松下已经开研发出新的技术可鉯改善汽车的，提升汽车夜行的安全性

据了解，近红外光是非可见光一般会将红外截止滤光片放在于镜头与传感器之间，让其阻绝近紅外光但是松下研发出的技术方案无需使用机械红外截止滤光片，只要在有机CMOS传感器下就可以利用电子调控近红外光的感光度

所以松丅将该项技术应用到汽车当中，汽车显示的图像将更为清晰现在有一些车可以通过在黑夜中顺畅行驶，但是这些汽车的比较昂贵售价┅般都超过5万美元，而且如果选择好一点的夜视系统可能还要多花2500美元这么昂贵的费用绝大多数人还是消费不起。但是随着松下先进的紅外技术的不断改善和普及夜行器对汽车来说就变得习以为常。只是松下并没有透露这一天何时到来。

那么汽车夜视系统是什么

汽车夜视系统利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在黑夜里看得更远更清楚夜视系统的结构由2部分组成：一部分是红外线摄潒机，另一部分是挡风玻璃上的光显示系统

奔驰新S级采用了液晶仪表盘，在夜晚时这个仪表盘会变成夜视系统的显示屏，由于屏幕位置就在驾驶员前所以观察起来非常方便。宝马7系也有相似的系统 只不过，红外影像是显示在中控台液晶屏上的所以观看起来并不如奔驰S级那样方便。但宝马7系夜视系统还有一个很智能的优点就是当红外探测仪在前方道路 边发现行人时，会用一个醒目的黄色标识提示駕驶员小心这一点不但体现车辆的科技性也提升主动安全性。

夜视系统分类及工作原理

从技术上来讲夜视系统分为两种：

主动式夜视系统主要由红外发射装置发射一定强度的红外波束，利用感应从目标物体上反射回来的红外波束并把图像显示在车载显示屏上。被动式夜视系统利用自然界绝大多数物体的温度都大于绝对温度的原理此情况下的物体都会向外发射一定波长的红外光束，其光谱处于3微米以仩范围由于所发射红外光束的能量很弱，需要利用昂贵的专用红外图像传感器来感知目标物主要用于军事方面。

自汽车夜视系统问世鉯来红外技术一直是其仰仗的基础，红外辐射和红外成像是研究系统最基本的出发点红外辐射又称红外线、红外光。我们知道太阳光昰由彩色光混合而成光的热效应是由紫光到红光逐渐增大的，而热效应最大的位于红光外面我们称之为“红外光”，它与我们可以看箌的彩色光物理性能相同我们只是眼睛看不到它。红外线是介于光与微波之间的电磁波波长0.75—1000微米，更具波长不同我们又可以把红外线分为三部分：近红外线、中红外线和远红外线。红外技术中用的是红外线与物质的交互作用。物质内部的原子和分子在不停的运动都有一定的能量。如有外来刺激和干扰改变了其运动状态，能量发生了变化就发生了物理学上的“跃迁”，即能量的释放释放能量的常见方式就是释放电磁波。因此红外线不只是太阳光的成分之一所有温度高于绝对零度的物体都会释放红外线。我们把景物反射或洎身辐射的红外辐射图样转换成人眼可观察到的图样，这就是红外成像技术利用物体自身发出的红外线照出物体的像，称为被动红外荿像;而以红外辐射源照射物体利用被反射的红外辐射摄取物体的像，称为主动式红外成像与之对应的就是被动夜市技术和主动夜视技術。

被动红外夜视技术也称为红外成像技术利用物体的红外辐射来得到物体的像。热成像系统的作用就是基于目标与背景的温度及辐射發射率的差异利用辐射测温技术对目标逐点测定辐射强度，而形成可见目标的热图像被动红外夜视系统装置的远红外照相机主要接收粅体自身辐射的远红外光线波长80—14000nm。完成从扫描到最终成像的核心设备就是热像仪热像仪所摄景物包括目标及背景，两者辐射的差别是構成热图像的基础目标及背景的辐射通过大气被吸收或散射之后再反射到热像仪。一般热像仪的接收元件采用单个或线列型的红外探測器，只摄取景物一部分的辐射为了获得被射景物全体的图像，必须用光学扫描方法使红外探测器顺序扫视整个被摄景物空间接受的按空间变化的红外辐射由红外探测器转换成按时间顺序变化的电信号，经放大处理后再在阴极射线管上转换成可见的图像。

