車(chē)用sensor的SNR是一條非單調(diào)的曲線(xiàn),汽車(chē)應(yīng)用環(huán)境會(huì)讓問(wèn)題變得更復(fù)雜。sensor是一個(gè)模擬器件,在ADC之前,信號(hào)和噪聲數(shù)據(jù)是以電荷的形式存儲(chǔ)的,sensor的暗電流也會(huì)累積電荷,其產(chǎn)生速度大致上與曝光時(shí)長(zhǎng)成正比,與溫度呈指數(shù)關(guān)系。所以我們還必須考慮溫度,曝光時(shí)長(zhǎng)以及模擬增益對(duì)暗態(tài)噪聲的影響。SNR同時(shí)是溫度,曝光時(shí)間和模擬增益的函數(shù),它的曲線(xiàn)已經(jīng)變成多維的曲線(xiàn)簇了。
以溫度影響為例,圖5是SNR=10時(shí)需要的Exposure值隨sensor內(nèi)部溫度升高的變化趨勢(shì),我們可以看到,不同sensor對(duì)溫漂的敏感度是不一樣的,這兩個(gè)sensor的SNR曝光值在60°C時(shí)發(fā)生交叉,意味著在室溫25℃和高溫80℃分別評(píng)估時(shí),得出的SNR結(jié)論截然相反。
圖5 晶圓內(nèi)部溫度影響
按照車(chē)用攝像頭有效使用生命周期的溫度分布,超過(guò)88%的生命周期內(nèi),sensor內(nèi)部的節(jié)溫超過(guò)40℃,超過(guò)80%時(shí)間內(nèi)節(jié)溫超過(guò)60℃,超過(guò)65%時(shí)間內(nèi)節(jié)溫超過(guò)80℃。
溫漂影響會(huì)導(dǎo)致SNR曲線(xiàn)發(fā)生進(jìn)一步變化。如圖6紅色虛線(xiàn)示意,當(dāng)溫度升高后,SNR曲線(xiàn)在低照區(qū)域和高亮局部區(qū)域會(huì)繼續(xù)下跌。圖片
圖6 溫度對(duì)HDR SNR影響
目前業(yè)內(nèi)對(duì)車(chē)用圖像傳感器SNR的評(píng)估,常采用歐洲機(jī)器視覺(jué)協(xié)會(huì)的EMVA1288標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試。EMVA1288標(biāo)準(zhǔn)中的信噪比SNR,是基于傳統(tǒng)單調(diào)的線(xiàn)性sensor模型來(lái)定義的,對(duì)于車(chē)用寬動(dòng)態(tài)圖像傳感器 SNR特性的描述并不完善。電氣與電子工程師協(xié)會(huì)IEEE正在為汽車(chē)影像定義新的質(zhì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)P2020,作為工作組成員之一,安森美公司承擔(dān)了IEEE P2020標(biāo)準(zhǔn)中圖像噪聲標(biāo)準(zhǔn)的起草工作,其中就包括了SNR參數(shù)。
最后總結(jié)一下,車(chē)用CMOS圖像傳感器的信噪比SNR是一個(gè)關(guān)鍵的圖像質(zhì)量指標(biāo),它具有非單調(diào)特性,受到汽車(chē)應(yīng)用環(huán)境的多因素影響,對(duì)SNR的評(píng)估是一個(gè)多維的綜合評(píng)判工作,客觀(guān)全面的SNR評(píng)價(jià)才能真實(shí)描述sensor的性能,正確指導(dǎo)車(chē)用成像產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作。