中心議題：

• 兩類(lèi)車(chē)載攝像機的應用
• Micron根據4G CMOS成像芯片開(kāi)發(fā)出新型成像器
• 4G CMOS成像器能提高汽車(chē)安全性能

解決方案：

• 采用4G CMOS成像芯片開(kāi)發(fā)出新型成像器，提高安全性能
• 成像器的設計著(zhù)眼于應用，解決處理負擔

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(kāi)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，并且在它達到與CCD相當的性能水平或可被大眾接受之前，其它事情幾乎都不重要。一些CMOS成像器開(kāi)發(fā)商已到達了這個(gè)階段，并且除了繼續努力改善攝影飛機的性能以外，他們還開(kāi)始研究自己如何能使成像器更適合特定應用，以便增強包括機動(dòng)車(chē)在內的特定市場(chǎng)。

車(chē)用市場(chǎng)
人們預計：在未來(lái)十年的后半段，每年制造的6000萬(wàn)輛轎車(chē)中，平均每臺將安裝4至16部攝像機，圖1展示了一些將在汽車(chē)中使用攝像機的應用。這個(gè)市場(chǎng)的一個(gè)最重要事情是，客戶(hù)正在尋找具有軍用質(zhì)量、價(jià)格卻相當于玩具的元件，其實(shí)這是無(wú)法實(shí)現的，除非能找到一些方式來(lái)降低總系統成本，而這正是人們在做的事情。

第一步是要認識到：這個(gè)市場(chǎng)無(wú)法使用為消費市場(chǎng)設計的現有成像器。對溫度范圍、抗沖擊性、寬動(dòng)態(tài)范圍、在振動(dòng)劇烈情況下準確成像（在許多情況下與保持乘客安全直接相關(guān)）、汽車(chē)途中安全的要求，都需要全新的設計和方法。

目前有兩類(lèi)車(chē)載攝像機應用，第一類(lèi)是現場(chǎng)查看，第二類(lèi)是現場(chǎng)了解?，F場(chǎng)查看應用將記錄圖像并把它呈現在車(chē)載屏幕上，以便幫助查看現場(chǎng)的駕駛者做出與周?chē)h(huán)境有關(guān)的決定，這些應用包括后視輔助、鏡片更換、盲區、側視、后部乘客、事故后狀態(tài)攝像機。您也許會(huì )認為這些只是些時(shí)尚多于實(shí)質(zhì)的應用，但我們同時(shí)也應該認識到：在最近20個(gè)月，美國沒(méi)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(chē)撞傷，其中數百起事故給兒童造成了嚴重的永久傷害甚至導致死亡，多數時(shí)候是兒童的直系親屬在開(kāi)車(chē)。面向這些應用的成像器側重于呈現準確好看的圖像，駕駛者不必停下來(lái)研究圖像就能理解。

初始體系結構具有廣角視野鏡頭CCD攝像機，安裝在汽車(chē)行李箱中。該攝像機把基于NTSC/PAL的視頻傳到電子控制單元(ECU)。ECU接受模擬視頻，并用模數轉換器(ADC)芯片把視頻放入數字域，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(chē)中，距離標記被覆蓋在視頻上。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(kāi)發(fā)了一種新型成像器，專(zhuān)門(mén)用于汽車(chē)現場(chǎng)查看應用。除了被設計成工作在-40℃至+105℃以外（對于成像器而言，絕非易事），這種成像器還產(chǎn)生NTSC/PAL視頻和數字格式的視頻。該芯片還具備數字視頻輸入端口，并將由用戶(hù)決定他們是否想放入來(lái)自攝影飛機或數字視頻輸入端口的視頻，以便使用片上數模轉換器(DAC)和NTSC/PAL格式器（圖2）。

后視CMOS成像器攝像機
該設計使系統設計者能接收直接來(lái)自成像器的數字視頻，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格式的數據送到汽車(chē)前部。這樣就無(wú)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，這將把系統成本減少約5至10美元，汽車(chē)制造商這樣就能類(lèi)似玩具的系統價(jià)格獲得軍用級性能。

汽車(chē)的另一組應用是基于現場(chǎng)了解，在許多此類(lèi)應用中，駕駛者從不看圖像，視頻被直接送到處理器，處理器從現場(chǎng)畫(huà)面中提取特征，并根據這些特性做出決定；這些決定隨后被送到車(chē)內的各種控制設備，這些應用包括車(chē)道跟蹤、城市巡航控制、碰撞報警、預防、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、基于眼睛位置的鏡片調整以及生物ID等。

在許多情況下，決策速度比人的反應快得多，或者是在人試圖對危急情況做出反應并需要幫助時(shí)做出的，以便不讓他分心。此處的需要是呈現盡可能多的信息，并且用一種有助于減少決策所需處理量的方式來(lái)呈現圖像。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(xiàn)和現場(chǎng)的情況下開(kāi)車(chē)時(shí)能看清車(chē)道標記。另外，為了呈現失真盡可能少的圖像，實(shí)施了全局快門(mén)設計，來(lái)代替對于消費級CMOS成像器而言更典型的滾動(dòng)快門(mén)。圖3表明了在記錄旋轉體的視頻時(shí)，滾動(dòng)快門(mén)與全局快門(mén)的失真效果對比情況。借助處理，可以使右邊的圖像看起來(lái)像是左邊的圖像，但由于成像器的設計著(zhù)眼于應用，因此整個(gè)處理負擔已得到解決，于是這使系統設計者能做更多處理來(lái)提高準確度，添加另一種應用，或者設計者能選擇更便宜的處理器。

美國交通安全局估計：如果汽車(chē)早0.5秒開(kāi)始剎車(chē)，則可避免70%多的追尾事故。既然很難讓人做出更快反應，那為什么汽車(chē)就不應該能幫助駕駛者并開(kāi)始剎車(chē)來(lái)避免這類(lèi)碰撞呢？要做到這點(diǎn)，需要知道前方轎車(chē)的速度相對于自己的轎車(chē)和自己所處的車(chē)道是如何變化的。多種技術(shù)可被用來(lái)確定前方汽車(chē)的相對速度，但只有圖像能確定剎車(chē)的汽車(chē)處于哪條車(chē)道，向轎車(chē)添加成像器和攝像機的總體效果將使駕駛者更好地適應汽車(chē)，或者使汽車(chē)更好地適應道路。

不論是為了娛樂(lè )、安全、健康、舒適或是便利，基于成像的系統都會(huì )使我們的生活更開(kāi)心，并幫助減輕與周?chē)澜缁?dòng)的壓力。要想使這些應用被廣泛采用，需要從系統級途徑來(lái)設計成像器。4G CMOS成像器概念正被應用到汽車(chē)市場(chǎng)，并且它在我們的駕車(chē)生活中起必不可少的作用，相信這只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題。