嵌入式夜视系统是如何工作的

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汽车小玩意图像廊宝马的夜视行人检测系统可以让司机看到路上有什么(或谁),即使是在最黑暗的夜晚。查看更多汽车配件图片
由BMW USA提供

你看过多少很酷的电影,一个秘密特工开着一辆异国情调的车在没有大灯的情况下穿过山区?或者一名低空飞行的AH-64阿帕奇飞行员在漆黑的夜空中飞来一击?兰博基尼在夜间秘密贩毒时使用的时速200英里(322公里)的城市传说如何?在黑暗的掩护下,兰博基尼一直在躲避侦查。乐动体育网站5.0所有这些图像都源于夜视的概念。

也许夜视仪最常见的应用是军事。驾驶阿帕奇直升机的士兵对夜视镜的依赖程度不亚于他们对武器和训练的依赖程度。简而言之,夜视能将白昼带入黑暗。飞行员视觉、士兵步枪视觉甚至驾驶员视觉都是夜视技术的前沿应用。乐动-软件

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在本文中,我们将介绍量产车中的夜视系统。我们不会在神秘的兰博基尼上破案,但你会了解两家领先的汽车制造商是如何夺回夜晚,试图让在黑暗中驾驶更安全。近年来,在美国和欧洲进行了多项研究,它们似乎都描绘出了相同的总体情况:大多数驾驶都是在日光下完成的,但致命事故的数量很高事故发生在夜间。

如果你曾经在城外荒凉的道路上开车,看到一只鹿或其他类型的夜行动物在你的车灯上闪过,那么你就知道夜间能见度有多差了。如果你能在日落后开车时看到前方,甚至路边的情况,那不是很好吗?宝马、奔驰、丰田和通用汽车的个人智囊团也认为这是个好主意。这就是为什么两家公司都尝试开发夜视系统。

让我们从学习夜视的基础知识开始,并在下一页中看看早期的嵌入式夜视系统的尝试。

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什么是夜视?

人眼可以看到电磁色谱中从紫色到红色反射光的图像。在人类可见光谱之外的是短波红外光。人类的眼睛看不到那种光。短波红外光是一个术语,实际上包括所有的红外光,但可以细分为子类。

红外光实际上可以分为三类:近红外(近红外或近红外),中红外(中ir或MIR)和远红外(远红外或FIR),也称为乐动体育网站5.0热红外.这三种红外光的区别在于波长。近红外(NIR)波长最短,小于1.5微米,最接近我们人类所能看到的可见光。远红外(FIR)则完全不同。热红外波长可达30微米,FIR是从物体发射而不是反射。换句话说,FIR会发出热信号,而其他两种红外辐射则不会。

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夜视的两种主要方法是热成像而且光子探测图像增强.两者都经常使用,都有各自的优点和缺点。热成像不太清楚,但它在获取热信号方面特别有效。例如,一名士兵通过一套热乐动体育网站5.0成像夜视镜可以发现隐藏在灌木丛或其他发出较冷信号的物体后面的敌人。不幸的是,明亮的图像也可能是友好的部队。热成像还不足以清晰地显示这种细节。

另一方面,图像增强是非常清晰的。也许你已经在新闻广播或军事节目中看到过图像增强夜视的例子。通常情况下,图片是绿色的,但除此之外,视觉是清晰的。图像增强从环境光中获取质子并将其转化为电子。然后,这些电子通过化学和电的方式转换成图像,看起来就像在看一部老黑白电影。

接下来,让我们来看看汽车制造商是如何利用夜视系统的。

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汽车夜视历史

2000年,通用汽车公司为其凯迪拉克系列汽车提供了热夜视系统。这个系统很有创新,但也很昂贵,而且不能产生非常清晰的图像。丰田也尝试了夜视系统,直到现在,该汽车制造商仍在一些雷克萨斯车型上提供嵌乐动体育网站5.0入式仪表盘系统。雷克萨斯的系统有它的粉丝,但如果它如此有效,那么为什么这项技术还没有普及到路上的每一辆车呢?乐动-软件一种理论认为,这项技术似乎还没有完全准备好应用于汽车领域。乐动-软件至少现在还没有乐动体育网站5.0。你可以想象,夜视技术是昂贵的,如果你使用便宜的组件,质量根本就不会乐动-软件有。

