Система ночного видения – виды, устройство и принцип работы

Содержание

Системы ночного видения: ночной дозор — журнал За рулем

Сразу после разъезда со встречной машиной фары высветили спину пешехода, бредущего прямо по дороге… Ситуация неприятная и, увы, нередкая. А если бы в помощниках у водителя была система ночного видения? Мы решили оценить возможности «третьего глаза» у автомобилей БМВ и «Мерседес-Бенц».

1

ПРОВЕРКА ЗРЕНИЯ

Казалось бы, задача у систем ночного видения одинаковая, значит, и схема ее исполнения у обоих производителей должна быть схожая. Ан нет. Различия начинаются на уровне принципа работы.

В фарах «Мерседес-Бенца» установлены отдельные секции с инфракрасными лампами. Их лучи невидимы для человеческого глаза и, следовательно, не слепят встречных водителей. За салонным зеркалом спрятана черно-белая видеокамера, она и передает подсвеченное инфракрасным излучением изображение дороги на экран. Но если навстречу пойдет другая машина с включенным светом, то на дисплее может образоваться засветка.

Компания БМВ применила технологию дальнего инфракрасного обнаружения. Обещанный предел — 300 м, то есть в два раза больше, чем у конкурента. Здесь взамен активной инфракрасной подсветки использован установленный в бампере тепловизор, фиксирующий тепловое излучение объектов (люди, животные, нагретые части машин). Такой системе не страшна засветка, она видит «цель» сквозь естественные неплотные препятствия (например, кусты) и умеет масштабировать изображение на дисплее в зависимости от скорости движения.

Ночное видение БМВ показывает человека четче мерседесовской системы даже при ближнем свете фар.

Ночное видение БМВ показывает человека четче мерседесовской системы даже при ближнем свете фар.

Ночное видение БМВ показывает человека четче мерседесовской системы даже при ближнем свете фар.

«Мерседес-Бенц»

«Мерседес-Бенц»

«Мерседес-Бенц»

ОЦЕНИМ В ДВИЖЕНИИ

В начинающихся сумерках в ветровое стекло S-класса можно вовсе не смотреть: изображение с системы «найт вью ассист» (Night View Assist) четкое и детализированное. Наступление темноты заставляет вернуть взгляд на дорогу: картинка на панели сереет и становится уже не столь информативной. Если сравнивать изображение на экранах БМВ и «Мерседеса»… Все равно что простенькая графика игровой приставки «Сега» и проработанная детальная у «Плей Стейшн 3».

В S-классе картинка с камеры транслируется на приборный щиток, прямо по центру, занимая место огромного электронного спидометра. Поэтому при активации ночного видения контролировать скорость приходится по маленькой горизонтальной шкале внизу экрана — неудобно, беглым взглядом не зацепишься. Одновременно картинка с камеры совмещается с некоторыми сигнальными пиктограммами (режим работы коробки передач, указатели поворота), что делает их на светлой картинке практически невидимыми и лишает возможности пользоваться маршрутным компьютером. Резюме: на первый взгляд, удобно, но на практике выясняется, что реализация не самая удачная.

БМВ выводит изображение еще дальше от глаз — на монитор, расположенный в верхней части центральной консоли. Однако каждый появляющийся на бледной картинке пешеход выделяется ярким белым пятном, шансов увидеть его краем глаза у водителя больше. Вот вам и далеко отнесенный экран, и посредственная графика.

Запустить системы ночного видения попытались днем. Это может понадобиться, если пойдет сильный дождь, или начнется снегопад, или ляжет туман. БМВ возражать не стал, а «Мерседес-Бенц» предложил подождать темноты.

Запустить системы ночного видения попытались днем. Это может понадобиться, если пойдет сильный дождь, или начнется снегопад, или ляжет туман. БМВ возражать не стал, а «Мерседес-Бенц» предложил подождать темноты.

Запустить системы ночного виде

www.zr.ru

Как работает система ночного видения автомобиля

Системы ночного видения уже достаточно давно и активно используются в военной индустрии. Ими оснащают разнообразную технику, комплектуют соответствующими приборами военных. А вот в мир гражданских автомобилей это оборудование попало совсем недавно, но успело громко заявить о себе. Не все понимают, зачем на обычной машине нужна подобная система и что она даёт. В действительности это полезные устройства, значительно повышающие уровень безопасности и дающие уверенность водителям при передвижении в тёмное время суток. Важно учитывать, какой именно прибор ночного видения (ПНВ) вы будете использовать, поскольку системы могут быть реализовать по-разному. Одни просто повышают яркость картинки, которая передаётся с внешних камер на монитор. Другие же, являющиеся более функциональными, преобразуют изображение с помощью дополнительных инфракрасных датчиков. Это превосходный дополнительный помощник. Но пока подобные системы устанавливаются преимущественно на дорогостоящие автомобили ведущих автопроизводителей. Владельцы более скромных машин также могут рассчитывать на установку системы, причём многие делают её своими руками практически из подручных средств.

Принцип работы системы ночного видения.

Что это такое

Всем знакома ситуация, когда в тёмное время суток приходится переключаться постоянно с дальнего света на ближний, чтобы не слепить встречный транспорт. Это требует постоянной фокусировки зрения, которое находится в состоянии напряжения. Плюс ближний свет не всегда позволяет полноценно оценить происходящее на обочине. Выбегающие пешеходы, велосипедисты без опознавательных сигналов, припаркованная машина и многое другое могут стать настоящей проблемой. И чтобы её избежать, автомобили оснащаются различными ассистентами и системами, стараются улучшить работу светового оборудования. Но этого далеко не всегда оказывается достаточно. Потому производители начали постепенно внедрять системы ночного видения, которые прекрасно проявили себя на практике. Системы ночного видения для автомобилей представляют собой специальные приборы для повышения качества восприятия окружающего пространства при условиях плохой видимости, которая обусловлена тёмным временем суток, туманом, дымом и пр. В подавляющем большинстве случаев ПНВ идёт в качестве дополнительного оборудования, причём стоит такая опция достаточно много.

Наиболее эффективными считаются системы ночного видения, которые устанавливаются в передней части автомобиля. Камера работает совместно со специальными инфракрасными датчиками. Изображение с видеокамеры передаётся на блок управления, куда также поступают данные с датчиков. ЭБУ обрабатывает информацию и выводит её на монитор внутри авто. В итоге водитель может видеть на экране то, что человеческий глаз разглядеть не способен. Альтернативой монитору выступает проекция, которая отображается непосредственно на лобовом стекле. Но подобные системы намного дороже, реализовать их своими руками не получится. Это сугубо заводское оборудование. Существующие на рынке системы можно разделить на 2 категории:

  • Активные. Здесь используется источник инфракрасного излучения, расположенный непосредственно на самом транспортном средстве;
  • Пассивные. Отличаются тем, что инфракрасные излучатели отсутствуют, потому излучения принимаются только от самих объектов.

ПНВ способны показывать происходящее на дороге на расстоянии около 300 метров, но не более. Этого оказывается вполне достаточно, чтобы вовремя сориентироваться, принять соответствующее решение и избежать ДТП, либо иной неприятной ситуации. На самых современных системах ночного видения предусмотрено наличие оповещения и самих пешеходов. Конструктивно ПНВ состоят из нескольких основных компонентов:

  • инфракрасных датчиков излучателей;
  • видеокамеры;
  • электронного блока управления;
  • монитора.

Инфракрасные излучатели, в зависимости от типа прибора, бывают активными и пассивными. Их устанавливают непосредственно в корпус фар, что позволяет следить за происходящим впереди. Камера используется обычная, без каких-либо специальных дополнительных систем. Её устанавливают в районе лобового стекла. Электронный блок управления предназначен для сбора информации с видеокамеры и излучателей, а также для дальнейшей обработки. Монитор выводит обработанную информацию на дисплей, и полученное изображение с возможными незаметными глазу препятствиями становится доступным водителю.

Виды и принцип работы

В работе камер ночного видения для автомобилей основные функции выполняют датчики и камера. Датчики улавливают инфракрасные и тепловые сигналы, а камера снимает изображение. Когда электронный блок управления обрабатывает полученные данные, на экране проецируется картинка. Обычно это бесцветный образ в заданном масштабе. Но тут важно учитывать тот факт, что прибор ночного видения, предусмотренный в конструкции автомобиля, может быть активным или пассивным. В зависимости от того, какой ПНВ установлен, различают принцип их работы. Активные системы нашли широкое применение в автомобилях компаний Toyota и Mercedes. Здесь предусмотрены инфракрасные излучатели, которые по желанию устанавливаются как отдельная опция. Это позволяет отображать на мониторе картинку с хорошим качеством и разрешением. Такие ПНВ способны обнаружить препятствия на расстоянии около 250 метров.

