汽車夜視系統
隨著紅外探測器的價格下降、成像分辨率增高,以及主動紅外夜視技術的進步,車載夜視系統今后將會有更大的市場需求。車載夜視系統作為全天候電子眼,未來也將成為自動駕駛、智能汽車等關鍵組成部分,扮演更大的作用。
應用現狀
2000年,通用汽車對旗下的凱迪拉克轎車配備了夜視系統,是全世界第一款將夜視系統配備在汽車上的汽車品牌。該套夜視系統采用了熱成像技術,夜視距離在300米左右。自此以后,各大車企都積極研發夜視系統。奔馳和寶馬在2005年分別在其高端車型上配備了夜視系統。寶馬7系采用了熱成像技術,工作距離在300米左右。奔馳S級采用了主動紅外夜視技術,工作距離在150米左右。奧迪也在2010年推出了夜視系統,其應用效果毫不遜色。國內的紅旗、比亞迪思銳等車型也先后配備了夜視系統。紅旗H7尊貴版配備主動紅外夜視系統,通過前照燈上的紅外線發射器和前風窗上的攝像頭,能提供前方80米范圍內的路況信息。
一般帶有夜視系統的汽車夜視圖像會顯示在儀表盤上。夜視系統可以在一些沒有路燈的黑暗道路上使用。這個系統可以提高行車安全,晚上打開夜視系統就可以看到一切。但是打開夜視系統后,不能看著儀表盤上的顯示直接開車,也很危險。夜。
但是,夜視系統由于昂貴的價格,基本上都配備在高端車型上。2000年,凱迪拉克配備的夜視系統作為選裝配置,售價達到2250美元。該系統銷量慘淡,在2004年就停止供應。汽車夜視主動安全系統的滲透率非常低,全球整體安裝率僅5%,國內安裝率不足2%。隨著技術的進步和成本的降低,夜視系統或將迎來市場爆發。據PRNewswire咨詢公司測算,2020年全球主動安全系統滲透率將超過25%,新車搭載率將達到五成,而屆時中國主動安全系統滲透率將達30%。
主要技術
1、汽車夜視系統主要使用的是熱成像技術,也被稱為紅外線成像技術。其原理就是:任何物體都會散發熱量,不同溫度的物體散發的熱量不同。2、人類、動物和行駛的車輛與周圍環境相比散發的熱量要多,夜視系統就能收集這些信息,。
目前,微光和紅外成像是應用最廣泛的夜視技術,其中,紅外成像又分為主動紅外夜視技術和被動紅外夜視技術。
1、微光夜視技術
微光是泛指夜間或者低照度條件下微弱的光,波長約在 0.4~2μm。微光夜視技術實質上是一種圖像增強技術,即將接收到的少量可見光放大,轉化為增強的光學圖像。主要特點是完全被動工作,但作用距離短,一般在100米以內。目前,在軍事領域,微光夜視技術逐漸被紅外熱成像技術所取代。
2、被動紅外夜視技術
被動紅外夜視技術又成為熱成像技術,是利用目標自身發射的紅外輻射來實現觀察的紅外技術。自然界中一切溫度高于絕對零度 (即零下273℃) 的物體均可向外輻射紅外線,不同溫度的物體散發的熱量不相同,因而發出的紅外波長也不同,但都無法被人眼感知。熱成像儀能夠接收人類、動物和行駛的車輛發出的不同紅外輻射影射的圖像,然后轉變成可視的圖像。被動紅外系統由紅外攝像機和顯示屏組成,紅外攝像機的內部系統較為復雜。
汽車夜視系統作用:在這個輔助系統的幫助下,駕駛者在夜間或弱光線的駕駛過程中將獲得更高的預見能力,它能夠針對潛在危險向駕駛者提供更加全面準確的信息或發出早期警告。該系統并不依賴熱源,而是通過設備向外發射紅外光束,照。
熱成像技術的優點在于:
工作范圍更遠,通常都達到300—400米,是主動紅外技術的2倍;
抗干擾能力更強,各種極端情況下都能輸出穩定的成像效果。
熱成像技術的缺點在于:
熱成像技術只對溫度明顯高于環境溫度的物體做出反應,當在高溫或低溫環境下,氣溫與人類或動物體溫差異不大,因此很難尋找目標;
分辨率低,難以分辨出周圍的環境物體,比如詳細的道路信息(車道標線、邊界等);
成本更高。
主動紅外
主動紅外夜視技術是通過紅外燈主動照射并利用目標反射回來的紅外光來實施觀察的紅外技術,通過圖像傳感器感應從目標發射回來的紅外光,將圖像顯示在車載顯示屏上。由于利用自己發出的紅外光源進行主動照明,因此對于發熱和不發熱的物體都能成像。主動紅外夜視系統一般由紅外攝像機、顯示屏、鹵素白熾燈、濾光器、透鏡等組成。
主動紅外夜視技術的優點在于:
成本更低;
成像更清晰,對比度更高,能夠顯示道路細節,包括車道標志線、交通信息、邊界等信息。
主動紅外夜視技術的缺點在于:
探測距離相對較近,目前主流的工作范圍都不超過200米;
企業回北京嘉恒中自圖像技術有限公司(以下簡稱嘉恒圖像)是中國科學院自動化研究所扶植成長起來的高新技術企業,主營業務是計算機數字圖像處理產品以及ARM+FPGA嵌入式圖像采集處理平臺的開發、生產和銷售。主要產品包括圖像采集卡、攝像頭、內窺鏡攝。
抗干擾能力較差,在許多極端情況下的成像效果不太理想,尤其是在強光抑制環境下。
圖1:主動紅外成像效果示例
圖2:被動紅外成像效果示例
競爭格局
