【導讀】要(yao)實(shi)現(xian)全(quan)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)，需(xu)要(yao)整(zheng)合(he)來(lai)自(zi)多(duo)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)信(xin)息(xi)，其(qi)中(zhong)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)信(xin)息(xi)可(ke)能(neng)是(shi)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)。這(zhe)些(xie)攝(she)像(xiang)頭(tou)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)在(zai)各(ge)種(zhong)條(tiao)件(jian)下(xia)連(lian)續(xu)捕(bu)捉(zhuo)最(zui)微(wei)小(xiao)的(de)細(xi)節(jie)
，以(yi)確(que)保(bao)車(che)輛(liang)乘(cheng)客(ke)和(he)其(qi)他(ta)道(dao)路(lu)使(shi)用(yong)者(zhe)的(de)安(an)全(quan)。本(ben)文(wen)將(jiang)探(tan)討(tao)在(zai)選(xuan)擇(ze)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)關(guan)鍵(jian)特(te)性(xing)，以(yi)便(bian)為(wei)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)提(ti)供(gong)所(suo)需(xu)的(de)出(chu)色(se)功(gong)能(neng)組(zu)合(he)。

圖 1. 圖像傳感器是實現自動駕駛的重要組成部分

圖像傳感器負責將光子轉化為電子，然後存儲為數字圖像數據。如今，圖像傳感器廣泛應用於各種攝像頭視覺應用，包括智能工廠、醫學成像和汽車領域。圖像傳感器的選擇取決於給定應用所需的性能水平。在決定使用哪種圖像傳感器時，首先需要了解所需的幀率、預yu期qi的de照zhao明ming條tiao件jian和he所suo需xu的de係xi統tong容rong限xian，但dan如ru果guo缺que乏fa視shi覺jiao係xi統tong方fang麵mian的de工gong程cheng專zhuan業ye知zhi識shi，可ke能neng會hui讓rang這zhe個ge過guo程cheng變bian得de艱jian巨ju。好hao在zai有you幾ji種zhong標biao準zhun可ke以yi用yong來lai比bi較jiao不bu同tong圖tu像xiang傳chuan感gan器qi的de性xing能neng。 

傳感器分辨率和靈敏度

在zai測ce量liang精jing度du至zhi關guan重zhong要yao的de應ying用yong中zhong，傳chuan感gan器qi分fen辨bian率lv是shi一yi項xiang關guan鍵jian指zhi標biao，因yin為wei它ta決jue定ding了le捕bu捉zhuo圖tu像xiang的de感gan光guang表biao麵mian行xing和he列lie上shang的de像xiang素su數shu量liang。所suo需xu的de最zui小xiao像xiang素su數shu量liang取qu決jue於yu圖tu像xiang中zhong需xu要yao檢jian測ce的de最zui小xiao特te征zheng。雖sui然ran理li論lun上shang每mei個ge維wei度du隻zhi需xu 2 個像素即可解析物體的單個特征，但對比度不足和圖像噪聲意味著實際應用中至少需要 4 或 5 個重疊像素，才能完全解析一個特征。 

靈敏度衡量傳感器將光子轉化為電子的效率
，在幾乎所有應用中都很重要。它衡量傳感器識別可用圖像所需的時間和照度（照明）。靈敏度還受到傳感器噪聲的影響
，因此信噪比 (SNR) shiyixiangzhongyaozhibiao。juyougaoxinzaobidechuanganqikezaidiguangtiaojianxiatigonggenggaozhiliangdetuxiang。lingminduzaijiankongheyiliaoyingyongzhongyouweizhongyao
，yinweizhexieyingyongjishizaidiguangtiaojianxiayexuyaogaozhiliangdetuxiang。suirantuxiangchuanganqiziliaoshoucetigonglelingminduzhibiao，danyoushihennanbijiaobutongzhizaoshangshengchandechuanganqidelingmindu。zidongjiashiqichejishizaidiguang（近乎黑暗）的條件下，也需要高水平的細節，因此在選擇圖像傳感器時

