Perbincangan ringkas tentang parameter penderia imej automotif - nisbah isyarat kepada hingar

Pengarang |. William Chen, Pengurus Kejuruteraan Aplikasi Bidang Automotif, ON Semiconductor China

Pemanduan pintar secara beransur-ansur menjadi ciri umum kereta dan pada masa yang sama, ia meningkatkan persepsi kereta dan pemandu masa Ia boleh meningkatkan keselamatan pemanduan dengan berkesan. Antaranya, kamera berasaskan CMOS penderia imej adalah salah satu alat utama untuk sistem pemanduan pintar untuk melihat persekitaran luaran.

CMOSPenderia imej ialah penderia pengimejan, yang pada asasnya adalah gabungan memori dan penukaran analog-ke-digital (ADC). Berdasarkan kesan fotoelektrik silikon, cahaya kejadian akan merangsang cas dalam fotodiod piksel penderia Caj dikumpul dan disimpan, dan ditukar kepada output digital melalui ADC.

figure 1photoelectric effect

Architecturally, sensor imej CMOS adalah serupa dengan memori, yang mempunyai sejumlah besar sel penyimpanan. perbezaan antara operasi pengalamatan lajur ialah memori ditulis oleh litar, manakala kandungan dalam sensor ditulis oleh cahaya boleh dilihat atau cahaya inframerah dekat.

Caj yang dikumpul oleh sensor termasuk dua bahagian: satu bahagian adalah cas yang kami jangka, yang datang dari isyarat berkesan yang dirangsang oleh cahaya ambien; pengguna tidak mahu, sumber gangguan Terdapat banyak jenis, biasanya dirujuk sebagai bunyi bising.

Kami berharap bahawa maklumat yang lebih berkesan dalam imej, lebih baik, dan kurang bunyi gangguan, lebih baik. Penunjuk biasa untuk mengukur kesan hingar imej ialah nisbah isyarat kepada hingar SNR, iaitu nisbah isyarat kepada hingar. Lebih besar nisbah isyarat kepada hingar, lebih kecil kandungan relatif hingar imej dan lebih baik kualiti imej. Unit SNR boleh menjadi nisbah, atau ia boleh ditukar kepada unit logaritma dB. Helaian data penderia biasanya menyediakan parameter nisbah isyarat-ke-bunyi SNR, seperti ditunjukkan di bawah.

Ada soalan biasa: Adakah penderia dengan nisbah isyarat-ke-bunyi

46

-ke-bunyi 43dB?

Jawapannya tidak semestinya, kesimpulan yang tidak sesuai selalunya jatuh ke dalam lubang. SNR bukan titik, ia adalah fungsi keadaan pencahayaan Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, SNR akan menjadi lengkung apabila keamatan cahaya berubah. Apabila ia digunakan sebagai penunjuk kesan cahaya malap, ia dikehendaki memilih nilai SNR di bawah keadaan cahaya malap. Parameter SNR pada manual data sensor dalam industri biasanya nilai SNR maksimum, yang sepadan dengan nilai SNR apabila persekitaran pencahayaan sangat terang, iaitu titik SNR Max di penjuru kanan sebelah atas lengkung SNR biru dalam gambar. Nilai SNR di kawasan di mana garis biru terletak di sudut kiri bawah sesuai sebagai parameter untuk menilai cahaya malap. Pencahayaan pada masa ini tidak mencukupi dan sepadan dengan persekitaran cahaya rendah. Macam jual epal Lapisan atas tu memang best.

figure 2signal-to-noise nisbah snr curve

judging sensor berdasarkan titik SNR maksimum mempunyai masalah overeneralization. Mengikut keperluan, pengguna boleh memilih saiz SNR yang sepadan dengan keadaan pendedahan khusus untuk menilai hingar cahaya rendah Lebih besar SNR, lebih baik pengguna juga boleh mengehadkan SNR kepada nilai tetap, contohnya, apabila SNR =5, gunakan yang diperlukan Keadaan pendedahan Nilai pendedahan digunakan untuk menilai hingar cahaya malap Semakin kecil nilai Pendedahan bermakna kurang sumber pencahayaan diperlukan untuk mencapai SNR yang sama, dan prestasi cahaya rendah sensor adalah. lebih baik.

Rajah 2 menunjukkan SNR penderia biasa, iaitu lengkung yang meningkat secara monoton. Penderia CMOS yang digunakan dalam kereta memerlukan HDR julat dinamik tinggi untuk memadankan senario aplikasi semua cuaca Kaedah biasa untuk HDR ialah menukar sensitiviti penderia, mencuba kecerahan persekitaran yang berbeza secara berasingan, dan kemudian. gabungkan berbilang bingkai imej sampel Peta ke ruang data linear piawai, dan akhirnya pilih piksel yang sesuai daripada bingkai kepekaan berbeza untuk membentuk bingkai imej yang lengkap Lihat "Perbincangan Kecil tentang Parameter Penderia Imej Automotif - Julat Dinamik".

