一、車載夜視系統(tǒng)基本原理

在新能源汽車中應(yīng)用的【夜視系統(tǒng)】是利用紅外成像技術(shù)，即通過紅外攝像機(jī)捕捉物體發(fā)出的熱量（即紅外輻射），再將這些信息轉(zhuǎn)換為可見圖像，以供駕駛員實(shí)時(shí)對(duì)行車環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行掌握，從而讓駕駛員在夜間或低光照條件下能夠看到車輛前方的行人、動(dòng)物以及其他障礙物，進(jìn)而顯著提升夜間駕駛安全性的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵組件通常包括紅外攝像機(jī)、圖像處理單元、顯示屏或HUD以及警告系統(tǒng)。

圖1 夜視系統(tǒng)關(guān)鍵組件

其中，紅外攝像機(jī)（長波紅外傳感器，LWIR）安裝在車輛前部，通過約在8-15μm的波長范圍，能夠有效探測到物體發(fā)出的熱輻射，即使在完全黑暗或惡劣天氣條件下也能捕捉到遠(yuǎn)處物體的輪廓，從而為圖像處理單元提供可靠的數(shù)據(jù)。

圖像處理單元接收來自紅外攝像機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將紅外圖像轉(zhuǎn)換為可視圖像，并對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)圖像對(duì)比度、銳度和細(xì)節(jié)處理，使圖像更加清晰易讀。被處理后的圖像將通過顯示屏或HUD實(shí)時(shí)顯示給駕駛員。在部分夜視系統(tǒng)中，當(dāng)檢測到前方有行人、動(dòng)物或其他障礙物時(shí)（即存在潛在碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)），將通過聲音或視覺警告提醒駕駛員。

二、紅外攝像機(jī)性能

如上所述，車載夜視系統(tǒng)搭載的長波紅外傳感器（LWIR）通常使用的波長范圍大約在8-15μm，這一波段屬于紅外光譜的遠(yuǎn)紅外區(qū)域，具有較強(qiáng)的穿透能力，可利用其輕松穿透煙、霧、雨、雪的特性，在惡劣天氣條件下有效探測到物體發(fā)出的熱輻射，從而提升駕駛員的視野和行車安全性。此外，LWIR傳感器能夠捕捉到任何高于絕對(duì)零度物體發(fā)出的熱輻射，即使在無光源的環(huán)境下，也能生成清晰的熱圖像。

相比于短波或中波紅外，LWIR傳感器對(duì)環(huán)境光的敏感度較低，這意味著在有光污染或強(qiáng)光源的環(huán)境下，它仍然能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供穩(wěn)定的圖像數(shù)據(jù)，從而確保駕駛員依然能夠在此類環(huán)境中清晰辨別前方障礙物，而不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)攝像頭應(yīng)用中的炫目現(xiàn)象。同時(shí)，基于LWIR傳感器能夠區(qū)分不同溫度的物體的特性，系統(tǒng)可識(shí)別隱藏在視線背景中（如被遮擋的行人）的潛在危險(xiǎn)。

圖2 車載夜視系統(tǒng)

三、雨夜系統(tǒng)與夜視系統(tǒng)差異性

盡管車載夜視系統(tǒng)與雨夜系統(tǒng)在應(yīng)用領(lǐng)域上存在重合點(diǎn)，但二者在功能的應(yīng)用上卻各有側(cè)重，可在不同的駕駛條件下為駕駛員提供互補(bǔ)的安全輔助。

其中，【雨夜系統(tǒng)】專門針對(duì)雨夜駕駛條件對(duì)圖像顯示進(jìn)行了優(yōu)化，其通過算法實(shí)時(shí)處理圖像，以去除惡劣天氣對(duì)攝像頭采集的圖像帶來的雨水和霧氣干擾，再通過減少雨水反光等措施以增強(qiáng)攝像頭圖像顯示，從而讓惡劣天氣下的圖像顯示更為清晰。值得注意的是，雨夜系統(tǒng)不僅在雨天有效，在一般的低光條件下也能提升圖像質(zhì)量。在部分車型的應(yīng)用中，為了擴(kuò)大駕駛員視野，會(huì)通過融合側(cè)后方攝像頭或電子后視鏡以為用戶提供車輛后方的清晰視野。

