夜间骑手：下一代汽车视觉系统

汽车夜视系统可以帮助驾驶员和汽车清晰地看到他们最需要的时间。克里斯·皮克林（Chris Pickering）报告。


Flir向许多汽车OEM提供夜视系统的红外传感器

从统计学上讲，夜间是道路上最危险的时期。美国的一项研究发现，令人震惊的行人死亡事故中有75％是在天黑后发生的，而与大型动物（例如鹿）的碰撞在夜间也大大增加。

为了降低这些风险，汽车制造商早在2000年代初就开始尝试夜视系统。从那以后，技术变得越来越复杂。随着ADAS功能的重要性日益提高，并转向自动驾驶汽车，不再只是驾驶员需要在黑暗中见识的情况。

红外感应是显而易见的解决方案。它比LiDAR便宜得多，比雷达更精确，可见性也比传统相机好。从历史上看，唯一的争论是有源传感器和无源系统之间的争论，有源传感器使用专用的发射器将短波红外光从目标反射回来，而无源系统无需照明即可检测长波“热红外”。

“有源系统通常比较便宜，但是使用无源传感器的主要优点是它完全依赖于其他物体发出的红外光，” FLIR Systems汽车应用工程总监Chris Posch说道。“如果路上的每辆汽车都配备了主动夜视系统，那么它们都会互相致盲。”

FLIR向瑞典的Veoneer公司提供传感器，该公司与奥迪，大众汽车和保时捷等公司合作。近年来，在以驾驶员为中心的夜视方面，这些无源红外系统似乎已经垄断了市场，并且在自动驾驶汽车上也很受欢迎。

当您查看ADAS系统时，情况有些不同，即使对于最小的城市汽车，ADAS系统也必须足够负担得起。在这里，目前通常使用雷达-有时与可见光融合以提高准确性。Posch预测，成本的下降和性能要求的提高将促使公司走向红外线：“最近，有很多新闻报道了某些自动紧急制动（AEB）系统的性能如何。监管机构可能会开始使他们的资格考试更加困难，这将促使人们朝着更有效的体系发展。”

美国汽车协会最近对四种不同的自动包围曝光系统进行了测试，结果发现其中没有一个在夜间能识别出行人，而在白天，只有40％的时间避免了碰撞。Posch指出：“长波热像仪可以解决这个问题，并对AEB系统产生真正的影响。”

他认为，有两个主要趋势将使这些系统对OEM更具吸引力。首先是向VGA传感器的转变，其分辨率是传统qVGA系统的四倍。另一种是使用第二个传感器（例如雷达或可见光）与红外摄像机并行工作。他总结道：“这就是真正价值的体现-融合了多个传感器，就像您使用人脑一样。”


宾利欧陆GT的夜视系统使用安装在格栅前部的热像仪来获取数据

接受测试：Bentley Continental GT

为了测试夜视效果，我们选择了Bentley Continental GT。诚然，如今，您可以在价格更便宜的汽车上找到类似的系统。但是，如果您打算花一个晚上在漆黑的道路上上下行驶，以寻找躲在树篱中的野生动植物，则没有什么更好的机器可以这样做。更重要的是，Bentley的LED矩阵大灯是行业中最好的，因此夜视系统将要进行工作以发现任何隐患。

Continental GT使用被动系统，并在格栅前部安装了一个热像仪。在汽车内部，控制单元分析来自传感器的数据，然后将其发送到虚拟仪表板。它显示为灰度图像，较亮的阴影表示较高的温度。体热通常显示为鲜艳的白色，但过滤系统可在不同区域之间形成对比，因此它仍可在高达80摄氏度（低至-40摄氏度）的环境温度下正常工作。而且，它着眼于表面的发射率，因此，即使两个物体在完全相同的温度下，理论上也应脱颖而出。

聪明的地方是识别软件。这突出了潜在的危害，并使用导航系统和车辆摄像头的数据对警告策略进行了调整，以适应不同的环境，例如市中心和乡村道路。黄色框表示汽车已发现中度危险，而红色框（伴有声音警告）表示汽车已达到关键停车距离以避免碰撞。

“检测范围和分类在很大程度上取决于危害的大小和形状，” Bentley高级驾驶员辅助工程师Martyn Brookes解释说。“作为粗略的指导，它可以在8米至90米的距离内检测到1.7米高的行人。可以在7米至70米的距离内检测到小动物[在枯萎处长达1米]，而在13米至140米的距离上可以检测到较大的动物[高达2米]。

目前，它是一种“封闭式”设备，仅依靠红外感应，无法直接控制车辆，尽管如果它认为驾驶员可能需要紧急停车，它将对主缸进行预充。Brookes指出：“我们正在为下一代系统开发与其他ADAS功能紧密相关的未来技术。”

在路上

打开系统后，我们便开始寻找温暖的身体。您注意到的第一件事是显示屏上的阴影都相当柔和，因此在黑暗的机舱中不会转移过多的注意力。摄像机的灵敏度和先进的过滤技术使得它实际上产生了相当不错的周围环境图像-您可以挑选出道路上的颠簸和树木上的树枝。通常，显示屏会逐渐淡入您的外围视觉，您几乎会忘记它在那里。

果然，人们从背景中脱颖而出，并且几乎总是被软件正确地突出显示。未能在途中发现小鹿斑比，我们决定作弊并争取Ferne的帮助，Ferne是一只已有5年历史的扁平涂膜猎犬，他会像鹿一样跃上马路。该系统对动物的可靠性似乎不太可靠-可能是因为我们距离太近了-但是它仍然经常记录我们的犬类特技成倍增长。

到目前为止，夜视系统的功能给我留下了深刻的印象，而不是让我印象深刻。但是，在开车驶回时，我们进入了一个昏暗的村庄，车头上有近光灯，一个黄色的盒子突然在屏幕上照亮。正是在这一点上，我注意到在路边看不见的行人潜伏着。第一次，感觉该系统提供了超出我自己的危险感知范围的东西。这是新鲜的眼睛和精心护理的结果。

当然，人脑会应用自己的过滤程度。与汽车不同，我知道我们要经过很长时间才能到达无赖行人。因此，我不会说这是技术战胜人类直觉的最终胜利，但是毫无疑问，该系统能够正常工作。与其他功能套件捆绑在一起的选件包中（如Bentley一样），我可以看到其价值。使用时相对不显眼，而且很容易关闭。而且总有一天它可能会发现您没有的东西。