【sensor有点意思】LED闪烁抑制技术-LFM

一、LED 闪烁产生根源

LED 靠 PWM 脉冲亮灭调光，人眼视觉暂留看不到闪烁；车载 LED 典型 PWM 频率 90‑270Hz，周期≈3.7~11ms。

1. 若传感器曝光时间小于 PWM 周期：一帧恰好采样到 LED 熄灭区间，LED 直接消失；帧与帧采样相位偏移，画面 LED 忽明忽暗（帧间闪烁）。

1. 卷帘快门逐行曝光产生flicker：各行曝光相位不一样，同一帧出现水平明暗条纹 banding（帧内条纹）。flicker是随着曝光行输出，画面上是动态滚动的

二、应用该技术sensor

2.1 sony

车载用图像传感器想办法让曝光时间长于LED的发光周期也不会出现像素饱和，因此能地按周期捕捉到LED光源，取得不会闪烁的高质量影像信号。[sony参考](车载用LED防闪烁技术 | 车载用图像传感器 | 技术 | Sony Semiconductor Solutions Group)

朴素处理思路：捕捉LED光源，只要把曝光时间设置得比发光周期长；但普通像素电荷存储有限，在某些场景会存在像素饱和，使曝光过度而发白的问题。LFM 核心目标：曝光时间≥LED PWM 周期，同时像素不过曝饱和，兼顾 HDR 动态范围。

sony IMX490芯片性能指标如下：动态范围120dB在特殊模式（可能是HDR）下能达到140dB，比通用类sensor的动态范围大很多

IMX490的LFM效果展示如下，车载sensor在出隧道时，隧道内是暗的，隧道外是亮的，开启HDR功能后，提高动态范围。左侧为开始LFM效果图，LED灯珠显示完整信息。右侧为Flicker问题现象，信息显示不全

2.2 思特威

思特威sensor叫LFS Technology，在解决LED闪烁问题的同时，采用局部多重曝光的模式增加动态范围，成像无运动拖尾，对车载场景具有更佳的适用性 思特威参考

SC860AT的产品规格书如下：

分辨率3872X2192，具备LED闪烁抑制功能（LFS），支持双帧曝光融合的HDR。

动态范围140dB需要开启四帧融合

三、LFM技术抑制闪烁

LED闪烁抑制技术主流实现路径：

• 硬件级：空间多路复用（分离像素技术）：这是当前最主流且效果最好的方案之一。如前文所述，通过大小光电二极管的组合，小二极管可以采用更长的曝光时间来“等待”并捕捉LED的脉冲信号，而大二极管则负责正常场景的成像。ISP最终将两者信息融合，既保证了整体画质，又消除了LED闪烁。
• 软件层：时间多路复用（斩波曝光）：将一次正常的曝光过程分割成多次极短的微曝光，并在一个曝光周期内累加。这种方法增加了在LED亮灯瞬间进行曝光的概率，从而缓解闪烁。但其缺点是可能因为曝光时间的碎片化而牺牲一部分信噪比。

实现LFM通常需要更复杂的像素结构和读出时序，一些LFM方案可能会牺牲传感器的满阱容量或增加噪声

3.1 主流硬件 LFM 像素实现方案（Sensor 端）（）

3.1.1. LOFIC（Lateral Overflow Integration Capacitor，横向溢出积分电容，索尼、安森美、思特威）

目前车载 LFM 最主流方案，单像素内置额外片上存储电容。

• 工作原理：光生电荷首先存入 PD 光电二极管；高光电荷溢出，转存到像素内 LOFIC 电容，不会直接饱和。长曝光（>LED PWM 周期）完整采集 LED 脉冲能量，强光电荷分流到溢出电容，避免像素饱和。读出时合并 PD+LOFIC 电荷得到高动态信号，实现 LFM+HDR 一体，单曝光完成，无运动伪影。
• 优势：单曝光，无运动拖影；动态范围可达 120‑140dB；卷帘快门可用。
• 短板：像素面积开销，高温暗电流会影响 LOFIC 存储节点噪声。

3.1.2. Split‑Pixel 分裂像素（豪威 OmniVision）

一个像素单元拆成大感光子像素（长曝光）+ 小感光子像素（短曝光），同时并行采集两路信号。

• 大子像素：长曝光，覆盖完整 LED PWM 周期，获取稳定 LED 亮度，实现 LFM。
• 小子像素：极低满阱，专门采集太阳等高亮场景高光。
• ISP 内部 HALE 算法融合两路信号，输出 LFM+HDR 图像。
• 优势：高温性能优秀，支持 125℃车载高温，功耗更低；不需要片上大存储电容。
• 短板：像素结构复杂，两个子像素会有串扰风险。

3.1.3 Super‑Exposure 超曝光像素（onsemi 安森美）

像素内置超大溢出存储节点，允许极长积分时间，电荷溢出流入片上存储，抑制饱和，实现 120dB LFM 无闪烁成像，多用于前视 ADAS 传感器。

3.2 注意事项

1. 开启 LFM 会改变传感器曝光范围，AE 算法需要重新调参；
2. LFM 不是开启就万事大吉：AE 自动曝光如果把曝光时间压到小于 PWM 周期，闪烁会复现；
3. 普通 DOL 多帧 HDR**不具备 LFM 能力**；