主頁（http://m.by236.com）：基于主動(dòng)紅外夜視技術(shù)的夜間輔助駕駛系統(tǒng) 紅外夜視系統(tǒng)可以有效地減少夜間事故的發(fā)生，提高行車安全性。本文介紹了主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，重點(diǎn)分析了主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)中的紅外燈設(shè)計(jì)和圖像分析兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，并提出較好的解決方案。 1.引言 行車時(shí)的駕駛信息90%來源于視覺，在夜間由于光照不足、視野小，尤其是會(huì)車時(shí)的遠(yuǎn)光燈會(huì)使駕駛員產(chǎn)生眩目，形成盲區(qū)，縮小了駕駛員的可視距離，影響了夜間的行車安全。采用紅外成像、圖像處理及圖像顯示技術(shù)的紅外夜視系統(tǒng)，使駕駛員在低可見度或黑暗中清楚觀察到車輛前方的信息，也可以看見汽車前照燈照射不到的區(qū)域、強(qiáng)光陰影中的行人、車輛，并對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況發(fā)出報(bào)警。 按照成像原理，紅外夜視系統(tǒng)分為被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)和主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)。被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)利用熱成像相機(jī)接受人、動(dòng)物等發(fā)熱物體發(fā)出的不同的紅外輻射（遠(yuǎn)紅外線）影射不同的圖像，進(jìn)行放大和處理后輸出到顯示裝置上。行人等發(fā)熱物體在圖像中特別突出，圖像對(duì)比度高，但是詳細(xì)的道路信息，如車道標(biāo)線和邊界，由于是“無生命”的冷目標(biāo)而探測不到。此外，由于汽車前擋風(fēng)玻璃不能傳輸長波的遠(yuǎn)紅外線，相機(jī)必須安裝在車外，需要經(jīng)常清潔，并且當(dāng)汽車前端碰撞時(shí)易受損傷。主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)采用紅外光源發(fā)出的近紅外線主動(dòng)照射目標(biāo)，紅外CCD或CMOS探測器接受目標(biāo)反射的紅外光線，通過ECU處理后輸出到顯示裝置上，成像清晰、自然，能顯示道路的詳細(xì)信息（如行人、車輛、車道標(biāo)志線、交通信號(hào)、道路上散落的物體等），即使不發(fā)熱的物體也能清晰可見。 本文針對(duì)小型轎車和商務(wù)車開發(fā)出了一款適用性強(qiáng)、可靠性高的主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)。 2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖1是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，包括紅外燈、紅外相機(jī)、中央處理器ECU以及人機(jī)接口。其中紅外相機(jī)采用動(dòng)態(tài)范圍高且對(duì)近紅外敏感的CMOS圖像傳感器。人機(jī)接口為基于車載LCD的中央儀表盤，當(dāng)車輛白天行駛或夜間紅外系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，以圓盤方式顯示車速信息，當(dāng)啟動(dòng)夜視系統(tǒng)時(shí)，則顯示前方道路圖像，車速以速度條的方式顯示在圖像的下方。這種設(shè)計(jì)可以縮短駕駛員眼睛離開道路的時(shí)間，提高行駛安全性。
3.紅外燈設(shè)計(jì) 鹵素紅外燈是鹵素?zé)艏蛹t外濾光片，吸收可見光，只發(fā)出近紅外光。汽車照明中最常用的光源是鹵素?zé)�，它發(fā)出的光線是包含可見光和近紅外的連續(xù)光譜，并且近紅外光的輸出量比較大，約占總能量的1/3，可根據(jù)需要選用不同波長的紅外濾光片得到不同波長和不同帶寬的紅外線，目前主動(dòng)汽車夜視系統(tǒng)中大都采用鹵素光源作為汽車紅外燈光源，它具有照射距離遠(yuǎn)，輻射均勻，連續(xù)波長，體積小等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是壽命短，約為8000個(gè)小時(shí)。 紅外LED是由紅外發(fā)光二級(jí)管矩陣組成的發(fā)光體，采用紅外輻射效率比較高的材料GaAs制成的，產(chǎn)生單色光源，其光譜功率分布為中心波長830～950nm，半峰帶寬約20nm左右的窄帶分布，為紅外敏感傳感器可感應(yīng)的范圍，夜視系統(tǒng)常用中心波長是850nm。它一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)脈沖頻閃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED的輻射脈沖與相機(jī)的曝光窗口同步。主動(dòng)夜視系統(tǒng)的一個(gè)重要問題是兩輛都裝有近紅外光源的車輛相向行駛時(shí)，會(huì)使對(duì)方產(chǎn)生暫時(shí)的盲區(qū)，而脈沖式LED紅外燈可以與本車相機(jī)的曝光窗口同步，就不會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)盲區(qū)的現(xiàn)象。 由于LED紅外燈的壽命比較長，穩(wěn)定性高，又可脈沖式操作，是比較理想的紅外照明系統(tǒng)，本系統(tǒng)選用LED紅外燈，并實(shí)現(xiàn)其脈沖輻射與相機(jī)曝光同步。圖2，圖3，圖4是紅外燈打開和關(guān)閉時(shí)采集的夜間圖像。 在無路燈的道路上，本車車燈的輻射范圍有限，遠(yuǎn)處的道路和目標(biāo)都不清楚，并且整個(gè)視野內(nèi)圖像相對(duì)比較暗，如圖2(a)，而在本系統(tǒng)的紅外燈和紅外相機(jī)的配合下，可將更寬更遠(yuǎn)的道路圖像清晰地影射到顯示器上，并且圖像清晰，明暗均勻，行人更加突出，對(duì)比度好，如圖2(b)；對(duì)面車輛打開近光燈，紅外圖像中的行人比普通圖像中的行人更清晰，如圖3；兩車會(huì)燈時(shí)，車輛前方道路比較暗，大燈附近比較亮，燈光陰影中的行人被強(qiáng)光遮擋，而打開紅外燈后，車輛前方道路清晰，可視距離遠(yuǎn)，并且燈光陰影中的行人突出，清晰可見，如圖4。
4．圖像增強(qiáng) 對(duì)比度低和灰度級(jí)數(shù)少是近紅外圖像最重要的兩個(gè)特征，常采用灰度拉伸對(duì)紅外圖像進(jìn)行增強(qiáng)，提高圖像對(duì)比度，它對(duì)灰度調(diào)整的策略是灰度級(jí)低的像素進(jìn)一步降低其灰度值，灰度級(jí)高的像素進(jìn)一步增加其灰度值，并均衡圖像的灰度分布，從而提高圖像的對(duì)比度。圖5，圖6，圖7是增強(qiáng)圖像與原始圖像的對(duì)比。可見，增強(qiáng)后的圖像在感官上更加清晰，層次也更分明，圖像中的行人和車道線也更亮，易于觀察和探測。比較增強(qiáng)圖像的直方圖和原圖的直方圖，可以看出增強(qiáng)后圖像灰度分布趨于均勻。
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