突破性激光測距技術(shù)和車載攝像頭解決方案

2018年02月03日10:45:19 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

日前，意法半導(dǎo)體公司（ST）在北京舉辦“較新FlightSense™ 技術(shù)和車載攝像頭解決方案媒體交流會”，公司影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡與媒體分享了新一代激光測距技術(shù)及其各種應(yīng)用，以及可以消除LED閃爍的汽車影像產(chǎn)品。

FlightSense^™激光測距技術(shù)用途廣泛

張程怡首先介紹說，ST是世界是第一大飛行時間產(chǎn)品廠商，擁有豐富的成功制造經(jīng)驗，出貨量超過3.5億顆，年均增長率達(dá)300%。ST的單光子雪崩二極管具有超高速時間分辨率，使Direct ToF技術(shù)能夠采用ST CMOS SPAD制造工藝。ST獨有飛行時間知識產(chǎn)權(quán)，在成本、復(fù)雜性、功耗與性能之間實現(xiàn)了完美平衡；緊湊的集成系統(tǒng)集成了傳感器、濾波器、光學(xué)器件、VCSEL和驅(qū)動器，實現(xiàn)高度校準(zhǔn)的系統(tǒng)；優(yōu)化且可靠的供應(yīng)鏈實現(xiàn)低成本的大規(guī)模生產(chǎn)。

接著，他介紹了這一突破性光速測距技術(shù)——FlightSense^™的原理和發(fā)展。它借助發(fā)射器、傳感器對目標(biāo)進(jìn)行測量，1厘米往返只用67皮秒。高集成度的飛行時間傳感器模塊可以實距測量，不受目標(biāo)物體的大小、顏色和反射率的影響，測量非常快（幾毫秒），而且低功耗。

FlightSense^™的應(yīng)用非常廣泛，如激光自動對焦（實時對焦、場深輔助、對焦輔助）；測距和接近檢測（實距測量、較大測距4m）；存在/用戶檢測（安全、省電、護(hù)眼）；手勢開關(guān)（功耗/尺寸和性能、新的交互方式）；深度映射和AR/VR（多合一模塊、從基本手勢識別到高分辨率接收器）。

張程怡以手機(jī)相機(jī)對焦輔助為例說明了進(jìn)一步的新創(chuàng)應(yīng)用。相機(jī)自動對焦輔助裝置（前攝像頭或后攝像頭）可以在低照度和低對比度場景下實現(xiàn)精準(zhǔn)實時對焦。新創(chuàng)應(yīng)用包括通過多區(qū)掃描實現(xiàn)精準(zhǔn)主體與背景判斷，輔助雙攝像頭對目標(biāo)物的深度判斷，以及依主體距離適配閃光燈發(fā)射功率。

據(jù)介紹，適用于大眾市場應(yīng)用的FlightSense^TM – ToF傳感器已發(fā)展到第三代。VL6180（第一代ToF傳感器）較大測距40厘米，采用850nm波長紅外發(fā)射技術(shù)（Vcsel），其主要應(yīng)用場景包括：衛(wèi)浴龍頭開關(guān)控制、照明開關(guān)控制、平板閱讀距離警示、掃地機(jī)器人避障、沿邊與防跌落控制、相機(jī)激光自動對焦輔助裝置、其它用戶/物體檢測應(yīng)用，以及其它精致接近檢測應(yīng)用。VL53L0X（第二代ToF傳感器）較大測距2米，采用940nm波長紅外發(fā)射技術(shù)（Vcsel），主要應(yīng)用場景有：進(jìn)階衛(wèi)浴設(shè)備開關(guān)控制、進(jìn)階平板閱讀距離管理控制、進(jìn)階照明開關(guān)與亮度控制、進(jìn)階廣告機(jī)用戶檢測、機(jī)器人室內(nèi)避障、相機(jī)激光自動對焦輔助、其它用戶/物體檢測應(yīng)用，以及其它精致接近檢測應(yīng)用。

VL53L1X（第三代ToF傳感器）較大測距 400cm，采用940nm波長紅外發(fā)射技術(shù)（Vcsel），主要應(yīng)用場景是：進(jìn)階衛(wèi)浴設(shè)備開關(guān)控制、無人機(jī)室內(nèi)定高與避障、室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人避障、室內(nèi)門禁系統(tǒng)控制、投影儀自動對焦、相機(jī)激光自動對焦輔助、其它用戶/物體檢測應(yīng)用，以及其它精致接近檢測應(yīng)用。

