中心議題：
- 兩類車載攝像機(jī)的應(yīng)用
- Micron根據(jù)4G CMOS成像芯片開發(fā)出新型成像器
- 4G CMOS成像器能提高汽車安全性能
解決方案：
- 采用4G CMOS成像芯片開發(fā)出新型成像器，提高安全性能
- 成像器的設(shè)計(jì)著眼于應(yīng)用，解決處理負(fù)擔(dān)
CMOS成像在其短短的歷史中經(jīng)歷了三次主要換代，目前正開始經(jīng)歷第四代，前三代CMOS成像器非常重視圖像質(zhì)量的改善。該技術(shù)曾一直追求CCD的性能，并且在它達(dá)到與CCD相當(dāng)?shù)男阅芩交蚩杀淮蟊娊邮苤?，其它事情幾乎都不重要。一些CMOS成像器開發(fā)商已到達(dá)了這個(gè)階段，并且除了繼續(xù)努力改善攝影飛機(jī)的性能以外，他們還開始研究自己如何能使成像器更適合特定應(yīng)用，以便增強(qiáng)包括機(jī)動(dòng)車在內(nèi)的特定市場(chǎng)。
車用市場(chǎng)
人們預(yù)計(jì)：在未來十年的后半段，每年制造的6000萬(wàn)輛轎車中，平均每臺(tái)將安裝4至16部攝像機(jī)，圖1展示了一些將在汽車中使用攝像機(jī)的應(yīng)用。這個(gè)市場(chǎng)的一個(gè)最重要事情是，客戶正在尋找具有軍用質(zhì)量、價(jià)格卻相當(dāng)于玩具的元件，其實(shí)這是無法實(shí)現(xiàn)的，除非能找到一些方式來降低總系統(tǒng)成本，而這正是人們?cè)谧龅氖虑椤?/p>
第一步是要認(rèn)識(shí)到：這個(gè)市場(chǎng)無法使用為消費(fèi)市場(chǎng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)有成像器。對(duì)溫度范圍、抗沖擊性、寬動(dòng)態(tài)范圍、在振動(dòng)劇烈情況下準(zhǔn)確成像（在許多情況下與保持乘客安全直接相關(guān)）、汽車途中安全的要求，都需要全新的設(shè)計(jì)和方法。
目前有兩類車載攝像機(jī)應(yīng)用，第一類是現(xiàn)場(chǎng)查看，第二類是現(xiàn)場(chǎng)了解?，F(xiàn)場(chǎng)查看應(yīng)用將記錄圖像并把它呈現(xiàn)在車載屏幕上，以便幫助查看現(xiàn)場(chǎng)的駕駛者做出與周圍環(huán)境有關(guān)的決定，這些應(yīng)用包括后視輔助、鏡片更換、盲區(qū)、側(cè)視、后部乘客、事故后狀態(tài)攝像機(jī)。您也許會(huì)認(rèn)為這些只是些時(shí)尚多于實(shí)質(zhì)的應(yīng)用，但我們同時(shí)也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：在最近20個(gè)月，美國(guó)沒有一個(gè)坐在前座的兒童被氣囊意外奪去生命，而在同一時(shí)段，1000多名兒童被倒車撞傷，其中數(shù)百起事故給兒童造成了嚴(yán)重的永久傷害甚至導(dǎo)致死亡，多數(shù)時(shí)候是兒童的直系親屬在開車。面向這些應(yīng)用的成像器側(cè)重于呈現(xiàn)準(zhǔn)確好看的圖像，駕駛者不必停下來研究圖像就能理解。
初始體系結(jié)構(gòu)具有廣角視野鏡頭CCD攝像機(jī)，安裝在汽車行李箱中。該攝像機(jī)把基于NTSC/PAL的視頻傳到電子控制單元(ECU)。ECU接受模擬視頻，并用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)芯片把視頻放入數(shù)字域，然后把圖像放入處理芯片中，鏡頭失真在此得到校正，這樣可改變深度透視，因此在許多汽車中，距離標(biāo)記被覆蓋在視頻上。處理后的視頻流隨后被放回模擬域中，并被轉(zhuǎn)換回到NTSC或PAL中，以便被發(fā)送到駕駛室前部的顯示器。
