如何抑制LED闪烁？自动驾驶图像传感器解决方案全解析

大家好！今天咱们来聊聊自动驾驶视觉系统中的一个常见但棘手的问题——LED闪烁现象。不知道你有没有注意到，用手机拍摄LED路灯或交通信号灯时，屏幕上的LED灯会不停闪烁？这种现象在自动驾驶车辆上更为致命，因为摄像头可能无法准确识别交通信号，导致误判甚至事故。那么，图像传感器是如何解决这个问题的呢？

一、为什么LED闪烁会对自动驾驶造成威胁？

LED灯通常采用脉冲宽度调制（PWM）进行调光，即通过快速开关来控制亮度。人眼由于视觉暂留效应看不出这种闪烁，但摄像头在曝光时可能会捕捉到LED处于关闭状态的瞬间。这意味着自动驾驶系统可能将红灯误判为绿灯，或者漏检重要的警示灯信号。

更麻烦的是，LED闪烁频率与摄像头的曝光时间可能不同步。当摄像头曝光时间与LED开关周期不匹配时，拍摄到的LED亮度会大幅波动，甚至完全看不到灯光。这种问题在高速行驶时尤其危险，因为决策时间只有几毫秒。

个人观点：我认为LED闪烁问题本质上是个"时空同步"问题。既要解决时间上的曝光同步，又要处理空间上的亮度识别，需要传感器从硬件到软件的全面优化。

二、LED闪烁抑制的三大技术方案

目前主流的解决方案有三种，各有其优缺点：

多帧合成技术

通过快速连续拍摄多张不同曝光的图像，然后合成一张无闪烁的图像。索尼IMX735传感器采用这种方法，即使在同时使用HDR和LED闪烁抑制功能时，也能实现106dB的动态范围。在动态范围优先模式下，甚至可达130dB。

全局快门与特殊读出架构

传统传感器采用逐行读出的卷帘快门，不同行的曝光时间点不同，会导致LED闪烁在不同位置表现不一。新型传感器如索尼IMX735改用水平方向逐列读出方式，更容易与机械扫描激光雷达同步，也改善了闪烁抑制效果。

像素级双转换增益（DCG）

安森美Hyperlux传感器系列采用这项技术，在单个像素内集成两种转换增益模式——高增益用于捕捉暗部细节，低增益用于处理高亮区域。配合智能曝光控制算法，能在单帧图像内同时捕捉亮部和暗部细节，减少运动伪影。

三、主流传感器方案对比

不同厂商的传感器在LED闪烁抑制上各有特色：

传感器型号	厂商	动态范围	闪烁抑制技术	特色功能
IMX735	索尼	106dB-130dB	多帧合成+水平读出	激光雷达同步
Hyperlux系列	安森美	>120dB	双转换增益	无闪烁单次曝光
SC530AT	思特威	100dB	双重曝光行交叠HDR	AI ISP实时降噪

(数据来源：各厂商技术文档及行业测试报告)

从对比可以看出，各家的技术路线不尽相同，但目标一致：在保持高动态范围的同时，有效抑制LED闪烁现象。

四、实际应用中的挑战与解决方案

即使在技术上解决了LED闪烁问题，在实际部署中仍然面临诸多挑战：

温度稳定性问题

车载传感器需要在-40°C至105°C的极端温度范围内工作。高温会增加传感器噪声，影响闪烁抑制效果。思特威的CarSens(R)-RS工艺通过在105°C环境下将暗电流仅增加25%，白点缺陷减少5%，来保证高温性能。

与激光雷达的同步需求

自动驾驶系统通常需要融合摄像头和激光雷达数据。索尼IMX735的水平读出架构使其更容易与机械扫描激光雷达同步，因为两者的扫描方向一致。

实时性要求

LED闪烁处理必须在极短时间内完成，不能影响系统响应速度。安森美Hyperlux传感器支持智能ROI（感兴趣区域）功能，只对可能出现LED闪烁的区域进行重点处理，节省计算资源。

五、选型建议与实施指南

选择带LED闪烁抑制功能的图像传感器时，需要考虑以下几点：

认证要求

确保传感器通过AEC-Q100 Grade 2汽车电子元器件可靠性测试，并满足ISO 26262功能安全标准。索尼IMX735达到了ASIL-B(D)安全等级，适合安全关键应用。

系统集成复杂度

评估传感器的集成难度和配套资源需求。有些传感器需要复杂的校准和调试，而如安森美Hyperlux系列提供相对简单的即插即用方案。

功耗与散热

LED闪烁抑制功能可能会增加传感器功耗，需要评估系统的散热能力。思特威SC530AT的典型功耗为150mW，在同类产品中属于较低水平。

网络安全功能

考虑传感器是否支持网络安全功能，如索尼IMX735支持通过公钥算法进行摄像头验证，防止图像数据被篡改。

**见解：我认为，LED闪烁抑制不仅是技术问题，更是自动驾驶安全性的重要保障。随着LED交通信号的普及和自动驾驶等级提升，这项技术将从"高端配置"逐渐变为"标准配置"。未来可能会出现专门的LED闪烁抑制认证标准，成为车载传感器的准入门槛之一。

同时，我认为多传感器融合是根本解决方案。单纯依靠图像传感器解决LED闪烁问题成本较高，结合红外传感器、激光雷达等多源信息，可以更可靠地识别交通信号状态。这种冗余设计符合自动驾驶的安全哲学——不依赖单一传感器做关键决策。

随着2025年中国新车摄像头搭载量预计突破1亿颗，LED闪烁抑制功能将成为区分传感器性能的关键指标之一。早期布局这项技术的企业，将在快速增长的自动驾驶市场中占据先发优势。