隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)安(an)全(quan)重(zhong)要(yao)性(xing)的(de)凸(tu)顯(xian)，行(xing)車(che)輔(fu)助(zhu)係(xi)統(tong)在(zai)汽(qi)車(che)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan)。在(zai)這(zhe)類(lei)應(ying)用(yong)中(zhong)，視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)一(yi)個(ge)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，其(qi)必(bi)須(xu)快(kuai)速(su)、精確地感知各種路況，進而提前預警或控製車輛行為。這要求係統的前端----攝像頭能夠最大限度地適應不同的光照條件，提供路況場景的細節信息。

圖1顯示了汽車視覺係統的主要應用，包括前視、後視、側視、內視等。以前視為例，夜視(Night Vision，NV)、車道偏離預警(Lane Departure Warning，LDW)
、碰撞預警(Collision Warning，CW)、交通標誌識別(Traffic Sign Recognition，TSR)等應用要求視覺係統在各種天氣


、路況條件下
，能夠清晰識別車道線、車輛、障礙物
、交通標誌等。所有這些功能要求圖像傳感器的動態範圍(Dynamic Range
，DR)足夠高，為後級圖像處理係統提供豐富的細節信息。

圖1 汽車視覺係統的主要應用

汽車視覺係統中的圖像傳感器

圖像傳感器是一種將光學圖像轉換成電子信號的器件，是攝像頭的重要組成部分，如圖2所示。在典型汽車應用中

，視覺係統要處理一些複雜的路麵情況，比如來麵向陽光行車

、進出隧道

、yijiyejianhuicheshiduimiancheliangqianzhaodengdeng。zheleilukuangyaoqiushexiangtou，yijiqizhongdetuxiangchuanganqinenggouzidongshiyingzheleifuzachangjing
，fouzetuxiangzhongxijiexinxidesunshihennantongguohoujixinhaochulifangfalaihuifu。

圖2 攝像頭中的圖像傳感器

一幅畫麵中，最亮部分和最暗部分亮度的比值被稱作動態範圍，比如，陽光直射下某亮色物體亮度大約是100kcd/ m2
，陰影下的暗色物體亮度大約是100mcd/ m2。某場景若同時包括這兩種物體
，則圖像的動態範圍是120dB。隻有圖像傳感器的動態範圍高於120dB，汽車視覺係統才能有效地對該場景進行圖像采集。

考kao慮lv到dao夜ye間jian行xing車che，有you些xie道dao路lu沒mei有you路lu燈deng或huo者zhe路lu燈deng很hen暗an，汽qi車che視shi覺jiao係xi統tong也ye需xu要yao在zai低di光guang照zhao場chang景jing下xia采cai集ji路lu況kuang信xin息xi。針zhen對dui汽qi車che應ying用yong
，圖tu像xiang傳chuan感gan器qi需xu要yao滿man足zu一yi係xi列lie汽qi車che級ji要yao求qiu
，如ru寬kuan溫wen度du範fan圍wei

、高可靠性、高集成度、低成本等。表1總結了汽車視覺係統中圖像傳感器應該具有的性能：

Melexis高動態範圍圖像傳感器技術

由於CMOS技術的高集成度、高穩定性、低成本，基於CMOS技術的圖像傳感器應用越來越廣泛
，已經成為絕大多數視覺係統的首選。CMOS圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)像(xiang)素(su)中(zhong)包(bao)含(han)一(yi)個(ge)光(guang)敏(min)二(er)極(ji)管(guan)，在(zai)光(guang)照(zhao)激(ji)勵(li)下(xia)產(chan)生(sheng)和(he)光(guang)強(qiang)度(du)呈(cheng)正(zheng)相(xiang)關(guan)的(de)光(guang)電(dian)流(liu)。通(tong)過(guo)在(zai)一(yi)定(ding)曝(pu)光(guang)時(shi)間(jian)內(nei)對(dui)光(guang)電(dian)流(liu)積(ji)分(fen)，可(ke)以(yi)把(ba)光(guang)學(xue)圖(tu)像(xiang)信(xin)號(hao)裝(zhuang)換(huan)成(cheng)像(xiang)素(su)的(de)電(dian)子(zi)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)，其(qi)響(xiang)應(ying)特(te)性(xing)如(ru)圖(tu)3(a)所示。因為供電電壓幅度以及傳感器噪聲的限製，傳統CMOS圖像傳感器的動態範圍和成像細節是一對矛盾：增加曝光時間可以改善細節但同時減低動態範圍，反之降低曝光時間可以提高動態範圍但不利於細節顯示。傳統CMOS圖像傳感器中的這對主要矛盾，使其不能完全滿足汽車視覺係統的要求。

針對CMOS技術的特點，Melexis開發了基於Autobrite技術的CMOS圖像傳感器MLX75412
，以圖3(b)所示的非線性響應特性解決前述矛盾，大幅提高了圖像傳感器的動態範圍，使其符合表1中所列所有標準。通過Autobrite技術對像素進行分段曝光/複位控製，圖像傳感器的動態範圍拓展到154dB。集成的反饋控製算法分析所采集到的圖像，實時調整傳感器的曝光時間和動態範圍，顯著提高了在複雜路況下圖像采集的質量。

MLX75412的集成圖像增強功能Autoview，能夠實時調整圖像亮度和銳度
，減輕了後級信號處理係統的計算量。同時
，由於MLX75412中集成的12位圖像處理流水線，其圖像處理精度高於通常使用的8位圖像處理。MLX75412提供了標準的原始視頻信號輸出和I2C控製信號輸入，兼容絕大多數DSP或FPGA。考慮到汽車應用，MLX75412提供1024×512分辨率的寬屏畫麵
，采集更廣範圍的圖像
，便於識別路兩側的行人或交通標誌。