后視影像取代傳統后視鏡的應用與分析

萬其倉 劉營營

摘 要：本文分析了后視影像技術的特點，闡述了未來汽車上用后視影像技術取代傳統的后視鏡的優缺點及發展前景。

關鍵詞：后視影像；傳統后視鏡；高清成像；發展前景

1 引言

日前有媒體報道，美國電動車制造商斯特拉聯合通用、豐田、大眾等汽車制造商聯盟的12名成員，向美國國家公路交通安全管理局（ NHTSA）上交了一份提案，建議用后視攝像頭取代傳統的汽車后視鏡，以減少行車中增加的空氣阻力與油耗。目前該項提案已經通過，NHTSA稱2018年5月后，全美汽車都需標配后視攝像頭，取代現在普遍應用的后視鏡。

2 汽車傳統后視鏡

在我國國家標準中，對各種車輛都有相關后視鏡的要求。汽車、摩托車、土方機械、農林拖拉機、三輪汽車、低速貨車、農用運輸車等各種行走機械，都制定了后視鏡的相關標準。由此可見，后視鏡在行車安全中的重要性。

汽車后視鏡是駕駛員在行車過程中，獲得汽車側部、后部、汽車下方的信息的主要途徑。為使駕駛操作方便，降低行車安全事故，保證交通參與的各方安全，各國均規定汽車必須安裝后視鏡，且必須具備方向調整功能。

目前使用的汽車后視鏡，各類繁多，主要是為了實現不同的目的，但共同點均是保證行車安全。

2.1 按后視鏡的安裝位置的不同，汽車后視鏡可分為：

（1）內后視鏡，主要是幫助駕駛員確認車輛后方的道路、車輛情況；

（2）外后視鏡，主要是幫助駕駛員確認車輛左右兩側的道路、車輛情況。一般安裝在車門上，靠近A柱附近，在日本國內用車也有的是安裝在翼子板上的。

（3）下后視鏡，可以使駕駛員看到汽車車身下的前后輪以外的地方，在倒車和啟動前進時能看到汽車前后輪及車身旁是否有人或障礙物，以免傷人、物和損壞車輛，給司機以方便和安全。

2.2 按制鏡時涂用的反射膜材料不同，汽車后視鏡可分為鋁鏡、鉻鏡、銀鏡、蘭鏡（涂層）等4種。

2.3 按后視鏡的鏡面形狀不同，汽車后視鏡可分為平面鏡、球面鏡和雙曲率鏡面三大系列。

2.4 按后視鏡的調節方式不同，汽車后視鏡可分為車外調節和車內調節兩種。

車外調節，在停車時調節，此種調節方法需要多次才能完成。大多在大型汽車、載貨汽車和低檔客車上采用此種調節方式。

車內調節，在行車中調節，大大提高了行車的安全性和調節方便性，在轎車上被廣泛地采用。

后視鏡是一個視界的問題，駕駛員能看到的也只是鏡面所能反映到的范圍。后視鏡也有一個反射率指標，反射率越大鏡面反映的圖像越清晰。同時，后視鏡反應出來的視野內的對象物必須無變形、易于辨認，影像的大小要合適。

后視鏡的視界由以下幾個因素決定：（1）眼睛和后視鏡的距離；（2）后視鏡的有效面積（3）后視鏡的曲率半徑；（4）后視鏡相對于視線的傾斜角；（5）后視鏡與地面間的距離。

傳統的汽車后視鏡存在著缺點，汽車車身的A、B柱，容易對觀察后車情況帶來一定的阻礙，當左右車道的汽車與自己形成一定的角度后，視線剛好被阻擋，這時變道，很容易發生事故，如果汽車安裝了攝像頭，就可以有效避免這種情況發生。

3 后視影像技術

汽車后視影像系統，就是由后視攝像頭、LCD顯示器、數據線、連接器等組成。將汽車左右兩側，汽車后方的道路、車輛、行人等情況，通過圖像采集，軟件處理、合成，傳至位于車內的LCD顯示器，從而讓駕駛員能掌握車輛周圍情況。同時，可以提升汽車外觀的美感、降低風阻。

