车载照明装置、夜视系统、车辆及其夜视照明控制方法

摘要

本发明公开了一种车载照明装置、夜视系统、车辆及其夜视照明控制方法，所述车载照明装置包括：照明模块；能见度检测模块，用于检测车辆当前行驶环境的能见度；控制模块，控制模块分别与能见度检测模块和照明模块相连，控制模块用于根据车辆当前行驶环境的能见度计算照明模块的照明功率，并控制照明模块以照明功率进行照明，以使车辆的拍摄装置获取预设距离范围内的路况图像信息。本发明实施例的车载照明装置，根据车辆当前行驶环境的能见度控制照明功率，以使拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，从而使得在不同能见度下保持车辆的夜视系统的透视效果，提升了车辆的安全性，提升了驾驶体验。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车载照明装置、夜视系统、车辆及其夜视照明控制方法。

背景技术

对健康安全出行的重视，使得人们越来越关注交通安全。根据世界各国高速公路运行情况资料统计显示，在所有恶劣气象条件中，低能见度对道路交通安全危害最大。在安防监控、汽车、越野等领域，相关技术中的近红外夜视系统成为监视和增加视距的有效方式，夜视照明是近红外夜视系统必不可少的构成部分，其中，激光由于其高亮度和准直性而越来越多地应用于近红外夜视系统照明。但是，相关技术中的近红外夜视系统，在不同气象条件下其照明控制方式比较单一，照明效果不佳，因此有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车载照明装置，该车载照明装置，根据车辆当前行驶环境的能见度控制照明功率，以使车辆的拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，从而使得在不同能见度下保持车辆的夜视系统的透视效果，提升了车辆的安全性，提升了驾驶体验。

本发明的第二个目的在于提出一种夜视系统。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

本发明的第四个目的在于提出一种车辆的夜视照明控制方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的车载照明装置，包括：照明模块；能见度检测模块，用于检测所述车辆当前行驶环境的能见度；控制模块，所述控制模块分别与所述能见度检测模块和所述照明模块相连，所述控制模块用于根据所述车辆当前行驶环境的能见度计算所述照明模块的照明功率，并控制所述照明模块以所述照明功率进行照明，以使所述车辆的拍摄装置获取预设距离范围内的路况图像信息。

根据本发明实施例的车载照明装置，通过能见度检测模块检测车辆当前行驶环境的能见度，控制模块则根据车辆当前行驶环境的能见度计算照明模块的照明功率，并控制照明模块以计算出的照明功率进行照明，以使拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，从而使得在不同能见度下保持车辆的夜视系统的透视效果，提升了车辆的安全性，提升了驾驶体验。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的夜视系统，包括本发明第一方面实施例的车载照明装置；拍摄装置，用于获取预设距离范围内的路况图像信息；以及显示装置，用于显示所述路况图像信息。

根据本发明实施例的夜视系统，车载照明装置根据车辆当前行驶环境的能见度输出相应的照明功率，使得拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，显示装置则将拍摄装置获得的路况图像信息进行显示，从而使夜视系统在不同能见度下都能保持相同的透视效果。

为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的车辆，包括本发明第二方面实施例的夜视系统。

根据本发明实施例的车辆，通过该夜视系统，在不同能见度下都能获得相同的透视效果，从而提升了驾驶体验、提升了安全性。

为了实现上述目的，本发明第四方面实施例的车辆的夜视照明控制方法，包括以下步骤：检测所述车辆当前行驶环境的能见度；根据所述车辆行驶环境的能见度获取所述车辆的照明功率；控制所述车辆的照明模块以所述照明功率进行照明，以使所述车辆的拍摄装置获取预设距离范围内的路况图像信息。

根据本发明实施例的车辆的夜视照明控制方法，检测车辆当前行驶环境的能见度，并根据车辆当前行驶环境的能见度计算照明模块的照明功率，以及控制照明模块以计算出的照明功率进行照明，以使车辆的拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，从而使得在不同能见度下保持车辆的夜视系统的透视效果，提升了车辆的安全性，提升了驾驶体验。

附图说明

图1是相关技术中的夜视系统在能见度良好时有效照明区域的示意图；

图2是相关技术中的夜视系统在能见度较差时有效照明区域的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的车载照明装置的方框图；

图4是根据本发明一个具体实施例的夜视系统的示意图；

图5是根据本发明另一个具体实施例的夜视系统的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的夜视系统的方框示意图；

