主页（http://www.pttcn.net）：基于主动红外夜视技术的夜间辅助驾驶系统 红外夜视系统可以有效地减少夜间事故的发生，提高行车安全性。本文介绍了主动红外夜视系统的结构组成，重点分析了主动红外夜视系统中的红外灯设计和图像分析两个关键技术，并提出较好的解决方案。 1.引言 行车时的驾驶信息90%来源于视觉，在夜间由于光照不足、视野小，尤其是会车时的远光灯会使驾驶员产生眩目，形成盲区，缩小了驾驶员的可视距离，影响了夜间的行车安全。采用红外成像、图像处理及图像显示技术的红外夜视系统，使驾驶员在低可见度或黑暗中清楚观察到车辆前方的信息，也可以看见汽车前照灯照射不到的区域、强光阴影中的行人、车辆，并对可能出现的危险情况发出报警。 按照成像原理，红外夜视系统分为被动红外夜视系统和主动红外夜视系统。被动红外夜视系统利用热成像相机接受人、动物等发热物体发出的不同的红外辐射（远红外线）影射不同的图像，进行放大和处理后输出到显示装置上。行人等发热物体在图像中特别突出，图像对比度高，但是详细的道路信息，如车道标线和边界，由于是“无生命”的冷目标而探测不到。此外，由于汽车前挡风玻璃不能传输长波的远红外线，相机必须安装在车外，需要经常清洁，并且当汽车前端碰撞时易受损伤。主动红外夜视系统采用红外光源发出的近红外线主动照射目标，红外CCD或CMOS探测器接受目标反射的红外光线，通过ECU处理后输出到显示装置上，成像清晰、自然，能显示道路的详细信息（如行人、车辆、车道标志线、交通信号、道路上散落的物体等），即使不发热的物体也能清晰可见。 本文针对小型轿车和商务车开发出了一款适用性强、可靠性高的主动红外夜视系统。 2.系统结构 图1是系统的结构框图，包括红外灯、红外相机、中央处理器ECU以及人机接口。其中红外相机采用动态范围高且对近红外敏感的CMOS图像传感器。人机接口为基于车载LCD的中央仪表盘，当车辆白天行驶或夜间红外系统关闭时，以圆盘方式显示车速信息，当启动夜视系统时，则显示前方道路图像，车速以速度条的方式显示在图像的下方。这种设计可以缩短驾驶员眼睛离开道路的时间，提高行驶安全性。
3.红外灯设计 卤素红外灯是卤素灯加红外滤光片，吸收可见光，只发出近红外光。汽车照明中最常用的光源是卤素灯，它发出的光线是包含可见光和近红外的连续光谱，并且近红外光的输出量比较大，约占总能量的1/3，可根据需要选用不同波长的红外滤光片得到不同波长和不同带宽的红外线，目前主动汽车夜视系统中大都采用卤素光源作为汽车红外灯光源，它具有照射距离远，辐射均匀，连续波长，体积小等优点，缺点是寿命短，约为8000个小时。 红外LED是由红外发光二级管矩阵组成的发光体，采用红外辐射效率比较高的材料GaAs制成的，产生单色光源，其光谱功率分布为中心波长830～950nm，半峰带宽约20nm左右的窄带分布，为红外敏感传感器可感应的范围，夜视系统常用中心波长是850nm。它一个显著的优点是可以实现脉冲频闪，进而实现LED的辐射脉冲与相机的曝光窗口同步。主动夜视系统的一个重要问题是两辆都装有近红外光源的车辆相向行驶时，会使对方产生暂时的盲区，而脉冲式LED红外灯可以与本车相机的曝光窗口同步，就不会出现暂时盲区的现象。 由于LED红外灯的寿命比较长，稳定性高，又可脉冲式操作，是比较理想的红外照明系统，本系统选用LED红外灯，并实现其脉冲辐射与相机曝光同步。图2，图3，图4是红外灯打开和关闭时采集的夜间图像。 在无路灯的道路上，本车车灯的辐射范围有限，远处的道路和目标都不清楚，并且整个视野内图像相对比较暗，如图2(a)，而在本系统的红外灯和红外相机的配合下，可将更宽更远的道路图像清晰地影射到显示器上，并且图像清晰，明暗均匀，行人更加突出，对比度好，如图2(b)；对面车辆打开近光灯，红外图像中的行人比普通图像中的行人更清晰，如图3；两车会灯时，车辆前方道路比较暗，大灯附近比较亮，灯光阴影中的行人被强光遮挡，而打开红外灯后，车辆前方道路清晰，可视距离远，并且灯光阴影中的行人突出，清晰可见，如图4。
4．图像增强 对比度低和灰度级数少是近红外图像最重要的两个特征，常采用灰度拉伸对红外图像进行增强，提高图像对比度，它对灰度调整的策略是灰度级低的像素进一步降低其灰度值，灰度级高的像素进一步增加其灰度值，并均衡图像的灰度分布，从而提高图像的对比度。图5，图6，图7是增强图像与原始图像的对比。可见，增强后的图像在感官上更加清晰，层次也更分明，图像中的行人和车道线也更亮，易于观察和探测。比较增强图像的直方图和原图的直方图，可以看出增强后图像灰度分布趋于均匀。
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