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  • Aurora(极光)超级夜视相机正式发布:录下你夜间的精彩生活

    去年夏天,SIOnyx发布了一款名为Aurora(极光)的超级夜视相机,这款相机可以在极度黑暗的低光照环境下拍摄色彩丰富的照片。近日,AuroraSport正式发布,这款相机拥有和Aurora相同的1英寸900万像素传感器和夜视功能,但价格却只有一半。   Aurora SIOnyx宣称Aurora Sport相机可以“让黑夜变成色彩丰富的白天”,这门技术也被用于美军投资2000万美元的“night vision project(夜视计划)”。Aurora传感器可以在“日月无光”的环境下输出全彩图像。 Aurora Sport 许多配置都不逊于Aurora,它拥有16mm焦距、F1.4、F2、F5.6光圈的镜头;以720p分辨率录制8、15、24、30、60FPS视频的能力;小型OLED取景器;快门速度1/60s到1s 之间可调的延时功能。此外Aurora Sport 还支持IP67级别的防水,更加适用于户外运动,机身上有一个microSD 卡插槽用来储存图像,可以通过Wi-Fi和手机上的SiOnyx软件连接。   Aurora sport Aurora Sport 和Aurora最大的区别是定价:Aurora售价为799美元(折合5488.9元人民币),而Aurora Sport仅售399美元(折合2741元人民币)。目前SiOnyx官网预定Aurora Sport 还可立减50美元,最终售价349美元(折合2397元人民币)。 Aurora Sport的竞争对手并非那些普通的运动相机,而是那些红外成像夜视仪,720p60fps的全彩视频录制在夜视仪面前有着绝对的优势。如果你想要录下你夜间的精彩生活,Aurora Sport将会是非常不错的选择。

    时间:2019-07-16 关键词: aurora 夜视 相机 sport

  • 2019款iPhone拥有“专用夜间模式”,拍照无敌

    最新的消息称,2019款iPhone将拥有“专用夜间模式”,即可以让用户在不太理想的环境下拍照,爆料人还表示,苹果的这个功能将比谷歌、华为或三星的类似功能要更好。 爆料中提到,除了用户可以选择手动激活的专用夜间模式外,新款iPhone还能自己在适当的时间自动切换到夜间模式。不过消息人士表示他对这个泄露也不是完全有把握,但这确实存在意义的,因为预计苹果这次将把重点放在相机硬件和软件升级上。   据悉,iPhone 11和iPhone 11 Max都将首次采用三个后置摄像头设计,而iPhone 11R将在iPhone XR的基础上增加第二个后置摄像头。 众所周知,这几代iPhone在暗光拍摄下表现并不是特别给力,为了更好的跟竞争对手比拼,今年他们也将新机的摄像头升级放在第一位。

    时间:2019-06-13 关键词: 苹果 iPhone 夜视

  • 基于FPGA的实时图像预处理技术在汽车夜视系统中的应用

    摘 要: 针对红外图像的特点,提出了汽车夜视系统中图像增强的预处理方案。给出了基于FPGA的视频格式转换、快速中值滤波、自适应平台直方图双向均衡化的原理、实现方法及仿真结果。仿真结果表明本方案较好地满足了图像处理效果和处理速度的要求。 关键词: 汽车夜视系统;FPGA;视频格式转换;中值滤波;自适应平台直方图双向均衡化 汽车红外夜视系统作为辅助驾驶系统的一部分,在提高夜间驾驶的安全性方面起到了重要的作用。但由于受到红外器件发展的限制,其成像效果不够理想,影响了汽车红外夜视系统在实际中的应用。在系统中加入实时图像处理功能是最为经济有效的方法[1]。 为保持图像数据传输和处理的连续性,图像数据的处理不能导致图像数据传输的阻塞、中断或图像数据的丢失,因此实时图像处理系统必须具有快速处理巨大数据量的能力。FPGA以其硬件并行性、编程灵活性等特点,非常适合实时大数据量的处理。1 FPGA图像预处理功能设计 针对红外图像噪声大、对比度低、图像细节分辨能力差等特点,采用了基于流水线方式的快速中值滤波方法滤除视频图像中的噪声,采用自适应平台直方图双向均衡化方法增强视频图像的视觉效果。同时为便于视频图像的处理,在图像处理前后对视频图像的格式进行了转换。 FPGA图像预处理功能如图1所示。2 视频格式的转换 汽车红外夜视系统中,视频图像采集部分的摄像机输出的模拟信号经AD转换后变为符合ITU-R BT.656标准的YUV422格式数字数据流,其中行起始和结束标志融合在数据流中。为了使视频数据流的表示更加清晰,将其转换为MHIVF(Mitth?觟gskolans Interlaced Video Format)格式。在图像处理之后,再将其转换回ITU-R BT.656标准数据格式进行DA转换输出。ITU-R BT.656标准的YUV422格式数字视频数据流[2]和MHIVF的时序关系分别如图2和图3所示。 图2中Y表示亮度,Cb和Cr是色差信号。数据流中有两个定时基准信号:一个在每个视频数据块的开始(Start of Active Video,SAV),另一个在每个视频数据块的结束(End of Active Video,EAV)。每个定时基准信号由4个字的序列组成,格式如下:FF 00 00 XY(数值以16进制表示,FF00保留仅供定时基准信号用)。头三个是固定前缀,第4个字包含奇偶场标识、场消隐状态和行消隐状态的信息。定时基准信号内的比特分配如表1所示。注:(1)MSB:Most Significant Bit(最高位); LSB:Least Significant Bit(最低位)。 (2)F=0 第1场;F=1 第2场。 V=1 场消隐期;V=0 其他处。 H=0 行起始处;H=1 行结束处。 (3)P0,P1,P2,P3为保护位,它们的状态取决于F、V、H的状态。在数据接收端,能够进行一位纠错和两位检错。 图3中pclk为像素时钟信号;ofsync和efsync分别为奇场和偶场同步信号,每场起始处第一个时钟周期高电平;rsync为行同步信号,行有效期间为高电平,行间至少一个时钟周期;pdata为像素数据。2.1 ITU-R BT.656转换为MHIVF的方法及实现 监测到SAV标志到来时,rsync置1(维持一个时钟周期),ofsync和efsync视XY的具体值决定是否置1。同时对像素个数进行计数,如果累计值达到了一行像素的个数上限,则rsync置0,ofsync或efsync也置为0。等待下一行开始信号的到来,如此反复。同时由于系统主要应用在光照条件较弱的场合,采集黑白图像即可,因此后续图像处理只需要亮度信号即可,色差信号可以从数据流中去除。从视频数据流的第二个数据开始每两个数取一个便分离出了亮度信号,MHIVF中的像素时钟可以从对工作时钟的二分频得到。整个模块的功能在有限状态机(FSM)的协调下完成。模块结构如图4所示。2.2 MHIVF转换为ITU-R BT.656的方法及实现要完成MHIVF到ITU-R BT.656的转换,需要在视频数据流每一行的起始和结束位置分别添加SAV和EAV标志,同时应添加色差信号Cb和Cr。为实现上述功能,设置了四个8位寄存器和一个二选一选择器,由有限状态机FSM协调工作。具体实现过程如下:模块处于等待状态直到ofsync或efsync和rsync到来,然后视频数据输入到4个8 bit串行寄存器的第一个。因为SAV和EAV均为4 B,所以视频数据依次通过4个寄存器就相当于做了4个时钟周期的延时。在这4个时钟周期内二选一选择器选择FSM产生的SAV或EAV标志输出,这样就在数据流中加入了SAV和EAV标志。在二选一选择器和FSM之间设立握手信号,在添加SAV或EAV标志的同时,如果rsync有效,则二选一选择器选择FSM产生的Cb和Cr信号输出,同时改变握手信号,这样在下一个时钟的上升沿,如果rsync有效,二选一选择器会选择从寄存器传来的数据作为输出。如此反复,就实现了在数据流中添加色差信号Cb和Cr的功能。因为系统中使用的是黑白图像,所以为了简化设计,色差信号Cb和Cr的值均取十进制值128。模块结构如图5所示。 为了检验模块功能的正确性,将格式相互转换的两个子模块综合进行了仿真,得到了预期的波形,说明模块正确完成了预定的功能。仿真波形图6所示。3 流水线快速中值滤波3.1 快速中值滤波的原理 中值滤波[3-4]是一种非线性滤波技术,它能有效抑制图像噪声、提高信噪比而保持图像边缘。它是一种邻域运算,把邻域中的像素按灰度级进行排序,然后选择该组的中间值作为输出像素值。如果采用3×3模板,则中值为窗口内排第五位的像素值。由于只需要取出中值,所以没有必要对窗口内的像素值进行全部排序。 将3×3窗口内的各个像素分别定义为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9,像素排列如表2所示。 在3×3窗口中共有9个数据,中值的特点是窗口中至多有4个数比它本身大,至多有4个数比它本身小。算法思想是逐步淘汰,整个过程中如果有两个数据相等,算法不受影响。具体过程如下:第一步将各行数据从小到大分别进行排序,并从小到大存放;第二步对三列数据分别进行排序。在第一列数据中取出最大值,第一列中的另外两个数至少有5个数比它们本身大,不可能为中值。在第二列数据中取出中值。对于第二列数据的最小值,至少有5个数比它本身大(本列中另外两个数和第三列中的三个数),不可能为中值;对于第二列数据的最大值,至少有5个数比它本身小(本列中另外两个数和第一列中的三个数),不可能为中值。在第三列数据中取出最小值,第三列中的另外两个数至少有5个数比它们本身小,不可能为中值。这样窗口中值的可能取值只剩下三种可能。对这三个数排序取中值即为窗口的中值。比较过程如图7所示。 本算法第一步的三行排序可以并行,第二步的三列排序也可以并行,整个过程只需要3个时钟周期。由于中值滤波要选取3×3的模板才能完成一个像素点的运算,所以对于一幅图像中的最外面一圈像素,无法生成3×3的模板。真正能够处理的像素点是从第二行第二列的像素点开始的。对于未覆盖的区域,本系统中采取的方法是用模板的中心值代替。3.2 快速中值滤波的流水线实现 为了完成中值滤波功能,设置了三个模块:行列计数器模块、3×3模板生成模块、中值滤波模块。模块结构框图如图8所示。 行列计数器模块根据ofsync、efsync、rsync,利用模块内嵌入的计数器对当前像素所处的行数和列数进行标识。3×3模板生成模块对串行输入的图像数据流进行缓存,然后根据当前像素所处的位置调整模板中的数据输出。在模板和图像的相对滑动方面,本文采用固定模板滑动图像的方法,并针对此方法提出了一种缓存方案:利用FPGA内部的BlockRAM开辟两行加三个像素的缓存区域R,如果一行像素的个数为W,则R所占空间为2W+3(地址范围为[0,2W+2])。当有新像素输入时,R(2W+1)~R(0)依次赋值给R(2W+2)~R(1),新像素值存入R(0)。这种方法的优点是3×3模板的9个数与R中元素的对应位置固定不变,给操作带来了极大的方便。由于每个时钟周期都输出一组模板数据,如果中值滤波模块采用串行单次排序的方法,则在完成一次排序之前又会有两组数据到达,这就会造成数据的大量丢失,直接影响图像的质量;如果让模板生成模块每3个周期输出一组数据则会降低系统的运行速度。本文采用3级流水线处理方法,当流水线满负荷运转时,每个时钟周期都可以输出中值滤波的结果,极大地提高了吞吐量。 流水操作的中值滤波模块的仿真结果如图9所示。 采用TEXTIO方法读入由单帧图像生成的测试数据进行仿真。中值滤波前后的效果如图10和图11所示。4 自适应平台直方图双向均衡化4.1 自适应平台直方图双向均衡化的原理 自适应平台直方图双向均衡化是在直方图统计的基础上,通过寻找统计直方图中的局部最大值和整体最大值得出适当的平台阈值,然后利用此阈值修正统计直方图,进而在灰度等级和灰度级间距两方面对直方图进行均衡化[3]的一个过程。算法原理如下: 首先统计图像的直方图,在统计图像直方图时为落在某一个灰度级上的像素点数设置一个合适的上限阈值(即平台值T),适度限制占有像素数较多的灰度级的空间拉伸。当某一灰度级的像素数大于平台值T,则统计的像素数置为T;当某一灰度级的像素数小于平台值T,则统计的像素数为实际值。因而统计直方图变为: 其中,m为表示图像灰度级的位数;k表示图像的灰度级,对于8位的灰度图像,0≤k≤255;T是平台阈值;P(k)是图像中第k个灰度级的像素数;PT(k)是图像的平台直方图。当选取的平台值T大于直方图的主峰值时,平台直方图均衡化演化为经典平台直方图均衡化;当选取的平台值过小时,增强图像细节的同时又会增强图像的背景和噪声,达不到预期的效果;因此选择的平台值必须小于统计直方图的主峰值而大于等于直方图中对应于目标的峰值。本文采用一种自适应求取平台值的算法,大大增强了系统的灵活性和适用性。 自适应求取平台值的具体算法[5]如下: (1)统计原图像的直方图P(k),0≤k≤M,对P(k)进行3邻域一维中值滤波;然后选取直方图中的非零单元,构成集合{F(l)|0≤l≤L},L为P(k)中非零单元的个数; (2)找出F(l)的局部最大值和整体最大值。对非零单元进行一阶差分运算: F(1)(m)=F(m)-F(m-1)其中,1≤m≤L。找出F(l)中满足下列条件的F(li): F(1)(m-1)>0,F(1)(m)≥0,F(1)(m+1)<0即F(1)(m)的符号在m处发生了变化(由正变负),则F(li)为局部最大值,其中0≤li≤L,0≤i≤N,N为局部最大值的个数。然后,由F(li)求出整体最大值F(lk)。 (3)求出子集{F(li)|k≤i≤N}中的均值F(lk),F(lk)即为估计的平台阈值。此处取子集{F(li)|k≤i≤N}的中值效果会更好一些,但考虑到子集中数据的个数根据图像的不同而不同,所以要实现排序非常繁琐,不利于实时实现。用均值代替中值,加快了运算速度,同时也取得了令人满意的图像效果。 计算出平台阈值得到平台直方图后,对灰度级数目进行统计。假设平台直方图的存储单元为S,灰度级数目为M,令M0=0,则: 上式完成对灰度范围内不为零的灰度级进行累加计算,从而获得有效的实际灰度级数。Mk表示累积直方图中第k级灰度之前(包括k)的灰度级数目,M2m-1即为处理后图像的实际灰度级数。 然后对这些有效灰度级进行重新排序,在整个灰度范围内作等间距排列,变换函数为: Tk表示第k级灰度在新直方图中的灰度值,也即灰度值k经平台直方图双向均衡后要显示的新灰度值。4.2 自适应平台直方图双向均衡化算法的FPGA实现 自适应平台直方图双向均衡化的硬件实现主要由直方图统计模块、平台值计算模块、平台直方图灰度级统计模块、灰度间距计算模块、灰度映射模块、控制模块组成,如图12所示。 平台值计算模块的结构框图如图13所示。 输入图像数据在读入的同时进行直方图统计,直方图数据存入由FPGA内部BlockRam后DistributedRam构成的ram1中,然后根据平台值计算模块计算出的平台值对统计直方图进行修正得到平台直方图,存放于ram2中。结束后,从ram2中读取数据统计实际的灰度级数,然后将这些灰度级均匀分布在要显示的灰度级上,从而减少了灰度冗余,使呈现图像更具层次感。最后进行灰度映射将映射关系存于ram3中,输入数据可根据灰度值查表输出。这样就完成了对图像的增强工作。其中灰度间距计算模块采用查表法,以灰度级数做为输入,将把这些灰度级均匀分布在256级灰度上的间距提前存入表中。查表只需一个时钟周期,较除法运算,速度大大提高。 采用TEXTIO方法读入由单帧图像生成的测试数据进行仿真。处理前后图像的效果及直方图如图14~图17所示。 快速中值滤波方法有效去除了图像中的噪声,而且很好地保持了图像的边缘,其流水线方式的实现极大地提高了系统的吞吐量。自适应平台直方图双向均衡化可根据图像的不同自动调整用以修正直方图的平台值,增强了图像对比度且保证了图像过渡自然。视频格式的转换使得这两种操作更加方便。图像的预处理将使得汽车夜视系统的成像效果得到极大的改善。参考文献[1] 韩宝玲,黄贞华,何炜.新型汽车红外夜视系统的研究与开发[J].计算机测量与控制,2004(9):874-876.[2] 俞斯乐.电视原理(第6版)[M].北京:国防工业出版社,2005:95-145.[3] RAFAEL C.Gonzalez Richard E.Woods.数字图像处理(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2003:59-112.[4] 李雷鸣,张焕春,张波.一种基于FPGA的图像中值滤波器的硬件实现[J].电子工程师,2004(2):48-50.[5] 王炳健,刘上乾,拜丽萍.红外图像实时增强的新算法[J].光电工程,2006(1):46-49