图7是根据本发明一个实施例的车辆的夜视照明控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

相关技术中的近红外夜视系统，通常采用近红外激光进行照明，其照明控制方式比较单一，例如，其照明强度一般为固定强度。车辆行驶时遇到的天气情况比较复杂，当车辆行驶于不同的恶劣气象条件时，这种照明控制方式会导致近红外夜视系统的性能出现较大差异。在所有恶劣气象条件中，能见度对于道路交通安全的危害最大，其中，能见度是指2700K的黑体辐射的光通量，在大气中削弱至初始值5％所通过的路径长度。

相关技术中的近红外夜视系统在能见度良好的情况下尚可应用，但当能见度较差时，比如浓雾或沙尘天气，夜视系统的透视性显著下降，“透视”效果大打折扣。尤其是浓雾状态下，能见度差，空气湿度大，水滴沉降在路面，致使路面潮湿，道路附着系数降低。在夜间同等车速条件下，能见度良好和能见度差两种情况下，夜视系统的工作距离是大不一样的(如图1和图2所示)，能见度差的情况下有效照明区域明显降低，而且此时车辆的制动距离也增加了，降低了车辆的驾驶体验。

为了解决上述问题，本发明提出了一种车载照明装置、夜视系统、车辆以及车辆的夜视照明控制方法。

下面结合附图描述本发明实施例的车载照明装置、夜视系统、车辆及其夜视照明控制方法。

图3是根据本发明一个实施例的车载照明装置的方框图。如图3所示，本发明实施例的车载照明装置100，包括：照明模块10、能见度检测模块20和控制模块30。

在本发明的一个实施例中，照明模块10为近红外半导体激光灯。

具体地，近红外半导体激光灯发出近红外激光，以为车辆照明。

能见度检测模块20用于检测车辆当前行驶环境的能见度。

具体地，能见度检测模块20可以是能见度检测仪，用于检测车辆当前行驶环境的能见度，并将检测到的能见度提供给控制模块3030。

控制模块30分别与能见度检测模块20和照明模块10相连，控制模块30用于根据车辆当前行驶环境的能见度计算照明模块10的照明功率，并控制照明模块10以照明功率进行照明，以使车辆的拍摄装置200获取预设距离范围内的路况图像信息。

具体地，控制模块30根据能见度检测模块20检测到的能见度计算照明模块10的照明功率，并控制照明模块10以计算出的照明功率进行照明。其中，车载照明装置100、拍摄装置200以及显示装置300构成车辆的夜视系统1000，控制模块30控制照明模块10以计算出的照明功率进行照明，以使得拍摄装置200拍摄车辆的路况图像信息并通过显示装置300提供给驾驶员，从而使得车辆处于不同能见度的环境时，夜视系统1000都能够为驾驶员提供同样距离范围的图像，例如，在不同能见度下，都能达到200m处目标可见。

在本发明的一个实施例中，控制模块30用于：获取能见度大于预设阈值时对应的实际景物照度E'₀，并根据车辆当前行驶环境的能见度获取大气光谱透过率τ₁，以及根据能见度大于预设阈值时对应的实际景物照度E'₀和大气光谱透过率τ₁获取照明模块10对应的等当量照度E，并根据照明模块10对应的等当量照度E和目标照明面的面积S计算照明模块10的照明功率。

下面进行详细介绍。

首先，Koschmieder(科施米徳)能见度方程为：

其中，R表示能见度，ε表示对比度阈值，L表示透视厚度，τ₁表示大气光谱透过率。

那么，由科施米徳能见度方程可得大气光谱透过率为：

图4是根据本发明一个具体实施例的夜视系统的示意图。如图4所示，在低能见度状况下，大气传输的复杂性使得在其中传播的激光产生散射、吸收等等影响，从而使激光的照明功率随着传输距离衰减，那么，要达到同样距离的目标可见，在能见度不同的条件下，需要的照明功率是不同的。在实际情况中，根据照明视场大小和拍摄装置的光谱匹配系数来确定，目标照明面的最低照度E₁通过以下公式计算：

