穿透夜幕的鹰眼

时间:2022-09-14 11:16:38

随着中国公路网的不断完善,增加了夜间长距离行车的机会,日益良好的路面又不知不觉推高了夜间行车速度,但是,黑暗的行车环境却给行车安全带来了不小的挑战。

目前,国内很多地区的道路,包括一些路面较好的省道、国道及高速公路都没有路灯等照明设备,而汽车自身的照明距离又非常有限(近光灯照射距离30~40m,远光灯100m左右),因此,黑暗的行车环境使驾驶员的安全视距大大缩短,视野范围也大为缩小,给夜间行车带来了极大的安全隐患。据美国国家公路交通安全管理局的统计,虽然夜间行车在整个公路交通中只占1/4,但有55%的交通事故却是在夜间发生,因为夜间视线不良而造成的事故占了70%,这仅仅是2002年的数据。另外,在雨、雪及有雾的天气,或者在尘土飞扬、能见度低的道路上行驶时,也极易发生交通事故,主要原因仍然归结于驾驶员视距缩短、驾驶视野不够开阔。所幸的是,汽车工程师所开发的汽车夜视系统,很好地解决了这一问题。

给驾驶员戴上红外线眼镜

夜视系统利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼,使驾驶员犹如戴着一副红外线望远镜,不仅在黑夜里可以看到肉眼难以观察到的危险,也可以看到前大灯照射不到的区域,其观察距离是普通汽车前大灯的3~5倍。即使在雨、雪或有雾等能见度低的天气条件下,它同样能够让你视野开阔、视线清晰,大大提高了安全指数。它是如何工作的呢?

首先,小补一些光学基本物理常识吧。要想看到物体必须满足两个条件:即合理的光线波长范围和足够的光线强度,人眼仅能看到波长在380~780nm范围的光线,即可见光,而夜间大部分光线的波长在该范围之外,属于不可见光(俗称红外线),所以人眼不能识别。同时,由于夜间的光线强度极弱,因此人眼不具备夜视功能。为了在夜间看清物体,就需要借助仪器设备和技术手段改变光线波长,增强光线强度,以达到人眼识别的条件,这就是夜视系统最基本的工作模式。

根据夜视系统本身是否带有红外辐射源,将其分为主动式红外夜视系统与被动式热成像夜视系统。

主动式夜视系统不依赖热源,而是依靠红外线照射灯(通常安装于汽车前大灯内)发射一定强度的近红外线(NearInfrared Padiation,NIR)照射物体,NIR经物体反射后被车载摄像机(通常安装在前风挡玻璃上方中央的位置)所接收,然后通过图像处理系统对所接收的光线进行光谱转换、电子成像和亮度增强等处理,最终在车载显示屏上显示出目标物体的可见图像。

被动式夜视系统则不需要红外线主动发射源,依据的原理是:任何温度高于绝对零度的物体都会向外发射远红外线(FarInfrared Ray,FIR),温度不同,物体所发射的FIR的波长也会不同,所以可以根据夜视系统所接收的FIR来感知目标物体。被动式夜视系统只需依靠热成像摄像头(通常安装于前进气格栅或保险杠内)接收前方物体自身发出的FIR,经图像处理系统最终将人眼可识别的图像显示在车载屏幕上。

两大夜视技术流派,你更喜欢谁?

凯迪拉克、奔驰、宝马、本田及雷克萨斯等众多汽车厂商都推出了各自的夜视系统,总体上分成主动式与被动式两大技术流派。奔驰s级和宝马7系作为两个流派最具典型的代表车型,无时无刻不进行着激烈的技术博弈。

奔驰s级的主动夜视系统由于不依赖热源,因此屏幕中显示的物体较多,行驶前方路况信息较全,影像较清晰,真实感强,但其探测距离最远只能达到210m。同时,图像的稳定性也容易受到对面来车灯光、行人衣服的颜色以及空气中的灰尘干扰。

宝马7系的被动式夜视系统可以看得更远,探视距离轻松可达300m,驾驶者有更充裕的时间为前方障碍物作出反应。另外,虽然宝马7系不需要额外的红外线照射灯,但是其只依赖热源识别目标物体,因此图像清晰度不高,路况信息反映不完全,且容易受天气的影响,不过对人和动物等热源有着较高的可视度,保证了基本的安全需求。

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