А вот пассивным системам отдают предпочтение компании Honda, Audi и BMW. Здесь принцип несколько иной. Фактически тут используется тепловизор, способный самостоятельно улавливать инфракрасные излучения от объектов, находящихся впереди транспортного средства. Не все специалисты согласны с тем, что тепловизоры правильно называть приборами ночного видения. Но поскольку они выполняют свою функцию, то такое название вполне можно считать справедливым. Преимущество тепловизорных ПНВ заключается в том, что их дальность работы составляет до 320 метров. А это больше, нежели у активных аналогов. Зато выводимое на дисплей изображение имеет меньшее качества и большую контрастность.

Лучшие заводские ПНВ

В вопросе безопасности автомобилей всегда ведущие позиции занимали немецкие автоконцерны. Вот и в плане используемых приборов ночного видения эксперты считают, что именно компании из Германии оснащают свои машины пока что лучшими системами.

  • Night View Assist Plus. Так свою разработку назвали в компании Mercedes. Эта система отличается наличием функции оповещения пешеходов об опасности, которая дополнила стандартный оповещатель самого водителя. Конструктивно это комплекс из инфракрасных камер в составе головной оптики, видеокамер, монитора и электронного блока управления. Инфракрасные камеры позволяют автомобилю следить за происходящим на дороге, а обычные камеры определяют время суток, фиксируют встречный транспорт и записывают видео. Для предупреждения пешеходов используется система звуковых и световых сигналов. Включается ПНВ автоматически, когда скорость составляет более 45 километров в час. Электроника способна распознать пешехода на расстоянии до 80 метров; 
  • Dynamic Light Spot. Это система, дополняющая ПНВ компании BMW. Они сумели продвинуться ещё дальше, чем конкуренты из Mercedes в плане оповещения пешеходов. У них используется интеллектуальный прибор ночного видения, способны обнаружить пешеходов в опасной близости от дороги. Особенность оборудования в том, что здесь применяется датчик сердцебиения. Он определяет наличие живых существу и может фиксировать их на расстоянии до 100 метров. В основную оптику вмонтированы дополнительные диоды, предназначенные для освещения находящихся около дороги объектов и информирования их об опасности. 

Использование приборов ночного видения на автомобилях имеет ряд неоспоримых преимуществ. Причём их можно получить даже от самых простых систем, которые становятся постепенно устаревшими. Но всё равно они способны качественно выполнять свои задачи, вовремя информировать водителя, а также предупреждать пешеходов о потенциальных угрозах.

Самодельные ПНВ

Некоторые удивятся, но в действительности автомобильный прибор для повышения безопасности реально собрать своими руками. Чтобы обеспечить ночное видение для своего автомобиля, потребуется определённый набор комплектующих. Найти их не сложно, потому многие энтузиасты с удовольствием берутся за это дело. Хочется предупредить заранее, что без опыта работы с электрикой и автомобильной электроникой за такое дело браться не стоит. При желании можно обратиться за помощью к специалистам, которые сами соберут и установят на вашу машину достойную систему ночного видения. Но если вы твёрдо решили собрать устройство своими руками, потребуется собрать определённые комплектующие, из которых прибор ночного видения и будет состоять.

  1. Монитор. Именно на него будет выводиться вся информация. Некоторые используют мониторы старых видеокамер. Либо же можно приобрести полноценный новый дисплей. Всё зависит от того, какого размера экран вы хотите получить, и насколько ваш бюджет позволяет делать подобные покупки.
  2. Видеоискатель. Также берётся из старой видеокамеры. Это оптимальный вариант. Причём не обязательно разбирать новую камеру. Если зайти на обычный радиорынок, который есть практически в любом городе, можно по низкой цене купить уже разобранный видеоискатель, либо же купить нерабочую камеру, где искатель остался цел. Запчасти от видеокамер найти не сложно.
  3. Камера ночного видения. С этим несколько сложнее, поскольку вам потребуется обязательно рабочая и хорошо функционирующая ночная камера. В отделениях магазинов бытовой техники подобное устройство вы вряд ли найдёте. Они продаются тем, где предлагают различные системы наблюдения для домов, офисов, предприятий и пр. Именно здесь и нужно искать камеру, оснащённую режимом ночного видения. Они сравнительно недорогие, потому сильно по бюджету такая покупка не ударит.
  4. Инфракрасные излучатели. В общей сложности для автомобиля требуется 6 таких устройств. Их поиски стоит начинать с магазинов радиотехники. Какой будет диапазон подсветки у излучателей, решайте уже сами. Чем он больше, тем в итоге дороге обойдётся набор новых инфракрасных излучателей.

Нельзя сказать, что сборка подразумевает проведение каких-то очень сложных мероприятий. Есть имеется хоть небольшой опыт в работе с такими устройствами, на изготовление системы автомобильного ночного видения уйдёт буквально несколько часов. Основной задачей здесь является создание связи между видеокамерой, видеоискателем и инфракрасными излучателями. Для этого потребуется соединить пару наиболее значимых проводов. Это общий провод от видеокамеры и видеовыход, а также видеоискатель с видеовыходом. Выполнив подобное подключение, все приборы в итоге объединятся в общую схему. Заранее подготовив себе схему подключения, каждый прибор устанавливается на своё место, подключается друг к другу и тестируется.

Немаловажно запомнить тот факт, что видеоискатель, как и сама видеокамера, обязательно должны работать от одного напряжения. Поскольку речь идёт о бортовой сети, здесь оптимальным вариантом будет 5 Вольт. Не забудьте про специальный переходник, который предназначен для объединения монитора, размещаемого внутри автомобиля, и самой видеокамеры, выводящей изображение на дисплей. Не обойтись и без специального переключателя, необходимого для работы инфракрасных излучателей, камеры и салонного дисплея. На приобретение этих дополнительных комплектующих много денег тратить не придётся. Это всё равно в разы дешевле, чем покупать премиум автомобиль с заводским прибором ночного видения. Устанавливать ли на свою машину систему для лучшего ночного видения происходящего вокруг или нет, каждый решает сам для себя. Это полезное и эффективное оборудование, способное помочь в экстренных ситуациях и предотвратить дорожно-транспортные происшествия. Но система больше актуальна для тех, кто предпочитает ездить ночью, либо кому приходится передвигаться на машине в основном в ночное время суток.

Не забывайте, что полагаться только на систему нельзя. Хотя прибор ночного видения и может разглядеть препятствия, никто не должен снижать концентрацию.

Будьте предельно внимательными на дорогах, следите за ситуацией вокруг вас, не превышайте скоростной режим и корректируйте работу головной оптики по мере необходимости. Порой именно неправильно установленные или настроенные фары становятся причиной наезда на пешеходов в тёмное время суток, аварий с участием припаркованных машин и пр. Помните и о важности оставаться заметным на ночных дорогах. Для этого всегда включайте аварийные сигналы в случае остановки, не паркуйтесь в неположенных местах с оживлённым движением, а также не забывайте о требованиях относительно использования световозвращающих жилетов.

Лучшие цены и условия на покупку новых авто

Кредит 6,5% / Рассрочка / Trade-in / 98% одобрений / Подарки в салоне Мас Моторс

drivertip.ru

Тестируем первую российскую автомобильную систему ночного видения

Выйти из сумрака

Как это работает

НАЧНЕМ с того, что, хотя человеческий глаз нередко называют “самым совершенным оптическим инструментом”, видит он всего лишь тысячные доли от всего спектра оптического излучения. Вдобавок при освещении ниже 0,01 люкс (то есть в глубоких сумерках) мы способны видеть только крупные объекты, расположенные неподалеку, и не можем различать цвета.

Приборы ночного видения (ПНВ) работают в недоступном человеку инфракрасном диапазоне оптического излучения. Внешне они напоминают обычную камеру видеонаблюдения. Особый блок – электронно-оптический преобразователь – превращает эти невидимые волны в доступное глазу изображение, возникающее на экране монитора.