    时间:2018-09-28 关键词: 图像 实时 系统中的应用 夜视

  • 松下开发自动驾驶夜视眼 瞬间识别障碍物

    松下开发自动驾驶夜视眼 瞬间识别障碍物

    据日媒报道,近日,松下公司开发出可适用于汽车自动驾驶的新一代高性能图像传感器,该传感器将感光度提高至100倍,在夜间行驶时也能够瞬间识别信号灯、行人和障碍物等。   松下开发自动驾驶夜视眼  众所周知,图像传感器是将光转换为电气信号,以图像显示出来的摄影器材用零部件,目前被广泛应用于智能手机和数码相机。 松下将新开发的传感器材料从之前的硅改为有机材料薄膜,基础技术与富士胶片共同确立。通过自主开发的线路设计降低了从光转换到电气信号时的噪点,此外还调整了电极部分的结构,即使微弱的光线也能够高效吸收,感光度可提高至一般产品的100倍。 一般的图像传感器在遇到前照灯等强烈的光时,图像容易变白,在夜晚无法清晰地区分信号灯的颜色和行人。而使用松下新开发的传感器,甚至能够看清夜间高速行驶的汽车的车牌号,该传感器有望被用于监控摄像头和医用传感器等广泛领域。 日媒指出,在智能手机高端机型用传感器方面握有强大技术和市场份额的索尼,在开拓车载和医用传感器市场方面领先一步。索尼将从2016年5月开始量产车载CMOS(互补型金属氧化膜半导体)图像传感器,这款传感器也实现了在黑夜拍摄出彩色图像的水平,其也将有机材料传感器视为未来的潜力技术之一,正加紧推进开发。

    时间:2016-02-16 关键词: 松下 传感器 夜视

  • 伟世通开发6项防碰撞技术 含夜视和眼球追踪等

    伟世通开发6项防碰撞技术 含夜视和眼球追踪等

    作为一家全球知名的汽车零部件供应商,伟世通(Visteon)公司在空气调节系统方面获得了巨大的成功,现在也开始尝试接触那些快速发展的创新产品市场,例如先进的碰撞避免技术。准确来说,伟世通正考虑把夜视技术和车辆到基础设施之间的通信技术添加到系列产品中。 在一次电话采访中,伟世通公司的首席执行官Sachin Lawande说到,他们并没有计划研发完整的防碰撞系统,因为和大陆集团、采埃孚天合汽车集团、日本电装公司等零部件供应商的竞争缺乏优势。伟世通着眼于追求那些大家都有效益可图的产品功能,例如夜视、车辆与基础设施之间的通信、车车数据共享等。 伟世通非常认真地选取了重点研发项目,集中精力于还存在提升空间的创新技术。伟世通希望能够通过收购的方式,来掌握一些核心技术;目前他们在三到四项技术方面的专业知识还有着不足之处,收购相关的研发公司有助于问题的早日解决。伟世通近日进行了一笔价值36亿美元的交易,把汉拿伟世通空调公司70%的股份卖给了Hahn & Company私募基金协会和韩泰轮胎公司。其中大部分资金都将返还给投资者,不过伟世通依然有足够的资金来完成对其他公司的收购。 伟世通在2000年从福特汽车公司独立出来,制造产品包括玻璃、空气调节系统、保险杠、油箱、转向系统组件、车载影音娱乐系统、导航系统、车头灯等零部件。现在该公司重点研发六项与行车操控有关的技术:仪表板组合、平视显示器、信息显示设备、资讯娱乐系统、互联无线电装置和远程信息处理系统。为了保持在最前沿领域的竞争力,伟世通正全力研发手势控制和视线跟踪两项新技术,更好地辅助驾驶者操控,提高行车安全性和舒适性。   在手势控制系统中,驾驶室内的红外摄像头追踪驾驶者的手部动作,无需直接接触实体按键,就可以操控导航、音频播放器、空调等装置。一些其它的制造商也正在开发手势控制技术,例如2016款宝马7系轿车中,驾驶者只需要顺时针转动手指,就能够提高播放器的音量大小。预期在大约五年之后,手势控制系统价格将足够便宜,可以广泛应用到常规车型中,伟世通也希望那时自己的产品能够成功打入市场。 伟世通视线跟踪系统HMeye是一项非常有潜力的技术,利用红外摄像头跟踪驾驶者的视线移动方位。看一眼仪表盘上的图标,驾驶者就可以激活地图导航、音乐选择、手机通讯录等功能。对于这项创新系统,伟世通有可能以收购的方式,实现红外摄像头和软件方面的技术突破。 平视显示器也是一项非常有前途的创新技术,在去年以2.65亿美元收购江森自控旗下汽车电子业务之后,伟世通的平视显示器专业知识获得了质的飞跃。伟世通承诺制造物美价廉的平视显示器系统,表明了其希望早日改变传统挡风玻璃的决心。五年之后,这样的产品将进入市场,成为车辆标准配置也并非不可能。   不久的将来,伟世通最大的收益来源很可能是新型仪表板LightScape。LightScape拥有一个可重构显示器,能够呈现地图、音频、通讯录、速度计、转速计等信息,后台软件通过无线网络完成自动升级。汽车制造厂商甚至可以提供一个菜单列表,驾驶者从中选择出自己最喜欢的仪表板外观界面。即便驾驶者希望得到1965款野马车型的复古速度计,也能够轻松满足愿望。 作为世界第三大仪表板生产商(前两名为德国大陆和日本电装),伟世通期待各种创新技术的研发获得成功,以便创造出更大的价值。

