汽車夜視系統(tǒng)分類及原理

松下已經(jīng)開研發(fā)出新的圖像傳感器技術(shù)，可以改善汽車的夜視系統(tǒng)，提升汽車夜行的安全性。

據(jù)了解，近紅外光是非可見光，一般會(huì)將紅外截止濾光片放在于鏡頭與傳感器之間，讓其阻絕近紅外光。但是松下研發(fā)出的圖像傳感器技術(shù)方案無需使用機(jī)械紅外截止濾光片，只要在有機(jī)CMOS傳感器下就可以利用電子調(diào)控近紅外光的感光度。

所以松下將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到汽車當(dāng)中，汽車夜視系統(tǒng)顯示的圖像將更為清晰?，F(xiàn)在有一些車可以通過夜視系統(tǒng)在黑夜中順暢行駛，但是這些汽車的比較昂貴，售價(jià)一般都超過5萬美元，而且如果選擇好一點(diǎn)的夜視系統(tǒng)可能還要多花2500美元，這么昂貴的費(fèi)用絕大多數(shù)人還是消費(fèi)不起。但是隨著松下先進(jìn)的紅外技術(shù)的不斷改善和普及，夜行器對(duì)汽車來說就變得習(xí)以為常。只是松下并沒有透露，這一天何時(shí)到來。

那么汽車夜視系統(tǒng)是什么

汽車夜視系統(tǒng)，利用紅外線技術(shù)能將黑暗變得如同白晝，使駕駛員在黑夜里看得更遠(yuǎn)更清楚。夜視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由2部分組成：一部分是紅外線攝像機(jī)，另一部分是擋風(fēng)玻璃上的光顯示系統(tǒng)。

奔馳新S級(jí)采用了液晶儀表盤，在夜晚時(shí)，這個(gè)儀表盤會(huì)變成夜視系統(tǒng)的顯示屏，由于屏幕位置就在駕駛員前，所以觀察起來非常方便。寶馬7系也有相似的系統(tǒng)， 只不過，紅外影像是顯示在中控臺(tái)液晶屏上的，所以觀看起來并不如奔馳S級(jí)那樣方便。但寶馬7系夜視系統(tǒng)還有一個(gè)很智能的優(yōu)點(diǎn)，就是當(dāng)紅外探測儀在前方道路 邊發(fā)現(xiàn)行人時(shí)，會(huì)用一個(gè)醒目的黃色標(biāo)識(shí)提示駕駛員小心，這一點(diǎn)不但體現(xiàn)車輛的科技性也提升主動(dòng)安全性。

夜視系統(tǒng)分類及工作原理

從技術(shù)上來講，夜視系統(tǒng)分為兩種：

1.主動(dòng)紅外照射（短紅外 NIR-Near-Infrared Ray）

2.被動(dòng)紅外系統(tǒng)（遠(yuǎn)紅外 FIR-Far Infrared Ray）

主動(dòng)式夜視系統(tǒng)

主動(dòng)式夜視系統(tǒng)主要由紅外發(fā)射裝置發(fā)射一定強(qiáng)度的紅外波束，利用圖像傳感器感應(yīng)從目標(biāo)物體上反射回來的紅外波束，并把圖像顯示在車載顯示屏上。被動(dòng)式夜視系統(tǒng)利用自然界絕大多數(shù)物體的溫度都大于絕對(duì)溫度的原理，此情況下的物體都會(huì)向外發(fā)射一定波長的紅外光束，其光譜處于3微米以上范圍，由于所發(fā)射紅外光束的能量很弱，需要利用昂貴的專用紅外圖像傳感器來感知目標(biāo)物，主要用于軍事方面。

夜視系統(tǒng)工作原理

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1、紅外光與紅外成像

自汽車夜視系統(tǒng)問世以來，紅外技術(shù)一直是其仰仗的基礎(chǔ)，紅外輻射和紅外成像是研究系統(tǒng)最基本的出發(fā)點(diǎn)。紅外輻射又稱紅外線、紅外光。我們知道太陽光是由彩色光混合而成，光的熱效應(yīng)是由紫光到紅光逐漸增大的，而熱效應(yīng)最大的位于紅光外面，我們稱之為“紅外光”，它與我們可以看到的彩色光物理性能相同，我們只是眼睛看不到它。紅外線是介于光與微波之間的電磁波，波長0.75—1000微米，更具波長不同，我們又可以把紅外線分為三部分：近紅外線、中紅外線和遠(yuǎn)紅外線。紅外技術(shù)中，用的是紅外線與物質(zhì)的交互作用。物質(zhì)內(nèi)部的原子和分子在不停的運(yùn)動(dòng)，都有一定的能量。如有外來刺激和干擾，改變了其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能量發(fā)生了變化，就發(fā)生了物理學(xué)上的“躍遷”，即能量的釋放。釋放能量的常見方式就是釋放電磁波。因此紅外線不只是太陽光的成分之一，所有溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)釋放紅外線。我們把景物反射或自身輻射的紅外輻射圖樣，轉(zhuǎn)換成人眼可觀察到的圖樣，這就是紅外成像技術(shù)。利用物體自身發(fā)出的紅外線照出物體的像，稱為被動(dòng)紅外成像；而以紅外輻射源照射物體，利用被反射的紅外輻射攝取物體的像，稱為主動(dòng)式紅外成像，與之對(duì)應(yīng)的就是被動(dòng)夜市技術(shù)和主動(dòng)夜視技術(shù)。

2、被動(dòng)紅外夜視技術(shù)