По принципу действия ПНВ (в том числе автомобильные) делятся на пассивные и активные. Первые еще называют тепловизорами – они распознают тепло, излучаемое предметами. Чем выше температура у объекта, тем ярче он выглядит на экране, особенно хорошо видны люди и животные. Впрочем, “картинка” у тепловизоров весьма специфичная – она напоминает черно-белый негатив.

Активные ПНВ выдают более привычное изображение. В отличие от тепловизоров они видят не собственное излучение предмета, а отраженные от него лучи инфракрасной подсветки. То есть дорога освещается ИК-фарами точно так же, как и обычными, а специальная видеокамера “видит” ее подобно глазу. Изображение на мониторе можно сравнить с черно-белой фотографией посредственного качества. Различать особо мелкие детали от систем ночного видения не требуется, главное – четко обозначить сам объект. Инфракрасные лучи невидимы, и даже включенные на полную мощность специальные фары не создают никаких помех встречным водителям.

Для подавляющего большинства автомобильных ПНВ предельной считается дальность 300 м. Увеличивать ее нет смысла – все равно на экране монитора пешеход будет отображаться в виде малоразличимой точки.

Редкая птица

ДОЛГОЕ время автомобильные системы ночного видения считались атрибутом лишь дорогих люксовых моделей. Теперь в московской фирме “Арсенал безопасности” разработан ПНВ, который можно установить практически на любой автомобиль – от “Жигулей” до “Мерседеса”. В частности, мы испытали опытный образец прибора, получившего название “Сова”, установленный на “Ладе” 8-й модели.

– Не обращайте внимания на торчащие провода и грубый крепеж, – предупредил директор фирмы и главный разработчик Игорь Литвиненко. – Система полностью работоспособна, но пока находится в стадии окончательной доводки и регулировки.

Самые важные детали ПНВ – два инфракрасных прожектора. Внешне они выглядят совершенно одинаково, но выполняют разные задачи: первый “заливает” пространство на 80 м перед автомобилем широким потоком инфракрасных лучей, а второй дает узкое направленное излучение, бьющее на 250 м.

Сами ИК-фары смотрятся весьма солидно – классической формы, в виде полушария, абсолютно черные, включая излучатель. Будь я владельцем брутального внедорожника, непременно установил бы их на “кенгурятник” – знакомые джиперы умерли бы от зависти. Инкассаторским машинам и другому спецтранспорту они бы тоже пришлись впору. Но легковым машинам эти прожекторы явно не по мерке. На тестовой “Ладе” фары крепятся к дуге на крыше а-ля джиперская “люстра”. Выглядит это, не спорю, внушительно – то ли измерительный прибор, то ли радар. Некоторые автомобили, проезжая мимо стоящей “восьмерки”, даже сбрасывали скорость. Но на свой хэтчбек гольф-класса я бы такое “украшение” не поставил.

Впрочем, по словам Литвиненко, для легковых автомобилей разрабатываются светодиодные прожекторы, которые будут встраиваться в бампер наподобие противотуманных фар.

Второй важный компонент системы – видеокамера, способная видеть инфракрасные лучи. Это модель одной из специализированных иностранных фирм. Камера относительно компактна – размером примерно со стандартный пластиковый стаканчик, но в данный момент она без корпуса, и поэтому в салоне автомобиля выглядит несколько чужеродно.

Еще один элемент – монитор. В момент испытаний использовался недорогой автомобильный телевизор марки “Videovox”. Но “Сова” может работать с большинством жидкокристаллических мониторов, которые есть на рынке, а также со штатными видеосистемами многих автомобилей. Главное условие – дисплей должен располагать аналоговым видеовходом. Этого для системы вполне достаточно. Сигнал с камеры через цифровой блок обработки изображений подается на вход монитора.

Помимо этого система ночного видения оснащена инфра красным фильтром, который устанавливается перед линзой объектива и убирает различные световые помех и, а в скором будущем дополнится еще и специальным цифровым устройством (тоже своего рода фильтром), которое сделает картинку на экране более четкой.

Как “Сова” спасла кошку

ОТЫСКАТЬ абсолютно неосвещенную улицу в Москве оказалось невозможно. Ради чистоты эксперимента мы отправились на совершенно темную грунтовку на дальней окраине столицы.

Было решено сравнить видимость при ближнем свете фар с изображением на экране “Совы”, полученным в тех же условиях. Пара человек из нашей компании взяли на себя роль “манекенов”.

Первая контрольная съемка на дистанции 50 м. А штатные фары у тестовой “восьмерки” довольно слабенькие… Это только наш фотокорреспондент, как и положено человеку его профессии, видит на таком расстоянии пешеходов в темной одежде. Я же, как ни напрягаюсь, различаю лишь смутные силуэты. Зато монитор ясно показывает две фигуры, а в придачу – все неровности дороги с ухабами и колдобинами. Просим наших помощников отойти на 100 м. Теперь они окончательно растворились в темноте. А вот “Сова” все так же отчетливо показывает и дорогу, и пешеходов. Не изменилась даже яркость изображения, только фигурки на экране стали поменьше. 150 м – как говорится, обзор нормальный. 200 м – фигурки заметно потускнели, но по-прежнему различимы. На таком расстоянии их бы не выхватил из кромешной темноты даже дальний свет фар автомобиля…

Неожиданно на экране показался маленький хвостатый силуэт. Кошка! Судя по размерам изображения, она вальяжно пересекала дорогу примерно в сотне метров от нас, но система показала ее совершенно отчетливо. Включаем дальний свет – где же она? Не видно! А вот монитор показал, как зверек проворно юркнул в кусты. Без ПНВ, если бы мы не стояли на месте, а ехали с приличной скоростью, у животного было мало шансов. Так что можно считать, что в данном случае “Сова” спасла кошку…

Одна из самых неприятных и рискованных ситуаций на ночной дороге – разъезд с автомобилем, который едет на встречу тебе. А на совершенно темной улице при этом водителю не видно ничего, за исключением двух ярких точек фар встречной машины. Дорога, ограждения, деревья и, главное, пешеходы, на несколько секунд пропадают из поля зрения. Особенно это опасно для людей, переходящих дорог у и наивно полагающих, что они хорошо видны в свете фар.

Находим большую асфальтовую площадку и выставляем два автомобиля метрах в 40 друг напротив друга, имитируя встречный разъезд. Рядом со “встречной” машиной стоят наши помощники, изображая пешеходов. Зажигаем ближний свет и… не видим ничего, кроме ярких световых пятен. Зато на экране “Совы” рядом с автомобилем четко различаются фигуры людей, да еще и железный забор за их спиной.

После завершения испытаний мы поинтересовались у авторов проекта сроками внедрения ПНВ в производство. Оказалось, об этом говорить еще рано – разработчики не способны самостоятельно наладить серийный выпуск этого устройства. Выполнить разовый заказ могут и сейчас, но цена такого единичного изделия окажется непомерно высокой, близкой к стоимости ПНВ зарубежного производства.

Системы от лидеров автопрома

Инфракрасные излучатели у “Mercedes” находятся во внутренних углах фар.

ИК-видеокамера седана из Штутгарта расположена около зеркала заднего вида.

ВПЕРВЫЕ серийно устанавливать приборы ночного видения на гражданские автомобили начали американцы – первопроходцем стал “Cadillac DeVille” выпуска 2000 года с системой “Night Vision” пассивного типа.

Современные машины оснащаются системами ночного видения обоих типов – и активными, и пассивными. Как правило, сами автопроизводители не разрабатывают ПНВ, а обращаются к признанным авторитетам в области высокотехнологичной электроники, например “Siemens VDO” или “Raytheon Systems Co.”, которые и изготавливают такие системы для ведущих автомобильных концернов.

В качестве примера можно назвать две компании – “Mercedes-Benz” и BMW, которые выпускают автомобили, оснащенные штатными ПНВ. Но подход к принципам работы этих устройств у них принципиально разный.

Мерседесовская система “Night View Assist”, которую мы испытали в тот же вечер, работает по активному принципу. Дорога освещается двумя инфракрасными прожекторами, встроенными в передние фары. ИК-видеокамера расположена в районе салонного зеркала заднего обзора. Информация выводится на ЖК-дисплей, размещенный на приборной панели, в виде черно-белой “картинки”. Поскольку прожекторы выхватывают из темноты абсолютно все объекты, а не только нагретые, изображение весьма реалистично: видны даже мелкие выбоины на асфальте.

