主頁（http://www.by236.com）：基于主動紅外夜視技術的夜間輔助駕駛系統 紅外夜視系統可以有效地減少夜間事故的發生，提高行車安全性。本文介紹了主動紅外夜視系統的結構組成，重點分析了主動紅外夜視系統中的紅外燈設計和圖像分析兩個關鍵技術，并提出較好的解決方案。 1.引言 行車時的駕駛信息90%來源于視覺，在夜間由于光照不足、視野小，尤其是會車時的遠光燈會使駕駛員產生眩目，形成盲區，縮小了駕駛員的可視距離，影響了夜間的行車安全。采用紅外成像、圖像處理及圖像顯示技術的紅外夜視系統，使駕駛員在低可見度或黑暗中清楚觀察到車輛前方的信息，也可以看見汽車前照燈照射不到的區域、強光陰影中的行人、車輛，并對可能出現的危險情況發出報警。 按照成像原理，紅外夜視系統分為被動紅外夜視系統和主動紅外夜視系統。被動紅外夜視系統利用熱成像相機接受人、動物等發熱物體發出的不同的紅外輻射（遠紅外線）影射不同的圖像，進行放大和處理后輸出到顯示裝置上。行人等發熱物體在圖像中特別突出，圖像對比度高，但是詳細的道路信息，如車道標線和邊界，由于是“無生命”的冷目標而探測不到。此外，由于汽車前擋風玻璃不能傳輸長波的遠紅外線，相機必須安裝在車外，需要經常清潔，并且當汽車前端碰撞時易受損傷。主動紅外夜視系統采用紅外光源發出的近紅外線主動照射目標，紅外CCD或CMOS探測器接受目標反射的紅外光線，通過ECU處理后輸出到顯示裝置上，成像清晰、自然，能顯示道路的詳細信息（如行人、車輛、車道標志線、交通信號、道路上散落的物體等），即使不發熱的物體也能清晰可見。 本文針對小型轎車和商務車開發出了一款適用性強、可靠性高的主動紅外夜視系統。 2.系統結構 圖1是系統的結構框圖，包括紅外燈、紅外相機、中央處理器ECU以及人機接口。其中紅外相機采用動態范圍高且對近紅外敏感的CMOS圖像傳感器。人機接口為基于車載LCD的中央儀表盤，當車輛白天行駛或夜間紅外系統關閉時，以圓盤方式顯示車速信息，當啟動夜視系統時，則顯示前方道路圖像，車速以速度條的方式顯示在圖像的下方。這種設計可以縮短駕駛員眼睛離開道路的時間，提高行駛安全性。
3.紅外燈設計 鹵素紅外燈是鹵素燈加紅外濾光片，吸收可見光，只發出近紅外光。汽車照明中最常用的光源是鹵素燈，它發出的光線是包含可見光和近紅外的連續光譜，并且近紅外光的輸出量比較大，約占總能量的1/3，可根據需要選用不同波長的紅外濾光片得到不同波長和不同帶寬的紅外線，目前主動汽車夜視系統中大都采用鹵素光源作為汽車紅外燈光源，它具有照射距離遠，輻射均勻，連續波長，體積小等優點，缺點是壽命短，約為8000個小時。 紅外LED是由紅外發光二級管矩陣組成的發光體，采用紅外輻射效率比較高的材料GaAs制成的，產生單色光源，其光譜功率分布為中心波長830～950nm，半峰帶寬約20nm左右的窄帶分布，為紅外敏感傳感器可感應的范圍，夜視系統常用中心波長是850nm。它一個顯著的優點是可以實現脈沖頻閃，進而實現LED的輻射脈沖與相機的曝光窗口同步。主動夜視系統的一個重要問題是兩輛都裝有近紅外光源的車輛相向行駛時，會使對方產生暫時的盲區，而脈沖式LED紅外燈可以與本車相機的曝光窗口同步，就不會出現暫時盲區的現象。 由于LED紅外燈的壽命比較長，穩定性高，又可脈沖式操作，是比較理想的紅外照明系統，本系統選用LED紅外燈，并實現其脈沖輻射與相機曝光同步。圖2，圖3，圖4是紅外燈打開和關閉時采集的夜間圖像。 在無路燈的道路上，本車車燈的輻射范圍有限，遠處的道路和目標都不清楚，并且整個視野內圖像相對比較暗，如圖2(a)，而在本系統的紅外燈和紅外相機的配合下，可將更寬更遠的道路圖像清晰地影射到顯示器上，并且圖像清晰，明暗均勻，行人更加突出，對比度好，如圖2(b)；對面車輛打開近光燈，紅外圖像中的行人比普通圖像中的行人更清晰，如圖3；兩車會燈時，車輛前方道路比較暗，大燈附近比較亮，燈光陰影中的行人被強光遮擋，而打開紅外燈后，車輛前方道路清晰，可視距離遠，并且燈光陰影中的行人突出，清晰可見，如圖4。
4．圖像增強 對比度低和灰度級數少是近紅外圖像最重要的兩個特征，常采用灰度拉伸對紅外圖像進行增強，提高圖像對比度，它對灰度調整的策略是灰度級低的像素進一步降低其灰度值，灰度級高的像素進一步增加其灰度值，并均衡圖像的灰度分布，從而提高圖像的對比度。圖5，圖6，圖7是增強圖像與原始圖像的對比。可見，增強后的圖像在感官上更加清晰，層次也更分明，圖像中的行人和車道線也更亮，易于觀察和探測。比較增強圖像的直方圖和原圖的直方圖，可以看出增強后圖像灰度分布趨于均勻。
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