论文部分内容阅读
在竞争日益激烈的汽车行业中，新技术无疑成为各个厂家的制胜法宝。单就倒车来说吧，现在的技术已经能够使汽车在倒车时对障碍物发出报警，帮助驾驶员自动平行泊车。但人类对技术的追求是无止境的，更多新型CMOS传感器芯片在不断涌现，它们可以直接通过3D点对点感觉到空间深度，使机器视觉系统能察觉目标并做出正确反应。
目前的汽车系统都是通过超声波传感器来计算距离的，比如可以在司机倒车的时候对障碍物进行报警。因为雷达和激光雷达传感器成本高昂，所以，成本较低的相机传感器就更为了众商家积极研究和开发的领域。
CMOS图像传感器
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)意思是互补型金属氧化物半导体。CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带负极和正极的半导体，这两个互补效应所产生的电流可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
全球知名的ABI科技研究公司在2005年发表的《汽车传感器报告》中指出，目前的汽车传感器市场已经达到了25亿美元的规模。图像传感气数能够帮助汽车实现很多功能，包括防撞、车道偏离报警和车道保持、后向障碍物报警、行人监测、车距监测(让您的汽车和前面的车保持适当的距离)、夜视、自适应前灯调节、交通/限速标志识别及盲点监测等。
ABI公司的一位高级研究人员称，已经有了2D相机进行车道偏离报警：能够探视车的前方，跟定车道线，探视四周并识别限速标志，监测盲点区域并在有车要超你的车时进行报警。
给汽车装上了眼睛
21世纪在汽车行业中，电子技术的应用就像活塞一样必不可少。Micron公司是世界领先的CMOS图像传感器生产商，目前占有图像传感市场36%的份额。它成功地将其传感器应用在了手机、机器设备、汽车、安全和医疗等诸多领域的多种产品上。CMOS在汽车上的应用就像给汽车装上了眼睛一样，使得汽车在安全、通信、娱乐、导航等方面更为智能化。上面的组图向我们展示了CMOS图像传感技术在汽车上的应用。
汽车四周：
1.后视相机：当倒车的时候，后视相机就会自动启动。通过画面，驾驶员可以看到通过后视镜所看不到的汽车后面的图像。很多情况下，由于儿童身材矮小，在倒车时通过后视镜看不到他们，造成了很多交通事故。而有了后视相机后，驾驶员就可以看到汽车后面的儿童，避免交通事故发生。
2.转向辅助功能：当转向灯亮的时候，位于侧镜周围的图像识别器就能够自动扫描到周围的车辆。如果检测到其他车辆的存在，图像识别器就会发出报警，通知驾驶员注意危险。
3.夜间识别：汽车的前灯大概能够照亮汽车前方100米左右的距离。使用先进的红外线技术后，图像识别器能够识别更远的具体物体。由于，该系统没有使用可见光，因此，不会影响驾驶员的视线。
4.停车辅助功能：通过安置在汽车尾部的相机，驾驶员能够看到汽车后面的区域。因此，在停车的时候，驾驶员就可以轻松地绕开障碍物了。
汽车内部：
1. 乘客识别：通过汽车内部的图像识别器和体重识别器，系统可以自动根据乘客的体型，配置合适的安全带和安全气囊的力量和角度。
2. 安全警示：图像识别器可以根据驾驶员的头部动作、眨眼睛频率等来分辨司机的疲劳程度。根据不同的疲劳程度，系统会发出听觉、触觉等多种警示。
3. 智能气囊：可以通过座位上乘客的身材来判定是否打开气囊甚至控制气囊打开的程度，因为气囊的打开对一个没有任何约束(未系安全带，未配备儿童安全座椅、安全垫)的儿童存在致命的危险；还有，如果座位上没有人，气囊在紧急情况下也不会打开，节约了气囊的开销。现在的汽车一般靠开关来控制气囊是否打开，智能气囊则可以自行判断是否需要打开。
4. 后座监控：驾驶员不必后转，就可以通过屏幕清楚地看到后座上发生的事情。
Micron公司现有MT9V111、MT9V125、MT9V022三款产品。在-40°C~ 85°C的环境中，上述的图像识别器都可以使用。无论是暗夜还是是耀眼的白天，只要有烛光般微弱的灯光，图像识别器都可以正常运行车后视频、盲点辅助、边侧图像、停车辅助等诸多功能。
成本影响应用普及