Работает все замечательно, настораживает лишь то, что система “Night View Assist” явно считает себя умней владельца. Она позволяет себя включить, лишь когда, по ее мнению, станет достаточно темно. Следующее ограничение – инфракрасные прожекторы загораются только при движении на скорости выше 15 км/ч, этот пункт даже особо отмечен в прилагаемой инструкции. Кроме того, прибор бездействует при движении задним ходом. Видимо, у немецких разработчиков были какие-то причины для этих ограничений. Но работа отечественной “Совы” не зависит от режима движения и освещенности – она может быть задействована когда угодно, даже при выключенном зажигании – от автомобильного аккумулятора. По дальнобойности мерседесовская “Night View Assist” тоже несколько уступает российской разработке – примерно 150 м.

Пассивный прибор от компании BMW, который называется “Night Vision”, представляет собой тепловизор, видеокамера которого закреплена в нижней части переднего бампера. Дальность его работы составляет около 300 м. Система чутко улавливает разницу температур и отчетливо “рисует” живые объекты. Но с препятствиями на дороге дело обстоит хуже. Яму или камень, если они не отличаются температурой от асфальта, камера не видит. Зато система реагирует на скорость автомобиля и по мере ее возрастания увеличивает дальность обзора, а при повороте машины смещает “картинку” на экране в сторону движения.

Сказать, какая система лучше, – сложно. Соревнование активных и пассивных ПНВ рассудит время. Тепловизоры отчетливее “видят” пешеходов, а активные системы – неживые объекты. Специалисты считают, что оптимальным решением будет комбинирование обоих принципов работы. По всей видимости, такие приборы появятся на рынке в скором будущем.

Автор
Леонид ПАЩЕНКО
Издание
Клаксон №8 2007 год

www.motorpage.ru

Что такое ночное видение автомобиля и как работает система CNV?

Главная страница » Что такое ночное видение автомобиля и как работает система CNV?

Автомобильное ночное видение (CNV — Car Night Vision) – очередная технология оснащения транспортных средств, направленная на обнаружение и предупреждение водителя о препятствиях. Рассмотрим подробнее ночное видение автомобиля – технологию обнаружения препятствий в ночное время, и как работает эта система вне досягаемости автомобильных фар. Сразу отметим: новейшими разработками используются алгоритмы, определяющие, является ли источник инфракрасного излучения живым организмом на проезжей части. Затем устройством активируется элемент фары или другой, чтобы таким способом предупредить водителя и объект на дороге.

Содержимое публикации

Развитие автомобильных систем ночного видения

Самые первые системы автомобильного ночного видения (включая разработки 2000–2014 годов) отличались ограниченной функциональностью и при этом оценивались рынком на уровне $3000. Старые конструкции требовали от водителя постоянно переключать внимание от полотна дороги на дисплей и вновь на дорогу.

На текущий момент (2019 год) цены на комплекты ночного видеонаблюдения для автомобилей заметно упали, но всё равно достаточно сложно найти интегрированную систему ночного видения, стоимостью менее $2000 (не путать с парковочными камерами на AliExpress). Правда, на перспективу предполагается снижение стоимости таких систем даже ниже $1000. Около $500 прогнозируется цена на модули «урезанной» конфигурации.

Vantrue N2 Pro

Системы ночного видения, предназначенные для установки в легковом автомобиле, традиционно использовались только в машинах высшего класса. Однако теперь ситуация меняется в пользу владельцев обычных машин

Две конфигурации автомобильного ночного видения

За весь период разработки устройств подобного рода были созданы два типа конфигураций:

  1. Пассивная.
  2. Активная.

Работа каждой из конфигураций отличается своими особенностями, что естественным образом отражается на эффективности и прочих свойствах технологии ночного видео для автомобилей.

Системой ночного видения обычно используется инфракрасный датчик, смонтированный в области решетки автомобильного радиатора. Датчиком идентифицируются объекты на дороге, излучающие тепло. Собственно, датчиком, в данном случае, выступает видеокамера, фиксирующая инфракрасный спектр чуть выше диапазона видимого света.

Сигнал от датчика обрабатывается электроникой и выводится как изображение на дисплей, установленный в области приборной панели перед водителем автомобиля. Алгоритмы обнаружения и обработки инфракрасных сигналов постоянно совершенствуются. Однако в целом структура применима к любой конфигурации системы.

Как работает пассивное ночное видение?

Пассивные системы распространены больше активных систем ночного видения. Устройством пассивного типа определяется тепло, без необходимости дополнительного облучения. Излучающие тепло объекты (люди, животные) отображаются на ЖК-дисплее автомобиля более яркими засвеченными изображениями. Холодные объекты, соответственно, выглядят затемнёнными.

Car DVR Rear

Такой вид объектов, зафиксированных тепловизионной камерой, отмечается на дисплее системы ночного видения легкового автомобиля. В зависимости от типа конфигурации (пассивная, активная) монохромное изображение несколько меняется

Между выражено тёмными и яркими светлыми объектами также выделяются объекты серых тонов, которыми обычно выступают дорожное полотно, камни на обочине. Нагретые солнцем в течение дня, такие объекты тоже излучают тепло в часы вечернего времени. В целом изображение дисплея напоминает фотографический негатив.

Пассивное автомобильное ночное видение позволяет определить объект на расстоянии до 300 метров (технический параметр). При скорости движения транспорта 100 км/час на проселочной дороге, такое расстояние преодолевается теоретически за 10-15 секунд. То есть, у водителя есть время для принятия решения.

Пассивные системы показывают эффективную работу в условиях дождя и тумана. Большинство современных автомобилей работают с пассивными датчиками, в том числе многие модели «Audi» и «BMW». С другой стороны, пассивные системы работают менее эффективно в условиях высоких температур окружающей среды. Если выражаться картинно – датчики пассивного типа чувствуют белых медведей на фоне снега лучше, чем верблюдов на фоне песка в пустыне.

Например, для «BMW» верхний предел эффективности составляет 35ºC. Датчики установлены в нижней области решетки, а иногда непосредственно под бампером. Поэтому на светофоре, где скапливается масса автомобилей плотно один за другим, на экране ничего не видно, кроме выхлопной трубы стоящего впереди автомобиля.

Как работает активное ночное видение?

Активные автомобильные системы ночного видения используют инфракрасный облучатель, иногда часть кластера фар, для облучения полотна дороги в диапазоне инфракрасного спектра. Изображение получается более высокого разрешения, чем в случае пассивной конфигурации. Элементы дороги и здания проявляются существенно лучше. По качеству такое изображение сопоставимо с кадрами чёрно-белого телевизора.

APEMAN 1440P

Пример работы устройства с активной конфигурацией демонстрирует более высокое качество изображения на дисплее, но вместе с тем такие системы показывают меньший уровень чувствительности на расстоянии по сравнению с пассивными устройствами

При активном ночном видении можно установить камеру выше и непосредственно в салоне автомобиля, например, в зеркале заднего вида, для лучшего обзора. Как и в случае с обычными фарами, диапазон подсветки активных систем ночного видения уменьшается в условиях:

  • дождя,
  • снега,
  • тумана,

соответственно, эффективность действия на расстоянии также снижается. Достаточно хорошее изображение активной системы теоретически может позволить управлять машиной непосредственно через дисплей ночного видения. Однако практически такое управление невозможно. Исключение составляют отдельные случаи, когда в течение непродолжительного времени функция облучателя чётко показывает осевую линию тротуара и края дорожной разметки.

Существенным недостатком активной конфигурации является дальность обнаружения объекта, оцениваемая расстоянием не больше 150-200 метров. Поэтому некоторые производители автомобилей нередко используют метод сочетания систем ночного видения, объединяя пассивное и активное зондирование. Одним из примеров является устройство «Mercedes-Benz», где приемлемая дальность  обнаружения и хорошее монохромное изображение.

Как установить ночное видение автомобиля?

Рассмотрим технику инсталляции ночной видеосистемы на автомобиль, опираясь на общепринятую концепцию, с учётом разработанных систем после 2016 года (то есть самых новых на данный момент).

Некий прототип системы ночного видения для авто предлагается на AliExpress по цене около $300 (правда, больше напоминает видеорегистратор). Желающие могут рискнуть. Как правило, модули ночного видения автомобилей состоят из трёх основных частей:

  1. Камера-тепловизор.
  2. Дисплей монохромный.
  3. Блок адаптера с кабелями и монтажными деталями.