依照4G CMOS成像芯片這一主題，Micron最近開發(fā)了一種新型成像器，專門用于汽車現(xiàn)場(chǎng)查看應(yīng)用。除了被設(shè)計(jì)成工作在-40℃至+105℃以外（對(duì)于成像器而言，絕非易事），這種成像器還產(chǎn)生NTSC/PAL視頻和數(shù)字格式的視頻。該芯片還具備數(shù)字視頻輸入端口，并將由用戶決定他們是否想放入來自攝影飛機(jī)或數(shù)字視頻輸入端口的視頻，以便使用片上數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和NTSC/PAL格式器（圖2）。
后視CMOS成像器攝像機(jī)
該設(shè)計(jì)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能接收直接來自成像器的數(shù)字視頻，并把它輸送到處理芯片中，后者將校正鏡頭失真并添加覆蓋內(nèi)容。處理后的視頻隨后能被送回成像器中，以便使用片上DAC和NTSC/PAL編碼器把處理后的NTSC/PAL格式的數(shù)據(jù)送到汽車前部。這樣就無需ECU兩端的連接器、ADC、DAC和NTSC編碼器了。在不增加成像器成本的前提下，這將把系統(tǒng)成本減少約5至10美元，汽車制造商這樣就能類似玩具的系統(tǒng)價(jià)格獲得軍用級(jí)性能。
汽車的另一組應(yīng)用是基于現(xiàn)場(chǎng)了解，在許多此類應(yīng)用中，駕駛者從不看圖像，視頻被直接送到處理器，處理器從現(xiàn)場(chǎng)畫面中提取特征，并根據(jù)這些特性做出決定；這些決定隨后被送到車內(nèi)的各種控制設(shè)備，這些應(yīng)用包括車道跟蹤、城市巡航控制、碰撞報(bào)警、預(yù)防、緩解、雨水傳感、大燈亮度控制、疲勞駕駛、駕駛者注意力、氣囊部署乘客位置安排、凝視探測(cè)、基于眼睛位置的鏡片調(diào)整以及生物ID等。
在許多情況下，決策速度比人的反應(yīng)快得多，或者是在人試圖對(duì)危急情況做出反應(yīng)并需要幫助時(shí)做出的，以便不讓他分心。此處的需要是呈現(xiàn)盡可能多的信息，并且用一種有助于減少?zèng)Q策所需處理量的方式來呈現(xiàn)圖像。這種成像器的第四代特性是包含寬得多的動(dòng)態(tài)范圍，以便在太陽(yáng)處于地平線和現(xiàn)場(chǎng)的情況下開車時(shí)能看清車道標(biāo)記。另外，為了呈現(xiàn)失真盡可能少的圖像，實(shí)施了全局快門設(shè)計(jì)，來代替對(duì)于消費(fèi)級(jí)CMOS成像器而言更典型的滾動(dòng)快門。圖3表明了在記錄旋轉(zhuǎn)體的視頻時(shí)，滾動(dòng)快門與全局快門的失真效果對(duì)比情況。借助處理，可以使右邊的圖像看起來像是左邊的圖像，但由于成像器的設(shè)計(jì)著眼于應(yīng)用，因此整個(gè)處理負(fù)擔(dān)已得到解決，于是這使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能做更多處理來提高準(zhǔn)確度，添加另一種應(yīng)用，或者設(shè)計(jì)者能選擇更便宜的處理器。
美國(guó)交通安全局估計(jì)：如果汽車早0.5秒開始剎車，則可避免70%多的追尾事故。既然很難讓人做出更快反應(yīng)，那為什么汽車就不應(yīng)該能幫助駕駛者并開始剎車來避免這類碰撞呢？要做到這點(diǎn)，需要知道前方轎車的速度相對(duì)于自己的轎車和自己所處的車道是如何變化的。多種技術(shù)可被用來確定前方汽車的相對(duì)速度，但只有圖像能確定剎車的汽車處于哪條車道，向轎車添加成像器和攝像機(jī)的總體效果將使駕駛者更好地適應(yīng)汽車，或者使汽車更好地適應(yīng)道路。
不論是為了娛樂、安全、健康、舒適或是便利，基于成像的系統(tǒng)都會(huì)使我們的生活更開心，并幫助減輕與周圍世界互動(dòng)的壓力。要想使這些應(yīng)用被廣泛采用，需要從系統(tǒng)級(jí)途徑來設(shè)計(jì)成像器。4G CMOS成像器概念正被應(yīng)用到汽車市場(chǎng)，并且它在我們的駕車生活中起必不可少的作用，相信這只是個(gè)時(shí)間問題。
