豪威科技以及思特威推出CMOS图像传感器LED闪烁抑制技术

从当前的局势来看,要实现高级别的自动驾驶,汽车是离不开摄像头的辅助,如果不解决LED灯“闪烁”的问题,安全就要时刻打上一个问号。抑制、消除LED灯“闪烁”在研究自动驾驶的道路上是绕不过的坎。

  随着LED技术的发展以及LED产业的成熟,在交通信号灯、汽车照明与指示灯等应用场景中,LED凭借其发光效率高、稳定性好、使用寿命长的优势,已经逐渐取代传统发光源。然而,由于LED的驱动通常采用脉冲调制方式,因此LED灯往往是以肉眼无法识别的频率进行着闪烁。

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  LED灯频闪引起AI系统误判的根源

  LED灯是常见的具有频闪危害的光源,在交通灯、车灯等领域有广泛的应用,普通人看来这似乎并没有什么不妥,但是当摄像头开始作为汽车信息采集源之后,LED灯频闪的危害开始显现。频闪,即指有频率的闪烁,光随着时间快速、重复的变化就叫频闪,直接的感受就是光源调动、不稳定。

  当前,虽然LED闪烁无法通过肉眼识别,但如今的汽车摄像头系统采用CMOS图像传感器,是能达到100-200万像素的高清传感器。单\双目摄像头和雷达系统融合,能为驾车人提供障碍物或者移动物体的速度、距离和外观形状等信息。而自动驾驶无非就是利用深度学习算法对摄像头等采集的信息加以分析,然后替代人类驾驶人员作出驾驶行为。

  比如,LED灯以一个基础频率,以及可调节的占空比来调整亮和暗的强度。对于人眼来说,LED光源是持续的,但HDR相机却捕捉到了亮和暗的属性,并且在观看视频的时候出现‘闪烁’。”两相结合来看,当带有HDR相机的汽车在捕捉LED路牌和其他的车辆的LED光源时,将会在摄像头传回来的画面里出现信息缺失或者信息错误。这样的情况下,人类还敢相信智能后视镜甚至是自动驾驶吗?

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  因此对于快门时间更短的CMOS图像传感器而言,这种闪烁往往是引起AI系统误判的根源。当前的LED灯频率多数介于90-270赫兹之间,通常一个亮暗周期小于或者等于11毫秒。汽车流媒体后视镜上的HDR相机一帧图像通常是16.6毫秒,但是曝光时间多数介于3-4毫秒。因此,相机无法在任何曝光时间下(长、短或极短)捕捉到LED脉冲,并且LED在视频中也无法被观测。

  一旦LED驱动频率与传感器曝光频率不一致,就会出现曝光时间与LED开启时间错位的情况,从而采集到明暗错误或持续闪烁的图像信息。对于自动驾驶车用设计而言,这会引发无法接受的系统安全性问题。

  特别是在国内外自动驾驶开发纷纷向L4、L5级别迈进时,汽车愈发依靠更多的CMOS图像传感器提供的准确图像数据,判断路况、信号标识、紧急状况等,从而利用人工智能算法进行驾驶操作相关的决策。这意味着,车用CMOS图像传感器必须能够适应当前以LED信号灯为主的道路信号体系。

  LED“闪烁”如何解决?

  从当前的局势来看,要实现高级别的自动驾驶,汽车是离不开摄像头的辅助,如果不解决LED灯“闪烁”的问题,安全就要时刻打上一个问号。抑制、消除LED灯“闪烁”在研究自动驾驶的道路上是绕不过的坎。

  据专家介绍,当前有三种方法可以解决LED灯“闪烁”问题,分别是LOFIC技术、斩波技术和分离像素技术。其原理是为了保证捕捉到一个90Hz LED脉冲至少需要11ms的曝光时间,LFM(减少或消除LED闪烁)技术需要相机能够延长曝光时间,并使其比LED驱动周期更长,同时不出现过曝,且维持一定的动态范围水平,那问题就得到了解决。

思特威科技LED闪烁抑制技术

  豪威科技以及思特威推出CMOS图像传感器LED闪烁抑制技术

  据悉,为了解决LED闪烁问题,豪威科技曾在三种抑制LED“闪烁”的技术中,选择了分离像素技术。基于分离像素技术,豪威科技推出了两款HDR图像传感器OX01A10和OXO2A10。这两款传感器将分别应用于侧视和后视摄像头监控系统(CMS)。

  据介绍,使用分离像素架构,并且降低小光电二极管敏感度,是目前看最理想的解决方案。首先,小光电二极管能延长曝光时间,使其足够长,以确保LED脉冲的捕捉;其次,大光电二极管可以确保低光条件下的高灵敏度;而额外的极短曝光(VS)可以捕获场景中最亮的部分。”

  同时,近日,技术领先的CMOS图像传感器供应商思特威科技宣布推出自主研发的LED闪烁抑制技术。凭借思特威研发团队在LED闪烁抑制技术的创新实现方式,CMOS图像传感器能够通过该技术提供的有效抑制能力,解决LED闪烁问题带来的车用安全隐患,进一步提升人工智能辅助驾驶系统及自动驾驶应用的安全性。

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