豪威汽车CIS系列专题-你知道吗？汽车眼中的红不是红

[导读]随着LED在街道照明和前照灯中的使用越来越多，被称为“LED闪烁”的现象正在成为机器视觉系统需要解决的关键问题，它导致LED交通信号不能被完整的捕捉。随着ADAS开始普及，LED闪烁抑制（LFM，LED Flicker Mitigation）对保障这些系统的安全来说至关重要。

揭秘汽车如何准确感知马路上的“电子交警”-LED信号。

引言：

消费者、政策/法规、市场三合力，不断推动ADAS渗透率提升。2022年3月国内新车L2级配套量接近41.6万，渗透率近30%。ADAS成标配，CIS如何升级？

豪威集团汽车CIS系列专题ADAS篇将分5期，每期一个硬核知识点，助您详尽了解ADAS领域应用、技术趋势与车规产品。

上期科普了为什么ADAS前视摄像头尤其要达到140dB HDR。本期将聚焦汽车如何准确感知马路上的“电子交警”-LED信号。

随着LED在街道照明和前照灯中的使用越来越多，被称为“LED闪烁”的现象正在成为机器视觉系统需要解决的关键问题，它导致LED交通信号不能被完整的捕捉。随着ADAS开始普及，LED闪烁抑制（LFM，LED Flicker Mitigation）对保障这些系统的安全来说至关重要。

什么是LED闪烁

使用LED可以节电和降低成本，早已广泛应用到照明领域，但LED光源不是连续的。LED 光源并不是直流电驱动的，而是脉冲交流驱动。LED灯以一个基础频率，以及可调节的占空比来调整亮和暗的强度。对于人眼来说，LED光源看似是持续的，但HDR相机（高动态范围图像，High-Dynamic Range，简称HDR）却可以捕捉到LED的亮和暗的属性，并且在观看视频的时候呈现出“闪烁”。

HDR帧速和LED驱动信号是异步的（一个LED打开/关闭的周期为11毫秒；而HDR在日光下每帧需要16.6毫秒），因此HDR每一帧都会捕捉到LED打开/关闭周期间产生的不同的亮度，从而产生“闪烁”。

以上原因造成了CMOS图像传感器受到LED闪烁的困扰，导致车载摄像头“看错”LED发出的交通信号指示，容易会将LED灯的闪烁误认为是紧急灯，或方向指示灯。

如何应对LED闪烁？

如果相机能够延长曝光时间，并使其比LED驱动周期更长，同时不出现过曝，且维持一定的动态范围水平，那问题便得到了解决。

理论上讲，曝光时间是相机的快门打开-关闭的时间，曝光时间越长，快门打开时间越长，进入相机的光线越多，拍出来的图像越亮，亮到一定程度后，图像有部分或者全白，称为饱和或者过饱和。曝光时间越短，图像越暗。如果相机曝光时间大于LED的驱动周期而不进入饱和，并且保持动态范围，那么HDR相机就可以捕捉到交通信号。

为了确保HDR捕捉到完整的LED图像，豪威集团开发了LFM解决方案。LFM分别通过小光电二极管（简称SPD）和大光电二极管（简称LPD）区分SPD和LPD的曝光时间，也就是小光电二极管（SPD）能延长曝光时间，使其足够长，以确保LED脉冲的捕获；大光电二极管 (LPD) 可以确保低光条件下的场景曝光的更高的灵敏度和色彩补偿；而额外的极短曝光（VS）可以捕获场景中最亮的部分。