美國高速公路安全保險協會的最新發布的車禍事故報告顯示,行人死亡人數在日落之后上升最快,絕大多數(四分之三)的行人死亡發生在夜間。而針對汽車大燈的改進則可以有效減少部分事故。
2018年3月22日,Uber自動駕駛測試車在亞利桑那州坦佩市夜間行駛時,撞死了一名行人,隨后發布的調查報告稱,其中之一即為事故前6秒,Uber駕駛系統已經監測到了路人,但先后將其辨別為不明物體、車輛和一輛自行車。
無論人眼還是高清攝像頭,當夜幕降臨,看清物體就成了一件可望而不可即的事,這是源于人眼成像原理。
自然界各種物體在光線的照射下,不同顏色可以反射出明暗不同的光線,這些光線透過角膜、晶狀體、玻璃體的折射,在視網膜上顯出景物的影景象(倒立的像),構成光刺激。光刺激經過一系列處理,由視神經傳入大腦層的視覺中樞,然后我們就能看見物體了。
以上,人眼能夠看到物體,最關鍵的是要有光的反射,如果光的發射較少或者缺失,那么人的視線就會變差甚至看不見,攝像頭也一樣。
誠如眼睛是人類心靈的窗戶一樣,視覺感知一直是自動駕駛感知道路環境的重要一環。有許多創業公司在做可見光的視覺感知產品,可以達到很高的識別率,但一到夜間或者惡劣的天氣,視覺感知的能力就大打折扣。
汽車行駛不分白天黑夜,如果自動駕駛不能解決“黑夜失明”的問題,那么自動駕駛汽車就成了“殘障人士”。
要破解這個難題,就需要在成像原理上做出改變。紅外線,又稱紅外輻射,是指波長為0.78~1000微米的電磁波,其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外,波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。
自然界中,一切物體都可以輻射紅外線,因此利用探測儀測量目標本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像。
紅外熱成像原理不同于可見光的成像,只要物體之間存在溫差即可,因此也就不區分白天黑夜了,除了能夠勝任黑夜的環境以外,對于沙塵、霧霾等天氣也不在話下。
國際OEM中的頂配
紅外夜視是一項不錯的功能,但由于價格高昂,目前在售的車型中只有20余款車型配置這樣的功能,且大都是豪華車型。
寶馬在 2002 年開始研發紅外夜視系統, 2005 年底,開始將研發出來的夜視系統作為 BMW 7 系列車型的選配件來銷售。今天,該夜視系統已經成為 BMW7、 6、 5 系列車型的選配件。
BMW 夜視系統的主要目的是探測在完全黑暗中沒有被照明的生命體,例如行人和動物。用熱成像儀可以探測到300米范圍之內的人。BMW夜視系統可以在速度為100km/h 的情況下比遠光車頭燈提前5秒發現物體。這意味著駕駛員可以有更多時間做出反應以避免事故。
奔馳的主動夜視系統叫“Night View Assist Plus”,是夜視系統中比較先進的之一。這套系統為“主動紅外照射”,也就是所謂的短紅外(NIR-Near-Infrared Ray)。
這套系統并不依賴熱源,而是通過使用多套照射系統和攝像機來識別紅外反射波,并將識別后的數據以圖像的形式傳遞給駕駛者。系統發出人眼看不到的短程紅外線光束。因此,這種主動發射紅外線光束在任何交通狀況下都可以始終保持開啟,即使對面來車也是如此。
由一個紅外感應攝像頭記錄交通狀況并將該信息發送至控制單元??刂茊卧獙?a target="_blank">視頻圖像進行處理,然后發送到儀表盤上的8寸顯示屏,駕駛員可以通過顯示屏看到一個灰度圖像,相當于在遠光開啟時通過風擋玻璃觀察車輛前方。奔馳的夜視系統搭載在了其S級的幾乎頂配的車型上。
奧迪的夜視系統搭載了A8L旗艦版、RS 6的車型上,可監控到車輛前方15-90米的區域,一旦發現行人,會立即用黃光高亮顯示。如果系統檢測到有碰撞風險,則顏色顯示為紅色,并發出聲音警報。
法國PSA旗下高端豪華汽車品牌DS 的DS7成為了紅外夜視系統普及的先鋒。在SUV上配備這一高科技,此前只有百萬級的豪華品牌做過這樣的事。
DS7搭載的紅外成像系統又被稱為DS NIGHT VISION功能,安裝在前格柵中的紅外攝像機能夠有效識別前方15米至150米之間超過50厘米高的人和動物,并提示駕駛者。
前方狀況清晰呈現在全液晶高清儀表板中,潛在危險顯示為黃色,當危險接近,黃色會逐漸示為紅色,并配合系統發出的音響警報作為提醒,便于作出更及時的準備和應對策略。
