¿Qué es la mitigación del parpadeo de los LED?

Para entender qué es la LFD, primero tenemos que ver qué se entiende por parpadeo y cómo afecta a la calidad de la imagen.

El parpadeo de la luz se define como un cambio periódico del brillo o la intensidad de una fuente luminosa.

Como en el caso de la luz intermitente de un vehículo de emergencia, este cambio puede ser intencionado, mientras que un ejemplo de parpadeo no intencionado son las fluctuaciones de luz de las señales de tráfico digitales. Debido a su naturaleza cambiante, el parpadeo puede ser difícil de cuantificar en un entorno de prueba. Sin embargo, con el continuo avance de las cámaras y sensores en sectores específicos, como los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), otros sistemas de automoción y seguridad, es imprescindible recrear y probar el parpadeo en un entorno de laboratorio.

En las pruebas de cámaras tradicionales, los sistemas de cámaras no suelen someterse a pruebas de rendimiento de luz parpadeante. Otras cámaras, como los sistemas de automoción, deben rendir al máximo nivel en cualquier escenario de iluminación para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad. Por desgracia, actualmente no existe ninguna norma reconocida internacionalmente para las pruebas de rendimiento frente al parpadeo.

El parpadeo suele producirse en fuentes de luz basadas en LED que utilizan tecnología de modulación por ancho de pulsos (PWM) para controlar la intensidad de la luz. El parpadeo es una Modulación Temporal de la Luz (TLM) de la luz que incide en el sensor de una cámara.

Como ese sensor tiene un muestreo discreto de la intensidad de la luz (tiempo de exposición), la combinación del encendido y apagado rápido de la luz y el proceso de captura puede provocar artefactos digitales no deseados.

En general, la frecuencia y el ciclo de trabajo del PWM utilizado en la fuente de luz, junto con el desplazamiento de fase entre la fuente de luz y la velocidad de captura de la cámara, determinan el número de artefactos observables en una imagen o vídeo debido al parpadeo de las fuentes de luz.

En la industria del automóvil, la luz parpadeante se divide en dos categorías: parpadeo de reflectancia y parpadeo de iluminante.

Una fuente de luz parpadeante que ilumina la escena pero no está dentro del campo de visión de la cámara (por ejemplo, la iluminación en un aparcamiento) se denomina parpadeo de reflectancia.

Una fuente de luz parpadeante que ilumina la escena dentro del campo de visión de la cámara (por ejemplo, los faros de un vehículo que se aproxima) se denomina Parpadeo de Iluminación.

El parpadeo de la luz puede afectar a casi todas las industrias que dependen de cámaras y sensores, pero es más evidente en los sectores de la automoción y la seguridad. El parpadeo es común en estas industrias porque los entornos circundantes cambian constantemente y producen una amplia gama de situaciones de iluminación. Los sistemas de cámaras y sensores de estos sectores deben mitigar la modulación de la fuente de luz (parpadeo) para adaptarse al entorno cambiante y garantizar un alto rendimiento y seguridad.

Por ejemplo, un sistema ADAS debe reaccionar siempre correctamente incluso con un parpadeo de luz incoherente para evitar una situación de conducción peligrosa.

Mediante el uso de la tecnología de mitigación del parpadeo de los LED (LFM) para automoción, es posible adquirir información de alta calidad suprimiendo el parpadeo que se produce al visualizar semáforos y señales que utilizan una fuente de luz LED.

Las fuentes de luz LED utilizadas en semáforos y señales, etc., como se ha explicado anteriormente, se encienden y apagan repetidamente a una frecuencia que no puede ser detectada por el ojo humano.

Cuando se toman imágenes con un sensor de imagen, si el tiempo de exposición es más corto que este tiempo de encendido y apagado, entonces la imagen puede tomarse durante el tiempo en que está apagado, por lo que no será posible capturar la emisión de luz LED.

También existe el riesgo de que se reconozca erróneamente el estado encendido como un estado intermitente.

Utilizar un tiempo de exposición superior al periodo de emisión permite capturar una fuente de luz LED, pero existe el problema de que un píxel puede saturarse en algunas situaciones y puede producirse un reventón.

Los fabricantes de sensores de imagen para automóviles han tomado medidas para garantizar que el píxel no se sature aunque el tiempo de exposición sea superior al periodo de emisión del LED.

Esto permite capturar la fuente de luz LED en cada periodo para adquirir una señal de imagen de alta calidad sin parpadeo, por lo que esta solución se denomina mitigación del parpadeo del LED (LFD).