車載攝像頭為什么有去LED閃爍的特殊要求？

LED閃爍是數(shù)字成像技術(shù)所固有的現(xiàn)象，拍攝到的閃爍是由于曝光時間橫跨LED交流驅(qū)動亮暗周期而造成，是“真正”的影像。但這樣“真正”的影像，傳輸?shù)奖O(jiān)視屏幕由人類或電子系統(tǒng)來識別時，會造成誤判，存在導(dǎo)致交通事故的風(fēng)險。

近年來，伴隨流媒體后視鏡、倒車影像、環(huán)視攝像頭，以及應(yīng)用于駕駛輔助的攝像頭解決方案應(yīng)用越來越普及，車載攝像頭市場發(fā)展迅速。據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)調(diào)研與市場（Research and Markets）預(yù)測，從2018年到2023年，車載攝像頭市場有望達(dá)到24.3%的年復(fù)合增長率，預(yù)計2023年全球車載攝像頭銷售額將達(dá)75億美元。

除了用戶需求驅(qū)動的增長，政府法規(guī)強(qiáng)制安裝也將推動攝像頭市場增長。北美和歐洲地區(qū)將強(qiáng)制汽車廠商今后生產(chǎn)的汽車都至少配備一套后視攝像頭，美國國家公路安全管理局已經(jīng)出臺規(guī)定，2019年在美國上市的汽車必須配備一套后視攝像頭系統(tǒng)，幫助警方根據(jù)視頻來確定交通責(zé)任，做好安全提示，降低事故概率。

由于載應(yīng)用的特殊性，讓車載攝像頭模塊與普通消費級攝像頭模塊有較大區(qū)別。如今主流車載攝像頭的像素并不高，通常在200萬以下，但對可靠性、耐溫、實時性等要求都高于消費級產(chǎn)品。此外針對流媒體后視鏡，以及變道預(yù)警、車道保持等駕駛輔助功能，有一個很重要的要求是消除LED燈閃爍現(xiàn)象，這是車載應(yīng)用的特殊要求。

在視頻處理上，“LED閃爍”是指在錄像時拍攝到的LED燈閃爍的狀況。

“LED閃爍”是由LED驅(qū)動方式而產(chǎn)生的現(xiàn)象，LED燈以交流方式驅(qū)動，為讓人眼感覺不到閃爍及亮暗變化，驅(qū)動頻率一般在90Hz以上，即最慢脈沖周期為11毫秒左右，LED在11毫秒周期內(nèi)實現(xiàn)一次亮滅，為節(jié)能及延長使用壽命，占空比通常不超過50%，如果相機(jī)曝光時間較短（例如3毫秒），則有可能曝光時間正好對上LED被關(guān)滅期，這時候圖像傳感器抓到的就是LED滅掉的圖像，如果是LED陣列，在這種情況下拍到的圖像將可能是一部分亮，一部分暗，這就是“LED閃爍”現(xiàn)象。

因此，LED閃爍是數(shù)字成像技術(shù)所固有的現(xiàn)象，拍攝到的閃爍是由于曝光時間橫跨LED交流驅(qū)動亮暗周期而造成，是“真正”的影像。但這樣“真正”的影像，傳輸?shù)奖O(jiān)視屏幕由人類或電子系統(tǒng)來識別時，會造成誤判。如果流媒體后視鏡沒有防LED閃爍能力，遇到配備了LED車燈的汽車時，容易導(dǎo)致危險，駕駛者可能將圖像傳感器傳出的閃爍車燈誤認(rèn)作轉(zhuǎn)向燈或雙閃燈。

在高級駕駛輔助系統(tǒng)中，LED閃爍造成的危害更大。LED閃爍會導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常檢測電子路標(biāo)與交通信號燈，無法區(qū)分轉(zhuǎn)向燈與車尾燈。

豪威科技在2018年推出基于分離像素技術(shù)去閃爍圖像傳感器系列OX01A10/OX02A10，是目前市場上唯一能夠在整個車規(guī)溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)更精確的圖像數(shù)據(jù)的LED去閃爍解決方案，支持工作環(huán)境溫度為-40℃至105℃?，F(xiàn)在市面上另外兩種解決方案（LFOIC與斬波技術(shù)），在高溫時會出現(xiàn)較大噪聲，因此使用場景將會受到限制。

分離像素技術(shù)圖像傳感器中，有大小兩種像素，其中小像素降低敏感度，延長曝光時間，保證最慢速率驅(qū)動LED的每一個周期的亮起時間都被捕捉到，大像素曝光時間維持正常，兩種像素獲取的圖像做合成處理，最終得到的圖像將不會有閃爍現(xiàn)象。

因為小像素的動態(tài)范圍有限，所以這種解決方案最終還是會犧牲一些動態(tài)范圍，難以將圖像傳感器的全部動態(tài)范圍發(fā)揮出來。但汽車應(yīng)用場景復(fù)雜，經(jīng)常會遭遇亮暗變化大的場景，所以對動態(tài)范圍的要求一直很高，如果能在高動態(tài)范圍基礎(chǔ)上實現(xiàn)去閃爍功能，顯然能應(yīng)用到更廣泛的場景中。

今年豪威科技新推出的圖像處理器（ISP）OAX4010，可以在不犧牲動態(tài)范圍的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)去閃爍功能。據(jù)豪威科技(上海)有限公司研發(fā)副總裁許榴介紹，OAX4010搭配OX01A10/OX02A10，可以對一幀圖像在“像素單元級實現(xiàn)三次曝光”，即長曝光、短曝光和超短曝光，然后ISP對這三幅圖像進(jìn)行實時處理，在去閃爍（需要長時間曝光）的同時，維持住120dB的動態(tài)范圍。

豪威科技中國區(qū)汽車市場總監(jiān)孟樹表示，OAX4010 ISP組合是第一個實現(xiàn)HALE（高動態(tài)去閃爍）算法的方案，而且是當(dāng)前業(yè)界最緊湊的LED去閃爍解決方案，占用空間小，OAX4010 ISP還與上一代ISP產(chǎn)品管腳全兼容，用戶無需更改硬件設(shè)計就能實現(xiàn)120dB動態(tài)范圍下的去閃爍解決方案。

左：豪威科技(上海)有限公司研發(fā)副總裁許榴

右：豪威科技中國區(qū)汽車市場總監(jiān)孟樹

如今，自動駕駛技術(shù)發(fā)展途徑之爭愈演愈烈，馬斯克公開說只要攝像頭加毫米波雷達(dá)方案，就能實現(xiàn)自動駕駛，業(yè)界也有不同意見。孟樹則認(rèn)為，即使不考慮自動駕駛或高級輔助駕駛技術(shù)路線之爭，攝像頭在汽車上的應(yīng)用也越來越廣?！暗管囉跋瘛?60度環(huán)視、流媒體后視鏡、駕駛員監(jiān)測，座艙監(jiān)測等，攝像頭在汽車內(nèi)應(yīng)用越來越多，這已經(jīng)是一個被證明的趨勢?！泵蠘湔f道。