汽車影像技術的發(fā)展過程及未來目標

前言 起點其實非常早

汽車影像系統(tǒng)是一個聽起來非常高端甚至于玄奧的東西，但是他卻沒那么復雜，眾多消費者在買車時經常問到的“倒車影像”系統(tǒng)就是目前常見的汽車影像類產品之一，限于筆者的能力我們已經無從考證是哪一輛車原廠率先加入了倒車影像，但是根據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中，隨后的事情我們就知道了，倒車影像應用的越來越廣泛，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雷達，使用倒車影像系統(tǒng)取而代之。總而言之，倒車影像是多數(shù)人認識汽車影像系統(tǒng)的開端，不過在文章的最開始，首先我們來給一個什么是汽車影像技術的定義，后續(xù)再來講講他們的應用以及他們未來的發(fā)展。

定義 汽車影像是個啥

雖然用這樣一句話開頭有點讓人感覺喪氣，不過目前全網乃至于全世界沒有一個對于汽車影像技術的精確定義，不過在這里筆者依舊可以簡單講述歸納一下，那就以“光學成像系統(tǒng)”或者“測距系統(tǒng)”為基礎的產品，都可以算是汽車影像相關產品。

可能很多人都不知道 測距儀本身就屬于影像類產品

也就是說，其實真正意義上我們最常見的影像產品應該是倒車雷達了，只不過測距系統(tǒng)在常人看來并不夠“影像”而已，不過從技術原理上測距與成像系統(tǒng)卻是息息相關的。從技術歷史上來看，倒車雷達應該出現(xiàn)于1950年-1960年之間，國內這邊則在20世紀末，21世紀初全面普及。

倒車雷達是目前普及率最高的汽車影像產品

之后影像技術進入了飛速發(fā)展期，倒車影像、全景影像的都屬于我們比較常規(guī)認知的產品，紅外夜視系統(tǒng)也是一種很好的擴展，至于智能大燈、車道保持、自適應巡航等等都屬于在更高階的影像產品，都是在成像系統(tǒng)的基礎上附加大量“識別信息”所構成的功能，稍后我們也會在文章中詳細說明，還是按照慣例，首先我們來看看目前成熟的汽車影像產品都有什么。

倒車雷達工作示意圖

開頭 倒車影像占最先

關于倒車雷達其實可說的東西很少，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小尺寸攝像頭，同時在中控屏幕或者在車內后視鏡側部顯示出來，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時間，這種倒車影像系統(tǒng)目前已經很少見了，哪怕是百元級別的系統(tǒng)也會采用加入引導線的設計。

那么加入引導線有什么困難呢？實際上只需要在輸出端加入一些修改就可以實現(xiàn)，只需要根據鏡頭的視角以及安放的位置計算出車身的寬度，就可以給出一個很好的左右提示。不過這種提示還有一個問題，那就是他不能與方向盤聯(lián)動，只有在直向倒庫的時候才能起到優(yōu)秀的引導作用。

此時此刻就需要我們的引導線跟著方向盤方向進行變化了，但是想要實現(xiàn)這個功能并不簡單，首先需要我們的車具備方向盤方向的實時檢測能力，然后需要一個專用的端口將這個數(shù)據導出給倒車影像系統(tǒng)進行運算，之后才能實現(xiàn)引導線與方向盤同步。所以目前我們加裝的倒車影像普遍不具備這個功能，而且有些車完全加裝不了，這也是沒辦法的辦法。

進步 多個視角輕易看

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代也有類似的設計，司機可以在車內直接看到右前輪位置或者右側方的圖像，如果你恰好要通過寬度限制很嚴格的區(qū)域，這套系統(tǒng)就可以體現(xiàn)出非常大的優(yōu)勢，讓司機輕松的通過這里。

當然有些廠商就覺得既然可以加1個，加2個，那么全加上好了，這也就是目前比較流行的一個產品——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個攝像頭分別位于前部正中，后部正中，2個外后視鏡下部，可以自動拼合為一個完整的汽車周邊圖像，其本質是模擬一個4點全向測距，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、2后側、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)的基礎就是紅外成像系統(tǒng)，可能在很多人看來紅外成像是一個比相機高端的多的東西，但是現(xiàn)代傳感器的感應波長十分寬泛，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，做出一個基本可以夜視的設備，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？除去法律以及相關政策上的因素，夜視儀并不能帶來很好的夜間運動視線，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在車輛前部加入紅外燈補充紅外線來達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去，紅外也足夠了，屏幕也能很好成像了，仍然有一個作為人類難以跨越的鴻溝，那就是我們日?？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日常所見非常不符的畫面，如果單純靠這套系統(tǒng)去開車，恐怕出事故是必然的。所以才會有諸如奔馳這種廠商花大價錢研發(fā)紅外物體識別系統(tǒng)，在屏幕上進行詳盡的信息提示，以保證車輛的安全，這也是為什么目前紅外夜視系統(tǒng)應用甚少的主要原因。