    时间:2015-10-23 关键词: 防碰撞 眼球追踪 伟世通 夜视

  • 伟世通开发6项防碰撞技术 含夜视和眼球追踪等

    伟世通开发6项防碰撞技术 含夜视和眼球追踪等

        作为一家全球知名的汽车零部件供应商,伟世通(Visteon)公司在空气调节系统方面获得了巨大的成功,现在也开始尝试接触那些快速发展的创新产品市场,例如先进的碰撞避免技术。准确来说,伟世通正考虑把夜视技术和车辆到基础设施之间的通信技术添加到系列产品中。 在一次电话采访中,伟世通公司的首席执行官Sachin Lawande说到,他们并没有计划研发完整的防碰撞系统,因为和大陆集团、采埃孚天合汽车集团、日本电装公司等零部件供应商的竞争缺乏优势。伟世通着眼于追求那些大家都有效益可图的产品功能,例如夜视、车辆与基础设施之间的通信、车车数据共享等。 伟世通非常认真地选取了重点研发项目,集中精力于还存在提升空间的创新技术。伟世通希望能够通过收购的方式,来掌握一些核心技术;目前他们在三到四项技术方面的专业知识还有着不足之处,收购相关的研发公司有助于问题的早日解决。伟世通近日进行了一笔价值36亿美元的交易,把汉拿伟世通空调公司70%的股份卖给了Hahn & Company私募基金协会和韩泰轮胎公司。其中大部分资金都将返还给投资者,不过伟世通依然有足够的资金来完成对其他公司的收购。 伟世通在2000年从福特汽车公司独立出来,制造产品包括玻璃、空气调节系统、保险杠、油箱、转向系统组件、车载影音娱乐系统、导航系统、车头灯等零部件。现在该公司重点研发六项与行车操控有关的技术:仪表板组合、平视显示器、信息显示设备、资讯娱乐系统、互联无线电装置和远程信息处理系统。为了保持在最前沿领域的竞争力,伟世通正全力研发手势控制和视线跟踪两项新技术,更好地辅助驾驶者操控,提高行车安全性和舒适性。     在手势控制系统中,驾驶室内的红外摄像头追踪驾驶者的手部动作,无需直接接触实体按键,就可以操控导航、音频播放器、空调等装置。一些其它的制造商也正在开发手势控制技术,例如2016款宝马7系轿车中,驾驶者只需要顺时针转动手指,就能够提高播放器的音量大小。预期在大约五年之后,手势控制系统价格将足够便宜,可以广泛应用到常规车型中,伟世通也希望那时自己的产品能够成功打入市场。 伟世通视线跟踪系统HMeye是一项非常有潜力的技术,利用红外摄像头跟踪驾驶者的视线移动方位。看一眼仪表盘上的图标,驾驶者就可以激活地图导航、音乐选择、手机通讯录等功能。对于这项创新系统,伟世通有可能以收购的方式,实现红外摄像头和软件方面的技术突破。 平视显示器也是一项非常有前途的创新技术,在去年以2.65亿美元收购江森自控旗下汽车电子业务之后,伟世通的平视显示器专业知识获得了质的飞跃。伟世通承诺制造物美价廉的平视显示器系统,表明了其希望早日改变传统挡风玻璃的决心。五年之后,这样的产品将进入市场,成为车辆标准配置也并非不可能。     不久的将来,伟世通最大的收益来源很可能是新型仪表板LightScape。LightScape拥有一个可重构显示器,能够呈现地图、音频、通讯录、速度计、转速计等信息,后台软件通过无线网络完成自动升级。汽车制造厂商甚至可以提供一个菜单列表,驾驶者从中选择出自己最喜欢的仪表板外观界面。即便驾驶者希望得到1965款野马车型的复古速度计,也能够轻松满足愿望。 作为世界第三大仪表板生产商(前两名为德国大陆和日本电装),伟世通期待各种创新技术的研发获得成功,以便创造出更大的价值。

    时间:2015-10-23 关键词: 眼球追踪 伟世通 防碰撞技术 夜视

  • 2020年夜视成像LED市场将增至1亿7050万美元

    ElectroniCast Consultants预计,2020年全球非民用夜视成像系统(NVIS)灯具的LED使用量将从2013年的6261万美元增至1亿7052万美元,这些应用领域包括军事、执法设备以及医疗急救服务等。 军事需求将继续主导NVIS灯具LED市场,2013年军事夜视镜照明的LED使用量为6014万美元。 技术优势、尺寸、轻薄、在恶劣环境的耐用性以及低维护和省电优势使得LED在夜视照明市场实现增长。

    时间:2014-03-07 关键词: 成像 美元 增至 夜视

  • 汽车夜视系统发展历程与工作原理解读

    [摘要] 目前,宝马、奔驰、丰田和通用等都在开发各自的夜视系统。夜视系统究竟为何物,又是如何工作的?本文为读者做详细解读。   电影中经常能够看到一些神秘的特工在夜间山路上驾驶着炫酷的跑车穿梭自如,为了执行任务,甚至不打开前照灯。实际上,其能够依靠夜视系统看清前方路况。夜视设备在军事中有大量运用。例如驾驶一辆阿帕奇直升机的士兵其一般都会佩戴一副夜视护目镜,其作用甚至要大于飞机上装载的武器和其他装备;步枪与狙击枪的镜头是目前夜视技术的尖端应用。   而本文将讲述也是系统是如何在汽车中运用的。众所周知昏暗环境下交通事故发生率要高于光线充足的时候。近年来,美国及欧洲的研究者做了大量的研发,希望通过夜视系统能够让夜晚等光线昏暗时的交通事故发生率下降。   当夜幕降临时仍能保持白天的驾驶视野是一件令司机安心的事,目前宝马、奔驰、丰田、通用都在开发各自的夜视系统。那么夜视系统究竟为何物,它是如何工作的呢?   人眼能看到图像是因为其能够识别电磁光谱中紫色到红色区间内的反射波。而人眼无法识别的光被称为短红外波。”短红外波”其实就是我们熟知的红外线的术语表达方式,其包括3个类别。   近红外光、中红外光和远红外光。三种光之间的区别在于波长不同。近红外光波长小于1.5微米,它是最接近人眼可识别光的一种。远红外光的波长最大可达30微米,它是由物体自身发出的光线而不是反射光。也就是说,可以利用远红外光的这一特性作为热信号使用,这也是它与其他两种光区别最大的一点。   实现”夜视”的两种主要方法是利用热成像和光子探测(或称影像增强)的方法。两种方法都有很明显的优缺点。热成像形成的图片清晰度不高,不过其能够敏感地捕捉到物体发出的热信号。例如,士兵利用狙击步枪中的热成像夜视镜头可以看到躲避在建筑物或障碍物后方的敌人。但同时,热成像中看到的发光人体也可能是友军,而由于其图像粗糙,根本无法从镜头中分辨出敌我。   相反地,影像增强能够让图像的清晰度很高。通常这类夜视装置的图像为绿色,除此以外,其图像和白天几乎没有区别。这类方法通过从环境光中提取光子并将其在图像增强管中转化为电子。当电子通过管道时,管中的原子会释放相似的电子,利用管道内的微通道板(MCP)将电子能量放大几千倍。   在图像增强管的末端,电子会撞击一个具有磷光质涂层的屏幕。这些电子会保持它们通过微通道时的相对位置,这会确保图像的完好,因为电子排列的方式同起初光子排列的方式相同。这些电子带有的能量会使磷光质达到激发状态并释出光子。这些磷光质会在屏幕上生成绿色图像,这也成了夜视仪的一大特色。   2000年,通用汽车在凯迪拉克品牌汽车中加入了热成像夜视系统。当时这项系统非常昂贵,并且它不能产生清晰的图像。丰田集团也紧随其后,至今其豪华子品牌雷克萨斯车型中仍配备先进的夜视系统。不过既然夜视系统如此有用,为何不在每辆车上都配备呢?还是成本问题。众所周知,汽车制造商不可能在一款低端车中配备成本高昂的设备,这会使其市场地位模糊。   2006年起,奔驰与宝马两个豪华车品牌的汽车产品中也开始采用夜视系统。   汽车夜视系统工作原理   虽然奔驰与宝马均拥有汽车夜视系统,但两者的工作原理并不相同。奔驰采用一个主动夜视系统或称为近红外光系统,与上文提到的军队使用的影像增强技术相似。而宝马则采用的是被动夜视系统,也就是利用远红外光技术。   宝马夜视系统能够分辨出物体是人类或动物,但却无法分辨出其是死是活,换句话说,就是热成像夜视系统探测到的物体完全可能是一块巨石或一颗倒下的树。系统基于安装在车辆前方的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器从物体上获取热信号,并在中控台显示屏上输出320×240像素的图像。物体蕴含的热量越多,那么其在图像中的亮度也越强。该系统最远可探测300米范围内的物体。其缺点是清晰度较差。   奔驰的近红外光夜视系统则能在夜间提供高清晰度的画面。任何汽车远光灯照射到的物体通过一系列的投影灯和摄像头夜视系统都能转变为犹如白天的高亮清晰画面。其相比宝马被动夜视系统的优势在于,不仅能够检测发热物体,也能检测不具备发热信号能力的物体。不过该系统的检测范围仅为183米,不如宝马的被动夜视系统。奔驰夜视系统的另一个缺陷在于,其在雾天的夜视效果不佳。其不同于宝马夜视系统的另一点是,系统的检测设备位于方向盘后方,与司机的视线几乎保持同一直线,而不是在中控台处。这样设置的优势在于司机能够更轻松地观察到夜视系统处理过后的图像。   两款夜视系统均可通过位于远光灯切换装置附近的按钮进行开/关。另外它们也不会受到迎面车辆灯光照射的影响。奔驰与宝马两家公司的研究者目前正致力于完善夜视系统警示标记的工作。目前的挑战在于,系统尚不能分辨一个热信号是否会对车辆有威胁————可能夜视系统检测到的热信号只是路边一个静止的物体而已。

    时间:2013-12-31 关键词: 原理 历程 解读 夜视

  • 多动能夜视摄录仪助力钱塘江夜潮拍摄

    难得的中秋国庆双节,给人们带来了一个超长黄金假期,也给人们留下很多美好回忆。除了天上那轮满月,钱塘江的世纪大潮也是人们脑海中不断盘旋回忆的一幕。钱塘观潮风俗习来已久,在中秋佳节前后,八方宾客蜂拥而至,争睹钱江潮的奇观,盛况空前。而并不是每个人都能够身临其境去观潮,包括央视在内的多家媒体对大潮进行了全程直播,让观众们在家也能够欣赏到这样的壮观景象。此次双节期间为了满足观众夜间观潮需要,多家电视媒体启动了夜间直播。这对传统摄像机提出了挑战,尽管使用大灯照明可以进行拍摄,但是不仅效果不够理想而且拍摄费时费力。为了给观众呈现钱塘江夜潮场景,为了解决夜间拍摄难题,多动能夜视摄录仪派上了用场。多动能夜视摄录仪具备夜视500米、22倍光学同步变焦、高清多功能摄录、抑制强光、视野广阔、智能操作系统、激光防护等多项功能。正是这些强悍的功能,使得钱塘江夜潮拍摄变得更为轻松,效果更让人满意。该夜视摄录仪还可以应用于多个领域,包括汽车、科考、安防等领域。