，必須仔細考慮分辨率和靈敏度這兩項關鍵指標。 

動態範圍和幀率

動態範圍是指一個像素的最小（噪聲）xinhaoyuqizuidajingrongzhijiandebizhi
，tadingyiletuxiangzhongcunzaiduoshaobutongliangdujibie。zaijuyoujiduanguangzhaotiaojiandeyingyongzhong

，zheshiyigetebiezhongyaodetexing。dongtaifanweizhibiaojiyuouzhoujiqishijiaoxiehui (EMVA)1288 標準
，並以分貝 (dB) 為單位，因此可以輕鬆地根據大多數傳感器資料手冊進行比較。

圖 2：右側圖像具有更高的動態範圍

幀率是傳感器的速度指標，以每秒讀取的圖像（幀）數 (fps) 來lai衡heng量liang。在zai捕bu捉zhuo快kuai速su移yi動dong物wu體ti的de應ying用yong中zhong

，高gao幀zhen率lv非fei常chang重zhong要yao，因yin為wei需xu要yao較jiao短duan的de曝pu光guang時shi間jian


，以yi防fang止zhi出chu現xian模mo糊hu和he減jian少shao運yun動dong偽wei影ying。隨sui著zhe傳chuan感gan器qi像xiang素su數shu量liang增zeng加jia，可ke實shi現xian的de最zui大da幀zhen率lv會hui降jiang低di。例li如ru，使shi用yong低di質zhi量liang的de視shi頻pin圖tu形xing陣zhen列lie (VGA) 圖像傳感器可以實現更高的幀率，而使用全分辨率 2000 萬像素傳感器則無法達到同樣的效果。支持“感興趣區域”(ROI) 的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)將(jiang)高(gao)幀(zhen)率(lv)與(yu)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)。這(zhe)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)會(hui)確(que)定(ding)圖(tu)像(xiang)中(zhong)要(yao)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)的(de)一(yi)個(ge)或(huo)多(duo)個(ge)區(qu)域(yu)，而(er)忽(hu)略(lve)圖(tu)像(xiang)的(de)其(qi)他(ta)所(suo)有(you)區(qu)域(yu)。這(zhe)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)了(le)整(zheng)體(ti)圖(tu)像(xiang)分(fen)辨(bian)率(lv)，因(yin)而(er)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)幀(zhen)率(lv)。與(yu)標(biao)準(zhun)汽(qi)車(che)一(yi)樣(yang)
，自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)車(che)輛(liang)在(zai)高(gao)速(su)行(xing)駛(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)遇(yu)到(dao)各(ge)種(zhong)光(guang)照(zhao)條(tiao)件(jian)，因(yin)此(ci)在(zai)選(xuan)擇(ze)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)，高(gao)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)和(he)高(gao)幀(zhen)率(lv)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)特(te)性(xing)。

運動與色彩

CMOS tuxiangchuanganqishiyongdeliangzhongduchufangfashijuanliankuaimenhequanjukuaimen。juanliankuaimenfazaipuguangshizhuxingduchuchuanganqidexiangsu，yincishiyizhongfeichangkuaisudejishu。yushiyongquanjukuaimendechuanganqixiangbi，tameigexiangsushiyongdejingtiguanshulianggengshao、噪聲更小、靈ling敏min度du更geng高gao
，且qie成cheng本ben更geng低di。建jian議yi在zai需xu要yao高gao動dong態tai範fan圍wei的de應ying用yong中zhong使shi用yong卷juan簾lian快kuai門men傳chuan感gan器qi。在zai全quan局ju快kuai門men讀du出chu方fang法fa中zhong，每mei個ge像xiang素su會hui同tong時shi曝pu光guang，因yin此ci像xiang素su行xing之zhi間jian沒mei有you捕bu捉zhuo延yan遲chi。然ran而er，這zhe種zhong方fang法fa既ji昂ang貴gui又you難nan以yi實shi現xian。 

在zai測ce量liang記ji錄lu和he存cun在zai檢jian測ce等deng應ying用yong中zhong，可ke以yi接jie受shou采cai用yong黑hei白bai圖tu像xiang傳chuan感gan器qi

