后视影像取代传统后视镜的应用与分析

万其仓 刘营营

摘 要：本文分析了后视影像技术的特点，阐述了未来汽车上用后视影像技术取代传统的后视镜的优缺点及发展前景。

关键词：后视影像；传统后视镜；高清成像；发展前景

1 引言

日前有媒体报道，美国电动车制造商斯特拉联合通用、丰田、大众等汽车制造商联盟的12名成员，向美国国家公路交通安全管理局（ NHTSA）上交了一份提案，建议用后视摄像头取代传统的汽车后视镜，以减少行车中增加的空气阻力与油耗。目前该项提案已经通过，NHTSA称2018年5月后，全美汽车都需标配后视摄像头，取代现在普遍应用的后视镜。

2 汽车传统后视镜

在我国国家标准中，对各种车辆都有相关后视镜的要求。汽车、摩托车、土方机械、农林拖拉机、三轮汽车、低速货车、农用运输车等各种行走机械，都制定了后视镜的相关标准。由此可见，后视镜在行车安全中的重要性。

汽车后视镜是驾驶员在行车过程中，获得汽车侧部、后部、汽车下方的信息的主要途径。为使驾驶操作方便，降低行车安全事故，保证交通参与的各方安全，各国均规定汽车必须安装后视镜，且必须具备方向调整功能。

目前使用的汽车后视镜，各类繁多，主要是为了实现不同的目的，但共同点均是保证行车安全。

2.1 按后视镜的安装位置的不同，汽车后视镜可分为：

（1）内后视镜，主要是帮助驾驶员确认车辆后方的道路、车辆情况；

（2）外后视镜，主要是帮助驾驶员确认车辆左右两侧的道路、车辆情况。一般安装在车门上，靠近A柱附近，在日本国内用车也有的是安装在翼子板上的。

（3）下后视镜，可以使驾驶员看到汽车车身下的前后轮以外的地方，在倒车和启动前进时能看到汽车前后轮及车身旁是否有人或障碍物，以免伤人、物和损坏车辆，给司机以方便和安全。

2.2 按制镜时涂用的反射膜材料不同，汽车后视镜可分为铝镜、铬镜、银镜、兰镜（涂层）等4种。

2.3 按后视镜的镜面形状不同，汽车后视镜可分为平面镜、球面镜和双曲率镜面三大系列。

2.4 按后视镜的调节方式不同，汽车后视镜可分为车外调节和车内调节两种。

车外调节，在停车时调节，此种调节方法需要多次才能完成。大多在大型汽车、载货汽车和低档客车上采用此种调节方式。

车内调节，在行车中调节，大大提高了行车的安全性和调节方便性，在轿车上被广泛地采用。

后视镜是一个视界的问题，驾驶员能看到的也只是镜面所能反映到的范围。后视镜也有一个反射率指标，反射率越大镜面反映的图像越清晰。同时，后视镜反应出来的视野内的对象物必须无变形、易于辨认，影像的大小要合适。

后视镜的视界由以下几个因素决定：（1）眼睛和后视镜的距离；（2）后视镜的有效面积（3）后视镜的曲率半径；（4）后视镜相对于视线的倾斜角；（5）后视镜与地面间的距离。

传统的汽车后视镜存在着缺点，汽车车身的A、B柱，容易对观察后车情况带来一定的阻碍，当左右车道的汽车与自己形成一定的角度后，视线刚好被阻挡，这时变道，很容易发生事故，如果汽车安装了摄像头，就可以有效避免这种情况发生。

3 后视影像技术

汽车后视影像系统，就是由后视摄像头、LCD显示器、数据线、连接器等组成。将汽车左右两侧，汽车后方的道路、车辆、行人等情况，通过图像采集，软件处理、合成，传至位于車内的LCD显示器，从而让驾驶员能掌握车辆周围情况。同时，可以提升汽车外观的美感、降低风阻。