    时间:2013-10-08 关键词: 多动 钱塘江 摄录 夜视

  • 我国建立微光夜视仪测量装置

    日前,中国计量科学研究院研制的微光夜视仪测量装置顺利通过国家质检总局组织的专家鉴定。 微光夜视仪是在夜间无人工照明情况下用于目标观察的光电成像仪器,是低照度环境下摄取图像的重要装备。为统一弱光光度量值,确保微光夜视行业的量值统一性和可溯源性,并为各种微光夜视仪和微光成像系统进行性能评价,我国迫切需要建立微光夜视仪测量标准装置和简易型现场评价设备。 为此,中国计量科学研究院于2008年围绕夜视环境的模拟、夜视器件光学性能参数测试、简易型微光光度/辐射度测量仪器三方面开展了微光夜视仪测量装置的研究工作。 项目组以微光夜视仪光电性能参数测量为重点,同时把测量对象扩展至各类光电成像系统及核心器件光电性能参数测量评价领域,首次建立了微光夜视仪测量装置和夜视辐射亮度测量装置。 据课题负责人、中国计量科学研究院光学所副研究员徐英莹介绍,该项目在三方面实现了创新:一是微光夜视仪测量装置适于微光夜视行业光度量和辐射度量的量值溯源,相关参数的测试水平已步入国际先进行列;二是建立了夜视辐亮度测量装置,完成了弱光照度下光谱辐亮度的量值传递;三是研制了真实环境光谱模拟的可调积分球光源。

    时间:2013-01-16 关键词: 测量装置 夜视

  • 关于红外摄像机的夜视距离以及效果分析

    现阶段的红外系统最简单的配置是:高清摄像机、摄像机镜头、红外灯、红外灯电源;这里所指的高清摄像机要求是低照度摄像机,且红外灯发射的红外波长该点阵摄像机能够接收,镜头则要求是夜视镜头,主要指标是F值,F值越小,夜视效果越好。关于红外摄像机的监控性能及技术要求也在不断发展之中。 夜视系统的夜视距离是个综合指标,只有摄像机、镜头、红外灯三者配置合理才能实现理想的视距,此外还与所观察的目标的对比度有关,有些人不把夜视距离看成是有机体的综合指标,而只是片面的强调某一因素,而忽略其它因素,这在工程选配器材上是不可能的。 在实际应用中,准确一点的说法应如下表述:用底照度为0.01LX,清晰度为420TVL的监控摄像机,配一个F值1.4的8mm镜头,配一个15米的监控摄像机红外灯,观察人的夜视清晰距离为15米。所以说夜视距离是个综合指标。此外,还应注意彩色摄像机是不能用于夜视的,因为彩色监控摄像机前的滤色片会滤掉红外光,CCD不可能成像。有经验的器材商及工程商一般不会出现器材配置问题。 但由于有些工程商对夜视系统的了解并不全面,所以在实际工程中经常会发生夜视距离不理想的问题,给工程商的验收造成了很多麻烦,所以建议工程商在购买夜视器材时向监控摄像机生产厂家多咨询,讲一讲工程现场环境,以及所要达到的效果,这样高清摄像机厂家将会配合你把器材配得更合理,使验收顺利通过。 另外一个最常见的问题,是客户经常会问到一个红外距离的问题,比如:你们红外40米的多少钱?碰到这种问题,我们总是需要很耐心的跟提问者沟通,因为这个问题,无异于跟整形医生说:医生,弄漂亮要多少钱?呵,不同的人,漂亮的标准不一样,不同的人,其的改造工程也不一样;说高清摄像机的距离问题,其实是一个老生常谈的问题;要弄清楚几个因素: 1.高清摄像机在最低照度时产生的图像清晰度,是用电视信号测试卡进行测式的,其黑白相间的条纹,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件,比如:树叶和草地及一些黑色的东西的反射率很低,反差很小,就不易获得清晰图像,白色的东西反射率高,反差就大,就易获得清晰图像。高清摄像机,是被动红外;也就是说,红外的效果不但与红外灯的质量有关系,与CCD的感红有关系,还有被照物体的反射强度有关系...也就是说,同一个监控摄像机,一个穿白衣服的人,在一百米可能看得清楚,而穿黑衣服的人,可能在四十米看不清楚; 2.每个人的标准也是不一样的,100米看清楚,是指看清楚一百米的大象还是看清楚一个小鸡?更有可能的标准是,有点标的是发现距离与实际距离是有区别的....发现距离看清楚是有一个人,是指能看到一个人影;实际距离看清楚一个人是指能看清楚一个人的轮廓;还有一个可能,主观性的区别也是差别在的,每个人的眼睛不一样,主观感觉也是有差别的,我就有客户,同一个监控摄像机,有人说要可以看六十米,有点人说只能看三十米; 高清摄像机的客观实际效果,除了跟其电路走向,CCD感应质量,红外灯质量,镜头等因素有关外,还与装机人员的质素有一定的关系;一些本可以解决的问题,比如光晕,手电筒现象,其实在装机的时候稍加注意,完全可以排除的;另外.防护罩对红外灯的效果也有影响,红外光在传输过程中,通过不同介质,透射率和反射率也不同。 不同的视窗玻璃,特别是自动除霜镀膜玻璃,对红外光的衰减也不同。 现有安防器材品牌很多,更有一些器材以次充好,标称也完全不一样,照度与照射距离都是可能根据市场需要而不是自己产品实际标的,你敢标10米,我就标30米,你标红外达50米,我就标100米;就有客户跟我们说,有人100米的高清摄像机,而且是索尼480线的,价格在三百元不到。呵,这真是让人匪夷所思。所以工程商不要因产品的标称多少而相信匆忙采购,也不要图便宜而选购假冒的产品,待到工程验收或后期服务时找麻烦,一定要有原则,那就是选器材要选经过检测的合格品,一定是正规厂家生产的。 其实,根据我们中路通讯多年红外技术的生产经验,红外灯并不神秘,它只是发出的光波长单一(大于80nm),因人的肉眼看不见而显得较为神秘。红外灯的工作原理是发射的红外线,点阵摄像机的CCD光滑感应对此波段敏感,因而会产生黑白图像,镜头F值越小,红外光进入的光线越多,因此会使夜视系统的图像更加清晰。 现在的红外灯的结构目前有两种形式:一种是灯泡型的,外如红外滤光片,这种红外灯一般是功率较大,灯体耗热能多,维修周期较短,需经常更换灯泡。另一种红外灯是用半导体发光二极管,这种红外灯,红外发射率高,功耗小,灯体热量小,使用寿命较长,价格也合理,现应用范围较广,现在这种红外灯的夜视距离可达200米以上。另外,有些监控摄像机厂家为了用户调试方便,专门设置了包括全天候的防护罩,让用户使用起来方便可靠。红外灯向远距离夜视系统发展方向是使用红外激光器,相信随着半导体器件的发展,将会出现适用于民用的红外激光器,激光红外也是华光红外系列的追求与发展方向;我们相信,激光红外的使用会使红外夜视系统有一个突破性发展。 总之,红外夜视摄像机系统的应用越来越广泛,所起的作用也是有目共睹的,但愿国内的红外夜视器材厂家与我们一道,在红外方面有更大的发展,不但能在国内创下名牌,也争取早日走出国门,在同行业中占有一片天空。

    时间:2012-11-15 关键词: 分析 红外摄像机 夜视

  • 以色列推出新型夜视传感器 可装配微型无人机

      以色列Bental工业公司最近推出MicroBAT275-IR夜视型机载传感器。这种新产品具有体积小、重量轻、结构简单、即插即用的特点,适合安装在外形越来越小的微小型无人机上。 MicroBAT275-IR夜视载荷采用了先进的非制冷热成像仪,具有数字变焦功能,可提供高分辨率画面,重量与白昼型MicroBAT275传感器相同,均为400克。该热像仪还采用了与白昼型传感器相同的电机系统和机械/电子接口,用户可根据任务性质选用不同组件,提高了易用性和通用性。 此外,该传感器只使用一种摄像机,一旦无人机坠毁,用户也不会损失过多,大大减轻用户的经济风险。

    时间:2012-09-21 关键词: 传感器 无人机 装配 夜视

  • Aptina新款图像传感器可为IP和CCTV摄像头提供夜视功能

    能够实现成像支持(Imaging Everywhere™)的CMOS成像解决方案的全球提供商Aptina日前宣布推出AR0130CS图像传感器。这款1/3英寸的光学格式高清(720p/60fps)传感器可通过其3.75微米的近红外(NIR)探测像素提供主流监控摄像头一流的弱光(0勒克斯)性能。对于日间/夜间NIR应用而言,传感器灵敏度的增强会减少LED照明需求,进而节省摄像头物料清单。AR0130CS完善了Aptina的高清监控产品组合,见表1,该表包括了大获成功的宽动态范围(WDR)解决方案,如AR0331SR (1080p/60fps)和MT9M034 (720p/60fps),以及标准动态范围的AR0330CS (1080p/60fps)。 Aptina汽车工业业务部总经理David Zimpfer表示:“AR0130CS为监控市场提供了一个途径,可以将传统的CCTV摄像头升级到高清600-1000 TV系列CCTV,也可直接升级到高清IP摄像头解决方案。” AR0130CS图像传感器的弱光性能可利用Aptina™ DR-Pix™技术为视频导向型应用提供一流的图像捕捉功能。该传感器包括高端的摄像头功能,如自动曝光控制,分屏和视频与单帧捕捉。另外,该传感器还可通过串行接口进行编程,并提供并行接口,用于实现与一系列图像处理器相兼容。需要日间/夜间图像捕捉的应用将从AR0130CS的近红外性能中获益,该性能在850nm-900nm波长范围中进行了提升。该传感器的1/3英寸光学格式为业界标准,这让之更容易找到相匹配且具有成本效益的百万像素镜头。 表1 Aptina的高清监控传感器组合