其中，E₀表示标准景物照度，τ₁表示大气光谱透过率，τ₂表示拍摄模装置的光谱透过率，ρ表示被照射目标的反射率，表示拍摄装置中镜头的相对孔径，c表示实际对比度。

具体地，依照经验来讲，一般认为拍摄装置(例如，CCD摄像机)的实际感光照度(即E₁)需要达到CCD摄像机标示的最低感光照度的10倍才会有较好的成像质量，那么，就可以根据公式(3)计算出E₀，又根据CCD摄像机对照明模块10发出光波的光谱响应率δ，可以求出在能见度良好时(即能见度大于预设阈值，例如，预设阈值为2000米)对应的实际景物照度E'₀，其中，根据下述公式计算E'₀：

E'₀＝E₀/δ，(4)

其中，δ表示拍摄装置对照明模块10发出光波的光谱响应率。

进一步地，当能见度为R时，根据下述公式计算照明模块10对应的等当量照度E：

控制模块30根据上述公式可以计算出照明模块10对应的等当量照度E：

其中，E'₀为能见度大于预设阈值时对应的实际景物照度，τ₁为大气光谱透过率，E为照明模块10对应的等当量照度，R为车辆当前行驶环境的能见度，ε为对比度阈值，L为透视厚度。

进一步地，根据光通量转换公式以及拍摄装置对光波的光谱响应率可获得实际需求的辐通量

从而可以得出照明模块10的照明功率：

其中，P₀表示照明模块10的照明功率，E表示照明模块10对应的等当量照度，S表示目标照明面的面积，δ表示拍摄装置的光波光谱响应率，K_m为明视觉条件下所述拍摄装置的绝对光谱光效率，k为所述照明模块10的光耦合率。

那么，综合上述公式(6)和(8)可知，控制模块30根据下述公式计算照明模块10的照明功率：

其中，P₀为照明模块10的照明功率，R为车辆当前行驶环境的能见度，ε为对比度阈值，L为透视厚度，S为目标照明面的面积，δ为拍摄装置的光波光谱响应率，K_m为明视觉条件下拍摄装置的绝对光谱光效率，k为照明模块10的光耦合率。

在本发明的一个实施例中，控制模块30还用于：根据拍摄装置的视场角a控制照明模块10的照明角度b，其中，0.7*a＜b＜a。

例如，如图5所示，拍摄装置的视场角为4°，照明模块10的照明角度为3°，可以提高照明的有效性，同时保证良好观察所专注的图像区域。

下面结合一个具体例子来描述本发明实施例的车载照明装置。

如图5所示，拍摄装置200采用黑白的CCD摄像机，其视场角为4°，其感光尺寸为8.47mm*6.35mm，最低感光照度为0.0003lx，镜头焦距为120mm，相对孔径为镜头光谱透过率τ₂＝0.8，被照射目标的反射率ρ＝0.5，实际对比度c＝0.3；照明模块10为近红外半导体激光灯，其照明角度为3°，所发出光的波长为808nm。

依照经验，一般认为拍摄装置(例如，CCD摄像机)的实际感光照度(即E₁)需要达到CCD摄像机标示的最低感光照度的10倍才会有较好的成像质量，在能见度良好的情况下(例如，能见度大于2000米)，对应的实际景物照度E'₀，大气光谱透过率τ₁为0.8，此时可计算得到在正常照明下目标照明面的最低光照度要求。

由公式(3)可得：E₀＝0.6lx。又由于拍摄装置对808nm光波光谱响应率δ＝0.4，故在能见度良好时，实际景物照度E'₀＝0.6/0.4＝1.5lx。

根据拍摄装置中CCD感光芯片的尺寸(感光宽度6.35mm和镜头焦距120mm)可计算出距离L＝200m时能够成像的景物半径为：

那么，根据景物半径可得目标照明面的面积为：

S＝π×r²＝87.9m²。

又已知明视觉条件下摄像机的绝对光谱光效率K_m为683lm/w，照明模块10的光耦合率k＝0.85，对比度阈值为0.02，那么可以得到半导体激光器所需要的输出功率(即照明功率)：

根据上式可以得出不同能见度下，为达到200m目标可见，本发明实施例的车载照明装置中照明模块10的照明功率，见下表1所示。

表1

那么，控制模块30便可以根据能见度检测模块20检测到的能见度来计算照明模块10的照明功率，从而达到自适应照明的目的，以使在不同能见度下，可保持夜视系统的透视效果。通过本发明实施例的车载照明装置，在低能见度的情况下，可由控制模块30自动调整照明模块10的照明功率，实现了在不同气象条件下，近红外夜视激光照明仍然能达到同样的距离，也就是提高了低能见度下的夜视系统的工作距离，有益于提高大雾天行车安全，可防范连环追尾、碰撞前方故障车等雾天交通事故。