由于汽車的自身結構設計，使用傳統的后視鏡，難免會有視覺盲點，安裝后視影像系統可以有效解決這方面的問題。

科技日新月異，汽車設計的變革總是圍繞安全和舒適兩條主線進行，而取消后視鏡，可以實現降低風阻和省油，那么后視影像技術是否具有可行性呢？

我們做了一個市場調研，調查結果顯示，僅28.42%受訪者支持后車影像取代后視鏡，37.37%持反對意見，28.95%保持中立態度，5.26%表示隨意。在調查訪問中發現，半數以上受訪者對后視影像表示高度評價，認為使用后視影像可以全方位觀察車后情況，減少盲點，使得倒車更加簡單。九成受訪者表示，傳統后視鏡可以在不啟動汽車的情況下自由觀察車后的情況，其中有七成表示傳統后視鏡可以不受電子儀器故障的影響。從用戶體驗的角度來說，該種技術值得推廣，還是有市場前景的。

4 取消汽車后視鏡，代之以后視影像的優缺點分析

少個后視鏡能省多少油？無論是從技術上還是從用戶體驗上，可能都值得商榷。我想在節能環保的大勢所趨下，只要能省油總是可取的。相信會有越來越多的國家，在汽車技術法規和國家標準上，都會正確地面對。當然，后視影像技術也存在著優缺點。

后視影像技術的優點：

（l）消除視覺盲區。后視影像技術，可采用多攝像頭，立體觀測，再加上軟件技術可將三個攝像頭圖像合成為一個，影像相互重疊能得到更大的視角，實現視界無死角，無盲區。

（2）可獲是高清的視界。通過數字修正技術，輔之以高清攝像頭，可提高在眩光、黑暗、雨天、隧道等光線不佳環境下的能見度，從而提高行車的安全性。

（3）顏值高。傳統后視鏡體積較大，若沒有后視鏡，汽車的外觀會更美，曲線、造型會更完整。

當然，后視影像技術，也存在著一些缺點和不足。比如說，攝像頭或后視影像系統死機怎么辦？圖像滯后怎么辦？攝像頭沾上泥巴怎么辦？諸如此類的問題，還需逐步摸索解決。

5 后視影像系統面臨的挑戰

當然，要讓后視鏡消失，不僅是用攝像頭代替玻璃鏡面那么簡單。該技術還要面臨諸多挑戰。

5.1 外界光線的閃爍對攝像頭影響

比如說其他車輛的LED車燈閃爍時，攝像頭在技術上能否經得起考驗。這正如照相機給正在播放的電視畫面拍照時，圖像就會有閃爍現象。日間行車燈也會因脈寬調制（ PWM），在我們的后視影像中呈現閃爍狀態，可能會導致駕駛員誤以為發生緊急狀況而影響行車安全。許多日間行車燈的PWM頻率在90-130Hz，在日間條件下曝光量較小時，在該范圍成像困難。

5.2長時間的行車是否能可靠成像

也許，近百年的后視鏡在不久的將來會被攝像頭取代。與目前的倒車影像攝像頭不同，倒車影像攝像頭僅在倒車時使用，此時汽車速度慢，而且倒完車就不需要工作了。而用于行車的后視攝像頭，只要汽車一上電，就得工作，工作時間長，高速行駛更需要使用。這對攝像頭要求更高，在高像素、無畸變、寬動態、低照度、高幀率、高可靠性等方面帶來更高的挑戰。

5.3低光條件下的成像

汽車后視影像系統面臨的主要挑戰是改進低光條件下成像，同時要提高分辨率和成像的動態范圍。比如，后方車輛靠近時其大燈會導致圖像過飽和，這就需要后視攝像頭亮度須低于1勒克斯但動態范圍須超過110分貝，才能具有良好的成像品質。這些條件超越了傳統像素技術的限制。

5.4價格昂貴且難以兼容

后視攝像頭取代傳統的后視鏡最大的挑戰是使用成本和可靠性。隨著攝像頭傳感器分辨率的增加，將攝像頭數據傳輸到LCD系統的成本也會增加，而且高清視頻傳輸技術所需線纜和連接器類型都相對昂貴。另一個挑戰是目前市場上有多種高清視頻傳輸數字串行標準，而且它們并不兼容。

5.5更高的運算能力及存儲器需求

汽車搭配越來越多的高清攝像頭，會帶來許多的新應用和豐富的影像資料，這也代表處理器需要更高的運算能力及存儲器。

后視影像系統，相對于傳統后視鏡有許多優點，但也存在著需要用高成本來解決的困難。我相信，未來隨著技術進步，生產成本下降，用戶體驗需求提高，后視影像系統一定會進入我們的視野，安裝在我們的汽車上，當然，還需國家出臺汽車相關的法律法規助一臂之力。