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车载夜视系统技术突破,如何重塑夜间驾驶安全?

车载夜视系统早已不是高端豪华车的专属配置,随着技术进步和成本下降,它正逐渐走向更多中高端车型,其核心目标从未改变:在驾驶员视线受限的夜间或恶劣天气(如大雨、浓雾)下,提供超越人眼极限的视野,提前发现潜在危险,从而提升驾驶安全。

车载夜视系统技术突破,如何重塑夜间驾驶安全?-图1
(图片来源网络,侵删)

近年来,车载夜视系统的技术突破主要体现在硬件、软件、智能化和集成化四个层面。


核心硬件的突破:从“看到”到“看清”的飞跃

硬件是夜视系统的基石,其技术突破直接决定了系统的性能上限。

探测器技术的革新:从微光到热成像的融合与升级

  • 微光夜视: 早期技术,通过增强极微弱的环境光线(如星光、月光)来成像,其优点是成本相对较低,但缺点非常明显:

    • 完全依赖环境光: 在没有光源的漆黑隧道或浓雾中,效果会大打折扣。
    • 易受眩光影响: 对面车辆的远光灯会使其瞬间“致盲”。
    • 成像对比度低: 在背景复杂的环境中,很难分辨深色物体(如深色衣服的行人)。
  • 热成像夜视: 这是当前的主流和突破方向,它不依赖光线,而是通过探测物体自身发出的红外热辐射(热量)来成像。

    车载夜视系统技术突破,如何重塑夜间驾驶安全?-图2
    (图片来源网络,侵删)
    • 突破性优势:
      • 全天候、全黑环境工作: 无论黑夜、浓雾、大雨,只要有温差就能成像,在隧道出入口等光线剧变的环境中,切换更平滑。
      • “穿透”能力: 能穿透部分烟雾、薄雾和扬尘,发现隐藏在后面的热源(如行人、动物)。
      • 主动发现潜在威胁: 它发现的是“热源”,而不仅仅是物体,一个躲在路边的灌木丛后的人,即使穿着迷彩服,其身体散发的热量也会被清晰地暴露出来,这是传统人眼和微光夜视无法做到的。
  • 技术升级方向:

    • 分辨率提升: 早期的热成像分辨率较低(如320x240),成像模糊,如今主流产品已普遍达到640x480甚至更高,画面细节丰富,可以清晰识别行人、动物的姿态和轮廓。
    • 灵敏度提高: 采用更先进的非制冷焦平面阵列技术,能够探测到更微小的温差,使得远距离探测成为可能(最远可达300米以上)。
    • 成本下降: 随着半导体制造工艺的进步,高性能热成像传感器的成本正在快速下降,为其普及奠定了基础。

光学系统的优化:看得更远、更广、更稳

  • 镜头升级: 采用大光圈、高透过率的镜头,尽可能多地收集红外能量,提升图像亮度和信噪比。
  • 视场角拓展: 早期系统视场角较窄(如9°),如同通过一个“望远镜”看路,虽然看得远但视野窄,新一代系统通过双视场设计(如9°用于远距离预警,36°用于中近距离观察)或光学变焦技术,实现了“远观全局,近察细节”的效果,兼顾了探测距离和视野范围。

软件与算法的突破:从“成像”到“理解”的质变

如果说硬件是眼睛,那么软件就是大脑,没有强大的算法,再好的硬件也只是产生一堆杂乱的热图像。

AI驱动的智能识别与分类

这是当前夜视系统最核心、最具革命性的突破,系统不再仅仅是显示热图像,而是“理解”图像内容

  • 传统算法: 基于简单的图像处理,如边缘检测、运动检测,只能识别出一个“热斑”或“移动的物体”,无法区分是人、是动物还是路边的垃圾桶。
  • AI/深度学习算法:
    • 目标分类: 通过海量数据训练,AI可以精准识别出行人、骑行者、大型动物(如鹿、野猪)、车辆等不同类型的目标。
    • 行为预测: 系统不仅识别目标,还能分析其运动轨迹和速度,预测其下一步行为,判断路边的行人是否准备横穿马路,判断前方的车辆是否会突然变道。
    • 降低误报率: AI能过滤掉环境中的干扰因素,如路边的发热垃圾桶、灌木丛的温差、反光等,大大减少了不必要的警报,让驾驶员更专注于真正的危险。

