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看透?洞察!——轩辕智驾红外热成像避障系统

 冯仙森 2017-03-10
导言

“看透”与“洞察”经常被用来描述对于事物的前瞻,不过细思下来较真地从字面上理解,那么看透远比不上洞察给力,当可见光失效的时候,瞳孔放再大都没用,反倒是洞察,一个“洞”字胜万言,管你看见否,物理直接穿过去。就好像哪个冷笑话,孙悟空跟二郎神比视力,悟空说能看穿一切妖气,二郎神说我能看穿你。热成像避障技术就是这个二郎神。


值得一提的背景

自然界所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体都会发出红外线,红外线(或称热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线,但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。

红外热成像的可侦测范围比可见光宽广得多

依照此原理,1964年美国TI公司研发首代红外热成像装置以来,该技术便一直被海外垄断,长期作为技术壁垒禁止出口别国,中国对红外热成像技术起步较晚,相当长的时间里仅停留在军工领域。轩辕智驾的母公司“武汉高德红外”很早便组织科研力量在该领域进行攻坚,属于极少数能独立开发出红外热成像仪机芯组件、后续电路到图像处理“通吃”的企业。更最早试水将军用转为民用。

此次轩辕智驾所推出的红外热成像避障系统,使用的是“高德红外自主探测器IR313”部件。技术可实现PAL制式下 28*21视场角 50Hz帧频或NTSC制式 24*18视场角 60HZ帧频,对于远至400米外热源,在无光状态、强炫光状态以及极低能见度状态之下均能高效工作,其NETD45mK的技术参数,更是大幅领先于市场上多数进口车载红外产品。

高德红外自主研发的IR-313热成像套件


惊人的硬件实测

红外热成像技术运用在车上已经有段历史了,凯迪拉克使用了美国FSI公司花了大约10年研制出的红外热成像仪,而宝马则选用了AUTOLIV委托FLIR开发的方案。不过均因成本过高导致叫好不叫座。近年来随着科技发展,为了夜间及恶劣环境下,保障驾驶员、乘客及第三方的安全,宝马、奔驰、奥迪等这些大汽车厂商再次陆续把红外夜视设备装上豪华车型。但价格仍居高不下,普遍维持在2000~3500美元范围。

碍于成本考虑,国内汽车品牌鲜有使用,而近期市面上普遍能见到的夜视ADAS系统,多为通过将环境微弱可见光放大倍数的微光技术,可实际车载微光ADAS系统效果却差强人意,在此前部分微光夜视系统的测试时已经发现,晴朗环境下微光系统工作无碍、完全无可见光情况通过微弱补光可工作,但效果一般、一旦环境属于团雾或浑浊空气时完全无效,悬浮在空气中的浑浊颗粒会让微弱光线产生漫反射,经讯号放大之后,屏幕雪白一片,直接致盲。

眩光团雾模拟状态下,通道2的微光设备已经致盲,而通道1的红外热成像设备工作良好

而在亲测以上三种常见环境的的路试之中,红外热成像系统表现出惊人的优势,无论是扬尘、团雾、灰霾,甚至无任何可见光的情况之下,只要所摄环境存在温差,哪怕只有极小的温差,均能将各种不同温度以深浅不一的灰度层次直接勾勒于屏幕上并实时通过声光提示报警避障,人为与非人为设障均无一漏网。这要归功于IR313的独特设计。由于普通玻璃能有效地阻挡热辐射,因此不能使用常规光学系统和镜头,高德红外在热感摄像机光学系统中使用硫系玻璃,外面则添加了一层昂贵的金属锗片。这种化学性质类似于锡和硅的稀土原料能在热感辐射通过的同时屏蔽可见光。


优秀的软件算法

轩辕智驾在拥有高德红外所提供的强大硬件同时,从2011年开始自行研发车载ADAS软件算法,经过三代机型以及数万公里路试之后,建立了详细路试实验视频库,针对不同欧亚非美等人种的身材比例建模,能在不同地区切换与调整软件算法,以增加产品在实际应用之中的精度,目前产品除了能适配大多数车型总线后装以外,还与主要车厂进行前装合作。





编辑感言

汽车科技的高度发展让智能驾驶技术亦步亦趋,行车安全保障成为智能驾驶技术首当其冲需要解决的问题,通过红外热成像避障系统解决人们道路交通视觉障碍,让驾驶员乃至智能驾驶行车电脑快速对道路状况作出判断不失为一个优秀的解决方案,期待轩辕智驾红外热成像避障系统这个“二郎神”,以洞察先机的目力,为智能驾驶普及助力提速。





作者:许晖

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