除了國際頂級OEM的 頂配車型中配有紅外夜視功能外,國內也有極少數OEM跟上了步伐。
國產OEM中的少數
國內車型中搭載紅外夜視的有紅旗H7尊貴版、東風裕隆納智捷MASTER CEO(大7 MPV)、國金GM、眾泰T500等。
紅旗H7配備的ANV主動夜視系統,通過前照燈上的紅外線發射器和前風窗上的攝像頭,同步監控車輛前方區域,使駕駛員隨時獲取清晰的路況信息,及時洞察前方80米范圍內的車輛與行人移動路線。
東風裕隆納智捷MASTER CEO高感光夜視輔助系統Night Vision+,采用先進的高感度CCD攝像頭,前方100米遠、40米寬范圍內的物體均可顯像于THINK+屏幕中。于低光量的環境行車時,可強化視覺影像、增加能見度,看清前方路況,大幅提升行車安全。
眾泰T500搭載的紅外夜視系統,在原有的肉眼觀察的基礎上能夠增加70米的視線距離,達到120米,可以讓駕駛者在夜間行駛更加安全。
系統能夠使得黑夜如同白晝一樣清晰,駕駛者能輕松地觀察路面情況,極大提高駕駛員的行車安全。眾泰T500的夜視系統成像清晰,雨雪、霧天也不受影響、能抗強光干擾,其效果甚至可以超過很多百萬級車型上的夜視效果。
零星的供應商
紅外夜視功能之所以在現有汽車上配置率極低,主要在于其價格高昂。早在2000年,通用汽車推出了Raytheon-designed系統在凱迪拉克帝威車型中,它做為選裝配置,售價2250美元。在起初銷售很好,但之后便一蹶不振了。所以通用汽車在2004年停止供應此系統。
Autoliv公司的current系統,在2008年推出時,汽車制造商的成本每個低于1000美元。但在銷售量得到大幅增加時,Autoliv公司研發了一個成本更低的版本,遠紅外夜視攝像頭。
Autoliv紅外攝像機掃描道路,可以在遠達四倍于大燈的范圍外探測到行人。一旦有行人被探測到,他們會被高亮顯示在車輛的顯示屏上。為了提供額外的安全保證,該系統還分析周圍環境和車輛動態信息,以判斷該行人是否有被撞到的危險。
如有行人走到車輛的前面,它會提前發出警告,讓駕駛員有足夠的時間做出反應。產品使用在了奧迪、寶馬、勞斯萊斯車型上。
其第三代汽車夜視紅外攝像頭瞄準了采用雙FLIR機芯的高端汽車市場。脫胎自2009年的第一代穩定設計,ISC0901微測輻射熱計能夠在清晰度和幀速方面提供更高的性能。ISC0901微測輻射熱計采用了FLIR的17 um像元間距設計,具有336 x 256像素的分辨率。
FLIR創立于1978年,是研發高性能、低成本機載應用紅外熱成像系統方面的先驅企業。憑借經過驗證的態勢感知技術和駕駛員視覺增強技術,FLIR提供一站式服務,為最惡劣的環境配備可靠的EO / IR系統。
FLIR成像儀幾乎可以安裝在任何車輛的任何位置,可以直觀地確認車輛周圍的區域,這為駕駛員和觀察者提供了關鍵的優勢。其產品不僅應用到了軍用車上,同時也應用在民用的乘用車上,比如PathFindIR紅外熱成像儀使用在了寶馬5系、6系和7系列車型上,保時捷卡宴也有裝配使用。
軒轅智駕新一代紅外熱成像避障系統是"基于高德紅外自主探測器 IR313"研發設計而成,相比市場上大多數以毫米波雷達或可見光為核心的產品,在突破夜障、防強眩光、穿透霧霾沙塵等方面實現全新突破。
NETD<45mK,幀頻50Hz,能夠捕捉前方28°*21°視角、400米外熱源,一系列產品參數和技術實力達到國際一流水準。前方視像經紅外成像處理后,顯示屏上能清晰呈現抑制強光、穿透霧霾后的畫面,有效防止因駕駛員視線受阻而造成的交通事故。
同時,行人智能識別和前車碰撞報警功能可提前發現行人、車輛以及障礙物,大大提升駕駛的安全性。
軒轅智駕副總葉水標表示,紅外夜視系統目前的價格還比較高昂,但隨著技術的成熟、市場的成熟,其價格也會呈下降趨勢。
2017年產品的分辨率是400×300/25微米一體化產品,到今年底會推出400×300/17微米模塊化產品,成本更低。明年會陸續推出400×300/12微米以及800×600/12微米模塊化產品,當然成本會越來越低。
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原文標題:紅外夜視:小眾的技術,大眾的盲區 | GGAI視角
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