，但dan現xian在zai許xu多duo應ying用yong都dou需xu要yao彩cai色se圖tu像xiang。不bu過guo，黑hei白bai傳chuan感gan器qi也ye具ju有you一yi些xie優you勢shi。為wei了le使shi傳chuan感gan器qi提ti供gong彩cai色se圖tu像xiang，需xu要yao在zai像xiang素su級ji別bie以yi拜bai爾er模mo式shi排pai列lie RGB 濾(lv)光(guang)片(pian)。不(bu)過(guo)，拜(bai)耳(er)色(se)彩(cai)插(cha)值(zhi)會(hui)導(dao)致(zhi)細(xi)節(jie)和(he)整(zheng)體(ti)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)降(jiang)低(di)。因(yin)此(ci)
，隻(zhi)有(you)在(zai)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)色(se)彩(cai)信(xin)息(xi)時(shi)，才(cai)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)彩(cai)色(se)傳(chuan)感(gan)器(qi)。顯(xian)然(ran)，自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)捕(bu)捉(zhuo)彩(cai)色(se)圖(tu)像(xiang)並(bing)使(shi)用(yong)卷(juan)簾(lian)快(kuai)門(men)傳(chuan)感(gan)器(qi)。 

像素大小

有you一yi種zhong誤wu解jie是shi，像xiang素su越yue大da，圖tu像xiang質zhi量liang就jiu越yue好hao。雖sui然ran較jiao大da的de像xiang素su有you更geng多duo麵mian積ji可ke用yong於yu收shou集ji光guang線xian
，但dan並bing不bu意yi味wei著zhe可ke以yi獲huo得de更geng高gao質zhi量liang的de圖tu像xiang。需xu要yao注zhu意yi的de是shi，分fen辨bian率lv和he像xiang素su噪zao聲sheng指zhi標biao等deng因yin素su在zai決jue定ding圖tu像xiang質zhi量liang方fang麵mian也ye起qi著zhe重zhong要yao作zuo用yong。較jiao小xiao的de像xiang素su往wang往wang具ju有you較jiao低di的de暗an信xin號hao不bu均jun勻yun性xing (DSNU)
；在zai較jiao高gao溫wen度du下xia，暗an信xin號hao不bu均jun勻yun性xing會hui限xian製zhi低di光guang性xing能neng。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia，像xiang素su較jiao小xiao的de傳chuan感gan器qi性xing能neng會hui優you於yu像xiang素su較jiao大da的de傳chuan感gan器qi。在zai設she計ji攝she像xiang頭tou係xi統tong時shi，必bi須xu考kao慮lv在zai速su度du、靈敏度和圖像質量特性之間取得良好的平衡，以實現出色的性能。

CMOS 傳感器解決方案

Hyperlux 傳感器係列是安森美推出的第二代超級曝光像素技術平台，在 300 萬像素至 800 萬像素及更高分辨率的汽車成像應用中性能出色。憑借超過 120 dB 的無閃爍 (FF) 單次曝光和 150 dB 的超高動態範圍 (HDR) 與 LED 閃爍消除 (LFM) 技ji術shu
，該gai係xi列lie傳chuan感gan器qi能neng夠gou在zai汽qi車che應ying用yong溫wen度du範fan圍wei內nei提ti供gong穩wen定ding的de圖tu像xiang質zhi量liang和he動dong態tai範fan圍wei，無wu需xu在zai不bu同tong光guang照zhao條tiao件jian下xia更geng改gai設she置zhi，從cong而er減jian少shao了le延yan遲chi並bing提ti高gao了le安an全quan性xing。該gai係xi列lie 2.1 µm 圖像傳感器包括智能 ROI
、像素合並 (binning)、陣列框選 (windowing) 和雙輸出等靈活功能。這些功能可以同時輸出不同分辨率 (ROI) 和不同積分時間的數據等靈活的數據格式。該傳感器專為 ASIL-D 係統設計，其精密的實時安全機製和故障檢測功能有助於實現更高級的先進駕駛輔助係統 (ADAS)。

了解是選擇的關鍵

本文介紹了在為自動駕駛汽車應用選擇 CMOS 圖像傳感器時需要考慮的關鍵特性，包括分辨率、靈敏度
、速度
、動態範圍、運動和色彩。安森美 Hyperlux 圖像傳感器提供了上述各項特性的出色組合，非常適合各種汽車應用。