一、車載夜視系統(tǒng)基本原理

在新能源汽車中應用的【夜視系統(tǒng)】是利用紅外成像技術，即通過紅外攝像機捕捉物體發(fā)出的熱量（即紅外輻射），再將這些信息轉換為可見圖像，以供駕駛員實時對行車環(huán)境狀態(tài)進行掌握，從而讓駕駛員在夜間或低光照條件下能夠看到車輛前方的行人、動物以及其他障礙物，進而顯著提升夜間駕駛安全性的一項關鍵技術。該系統(tǒng)的關鍵組件通常包括紅外攝像機、圖像處理單元、顯示屏或HUD以及警告系統(tǒng)。

圖1 夜視系統(tǒng)關鍵組件

其中，紅外攝像機（長波紅外傳感器，LWIR）安裝在車輛前部，通過約在8-15μm的波長范圍，能夠有效探測到物體發(fā)出的熱輻射，即使在完全黑暗或惡劣天氣條件下也能捕捉到遠處物體的輪廓，從而為圖像處理單元提供可靠的數據。

圖像處理單元接收來自紅外攝像機的數據信號，并將紅外圖像轉換為可視圖像，并對其進行增強圖像對比度、銳度和細節(jié)處理，使圖像更加清晰易讀。被處理后的圖像將通過顯示屏或HUD實時顯示給駕駛員。在部分夜視系統(tǒng)中，當檢測到前方有行人、動物或其他障礙物時（即存在潛在碰撞風險時），將通過聲音或視覺警告提醒駕駛員。

二、紅外攝像機性能

如上所述，車載夜視系統(tǒng)搭載的長波紅外傳感器（LWIR）通常使用的波長范圍大約在8-15μm，這一波段屬于紅外光譜的遠紅外區(qū)域，具有較強的穿透能力，可利用其輕松穿透煙、霧、雨、雪的特性，在惡劣天氣條件下有效探測到物體發(fā)出的熱輻射，從而提升駕駛員的視野和行車安全性。此外，LWIR傳感器能夠捕捉到任何高于絕對零度物體發(fā)出的熱輻射，即使在無光源的環(huán)境下，也能生成清晰的熱圖像。

相比于短波或中波紅外，LWIR傳感器對環(huán)境光的敏感度較低，這意味著在有光污染或強光源的環(huán)境下，它仍然能夠為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的圖像數據，從而確保駕駛員依然能夠在此類環(huán)境中清晰辨別前方障礙物，而不會出現傳統(tǒng)攝像頭應用中的炫目現象。同時，基于LWIR傳感器能夠區(qū)分不同溫度的物體的特性，系統(tǒng)可識別隱藏在視線背景中（如被遮擋的行人）的潛在危險。

圖2 車載夜視系統(tǒng)

三、雨夜系統(tǒng)與夜視系統(tǒng)差異性

盡管車載夜視系統(tǒng)與雨夜系統(tǒng)在應用領域上存在重合點，但二者在功能的應用上卻各有側重，可在不同的駕駛條件下為駕駛員提供互補的安全輔助。

其中，【雨夜系統(tǒng)】專門針對雨夜駕駛條件對圖像顯示進行了優(yōu)化，其通過算法實時處理圖像，以去除惡劣天氣對攝像頭采集的圖像帶來的雨水和霧氣干擾，再通過減少雨水反光等措施以增強攝像頭圖像顯示，從而讓惡劣天氣下的圖像顯示更為清晰。值得注意的是，雨夜系統(tǒng)不僅在雨天有效，在一般的低光條件下也能提升圖像質量。在部分車型的應用中，為了擴大駕駛員視野，會通過融合側后方攝像頭或電子后視鏡以為用戶提供車輛后方的清晰視野。