由于汽车的自身结构设计，使用传统的后视镜，难免会有视觉盲点，安装后视影像系统可以有效解决这方面的问题。

科技日新月异，汽车设计的变革总是围绕安全和舒适两条主线进行，而取消后视镜，可以实现降低风阻和省油，那么后视影像技术是否具有可行性呢？

我们做了一个市场调研，调查结果显示，仅28.42%受访者支持后车影像取代后视镜，37.37%持反对意见，28.95%保持中立态度，5.26%表示随意。在调查访问中发现，半数以上受访者对后视影像表示高度评价，认为使用后视影像可以全方位观察车后情况，减少盲点，使得倒车更加简单。九成受访者表示，传统后视镜可以在不启动汽车的情况下自由观察车后的情况，其中有七成表示传统后视镜可以不受电子仪器故障的影响。从用户体验的角度来说，该种技术值得推广，还是有市场前景的。

4 取消汽车后视镜，代之以后视影像的优缺点分析

少个后视镜能省多少油？无论是从技术上还是从用户体验上，可能都值得商榷。我想在节能环保的大势所趋下，只要能省油总是可取的。相信会有越来越多的国家，在汽车技术法规和国家标准上，都会正确地面对。当然，后视影像技术也存在着优缺点。

后视影像技术的优点：

（l）消除视觉盲区。后视影像技术，可采用多摄像头，立体观测，再加上软件技术可将三个摄像头图像合成为一个，影像相互重叠能得到更大的视角，实现视界无死角，无盲区。

（2）可获是高清的视界。通过数字修正技术，辅之以高清摄像头，可提高在眩光、黑暗、雨天、隧道等光线不佳环境下的能见度，从而提高行车的安全性。

（3）颜值高。传统后视镜体积较大，若没有后视镜，汽车的外观会更美，曲线、造型会更完整。

当然，后视影像技术，也存在着一些缺点和不足。比如说，摄像头或后视影像系统死机怎么办？图像滞后怎么办？摄像头沾上泥巴怎么办？诸如此类的问题，还需逐步摸索解决。

5 后视影像系统面临的挑战

当然，要让后视镜消失，不仅是用摄像头代替玻璃镜面那么简单。该技术还要面临诸多挑战。

5.1 外界光线的闪烁对摄像头影响

比如说其他车辆的LED车灯闪烁时，摄像头在技术上能否经得起考验。这正如照相机给正在播放的电视画面拍照时，图像就会有闪烁现象。日间行车灯也会因脉宽调制（ PWM），在我们的后视影像中呈现闪烁状态，可能会导致驾驶员误以为发生紧急状况而影响行车安全。许多日间行车灯的PWM频率在90-130Hz，在日间条件下曝光量较小时，在该范围成像困难。

5.2长时间的行车是否能可靠成像

也许，近百年的后视镜在不久的将来会被摄像头取代。与目前的倒车影像摄像头不同，倒车影像摄像头仅在倒车时使用，此时汽车速度慢，而且倒完车就不需要工作了。而用于行车的后视摄像头，只要汽车一上电，就得工作，工作时间长，高速行驶更需要使用。这对摄像头要求更高，在高像素、无畸变、宽动态、低照度、高帧率、高可靠性等方面带来更高的挑战。

5.3低光条件下的成像

汽车后视影像系统面临的主要挑战是改进低光条件下成像，同时要提高分辨率和成像的动态范围。比如，后方车辆靠近时其大灯会导致图像过饱和，这就需要后视摄像头亮度须低于1勒克斯但动态范围须超过110分贝，才能具有良好的成像品质。这些条件超越了传统像素技术的限制。

5.4价格昂贵且难以兼容

后视摄像头取代传统的后视镜最大的挑战是使用成本和可靠性。随着摄像头传感器分辨率的增加，将摄像头数据传输到LCD系统的成本也会增加，而且高清视频传输技术所需线缆和连接器类型都相对昂贵。另一个挑战是目前市场上有多种高清视频传输数字串行标准，而且它们并不兼容。

5.5更高的运算能力及存储器需求

汽车搭配越来越多的高清摄像头，会带来许多的新应用和丰富的影像资料，这也代表处理器需要更高的运算能力及存储器。

后视影像系统，相对于传统后视镜有许多优点，但也存在着需要用高成本来解决的困难。我相信，未来随着技术进步，生产成本下降，用户体验需求提高，后视影像系统一定会进入我们的视野，安装在我们的汽车上，当然，还需国家出台汽车相关的法律法规助一臂之力。