如上原理可知，雨夜系統(tǒng)通常依賴于現(xiàn)有的攝像頭和圖像處理單元，通過軟件算法的優(yōu)化來改善圖像質(zhì)量，因此其不需要額外的硬件投入，相對(duì)而言，具有硬件成本相對(duì)較低的特性。盡管雨夜系統(tǒng)本身不需要額外的硬件投入，但其圖像處理算法相對(duì)較為復(fù)雜，需要較高的計(jì)算能力，這意味著圖像處理單元（如GPU）在運(yùn)行這些算法時(shí)在能耗方面要高于普通應(yīng)用。因此雨夜模式在整車應(yīng)用中通常以一種特定駕駛環(huán)境下的選擇性開啟地功能存在，而并非默認(rèn)常開模式。

圖3 雨夜系統(tǒng)

基于紅外技術(shù)的車載【夜視系統(tǒng)】，可以在完全黑暗的環(huán)境中為駕駛員提供清晰的視野，這是依賴于傳統(tǒng)攝像頭的雨夜系統(tǒng)所不具備的特性。同時(shí)，夜視系統(tǒng)可以識(shí)別溫差，這有助于當(dāng)障礙物被植被或陰影遮擋時(shí)，仍能在視野盲區(qū)中被監(jiān)測到。但該系統(tǒng)依賴于專用紅外攝像頭等硬件設(shè)備，使得其硬件成本相對(duì)較高。

在系統(tǒng)能耗方面，夜視系統(tǒng)除了需要處理圖像的計(jì)算資源外，紅外攝像頭本身就是一個(gè)額外的能耗源，因此相對(duì)而言，夜視系統(tǒng)的總體能耗會(huì)略高于僅依賴現(xiàn)有攝像頭和軟件優(yōu)化的雨夜系統(tǒng)。

四、雨夜/夜視系統(tǒng)集成

將夜視系統(tǒng)與雨夜系統(tǒng)的功能相結(jié)合，可以為用戶提供更全面的駕駛輔助功能。首先，雨夜系統(tǒng)在雨天或低光條件下通過優(yōu)化現(xiàn)有攝像頭的圖像來提高能見度，而夜視系統(tǒng)利用紅外技術(shù)捕捉熱輻射圖像，可在完全黑暗或能見度極低的環(huán)境下提供額外的視野。集成后的新系統(tǒng)，可以為用戶提供更加豐富和詳細(xì)的環(huán)境信息，以提升系統(tǒng)的整體性能，使得無論是在雨天、夜晚還是其他惡劣天氣條件下，都能為駕駛員提供有效的視覺輔助。此提供全天候、多場景的視覺輔助功能，可顯著提升用戶駕駛體驗(yàn)和滿意度，對(duì)于追求高品質(zhì)駕駛體驗(yàn)的消費(fèi)者來說，是一個(gè)極具吸引力的功能。

盡管系統(tǒng)集成需要額外的硬件投入，但通過集成設(shè)計(jì)，可以避免重復(fù)的硬件配置，從而在一定程度上降低成本。從長遠(yuǎn)來看，通過提供更全面的安全功能以吸引更多的用戶，從而提升車輛市占率，這對(duì)于系統(tǒng)的部分投入應(yīng)該是有利而無一害的。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

在新能源汽車的應(yīng)用中，集成夜視系統(tǒng)與雨夜系統(tǒng)的復(fù)合型視覺輔助系統(tǒng)，相比于單一系統(tǒng)而言，具有更廣泛的應(yīng)用場景，可提供更全面的駕駛安全輔助功能。此系統(tǒng)基于原有單一系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展出了新的應(yīng)用，如：

1.全天候環(huán)境感知：集成系統(tǒng)能夠在各種天氣和光照條件下提供持續(xù)的環(huán)境感知，從而為駕駛員提供清晰的視野和及時(shí)的警告。

2.復(fù)雜路況下的預(yù)警：在復(fù)雜路況下，系統(tǒng)能夠通過熱成像和圖像優(yōu)化技術(shù)，幫助駕駛員更早地識(shí)別前方的障礙物、行人和非機(jī)動(dòng)車，減少潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 傳統(tǒng)攝像頭難以盡早識(shí)別障礙物

3.行駛安全：在商用車領(lǐng)域，對(duì)于長途貨運(yùn)行駛，集成系統(tǒng)能夠幫助駕駛員在夜間或惡劣天氣條件下保持車隊(duì)間的安全距離，避免追尾事故。

4.應(yīng)急救援：在面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)，通過在救援車輛上配備該集成系統(tǒng)，能夠利用紅外技術(shù)穿透煙霧、灰塵或黑暗，快速定位被困人員和危險(xiǎn)區(qū)域，從而提高救援效率和安全性。

通過這些擴(kuò)展的應(yīng)用場景，集成后的視覺輔助系統(tǒng)不僅提升了駕駛安全，還增強(qiáng)了駕駛體驗(yàn)。