[發(fā)明專利]綜合光電探測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310136557.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103293558B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳薇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥智慧龍圖騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01V8/10
• 分類號(hào): G01V8/10
• 代理公司: 合肥市科融知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)34126
• 代理人: 陳思聰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車配件，具體為一種綜合光電探測(cè)系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外汽車夜視領(lǐng)域采用的解決方案無(wú)外乎三種，其中兩種基于CCD/CMOS近紅外/可見(jiàn)光成像器件，另外一種基于UFPA（非制冷長(zhǎng)波紅外焦平面器件）。其中基于CCD/CMOS近紅外/可見(jiàn)光成像器，根據(jù)是否使用近紅外光源又可以分為主動(dòng)型和被動(dòng)型兩種。?

國(guó)內(nèi)提出的大多數(shù)汽車夜視方案均是基于所謂“高靈敏”攝像頭的被動(dòng)型方案，該方案由于受到器件本身動(dòng)態(tài)范圍和夜視性能的限制，在夜間的探測(cè)有效探測(cè)距離與人眼相差無(wú)幾，因此這些系統(tǒng)無(wú)實(shí)際意義。?

目前已經(jīng)實(shí)用化并付諸于應(yīng)用的方案主要是：?

采用近紅外光輔助光源的主動(dòng)型近紅外夜視系統(tǒng)，例如早期的奔馳高端車輛所配備的夜視系統(tǒng)；采用UFPA的熱成像夜視系統(tǒng)，例如應(yīng)用于寶馬和奧迪高端車輛的夜視系統(tǒng)。

下面我們簡(jiǎn)要對(duì)比兩種夜視系統(tǒng)：?

1、主動(dòng)型近紅外夜視系統(tǒng)

普通車輛在夜間行駛時(shí)，當(dāng)僅使用近光燈時(shí)，可視距離約30米左右，當(dāng)使用遠(yuǎn)光燈時(shí)可視距離增加到80米。但使用遠(yuǎn)光燈受到行車條件的限制，例如會(huì)車期間必須關(guān)閉遠(yuǎn)光燈。

主動(dòng)型近紅外夜視系統(tǒng)在車輛的照明裝置中增加了一組人眼不可見(jiàn)的近紅外遠(yuǎn)光燈，然后使用一個(gè)近紅外敏感的CCD或者CMOS光電探測(cè)器將目標(biāo)的近紅外光反射光轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)。?

以我們搭建的主動(dòng)型近紅外汽車夜視系統(tǒng)為例，我們?cè)谠囼?yàn)車輛的前保險(xiǎn)杠上加裝了兩個(gè)近紅外線射燈，光源電功率合計(jì)20W，輸出近紅外線波長(zhǎng)：900nm~780nm，圖像傳感器使用的是SONY的1/2寸高靈敏度黑白?ICX429?CCD?，光學(xué)鏡頭F1.4,焦長(zhǎng)35mm。?

從試驗(yàn)來(lái)看，系統(tǒng)具有一定的效果，在夜間能夠在一定程度上增大可視距離，并在會(huì)車期間能夠部分改善本車車道方向的可視度。由于夜晚試驗(yàn)期間大氣能見(jiàn)度較好，因此試驗(yàn)中在白天補(bǔ)充了近紅外波段傳感器透霧能力的對(duì)比測(cè)試，測(cè)試情況是：系統(tǒng)在薄霧情況下近紅外成像能夠改善圖像質(zhì)量。?

從試驗(yàn)來(lái)看，系統(tǒng)具有一定的效果，在夜間能夠在一定程度上增大可視距離，在會(huì)車期間當(dāng)對(duì)面來(lái)車未使用相同的夜視系統(tǒng)時(shí)，本車能夠改善本車車道方向的可視度。?

但試驗(yàn)證明，當(dāng)兩輛奔馳新S級(jí)的司機(jī)都使用夜視系統(tǒng)逆向相遇時(shí)在顯示屏上圖像會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的亮白，圖像被對(duì)方的近紅外線彼此淹沒(méi)了。因此主動(dòng)近紅外夜視系統(tǒng)大規(guī)模推廣應(yīng)用時(shí)存在嚴(yán)重缺陷。?

另外即便是與普通的（沒(méi)有安裝主動(dòng)夜視系統(tǒng)）車輛會(huì)車時(shí)，當(dāng)對(duì)方遠(yuǎn)光未關(guān)閉時(shí)由于普通汽車大燈輸出光輻射中也存在大量的近紅外輻射，因此也會(huì)導(dǎo)致近紅外圖像探測(cè)器的飽和與失效。?

從上表可以看到，兩種系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都不適合于大規(guī)模應(yīng)用，其原因分別是：?

1、主動(dòng)紅外型汽車夜視系統(tǒng)：由于探測(cè)距離近、另外更為關(guān)鍵的是：同時(shí)裝有該系統(tǒng)的車輛在逆向會(huì)車時(shí)，該型夜視系統(tǒng)的夜視功能可能完全失效；

2、UFPA熱成像夜視系統(tǒng)：存在圖像分辨率差和價(jià)格昂貴等問(wèn)題。

綜上所述，為了適應(yīng)未來(lái)汽車市場(chǎng)的需求，我們需要提出一種低成本的和更為了大幅度降低汽車夜間行駛期間的車禍概率，從上世紀(jì)末開(kāi)始，各種夜間成像技術(shù)逐漸開(kāi)始應(yīng)用于汽車的夜間行駛輔助系統(tǒng)。?

發(fā)明內(nèi)容

通過(guò)前面我們對(duì)基于近紅外圖像探測(cè)器的夜視系統(tǒng)和基于非制冷熱成像的夜視系統(tǒng)的分析，我們看到兩種系統(tǒng)都存在性能或者成本上的致命缺陷，導(dǎo)致兩種系統(tǒng)的不能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化的推廣和應(yīng)用。?

通過(guò)分析我們認(rèn)為新型的晝夜型汽車安全駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足如下的性能和功能要求：?

表1、新型汽車夜視系統(tǒng)的性能和技術(shù)要求

為滿足表2中1~10項(xiàng)的功能要求，我們需要三個(gè)功能單元分別覆蓋和實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能：

表2、綜合光電探測(cè)器模塊的關(guān)鍵功能的劃分和實(shí)現(xiàn)

我們需要考慮表2中的最后兩項(xiàng)要求（既：低成本和規(guī)模應(yīng)用要求），結(jié)合這兩點(diǎn)我們需要對(duì)上述的探測(cè)器和模塊做出合理的選型。

我們首先考慮汽車行駛路徑上障礙物的分布特征：?

我們可以把與汽車寬度相當(dāng)?shù)男旭偮窂缴希叨雀哂谄嚨装宓奈矬w判別為障礙物，針對(duì)障礙物分布的空間特點(diǎn)，另外考慮到車輛轉(zhuǎn)彎以及可移動(dòng)障礙物（例如行人和其他機(jī)動(dòng)車輛）的位置變化。綜合光電探測(cè)器應(yīng)當(dāng)對(duì)車頭前方，上下視場(chǎng)角越10~30度，水平視場(chǎng)角越60~90度的扇形區(qū)域進(jìn)行探測(cè)和成像；