代表未來的發(fā)展方向 聊聊汽車的影像技術(shù)
汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)到今天已經(jīng)有了129年的歷史,不過汽車電子化的普及進(jìn)程卻僅有二十余年,在這20多年當(dāng)中,電子化系統(tǒng)的發(fā)展主要以汽車控制系統(tǒng)為主,包括電子噴油、電子點(diǎn)火、電控變速器與電控離合器、電控轉(zhuǎn)向助力乃至于 定速巡航、電控懸掛等等。不過在最近幾年,一股特別的風(fēng)潮涌現(xiàn)出來,那就是汽車影像系統(tǒng)的大躍進(jìn),而在今天,我們就要講講汽車影像系統(tǒng)的這幾年的發(fā)展變 遷,以及他的未來會(huì)怎么樣。
前言 起點(diǎn)其實(shí)非常早
汽車影像系統(tǒng)是一個(gè)聽起來非常高端甚至于玄奧的東西,但是他卻沒那么復(fù)雜,眾多消費(fèi)者在買車時(shí)經(jīng)常問到的“倒車影像”系統(tǒng)就是目前常見的汽車影像類產(chǎn)品之一,限于筆者的能力我們已經(jīng)無從考證是哪一輛車原廠率先加入了倒車影像,但是根據(jù)身邊幾位專家的看法,類似的系統(tǒng)在十幾年前就加入了一些大型車輛,畢竟車體越大,視覺死角越多。
我們可以在越來越多的車上看到攝像頭 這已經(jīng)成為了一種趨勢
之后倒車影像就被引入了小型車當(dāng)中,隨后的事情我們就知道了,倒車影像應(yīng)用的越來越廣泛,甚至連一些自主品牌的緊湊型車都加入了倒車影像系統(tǒng),甚至的甚至還 出現(xiàn)了一些車型直接放棄倒車?yán)走_(dá),使用倒車影像系統(tǒng)取而代之??偠灾?,倒車影像是多數(shù)人認(rèn)識汽車影像系統(tǒng)的開端,不過在文章的最開始,首先我們來給一個(gè) 什么是汽車影像技術(shù)的定義,后續(xù)再來講講他們的應(yīng)用以及他們未來的發(fā)展。
定義 汽車影像是個(gè)啥
雖然用這樣一句話開頭有點(diǎn)讓人感覺喪氣,不過目前全網(wǎng)乃至于全世界沒有一個(gè)對于汽車影像技術(shù)的精確定義,不過在這里筆者依舊可以簡單講述歸納一下,那就以“光學(xué)成像系統(tǒng)”或者“測距系統(tǒng)”為基礎(chǔ)的產(chǎn)品,都可以算是汽車影像相關(guān)產(chǎn)品。
可能很多人都不知道 測距儀本身就屬于影像類產(chǎn)品
也就是說,其實(shí)真正意義上我們最常見的影像產(chǎn)品應(yīng)該是倒車?yán)走_(dá)了,只不過測距系統(tǒng)在常人看來并不夠“影像”而已,不過從技術(shù)原理上測距與成像系統(tǒng)卻是息息相 關(guān)的。從技術(shù)歷史上來看,倒車?yán)走_(dá)應(yīng)該出現(xiàn)于1950年-1960年之間,國內(nèi)這邊則在20世紀(jì)末,21世紀(jì)初全面普及。
倒車?yán)走_(dá)是目前普及率最高的汽車影像產(chǎn)品
之后影像技術(shù)進(jìn)入了飛速發(fā)展期,倒車影像、全景影像的都屬于我們比較常規(guī)認(rèn)知的產(chǎn)品,紅外夜視系統(tǒng)也是一種很好的擴(kuò)展,至于智能大燈、車道保持、自適應(yīng)巡航 等等都屬于在更高階的影像產(chǎn)品,都是在成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上附加大量“識別信息”所構(gòu)成的功能,稍后我們也會(huì)在文章中詳細(xì)說明,還是按照慣例,首先我們來看看 目前成熟的汽車影像產(chǎn)品都有什么。
開頭 倒車影像占最先
關(guān)于倒車?yán)走_(dá)其實(shí)可說的東西很少,所以就要從倒車影像開始講了。說到倒車影像,首先要說的就是最原始的倒車影像系統(tǒng),他非常非常的簡單,就是在汽車尾部的中 間放置一個(gè)小尺寸攝像頭,同時(shí)在中控屏幕或者在車內(nèi)后視鏡側(cè)部顯示出來,這種倒車影像系統(tǒng)的確可以很好的幫助我們看到車的后部,但是對于距離的感覺仍然需 要點(diǎn)時(shí)間,這種倒車影像系統(tǒng)目前已經(jīng)很少見了,哪怕是百元級別的系統(tǒng)也會(huì)采用加入引導(dǎo)線的設(shè)計(jì)。
倒車影像的引導(dǎo)線功能非常有用 可以標(biāo)注出汽車的行進(jìn)線路