再進 路面也智能識別

以上所說的都是我們可以直觀認知的汽車影像系統(tǒng)，其實有一些輔助駕駛方面的東西也是基于汽車影像技術二次開發(fā)的，比如目前在高配置汽車上運用的ACC自適應巡航，其原理就是通過實時工作的測距系統(tǒng)（往往是超聲波與雷達結合）測算前車與目前車輛的距離以及時速，同時控制自己的車輛的速度。當然了一些更先進的ACC自適應巡航系統(tǒng)還會采用光學式傳感器收集更多數(shù)據，以保證更好的效果。

智能識別的工作示意圖

車道偏離警告系統(tǒng)和車道保持系統(tǒng)的基礎則是光學識別，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，所以就能讀取出來車道的方向，再結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，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 不過卻有效防止低級交通事故

并線輔助系統(tǒng)其實比較復雜，主要以雷達為主，也有一些光學式的產品存在，一般來說是依靠特定的雷達向特定方向發(fā)出信號，只要車輛在對應的區(qū)間內出現(xiàn)，就會給予司機一個不能并線的提示。這個功能對于一些駕駛習慣非常不好的朋友太有用了，畢竟城市里的剮蹭多半是因為并線而起，很有價值。

飛躍 忘記影像的發(fā)展

汽車影像技術再發(fā)展其實就非常沒有影像氣息了，不過也都脫離不了影像技術深層次開發(fā)的，比如智能大燈就是個很好的例子。智能大燈系統(tǒng)的基礎也是光學識別，有些可能還會加入測距系統(tǒng)作為輔助，當然智能大燈的光學系統(tǒng)用的并不是物體識別，而是亮度識別以及高亮點軌跡識別，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閉對應的燈光。

自動剎車系統(tǒng)其實與自適應巡航有著異曲同工之妙，不過自動剎車系統(tǒng)要比自適應巡航更加復雜一點，畢竟隨時在前部出現(xiàn)物體的概率很高，如果自動剎車系統(tǒng)過于靈敏的確會帶來很多的困擾。所以現(xiàn)在車輛的自動剎車系統(tǒng)普遍采用光學＋超聲波測距雙重模式，不僅要偵測前方物體的距離，同時也需要光學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致錯誤的剎車結果，追尾也就是必然了。

自動泊車系統(tǒng)絕對是各類影像技術的集大成者

自動泊車系統(tǒng)也是目前很多品牌高科技技術的重點，他可以算是一個比較復雜的影像技術綜合應用，傳統(tǒng)的自動泊車系統(tǒng)設計并不需要光學系統(tǒng)，只要超聲波測距即可，相對先進的自動停車系統(tǒng)則會利用光學作為輔助識別，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。

自動泊車系統(tǒng)

如果把如果再說的高科技一點，那就是奔馳最新的魔術車身控制系統(tǒng)了，這套系統(tǒng)同樣基于光學識別，只不過采集的信息量非常龐大。車身通過光學系統(tǒng)采集地面信息，然后計算出前方路面的起伏情況，之后根據車速主動調整懸掛高低，這可以說是目前影像技術在汽車上邊最精尖的應用了。

落后 研發(fā)時間是問題

以上就是目前影像系統(tǒng)的主要組成部分，一些與控制相關的功能可能好壞很難體會到，但是最起碼一點——倒車影像系統(tǒng)的分辨率我們都有很深的體會。雖然倒車影像已經成為了一個比較主流的功能，但是我們也經常感覺到倒車影像的分辨率實在是太低，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？一套完整的引導線不可動的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)可以達到1080P分辨率的寥寥無幾，而汽車的售價動輒6位數(shù)，顯然成本并不是主要問題。

那么問題出在哪？由于汽車是一個隨時運動工作的產品，對于部件的穩(wěn)定性要求非常之高，影像產品雖然多數(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，并不是因為他們出不起這個錢，而是因為他們需要太多的時間去研發(fā)和論證可靠性。

未來 自動駕駛都在此

上面我們說了現(xiàn)在汽車影像系統(tǒng)落后于整個影像系統(tǒng)的原因，不過落后歸落后，汽車影像技術一定會是未來整個汽車工業(yè)發(fā)展最重要的一個環(huán)節(jié)，畢竟自動駕駛技術的根基就是環(huán)境偵測技術，而環(huán)境偵測技術9成依賴于影像技術。而且影像產品本身的價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。

自動駕駛

想要做到上圖中的自動駕駛 恐怕還有很多年的路需要走

不過汽車影像技術仍然面臨著一個很大的難題，這個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環(huán)節(jié)，物體識別算法成為了重中之重，運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。

小結：汽車影像技術一定是汽車廠商未來進步的重點，上文所指的那些高科技功能也會是衡量一個車科技含量的重要指標。當然了，除了影像技術，與互聯(lián)網讓我的結合應用，電力驅動技術也會成為汽車未來發(fā)展的主心骨，未來會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！