    时间:2012-04-04 关键词: 传感器 aptina 图像 cctv ip 摄像头 功能 提供 新款 电源资讯 夜视

  • 光子学技术在汽车LED头灯、夜视安全系统及激光点火系统中的应用

    从LED头灯、夜视安全系统,到正在涌现的激光点火系统,光子学技术正凭借其带来的紧凑、低能耗以及高性能等优势,在汽车应用中大显身手。 目前,光学与光子学技术正在为汽车制造商提供一个日益丰富的“工具包”,帮助汽车制造商提高汽车的安全性、降低长期成本、提高效率,并为汽车增添独特的设计 元素。除了常见的LED尾灯,有些汽车也正在尝试LED头灯。与此同时,光纤也正在被用于连接汽车中的通信及显示设备。据悉,目前福特公司正在调查研究汽 车激光点火系统,而另有一些高端汽车还将提供夜视系统和驾驶员辅助系统。 LED尾灯和头灯 “虽 然目前汽车尾灯和车内照明灯采用LED解决方案的成本仍然远远高于白炽灯的成本,但是LED解决方案的巨大优势已经足以使汽车制造商在开发和制造中接受其 较高的成本。”德国卡尔斯鲁厄大学(University Karlsruhe)专门研究汽车照明的Cornelius Neumann教授说,“LED除了具备超长的使用寿命外(其寿命通常长于汽车寿命),其快速的响应时间也是制动灯的一项重要安全因素,通常LED的响应 时间要比常用的灯泡缩短约75毫秒。此外,LED的低功耗以及新颖的造型,也是制造商选择LED用作汽车信号等的主要原因。” Neumann教授联合德国汽车照明与电子产品供应商海拉公司(Hella)在汽车照明领域进行了11年的深入研究。他表示,虽然LED尾灯在汽车中比较常见,但是汽车要采用LED头灯却面临着更多的挑战。 “到目前为止,市场上至少有三种型号的汽车采用了LED头灯:雷克萨斯的LS 600、奥迪R8和凯迪拉克Escalade Platinum。”Neumann教授说,“但是在头灯中完全采用LED解决方案,仍然有许多问题需要解决。” Neumann教授指出,灰尘、 潮湿、机械振动以及周围温度约高达90°C的苛刻环境,将对LED带来一定的挑战,因为LED的性能会随着温度的升高而下降,因此一些高功率的LED都需 要配有冷却装置。而且,LED头灯不是使用一个单一的光源(如卤素灯或高强度放电(HID)灯),而是要将多个 LED组装在一起,以达到行车信号照明的需求。[1]在LED头灯中,通常使用三种不同的光学系统,分别实现不同的功能。这三种系统需要彼此稳固地配合在 一起,发出亮度足够高的光,以满足路上行车照明的要求。 尽管LED头灯仍然面临着诸多挑战,但Neumann教授补充说,与常用的灯泡解决方案相比,LED解决方案能节省50%甚至更多的能耗(见表 1)。[2]另据一些研究显示,用不到20%的LED光就能获得与HID灯同等的亮度,并且LED的照明更加安全。[3]随着数学模型和软件算法的发展,现在工程师们可以设计产生各种形式的反射镜和透镜,将从光源发出的光引导到交通路面的特定区域(见图1)。 图 1:欧宝Signum汽车的头灯全部采用了LED解决方案,其用不同的模块实现不同的信号功能:6组LED用于近光灯;底部3组LED用于远光灯;边上两 组小LED用于地角灯;10组LED用作日间行驶灯。方向指标灯由位于头灯顶部的具有反射系统的3组LED组成。根据各个信号灯的不同用途,分别选用不同 的LED。 表1:传统照明方式与LED照明功耗对比 高 亮度LED制造商有充分的理由相信未来LED向汽车领域的渗透。市场调研公司Strategies Unlimited预测,到2013年,全球汽车LED室外照明的整体市场规模将由2008年的1.58亿美元增长到3.47亿美元。另据水清木华研究中 心(ResearchInChina)的《2008-2009年全球与中国汽车LED照明行业研究报告》显示,到2014年,LED头灯将在成本和性能上 与传统的HID头灯(假设LED技术能按照目前的发展速度不断进步)具备可比性,到那时,LED在汽车领域的应用将大为改观,单是汽车头灯的市场规模就将达到1.22亿美元。 宝马的BMW-7系列汽车采用了瑞典Autoliv公司的第二代Night Vision 2夜视系统,该系统采用了一个远红外传感器,用以扫描路上的行人,其夜视距离是近光灯的3倍。当检测到车辆前方有行人或动物时,系统会自动分析现场和车辆 动态,评估驾驶员碰撞到目标的风险,并在必要时向驾驶员发出警报(如通过车载显示屏发出警报,见图2)。“Autoliv公司最新的夜视系统,将夜间驾驶 安全提高到了一个全新的水平,它为驾驶员在夜间道路上提供了‘另外一只眼’。”Autoliv公司夜视系统总经理Stuart Klapper如是说。 图2:当在夜间检测到一名男子在车前横穿马路时,宝马BMW-7系列汽车的远红外夜视系统向驾驶员发出了警报在行车速度较慢、人流较多的城市路段,该系统只对道路上近距离内的较小范围进行监测,以避免出现过多的警报;而在行车速度较高、人流稀少的乡村路段,该系统 监控的道路范围则会相应地扩大。为了对监控范围做出及时、相应的调整,Autoliv公司的夜视系统不断地从周围环境中收集夜视视频图像,并用一套先进的 软件算法对超过5000多万个“影像片断”进行检测,并依此向驾驶员发出相应的警报信号。 Autoliv公司的夜视系统中采用的远红外相机采用320×240像素的钒氧化物热辐射测量仪,并具有一个锗窗口以保护相机的镜头免受外界的伤害。Klapper说:“与第一代相机相比,现在我们已经成功地将镜头的成本降低了30%之多。” 德国西门子威迪欧公司还开发了一种工作距离达150米的红外夜视系统,其产生一个经过电子处理的视频图像,用于在汽车中实时显示。该系统具有两种工作方式: 一种方式采用近红外系统,在这种方式下,由两个集成到前灯中的红外发射器产生的光,被一个安装在后视镜附近的小型摄像机捕获;另一种方式采用长波红外系 统,这种方式需要安装一台相机,用一个工作在6~12µm范围内的传感器来检测来自车辆周围环境的热辐射。一旦检测到人或动物,该系统都会将物体以明亮的 形式显示出来。[!--empirenews.page--] 激光点火 2009年夏季,福特公司就宣布其正在联合GSI集团和英国利物浦大学为下一代汽车发动机开发激光点火系统。事实上,早在20世纪70年代末,人们就已经开始研究激光点火系统了,当时有很多关于激光点火系统的研究论文已经开始出现在各类汽车技术会议上。 因为激光可以分解成多个光束,多个点火点将提高发动机中燃料完全燃烧的机会,从而能减少排放,提高在寒冷和潮湿条件下燃料的燃烧效率。甚至,有一部分激光能 量还可以被发射回来,用以提供有关发动机如何运转的信息,从而使空气/燃料混合物的比例自动作出调整,实现更好的燃油利用率。福特公司还表示,其计划通过 一根光缆提供激光火花,这会比火花塞占用更少的空间,从而能允许使用更大、更高效的发动机气门,实现更加充分的燃料燃烧。 2007年,美国 国家能源技术实验室(www.netl.doe.gov)的研究人员就已经设计出了一种与内燃机联合在一起的激光点火系统。该系统将1.06µm激光器发 出的10ns脉冲,通过火花塞端口聚焦到气缸中来产生点火火花。与传统的单缸、四冲程、火花点火发动机相比,利用激光火花点火系统,不但能降低发动机的排 放量,而且还能改善燃料的燃烧利用率。 驾驶员辅助系统 除了照明和夜视应用,目前还出 现了基于光子学技术的驾驶员辅助系统。法国法奥雷集团(Valeo)的路虎以及宝马的BMW-5系列汽车中,均配备了驾驶员辅助系统。整个系统包括5台相 机:一个安装在汽车后部的广角相机,用于停车辅助;安装在前保险杠左右两侧的两个相机,用于在车辆进入能见度较差的街道时,辅助驾驶员观察接近车辆的行人 或其他物体;另外两个安装在两个侧视镜上的相机,用于直接监视车辆周围的环境。 Panomorph技术是加拿大ImmerVision公司获得专 利的一项广角镜头技术,该技术能在一个图像视场的特定区域提高了角度分辨率,将感兴趣的目标区域放在图像的中心或边缘(见图3)。[4]还有特定的窗口可 供驾驶人员观察情况,另外的一些同步视觉图像可用于路况分析,例如,通过一个智能巡航控制系统,能将防撞系统、盲区查看、行人与道路标志检测以及车道跟踪 等诸多应用集成在一起。 图3:来自一个Panomorph相机的多个同步非失真图像,可以起到辅助驾驶的作用,例如帮助驾驶员避免碰撞和辅助停车等。 ImmerVision公司定制全景应用副总裁Alain Marchildon表示:“目前三星公司已经与ImmerVision签订了相关的生产与分销授权协议,并且其第一个Automotive Tier 2将提供一个Panomorph汽车视觉模块。360°的全景视觉系统,能够实现新的增强型全景浏览和传感应用,从而能大大减少与碰撞有关的伤亡事件,为驾乘人员提供更加安全的行车环境。”  