那么加入引導(dǎo)線有什么困難呢?實(shí)際上只需要在輸出端加入一些修改就可以實(shí)現(xiàn),只需要根據(jù)鏡頭的視角以及安放的位置計(jì)算出車身的寬度,就可以給出一個(gè)很好的左右提示。不過這種提示還有一個(gè)問題,那就是他不能與方向盤聯(lián)動(dòng),只有在直向倒庫的時(shí)候才能起到優(yōu)秀的引導(dǎo)作用。
現(xiàn)在市面上有很多廠商都給我們提供了完整的倒車影像附加系統(tǒng) 價(jià)格往往不足千元
此時(shí)此刻就需要我們的引導(dǎo)線跟著方向盤方向進(jìn)行變化了,但是想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能并不簡單,首先需要我們的車具備方向盤方向的實(shí)時(shí)檢測能力,然后需要一個(gè)專用的 端口將這個(gè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出給倒車影像系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算,之后才能實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)線與方向盤同步。所以目前我們加裝的倒車影像普遍不具備這個(gè)功能,而且有些車完全加裝不了, 這也是沒辦法的辦法。
進(jìn)步 多個(gè)視角輕易看
好了,既然倒車我們可以加入攝像頭,那么其他角度就不能加入嗎?自然是可以的,比如比亞迪S6、雅閣9代也有類似的設(shè)計(jì),司機(jī)可以在車內(nèi)直接看到右前輪位置 或者右側(cè)方的圖像,如果你恰好要通過寬度限制很嚴(yán)格的區(qū)域,這套系統(tǒng)就可以體現(xiàn)出非常大的優(yōu)勢,讓司機(jī)輕松的通過這里。
全景影像系統(tǒng)是倒車影像系統(tǒng)衍生出的多方向版本
當(dāng)然有些廠商就覺得既然可以加1個(gè),加2個(gè),那么全加上好了,這也就是目前比較流行的一個(gè)產(chǎn)品——全景影像系統(tǒng)。不同品牌不同車型的全景影像系統(tǒng)位置并不相 同(而倒車影像基本是相同的),甚至可以說理念并不相同,比如目前奔馳的全景影像系統(tǒng),4個(gè)攝像頭分別位于前部正中,后部正中,2個(gè)外后視鏡下部,可以自 動(dòng)拼合為一個(gè)完整的汽車周邊圖像,其本質(zhì)是模擬一個(gè)4點(diǎn)全向測距,給停車帶來極大的便利。
普拉多以及蘭德酷路澤上擁有的MTM系統(tǒng)則是全景影像系統(tǒng)的另一個(gè)變種
而也有一些越野車也加入了全景影像系統(tǒng),不過卻是為了通過性。豐田普拉多加入了前輪、2前側(cè)、2后側(cè)、后部下的盲區(qū)影像系統(tǒng),在路面不平的情況下可以觀 察到很近距離前方、很近距離的側(cè)部等情況,諸如前部等鏡頭還加入了車輪方向模擬示意,如果你恰好行駛在坑洼起伏非常明顯的路段,這套系統(tǒng)會(huì)有非常大的用途。
革命 引入紅外看夜間
然后我們就來說說夜視系統(tǒng)吧,夜視系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是紅外成像系統(tǒng),可能在很多人看來紅外成像是一個(gè)比相機(jī)高端的多的東西,但是現(xiàn)代傳感器的感應(yīng)波長十分寬泛, 紅外圖像傳感器與可見光傳感器區(qū)別往往只是前部濾色片不同而已。按照目前的工業(yè)水平,做出一個(gè)基本可以夜視的設(shè)備,成本不足1000元。
夜視系統(tǒng)首先出現(xiàn)于高端轎車 不過直到S Class 2014才具備很全面的提示功能
但是為什么目前汽車的夜視系統(tǒng)還是很少見呢?除去法律以及相關(guān)政策上的因素,夜視儀并不能帶來很好的夜間運(yùn)動(dòng)視線,根本原因在于哪怕是紅外光,夜間也不是那 樣的充足??赡苡腥艘f軍用的紅外設(shè)備不是一樣看嗎?刨除掉成本因素,有一個(gè)很大區(qū)別就是軍用紅外設(shè)備是用于搜索熱源(一般是人體)的,而汽車紅外設(shè)備是 看路的,路可不是熱源。所以汽車廠商往往會(huì)在車輛前部加入紅外燈補(bǔ)充紅外線來達(dá)到比較好的照明效果。不過紅外燈可不像紅外圖像傳感器那樣的便宜,這也是目 前夜視系統(tǒng)的主要成本。
為了保證夜視效果 汽車廠商都加入了紅外光源(圖中左側(cè)2×3陣列)
