引言:
研究表明,超過 60% 交通事故由于駕駛員注意力分散或疲勞駕駛所致,為了減少交通事故,駕駛員監(jiān)控應(yīng)運而生;為了確保后座乘客安全、豐富艙內(nèi)體驗,艙內(nèi)監(jiān)控(IMS)系統(tǒng)市占率不斷提升。DMS 與 IMS 作為汽車電子新增量市場,圖像傳感器如何升級?
豪威集團汽車 CIS 系列專題艙內(nèi)應(yīng)用篇將分 3 期,每期一個硬核知識點,助您詳盡了解艙內(nèi)應(yīng)用市場、技術(shù)與產(chǎn)品。
上期解析了 CIS 艙內(nèi)應(yīng)用市場演進與豪威艙內(nèi)應(yīng)用解決方案,本期聚焦 CIS 艙內(nèi)應(yīng)用作為機器視覺應(yīng)用在技術(shù)上對 CIS 提出的挑戰(zhàn)。
從“人眼看”到“機器看”
和環(huán)后視等“人眼看”應(yīng)用不同,DMS 系統(tǒng)屬于“機器看”。
這對圖像傳感器提出了新要求。DMS 攝像頭主要安裝在車輛 A 柱、方向盤等位置。通過捕獲眼球運動、頭部運動、手勢、肢體動作,判斷駕駛員是否分心或者疲勞駕駛。DMS 成像系統(tǒng)捕獲圖像需又快又清晰。
早期的 DMS 成像系統(tǒng)采用 CCD 圖像傳感器,雖然成像清晰,但成本卻高、尺寸較大,不適用空間緊湊的艙內(nèi)應(yīng)用。
傳統(tǒng)的卷簾 (Rolling Shutter) CMOS 圖像傳感器,逐行掃描進行曝光直至所有像素被曝光,因此,不同行像素的曝光時間起始點不一樣,隨著物體高速運動,畫面產(chǎn)生失真(右圖)。
高速拍攝,畫面如何不失真
為解決拍攝高速運動物體畫面失真現(xiàn)象,2014 年豪威研發(fā)出 CMOS 全局快門技術(shù)OmniPixel3-GS。OmniPixel3-GS 全局快門技術(shù)為每個像素增加采樣存儲單元,所有像素點曝光時間起始點相同,完成曝光后再順序讀出。
豪威 OmniPixel3-GS 高速全局快門技術(shù)既可以避免畫面失真,還可使 Sensor 只在曝光時才需要近紅外光線,大大降低近紅外 LED 燈等設(shè)備的功耗,同時以高幀率輸出畫面。
因此豪威 OmniPixel3-GS 全局快門技術(shù)尤其適用機器視覺中的高速物體拍攝,例如工業(yè)自動化生產(chǎn)監(jiān)控、手勢識別、眼球追蹤、無人機等場景。
|小知識|
全局快門圖像傳感器最早采用 FSI 架構(gòu),后追求更高靈敏度過渡到 BSI 架構(gòu)。國內(nèi)友商最早推出的全局快門產(chǎn)品屬于 BSI 全局快門圖像傳感器。隨著車載、無人機等應(yīng)用對緊湊設(shè)計要求越來越高,堆疊 BSI 架構(gòu)開始出現(xiàn),相比較 BSI 架構(gòu),堆疊 BSI 架構(gòu)可增加更多功能且尺寸更小。豪威全局快門圖像傳感器最早采用 FSI 架構(gòu),預(yù)見到車載等應(yīng)用場景的需求,豪威跳過 BSI 架構(gòu)直接布局堆疊 BSI 全局快門圖像傳感器,幫助客戶端升級產(chǎn)品功能。
DMS“頭號玩家”:
豪威全局快門產(chǎn)品布局
目前業(yè)內(nèi) DMS 全局快門產(chǎn)品以 1M-2M 為主,基本涵蓋 OEM 需求。豪威 2014 年推出了旗下第一款 Global Shutter 產(chǎn)品 OV6211。2016 年,豪威將該技術(shù)創(chuàng)造性地用在車載艙內(nèi)應(yīng)用上,發(fā)布了旗下第一款車載全局快門圖像傳感器 OV7261。后不斷升級優(yōu)化產(chǎn)品,2017 年推出了 2M 產(chǎn)品 OV2311,2019 年推出了 1M 產(chǎn)品 OV9284,提供豐富的 1M-2M DMS 產(chǎn)品選擇。
|小知識|
豪威全局快門技術(shù)廣泛用于消費電子、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)等市場,是首個將全局快門技術(shù)引入車載艙內(nèi)應(yīng)用的設(shè)計公司,目前是國內(nèi)唯一能夠量產(chǎn)車規(guī)級 DMS 產(chǎn)品的廠商。業(yè)內(nèi)競爭對手 2018 年推出全局快門技術(shù),但主要用于消費電子和工業(yè)領(lǐng)域,進入車載市場較晚。
隨著市場滲透率提升與業(yè)界要求提高,DMS 圖像傳感器在保持小尺寸基礎(chǔ)上,分辨率不斷提升、融合功能增加,對低光照畫面質(zhì)量要求更加苛刻。
對此,豪威今年全球首發(fā)汽車艙內(nèi)第一款也是唯一一款500 萬像素的 RGB-IR 全局快門圖像傳感器,幫助 OEM 升級車內(nèi)攝像頭功能,改善乘員和駕駛員監(jiān)控、安防、自拍、視頻會議等應(yīng)用。
功能融合:該圖像傳感器可同時監(jiān)控駕駛員和乘員,降低復(fù)雜度、占用空間、功耗和成本,是業(yè)內(nèi)唯一款具備網(wǎng)絡(luò)安全功能的 DMS/IMS CIS。
低光/無光表現(xiàn):在 2.2 微米超小像素尺寸上,通過豪威突破性 Nyxel技術(shù),在 940 納米近紅外波長下實現(xiàn)了極高的量子效率。OX05B1S 的近紅外量子效率高達 36%,遠高于上一代的 12%。因此,OX05B1S 能夠檢測并識別其他圖像傳感器在極低的照明條件下無法發(fā)現(xiàn)的物體。
更高分辨率:更寬視角,更多像素,更清晰
更高動態(tài)范圍:OX05B1S 采用豪威PureCelPlus-S技術(shù),具有更好的動態(tài)范圍表現(xiàn),使復(fù)雜光線條件下,人臉識別、眼球追蹤更準確。
更小尺寸:這款傳感器采用豪威集團的堆疊式 a-CSP 封裝,尺寸比競品小 50%,可在更狹小的攝像頭空間內(nèi)使用性能更高的圖像傳感器。
審核編輯 :李倩
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原文標題:汽車 CIS 專題 | 【艙內(nèi)應(yīng)用(二)】汽車艙內(nèi)成像命門在哪?
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