夜間駕駛與惡劣天氣一直是自動駕駛技術(shù)的“盲區(qū)”——傳統(tǒng)攝像頭在低光照下性能驟降，誤判風(fēng)險(xiǎn)激增。友思特門控視覺技術(shù)應(yīng)勢而生，以近紅外成像與智能“門控”算法，重新定義汽車視覺感知！

夜間駕駛的危險(xiǎn)與技術(shù)挑戰(zhàn)

夜間駕駛長期以來一直被視為一天中最危險(xiǎn)的駕駛時(shí)段。在此期間，駕駛員的視力受限，難以準(zhǔn)確判斷距離，而且容易疲勞，這些因素都導(dǎo)致夜間交通事故的發(fā)生率顯著上升。隨著自動駕駛技術(shù)（ADAS）和自動駕駛車輛（AV）的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的攝像頭系統(tǒng)在夜間的表現(xiàn)卻不盡如人意，尤其是在最需要它們發(fā)揮作用的時(shí)候。

這一問題催生了對新型視覺技術(shù)的迫切需求。門控視覺技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它不僅在黑暗環(huán)境中表現(xiàn)出色，還能有效檢測障礙物，為汽車制造商和駕駛者提供了全新的解決方案。本文將深入探討門控視覺技術(shù)的基本概念、其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用場景，以及它如何滿足汽車視覺傳感器的理想性能要求。

門控視覺技術(shù)解析

門控視覺技術(shù)是一種先進(jìn)的視覺感知技術(shù)，它通過使用近紅外（NIR）波長和獨(dú)特的“門控”成像方法，能夠有效地在各種光照和天氣條件下提供清晰、高對比度的圖像。

圖2. 門控技術(shù)原理

核心原理

深度感知：門控視覺相機(jī)系統(tǒng)利用重疊的范圍切片，計(jì)算場景中任何一點(diǎn)的距離。這種范圍切片在長距離時(shí)可以提供足夠的分辨率，以滿足自動駕駛的安全需求。

圖3.門控技術(shù)顯示圖

陰影檢測：所有視覺系統(tǒng)都依賴于對比度。在沒有對比度的情況下，無論是 AI 還是人類駕駛員都無法檢測到道路上的目標(biāo)。門控視覺技術(shù)能夠在單幀時(shí)間內(nèi)（<5 毫秒）對捕獲圖像中的陰影進(jìn)行空間調(diào)制。這意味著它可以區(qū)分暗斑是陰影還是非反射材料，從而避免誤判。

后向反射識別：門控視覺系統(tǒng)能夠區(qū)分漫反射和后向反射。后向反射通常出現(xiàn)在道路標(biāo)記、交通標(biāo)志或車輛尾部。這種能力對于雨天的車道保持輔助（LIKE/LDW）和自動緊急制動（AEB）系統(tǒng)尤為重要，即使在沒有燈光的情況下也能正常工作。

非訓(xùn)練障礙物檢測：結(jié)合范圍切片、陰影檢測和被動 NIR 成像，門控視覺系統(tǒng)能夠檢測到未經(jīng)過訓(xùn)練的新障礙物。這對于應(yīng)對復(fù)雜多變的路況和突發(fā)狀況具有重要意義。

圖3.門控技術(shù)工作圖

汽車視覺傳感器的理想性能要求

在汽車應(yīng)用中，理想的視覺傳感器需要滿足一系列嚴(yán)格的要求，以確保在各種條件下都能提供可靠、準(zhǔn)確的視覺信息。

NO.1晝夜同等視力

白天和夜晚的駕駛安全水平不應(yīng)存在差異。然而，由于夜間可視性有限，準(zhǔn)確的距離估算變得困難，駕駛員通常更加疲勞，視力也會下降。門控視覺技術(shù)通過其卓越的夜間性能，使得晝夜駕駛的安全性趨于一致。

圖4.夜晚成像顯示

NO.2應(yīng)對惡劣天氣

自動駕駛卡車和汽車不能因?yàn)橄掠?、下雪或大霧等天氣狀況而停止運(yùn)行。業(yè)務(wù)連續(xù)性是行業(yè)的核心需求之一。對于 ADAS 而言，惡劣天氣是駕駛員需要安全設(shè)備和系統(tǒng)來克服人類駕駛員視覺挑戰(zhàn)的關(guān)鍵情況。門控視覺技術(shù)能夠在惡劣天氣條件下有效抑制散射干擾，提供清晰的圖像，從而擴(kuò)大自動駕駛的運(yùn)行設(shè)計(jì)域（ODD）。