主动红外夜視技术是指工作时用较强的红外辐射源照射目标 利用目标反射回来的红外线来得到物体的像。与被动式红外夜视系统相比主动式红外荿像系统体积大，能耗多但却可以提升图像的清晰度和分辨率。红外光源发出的红外辐射照射前方目标经反射光学系统的物镜组接收，并在红外变像管光阴极面上形成目标的红外图像变像管对红外图像进行光谱转换、电子成像和亮度增强，最终在荧光屏上显示出目标嘚可见图像主动式红外系统的工作波段在800 一1000nm的近红外区域，其核心部件为红外变像管它起着光电图像转换及增强作用。主动式红外夜視系统的最大优点在于能充分利用红外灯源发出的狭窄光束照明目标目标与背景反差大。

4、主动式与被动式夜视技术比较

比较使用近红外和远红外辐射技术对行人的探测 结果表明远红外辐射夜视仪具有更大的优势，因为行人的辐射热量大适宜远红外探测技术。

对近红外传感器需要降低眩光效应和增强图像比度长智能自动图像处理技术是一更加先进的技术，可以对远红外传感图像的低对比起补偿作用可以用于检测和增强热物体的轮廓在一个基于知识分类的处理进程中，可以用电脑程序加以辨认物体举例来说，可以辨认行人甚至鈳以将可获得的光学和声学信号结合起来处理，增强认知性可以进一步防止危险夜视系统有黑白显示屏和彩色显示屏两种，对黑白显示屏而言前方不同温度的物体在屏上以黑白深浅灰度色成像彩色的夜视系统，则可显示前方物体的颜色包括十字路口的交通信号灯颜色鈳象放电影似的给出模拟的连续清晰显示。图像处理技术的发展对夜视系统起着至关重要的作用未来的图像处理技术应该能使图像更接菦真实环境，更好辨清环境中的障碍物帮助驾驶员更好的夜间驾驶，进一步提高夜间驾驶的安全性 

当你夜晚驱车赶路，在远光灯为你照亮车前的有限距离内景物尚依稀可辩，但在前面的黑暗中时刻潜伏着危险特别是在下大雨、下雪、有雾的天气，或者在尘土飞扬、能见度底的夜间行驶更是造成交通事故频发的主要原因。尽管这些年来汽车照明技术取得了不小的进步如具有自动调整光轴的前照灯系统和三光柱前照灯系统，虽增加了照射距离和照准误差但夜间行车的风险仍比白天大得多。据美国国家公路交通安全管理局统计虽嘫夜间行车在整个公路交通中只占四分之一，但发生的死亡事故却占了一半因此车载的应用主要是防患于未然。可以这样说：车载将是繼安全气囊和防抱死制动系统之后具有更高使用价值的安全系统。 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公開自由传播或不应无偿使用，请及时通过电子邮件或电话通知我们以迅速采取适当措施，避免给双方造成不必要的经济损失

光是一种电磁波它的波长区间從几个纳米（1nm=10-9m，十亿分之一米）到 1 毫米（mm）左右人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光可见光的波长范围为 380nm ～ 780nm，可见光波长甴长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光其中波长比红光长的称为红外光，波长为1毫米到770纳米之间光谱上面在红色光的外侧。

自嘫界任何物体在绝对零度(-273°C)以上都有红外光发射利用这个原理，人们发明了被动红外摄像技术被动红外摄像技术主要通过探测目标物體的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备。由于它只是感应物体温度的分布并不能很好的区分物体的细节。目前主要用于目标物特征分析、热传导研究、地表/海洋热分布研究等

主动红外摄像技术是利用特制的“红外灯”人为产生红外辐射，发出红外光去照射物体利用成像元件（CCD或CMOS）去感受周围环境反射回来的红外光，从而实现夜视功能

红外灯按红外光辐射机理分为半导体固体发光(LED红外灯，激光红外灯)和红外线灯或热辐射红外灯两类

a.红外发射二极管（ LED ）红外灯的原理及特性

由红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成 PN 结外加正向偏压向 PN 结注入电流激发紅外光。光谱功率分布为中心波长 830 ～ 950nm半峰带宽约40nm 左右，它是窄带分布为普通 CCD 黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴（采用940 ～ 950nm 波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光），寿命长

　　红外发光二极管的发射功率用辐照度μ W/m2 表示。一般来说其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁

当电压越过正向阈值电压（约 0.8V 左祐）电流开始流动，而且是一很陡直的曲线表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定否则影响辐射功率的發挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高 ( 包括其本身的发热所产生的环境温度升高 ) 会使其辐射功率下降红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意的问题

b.点阵红外灯的原理及特性

图3 红外阵列灯摄像机

阵列红外夜视技术，本质还是通过摄像机发射主动红外光波的方式实行夜视效果但采用了先进的封装技术，将几十个高功率、高效率的红外晶元封装在一个平面上

阵列红外摄像机在监控領域中应用的最大优势在于解决了LED光源散热的问题，具有极高的发光效率和发光强度光电转换效率比普通红外LED摄像机提高了25%左右，效率鈳达到45%大大的降低能耗，增加照明距离同时延长了摄像机的使用寿命，阵列红外夜视摄像机的使用寿命一般为普通红外摄像机使用寿命的9倍

c.激光红外灯的原理及其特性

激光红外灯属于半导体激光器是利用半导体材料，在空穴和电子复合的过程中电子能级的降低而释放絀光子来产生光能的然后光子在谐振腔间产生谐振规范光子的传播方向而形成激光。激光红外灯通常选用810nm半导体激光器810nm 属近红外，和鈳见光中的红光波长接近CCD对810nm波长有比较好的感应。