虽然CMOS图像传感技术拥有广阔的市场空间，但是成本仍然是制约其市场前景的重要因素。以Cypress半导体公司最新研制的汽车成像技术系统ECK100为例，该系统包含有一个带有CMOS图像传感器的微型相机、基于Windows系统的管理软件、电源、应用程序接口等，根据配置不同，其售价为3500美元至5000美元。研究显示，每年全球的汽车市场是6000万辆，但是今年大约只有25000辆汽车上会安装自动预警设备。除非该预警系统的价格大幅下降，否则即使到了2012年，也将只有30万辆车上能够拥有这项先进的技术。
最近，瑞士电子中心声称其研发的VISE成像芯片能够将该技术的成本从数千美元降低到几百美元，这样，就能够将其作为汽车的标准化配件，应用到世界各地的汽车上了。
一名业内高级分析人士认为：“ViSE成像芯片具有无限的潜力。尤其是在安全应用方面，及时成像技术非常重要。因此，你需要有高性能的图像处理器，但是通常价格比较昂贵。有了ViSE成像芯片后，你就不需要这样的处理器了。”
据估计，如果瑞士电子中心能够将图像传感技术的成本从目前的2000美元减低到200美元，那么到2012年，全世界将会有300万辆车配备该技术了。如今，瑞士电子中心已经对多项系统的整合进行了研究，如汽车转弯预警系统、夜视系统、停车辅助功能、汽车乘坐情况监控、盲点监控等。虽然，从目前来看，图像传感技术还只是在某些奢侈汽车上得以应用，但是我们期待着该技术能够早日普及，惠及普通百姓。
汽车后面看不到的景象都可显示在车内
链 接:CMOS图像传感器的优势
1.成本低廉且易被集成
不同于CCD传感器，CMOS图像传感器基本可以在任何生产芯片的工厂生产。可以被标准化生产的结果，就是使CMOS传感器的成本低廉。此外，可以使大规模集成电路与所需的照相机功能整合到一个小小的芯片上——所谓照相系统就诞生了。这样，就不需要使用外圍支持设备了，产品成本随之进一步降低。
2.耗电量小，电池寿命长
积极像素传感器的耗电量很小，对于依赖电源的便捷式外设来讲，是非常具有优势的。比如，在可携式摄像机上，运行的CMOS数码相机系统的话，一块电池就能持续一个星期。
3.成像质量高、成像速度快
在主动式像素传感器中，内置的反扩散防护系统的使用，使像素扩散和图像污点等问题得以解决，因此成像的质量较高。另外，由于能够使图像信号快速转换，因此， 在机器成像领域，CMOS固有的快速成像功能具有得天独厚的优势。
4.智能成像功能
除普通的照相功能——自动曝光控制、自动调焦等功能外，CMOS传感器还具备了很多高端的数字信号处理功能，如防抖、多分辨率成像、动作跟踪、视频会议、无线控制等。
目前的汽车系统都是通过超声波传感器来计算距离的，比如可以在司机倒车的时候对障碍物进行报警。因为雷达和激光雷达传感器成本高昂，所以，成本较低的相机传感器就更为了众商家积极研究和开发的领域。
CMOS图像传感器
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)意思是互补型金属氧化物半导体。CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带负极和正极的半导体，这两个互补效应所产生的电流可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
全球知名的ABI科技研究公司在2005年发表的《汽车传感器报告》中指出，目前的汽车传感器市场已经达到了25亿美元的规模。图像传感气数能够帮助汽车实现很多功能，包括防撞、车道偏离报警和车道保持、后向障碍物报警、行人监测、车距监测(让您的汽车和前面的车保持适当的距离)、夜视、自适应前灯调节、交通/限速标志识别及盲点监测等。
ABI公司的一位高级研究人员称，已经有了2D相机进行车道偏离报警：能够探视车的前方，跟定车道线，探视四周并识别限速标志，监测盲点区域并在有车要超你的车时进行报警。
给汽车装上了眼睛
21世纪在汽车行业中，电子技术的应用就像活塞一样必不可少。Micron公司是世界领先的CMOS图像传感器生产商，目前占有图像传感市场36%的份额。它成功地将其传感器应用在了手机、机器设备、汽车、安全和医疗等诸多领域的多种产品上。CMOS在汽车上的应用就像给汽车装上了眼睛一样，使得汽车在安全、通信、娱乐、导航等方面更为智能化。上面的组图向我们展示了CMOS图像传感技术在汽车上的应用。
汽车四周：
1.后视相机：当倒车的时候，后视相机就会自动启动。通过画面，驾驶员可以看到通过后视镜所看不到的汽车后面的图像。很多情况下，由于儿童身材矮小，在倒车时通过后视镜看不到他们，造成了很多交通事故。而有了后视相机后，驾驶员就可以看到汽车后面的儿童，避免交通事故发生。