最后的最后,把以上所有東西都算進(jìn)去,紅外也足夠了,屏幕也能很好成像了,仍然有一個(gè)作為人類難以跨越的鴻溝,那就是我們?nèi)粘?吹降奈矬w是彩色的,但是紅外 夜視系統(tǒng)卻是單色,并且亮度比例與我們?nèi)粘K姺浅2环漠嬅?,如果單純靠這套系統(tǒng)去開車,恐怕出事故是必然的。所以才會(huì)有諸如奔馳這種廠商花大價(jià)錢研發(fā) 紅外物體識別系統(tǒng),在屏幕上進(jìn)行詳盡的信息提示,以保證車輛的安全,這也是為什么目前紅外夜視系統(tǒng)應(yīng)用甚少的主要原因。
再進(jìn) 路面也智能識別
以上所說的都是我們可以直觀認(rèn)知的汽車影像系統(tǒng),其實(shí)有一些輔助駕駛方面的東西也是基于汽車影像技術(shù)二次開發(fā)的,比如目前在高配置汽車上運(yùn)用的ACC自適應(yīng) 巡航,其原理就是通過實(shí)時(shí)工作的測距系統(tǒng)(往往是超聲波與雷達(dá)結(jié)合)測算前車與目前車輛的距離以及時(shí)速,同時(shí)控制自己的車輛的速度。當(dāng)然了一些更先進(jìn)的 ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)還會(huì)采用光學(xué)式傳感器收集更多數(shù)據(jù),以保證更好的效果。
ACC自適應(yīng)巡航就是結(jié)合了測距、測速與速度控制
車道偏離警告系統(tǒng)和車道保持系統(tǒng)的基礎(chǔ)則是光學(xué)識別,首先攝像頭通過比較高的幀速率讀取前部畫面信息,之后通過處理器分析出車道的方向,由于車道天生具備高 反差的特點(diǎn),所以就能讀取出來車道的方向,再結(jié)合汽車本身的方向信息,就可以得出我們是否偏離車道,偏離出多少的數(shù)據(jù),這就是車道偏離警告系統(tǒng),如果這套 系統(tǒng)再與方向控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián),那就是車道保持系統(tǒng)了。
并線輔助系統(tǒng)相對簡單一點(diǎn) 不過卻有效防止低級交通事故
并線輔助系統(tǒng)其實(shí)比較復(fù)雜,主要以雷達(dá)為主,也有一些光學(xué)式的產(chǎn)品存在,一般來說是依靠特定的雷達(dá)向特定方向發(fā)出信號,只要車輛在對應(yīng)的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn),就會(huì)給 予司機(jī)一個(gè)不能并線的提示。這個(gè)功能對于一些駕駛習(xí)慣非常不好的朋友太有用了,畢竟城市里的剮蹭多半是因?yàn)椴⒕€而起,很有價(jià)值。
飛躍 忘記影像的發(fā)展
汽車影像技術(shù)再發(fā)展其實(shí)就非常沒有影像氣息了,不過也都脫離不了影像技術(shù)深層次開發(fā)的,比如智能大燈就是個(gè)很好的例子。智能大燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)也是光學(xué)識別,有 些可能還會(huì)加入測距系統(tǒng)作為輔助,當(dāng)然智能大燈的光學(xué)系統(tǒng)用的并不是物體識別,而是亮度識別以及高亮點(diǎn)軌跡識別,再加上測距系統(tǒng)輔助,可以很好判斷對向車 輛的位置,并且決定是否要開啟和關(guān)閉對應(yīng)的燈光。
目前智能大燈系統(tǒng)仍然存在很高的失誤率 但是最起碼不會(huì)出現(xiàn)會(huì)車大燈對晃的情況
自動(dòng)剎車系統(tǒng)其實(shí)與自適應(yīng)巡航有著異曲同工之妙,不過自動(dòng)剎車系統(tǒng)要比自適應(yīng)巡航更加復(fù)雜一點(diǎn),畢竟隨時(shí)在前部出現(xiàn)物體的概率很高,如果自動(dòng)剎車系統(tǒng)過于靈 敏的確會(huì)帶來很多的困擾。所以現(xiàn)在車輛的自動(dòng)剎車系統(tǒng)普遍采用光學(xué)+超聲波測距雙重模式,不僅要偵測前方物體的距離,同時(shí)也需要光學(xué)識別物體識別前部是否 真的有東西,否則超聲波的反射很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的剎車結(jié)果,追尾也就是必然了。
自動(dòng)泊車系統(tǒng)絕對是各類影像技術(shù)的集大成者