    时间:2012-03-06 关键词: 汽车 系统 LED 光子 技术 安全 激光 电源技术解析 应用 点火 头灯 夜视

  • 光子学技术在汽车LED头灯、夜视安全系统及激光点火系统中的应用

    从LED头灯、夜视安全系统,到正在涌现的激光点火系统,光子学技术正凭借其带来的紧凑、低能耗以及高性能等优势,在汽车应用中大显身手。 目前,光学与光子学技术正在为汽车制造商提供一个日益丰富的“工具包”,帮助汽车制造商提高汽车的安全性、降低长期成本、提高效率,并为汽车增添独特的设计 元素。除了常见的LED尾灯,有些汽车也正在尝试LED头灯。与此同时,光纤也正在被用于连接汽车中的通信及显示设备。据悉,目前福特公司正在调查研究汽 车激光点火系统,而另有一些高端汽车还将提供夜视系统和驾驶员辅助系统。 LED尾灯和头灯 “虽 然目前汽车尾灯和车内照明灯采用LED解决方案的成本仍然远远高于白炽灯的成本,但是LED解决方案的巨大优势已经足以使汽车制造商在开发和制造中接受其 较高的成本。”德国卡尔斯鲁厄大学(University Karlsruhe)专门研究汽车照明的Cornelius Neumann教授说,“LED除了具备超长的使用寿命外(其寿命通常长于汽车寿命),其快速的响应时间也是制动灯的一项重要安全因素,通常LED的响应 时间要比常用的灯泡缩短约75毫秒。此外,LED的低功耗以及新颖的造型,也是制造商选择LED用作汽车信号等的主要原因。” Neumann教授联合德国汽车照明与电子产品供应商海拉公司(Hella)在汽车照明领域进行了11年的深入研究。他表示,虽然LED尾灯在汽车中比较常见,但是汽车要采用LED头灯却面临着更多的挑战。 “到目前为止,市场上至少有三种型号的汽车采用了LED头灯:雷克萨斯的LS 600、奥迪R8和凯迪拉克Escalade Platinum。”Neumann教授说,“但是在头灯中完全采用LED解决方案,仍然有许多问题需要解决。” Neumann教授指出,灰尘、 潮湿、机械振动以及周围温度约高达90°C的苛刻环境,将对LED带来一定的挑战,因为LED的性能会随着温度的升高而下降,因此一些高功率的LED都需 要配有冷却装置。而且,LED头灯不是使用一个单一的光源(如卤素灯或高强度放电(HID)灯),而是要将多个 LED组装在一起,以达到行车信号照明的需求。[1]在LED头灯中,通常使用三种不同的光学系统,分别实现不同的功能。这三种系统需要彼此稳固地配合在 一起,发出亮度足够高的光,以满足路上行车照明的要求。 尽管LED头灯仍然面临着诸多挑战,但Neumann教授补充说,与常用的灯泡解决方案相比,LED解决方案能节省50%甚至更多的能耗(见表 1)。[2]另据一些研究显示,用不到20%的LED光就能获得与HID灯同等的亮度,并且LED的照明更加安全。[3]随着数学模型和软件算法的发展,现在工程师们可以设计产生各种形式的反射镜和透镜,将从光源发出的光引导到交通路面的特定区域(见图1)。 图 1:欧宝Signum汽车的头灯全部采用了LED解决方案,其用不同的模块实现不同的信号功能:6组LED用于近光灯;底部3组LED用于远光灯;边上两 组小LED用于地角灯;10组LED用作日间行驶灯。方向指标灯由位于头灯顶部的具有反射系统的3组LED组成。根据各个信号灯的不同用途,分别选用不同 的LED。 表1:传统照明方式与LED照明功耗对比 高 亮度LED制造商有充分的理由相信未来LED向汽车领域的渗透。市场调研公司Strategies Unlimited预测,到2013年,全球汽车LED室外照明的整体市场规模将由2008年的1.58亿美元增长到3.47亿美元。另据水清木华研究中 心(ResearchInChina)的《2008-2009年全球与中国汽车LED照明行业研究报告》显示,到2014年,LED头灯将在成本和性能上 与传统的HID头灯(假设LED技术能按照目前的发展速度不断进步)具备可比性,到那时,LED在汽车领域的应用将大为改观,单是汽车头灯的市场规模就将达到1.22亿美元。 宝马的BMW-7系列汽车采用了瑞典Autoliv公司的第二代Night Vision 2夜视系统,该系统采用了一个远红外传感器,用以扫描路上的行人,其夜视距离是近光灯的3倍。当检测到车辆前方有行人或动物时,系统会自动分析现场和车辆 动态,评估驾驶员碰撞到目标的风险,并在必要时向驾驶员发出警报(如通过车载显示屏发出警报,见图2)。“Autoliv公司最新的夜视系统,将夜间驾驶 安全提高到了一个全新的水平,它为驾驶员在夜间道路上提供了‘另外一只眼’。”Autoliv公司夜视系统总经理Stuart Klapper如是说。 图2:当在夜间检测到一名男子在车前横穿马路时,宝马BMW-7系列汽车的远红外夜视系统向驾驶员发出了警报在行车速度较慢、人流较多的城市路段,该系统只对道路上近距离内的较小范围进行监测,以避免出现过多的警报;而在行车速度较高、人流稀少的乡村路段,该系统 监控的道路范围则会相应地扩大。为了对监控范围做出及时、相应的调整,Autoliv公司的夜视系统不断地从周围环境中收集夜视视频图像,并用一套先进的 软件算法对超过5000多万个“影像片断”进行检测,并依此向驾驶员发出相应的警报信号。 Autoliv公司的夜视系统中采用的远红外相机采用320×240像素的钒氧化物热辐射测量仪,并具有一个锗窗口以保护相机的镜头免受外界的伤害。Klapper说:“与第一代相机相比,现在我们已经成功地将镜头的成本降低了30%之多。” 德国西门子威迪欧公司还开发了一种工作距离达150米的红外夜视系统,其产生一个经过电子处理的视频图像,用于在汽车中实时显示。该系统具有两种工作方式: 一种方式采用近红外系统,在这种方式下,由两个集成到前灯中的红外发射器产生的光,被一个安装在后视镜附近的小型摄像机捕获;另一种方式采用长波红外系 统,这种方式需要安装一台相机,用一个工作在6~12µm范围内的传感器来检测来自车辆周围环境的热辐射。一旦检测到人或动物,该系统都会将物体以明亮的 形式显示出来。[!--empirenews.page--] 激光点火 2009年夏季,福特公司就宣布其正在联合GSI集团和英国利物浦大学为下一代汽车发动机开发激光点火系统。事实上,早在20世纪70年代末,人们就已经开始研究激光点火系统了,当时有很多关于激光点火系统的研究论文已经开始出现在各类汽车技术会议上。 因为激光可以分解成多个光束,多个点火点将提高发动机中燃料完全燃烧的机会,从而能减少排放,提高在寒冷和潮湿条件下燃料的燃烧效率。甚至,有一部分激光能 量还可以被发射回来,用以提供有关发动机如何运转的信息,从而使空气/燃料混合物的比例自动作出调整,实现更好的燃油利用率。福特公司还表示,其计划通过 一根光缆提供激光火花,这会比火花塞占用更少的空间,从而能允许使用更大、更高效的发动机气门,实现更加充分的燃料燃烧。 2007年,美国 国家能源技术实验室(www.netl.doe.gov)的研究人员就已经设计出了一种与内燃机联合在一起的激光点火系统。该系统将1.06µm激光器发 出的10ns脉冲,通过火花塞端口聚焦到气缸中来产生点火火花。与传统的单缸、四冲程、火花点火发动机相比,利用激光火花点火系统,不但能降低发动机的排 放量,而且还能改善燃料的燃烧利用率。 驾驶员辅助系统 除了照明和夜视应用,目前还出 现了基于光子学技术的驾驶员辅助系统。法国法奥雷集团(Valeo)的路虎以及宝马的BMW-5系列汽车中,均配备了驾驶员辅助系统。整个系统包括5台相 机:一个安装在汽车后部的广角相机,用于停车辅助;安装在前保险杠左右两侧的两个相机,用于在车辆进入能见度较差的街道时,辅助驾驶员观察接近车辆的行人 或其他物体;另外两个安装在两个侧视镜上的相机,用于直接监视车辆周围的环境。 Panomorph技术是加拿大ImmerVision公司获得专 利的一项广角镜头技术,该技术能在一个图像视场的特定区域提高了角度分辨率,将感兴趣的目标区域放在图像的中心或边缘(见图3)。[4]还有特定的窗口可 供驾驶人员观察情况,另外的一些同步视觉图像可用于路况分析,例如,通过一个智能巡航控制系统,能将防撞系统、盲区查看、行人与道路标志检测以及车道跟踪 等诸多应用集成在一起。 图3:来自一个Panomorph相机的多个同步非失真图像,可以起到辅助驾驶的作用,例如帮助驾驶员避免碰撞和辅助停车等。 ImmerVision公司定制全景应用副总裁Alain Marchildon表示:“目前三星公司已经与ImmerVision签订了相关的生产与分销授权协议,并且其第一个Automotive Tier 2将提供一个Panomorph汽车视觉模块。360°的全景视觉系统,能够实现新的增强型全景浏览和传感应用,从而能大大减少与碰撞有关的伤亡事件,为驾乘人员提供更加安全的行车环境。”  

    时间:2012-03-06 关键词: 汽车 系统 LED 光子 技术 安全 激光 电源技术解析 应用 点火 头灯 夜视

  • 夜视标杆电路

    夜视标杆电路

    时间:2010-09-28 关键词: 电路 LED电路 夜视

  • 科学家研发出神奇“夜视眼”夜间能清晰视物

    科学家近日研发出一种可以取代标准夜视装置的新技术-新型夜视眼。这种“夜视眼”不仅体积小,重量轻,而且价格很便宜。据了解,大多数标准夜视装置的工作原理是将组成光的光量子和亚原子粒子转化成电子,从而电子会打击含磷的荧光屏,这样就会产生出人们看到的图像。但标准夜视装置在工作时需要大量电力和玻璃部件。   而这种新型夜视眼只需要一个检测器就可以工作,这个检测器是由连着LED组的有机半导体的层面板组成的,LED最终会呈现出人们所看到的图像。科学家表示,这个新型“夜视眼”的最大优点是体积只有硬币大小,并且可以由塑料代替玻璃作为制作材料。而且,它还可以被安置在手机,眼镜以及汽车的挡风玻璃上。   虽然人们的眼睛在黑暗中看不到任何东西,但有了这只新型“夜视眼”,就可以和白天一样了。  

    时间:2010-08-24 关键词: 科学家 夜视

  • 科学家研发出神奇“夜视眼”夜间能清晰视物

    科学家近日研发出一种可以取代标准夜视装置的新技术-新型夜视眼。这种“夜视眼”不仅体积小,重量轻,而且价格很便宜。据了解,大多数标准夜视装置的工作原理是将组成光的光量子和亚原子粒子转化成电子,从而电子会打击含磷的荧光屏,这样就会产生出人们看到的图像。但标准夜视装置在工作时需要大量电力和玻璃部件。   而这种新型夜视眼只需要一个检测器就可以工作,这个检测器是由连着LED组的有机半导体的层面板组成的,LED最终会呈现出人们所看到的图像。科学家表示,这个新型“夜视眼”的最大优点是体积只有硬币大小,并且可以由塑料代替玻璃作为制作材料。而且,它还可以被安置在手机,眼镜以及汽车的挡风玻璃上。   虽然人们的眼睛在黑暗中看不到任何东西,但有了这只新型“夜视眼”,就可以和白天一样了。  