Монтаж инфракрасной камеры

Последние разработки тепловизионных камер, как правило, поддерживают беспроводное соединение для связи с модулем обработки сигнала и дисплеем водителя. Источником питания устройства является аккумулятор автомобиля. Форма камеры разрабатывается обычно в соответствии с конструкцией дисплея и других деталей.

Uber Dual Lens

Классическое место установки тепловизионной камеры – впереди радиатора автомобиля. Также камерам предъявляются определённые требования по углам относительно горизонта

Кроме того, монтажные размеры устройства и конструкции монтажных частей выполняются с учётом простотой установки и адаптации под различные виды транспортных средств. Конструкция современной тепловизионной камеры надежна, сделана под скрытую установку.

Монтаж тепловизионной камеры традиционно осуществляется впереди автомобиля. Инсталляция может отличаться, в зависимости от модели транспортного средства. Однако, как правило, автомобильная решетка радиатора аккуратно вырезается по центру, после чего устройство монтируется за уровнем радиаторной решётки.

Благодаря малым габаритам устройства, зазор между радиаторной решёткой и внешней границей линзы минимален. После монтажа обрезанный кусок решётки радиатора устанавливается на место и крепится любым удобным способом. Важным моментом монтажа является обеспечение беспрепятственного обзора для объектива камеры, без ограничений обзора частями радиаторной решётки.

Установка тепловизионной камеры производится с помощью специальных винтов, входящих в комплект поставки. Владельцу машины или механику рекомендуется для ознакомления инструкция по установке. Строго под прямой угол камера устанавливается за счёт специальных деталей-регуляторов.

Установочные размеры и другие детали

Рекомендуемые размеры для установки по вертикали — оптимально 650 мм от точки касания передних шин с землёй до центра объектива камеры. По горизонтали – строго по центру между головными фарами (или противотуманными фарами) с максимальным расстоянием 790 мм и минимальным расстоянием 480 мм, соответственно.

Vantrue N2 Uber

Точно рассчитанная область инсталляции камеры тепловизора играет существенную роль в работе всего устройства в целом. Поэтому этому моменту монтажа придают особое значение

Установка камеры в максимальном диапазоне является более адекватной, поскольку снижает риск повреждения камнями и другими факторами дорожного состояния. К тому же, камеру тепловизора желательно располагать как можно дальше от двигателя, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев.

Установленную тепловизионную камеру необходимо точно выровнять по уровню горизонта. Допускается отклонение угла выравнивания устройства по горизонту с расчётом +/- 2°. Также возможно установить тепловизионную камеру в других местах передней области автомобиля, но максимальный уровень эффективности, как отмечается практикой, достигается при  установке устройства именно в центральной части.

Для проверки условий работы тепловизионной камеры после монтажа, кабель питания необходимо соединить с аккумуляторной батареей автомобиля. Беспроводная система устройства запускается автоматически и самостоятельно распознаёт дисплей.  Свечение индикатора питания демонстрирует сигнал успешного подключения системы.

Особенности тепловизионных камер

Тепловизионные камеры не поддерживают обычные стеклянные линзы, поскольку стекло отражает тепловое излучение, не пропускает инфракрасные лучи сквозь линзу. Обычно применяются следующие материалы для изготовления тепловизионных линз:

  • германий (Ge),
  • халькогенидное стекло,
  • селенид цинка (ZnSe),
  • сульфид цинка (ZnS).

Следовательно, все эти материалы удачно подходят для LWIR (длинноволновой камеры тепловизора), имеющей спектральную полосу 8-14 микрон. Кроме того, система обычно дополняется неохлаждаемым микроболометром с полем зрения 24°x18°.

Для тепловизионной камеры требуется источник питания 12В. Диапазон рабочих температур обычно достигает значений -40°C / + 80°C. Оптимальные габаритные размеры камеры без дополнительных деталей — 120x80x40 мм. Длина кабеля питания не более 150 см.

Монтаж дисплея и блока адаптера системы ночного видения

Для современного модуля мобильного типа ограничений по монтажу практически не существует, учитывая наличие беспроводного интерфейса связи. Владелец современного комплекса ночного видения автомобиля, по сути, волен установить монитор где угодно. Главный момент – обеспечить хорошую видимость и удобство управления.

Dual Dash Cam

Так примерно выглядит концепция современного беспроводного дисплея автомобильной системы ночного видения. Более удобный вариант для водителя, по сравнению с устаревшими встроенными дисплеями

Как правило, модули беспроводных дисплеев оснащаются кронштейнами-присосками (по типу камер заднего вида). Благодаря такой детали, очень просто и удобно закрепить модуль практически в любом месте. Старые версии систем, как правило, предполагали жёсткий встраиваемый монтаж монитора непосредственно в панель перед водителем и применение проводного питания.

Модуль адаптер размещается также в любой удобной зоне автомобиля, но желательно предусмотреть такое месторасположения, чтобы кабель питания укоротить до минимально возможной длины. Этим действием предотвращается возможное появление наводок по цепям питания (например, от генератора), способным провоцировать нарушение работы беспроводной системы.


zetsila.ru

Автомобильная камера ночного видения, видеорегистратор

Автомобиль уже давно перестал быть простым средством передвижения. Одним из вспомогательных устройств и различных гаджетов, которые дают возможность наслаждаться дорогой, является автомобильная камера ночного видения.

Многие водители ведут активную жизнь в ночное время суток. Естественно, некоторым из них приходится управлять автомобилем. Для водителей, как правило, это может вызывать определенные сложности: недостаточное освещение или ослепление встречными машинами. Система ночного видения позволяет избежать подобных проблем.

Принцип действия камеры

Камера ночного видения в автомобиле работает по принципу теплового излучения. Например, машина во время езды выделяет тепло, на нем и основывается работа данного устройства.

  • Инфракрасное или тепловое излучение определяет специальный тепловизор.
  • Устройство получает информацию и делает из нее изображение, которое подается через монитор в салон авто.

Благодаря камере ночного видения на экране монитора образуется изображение с наиболее четкими контурами различных предметов, что создает комфорт и удобство при поездках в ночное время суток.

Почему же специалисты рекомендуют устанавливать данные системы в авто?Все очевидно: по статистике, большая часть аварийных ситуаций происходит именно ночью, когда на автовладельца накладывается лишняя нагрузка в плане управления и видимости.

Разновидности устройств

Системы ночного видения для авто подразделяются на следующие категории:

  • Пассивные устройства.
  • Активные устройства.

Пассивные камеры работают исключительно на получении информации о тепловом излучении от встречных объектов. Активные получают информацию с помощью собственного излучения и ярко подсвечивают все важные предметы.

Таким образом, пассивные лучше реагируют на двигающиеся объекты, а активные — на неподвижные. Если у вас достаточно средств для приобретения данного оборудования, то рекомендуется покупать сразу две модели.

Немного истории

Первые устройства с использованием теплового излучения появились еще в шестидесятых годах и с тех времен стали популярными. Аппараты применяют в военной индустрии для вычисления врага при плохой обзорности, в спасательных операциях во время поисков людей или животных и в автомобильной сфере.

Нужна ли камера ночного видения

Польза камер ночного видения неоценима, но доступна ли она простым водителям? Система ночного видения – устройство не из дешевых, потому что само по себе производство и материалы стоят довольно дорого. Поэтому системы пока только встречаются в машинах премиум-класса.

Однако при желании вы можете приобрести камеру отдельно на свой автомобиль. Стоит учитывать, что такая покупка станет прекрасной возможностью обезопасить себя от неприятных ситуаций в дороге.

Какие камеры лучше

Конечно, как и в любой продукции, среди устройств существуют свои лидеры. Качественным и надежным оборудованием, относящимся к пассивному типу, является продукция компании BMW. Устройства получили название Light Spot. Они осуществили следующие возможности:

  • Распознают живые объекты и предметы на расстоянии около 100 метров от машины при разных условиях и видимости.
  • В качестве дополнения обнаруженные предметы подсвечиваются светодиодами.

В скором времени ожидается выпуск нашего отечественного оборудования под названием «Сова». Сейчас оно проходит окончательные испытания. Какие возможности в ней будут реализованы — пока неизвестно, но вот то, что стоимость ее будет на порядок ниже – это факт.

Среди активных устройств ночного видения популярным выбором является модель Night View Assist Plus от немецкого производителя Mersedes-Benz. Инфракрасная камера прекрасно видит любые объекты на расстоянии до 200 метров и после обнаружения включает дополнительную подсветку. Кроме того, подсветка отключается при встречных машинах, чтобы не ослеплять водителей.