自動(dòng)泊車系統(tǒng)也是目前很多品牌高科技技術(shù)的重點(diǎn),他可以算是一個(gè)比較復(fù)雜的影像技術(shù)綜合應(yīng)用,傳統(tǒng)的自動(dòng)泊車系統(tǒng)設(shè)計(jì)并不需要光學(xué)系統(tǒng),只要超聲波測距即 可,相對先進(jìn)的自動(dòng)停車系統(tǒng)則會(huì)利用光學(xué)作為輔助識別,可以很好的保證停車的位置足夠正,并且前后留的距離合適。
魔術(shù)車身控制就是一種完全超脫于影像的技術(shù)了
如果把如果再說的高科技一點(diǎn),那就是奔馳最新的魔術(shù)車身控制系統(tǒng)了,這套系統(tǒng)同樣基于光學(xué)識別,只不過采集的信息量非常龐大。車身通過光學(xué)系統(tǒng)采集地面信 息,然后計(jì)算出前方路面的起伏情況,之后根據(jù)車速主動(dòng)調(diào)整懸掛高低,這可以說是目前影像技術(shù)在汽車上邊最精尖的應(yīng)用了。
落后 研發(fā)時(shí)間是問題
以上就是目前影像系統(tǒng)的主要組成部分,一些與控制相關(guān)的功能可能好壞很難體會(huì)到,但是最起碼一點(diǎn)——倒車影像系統(tǒng)的分辨率我們都有很深的體會(huì)。雖然倒車影像已經(jīng)成為了一個(gè)比較主流的功能,但是我們也經(jīng)常感覺到倒車影像的分辨率實(shí)在是太低,看起來頗為模糊。
從開發(fā)板到成品普及大概要10年的時(shí)間
但是如果我們來看看目前上游廠商能做到的程度呢?一套完整的引導(dǎo)線不可動(dòng)的1080P魚眼攝像頭+8英寸1080P屏幕可以把成本控制在1000元出頭,但是目前倒車影像系統(tǒng)可以達(dá)到1080P分辨率的寥寥無幾,而汽車的售價(jià)動(dòng)輒6位數(shù),顯然成本并不是主要問題。
勒芒24小時(shí)賽是最能體現(xiàn)車輛耐久的比賽之一
那么問題出在哪?由于汽車是一個(gè)隨時(shí)運(yùn)動(dòng)工作的產(chǎn)品,對于部件的穩(wěn)定性要求非常之高,影像產(chǎn)品雖然多數(shù)都外掛在控制系統(tǒng)之外,但是出現(xiàn)問題仍然是不可原諒的 事情。所以我們目前看到這些車載影像系統(tǒng)非常落后,并不是因?yàn)樗麄兂霾黄疬@個(gè)錢,而是因?yàn)樗麄冃枰嗟臅r(shí)間去研發(fā)和論證可靠性。
未來 自動(dòng)駕駛都在此
在上一頁我們說了現(xiàn)在汽車影像系統(tǒng)落后于整個(gè)影像系統(tǒng)的原因,不過落后歸落后,汽車影像技術(shù)一定會(huì)是未來整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展最重要的一個(gè)環(huán)節(jié),畢竟自動(dòng)駕駛技 術(shù)的根基就是環(huán)境偵測技術(shù),而環(huán)境偵測技術(shù)9成依賴于影像技術(shù)。而且影像產(chǎn)品本身的價(jià)格相對于汽車非常的低廉,相信全面普及絕不是件困難的事情。
想要做到上圖中的自動(dòng)駕駛 恐怕還有很多年的路需要走
不過汽車影像技術(shù)仍然面臨著一個(gè)很大的難題,這個(gè)問題就在于信息量過大。雖然說收集周圍環(huán)境可以非常簡單的依靠增多傳感器的形式來實(shí)現(xiàn),但是哪怕收集到了非 常海量的環(huán)境情況,仍然避免不了分析與處理這個(gè)環(huán)節(jié),物體識別算法成為了重中之重,運(yùn)算單元的理論能力也是非常重要的因素,目前的汽車仍然在使用 Terga這種ARM低功耗級別的處理器,處理大量高分辨率高采樣率的視頻流信息顯然是極其困難的。
之前曝光過的Google自動(dòng)駕駛汽車 已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)某墒於?但是避免不了人為干預(yù)
總而言之,汽車影像技術(shù)一定是汽車廠商未來進(jìn)步的重點(diǎn),上文所指的那些高科技功能也會(huì)是衡量一個(gè)車科技含量的重要指標(biāo)。當(dāng)然了,除了影像技術(shù),與互聯(lián)網(wǎng)讓我 的結(jié)合應(yīng)用,電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)也會(huì)成為汽車未來發(fā)展的主心骨,未來會(huì)怎樣我們誰都不清楚,在現(xiàn)在能做的唯有期待,那就讓我們盡請期待吧!