被動(dòng)紅外夜視技術(shù)也稱為紅外成像技術(shù)，利用物體的紅外輻射來得到物體的像。熱成像系統(tǒng)的作用就是基于目標(biāo)與背景的溫度及輻射發(fā)射率的差異，利用輻射測溫技術(shù)對(duì)目標(biāo)逐點(diǎn)測定輻射強(qiáng)度，而形成可見目標(biāo)的熱圖像。被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)裝置的遠(yuǎn)紅外照相機(jī)主要接收物體自身輻射的遠(yuǎn)紅外光線波長80—14000nm。完成從掃描到最終成像的核心設(shè)備就是熱像儀。熱像儀所攝景物包括目標(biāo)及背景，兩者輻射的差別是構(gòu)成熱圖像的基礎(chǔ)，目標(biāo)及背景的輻射通過大氣被吸收或散射之后再反射到熱像儀。一般，熱像儀的接收元件采用單個(gè)或線列型的紅外探測器，只攝取景物一部分的輻射，為了獲得被射景物全體的圖像，必須用光學(xué)掃描方法使紅外探測器順序掃視整個(gè)被攝景物空間，接受的按空間變化的紅外輻射由紅外探測器轉(zhuǎn)換成按時(shí)間順序變化的電信號(hào)，經(jīng)放大處理后，再在陰極射線管上轉(zhuǎn)換成可見的圖像。

3、主動(dòng)紅外夜視技術(shù)

主動(dòng)紅外夜視技術(shù)是指工作時(shí)用較強(qiáng)的紅外輻射源照射目標(biāo)， 利用目標(biāo)反射回來的紅外線來得到物體的像。與被動(dòng)式紅外夜視系統(tǒng)相比，主動(dòng)式紅外成像系統(tǒng)體積大，能耗多，但卻可以提升圖像的清晰度和分辨率。紅外光源發(fā)出的紅外輻射照射前方目標(biāo)，經(jīng)反射光學(xué)系統(tǒng)的物鏡組接收，并在紅外變像管光陰極面上形成目標(biāo)的紅外圖像，變像管對(duì)紅外圖像進(jìn)行光譜轉(zhuǎn)換、電子成像和亮度增強(qiáng)，最終在熒光屏上顯示出目標(biāo)的可見圖像。主動(dòng)式紅外系統(tǒng)的工作波段在800 一1000nm的近紅外區(qū)域，其核心部件為紅外變像管，它起著光電圖像轉(zhuǎn)換及增強(qiáng)作用。主動(dòng)式紅外夜視系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于能充分利用紅外燈源發(fā)出的狹窄光束照明目標(biāo)，目標(biāo)與背景反差大。

4、主動(dòng)式與被動(dòng)式夜視技術(shù)比較

比較使用近紅外和遠(yuǎn)紅外輻射技術(shù)對(duì)行人的探測， 結(jié)果表明遠(yuǎn)紅外輻射夜視儀具有更大的優(yōu)勢，因?yàn)樾腥说妮椛錈崃看?，適宜遠(yuǎn)紅外探測技術(shù)。

5、圖像處理技術(shù)

對(duì)近紅外傳感器需要降低眩光效應(yīng)和增強(qiáng)圖像比度長。智能自動(dòng)圖像處理技術(shù)是一更加先進(jìn)的技術(shù)，可以對(duì)遠(yuǎn)紅外傳感圖像的低對(duì)比起補(bǔ)償作用，可以用于檢測和增強(qiáng)熱物體的輪廓在一個(gè)基于知識(shí)分類的處理進(jìn)程中，可以用電腦程序加以辨認(rèn)物體，舉例來說，可以辨認(rèn)行人。甚至可以將可獲得的光學(xué)和聲學(xué)信號(hào)結(jié)合起來處理，增強(qiáng)認(rèn)知性可以進(jìn)一步防止危險(xiǎn)。夜視系統(tǒng)有黑白顯示屏和彩色顯示屏兩種，對(duì)黑白顯示屏而言，前方不同溫度的物體在屏上以黑白深淺灰度色成像彩色的夜視系統(tǒng)，則可顯示前方物體的顏色包括十字路口的交通信號(hào)燈顏色，可象放電影似的給出模擬的連續(xù)清晰顯示。圖像處理技術(shù)的發(fā)展對(duì)夜視系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。未來的圖像處理技術(shù)應(yīng)該能使圖像更接近真實(shí)環(huán)境，更好辨清環(huán)境中的障礙物，幫助駕駛員更好的夜間駕駛，進(jìn)一步提高夜間駕駛的安全性。

結(jié)語

當(dāng)你夜晚驅(qū)車趕路，在遠(yuǎn)光燈為你照亮車前的有限距離內(nèi)，景物尚依稀可辯，但在前面的黑暗中時(shí)刻潛伏著危險(xiǎn)。特別是在下大雨、下雪、有霧的天氣，或者在塵土飛揚(yáng)、能見度底的夜間行駛，更是造成交通事故頻發(fā)的主要原因。盡管這些年來汽車照明技術(shù)取得了不小的進(jìn)步，如具有自動(dòng)調(diào)整光軸的前照燈系統(tǒng)和三光柱前照燈系統(tǒng)，雖增加了照射距離和照準(zhǔn)誤差，但夜間行車的風(fēng)險(xiǎn)仍比白天大得多。據(jù)美國國家公路交通安全管理局統(tǒng)計(jì)，雖然夜間行車在整個(gè)公路交通中只占四分之一，但發(fā)生的死亡事故卻占了一半。因此車載夜視系統(tǒng)的應(yīng)用主要是防患于未然?？梢赃@樣說：車載夜視系統(tǒng)將是繼安全氣囊和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)之后，具有更高使用價(jià)值的安全系統(tǒng)。