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CMS与传统后视镜:图像再现能力和眩光表现的差异

本文由用户 配角只有偶 发表于 2022年11月11日 我爱研发网      参与:2人 我来说两句
  

如果能完全取代传统后视镜,CMS(电子后视镜)在国内商用车和乘用车前装市场拥有近千亿元规模。在大范围落地之前,CMS替代传统后视镜的具体表现开始被越来越多的人所关注。

与基本性质和环境因素一样,图像再现能力也是评估车辆后视镜的标准之一,Schmidt等人1用对比度和显色性对CMS和传统后视镜的该项能力进行了对比评估。

1. 对比度

对比度是指图像明暗区域或明暗点之间的亮度差异,由最大亮度和最小亮度的比值来定义,差异范围越大,对比度越大,反之则越小。

结果显示,在环境亮度较低的情况下(黑夜,前照灯光),CMS显示器的对比度与实际物体的对比度相近,传统后视镜中物象的对比度较低,约为实际测量物体对比度的四分之一。

在明亮的环境中(白天,阳光),CMS显示器的亮度已经达到了极限,亮度值却只达到了实际物体亮度的小数值(约为实际值的1/40),在这种情况下,传统后视镜的亮度值虽然也有所减弱,但可以达到实际值的1/3左右。结果显示,CMS显示器的对比度为实际对比度的50%,传统后视镜的对比度为实际对比度的80%。

也就是说,在低环境照明下行驶时,CMS内部可将对比度放大,对驾驶员查看后方情况有优势;而在明亮的日光下,使用传统后视镜的对比度更好。

2. 显色性

由于摄像头和显示器只能检测或复制一定数量的颜色,因此确定这些限制是否会造成CMS的缺陷是很重要的。

结果显示,通过对十二支不同颜色的铅笔进行检测,在良好的照明条件下,镜像与CMS显示器呈现出的图像颜色几乎没有差别。当然,CMS呈现画面的显色性可能比镜像略低一些,但也足够识别出所有颜色。而且,随着CMS逐渐完善,算法也会补足相关差异。

3. 眩光表现

眩光(glare)是指视野中由于不适宜亮度分布或在空间或时间上存在极端的亮度对比,引起的视觉不舒适或降低物体可见度的视觉感觉。

在驾驶过程中,眩光是引起驾驶员视觉疲劳的重要原因之一。因此,对于CMS上车,眩光问题也是需要评估的因素之一。

首先,后方车辆的前照灯光可引发眩光。在夜间行驶时,后方车辆的前照灯必须被视为点光源,在此条件下,无论在CMS显示屏上还是在传统后视镜中,近光灯都不会造成驾驶员的生理眩光;但远光灯会导致CMS出现光晕/高光溢出(Blooming)和漏光-拖尾(smear)效应,使得对点光源的检测更加困难,远光灯在传统后视镜中可以被有效区分,但也会造成驾驶员生理眩光,形成视野障碍。

其次,后方车辆夜视系统的红外线,可能对CMS摄像头造成眩光。目前,在诸如夜视系统等辅助驾驶系统中,车辆会采用红外线和特殊摄像头的组合,以提高夜间驾驶时对物体和人的识别,从而提高安全性。尽管红外光不能被人眼感知,其他道路使用者也不会受到影响(Robert Bosch GmbH,2007),但实际上,红外线发射的信号经过CMS摄像头后,会在显示器上呈现出相应的光点,证明CMS对红外射线比较敏感,需要通过相关技术(如滤波器)来防止这种情况的发生。

此外,车内CMS显示屏还可能反射出其他物体的影像,从而造成驾驶员眩光;当显示屏的一部分被强光照射时,也可能造成色差型眩光。这或许对CMS显示器的防护罩也提出了要求。

其实,考虑CMS的成像性质、在不同环境下的表现、还原图像能力之余,故障安全也是市场十分关心的问题,毕竟,一旦CMS作为唯一的后视镜失效,会有很多危险的可能性。

Schmidt等人的实验结果来看,当把无线电设备置于CMS控制器5cm以内并呼叫时,CMS会因受到电磁干扰以至图像信息丢失,手机不会造成这一现象。这也对CMS制造商们提出了新的需求,即应该采取适当措施为CMS单独设计组件,以确保产品与电磁影响兼容。

目前,美国最新发布的SAE J3155标准对摄像机监控系统做出了多项要求,包括图像质量(均匀性、颜色、对比度、亮度、分辨率、锐度、失真)、时间表现(帧速率、图像形成时间、系统延迟)、伪影(blooming、lensflare、smear、点光源、闪烁光源)、耐用性和人体工程学(耐用性、光泽度、眩光)等方面,预计随着CMS在全球大范围落地,相关标准会愈发完善。

而标准的完善,将推动CMS检测设备及检测方案的成熟,CMS将由此加速落地。

参考文献1.Schmidt, Eike Andreas et al. “Camera-Monitor Systems as a Replacement for Exterior Mirrors in Cars and Trucks.” (2016).

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