不同的夜視技術之間存在較大的差異,雖然各有利弊,但目前選擇被動紅外夜視技術的公司較多,因為它的成像更加穩定且工作距離更遠,比如奧托立夫、高德紅外等。提供主動紅外夜視技術的公司僅保千里等少數幾家公司。整體來看,由于成本和技術問題,全球能夠提供夜視系統的供應商比較少,創業熱情也很低。
1、奧托立夫
瑞典奧托立夫公司成立于1956年,是全世界最大的“汽車乘員保護系統”生產商。雖然公司的競爭優勢主要在被動安全系統,但是近年來也積極布局主動安全系統。2018年,奧托立夫將主動安全業務剝離為一家新的公司Veoneer(維寧爾),專注于主動安全領域,并向自動駕駛發展。
Veoneer是汽車市場最大的熱成像夜視系統供應商,長期致力于創新夜視系統,譬如減小攝像頭尺寸、提高分辨率、集成行人和動物檢測,可升級支持NCAP 制動功能,為終端用戶提供更好的環境探測技術。公司提供的夜視系統,通過紅外攝像頭和車載電子控制單元(ECU)的自定義算法,能夠檢測到前方100米處的動物、行人和騎車人,并在不到150毫秒的時間內作出反應,在顯示屏上突出動物、行人等信息。
夜視系統后期加裝要1萬元左右。1、汽車夜視系統,利用紅外線技術能將黑暗變得如同白晝,使駕駛員在黑夜里看得更遠更清楚;2、夜視系統的結構由紅外線攝像機和擋風玻璃上的光顯示系統組成;3、裝上夜視系統,司機通過光顯示系。
2、高德紅外
旗下的軒轅智駕成立于2016年,是高德紅外的全資子公司,專注于智能安全駕駛產品的研發和銷售業務。特別是其熱成像避障系統,已經服務于奧迪、寶馬、奔馳、保時捷等主流高端品牌。產品能夠在黑夜、霧霾、炫光等極端條件下提供前方360米范圍內的清晰紅外熱圖像,全天候應用,保障車輛行駛安全。并且,能夠智能識別前方數百米行人,并對可能發生的碰撞危險發出聲音及圖像報警,讓駕駛員從容應對各種突發情況。
3、大立科技
公司于2001年由浙江省測試技術研究所改制而來,是國內少數擁有完全自主知識產權,能夠獨立研發、生產熱成像技術相關核心器件、機芯組件到整機系統全產業鏈完整的高新技術企業,也是國內規模、綜合實力排在前列的民用紅外熱像儀生產廠商之一。公司產品涵蓋非制冷紅外焦平面探測器、紅外熱像儀及以熱成像技術為核心的光電系統和巡檢機器人等。
公司推出的EX-25N車載熱像儀,采用軍品級非制冷焦平面探測器,更加穩定、可靠和安全。無需任何光源,產品在黑夜、雨、雪、霧等惡劣環境下觀察正常,可提供350米內路況信息。產品除了采用IP67級封裝以外,還在產品內充氮氣,以確保儀器在復雜多變的環境中穩定使用。
4、保千里
保千里成立于1996年,總部位于深圳,集團旗下共有15家子公司,其中保千里電子主營汽車視像業務,涉及近紅外夜視技術領域的汽車主動安全系統研發生產。2012年4月,保千里推出首款紅外夜視儀,能實現路況預警、遠程夜視、眩光屏蔽、霧天透視、雨天透視、行人提示預警等功能。其產品能適用在軍用、警用、民用市場的小轎車、SUV、MPV、大小客車、特種車、危險品車、防爆車、裝甲車等車型,與奔馳、寶馬等高端夜視系統相比,其成本更低。
保千里主打2款產品。NV-C150是一款微光產品,靠星星、月亮做一個補光,在汽車近光燈的情況下,夜間可視到遠光燈的兩倍,即150米。NV-C400A采用近紅外主動成像技術,夜間可視距離達250米,可辨人臉距離200米。
5、部分初創公司
成立于2016年的西安微特斯是專注于夜視輔助系統的初創公司,采用微光夜視技術,推出的第一代機已能實現破霧破雨破霾、強光抑制的功能,可視距離達到150米。正在測試的第二代機,將增加行人監測、車道偏移預警和防車碰撞的功能。微斯特曾獲洪泰基金40萬種子輪融資。
整體來看,聚焦在夜視系統的初創公司仍占少數。
未來展望
夜視系統領域雖然有幾家頭部公司,但由于市場滲透率較低并且潛在市場規模大,仍然充滿很大的市場機會,尤其是商用車后裝市場。因為商用車多數時間都在夜間環境下行駛,對夜視系統的需求更為迫切。當前主流的夜視系統由于售價昂貴,多數營運車輛無法負擔,亟需售價低且性能滿足需求的解決方案。并且,國內超過3000萬輛商用車的保有量,也將是十分可觀的市場規模。
未來,紅外系統除了提供夜視功能之外,還將與ADAS和自動駕駛系統密切配合。與傳統攝像頭不同,紅外系統不會被直射日光、車頭燈光線所遮擋,能夠應用在各種極端情況下,或許能夠成為ADAS和自動駕駛系統內傳感器的關鍵組成部分。不僅如此,各大夜視系統所主打的行人檢測功能,除了簡單標注行人以外,未來隨著GPU和深度學習的發展,還能為駕駛員提供更智能的輔助決策甚至主動干預。
隨著紅外探測器的價格下降、成像分辨率增高,以及主動紅外夜視技術的進步,車載夜視系統今后將會有更大的市場需求。車載夜視系統作為全天候電子眼,未來也將成為自動駕駛、智能汽車等關鍵組成部分,扮演更大的作用。在這一趨勢下,除了幾家巨頭公司外,也會有更多的初創企業加入,共同推動技術進步與行業發展。
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