解决视觉感知难题：门控视觉技术在汽车领域的应用

夜间驾驶与恶劣天气一直是自动驾驶技术的“盲区”——传统摄像头在低光照下性能骤降，误判风险激增。友思特门控视觉技术应势而生，以近红外成像与智能“门控”算法，重新定义汽车视觉感知！

夜间驾驶的危险与技术挑战

夜间驾驶长期以来一直被视为一天中最危险的驾驶时段。在此期间，驾驶员的视力受限，难以准确判断距离，而且容易疲劳，这些因素都导致夜间交通事故的发生率显著上升。随着自动驾驶技术（ADAS）和自动驾驶车辆（AV）的不断发展，现有的摄像头系统在夜间的表现却不尽如人意，尤其是在最需要它们发挥作用的时候。

这一问题催生了对新型视觉技术的迫切需求。门控视觉技术应运而生，它不仅在黑暗环境中表现出色，还能有效检测障碍物，为汽车制造商和驾驶者提供了全新的解决方案。本文将深入探讨门控视觉技术的基本概念、其在汽车领域的应用场景，以及它如何满足汽车视觉传感器的理想性能要求。

门控视觉技术解析

门控视觉技术是一种先进的视觉感知技术，它通过使用近红外（NIR）波长和独特的“门控”成像方法，能够有效地在各种光照和天气条件下提供清晰、高对比度的图像。

图2. 门控技术原理

核心原理

深度感知：门控视觉相机系统利用重叠的范围切片，计算场景中任何一点的距离。这种范围切片在长距离时可以提供足够的分辨率，以满足自动驾驶的安全需求。

图3.门控技术显示图

阴影检测：所有视觉系统都依赖于对比度。在没有对比度的情况下，无论是 AI 还是人类驾驶员都无法检测到道路上的目标。门控视觉技术能够在单帧时间内（<5 毫秒）对捕获图像中的阴影进行空间调制。这意味着它可以区分暗斑是阴影还是非反射材料，从而避免误判。

后向反射识别：门控视觉系统能够区分漫反射和后向反射。后向反射通常出现在道路标记、交通标志或车辆尾部。这种能力对于雨天的车道保持辅助（LIKE/LDW）和自动紧急制动（AEB）系统尤为重要，即使在没有灯光的情况下也能正常工作。

非训练障碍物检测：结合范围切片、阴影检测和被动 NIR 成像，门控视觉系统能够检测到未经过训练的新障碍物。这对于应对复杂多变的路况和突发状况具有重要意义。

图3.门控技术工作图

汽车视觉传感器的理想性能要求

在汽车应用中，理想的视觉传感器需要满足一系列严格的要求，以确保在各种条件下都能提供可靠、准确的视觉信息。

NO.1昼夜同等视力

白天和夜晚的驾驶安全水平不应存在差异。然而，由于夜间可视性有限，准确的距离估算变得困难，驾驶员通常更加疲劳，视力也会下降。门控视觉技术通过其卓越的夜间性能，使得昼夜驾驶的安全性趋于一致。

图4.夜晚成像显示

NO.2应对恶劣天气

自动驾驶卡车和汽车不能因为下雨、下雪或大雾等天气状况而停止运行。业务连续性是行业的核心需求之一。对于 ADAS 而言，恶劣天气是驾驶员需要安全设备和系统来克服人类驾驶员视觉挑战的关键情况。门控视觉技术能够在恶劣天气条件下有效抑制散射干扰，提供清晰的图像，从而扩大自动驾驶的运行设计域（ODD）。

图5.雪中的反向散射：门控视觉（上图）与可见的 HDR 相机（下图）

NO.3动态范围

在夜间使用主动照明时，动态范围至关重要。由于亮度在短距离到长距离之间遵循平方反比定律，近距离的目标会比远距离的目标更亮。例如，一个 10 米处的目标会比 100 米处的相同目标亮 100 倍。汽车图像传感器需要能够在不饱和的情况下捕捉到不同距离的目标，并保持合理的信噪比（>5）。此外，在汽车领域，传感器还需要能够应对迎面而来的车灯、类似系统和后向反射器的干扰。

图6.传感器捕捉目标

NO.4检测距离

如果可见传感器只捕获相关的距离范围并忽略不相关的背景，将减少计算量和误报的数量。同时，这也会增加对比度，使得目标更加清晰可辨。门控视觉技术通过范围切片实现了这一点，切片的位置和宽度可以根据车辆的速度实时变化。

图7.检测距离

NO.5低成本

在 SAE 自动驾驶级别达到 L3 之前，向汽车传感器套件中添加传感器的成本可能是限制其大规模市场应用和部署的因素之一。对于 L3 及以上的级别，传感器套件和整体自动驾驶系统的成本需要更高的预算。因此，为大规模市场应用提供低成本的解决方案至关重要。

门控视觉技术在满足上述所有要求的同时，还具有成本效益，使其能够被广泛应用于各种类型的车辆，包括汽车和卡车。

门控视觉技术的应用场景

汽车

对于汽车而言，门控视觉技术可以显著提高夜间驾驶的安全性。通过提供更清晰的视野，帮助驾驶员更好地识别道路上的障碍物、行人和其他车辆。它还可以与现有的 ADAS 系统集成，增强自动紧急制动、车道保持辅助等功能在夜间的性能，从而降低事故风险。

图8.汽车应用

卡车

卡车运输行业可以从门控视觉技术中获得巨大的收益。卡车制造商通常能够承担更高的传感器成本，尤其是对于在高速公路上运行的 8 类卡车。这些卡车在枢纽到枢纽的运输过程中不需要驾驶员，门控视觉技术可以使它们在夜间更有效地运行，从而提高燃油效率和环保性能。

技术优势与未来发展

门控视觉技术已经成熟，准备好为汽车行业提供一种高性能、低成本的解决方案，以应对低光照和恶劣天气条件。其近红外波长成像能够提供高对比度的清晰图像，同时支持范围区分作为检测增强功能，并抑制恶劣天气带来的干扰，如散射。

此外，门控视觉系统的固有重叠切片能力意味着可以从图像中提取深度图像，生成足够精确的深度图。这为自动驾驶技术的发展提供了更丰富、更准确的视觉信息，有助于提高自动驾驶系统的整体性能和可靠性。

随着技术的不断进步和成本的降低，门控视觉技术有望在汽车领域得到更广泛的应用。它不仅可以提高驾驶安全性，还能推动自动驾驶技术的进一步发展和普及，为我们带来更加智能、便捷和安全的出行体验。

综上所述，门控视觉技术凭借其卓越的性能和广泛的应用前景，正在成为解决汽车视觉感知挑战的关键技术之一。无论是对于汽车还是卡车运输行业，它都具有重要的意义和价值。

友思特解决方案

产品亮点：

门控 CMOS相机

同步脉冲照明器

先进的全天候自动图像优化控制

可配置的系统检测范围

规格：

视场角 30°x18°

图像分辨率 800x480像素

卓越的对比度

低能见度增强性能（如雾和雨的穿透能力）

审核编辑 黄宇