Bildsensor-SoC mit 132 dB Dynamik Sehen bei extremen Lichtverhältnissen

Fahrerassistenzsysteme in Automobilen sind ein klassisches Anwendungsbeispiel für Kameras, die selbst bei Blendung noch aussagefähige Signale liefern müssen. Übliche CCD- und CMOS-Bildsensoren sind ungeeignet. CMOS-Sensoren mit logarithmischer Kennline oder mit zwei Kennlinienabschnitten mit unterschiedlicher Steigung haben Nachteile, die das Bildsensor-SoC »icycam« mit logarithmischer Codierung vermeidet.

Die Nachfrage nach dezidierten, optischen Sensoren für Bildsysteme, welche dem Benutzer nicht einfach ein Bild liefern, sondern den Inhalt einer Bildszene analysieren und eine Entscheidung fällen, steigt stetig. Bei vielen Anwendungen, von der Roboter- über die Sicherheitstechnik bis zur Fahrerassistenz, erfordert die automatische Entscheidungsfindung immer häufiger die Echtzeit-Analyse einer Szene.

Die optische Szenenanalyse bedingt die Verarbeitung riesiger Datenmengen. Darüber hinaus stellt die Kombination von Echtzeit-Fähigkeit und stabiler Funktion unter schnell ändernden Lichtbedingungen eine besondere Herausforderung dar. Bei Fahrerassistenzsystemen kann sich das Umgebungslicht in kürzester Zeit dramatisch verändern, wenn z.B. ein Auto aus einem Tunnel ins helle Sonnenlicht fährt. Um beide Ziele zu erreichen, kann mit einem szeneninternen Dynamikbereich der Fotodioden sowie mit einem von der Beleuchtungsstärke möglichst unabhängigen Datenformat gearbeitet werden.

Automobilhersteller haben ihre Luxusmodelle schon seit einiger Zeit mit Bildsensoren ausgestattet, um Spurabgänge, Fußgänger, Autos im toten Winkel und Bordsteine für automatische Parkfunktionen zu erkennen. Die dabei angewandten Techniken arbeiteten jedoch im Allgemeinen nicht zuverlässig genug und die Kosten für diese Systeme waren viel zu hoch, um eine breitere Einführung zu rechtfertigen.

Ein System-on-Chip (SoC) bietet die Möglichkeit, den Bildsensor, die elektronische Signalverarbeitung sowie die Software eng aufeinander abgestimmt zu entwickeln, um das System als Ganzes zu optimieren und die Robustheit sowie die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu maximieren – bei gleichzeitiger Verringerung der Kosten und der Energieaufnahme. Durch die Vereinigung eines Pixel-Arrays und eines Prozessors können sowohl die Bildaufnahme als auch die Analyse und Entscheidungsfindung auf einem einzelnen Chip durchgeführt werden. Mit einem solchen Bildverarbeitungs-System-on-Chip ließe sich der Preis für Bildverarbeitungssysteme so sehr senken, dass in Zukunft jedes Auto damit ausgestattet wird.