    时间:2010-08-21 关键词: 科学家 神奇 电源资讯 发出 清晰 夜间 夜视

  • 超远距离红外激光夜视系统的原理与应用

         最基本的超远距离红外激光夜视系统,由大功率半导体激光器LD、驱动控制器、光学扩束准直镜头、摄像机及其长焦距镜头、传输系统及监视器等组成。大功率半导体激光器LD,通过大电流驱动与控制,发射出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的目标物体。但由于激光的光束细、亮度高,因此必须要根据所监视的远距离目标的距离和范围,通过光学扩束准直镜头将红外光束扩束照亮到所监视范围的目标场景。红外线经物体反射后进入摄像机的长焦距镜头到光敏面上成像。这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,即此时由超低照度摄像机可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。这种影像,再通过传输系统送到监控中心去记录与显示。    红外光传输应注意的几个技术问题及解决措施    由于是1km以上的超远距离红外光波传输,就有几个应注意的技术问题。    1、在空气中传输的质量受天气的影响较大。    2、在任何大气传输链路中,都有几个需要考虑的因素(即引起传输信号衰减的原因)。    大气中分子的吸收    LED和LD发光的大气传输系统的信号损失,主要是由其传输介质——大气的吸收引起的。因为光束从气体中穿过时,总会发生一定程度的分子吸收。而且,空气对某些波长的光吸收得特别厉害,这些波长根本无法用于信号传输。由大气吸收引起的衰减尚可接受的波段称为大气透射窗(atmosphericwindows)。这种大气透射窗波段的数据在各类文献中都可以查到,因此所有的LED和LD的系统都必须在这个大气透射窗内的波长上工作。    空气中的微粒吸收    空气中的微粒,如灰尘和烟雾,是另外一个引起光信号吸收的因素。显然大气中总是或多或少地含有一些这样的微粒,尤其在水体附近,这类颗粒的含量有时非常高。在这些地方,一般总是尽量将光设备安装得离地面高一些,以改善光传输的效果。    雾气的吸收与散射    雾气也是引起严重红外吸收的因素,并且雾气还会使光发生前、后向散射。因此,在多雾的区域,必须根据当地的气候来选择光收发设备的工作时段,因为起雾的时候系统将无法正常工作。    大气紊乱性的影响    大气具有一定程度的紊乱性,它除了会造成信号损耗外,还会给信号掺入噪声。如风会引起大气乱流,而大气乱流又会导致信号路径上空气的折射率发生变化。这种现象与阳光曝晒下的地区产生热浪、引起海市蜃楼的现象类似。这种影响最终是将红外光束折射到无法确定的其它方向,从而使摄像机拍不到所需监控的目标。    由此可知,由于红外光波传输技术是在空气介质中传输,因此其传输质量受天气的影响较大。一般,晴天对传输质量的影响最小,而雨、雪和雾天对传输质量的影响较大。经测试,红外光波传输受天气影响的衰减经验值为:晴天5~15dB/Km;雨天20~50dB/Km;雪天50~150dB/Km;雾天50~300dB/Km。目前解决这个问题,一般采用更高功率的LD管、更先进的光学器件和多光束。实际上,对超远距离红外激光夜视系统来说,主要受上述空气中的微粒、雾气等吸收和散射的影响,同步脉冲距离选通技术能较好地解决这一问题。    同步脉冲距离选通技术    距离选通(Range-Gate)技术,实际上主要有二个关键:一是要有脉冲激光束照射技术,即所发射的激光是可控制的脉冲式的;二是要有能高速开通和关闭的强化CCD,且其开关速度达几百ns,而且还要与激光束脉冲保持严格同步。这样,就可使观察人员选定特定的观察距离,从而可轻易地消除其他距离内水珠、雾、雪、沙尘等产生的强散射光与反射光的干扰。因为CCD大部分时间是关闭的,不接收这些干扰光,所以就不会在CCD上显像。    激光的安全影响了使用    为解决天气对光波传输质量的影响,往往加大激光二极管的功率。但超过一定功率电平的激光对人眼可能会产生影响,因此人体可能被激光系统释放的能量伤害。所以,为增加夜视距离,激光功率不能无限制地加大。    超远距离的红外激光夜视系统的几个主要部件的选择    人的眼睛能看到的可见光波长从长到短为0.78μm、0.38μm,其颜色排列依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。比紫光波长更短的光叫紫外线,比红光波长更长的光叫红外线。利用红外光源,能发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体,红外线经物体反射后进入镜头到CCD上成像,这时即可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。    目前市场广泛使用的红外光源有LED红外灯、微阵列LED红外灯、卤素滤光型红外灯等。但这几种红外灯在照射距离、功耗、效率等方面都存在一定局限性,而不适用于1km以上的超远距离夜视监控。因此,这种系统必须采用近红外大功率半导体激光光源照明,我们选用国产半导体激光二极管LD,其波长为808nm,功率根据所需距离有1W-10W等。 摄像机的选择    众所周知,固体摄像机有CMOS与CCD两种。同CCD一样,CMOS图像传感芯片对红外非可见光波也有反应,但它在890-980nm范围内其灵敏度比CCD图像传感芯片的灵敏度要高出许多,并随波长增加而衰减的梯度也慢一些。随着CMOS图像芯片的飞速发展,其噪音讯号进一步压低,星光级的CMOS摄像机也将面市。而低功耗、高集成、小体积只有CMOS图像传感器才能办到,因而可作成衬衫钮扣、西装钮扣般大小的CMOS摄像机。加上相应的红外光源更加小型化产品,以及高效能电池的推出,这样第三只眼睛将会无处不在。带上一副夜视眼镜和一顶配有红外光源和CMOS超微型摄像机的帽子,黑夜将如同白昼。显然,这将改变我们整个社会生活的面貌。    由于我们使用国产半导体激光二极管LD的波长为808nm,因此选择CCD摄像机。但值得注意的是,1/4"CCD不能用于15m以上红外夜视的有效距离,因为1/4"CCD的光通量只有1/3"CCD的50%。而CCD尺寸大,接受的光通量大;CCD尺寸小,接受的光通量就少。所以,超远距离的夜视摄像机多选1/2"的CCD。    一般,夜视摄像机要求不加红外灯时CCD的最低照度不超过0.02LUX,而有些摄像机制造商或销售商虚报最低照度,使夜视有效距离大大降低,因此需要具体测试。月光级和星光级等增感度摄像机可在很暗的条件下工作,但有些反光系数小的地方还是达不到要求,如沙漠,绿地,林区等。在这种情况下,就需要采用由高性能成像增强器和CCIR制式的黑白CCD通过纤维面板和光锥直接耦合而成的微光夜视摄像机。 镜头的选择    摄像机镜头是红外夜视监控系统的关键设备,它的质量(指标)优劣直接影响到整套系统的成像效果,因此,镜头选择是否恰当既关系到系统质量,又关系到工程造价。普通的光学镜头,物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到CCD靶面上,此时红外夜视效果就会大打折扣,因而最好选用红外镜头。     选择镜头时一般应注意以下几点:    镜头的成像尺寸应与摄像机CCD靶面尺寸一致,即选1/2或以上尺寸的镜头。根据摄像机被监控目标的距离,选择镜头的焦距(其计算公式可参见本人编著的《电视监控技术》第一章第三节),镜头焦距确定后,则由摄像机靶面决定视野。    镜头的分辨率与透光率要达到要求。合适的光圈或通光量此外,除摄像机镜头外,还要根据观察场景的大小与距离选择合适的激光扩束准直镜头,使激光束能照亮所需监控的场景,以便监控场景的反射光能被CCD摄像机所接收。    传输系统的选择    一般监控视频图像的传输通常采用下述四种方法:    1、网络传输。    2、无线传输。     3、同轴电缆传输。    4、双绞线传输这四种方法各自的优劣,业内工程技术人员均已熟知,就不加介绍了。一般监控中心距离近,多采用同轴电缆传输,至于其他的传输方式,则看当时当地的条件了。    监视器的选择    监器的选择标准有两条:    黑白与彩色要与摄像机相配    所选用的监视器的清晰度要高于(最好高一档)所选用的摄像机的清晰度指标需要注意的是,不要认为摄像机的清晰度指标为400线,则选用清晰度为400线的监视器就够了。如果这样配置的话,那所显示的图像清晰度就会只有300线左右。因为所谓400线的清晰度是指在用摄像机摄取标准测试卡时,在测试卡上400线时的视频信号输出幅度为在100线时视频信号幅度的40%左右,而监视器的清晰度也是如此定义的。因此,将它们相配时就会使得在400线时的视频信号输出幅度只有16%,而40%的位置就会降低移至300线左右了。所以,要想充分显示摄像机的清晰度性能,就应当选用高一档清晰度的监视器。虽然价格要贵一些,但能充分显示出系统的优势和指标特色。    防护罩的选择    防护罩对红外灯的效果也有影响,红外光在传输过程中,通过不同介质,其透射率和反射率也不同。不同的视窗玻璃,特别是自动除霜镀膜玻璃,对红外光的衰减也不同。因超远距离夜视系统的运用场合都比较特殊,所以对防护罩的产品质量及防护要求都比较高。因此,在选择防护罩时,都应综合进行考虑。    超远距离的红外激光夜视系统的应用    超远距离红外激光夜视系统可广泛应用在:边防夜视监控、海防夜视监控、海事远距离监视(如港口黑夜监控近海轮船等)、防汛远距离监视、森林防火了望监控、城市环境检测远程监视、油田夜间监视、海堤长距离监视、公安夜间监视、监狱围墙的夜间监视、铁路火车机场全天候监视等需要远距离夜视监控的场所。现以北京博瑞达光电技术有限公司所研发的超远距离军用激光红外夜视系统在边防、海防、军事设施和车载夜视侦察、指挥系统的应用为例,说明其应用的广泛与重要性。    边防、海防夜视监控    超远距离红外激光夜视系统,可应用于边防、海防夜视监控。系统为日夜监控的需要,主要由红外激光照明、彩色与黑白摄像机以及图像信号输出装置组成。    一般、边防线和海防线较长,如一台夜视设备能监控半径为3公里的区域,则需要多台夜视仪,并由控制中心统一控制。可以实现昼夜连续监控。全自动云台和自动变焦技术,可以使夜视仪观察到监控区域内任何一点的情况。根据用户需要监控的距离,多台夜视仪情况下可有以下两种布置方式。    视频监控设备安装于既可以水平旋转又可以进行俯仰的云台上,由控制中心的计算机进行控制,可针对不同区域情况进行设定。当监控区域不是很大时,可采用固定方式监控,即使摄像机固定对监控区进行摄像。如果监控区较大时,则采用自动循环扫描方式。    军事设施夜视监控    军事设施、军事机关、军队驻地等场合的监控往往仅对某个特定区域进行监控,因此一般采用在特定地点安放定焦夜视仪的办法,而且根据监控对象的数量,可安置多台夜视仪,或使用变焦夜视仪。    车载夜视侦察、指挥    超远距离红外激光夜视系统可作为车载夜视系统,它由前端图像信号采集、视频信号及控制信号中间传输、图像控制中心三部分组成。    车载夜视系统可安装在边防巡逻车、武警指挥车、紧急救援车、工程抢险车、公安执法车等上成为可移动的夜视系统。该系统在特制的激光红外夜视系统的基础上,增加了视频和控制系统,结构更加完整,功能更加强大。其云台可通过解码器由计算机实时控制,使它进行水平360度旋转和俯仰动作,以实现昼夜连续监控及录像。自动变焦技术可以监控定制距离内任何距离处的情况。其成像系统具有去拖尾功能,从而保证在运动中获得清晰的图像。可使用GPS定位器进行车辆定位,便于监控指挥中心指挥。并且,在监控中心配有数字硬盘录像机,可实现对画面的切换、录像及对前端设备的控制。    结束语    超远距离红外激光夜视系统,必须使用红外激光光源。目前,几百米以上监控的红外光源,无一能与红外激光光源相比,而只有远程监控才能达到不惊动被监控对象的目的。这是现代社会安全监控的需要,并可开发广泛应用,应当引起各安防监控企业的注意。研究表明,超远距离红外激光夜视系统是可行的,其关键技术也是能解决的。只有具备红外激光夜视系统,我们的红外夜视产品的各种距离才算齐全了。

