前言
智慧駕駛與自動駕駛技術逐漸發展成熟，車載多相機感知系統已成為車輛安全與環境辨識的核心關鍵。
多顆車載相機從不同角度擷取影像資料，能讓車輛獲得更完整的環境資訊，協助完成車道偵測、物體識別、行人預警、交通號誌辨識等多項功能，為自駕與ADAS系統提供關鍵的視覺基礎。
然而，若多顆相機間的時間同步誤差（Time Synchronization Offset）過大，將導致影像資料在時間軸上錯位，嚴重影響影像融合與決策演算法的精度。
針對這項挑戰，宏虹攜手德國 Solectrix 推出 proFRAME 模組化影像擷取與注入板卡，提供多達五種微秒級同步方案，協助車載影像系統在研發與測試階段達成高精度時間對齊，確保智慧駕駛的穩定與安全。
一、技術背景
在智慧車與自動駕駛時代，多相機系統（Multi-Camera System） 是實現環境感知的基礎。多顆車載相機需同時拍攝環境畫面並進行影像融合（Image Fusion）與時間同步（Time Synchronization），以確保ADAS或自駕演算法能在正確時間判讀場景。
由於每顆相機的感光元件、影像處理流程與傳輸延遲各異，一旦無法實現精準同步，就可能導致視覺感知錯位、融合誤差與判斷延遲，最終影響車輛決策反應與行車安全。
proFRAME 模組化影像擷取與注入板卡正是為了解決此問題而生，支援多種時脈源同步方式，實現微秒級時間校準，滿足車載影像系統、ADAS、域控制器與HiL（Hardware-in-the-Loop）測試平台等應用需求。
二、proFRAME 高精度時間同步五大方案
1.基板 FPGA 時鐘信號觸發同步
proFRAME 板卡的 FPGA 產生 40 MHz 時鐘信號（25ns 間隔），可在影像擷取與注入過程中為每一幀圖像打上奈秒級時間戳（Timestamp）。
所有連接的相機皆以此統一時脈信號觸發，可實現微秒級多相機同步，確保影像時序一致，為後續的影像融合與感知演算法提供精準基礎。
2. 相機脈衝信號觸發同步
部分相機支援內建脈衝信號（Trigger Pulse）輸出，可作為多相機同步的時脈源。當主相機輸出脈衝信號後，透過同軸電纜傳輸至 proFRAME FPGA，再由 FPGA 分送至其他相機，使所有相機在同一時刻啟動影像擷取，有效降低時間偏差。
3. 外部觸發訊號同步
proFRAME 板卡亦支援與其他感測器（如 LiDAR、毫米波雷達、IMU、GNSS 等）進行跨模組時間同步。外部設備傳來的觸發訊號可經由板卡分發至多顆相機，實現跨感測器的統一時間基準，確保異質感知資料在融合時保持高一致性。
4. ECU 旁通觸發同步
proFRAME 支援實時採集與旁通輸出模式（Bypass Mode），可同時將影像資料輸出至主機與 ECU／域控制器。
ECU 亦能透過反向控制通道傳回觸發時鐘信號，實現 ECU 與相機間的雙向時間同步，確保資料流（Video Stream）與控制訊號（I2C、GPIO）完全對齊。
5. 多板卡間時間同步
當影像系統需超過 8 顆相機時，proFRAME 支援多板卡聯動。板卡間透過 Internal／External Trigger Interface 共享 FPGA 時鐘訊號，可實現多板卡同步觸發，確保所有相機間的時間誤差維持在微秒等級。
三、方案測試與驗證
1. 三台相機時間同步與影像擷取測試
proFRAME 板卡 連接三台 森雲（Senyun）相機，型號為 SG5-IMX490C-5300-GMSL2（解析度 2880×1860，取樣速率 30fps）。系統透過板卡內建的 FPGA 時脈信號 進行觸發，同步三台相機的曝光與影像擷取過程。
- 測試結果如下：
透過 proFRAME 板卡對三台相機進行同步觸發與曝光啟動，成功擷取影像資料。
如圖中紅色與藍色框線所示（左側代表擷取通道，右側為當前影像幀的奈秒級時間戳），三台相機之間的時間同步誤差約為 15 微秒（μs），顯示整體同步精度極高，足以滿足多相機感知與影像融合的實驗需求。
2. 三台相機同步與旁通影像採集測試
proFRAME 板卡連接三台森雲（Senyun）相機，型號為 SG5-IMX490C-5300-GMSL2（解析度 2880×1860，擷取速率 30 fps）。系統透過板卡內建 FPGA 時脈信號 觸發三台相機同步曝光與影像擷取。同時，將 Channel 0 的旁通輸出信號接入 Channel 4 通道進行採集，以驗證旁通資料的內容與時間延遲表現。
- 測試結果如下：透過 proFRAME 板卡觸發三台相機同步啟動曝光並擷取影像資料，如圖中紅框與藍框所示（左側為擷取通道，右側為影像幀的奈秒級時間戳），三台相機之間的同步誤差約為 15 微秒（μs），與前一項測試結果一致。其中，Channel 4 為 Channel 0 的旁通資料通道，如圖中綠框所示（左側為擷取通道，右側為影像幀的奈秒級時間戳）。旁通影像與原始影像之間的時間誤差約為 2 微秒（μs），顯示 proFRAME 在同步傳輸與旁通擷取中皆能保持高穩定度與極低延遲。
四、總結
在智慧駕駛與自動駕駛系統持續演進的今天，高精度時間同步已成為車載多相機感知系統的關鍵基礎。宏虹與德國 Solectrix 共同打造的 proFRAME 模組化影像擷取與注入板卡，以靈活的架構與五種微秒級同步方案，協助研發團隊輕鬆完成多相機與多感測器的同步驗證。
無論是車載影像融合、ADAS 感知測試，或 ECU／HiL 平台驗證，proFRAME 都能以穩定、可重複的同步效能支援研發流程，確保每一幀影像都準確無誤。憑藉其強大的擴充性與跨平台相容設計，proFRAME 正逐步成為智慧駕駛領域中最具代表性的時間同步解決方案之一。
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宏虹proFRAME 模組化影像擷取與注入板卡提供可擴充的同步方案，協助研發團隊實現多相機微秒級對時與實時資料驗證，提升測試效率與系統穩定性。