Perubahan kepekaan penderia sepadan dengan garisan SNR dalam sistem koordinat yang bergerak ke kedudukan berbeza Akhirnya, lengkung SNR bagi imej HDR berubah menjadi hasil pemadanan berbilang lengkung SNR, seperti lengkung SNR. garis biru dalam Rajah 3 , ia bukan lagi lengkung yang meningkat secara monoton Di samping SNR cahaya malap yang sangat kecil, terdapat juga berbilang minima tempatan dalam julat serlahan Apabila titik operasi jatuh dalam julat penurunan SNR. walaupun persekitaran sangat terang pada masa ini, bunyi bising Ia juga akan menjadi lebih teruk.

Fenomena ini akan muncul pada imej yang bertentangan dengan tabiat persepsi mata manusia, iaitu apabila kecerahan meningkat, kualiti imej akan berubah dari buruk kepada baik, dan kemudian tiba-tiba merosot semula. Oleh itu, tidak seperti penderia linear tradisional, nisbah isyarat-ke-bunyi bagi penderia dinamik lebar automotif juga perlu menilai indeks nilai minimum di bawah keadaan kecerahan tinggi.

Rajah 3 SNR imej HDR

SNR dan bunyi bising

SNR penderia automotif ialah lengkung yang tidak monoton, dan persekitaran aplikasi automotif akan menjadikan masalah lebih rumit. Penderia adalah peranti analog Sebelum ADC, data isyarat dan hingar disimpan dalam bentuk cas Arus gelap penderia juga akan mengumpul cas . Oleh itu, kita juga mesti mempertimbangkan kesan suhu, masa pendedahan dan keuntungan analog pada bunyi keadaan gelap. SNR ialah fungsi suhu, masa pendedahan dan keuntungan simulasi pada masa yang sama, dan lengkungnya telah menjadi gugusan lengkung berbilang dimensi. Mengambil pengaruh suhu sebagai contoh, Rajah 5 ialah trend perubahan nilai Pendedahan apabila suhu dalaman penderia meningkat apabila SNR🜎. Kita dapat melihat bahawa, ssensor yang berbeza mempunyai sensitiviti yang berbeza terhadap hanyut suhu Nilai pendedahan SNR kedua-dua sensor ini bersilang pada 60°C, yang bermaksud pada suhu bilik 25. °C Apabila dinilai secara berasingan dengan suhu tinggi 80

℃, kesimpulan SNR yang dicapai adalah bertentangan sama sekali.

Rajah 5

Pengaruh suhu dalaman wafer kepada kord suhu kitaran hayat berkesan pengedaran kamera automotif, lebih daripada 8 8% Semasa kitaran hayat , suhu nod di dalam sensor melebihi 40℃, melebihi 80% suhu nod melebihi 6. 65%masa suhu bahagian dalaman melebihi 8

℃.

Pengaruh hanyutan suhu akan menyebabkan perubahan selanjutnya dalam keluk SNR. Seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus merah dalam Rajah 6, apabila suhu meningkat, lengkung SNR akan terus berkurangan di kawasan pencahayaan rendah dan kawasan tempatan yang diserlahkan.

Rajah 6 Impak suhu pada HDR

SNRSNR Pada masa ini, penilaian industri terhadap penderia imej automotif SNR sering menggunakan Diuji Eropah mengikut piawaian EMVA1288 Persatuan Penglihatan Mesin. Nisbah isyarat-ke-bunyi SNR dalam piawai EMVA1288 ditakrifkan berdasarkan model penderia linear monotonik tradisional, dan perihalan ciri-ciri SNR bagi penderia imej dinamik lebar automotif tidak lengkap. Institut Jurutera Elektrik dan Elektronik IEEE sedang mentakrifkan piawai ujian kualiti baharu P2020 untuk imej automotif Sebagai ahli kumpulan kerja, ON Semiconductor telah menjalankan kerja penggubalan standard hingar imej dalam IEEE.

Akhirnya, untuk meringkaskan, nisbah isyarat-ke-bunyi SNR penderia imej CMOS automotif ialah penunjuk kualiti imej utama Ia mempunyai ciri-ciri tidak monoton dan dipengaruhi oleh pelbagai faktor dalam persekitaran aplikasi automotif SNR ialah kerja Penilaian komprehensif berbilang dimensi, penilaian SNR objektif dan komprehensif benar-benar boleh menerangkan prestasi penderia dan membimbing pembangunan produk pengimejan automotif dengan betul.

Atas ialah kandungan terperinci Perbincangan ringkas tentang parameter penderia imej automotif - nisbah isyarat kepada hingar. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!