신차안전도 평가 프로그램(NCAP)은 증가하는 ADAS의 동작 성능에 전적으로 초점을 맞추고 있지만 2017년부터는 악천후에도 지속적인 시스템 작동을 통한 연장된 가용 가동시간, 야간 보행자/자전거 이용자 탐지 메커니즘 등 추가적인 측정 지표를 도입할 것으로 예상된다. 이러한 특별한 기능은 센서 성능의 주요한 향상에서부터 시작한다.

연간 도로 사상자 수를 경감시키기 위해 세계 각국에서 규제 조치가 시행되면서 안전이 자동차 업계의 중요한 관심사 중 하나가 되고 있다.
유럽교통안전위원회(European Transport Safety Council, ETSC)의 통계에 따르면 2013년 한 해 유럽연합 내에서만 2만 6,000명 이상이 자동차 사고로 사망했다. 이에따라 자동차 제조업체들은 도로 사용자의 안전을 증대시키기 위해 자동 및 반자동 제어를 통해 고도로 정교한 ADAS(automated driver assistance system)를 구현하기 시작했다.

ADAS는 다양한 센서와의 연결을 통해 가능한 위험과 관련된 중요한 데이터들을 빠르고 정확하게 수집하고, 이러한 데이터로부터 상황에 대한 즉각적인 판단을 내려 비상제동 또는 조치가 필요한지 여부를 결정한다.

현재 차량 안전성을 평가하는 신차안전도 평가 프로그램(New Car Assessment Program, NCAP)에서는 증가하는 ADAS의 동작 성능에 전적으로 초점을 맞추고 있다.

하지만, 2017년부터는 악천후에도 지속적인 시스템 작동을 통한 연장된 가용 가동시간이나 야간에 보행자/자전거 이용자를 탐지할 수 있는 메커니즘 같은 추가적인 측정 지표를 도입할 것으로 예상된다. 이러한 특별한 기능은 센서 성능의 주요한 향상에 의존하며, 이에 뒤따르는 데이터 조작 알고리즘과 증가된 데이터 처리 성능의 향상에 기반한다.

LED 조명이 이미지 센서에 미치는 영향

우리들 대부분은 바퀴나 비행기 프로펠러가 원래의 방향과 정반대로 회전하는 장면과 같은 모션 아티팩트를 영화에서 익숙하게 보고 있다. 이러한 현상은 카메라 셔터 시간과 회전하는 물체의 회전 주파수 사이의 간섭에 의해 발생한다.

높은 동적 범위(HDR) 카메라와 관련해 이미지 아티팩트 문제는 차량의 ADAS 유효성에 심각한 위협을 초래할 수 있으며 잠재적으로 생명을 위태롭게 할 수 있다. 이와 같은 현상이 발생하는 원인은 차량의 ADAS에 이미징 데이터를 제공하는 대부분의 카메라가 여러 개의 선형 프레임을 조합하는 방식에 의존해 합성 이미지를 형성하기 때문이다.

이러한 각각의 선형 프레임은 시간상 순차적으로 취해지기 때문에 움직이는 물체 또는 상태가 변화하는 물체의 위치가 각각의 연속 프레임마다 조금씩 달라진다. 이는 여러개의 선형 이미지를 결합해 하나의 HDR 이미지를 생성할 때, 실제로 그것이 표현하고 있는 대상과 똑같지 않다는 것을 의미한다.



LED 펄스 조명은 높은 신뢰성과 저전력 소모와 같은 반도체 조명기술의 장점이 더욱 부각되면서 점점 더 많은 인기를 모으고 있다. 최근 이런 조명을 흔히 볼 수 있는 곳 중 하나가 바로 도로다. 도로에서 LED 조명은 가로등, 정지/주행등, 동적 교통 신호와 같은 인프라뿐 아니라 자동차의 후미등, 정지등, 주간 주행등과 같은 곳에 사용되고 있다. 현재 LED 펄스 주파수나 듀티 사이클을 정의하는 범용 표준은 없기 때문에 자동차 카메라 시스템에 적용되는 수많은 다양한 LED 펄스 솔루션들이 나와 있다.

어느 자동차 환경이나 여러 개의 광원이 존재할 수 있기 때문에 LED 조명과의 동기화는 가능하지 않다. 때로는 하나의 교통신호 기능에도 각각의 주파수로 동작하는 여러 개의 조명 세그먼트가 포함돼 있다. 그 결과 짧은 시간에 취해진 하나의 이미지가 방사되는 조명에 파악되지 않을 수 있으며, 이는 ADAS에서 취해야 하는 일련의 동작에 치명적이 될 수 있다. 또 방출되는 신호의 일부만을 파악함으로써 혼란을 야기해 정확한 반응을 어렵게 할 수 있다.

모션 아티팩트나 LED 펄스 깜빡임 같은 문제의 영향을 받지 않는 대안적인 HDR방법으로, 이미지 감지 성능을 향상시키거나 ADAS 유효성을 높이는 방법이 이용되고 있다. 이러한 방법에서는 여러 개의 선형 이미지를 이용하는 대신 향상된 다중 니포인트(multi-kneepoint) 이미징을 사용하고, 셔터타임의 끝을 모든 조명 레벨에 대해 똑같이 유지해 이미지 센서가 HDR 이미지를 단일프레임으로 생성할 수 있다.
일례로 이러한 방식은 멜렉시스(Melexis)에서 최근 출시한 MLX75421 블랙버드에 적용되었다. 이 디바이스는 1/3인치 광학형식으로 제공되며 1344 x 1008 픽셀 분해능을 갖는다.

또 안정화 니포인트 HDR 반응 곡선은 캡처하는 각각의 프레임에 대해 최대 125 dB의 HDR을 제공할 수 있다는 것을 의미한다.
ADAS 성능은 지속적으로 향상되고 있으며, 이를 지원하는 첨단 카메라 솔루션들이 속속 등장하고 있다. 이들 솔루션들은 매끄러운 반응 곡선과 보다 향상된 처리 기능으로 더욱 뛰어난 HDR 특성을 제공할 수 있다. 또한 새로운 솔루션은 현재 자동차 이미징 시스템에 까다로운 기술적 과제를 안겨주고 있는 모션 아티팩트 및 LED 펄스 문제를 해결할 수 있다.
 

AEM_Automotive Electronics Magazine