如上原理可知，雨夜系統(tǒng)通常依賴于現有的攝像頭和圖像處理單元，通過軟件算法的優(yōu)化來改善圖像質量，因此其不需要額外的硬件投入，相對而言，具有硬件成本相對較低的特性。盡管雨夜系統(tǒng)本身不需要額外的硬件投入，但其圖像處理算法相對較為復雜，需要較高的計算能力，這意味著圖像處理單元（如GPU）在運行這些算法時在能耗方面要高于普通應用。因此雨夜模式在整車應用中通常以一種特定駕駛環(huán)境下的選擇性開啟地功能存在，而并非默認常開模式。

圖3 雨夜系統(tǒng)

基于紅外技術的車載【夜視系統(tǒng)】，可以在完全黑暗的環(huán)境中為駕駛員提供清晰的視野，這是依賴于傳統(tǒng)攝像頭的雨夜系統(tǒng)所不具備的特性。同時，夜視系統(tǒng)可以識別溫差，這有助于當障礙物被植被或陰影遮擋時，仍能在視野盲區(qū)中被監(jiān)測到。但該系統(tǒng)依賴于專用紅外攝像頭等硬件設備，使得其硬件成本相對較高。

在系統(tǒng)能耗方面，夜視系統(tǒng)除了需要處理圖像的計算資源外，紅外攝像頭本身就是一個額外的能耗源，因此相對而言，夜視系統(tǒng)的總體能耗會略高于僅依賴現有攝像頭和軟件優(yōu)化的雨夜系統(tǒng)。

四、雨夜/夜視系統(tǒng)集成

將夜視系統(tǒng)與雨夜系統(tǒng)的功能相結合，可以為用戶提供更全面的駕駛輔助功能。首先，雨夜系統(tǒng)在雨天或低光條件下通過優(yōu)化現有攝像頭的圖像來提高能見度，而夜視系統(tǒng)利用紅外技術捕捉熱輻射圖像，可在完全黑暗或能見度極低的環(huán)境下提供額外的視野。集成后的新系統(tǒng)，可以為用戶提供更加豐富和詳細的環(huán)境信息，以提升系統(tǒng)的整體性能，使得無論是在雨天、夜晚還是其他惡劣天氣條件下，都能為駕駛員提供有效的視覺輔助。此提供全天候、多場景的視覺輔助功能，可顯著提升用戶駕駛體驗和滿意度，對于追求高品質駕駛體驗的消費者來說，是一個極具吸引力的功能。

盡管系統(tǒng)集成需要額外的硬件投入，但通過集成設計，可以避免重復的硬件配置，從而在一定程度上降低成本。從長遠來看，通過提供更全面的安全功能以吸引更多的用戶，從而提升車輛市占率，這對于系統(tǒng)的部分投入應該是有利而無一害的。

五、應用領域

在新能源汽車的應用中，集成夜視系統(tǒng)與雨夜系統(tǒng)的復合型視覺輔助系統(tǒng)，相比于單一系統(tǒng)而言，具有更廣泛的應用場景，可提供更全面的駕駛安全輔助功能。此系統(tǒng)基于原有單一系統(tǒng)的應用領域，擴展出了新的應用，如：

1.全天候環(huán)境感知：集成系統(tǒng)能夠在各種天氣和光照條件下提供持續(xù)的環(huán)境感知，從而為駕駛員提供清晰的視野和及時的警告。

2.復雜路況下的預警：在復雜路況下，系統(tǒng)能夠通過熱成像和圖像優(yōu)化技術，幫助駕駛員更早地識別前方的障礙物、行人和非機動車，減少潛在的碰撞風險。

圖4 傳統(tǒng)攝像頭難以盡早識別障礙物

3.行駛安全：在商用車領域，對于長途貨運行駛，集成系統(tǒng)能夠幫助駕駛員在夜間或惡劣天氣條件下保持車隊間的安全距離，避免追尾事故。

4.應急救援：在面對自然災害時，通過在救援車輛上配備該集成系統(tǒng)，能夠利用紅外技術穿透煙霧、灰塵或黑暗，快速定位被困人員和危險區(qū)域，從而提高救援效率和安全性。

通過這些擴展的應用場景，集成后的視覺輔助系統(tǒng)不僅提升了駕駛安全，還增強了駕駛體驗。