Учитывая высокую стоимость приборов ночного видения, все без исключения производители гарантируют надежность всех датчиков и стабильную работу при любой температуре. Только лишь Северный полюс и Антарктида не входят в список рекомендованных мест для использования.

Особенности систем ночного видения

Конструктивно все устройства оснащены активными камерами, которые установлены в фарах главного света, видеокамерами за лобовым стеклом, информационным экраном в салоне автомобиля и электронным блоком управления.

Инфракрасные системы позволяют зафиксировать обстановку на дороге. Они определяют, какое время суток на данный момент, а также наличие встречных или впереди идущих авто. Информация подается на электронный блок автомобиля, затем обрабатывается и поступает на экран.

В случае с Mercedes, в качестве экрана в салоне используется высококачественный ж/к дисплей на приборной панели для авто S-класса или экран навигационной системы для авто E-класса. Первые камеры выводили картинку на стекло.

О любой опасности пешеходов оповещают короткие световые сигналы или освещение фарами автомобиля на протяжении нескольких секунд. Если замечены движущиеся впереди или навстречу автомобили, то система не сработает, чтобы не ослеплять их.
Система срабатывает при скорости движения не ниже 45 км/ч и обнаружении пешеходов на расстоянии не больше 100 метров.

Составляющие камеры

Автомобильные приборы ночного видения состоят из следующих узлов:

  • Активного или пассивного устройства инфракрасного излучения для автомобиля, которое расположено в фарах.
  • Обычной видеокамеры в салоне около лобового стекла.
  • Электронного блока управления.
  • Монитора для отображения информации на экран или режима в составе мультимедийного комплекса.

Во время движения датчики автомобиля улавливают тепловые сигналы и передают на камеру, которая снимает изображение. Затем оно поставляется на бортовой компьютер автомобиля, который проецирует картинку в нужном масштабе.

Моноблочные устройства

С заводскими камерами для автомобиля мы разобрались, а можно ли их смастерить самостоятельно? Конечно можно, нужно только желание, время, комплектующие и некоторый опыт в радиотехнике.

Как известно, принцип всех камер автомобиля заключается в возможности выдавать инфракрасное излучение. Вам необходимо запастись следующими компонентами:

  • Монитор. Можно позаимствовать из любой видеокамеры.
  • Видоискатель. Также берется из видеокамер, главное, чтобы он был рабочий.
  • Камера, которая работает в ночном режиме.
  • Несколько инфракрасных излучателей.

Теперь перейдем непосредственно к делу. Главное – это закрепить два соединительных провода: первый для камеры и видеовыхода, второй — видоискатель и видеовыход. Благодаря такому соединению камера, подсветка и видоискатель взаимодействуют друг с другом.

Собирать этот прибор очень просто и легко, даже не имея определенных навыков. Работа камеры и видоискателя осуществляется от 5 Вольт. Немаловажной деталью является переходник, который связывает основную камеру с экраном.

Обязательным составляющим в конструкции для авто служит переключатель между подсветкой, камерой и монитором.

Инфракрасный датчик

Стоят они недорого, поэтому можно использовать любую разновидность. В качестве дополнения вам нужны будут пассатижи, изолента, провода и шуруповерт.

Как вы можете видеть, самостоятельное создание камеры ночного видения не составляет большого труда и не предполагает больших финансовых затрат. Для этого не требуется наличие специальных навыков и умений.

Для справки

В технологии ночного видения используются инфракрасные датчики, которые устанавливаются на авто. Благодаря последним и электронике, которая расшифровывает информацию, система может увидеть животных или людей даже в полной темноте на большом расстоянии. Это примерно в три раза дальше, чем освещение фар дальнего света.

При необходимости датчики можно настраивать, что дает возможность увидеть объекты в тумане, дыму или пыли. Однако, стоит отметить, что условия плохой видимости могут несколько ухудшить обзорность в целом.

Таким образом, камера ночного видения для авто является замечательным современным решением для безопасной езды при плохой видимости. Несмотря на высокую стоимость, эти устройства полностью оправдывают себя, снижают напряжение водителя и обеспечивают комфорт на дороге в темное время суток, тумане или при ярком свете встречных фар.

autolirika.ru

Системы ночного видения в автомобиле

 

Системы ночного видения в автомобиле – это системы, направленные на обнаружение и предупреждение водителя о препятствиях в ночное время. Системы ночного видения уже давно и активно используются на военной технике. На гражданские автомобили это оборудование попало совсем недавно и применяется оно в системе безопасности автомобиля.

 

Содержание

 

В темное время суток следующие два фак­тора накладывают ограничение на зритель­ные способности водителя. Во-первых, несмотря на современные источники осве­щения такие, как галогенные или ксеноновые лампы, освещенная зона остается достаточно ограниченной. Например, дальность освеще­ния от обычной фары ближнего света состав­ляет всего 40-50 м. Хотя включение дальнего света позволяет увеличить дальность обзора до 120-150 м, дорожная ситуация (ослепле­ние фарами встречных машин) не позволяет пользоваться им слишком часто.

Во-вторых, цвет и контраст объектов в темноте и при дневном свете различны, а способность различать объекты в темноте часто значительно уменьшена. Пешехода в темной одежде, например, обычно трудно за­метить, даже, если он находится в пределах дальности ближнего света фар. Поэтому си­стемы ночного видения помогают повысить безопасность дорожного движения.

 

 

Системы дальней инфракрасной области спектра

 

Принцип действия

 

Системы ночного видения, работающие в дальней инфракрасной области спектра (FIR) используются в военной области уже многие годы. В области гражданского автомоби­лестроения они впервые были применены в 2000 году в США. В них используется ин­фракрасная камера, которая обнаруживает тепловое излучение объектов в диапазоне длин волн 7-12 мкм (рис. а, «Сравнение систем дальней и ближней инфракрасной области спектра» ). Таким обра­зом, это — пассивные системы, не требующие дополнительных источников излучения для подсвечивания объектов.

Пироэлектрическая инфракрасная камера или микроболометрическая камера (камера, обнаруживающая сердечные сокращения) чувствительна только в диапазоне длин волн 7-12 мкм. Поскольку ветровое стекло непро­зрачно для этих длин волн, камера должна быть установлена снаружи автомобиля.

В инфракрасных камерах используются рассеиватели на основе германия. В настоя­щее время в разработке находится стекло марки «ТеХ» с высоким содержанием герма­ния и соответствующей дальностью передачи излучения.

Имеющиеся на данный момент камеры имеют разрешающую способность QVGA (четвертичная логическая матрица видеогра­фики, 320 х 240 пикселов). Сигналы, посту­пающие от камеры, обрабатываются в ЭБУ. Получаемый видеосигнал переда­ется на дисплей, установленный, например, в комбинации приборов; на нем можно увидеть тепловое изображение.

Видеодисплей

 

Тепловые объекты показываются на изобра­жении в виде световых контуров на темном (холодном) фоне, причем (рис. «Опознание дорожных знаков» ), кон­трастность увеличивается в зависимости от температурной разницы между объектом и окружающим воздухом. Однако изображе­ние на видеодисплее выглядит довольно не­типично, т.к. отличается от обычной картины, видимой глазами.

С 2004 года поступила  в серийное производство система с вибрацией кресла (с информацией о направлении). В 2009 году начался серийный выпуск системы с вибрацией рулевого колеса или легкого сопротивления руля  в требуемую сторону.

Преимущество подачи сопротивления непосредственно на рулевое колесо в том, что водитель напрямую ассоциирует опасность с движением руля.

Следующая ступень на пути к автоматическому поддержанию направления (помощь в удержании полосы движения с активным вмешательством в рулевое управление) больше не выглядит слишком фантастической в свете сказанного. Однако, в соответствии с действующими нормативными актами, допускается, чтобы такая система была активна только в том случае, если водитель держит обе руки на руле. Кроме того, у водителя всегда должен быть приоритет перед системой.

Опознание дорожных знаков

 

Видеокамера регистрирует окружающую обстановку и передает видеосигнал компьютеру для обработки изображений. Во время движения автомобиля система постоянно ищет объекты, которые, судя по их форме, могут быть дорожными знаками. Когда такой объект найден, он отслеживается до тех пор, пока не окажется достаточно близко, чтобы снять его на видеокамеру. Опознавание дорожных знаков предполагает, что компьютер для обработки изображений «обучили» этим знакам.