图像处理与增强算法

  • 动态范围优化: 热成像的原始图像对比度可能不足,算法会进行增强,突出显示关键目标,同时抑制背景噪声,让画面更清晰、更易于人眼观察。
  • 多传感器融合: 这是更高级的突破,夜视系统不再孤立工作,而是与摄像头、毫米波雷达、超声波传感器等进行数据融合。
    • 案例: 夜视系统发现远处一个热源(可能是人,也可能是动物),同时毫米波雷达探测到该位置有物体在移动,数据融合后,系统可以高置信度地判断这是一个“移动的行人”,并触发最高级别的预警(如紧急制动准备),这种融合极大地提升了系统的准确性和可靠性。

系统集成与交互的突破:从“孤岛”到“融入”

夜视系统不再是“孤悬”在车外的黑科技,而是深度融入整车智能驾驶和安全体系。

车载夜视系统技术突破,如何重塑夜间驾驶安全?-图3
(图片来源网络,侵删)

与ADAS(高级驾驶辅助系统)的深度融合

  • 协同预警与控制: 夜视系统作为ADAS的“超级传感器”,其探测到的信息可以直接赋能给其他ADAS功能。
    • AEB(自动紧急制动): 夜视系统提前发现远处的行人或障碍物,为AEB系统争取到更长的反应时间,有效提升夜间AEB的成功率。
    • BSD(盲点监测): 在夜间或恶劣天气下,BSD的摄像头可能视野受限,夜视系统可以提供补充信息,探测到侧后方盲区内的行人或车辆。
    • LKA(车道保持): 在夜间车道线不清晰时,夜视系统可以通过其热成像特性,辅助识别路面温差,辅助LKA系统更好地工作。

人机交互的革新

  • 显示方式的演进:
    • 早期: 仪表盘上的小屏幕或抬头显示器上独立的一块区域。
    • 现在与未来: AR-HUD(增强现实抬头显示器)成为最佳载体,夜视系统识别出的目标(如行人、动物)会被系统用醒目的图标(如高亮的矩形框、闪烁的行人符号)直接叠加在现实道路的影像上,驾驶员无需分心去看仪表盘,视线始终保持在前方,实现了“所见即所预警”的直观体验。
  • 预警策略的智能化: 预警方式不再是单一的“滴滴”声或闪烁,系统会根据目标的类型、距离、相对速度和碰撞时间,采用分级预警。
    • 远距离: 只在HUD上显示一个静态的黄色图标。
    • 中距离: 图标变为橙色并闪烁,并伴有轻微的提示音。
    • 近距离危险: 图标变为红色,发出强烈的警报声,同时车辆可能自动进行点刹或预制动,为驾驶员提供最后的保护。

未来趋势展望

  1. 固态化与微型化: 取代带有机械运动部件(如散热风扇)的传统热成像模块,开发出更小、更可靠、功耗更低的固态热成像传感器,便于集成到更多车型位置(如车头Logo、后视镜等)。
  2. 4D成像雷达的融合: 未来的趋势是夜视系统(尤其是热成像)与4D成像雷达深度融合,4D成像雷达能提供精确的距离、速度、角度和高度信息,并具备强大的全天候穿透能力,两者结合,一个提供丰富的“视觉纹理”和目标分类,一个提供精确的“空间定位”和速度信息,将打造出远超单一传感器的“全天候超级感知”能力。
  3. 与V2X(车对外界信息交换)的结合: 夜视系统探测到的前方紧急情况(如事故、行人横穿),可以通过V2X技术“广播”给后车,实现超视距的协同预警,进一步提升整个交通流的安全性。
  4. 成本持续下探: 随着技术成熟和供应链完善,高性能夜视系统的成本将不断降低,有望从高端市场下沉到20-30万级别的车型,成为标配化的安全配置。

车载夜视系统的技术突破,是一个从“硬件替代”“软件赋能”,再到“系统集成”的演进过程,它不再仅仅是一双“在黑暗中看清的眼睛”,而是通过AI和算法拥有了“智慧的大脑”,能够理解、预测并主动预警危险,通过与ADAS和AR-HUD的深度融合,它正从一个独立的辅助功能,演变为未来智能驾驶安全体系中不可或缺的、关键的一环,最终目标是实现全天候、全场景的主动安全防护。

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