德国两大汽车巨头,宝马和梅赛德斯-奔驰,已经对嵌入式夜视系统采取了“去死鱼雷”的方法。自2006年以来,这两家汽车制造商一直在为汽车提供夜视系统。在过去50年的大部分时间里,这两家汽车制造商一直在豪华车市场上相互竞争,它们提供的系统恰好处于众所周知的完全相反的两端。每个系统都实现了它的目标,每个系统都有它的收益和成本。

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在下一节中,我们将了解这两家公司如何利用最新的夜视技术。乐动-软件

汽车夜视系统

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梅赛德斯-奔驰夜景辅助系统是近红外(NIR)技术的一个例子。乐动-软件
梅赛德斯-奔驰美国

正如你可以想象的那样,这两家汽车巨头从A地到达B地的方式完全不同。梅赛德斯-奔驰使用主动系统或近红外系统,用投射的红外光照亮夜晚,很像军用夜视镜中的光学系统。另一方面,宝马的被动系统在车载夜视系统中使用了远红外或FIR技术。乐动-软件

与用于军事用途的夜视光学系统不同,宝马的系统根据体温来记录图像,并产生类似于照片底片的图像。虽然这在动物和人之间的破译工作很好,但对于揭示路中间的死亡动物,或者可能是一块大石头或倒下的树,它并没有多大作用。宝马的红外系统采用基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的传感器,安装在汽车前部,可从物体上获取热量,并处理热特征,在安装在汽车控制台中心仪表板上的四分之一视频图形阵列(QVGA)显示器(分辨率为320x240像素)上显示图像。简而言之,宝马的系统可以捕捉到动物或行人的热量,并将其显示为明亮的图像。目标温度越高,图像显示越亮。它的射程约为980英尺(299米),可以沿着车辆前进的方向平移。FIR夜视系统能很好地照亮车辆正前方,但清晰度不及奔驰系统。

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相比之下,梅赛德斯的系统使用近红外技术,在黑暗中可以产生均匀、清晰的图像。乐动-软件该系统类似于士兵使用的夜视镜。就像军方配发的夜视镜一样,梅赛德斯的近红外系统照亮了一切,就好像它在车辆的远光灯下一样。通过使用一系列投影灯泡和摄像头,梅赛德斯的主动夜视系统可以捕捉到最微弱的光线痕迹,并将其转换为清晰的图像。这种系统的优点是,它能清晰地看到温度较高的生物,就像它能清楚地看到温度较低、死亡的动物或无生命的物体一样。奔驰系统的缺点是其射程:该系统的最大有效射程不到600英尺(183米)。另一个缺点是奔驰的近红外系统不能很好地处理雾,而宝马的FIR系统可以看穿稠密的环境。但与宝马的系统不同,梅赛德斯的显示器位于方向盘后面,直接位于驾驶者对道路的视线内,而且近红外系统的图像质量也更清晰。乐动体育网站5.0

这两个系统都可以由司机通过靠近远光灯杆的控制开关来开启或关闭,而且两个系统都不受迎风而来的强光的影响。这两款车对眼睛也很方便,所以对光线的敏感对大多数司机来说应该不是问题。两家公司的研究人员还在完善夜视系统的预警指标。挑战在于能够分辨出什么是危险,什么只是热信号。该系统的目标是,当行人或动物距离道路足够近,造成危险时,系统能够发出警报。

这两种系统都要额外花费2000到2500美元。虽然这听起来是一大笔钱,但当你看看7系宝马或s级奔驰的价格标签时,这两辆车的价格都很容易超过10万美元,这似乎更合理一些——尤其是考虑到能够在黑暗中看到东西的好处。

你可以阅读更多关于光,夜视和其他相关主题在下一页。

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