Ограничение скорости, опознанное и обработанное компьютером для обработки изображений (рис. «Опознание дорожных знаков» ), подается приборную панель и показывается в виде символа на графическом дисплее. Если водитель не соблюдает это ограничение скорости, система может подать дополнительное звуковое  или тактильное предупреждение.

Надежное опознавание дорожных знаков сейчас возможно на скорости до 160 км/ч, а также в условиях дождя и умеренной дымки над дорожным покрытием.

Системы ближней инфракрасной области спектра

 

Системы ближней инфракрасной области спектра (NIR) измеряют тепловое излучение с длинами волн, близкими к видимому спектру. Однако, объекты не производят излучения в этом диапазоне длин волн. Поэтому применяется подсветка инфракрасными фарами. ( рис. b, «Сравнение систем дальней и ближней инфракрасной области спектра» ) Таким образом, такие системы являются активными. Инфракрасная камера воспринимает изображение, т.е. инфракрас­ное излучение, отраженное от объектов. Изо­бражение передается в ЭБУ, откуда, в свою очередь, обработанное изображение отправ­ляется на дисплей (например, на приборной панели). Водитель видит изображение теку­щей дорожной обстановки. ( рис. b, «Сравнение наружного вида систем дальней и ближней  инфракрасной области спектра» )

Системы на основе NIR впервые были вне­дрены в 2003 году в Японии, с упрощенным изображением на видеодисплее и с использо­ванием традиционных технологий ПЗС-камер (CCD). В 2005 году система ночного видения на основе NIR со значительно улучшенными характеристиками была впервые установлена на автомобилях марки «Mercedes S-Class» (система ночного видения).

 

 

Принцип работы

 

Системы ночного видения в ближней инфра­красной области спектра используют раз­личие в спектральной чувствительности че­ловеческого глаза и электронной камеры на кремниевой основе. Спектральная чувстви­тельность человеческого глаза описывается кривой V(λ) (рис. «Спектральная чувствительность» ) и действует в диапазоне длин волн от 380 нм. (фиолетовый) до 780 нм. (красный). Максимальная чувствитель­ность проявляется на длине волны 550 нм. (зеленый). По сравнению с этим, спектраль­ная чувствительность камеры простирается гораздо дальше в сторону длинных волн, вплоть до 1000 нм.

 

 

Инфракрасные фары

 

Галогенные лампы, обычно используемые в автомобильных фарах, имеют высокую долю инфракрасного излучения. Оно простирается от пределов видимого спектра (380-780 нм) до длин волн 2000 нм и выше, с максимумом между 900 и 1000 нм. Верхний предел чув­ствительности кремниевых элементов видео­камеры -1100 нм.

Обычные галогенные фары дальнего света используются в качестве инфракрасных фар. На них устанавливается дополнительный фильтр на пути луча, который задерживает видимый свет, не сильно уменьшая полез­ную инфракрасную составляющую (рис. «Спектральная чувствительность» ). Человеческий глаз не видит такое излучение.

Такие инфракрасные фары имеют сход­ную дальность и углы освещения также как у обычных фар дальнего света; таким обра­зом, достигается сходная дальность обзора, но при этом свет не слепит других участников движения (рис. «Дальность действия системы ночного видения» ).

К выбору характеристик фильтра предъ­являются противоречивые требования. Спек­тральная чувствительность камеры умень­шается с увеличением длины волны. Чтобы суметь использовать ее рабочий диапазон, край фильтра для малых длин волн должен находиться близко к линии края видимого луча света. С другой стороны, для того чтобы фары не были красного цвета (что запрещено нормативно), край фильтра должен быть сдвинут к большим длинам волн. Можно удо­влетворить обоим требованиям, тщательно выбирая интенсивность излучения в видимом диапазоне, положение края фильтра и угол его наклона.

Инфракрасные фары либо встраиваются в модуль фар, либо устанавливаются от­дельно, например, на переднем бампере ав­томобиля (рис. «Принципиальная схема системы ночного видения» ).

 

 

Камеры

 

Неблагоприятные условия освещенности с высокими контрастами — темнота и очень яркий свет, например, от фар встречного транспорта — предъявляют очень высокие требования к защитным свойствам рассеи­вателя камеры, а также к самой камере. Чув­ствительность камеры в темноте определяет дальность действия системы обзора; дина­мика чувствительности в значительной мере определяется устойчивостью к ослеплению.

Чипы CCD (ПЗС: прибор с зарядовой свя­зью) имеют очень хорошую чувствительность в темноте, но, как правило, обладают недо­статочной динамикой светочувствительности без применения дополнительных мер. Имею­щиеся чипы CMOS (КМОП: комплементарный метало-оксидный полупроводник) имеют немного меньшую чувствительность, зато их динамика светочувствительности достигает 100 дБ и выше. Благодаря регулируемым кривым с нелинейным характеристиками, эти камеры легко настраиваются для изме­няющихся условий освещенности.

Подсвечивание дороги излучением в диапазоне длин волн между 700 и 1000 нм (инфракрасное излучение) дает для камеры полезный сигнал, зависящий от интенсивно­сти освещения и спектральной отражатель­ной способности окружающей обстановки.

Принцип включения инфракрасных фар

 

Один из важных аспектов работы камеры — это автоматическое включение инфракрас­ных фар. Они излучают свет высокой интен­сивности, слишком яркий для человеческого глаза; в лучшем случае, человеческий глаз может воспринимать его в течение очень не­продолжительного времени. Чтобы уберечь глаза от внезапного включения света на близ­ком расстоянии, автоматическое включение инфракрасных фар происходит только, на­чиная с определенной скорости в дополнение к фарам ближнего света, которые уже вклю­чены. Если скорость падает ниже заданного порога, они автоматически выключаются. При этом исключается критическая комбина­ция длительного воздействия света и близо­сти к его источнику. В дополнение к этому, инфракрасные фары включаются только в том случае, если фары ближнего света тоже включены. Таким образом, задействуется рефлекс моргания при взгляде на фары, что значительно уменьшает вред для глаз.

 

 

Характеристики системы системы ближней инфракрасно области

 

Системы, использующиеся до настоящего времени, выдают обработанное изображение с камеры (и в дальней, и в ближней инфра­красной области спектра) на монитор, имею­щий достаточные графические возможности, установленный на приборной панели или на центральной консоли. В японских автомоби­лях также принято передавать изображение в индикационный блок на ветровом стекле.

При установке монитора в автомобиле важно найти такое место, чтобы он находился как можно ближе к ветровому стеклу или не слишком далеко от нормального поля зрения водителя, чтобы водителю не приходилось отвлекаться от дороги слишком надолго. В отношении последнего соображения, наи­лучшее положение монитора — на приборной панели.

Новые методики обработки изображений позволяют идентифицировать пешеходов по типичным очертаниям (область головы и плеч). Поэтому возможно высветить изо­бражение пешехода на мониторе и облегчить водителю выявление опасной ситуации. Это особенно важно для систем дальней инфра­красной области спектра, поскольку изо­бражение на них, в силу своей необычности, труднее интерпретировать, чем изображение с камеры в ближней инфракрасной области спектра. Это важно еще и потому, что боль­шинство тяжелых аварий случается ночью. Таким образом, эти системы могут помочь значительно снизить количество ночных ава­рий с участием пешеходов. Такие системы с возможностью идентификации пешеходов, основанные на обеих технологиях (ближней и дальней инфракрасной области спектра), теперь устанавливаются в стандартной ком­плектации на автомобилях, производимых в Германии.

Перспективы дальнейшего развития

 

В будущем способность систем ночного виде­ния идентифицировать и классифицировать объекты будет улучшаться, так что станет возможно обойтись без видеодисплея и по­давать предупреждения водителю только относительно препятствий, находящихся на полосе движения или поблизости.

Без сомнения, наилучший способ подачи информации от систем ночного видения — трансляция на ветровое стекло, поскольку водитель может считывать информацию от­туда, не отрывая взгляд от дороги. Однако индикация на лобовом стекле не должна быть перегружена информацией, т.е. там не должно быть видеоизображений. Проекция предупредительного символа, специфиче­ского для той или иной дорожной ситуации, на ветровое стекло — это, вероятно, опти­мальное решение.

