汽車影像技術(shù)的發(fā)展過程及未來目標(biāo)

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。

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管囉跋袷嵌鄶?shù)人認(rèn)識(shí)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

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(duì)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(jiǎn)單講述歸納一下，那就以“光學(xué)成像系統(tǒng)”或者“測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(guó)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(shí)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。

倒車?yán)走_(dá)工作示意圖

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(jiǎn)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(duì)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(jí)別的系統(tǒng)也會(huì)采用加入引導(dǎo)線的設(shè)計(jì)。

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(kù)的時(shí)候才能起到優(yōu)秀的引導(dǎo)作用。

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(jiǎn)單，首先需要我們的車具備方向盤方向的實(shí)時(shí)檢測(cè)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(shì)，讓司機(jī)輕松的通過這里。

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(cè)距，給停車帶來極大的便利。

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(zhǎng)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。

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。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。

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(shí)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(shí)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(cè)距系統(tǒng)(往往是超聲波與雷達(dá)結(jié)合)測(cè)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。

智能識(shí)別的工作示意圖

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(shí)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(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn) 不過卻有效防止低級(jí)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(hào)，只要車輛在對(duì)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(duì)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(shí)別，有些可能還會(huì)加入測(cè)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(shí)別，而是亮度識(shí)別以及高亮點(diǎn)軌跡識(shí)別，再加上測(cè)距系統(tǒng)輔助，可以很好判斷對(duì)向車輛的位置，并且決定是否要開啟和關(guān)閉對(duì)應(yīng)的燈光。

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(cè)距雙重模式，不僅要偵測(cè)前方物體的距離，同時(shí)也需要光學(xué)識(shí)別物體識(shí)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(duì)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(cè)距即可，相對(duì)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(shí)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。

自動(dòng)泊車系統(tǒng)

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(shí)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。

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(duì)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

上面我們說了現(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(cè)技術(shù)，而環(huán)境偵測(cè)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(duì)于汽車非常的低廉，相信全面普及絕不是件困難的事情。

自動(dòng)駕駛

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(jiǎn)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(shí)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(jí)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。

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(shuí)都不清楚，在現(xiàn)在能做的唯有期待，那就讓我們盡請(qǐng)期待吧！