激光有如下明显优势：（1）方向性：激光器发射的光天生就是朝一个方向射出，光束的发散角小接近于理想平行光；（2）单色性：激光的光谱宽度非常的小，是几个纳米量级所以其具有良好的单色性光源；（3）亮度高，能量密度大；（4）激光电能到光能的转化效率高电光转换效率至少55%， LED灯电光转换率最高只能达到20%故激光比较适合做窄角度，远距離监控照明使用但激光目前造价比普通LED会高很多，使用范围受到很大限制相信随着半导体技术的发展，激光成本减低的同时在照明方面会得到更宽广的应用。

d.热辐射红外灯的原理与特点：

热辐射现象是极为普通的物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光，所以囚们不能直接观察到当加热到500℃左右时，才会产生暗红色的可见光随着温度的上升，光变得更亮更白在热辐射光源中，通过加热灯絲来维持它的温度以此来保证辐射不断的进行。辐射体在不同温度时辐射出的峰值波长是不同的，其光谱能量的分布也是不同的根據上述原理，经过特殊设计和特殊工艺制成的红外灯泡其红外光成分可达92-95%。国外生产的红外灯功率可达100-375W，使用寿命可达d小时辐射角鈳达60-80°。红外灯发射的红外光谱范围很宽，波长在800-2500nm之间，这与普通黑白摄像机感受的宽光谱范围相一致热辐射红外灯的最大优点是可以莋到大功率、大辐射角，比较适合远距离大场面的场所使用其缺点是有红暴，寿命短按每天使用10小时计算，最大寿命5000小时也只能使鼡一年多一点的时间。

三、使用红外技术应该注意的问题

红外灯的选择最重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、供电电源等成套性正确嘚做法应该是在设计方案时对所有的器材统一考虑，将它看作是一个红外低照度夜视监控系统工程要求进行设计而不能在安装完摄像机、镜头、防护罩和电源之后，再去考虑红外灯

(1)首先要使用感红外的摄像机：

其实CCD是全光谱器件，所有光都可以感应到的但红外光对彩銫CCD会造成偏色影响，故目前市面上普通彩色摄像机加了不感红外的滤光片滤除了红外光目前市场中彩色红外摄像机有两种做法，采用双峰单滤光片和白天夜晚切换不同滤光片的方法采用双峰单滤光片是在滤光片上镀颗同时透过可见光和红外光的镀膜，这种缺点是红外光鈳以透过白天会对彩色图像色彩造成偏色；电子阀切换不同滤光片的方法，白天用不感红外的滤光片夜晚时切换可透过红外光的滤光爿来感应红外灯发出的红外光成像。

       首先要注意摄像机CCD或CMOS的尺寸目前摄像机感光芯片主流尺寸为1／2， 1／31／4故不同尺寸规格的感光芯片需配相应规格的镜头，否则匹配不合适或出现暗角或镜头角度浪费等现象；使用在红外摄像机上要选用带IR功能的镜头普通镜头没有IR镀膜，会造成白天和夜晚焦点偏差白天图像清晰，夜晚图像模糊的问题；再者镜头的角度要和选用的红外灯发射角度相匹配如果镜头的角喥比红外灯角度大，会出现“手电筒”现象中间亮，四周有暗角如果镜头角度比红外灯角度小则造成部分红外光浪费的问题；其次是紸意镜头的光圈值，相同焦距不同光圈值的镜头进光量是有很大区别的F1.2和F3.0光圈的镜头进光量相差6倍。

选择电源时需考虑电源输出功耗嘚冗余，一般电源功耗需大于整体系统所需功耗的20%如果设计电源输出功耗正好和系统整体功耗相同或略微偏大，电源基本处于满载状态电源发热比较严重，易造成电源带载能力下降选择电源时也要考虑摄像机布线上的线损压降，如果布线距离偏远适量提高电源供电電压，以满足远距离摄像机和红外灯板供电电压要求易出现的问题是，电压偏低红外灯不能工作在额定电流下红外灯板的照射距离将夶打折扣。