2.转向辅助功能：当转向灯亮的时候，位于侧镜周围的图像识别器就能够自动扫描到周围的车辆。如果检测到其他车辆的存在，图像识别器就会发出报警，通知驾驶员注意危险。
3.夜间识别：汽车的前灯大概能够照亮汽车前方100米左右的距离。使用先进的红外线技术后，图像识别器能够识别更远的具体物体。由于，该系统没有使用可见光，因此，不会影响驾驶员的视线。
4.停车辅助功能：通过安置在汽车尾部的相机，驾驶员能够看到汽车后面的区域。因此，在停车的时候，驾驶员就可以轻松地绕开障碍物了。
汽车内部：
1. 乘客识别：通过汽车内部的图像识别器和体重识别器，系统可以自动根据乘客的体型，配置合适的安全带和安全气囊的力量和角度。
2. 安全警示：图像识别器可以根据驾驶员的头部动作、眨眼睛频率等来分辨司机的疲劳程度。根据不同的疲劳程度，系统会发出听觉、触觉等多种警示。
3. 智能气囊：可以通过座位上乘客的身材来判定是否打开气囊甚至控制气囊打开的程度，因为气囊的打开对一个没有任何约束(未系安全带，未配备儿童安全座椅、安全垫)的儿童存在致命的危险；还有，如果座位上没有人，气囊在紧急情况下也不会打开，节约了气囊的开销。现在的汽车一般靠开关来控制气囊是否打开，智能气囊则可以自行判断是否需要打开。
4. 后座监控：驾驶员不必后转，就可以通过屏幕清楚地看到后座上发生的事情。
Micron公司现有MT9V111、MT9V125、MT9V022三款产品。在-40°C~ 85°C的环境中，上述的图像识别器都可以使用。无论是暗夜还是是耀眼的白天，只要有烛光般微弱的灯光，图像识别器都可以正常运行车后视频、盲点辅助、边侧图像、停车辅助等诸多功能。
成本影响应用普及
虽然CMOS图像传感技术拥有广阔的市场空间，但是成本仍然是制约其市场前景的重要因素。以Cypress半导体公司最新研制的汽车成像技术系统ECK100为例，该系统包含有一个带有CMOS图像传感器的微型相机、基于Windows系统的管理软件、电源、应用程序接口等，根据配置不同，其售价为3500美元至5000美元。研究显示，每年全球的汽车市场是6000万辆，但是今年大约只有25000辆汽车上会安装自动预警设备。除非该预警系统的价格大幅下降，否则即使到了2012年，也将只有30万辆车上能够拥有这项先进的技术。
最近，瑞士电子中心声称其研发的VISE成像芯片能够将该技术的成本从数千美元降低到几百美元，这样，就能够将其作为汽车的标准化配件，应用到世界各地的汽车上了。
一名业内高级分析人士认为：“ViSE成像芯片具有无限的潜力。尤其是在安全应用方面，及时成像技术非常重要。因此，你需要有高性能的图像处理器，但是通常价格比较昂贵。有了ViSE成像芯片后，你就不需要这样的处理器了。”
据估计，如果瑞士电子中心能够将图像传感技术的成本从目前的2000美元减低到200美元，那么到2012年，全世界将会有300万辆车配备该技术了。如今，瑞士电子中心已经对多项系统的整合进行了研究，如汽车转弯预警系统、夜视系统、停车辅助功能、汽车乘坐情况监控、盲点监控等。虽然，从目前来看，图像传感技术还只是在某些奢侈汽车上得以应用，但是我们期待着该技术能够早日普及，惠及普通百姓。
汽车后面看不到的景象都可显示在车内
链 接:CMOS图像传感器的优势
1.成本低廉且易被集成
不同于CCD传感器，CMOS图像传感器基本可以在任何生产芯片的工厂生产。可以被标准化生产的结果，就是使CMOS传感器的成本低廉。此外，可以使大规模集成电路与所需的照相机功能整合到一个小小的芯片上——所谓照相系统就诞生了。这样，就不需要使用外圍支持设备了，产品成本随之进一步降低。
2.耗电量小，电池寿命长
积极像素传感器的耗电量很小，对于依赖电源的便捷式外设来讲，是非常具有优势的。比如，在可携式摄像机上，运行的CMOS数码相机系统的话，一块电池就能持续一个星期。
3.成像质量高、成像速度快
在主动式像素传感器中，内置的反扩散防护系统的使用，使像素扩散和图像污点等问题得以解决，因此成像的质量较高。另外，由于能够使图像信号快速转换，因此， 在机器成像领域，CMOS固有的快速成像功能具有得天独厚的优势。
4.智能成像功能
除普通的照相功能——自动曝光控制、自动调焦等功能外，CMOS传感器还具备了很多高端的数字信号处理功能，如防抖、多分辨率成像、动作跟踪、视频会议、无线控制等。