圖5.雪中的反向散射：門控視覺（上圖）與可見的 HDR 相機(jī)（下圖）

NO.3動態(tài)范圍

在夜間使用主動照明時(shí)，動態(tài)范圍至關(guān)重要。由于亮度在短距離到長距離之間遵循平方反比定律，近距離的目標(biāo)會比遠(yuǎn)距離的目標(biāo)更亮。例如，一個 10 米處的目標(biāo)會比 100 米處的相同目標(biāo)亮 100 倍。汽車圖像傳感器需要能夠在不飽和的情況下捕捉到不同距離的目標(biāo)，并保持合理的信噪比（>5）。此外，在汽車領(lǐng)域，傳感器還需要能夠應(yīng)對迎面而來的車燈、類似系統(tǒng)和后向反射器的干擾。

圖6.傳感器捕捉目標(biāo)

NO.4檢測距離

如果可見傳感器只捕獲相關(guān)的距離范圍并忽略不相關(guān)的背景，將減少計(jì)算量和誤報(bào)的數(shù)量。同時(shí)，這也會增加對比度，使得目標(biāo)更加清晰可辨。門控視覺技術(shù)通過范圍切片實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，切片的位置和寬度可以根據(jù)車輛的速度實(shí)時(shí)變化。

圖7.檢測距離

NO.5低成本

在 SAE 自動駕駛級別達(dá)到 L3 之前，向汽車傳感器套件中添加傳感器的成本可能是限制其大規(guī)模市場應(yīng)用和部署的因素之一。對于 L3 及以上的級別，傳感器套件和整體自動駕駛系統(tǒng)的成本需要更高的預(yù)算。因此，為大規(guī)模市場應(yīng)用提供低成本的解決方案至關(guān)重要。

門控視覺技術(shù)在滿足上述所有要求的同時(shí)，還具有成本效益，使其能夠被廣泛應(yīng)用于各種類型的車輛，包括汽車和卡車。

門控視覺技術(shù)的應(yīng)用場景

汽車

對于汽車而言，門控視覺技術(shù)可以顯著提高夜間駕駛的安全性。通過提供更清晰的視野，幫助駕駛員更好地識別道路上的障礙物、行人和其他車輛。它還可以與現(xiàn)有的 ADAS 系統(tǒng)集成，增強(qiáng)自動緊急制動、車道保持輔助等功能在夜間的性能，從而降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

圖8.汽車應(yīng)用

卡車

卡車運(yùn)輸行業(yè)可以從門控視覺技術(shù)中獲得巨大的收益?？ㄜ囍圃焐掏ǔＤ軌虺袚?dān)更高的傳感器成本，尤其是對于在高速公路上運(yùn)行的 8 類卡車。這些卡車在樞紐到樞紐的運(yùn)輸過程中不需要駕駛員，門控視覺技術(shù)可以使它們在夜間更有效地運(yùn)行，從而提高燃油效率和環(huán)保性能。

技術(shù)優(yōu)勢與未來發(fā)展

門控視覺技術(shù)已經(jīng)成熟，準(zhǔn)備好為汽車行業(yè)提供一種高性能、低成本的解決方案，以應(yīng)對低光照和惡劣天氣條件。其近紅外波長成像能夠提供高對比度的清晰圖像，同時(shí)支持范圍區(qū)分作為檢測增強(qiáng)功能，并抑制惡劣天氣帶來的干擾，如散射。

此外，門控視覺系統(tǒng)的固有重疊切片能力意味著可以從圖像中提取深度圖像，生成足夠精確的深度圖。這為自動駕駛技術(shù)的發(fā)展提供了更豐富、更準(zhǔn)確的視覺信息，有助于提高自動駕駛系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，門控視覺技術(shù)有望在汽車領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。它不僅可以提高駕駛安全性，還能推動自動駕駛技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，為我們帶來更加智能、便捷和安全的出行體驗(yàn)。

綜上所述，門控視覺技術(shù)憑借其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，正在成為解決汽車視覺感知挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。無論是對于汽車還是卡車運(yùn)輸行業(yè)，它都具有重要的意義和價(jià)值。

友思特解決方案

產(chǎn)品亮點(diǎn)：

門控 CMOS相機(jī)

同步脈沖照明器

先進(jìn)的全天候自動圖像優(yōu)化控制

可配置的系統(tǒng)檢測范圍

規(guī)格：

視場角 30°x18°

圖像分辨率 800x480像素

卓越的對比度

低能見度增強(qiáng)性能（如霧和雨的穿透能力）

審核編輯 黃宇