夜間駕駛與惡劣天氣一直是自動駕駛技術的“盲區”——傳統攝像頭在低光照下性能驟降，誤判風險激增。友思特門控視覺技術應勢而生，以近紅外成像與智能“門控”算法，重新定義汽車視覺感知！

夜間駕駛的危險與技術挑戰

夜間駕駛長期以來一直被視為一天中最危險的駕駛時段。在此期間，駕駛員的視力受限，難以準確判斷距離，而且容易疲勞，這些因素都導致夜間交通事故的發生率顯著上升。隨著自動駕駛技術（ADAS）和自動駕駛車輛（AV）的不斷發展，現有的攝像頭系統在夜間的表現卻不盡如人意，尤其是在最需要它們發揮作用的時候。

這一問題催生了對新型視覺技術的迫切需求。門控視覺技術應運而生，它不僅在黑暗環境中表現出色，還能有效檢測障礙物，為汽車制造商和駕駛者提供了全新的解決方案。本文將深入探討門控視覺技術的基本概念、其在汽車領域的應用場景，以及它如何滿足汽車視覺傳感器的理想性能要求。

門控視覺技術解析

門控視覺技術是一種先進的視覺感知技術，它通過使用近紅外（NIR）波長和獨特的“門控”成像方法，能夠有效地在各種光照和天氣條件下提供清晰、高對比度的圖像。

圖2. 門控技術原理

核心原理

深度感知：門控視覺相機系統利用重疊的范圍切片，計算場景中任何一點的距離。這種范圍切片在長距離時可以提供足夠的分辨率，以滿足自動駕駛的安全需求。

圖3.門控技術顯示圖

陰影檢測：所有視覺系統都依賴于對比度。在沒有對比度的情況下，無論是 AI 還是人類駕駛員都無法檢測到道路上的目標。門控視覺技術能夠在單幀時間內（<5 毫秒）對捕獲圖像中的陰影進行空間調制。這意味著它可以區分暗斑是陰影還是非反射材料，從而避免誤判。

后向反射識別：門控視覺系統能夠區分漫反射和后向反射。后向反射通常出現在道路標記、交通標志或車輛尾部。這種能力對于雨天的車道保持輔助（LIKE/LDW）和自動緊急制動（AEB）系統尤為重要，即使在沒有燈光的情況下也能正常工作。

非訓練障礙物檢測：結合范圍切片、陰影檢測和被動 NIR 成像，門控視覺系統能夠檢測到未經過訓練的新障礙物。這對于應對復雜多變的路況和突發狀況具有重要意義。

圖3.門控技術工作圖

汽車視覺傳感器的理想性能要求

在汽車應用中，理想的視覺傳感器需要滿足一系列嚴格的要求，以確保在各種條件下都能提供可靠、準確的視覺信息。

NO.1晝夜同等視力

白天和夜晚的駕駛安全水平不應存在差異。然而，由于夜間可視性有限，準確的距離估算變得困難，駕駛員通常更加疲勞，視力也會下降。門控視覺技術通過其卓越的夜間性能，使得晝夜駕駛的安全性趨于一致。

圖4.夜晚成像顯示

NO.2應對惡劣天氣

自動駕駛卡車和汽車不能因為下雨、下雪或大霧等天氣狀況而停止運行。業務連續性是行業的核心需求之一。對于 ADAS 而言，惡劣天氣是駕駛員需要安全設備和系統來克服人類駕駛員視覺挑戰的關鍵情況。門控視覺技術能夠在惡劣天氣條件下有效抑制散射干擾，提供清晰的圖像，從而擴大自動駕駛的運行設計域（ODD）。

圖5.雪中的反向散射：門控視覺（上圖）與可見的 HDR 相機（下圖）

NO.3動態范圍

在夜間使用主動照明時，動態范圍至關重要。由于亮度在短距離到長距離之間遵循平方反比定律，近距離的目標會比遠距離的目標更亮。例如，一個 10 米處的目標會比 100 米處的相同目標亮 100 倍。汽車圖像傳感器需要能夠在不飽和的情況下捕捉到不同距離的目標，并保持合理的信噪比（>5）。此外，在汽車領域，傳感器還需要能夠應對迎面而來的車燈、類似系統和后向反射器的干擾。

圖6.傳感器捕捉目標

NO.4檢測距離

如果可見傳感器只捕獲相關的距離范圍并忽略不相關的背景，將減少計算量和誤報的數量。同時，這也會增加對比度，使得目標更加清晰可辨。門控視覺技術通過范圍切片實現了這一點，切片的位置和寬度可以根據車輛的速度實時變化。

圖7.檢測距離

NO.5低成本

在 SAE 自動駕駛級別達到 L3 之前，向汽車傳感器套件中添加傳感器的成本可能是限制其大規模市場應用和部署的因素之一。對于 L3 及以上的級別，傳感器套件和整體自動駕駛系統的成本需要更高的預算。因此，為大規模市場應用提供低成本的解決方案至關重要。

門控視覺技術在滿足上述所有要求的同時，還具有成本效益，使其能夠被廣泛應用于各種類型的車輛，包括汽車和卡車。

門控視覺技術的應用場景

汽車

對于汽車而言，門控視覺技術可以顯著提高夜間駕駛的安全性。通過提供更清晰的視野，幫助駕駛員更好地識別道路上的障礙物、行人和其他車輛。它還可以與現有的 ADAS 系統集成，增強自動緊急制動、車道保持輔助等功能在夜間的性能，從而降低事故風險。

圖8.汽車應用

卡車

卡車運輸行業可以從門控視覺技術中獲得巨大的收益。卡車制造商通常能夠承擔更高的傳感器成本，尤其是對于在高速公路上運行的 8 類卡車。這些卡車在樞紐到樞紐的運輸過程中不需要駕駛員，門控視覺技術可以使它們在夜間更有效地運行，從而提高燃油效率和環保性能。

技術優勢與未來發展

門控視覺技術已經成熟，準備好為汽車行業提供一種高性能、低成本的解決方案，以應對低光照和惡劣天氣條件。其近紅外波長成像能夠提供高對比度的清晰圖像，同時支持范圍區分作為檢測增強功能，并抑制惡劣天氣帶來的干擾，如散射。

此外，門控視覺系統的固有重疊切片能力意味著可以從圖像中提取深度圖像，生成足夠精確的深度圖。這為自動駕駛技術的發展提供了更豐富、更準確的視覺信息，有助于提高自動駕駛系統的整體性能和可靠性。

隨著技術的不斷進步和成本的降低，門控視覺技術有望在汽車領域得到更廣泛的應用。它不僅可以提高駕駛安全性，還能推動自動駕駛技術的進一步發展和普及，為我們帶來更加智能、便捷和安全的出行體驗。

綜上所述，門控視覺技術憑借其卓越的性能和廣泛的應用前景，正在成為解決汽車視覺感知挑戰的關鍵技術之一。無論是對于汽車還是卡車運輸行業，它都具有重要的意義和價值。

友思特解決方案

產品亮點：

門控 CMOS相機

同步脈沖照明器

先進的全天候自動圖像優化控制

可配置的系統檢測范圍

規格：

視場角 30°x18°

圖像分辨率 800x480像素

卓越的對比度

低能見度增強性能（如霧和雨的穿透能力）

審核編輯 黃宇