本发明实施例的车载照明装置，通过能见度检测模块检测车辆当前行驶环境的能见度，控制模块则根据车辆当前行驶环境的能见度计算照明模块的照明功率，并控制照明模块以计算出的照明功率进行照明，以使拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，从而使得在不同能见度下保持车辆的夜视系统的透视效果，提升了车辆的安全性，提升了驾驶体验。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种夜视系统。

图6是根据本发明一个实施例的夜视系统的方框示意图。如图6所示，本发明实施例的夜视系统1000包括车载照明装置100、拍摄装置200和显示装置300。

其中，车载照明装置100已经在前面的实施例中进行了详细说明，在此不再赘述。

拍摄装置200用于获取预设距离范围内的路况图像信息。

显示装置300用于显示拍摄装置200获取的路况图像信息。

具体地，车载照明装置100根据能见度的大小调整照明模块的照明功率，以使拍摄装置200在不同能见度下都获得预设距离范围内的路况图像信息，显示装置300则将拍摄装置200拍摄的预设距离范围内的路况图像信息进行显示，以供驾驶员使用。

本发明实施例的夜视系统，车载照明装置根据车辆当前行驶环境的能见度输出相应的照明功率，使得拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，显示装置则将拍摄装置获得的路况图像信息进行显示，从而使夜视系统在不同能见度下都能保持相同的透视效果。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种车辆。该车辆包括本发明实施例的夜视系统。

本发明实施例的车辆，通过该夜视系统，在不同能见度下都能获得相同的透视效果，从而提升了驾驶体验、提升了安全性。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种车辆的夜视照明控制方法。

图7是根据本发明一个实施例的车辆的夜视照明控制方法的流程图。如图7所示，本发明实施例的车辆的夜视照明控制方法，包括以下步骤：

S1，检测车辆当前行驶环境的能见度。

例如，通过能见度检测仪检测车辆当前行驶环境的能见度。

S2，根据车辆行驶环境的能见度获取车辆的照明功率。

在本发明的一个实施例中，根据车辆行驶环境的能见度获取车辆的照明功率，包括：获取能见度大于预设阈值时对应的实际景物照度；根据车辆当前行驶环境的能见度获取大气光谱透过率；根据能见度大于预设阈值时对应的实际景物照度和大气光谱透过率获取照明模块对应的等当量照度；以及根据照明模块对应的等当量照度和目标照明面的面积计算照明模块的照明功率。

在本发明的一个实施例中，根据公式(6)计算照明模块对应的等当量照度。

在本发明的一个实施例中，根据公式(9)计算照明模块的照明功率。

S3，控制车辆的照明模块以照明功率进行照明，以使车辆的拍摄装置获取预设距离范围内的路况图像信息。

在本发明的一个实施例中，照明模块为近红外半导体激光灯。

具体地，根据能见度检测仪检测到的能见度计算照明模块的照明功率，并控制照明模块以计算出的照明功率进行照明。其中，车载照明装置、拍摄装置以及显示装置构成车辆的夜视系统，控制照明模块以计算出的照明功率进行照明，以使得拍摄装置拍摄预设距离范围内车辆的路况图像信息并通过显示装置提供给驾驶员，从而使得车辆处于不同能见度的环境时，夜视系统都能够为驾驶员提供同样距离范围的图像，例如，在不同能见度下，都能达到200m处目标可见。

在本发明的一个实施例中，车辆的夜视照明控制方法，还包括：根据拍摄装置的视场角a控制照明模块的照明角度b，其中，0.7*a＜b＜a。这样可以提高照明的有效性，同时保证良好观察所专注的图像区域。

需要说明的是，本发明实施例的车辆的夜视照明控制方法中未展开的部分(如公式推导、举例等)，可以参照前面实施例的车载照明装置的对应部分，在此不再详细展开。

本发明实施例的车辆的夜视照明控制方法，检测车辆当前行驶环境的能见度，并根据车辆当前行驶环境的能见度计算照明模块的照明功率，以及控制照明模块以计算出的照明功率进行照明，以使车辆的拍摄装置在不同能见度下都能获得预设距离范围内的路况图像信息，从而使得在不同能见度下保持车辆的夜视系统的透视效果，提升了车辆的安全性，提升了驾驶体验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。