Система диапазона NIR имеет то преиму­щество, что с ее помощью можно реали­зовать дополнительные функции помощи водителю на основе видеоинформации, а также обеспечения безопасности дорожного движения; не требуется устанавливать других устройств, чем те, которые уже используются в системе ночного видения. В будущем это позволить значительно снизить стоимость внедрения тех или иных функций.

В следующей статье я расскажу о регистрирующей аппаратуре в автомобиле.

 

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

Судовая система ночного видения

В статье рассмотрены системы ночного видения для судов: их особенности, состав, типы, принципы работы и использования.

Системы ночного видения для судов находят широкое применение среди силовых структур, спасателей и обычных капитанов катеров, маломерных судов, яхт и других плавсредств. Использование данных систем позволяет обеспечить безопасность в ночное время и в условиях ограниченной видимости на воде, а также значительно повысить качество проведения спасательных и оперативно-розыскных мероприятий. Стоимость данных устройств сопоставима с теми мерами безопасности, которые обеспечиваются их использованием на плавсредстве.

Принципы работы систем ночного видения

Принципиальное построение данных систем основано на совмещении нескольких физических возможностей отображения обстановки в условиях малой освещенности. Это могут быть:

  • тепловые системы индикации

  • системы индикации с повышенной чувствительностью на световое излучение,

  • системы инфракрасного наблюдения, 

  • другие современные системы, построенные на методах распознавания объектов, отличных от зрительного восприятия. 

Полученные результаты выводятся на прибор индикации, и пользователь способен произвести индикацию наружной обстановки, сравнивая разные данные. Прибор индикации отображает информацию либо от одного источника, либо одновременно от нескольких источников.

На современных плавсредствах под разные задачи устанавливаются системы ночного видения, совмещающие в себе различные системы индикации. В большинстве случаев это тепловизор и электроннооптический преобразователь:

  • Тепловизор представляет собой систему, ориентированную на восприятие разницы в излучаемом объектами тепле. Такая система отлично подойдет для обнаружении в воде теплых объектов, будь то человеческое тело или любое нагретое тело. При этом даже мельчайшей выступающей из воды части теплого объекта будет достаточно для его обнаружения.

  • Второй системой индикации является электроннооптический преобразователь, который усиливает поступающий на его приемный элемент свет и передает его в уже усиленном формате на устройство индикации. Он хорош тем, что отображает всю окружающую обстановку, однако свет, отраженный одинаково от разных предметов, будет воспринят одинаково. В связи с этим совместное использование данных систем увеличивают вероятность обнаружения необходимого объекта в условиях ограниченной видимости.

Судовые тепловизоры

Принцип работы тепловизора построен на получении термограммы объекта путем облучения его лучами инфракрасного диапазона электромагнитного спектра, которыми обладает любое тело, имеющее тепло. Тепловизор способен различить разницу такого излучения и окрасить более теплый предмет в определенный цветовой спектр, а более низкую температуру — в другой.

В таком ключе зрительно наблюдается только разница температур, а не их границы. Также при наблюдении за предметами с разной тепловой интенсивностью, от очень горячих до холодных, прибор выберет на самый пик положительного и отрицательного спектра температур цветовую гамму, максимально приближенную к нему, и отобразит остальные предметы, излучающие тепло, в том небольшом цветовом спектре, который будет соответствовать перепаду температуры. То есть при наведении прибора на костер с очень высокой температурой горения, ему будет присвоен один спектр цвета, а человек, стоящий рядом, будет сливаться с окружающей обстановкой, так как его 36 градусов тепла получат цветовую гамму ближе к 0 градусов, что помешает его индикации. 

Также минусом данного средства является соответствие окружающей атмосфере объектов, находящихся в ней, по теплу. Например, если использовать данный прибор при температуре в 36 градусов, то человеческое тело сольется с окружающей средой и поэтому не будет отображаться на мониторах. 

Безусловными плюсами данного метода являются дальность обнаружения и возможность индикации предметов за теплопроводящими объектами и атмосферными явлениями, такими как туман, дымка, легкая перегородка и т.д. 

В современном приборе используются два принципиально различных устройства восприятия инфракрасного излучения: CCD-матрица и CMOS-матрица. Каждый из них имеет свои, как положительные, так и отрицательные стороны, но принцип индикации тепла по цветовой гамме одинаков. Поэтому оператору картинка индикации отображается одинаково.

Электрооптический преобразователь

Абсолютно по-другому построен принцип работы системы электрооптического преобразования. Её суть сводится к усилению поступающего светового сигнала и преобразованию его в воспринимаемый для глаза формат сигнала. Данные электрооптические преобразования производит непосредственно система ночного видения путем использования в своей структуре фотокатода, который воспринимает даже крайне слабый свет, отраженный от объекта, и усиливает его посредством катодолюминесцентного экрана. Улавливаемый свет прибором усиливается до различимого глазом света, это может быть коэффициент, равный 100 000, что существенно расширяет диапазон восприятия оператора. При таких усилениях достаточно иметь минимальный источник света, даже отраженный от других предметов для достаточности его преобразования в необходимые уровни и отображения на приборе индикации. 

Существенный минус данной системы — это отсутствие возможности работы в условиях, приближенных к абсолютной темноте, которая хоть и крайне редко, но встречается при работе в ночное время, в тумане, повышенной облачности, дымке или в полностью изолированных от света местах, таких как гроты, пещеры и т.д. Также дальность действия таких систем значительно ниже, чем зачастую необходимо при решении поставленных задач. Но принцип построения её на отображении реально отраженного света дает преимущество, так как частота световой волны сохраняется, тем самым разные предметы, с разной цветовой поверхностью и отдаленностью, будут восприниматься оператором как они есть.

Используя разные системы и принципы построения картинки, оператор способен не просто увидеть объект, но и определить расстояние до него, его состояние и другие параметры. Так, манекен, обнаруженный через систему преобразования слабого светового сигнала, может быть воспринят как человек, а тепловизор не выявит в нем источник тепла. И наоборот: при обнаружении плывущего бревна в сторону плавсредства тепловизор не воспримет его, как опасный объект, а электро-оптический преобразователь сможет распознать в нем угрозу. 

Поэтому совместное использование этих двух систем зачастую является оптимальным решением, достаточным и необходимым для повышения безопасности плавсредства, выполнения розыскных работ или проведения спасательной операции.

Особенности использования системы ночного видения

Воздействие окружающей среды

В условиях использования системы ночного видения на катере, яхте или другом плавсредстве необходимо учитывать активное агрессивное воздействие внешней среды — соляного тумана, повышенной влажности, воды, вибрации, ударов и т.д. 

В этом ключе, дабы сохранить работоспособность дорогостоящей аппаратуры, корпус изготавливается из пластика повышенной прочности, металла или других материалов, способных успешно противостоять всем вышеперечисленным воздействиям. При этом и внутренняя схемотехника прибора подбирается и собирается таким образом, чтобы сохранять жизнедеятельность прибора даже при сильной качке, либо длительной вибрации, либо после удара. Это принципиально важно, ведь выход из строя системы ночного видения может ослабить безопасность или прекратить ведущиеся с помощью системы работы. 

Особенное внимание также уделяется повышенной влажности и возможности коррозии, запотевания и другим факторам, связанным с водной средой. Для этого усиливаются прорезиненные прокладки, более плотно и качественно наносится смазка на трущиеся элементы, платы заливаются водооталкивающими материалами, не наносящими вред самой элементной базе.

Управление системой

Управление системами ночного видения на катерах также вызывает требует особого внимания. Так как угол обзора данных приборов в подавляющем случае меньше 360 градусов, то этот вопрос закрывается путем поворота и наклона камер как по горизонтали, так и по вертикали, тем самым перекрываются все тени обзора. Управление ими может вестись непосредственно с монитора путем указания точки, на которой необходимо сконцентрировать внимание, и автоматика сама будет продолжать следить за указанным объектом, вне зависимости от движения катера. Или в ручном режиме путем управления джойстиком системы, наведения на необходимый объект и постоянным поддержанием необходимого угла поворота и наклона. При этом индикация окружения позволит также отслеживать происходящее вокруг интересующего объекта.

Система ночного видения — это один из необходимых элементов аппаратуры освещения надводной обстановки на борту, силовых структур, министерства чрезвычайных ситуаций и владельцев плавсредств, заботящихся о повышении безопасности транспортного средства в условиях ограниченной видимости, или усиления её при нормальной освещенности. 

seacomm.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о