汽車安全系統(tǒng)中的攝像頭技術(shù)

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　　在汽車行業(yè)，攝像頭逐漸成為高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADDAS)的重要組成部分。這些攝像頭用于多種用途，例如：交通標(biāo)志識別、用于停車距離控制(PDC)和車道偏離警示系統(tǒng)(LDW)的后視系統(tǒng)。如今，許多新型車輛集成有數(shù)個(gè)攝像頭，覆蓋了汽車周圍的所有區(qū)域，因而能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化的安全系統(tǒng)。

　　在這些先進(jìn)的汽車攝像頭安全系統(tǒng)中，增強(qiáng)的成像和感測能力開啟了一個(gè)無限可能的世界。攝像頭視覺系統(tǒng)采用遠(yuǎn)視場來補(bǔ)足長距離雷達(dá)，使用較寬視場來彌補(bǔ)短距雷達(dá)或超聲波傳感器的不足，使得駕駛員可以看到前后方的道路。因此，可提供另一組數(shù)據(jù)來確認(rèn)所繪制的整體圖片的精確性。例如，來自雷達(dá)和攝像頭的支持?jǐn)?shù)據(jù)能夠大大增強(qiáng)決策的信心，如使用剎車系統(tǒng)等等。

　　表1：汽車攝像頭的要求

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　　汽車攝像頭安全系統(tǒng)內(nèi)的圖像傳感器

　　自1969年電荷耦合器件(CCD)出現(xiàn)以來，其應(yīng)用一直在增長，擴(kuò)展到數(shù)碼相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、攝像機(jī)、掃描儀，以及其它成像應(yīng)用領(lǐng)域。然而，CCD在汽車安全應(yīng)用方面有其固有的不足之處。最明顯的是：CCD制造需要專門的工廠、設(shè)備及工藝，這給以低成本大批量生產(chǎn)汽車攝像頭帶來了困難。在汽車安全方面，CCD架構(gòu)也有內(nèi)在的局限性。標(biāo)準(zhǔn)CCD圖像傳感器經(jīng)設(shè)計(jì)以串行方式讀出數(shù)據(jù)，這意味著必須在讀出所有的先前像素之后，才能讀出后面的像素。這限制了幀速或每秒讀取的圖像數(shù)目，在快速捕捉圖像為關(guān)鍵性功能的汽車安全應(yīng)用中成為一種重要的缺陷。此外，大多數(shù)CCD攝像頭不具備表1突顯的必需的寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR)功能。

　　互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器是替代的解決方案，它可在具有高成本效益的商業(yè)代工廠生產(chǎn)，使用與生產(chǎn)其它計(jì)算芯片相同的高量產(chǎn)工藝。CMOS圖像傳感器具有隨機(jī)訪問讀取功能，這意味著可對像素進(jìn)行隨機(jī)尋址，并可快速讀出子幀(sub-frame)，即感興趣的區(qū)域。因此，CMOS圖像傳感器克服了上述CCD傳感器的某些缺點(diǎn)，而且具有幾乎無限的子采樣和子窗口能力。CMOS攝像頭的一個(gè)附加優(yōu)勢是能夠滿足寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR)和低光照性能要求，進(jìn)一步推動(dòng)CMOS圖像傳感器取代CCD傳感器而成為眾多成像市場(包括汽車市場)的首選傳感器(見圖1)。實(shí)際上，CMOS汽車傳感器市場可望從2009年的不到1000萬個(gè)增長至2017年的5000萬個(gè)以上(IMS 2009年汽車市場報(bào)告)。

　　在擁有攝像頭安全系統(tǒng)車輛內(nèi)，使用圖像傳感器來完成場景觀察或場景處理。

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