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、以yi及ji夜ye間jian會hui車che時shi對dui麵mian車che輛liang前qian照zhao燈deng等deng。這zhe類lei路lu況kuang要yao求qiu攝she像xiang頭tou，以yi及ji其qi中zhong的de圖tu像xiang傳chuan感gan器qi能neng夠gou自zi動dong適shi應ying這zhe類lei複fu雜za場chang景jing，否fou則ze圖tu像xiang中zhong細xi節jie信xin息xi的de損sun失shi很hen難nan通tong過guo後hou級ji信xin號hao處chu理li方fang法fa來lai恢hui複fu。

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tu3(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。