    时间:2009-09-14 关键词: 系统 原理 红外激光 夜视

  • 超远距离红外激光夜视系统的原理与应用

         最基本的超远距离红外激光夜视系统,由大功率半导体激光器LD、驱动控制器、光学扩束准直镜头、摄像机及其长焦距镜头、传输系统及监视器等组成。大功率半导体激光器LD,通过大电流驱动与控制,发射出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的目标物体。但由于激光的光束细、亮度高,因此必须要根据所监视的远距离目标的距离和范围,通过光学扩束准直镜头将红外光束扩束照亮到所监视范围的目标场景。红外线经物体反射后进入摄像机的长焦距镜头到光敏面上成像。这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,即此时由超低照度摄像机可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。这种影像,再通过传输系统送到监控中心去记录与显示。    红外光传输应注意的几个技术问题及解决措施    由于是1km以上的超远距离红外光波传输,就有几个应注意的技术问题。    1、在空气中传输的质量受天气的影响较大。    2、在任何大气传输链路中,都有几个需要考虑的因素(即引起传输信号衰减的原因)。    大气中分子的吸收    LED和LD发光的大气传输系统的信号损失,主要是由其传输介质——大气的吸收引起的。因为光束从气体中穿过时,总会发生一定程度的分子吸收。而且,空气对某些波长的光吸收得特别厉害,这些波长根本无法用于信号传输。由大气吸收引起的衰减尚可接受的波段称为大气透射窗(atmosphericwindows)。这种大气透射窗波段的数据在各类文献中都可以查到,因此所有的LED和LD的系统都必须在这个大气透射窗内的波长上工作。    空气中的微粒吸收    空气中的微粒,如灰尘和烟雾,是另外一个引起光信号吸收的因素。显然大气中总是或多或少地含有一些这样的微粒,尤其在水体附近,这类颗粒的含量有时非常高。在这些地方,一般总是尽量将光设备安装得离地面高一些,以改善光传输的效果。    雾气的吸收与散射    雾气也是引起严重红外吸收的因素,并且雾气还会使光发生前、后向散射。因此,在多雾的区域,必须根据当地的气候来选择光收发设备的工作时段,因为起雾的时候系统将无法正常工作。[!--empirenews.page--]    大气紊乱性的影响    大气具有一定程度的紊乱性,它除了会造成信号损耗外,还会给信号掺入噪声。如风会引起大气乱流,而大气乱流又会导致信号路径上空气的折射率发生变化。这种现象与阳光曝晒下的地区产生热浪、引起海市蜃楼的现象类似。这种影响最终是将红外光束折射到无法确定的其它方向,从而使摄像机拍不到所需监控的目标。    由此可知,由于红外光波传输技术是在空气介质中传输,因此其传输质量受天气的影响较大。一般,晴天对传输质量的影响最小,而雨、雪和雾天对传输质量的影响较大。经测试,红外光波传输受天气影响的衰减经验值为:晴天5~15dB/Km;雨天20~50dB/Km;雪天50~150dB/Km;雾天50~300dB/Km。目前解决这个问题,一般采用更高功率的LD管、更先进的光学器件和多光束。实际上,对超远距离红外激光夜视系统来说,主要受上述空气中的微粒、雾气等吸收和散射的影响,同步脉冲距离选通技术能较好地解决这一问题。    同步脉冲距离选通技术    距离选通(Range-Gate)技术,实际上主要有二个关键:一是要有脉冲激光束照射技术,即所发射的激光是可控制的脉冲式的;二是要有能高速开通和关闭的强化CCD,且其开关速度达几百ns,而且还要与激光束脉冲保持严格同步。这样,就可使观察人员选定特定的观察距离,从而可轻易地消除其他距离内水珠、雾、雪、沙尘等产生的强散射光与反射光的干扰。因为CCD大部分时间是关闭的,不接收这些干扰光,所以就不会在CCD上显像。    激光的安全影响了使用    为解决天气对光波传输质量的影响,往往加大激光二极管的功率。但超过一定功率电平的激光对人眼可能会产生影响,因此人体可能被激光系统释放的能量伤害。所以,为增加夜视距离,激光功率不能无限制地加大。    超远距离的红外激光夜视系统的几个主要部件的选择    人的眼睛能看到的可见光波长从长到短为0.78μm、0.38μm,其颜色排列依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。比紫光波长更短的光叫紫外线,比红光波长更长的光叫红外线。利用红外光源,能发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体,红外线经物体反射后进入镜头到CCD上成像,这时即可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。[!--empirenews.page--]    目前市场广泛使用的红外光源有LED红外灯、微阵列LED红外灯、卤素滤光型红外灯等。但这几种红外灯在照射距离、功耗、效率等方面都存在一定局限性,而不适用于1km以上的超远距离夜视监控。因此,这种系统必须采用近红外大功率半导体激光光源照明,我们选用国产半导体激光二极管LD,其波长为808nm,功率根据所需距离有1W-10W等。 摄像机的选择    众所周知,固体摄像机有CMOS与CCD两种。同CCD一样,CMOS图像传感芯片对红外非可见光波也有反应,但它在890-980nm范围内其灵敏度比CCD图像传感芯片的灵敏度要高出许多,并随波长增加而衰减的梯度也慢一些。随着CMOS图像芯片的飞速发展,其噪音讯号进一步压低,星光级的CMOS摄像机也将面市。而低功耗、高集成、小体积只有CMOS图像传感器才能办到,因而可作成衬衫钮扣、西装钮扣般大小的CMOS摄像机。加上相应的红外光源更加小型化产品,以及高效能电池的推出,这样第三只眼睛将会无处不在。带上一副夜视眼镜和一顶配有红外光源和CMOS超微型摄像机的帽子,黑夜将如同白昼。显然,这将改变我们整个社会生活的面貌。    由于我们使用国产半导体激光二极管LD的波长为808nm,因此选择CCD摄像机。但值得注意的是,1/4"CCD不能用于15m以上红外夜视的有效距离,因为1/4"CCD的光通量只有1/3"CCD的50%。而CCD尺寸大,接受的光通量大;CCD尺寸小,接受的光通量就少。所以,超远距离的夜视摄像机多选1/2"的CCD。    一般,夜视摄像机要求不加红外灯时CCD的最低照度不超过0.02LUX,而有些摄像机制造商或销售商虚报最低照度,使夜视有效距离大大降低,因此需要具体测试。月光级和星光级等增感度摄像机可在很暗的条件下工作,但有些反光系数小的地方还是达不到要求,如沙漠,绿地,林区等。在这种情况下,就需要采用由高性能成像增强器和CCIR制式的黑白CCD通过纤维面板和光锥直接耦合而成的微光夜视摄像机。 镜头的选择    摄像机镜头是红外夜视监控系统的关键设备,它的质量(指标)优劣直接影响到整套系统的成像效果,因此,镜头选择是否恰当既关系到系统质量,又关系到工程造价。普通的光学镜头,物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到CCD靶面上,此时红外夜视效果就会大打折扣,因而最好选用红外镜头。     选择镜头时一般应注意以下几点:    镜头的成像尺寸应与摄像机CCD靶面尺寸一致,即选1/2或以上尺寸的镜头。根据摄像机被监控目标的距离,选择镜头的焦距(其计算公式可参见本人编著的《电视监控技术》第一章第三节),镜头焦距确定后,则由摄像机靶面决定视野。[!--empirenews.page--]    镜头的分辨率与透光率要达到要求。合适的光圈或通光量此外,除摄像机镜头外,还要根据观察场景的大小与距离选择合适的激光扩束准直镜头,使激光束能照亮所需监控的场景,以便监控场景的反射光能被CCD摄像机所接收。    传输系统的选择    一般监控视频图像的传输通常采用下述四种方法:    1、网络传输。    2、无线传输。     3、同轴电缆传输。    4、双绞线传输这四种方法各自的优劣,业内工程技术人员均已熟知,就不加介绍了。一般监控中心距离近,多采用同轴电缆传输,至于其他的传输方式,则看当时当地的条件了。    监视器的选择    监器的选择标准有两条:    黑白与彩色要与摄像机相配    所选用的监视器的清晰度要高于(最好高一档)所选用的摄像机的清晰度指标需要注意的是,不要认为摄像机的清晰度指标为400线,则选用清晰度为400线的监视器就够了。如果这样配置的话,那所显示的图像清晰度就会只有300线左右。因为所谓400线的清晰度是指在用摄像机摄取标准测试卡时,在测试卡上400线时的视频信号输出幅度为在100线时视频信号幅度的40%左右,而监视器的清晰度也是如此定义的。因此,将它们相配时就会使得在400线时的视频信号输出幅度只有16%,而40%的位置就会降低移至300线左右了。所以,要想充分显示摄像机的清晰度性能,就应当选用高一档清晰度的监视器。虽然价格要贵一些,但能充分显示出系统的优势和指标特色。    防护罩的选择    防护罩对红外灯的效果也有影响,红外光在传输过程中,通过不同介质,其透射率和反射率也不同。不同的视窗玻璃,特别是自动除霜镀膜玻璃,对红外光的衰减也不同。因超远距离夜视系统的运用场合都比较特殊,所以对防护罩的产品质量及防护要求都比较高。因此,在选择防护罩时,都应综合进行考虑。[!--empirenews.page--]    超远距离的红外激光夜视系统的应用    超远距离红外激光夜视系统可广泛应用在:边防夜视监控、海防夜视监控、海事远距离监视(如港口黑夜监控近海轮船等)、防汛远距离监视、森林防火了望监控、城市环境检测远程监视、油田夜间监视、海堤长距离监视、公安夜间监视、监狱围墙的夜间监视、铁路火车机场全天候监视等需要远距离夜视监控的场所。现以北京博瑞达光电技术有限公司所研发的超远距离军用激光红外夜视系统在边防、海防、军事设施和车载夜视侦察、指挥系统的应用为例,说明其应用的广泛与重要性。    边防、海防夜视监控    超远距离红外激光夜视系统,可应用于边防、海防夜视监控。系统为日夜监控的需要,主要由红外激光照明、彩色与黑白摄像机以及图像信号输出装置组成。    一般、边防线和海防线较长,如一台夜视设备能监控半径为3公里的区域,则需要多台夜视仪,并由控制中心统一控制。可以实现昼夜连续监控。全自动云台和自动变焦技术,可以使夜视仪观察到监控区域内任何一点的情况。根据用户需要监控的距离,多台夜视仪情况下可有以下两种布置方式。    视频监控设备安装于既可以水平旋转又可以进行俯仰的云台上,由控制中心的计算机进行控制,可针对不同区域情况进行设定。当监控区域不是很大时,可采用固定方式监控,即使摄像机固定对监控区进行摄像。如果监控区较大时,则采用自动循环扫描方式。    军事设施夜视监控    军事设施、军事机关、军队驻地等场合的监控往往仅对某个特定区域进行监控,因此一般采用在特定地点安放定焦夜视仪的办法,而且根据监控对象的数量,可安置多台夜视仪,或使用变焦夜视仪。    车载夜视侦察、指挥    超远距离红外激光夜视系统可作为车载夜视系统,它由前端图像信号采集、视频信号及控制信号中间传输、图像控制中心三部分组成。    车载夜视系统可安装在边防巡逻车、武警指挥车、紧急救援车、工程抢险车、公安执法车等上成为可移动的夜视系统。该系统在特制的激光红外夜视系统的基础上,增加了视频和控制系统,结构更加完整,功能更加强大。其云台可通过解码器由计算机实时控制,使它进行水平360度旋转和俯仰动作,以实现昼夜连续监控及录像。自动变焦技术可以监控定制距离内任何距离处的情况。其成像系统具有去拖尾功能,从而保证在运动中获得清晰的图像。可使用GPS定位器进行车辆定位,便于监控指挥中心指挥。并且,在监控中心配有数字硬盘录像机,可实现对画面的切换、录像及对前端设备的控制。    结束语    超远距离红外激光夜视系统,必须使用红外激光光源。目前,几百米以上监控的红外光源,无一能与红外激光光源相比,而只有远程监控才能达到不惊动被监控对象的目的。这是现代社会安全监控的需要,并可开发广泛应用,应当引起各安防监控企业的注意。研究表明,超远距离红外激光夜视系统是可行的,其关键技术也是能解决的。只有具备红外激光夜视系统,我们的红外夜视产品的各种距离才算齐全了。

    时间:2009-09-12 关键词: 系统 红外 原理 LED 激光 电源技术解析 应用 远距离 夜视

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