汽車艙內(nèi)成像命門在哪？

引言：

研究表明，超過 60% 交通事故由于駕駛員注意力分散或疲勞駕駛所致，為了減少交通事故，駕駛員監(jiān)控應(yīng)運(yùn)而生；為了確保后座乘客安全、豐富艙內(nèi)體驗(yàn)，艙內(nèi)監(jiān)控（IMS）系統(tǒng)市占率不斷提升。DMS 與 IMS 作為汽車電子新增量市場，圖像傳感器如何升級(jí)？

豪威集團(tuán)汽車 CIS 系列專題艙內(nèi)應(yīng)用篇將分 3 期，每期一個(gè)硬核知識(shí)點(diǎn)，助您詳盡了解艙內(nèi)應(yīng)用市場、技術(shù)與產(chǎn)品。

上期解析了 CIS 艙內(nèi)應(yīng)用市場演進(jìn)與豪威艙內(nèi)應(yīng)用解決方案，本期聚焦 CIS 艙內(nèi)應(yīng)用作為機(jī)器視覺應(yīng)用在技術(shù)上對 CIS 提出的挑戰(zhàn)。

從“人眼看”到“機(jī)器看”

和環(huán)后視等“人眼看”應(yīng)用不同，DMS 系統(tǒng)屬于“機(jī)器看”。

這對圖像傳感器提出了新要求。DMS 攝像頭主要安裝在車輛 A 柱、方向盤等位置。通過捕獲眼球運(yùn)動(dòng)、頭部運(yùn)動(dòng)、手勢、肢體動(dòng)作，判斷駕駛員是否分心或者疲勞駕駛。DMS 成像系統(tǒng)捕獲圖像需又快又清晰。

早期的 DMS 成像系統(tǒng)采用 CCD 圖像傳感器，雖然成像清晰，但成本卻高、尺寸較大，不適用空間緊湊的艙內(nèi)應(yīng)用。

傳統(tǒng)的卷簾 (Rolling Shutter) CMOS 圖像傳感器，逐行掃描進(jìn)行曝光直至所有像素被曝光，因此，不同行像素的曝光時(shí)間起始點(diǎn)不一樣，隨著物體高速運(yùn)動(dòng)，畫面產(chǎn)生失真（右圖）。

高速拍攝，畫面如何不失真

為解決拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體畫面失真現(xiàn)象，2014 年豪威研發(fā)出 CMOS 全局快門技術(shù)OmniPixel3-GS。OmniPixel3-GS 全局快門技術(shù)為每個(gè)像素增加采樣存儲(chǔ)單元，所有像素點(diǎn)曝光時(shí)間起始點(diǎn)相同，完成曝光后再順序讀出。

豪威 OmniPixel3-GS 高速全局快門技術(shù)既可以避免畫面失真，還可使 Sensor 只在曝光時(shí)才需要近紅外光線，大大降低近紅外 LED 燈等設(shè)備的功耗，同時(shí)以高幀率輸出畫面。

因此豪威 OmniPixel3-GS 全局快門技術(shù)尤其適用機(jī)器視覺中的高速物體拍攝，例如工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)監(jiān)控、手勢識(shí)別、眼球追蹤、無人機(jī)等場景。

|小知識(shí)|

全局快門圖像傳感器最早采用 FSI 架構(gòu)，后追求更高靈敏度過渡到 BSI 架構(gòu)。國內(nèi)友商最早推出的全局快門產(chǎn)品屬于 BSI 全局快門圖像傳感器。隨著車載、無人機(jī)等應(yīng)用對緊湊設(shè)計(jì)要求越來越高，堆疊 BSI 架構(gòu)開始出現(xiàn)，相比較 BSI 架構(gòu)，堆疊 BSI 架構(gòu)可增加更多功能且尺寸更小。豪威全局快門圖像傳感器最早采用 FSI 架構(gòu)，預(yù)見到車載等應(yīng)用場景的需求，豪威跳過 BSI 架構(gòu)直接布局堆疊 BSI 全局快門圖像傳感器，幫助客戶端升級(jí)產(chǎn)品功能。

DMS“頭號(hào)玩家”：

豪威全局快門產(chǎn)品布局

目前業(yè)內(nèi) DMS 全局快門產(chǎn)品以 1M-2M 為主，基本涵蓋 OEM 需求。豪威 2014 年推出了旗下第一款 Global Shutter 產(chǎn)品 OV6211。2016 年，豪威將該技術(shù)創(chuàng)造性地用在車載艙內(nèi)應(yīng)用上，發(fā)布了旗下第一款車載全局快門圖像傳感器 OV7261。后不斷升級(jí)優(yōu)化產(chǎn)品，2017 年推出了 2M 產(chǎn)品 OV2311，2019 年推出了 1M 產(chǎn)品 OV9284，提供豐富的 1M-2M DMS 產(chǎn)品選擇。

|小知識(shí)|

豪威全局快門技術(shù)廣泛用于消費(fèi)電子、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)等市場，是首個(gè)將全局快門技術(shù)引入車載艙內(nèi)應(yīng)用的設(shè)計(jì)公司，目前是國內(nèi)唯一能夠量產(chǎn)車規(guī)級(jí) DMS 產(chǎn)品的廠商。業(yè)內(nèi)競爭對手 2018 年推出全局快門技術(shù)，但主要用于消費(fèi)電子和工業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)入車載市場較晚。

隨著市場滲透率提升與業(yè)界要求提高，DMS 圖像傳感器在保持小尺寸基礎(chǔ)上，分辨率不斷提升、融合功能增加，對低光照畫面質(zhì)量要求更加苛刻。

對此，豪威今年全球首發(fā)汽車艙內(nèi)第一款也是唯一一款500 萬像素的 RGB-IR 全局快門圖像傳感器，幫助 OEM 升級(jí)車內(nèi)攝像頭功能，改善乘員和駕駛員監(jiān)控、安防、自拍、視頻會(huì)議等應(yīng)用。

功能融合：該圖像傳感器可同時(shí)監(jiān)控駕駛員和乘員，降低復(fù)雜度、占用空間、功耗和成本，是業(yè)內(nèi)唯一款具備網(wǎng)絡(luò)安全功能的 DMS/IMS CIS。

低光/無光表現(xiàn)：在 2.2 微米超小像素尺寸上，通過豪威突破性 Nyxel技術(shù)，在 940 納米近紅外波長下實(shí)現(xiàn)了極高的量子效率。OX05B1S 的近紅外量子效率高達(dá) 36%，遠(yuǎn)高于上一代的 12%。因此，OX05B1S 能夠檢測并識(shí)別其他圖像傳感器在極低的照明條件下無法發(fā)現(xiàn)的物體。

更高分辨率：更寬視角，更多像素，更清晰

更高動(dòng)態(tài)范圍：OX05B1S 采用豪威PureCelPlus-S技術(shù)，具有更好的動(dòng)態(tài)范圍表現(xiàn)，使復(fù)雜光線條件下，人臉識(shí)別、眼球追蹤更準(zhǔn)確。

更小尺寸：這款傳感器采用豪威集團(tuán)的堆疊式 a-CSP 封裝，尺寸比競品小 50%，可在更狹小的攝像頭空間內(nèi)使用性能更高的圖像傳感器。

審核編輯 ：李倩