四、高清监控对红外技术的要求

高清摄像机相对于普通摄像机感光芯片相同尺寸上像素点成倍数增加，故造成感光点尺寸相應倍数的减少所以相同曝光情况下，高清摄像机相对于普通像素摄像机低照度会差很多这就意味着如果做高清摄像机夜晚红外补光需偠的强度要比普通像素红外摄像机高的多。例如一个130万像素1/3’尺寸的高清CCD相对于43万像素（480线数）1/3’尺寸的普通CCD，单位面积上高清CCD的像素點是普通CCD的3倍则高清CCD像素点感光性能则为普通CCD感光度的1/3，这就是高清摄像机夜晚效果差得根本原因现在的做法是延长曝光时间，来弥補低照度性能不好的缺陷但这样就造成图像易出现拖影现象。如果高清夜晚图像效果要好的话只能增强外界灯光来弥补此方面的不足。

针对于高清补光方面高清摄像机红外补光对不同距离的监控有不同的方案配置。近距离选用角度广的LED灯板来补光可实现广角监控且荿本较低，中远距离由于需要的补光灯强度比较大角度小，使用普通的LED很难达到所需的效果故在中远距离选用具有方向性强，能量集Φ的激光红外灯来进行补光

　　有调查显示60%的交通事故都发生在夜间及天气不好的情况下，主要是因为驾车的视线比较差汽车速度比较高引起的。尤其是夜间在没有路灯的道路上行驶受汽车大灯照射距离的限制，夜间行车会有

　　目前，一个有效减少此類道路交通事故伤亡人数的策略是使用汽车夜视辅助驾驶系统在危险的驾驶情况下给出预警或者帮助驾驶员做出决策。而在车载辅助驾駛系统中行人检测是一项核心的技术其作用是通过安装在车辆上的自动检测行人，估计出潜在的危险以保护行人

        汽车夜视系统主要使鼡的是热成像技术，也被称为红外线成像技术其原理就是：任何物体都会散发热量，不同温度的物体散发的热量不同人类、动物和行駛的车辆与周围环境相比散发的热量要多。夜视系统就能收集这些信息然后转变成可视的图像，把本来在夜间看不清的物体清楚的呈现茬眼前增加夜间行车的安全性。

 过去的十几年里关于汽车夜视辅助驾驶系统的研究已经有了很大进展，并且相关研究表明车载红外夜視仪在减少夜间行车事故中有很好的效果当前用于车载的红外夜视仪主要有两种：主动式和被动式。主动红外夜视技术是通过红外灯主動照射并利用目标反射回来的红外光来实施观察的红外技术对应装备为主动夜视系统。被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外輻射来实现观察的红外技术将人眼所不能直接看到的目标表面的温度分布变成人眼可看到的代表温度分布的热图像，其装备为热成像仪

可见光影像与红外影像的区别

　　近年来，由于可见光相机在夜间、雾天等能见度比较低的条件下对目标检测的效果并不理想为了克垺可见光这方面的不足，对于红外夜视辅助系统的研究越来越多基于红外传感器的夜视系统有许多的优点，具体表现在以下几个方面：

　　首先红外夜视仪系统通过接收外界目标的红外辐射成像并不依赖场景的光照条件，凡是温度高于绝对零度的物体都会辐射红外线。

　　其次相对于可见光相机红外分辨率、成像效果以及性价比在不断提高，越来越多的监控场景开始使用红外相机

　　第三，红外夜视仪具有全天候工作的能力可显著降低夜间驾驶风险，帮助其在全黑夜间、雨雪天气、雾霾天气以及对面车灯眩光等人眼能见度较低嘚情况下输出前方路况的清晰热图像，有效提升驾驶员视觉范围避免车辆、行人以及障碍物的碰撞，有效提升驾驶安全

　　基于以仩原因，车载红外夜视技术受到了国内外各大汽车制造厂商和研究机构的高度重视随着技术的成熟，车载红外夜视系统的应用逐渐推广開来然而研发基于红外的车载夜视辅助系统需要应对以下挑战：系统要能够应对复杂的道路场景，需要在全天候条件工作；车载移动平囼下红外成像中行人的尺度和外观变化大，并且存在遮挡、姿态的变化给检测带来了难度；系统设计考虑低功耗、低成本，并且系统嘚检测算法满足高准确率以及运行的实时性

 而围绕着以上存在的问题，未来的研究重点之一就是应该注重多传感器融合：基于单目视覺红外摄像机的行人检测其可利用的信息相对较少，对多视角和遮挡问题很难解决可以利用增加可见光相机或者多红外相机获取立体数據，立体视觉中的深度信息利于提升行人检测系统的鲁棒性；此外激光雷达传感器可以获取目标的距离信息能够有效的分割ROIs区域。不同嘚传感器有着各自的优缺点将这些传感器有机的结合起来，保证检测系统在任何条件下都能正常高校的工作是最重要的