制造商現(xiàn)在必須處理的另一方面是在交通標(biāo)志以及汽車前照燈和尾燈中越來越多的使用發(fā)光二極管(LED)，這增加了汽車成像的挑戰(zhàn)。LED照明通常采用脈寬調(diào)制(PWM)控制：LED以不同的占空比開關(guān)，以控制光的強(qiáng)度和省電，速度太快，人眼無法感知。但是，雖然我們的眼睛不能感知這些燈光的閃爍，但是圖像感應(yīng)器通常會(huì)捕獲到LED開關(guān)時(shí)的。這意味著圖像傳感器輸出在顯示為視頻時(shí)將顯示此閃爍效果。這是我們不想要的，可能會(huì)帶來安全問題-和使事情更加復(fù)雜，在車輛或交通標(biāo)志中使用脈沖LED的頻率沒有標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于帶有計(jì)算機(jī)視覺算法的前視攝像頭，閃爍效應(yīng)意味著交通標(biāo)志可能會(huì)被誤讀或完全漏掉，而對(duì)于CMS或后視攝像頭等視覺應(yīng)用，它會(huì)讓駕駛員分心和困惑。

把這個(gè)場(chǎng)景放到背景中，想象一個(gè)含高亮度源的場(chǎng)景，比如地平線下的太陽(yáng)，還有一些看起來更暗的細(xì)節(jié)，比如路邊的行人在附近一棵樹的樹蔭下。為捕獲這一高動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景，常見的圖像傳感器將通過使用較短的曝光時(shí)間來補(bǔ)償場(chǎng)景的明亮部分，以避免場(chǎng)景的飽和和溢出。在同一場(chǎng)景中出現(xiàn)脈沖光源(如汽車LED大燈)的情況下，用于捕獲場(chǎng)景明亮細(xì)節(jié)的短曝光時(shí)間將導(dǎo)致圖像傳感器捕獲大燈實(shí)際關(guān)閉時(shí)的一個(gè)幀。雖然它隨后將合并多個(gè)曝光以輸出高動(dòng)態(tài)范圍圖像，但在明亮的日光場(chǎng)景中，以上述方式部分或全部曝光將忽略LED，并導(dǎo)致前照燈出現(xiàn)閃爍。如果延長(zhǎng)曝光時(shí)間，試圖在LED打開時(shí)捕獲到場(chǎng)景，那么被強(qiáng)光照射的場(chǎng)景中的部分會(huì)被過度曝光，大大縮小動(dòng)態(tài)范圍，丟失細(xì)節(jié)，最終導(dǎo)致圖像質(zhì)量無法接受。

高動(dòng)態(tài)范圍和減少LED閃爍

解決這一問題的方案是能夠在單個(gè)幀內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)態(tài)范圍的一種圖像傳感器，以便能夠以足夠長(zhǎng)的曝光時(shí)間捕獲明亮區(qū)域，在“開啟”期間捕獲到脈沖光源，而不會(huì)過度曝光場(chǎng)景。安森美半導(dǎo)體的Hayabusa?汽車圖像傳感器平臺(tái)以一種使能超級(jí)曝光(Super-Exposure)的創(chuàng)新的像素技術(shù)成功地解決了這一問題。這項(xiàng)技術(shù)采用了一種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)和工藝，能夠在傳感器內(nèi)存儲(chǔ)更多的電荷，使曝光時(shí)間在達(dá)到飽和前比目前汽車中使用的相同尺寸的傳統(tǒng)圖像傳感器長(zhǎng)五倍。通過這種像素技術(shù)，Hayabusa?圖像傳感器實(shí)現(xiàn)了120 dB以上的高動(dòng)態(tài)范圍成像，同時(shí)減少LED閃爍。

該方案的一部分在于構(gòu)造Hayabusa?超級(jí)曝光像素.通過一種新的設(shè)計(jì)和制造工藝，每個(gè)背照式3.0微米像素存儲(chǔ)了來自入射光的100,000多個(gè)電荷電子，這大大超過了相同像素大小的傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器提供的20,000個(gè)電子。這導(dǎo)致單個(gè)超級(jí)曝光捕獲95分貝的動(dòng)態(tài)范圍，涵蓋了大部分場(chǎng)景，而Hayabusa傳感器能添加第二個(gè)非常短的曝光，通過捕獲場(chǎng)景中最亮的部分，將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大到超過120 dB。

為了在保持高動(dòng)態(tài)范圍輸出的同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制LED閃爍的效果，超級(jí)曝光可被限制為足夠長(zhǎng)的時(shí)間來捕獲場(chǎng)景中所期望的最低頻率脈沖LED的整個(gè)周期：如果我們考慮為90 Hz，相當(dāng)于約11毫秒的曝光時(shí)間(在此期間，LED可能只在該時(shí)間的1/10或更短的時(shí)間內(nèi)打開)。傳感器有100,000個(gè)電子電荷的容量，可曝光這么長(zhǎng)時(shí)間，而不丟失明亮區(qū)域的細(xì)節(jié)，同時(shí)捕獲LED “打開” 的脈沖信號(hào)。其次，較短的曝光時(shí)間結(jié)合一個(gè)專有的片上算法，確保擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)保留超級(jí)曝光捕獲的含脈沖LED的場(chǎng)景中的區(qū)域，通過二次曝光以防止它們被丟失。因此，傳感器能夠捕獲場(chǎng)景中超過120分貝的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)保留由脈沖LED組成的區(qū)域，采用一般的傳感器時(shí)這些脈沖LED看來像是在閃爍。這一現(xiàn)實(shí)性能使Hayabusa平臺(tái)成為開發(fā)要求高動(dòng)態(tài)范圍的、減少LED閃爍的汽車攝像頭的最佳方案，而且由于該平臺(tái)中的所有產(chǎn)品都具有相同的性能，制造商可以在器件之間任意轉(zhuǎn)換，并且能夠重用大部分的工程工作以及用于從其中一個(gè)傳感器訓(xùn)練算法的數(shù)據(jù)。

總結(jié)

Hayabusa平臺(tái)的符合車規(guī)的圖像傳感器涵蓋從100萬像素到500萬像素分辨率，可擴(kuò)展，并為制造商提供用于各種不同應(yīng)用的配置選項(xiàng)。該平臺(tái)的首款器件AR0233AT，是一款260萬像素的傳感器，同時(shí)具有高動(dòng)態(tài)范圍和抑制LED閃爍能力，以每秒60幀的速度生成1080p視頻。