當前的自動駕駛和輔助駕駛系統中，激光雷達和毫米波雷達等傳感器已經屢見不鮮，但圖像傳感器主攻的攝像頭視覺系統依然未被任何一家車廠拋棄。反觀特斯拉，更是一直堅持純視覺方案。那么圖像傳感器究竟有何優勢，又是如何解決自動駕駛帶來的挑戰的？

不同位置的汽車圖像傳感器
單從傳感器數量上來看，圖像傳感器無疑是ADAS和AD應用中用在車身上最多的傳感器，遍布車身各個位置。但在像素、動態范圍等參數上，這些圖像傳感器往往不會統一，那么它們的位置是如何決定其配置的呢？安森美(onsemi)中國汽車市場現場應用經理陳力答道，遠距離攝像頭例如前視/后視，要求高靈敏度，高動態范圍，抑制LED閃爍和高像素數，以滿足長距離小障礙物探測需要，目前常用8百萬像素；而近距離攝像頭例如環視，要求高靈敏度，中等動態范圍和中等像素數，主要探測車身周圍的場景，目前常用到2~3百萬像素；如果是抓拍高速運動場景的攝像頭，則需要考慮采用全局快門圖像傳感器。
除了車外用于ADAS和AD的圖像傳感器外，用于環視和監控的傳統攝像頭應用也要用到圖像傳感器，但它們的參數需求同樣存在差異。環視攝像頭為人眼視覺+低速應用，ADAS是機器視覺+高速應用。后者強調傳感器的功能安全，低照性能，動態范圍，空間解析力和抗LED閃爍功能要求。

車內監控也分駕駛員監控（DMS）和乘客監控（OMS），出于安全考慮，歐盟和中國均出臺了相關政策，強制要求部分商用車型中裝配DMS系統。OMS系統雖然面世不算久，但在安全帶檢測、車內乘客滯留提醒等應用上同樣起到至關重要的作用。這兩大車內監控系統中，DMS側重于機器視覺，需要時刻關注駕駛員的狀態，因此往往用到黑白的全局快門圖像傳感器。而OMS則側重于記錄功能，可用彩色或RGB-IR的滾動快門傳感器。

LED閃爍問題如何抑制

汽車圖像傳感器最常見的挑戰之一就是LED閃爍抑制（LFM），就像人眼對于LED屏幕的閃爍的感知一樣，如今的手機常常用到DC調光和PWM的方案。而汽車圖像傳感器就像是車上的眼睛，對車外的LED光線同樣會有所感應，那么汽車圖像傳感器又是如何解決LFM問題，改變車燈的頻率有沒有可能改善LED閃爍呢？
陳力給出了這一問題的解釋：采用DC調光方式的LED沒有閃爍的問題，此時LED一直常亮，僅通過調幅來調節亮度，整個過程中燈并沒有熄滅的狀態； 而另外一種更常見的LED燈是PWM調頻驅動方式，即以一種一明一暗的光脈沖方式在照明，脈沖閃爍頻率從幾十到幾百赫茲都有可能，這種閃爍是照明場景客觀存在的現象，雖然人眼通常看不到，但能被圖像傳感器所感知。從某種角度來說，圖像傳感器輸出的結果更客觀真實，而眼睛反倒欺騙了你。光脈沖的閃爍頻率取決于PWM頻率，其亮度取決于占空比，不同LED燈通常頻率也不同。抑制LED閃爍常見的方法是增大曝光時間，曝光時間越長，每行像素能抓到更多光脈沖，從而削弱了閃爍的強度，但曝光時間越長，帶來的運動模糊也越明顯。同理，增加LED燈的頻率也可以減小LED閃爍，但LED燈頻率往往不可控，實際場景中，LED閃爍不僅僅出現在車燈上，環境中的LED照明都存在類似閃爍，例如信號燈，廣告燈等等。

高動態范圍（HDR）和超級曝光

動態范圍在汽車圖像傳感器上有著非常高的要求，真實世界場景下的動態范圍極端情況下可以達到140 dB，所以這類產品往往都要做到120 dB以上，目前傳統HDR采用的多重曝光合并方式會產生高速運動偽影的現象，這對ADAS應用中的算法提出了一定要求。
為了解決同時做到LFM和HDR又能保證成像質量的挑戰，安森美的Hayabusa系列汽車圖像傳感器采用了超級曝光像素的技術。通過擴展像素容量，可以做到長時間曝光捕捉脈沖光而不會過飽和，并將動態范圍擴展至線性像素容量的5倍。Hayabusa只需單次曝光就能在兼顧LFM的情況下實現95 dB的動態范圍。陳力提到，在多次曝光合并技術基礎上，傳統像素需要3次曝光來實現120 dB的動態范圍，而Hayabusa只需要兩次曝光合并就可以實現120 dB的動態范圍，大大改善了運動偽影問題。與大小像素技術相比，超級曝光沒有兩種像素結構帶來的巨大的光學設計挑戰，即邊緣像素性能急劇惡化和嚴重的像素間串擾，也不會因為校準和去噪而導致細節與分辨率的損失。

結語

面對其他高性能傳感器的競爭，圖像傳感器憑借其成本、大小等優勢依然牢牢占據著汽車市場。這一視覺方案憑借LFM和HDR等特性，以及超級曝光等技術的創新，依然在其弱項上進行突破，適配更多的駕駛場景。