張程怡還特地展示了一些來自其客戶的采用FlightSense^™激光測距技術(shù)的產(chǎn)品。

解決頻閃難題的汽車影像產(chǎn)品

張程怡介紹的第二個話題是ST新型HDR LED無頻閃系統(tǒng)，適用于高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）。他說，早在2009年，ST就開發(fā)了50萬像素CMOS圖像傳感器VL5510，用于夜視攝像頭，實現(xiàn)了50萬像素30fps、120dB HDR。2016年開發(fā)了130萬像素圖像傳感器VG6640和圖像處理器STV0991，用于智能倒車攝像頭，實現(xiàn)了720p 60fps低LED閃爍。2018年，推出了250萬像素圖像傳感器VG6768和圖像處理器STV0971，用于無閃爍攝像頭，包括無LED閃爍電子后視鏡、智能前視攝像頭、智能倒車攝像頭（LVDS）、全景全景攝像頭和行車記錄儀。

ST研發(fā)的獨特的CMOS傳感器能夠?qū)O高動態(tài)范圍與原生的全面免受LED燈閃爍影響的功能相結(jié)合，并率先運(yùn)用于汽車行業(yè)。該傳感器搭配一個圖像信號傳感器，是一個獨立的低功耗、多功能ISP。這款新型相機(jī)系統(tǒng)是目前市面上針對各種ADAS應(yīng)用（如前視、環(huán)視、后視和流媒體后視鏡）的較佳解決方案。采用ST相機(jī)解決方案，每個LED燈的信息都將被一一捕獲。

VG6768是一款高性能、高動態(tài)范圍的圖像傳感器，無LED頻閃，像素2.5M。此款傳感器專為汽車應(yīng)用而設(shè)計，解決了傳統(tǒng)成像器放置在LED照明前方時產(chǎn)生的眾所周知的問題。該產(chǎn)品基于全新的ST專利HDR LED無頻閃像素技術(shù)，完全免受LED頻閃影響，同時在每個畫面上捕獲145dB的高動態(tài)范圍。該設(shè)備具有極佳的低照度性能，完全符合汽車安全完整性等級（ASIL）的B級標(biāo)準(zhǔn)。采用10x10mm im2BGA封裝。

STV0971配套芯片是一款獨立的圖像處理器。較先進(jìn)的嵌入式算法使得系統(tǒng)可以受益于任何HDR相機(jī)，輸出多達(dá)三次曝光，應(yīng)用缺陷像素修復(fù)、HDR合并、全局色調(diào)映射、自適應(yīng)彩色化、自適應(yīng)鏡頭遮光修正、自動白平衡、去噪和清晰度增強(qiáng)。

該相機(jī)系統(tǒng)針對每種汽車顯示應(yīng)用，如流媒體后視鏡、環(huán)視、后視式。它還能增強(qiáng)機(jī)器視覺應(yīng)用，如前視式，從而提供特定數(shù)據(jù)管道。由于其具有AEC-Q100 2級汽車認(rèn)證，它可以支持任何汽車應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)。在汽車和街道照明中使用越來越多的LED，這將不會影響到該相機(jī)系統(tǒng)提供的高圖像質(zhì)量。

張程怡強(qiáng)調(diào)，LED閃爍的根源是路上見到的沒有標(biāo)準(zhǔn)頻率的采用PWM調(diào)制LED的光源，光源之間無相位相干性。在陽光直射下，傳統(tǒng)的2次或3次曝光時間HDR傳感器長曝光總是飽和，而中短曝光因時間太短而錯失LED脈沖。汽車顯示屏上的LED閃爍現(xiàn)象會分散駕駛者的注意力，使駕駛者和攝像系統(tǒng)看不清交通狀況，攝像頭丟失信息，導(dǎo)致系統(tǒng)做出錯誤的判斷甚至撞車。

ST的 LED光源閃爍解決方案采用ST的雙二極管方案有效控制60Hz到4KHz的LED頻率范圍的閃爍（10%起占空比）。雙二極管在大二極管上連續(xù)對長曝光進(jìn)行積分運(yùn)算；在小二極管進(jìn)行中短曝光時間積分運(yùn)算，成功擴(kuò)展動態(tài)范圍，同步解決 LED 光源閃爍問題。

采用ST方案的新攝像系統(tǒng)完全符合電子后視鏡的要求，包括消除LED閃爍，攝像頭可把人眼能夠在玻璃后視鏡看到的東西全部顯示出來；60fps幀速率和全分辨率，高幀速率不會丟失任何信息（特別是在高速路上）；超高動態(tài)范圍確保攝像頭不受“惡劣光照條件”（像太陽光線直射攝像頭）影響；完整圖像處理功能所需的圖像處理器，高靈活性的LVDS接口圖像處理器。

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突破性激光測距技術(shù)和車載攝像頭解決方案

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