紅外截止濾光片如何成就車(chē)載攝像頭清晰視野
在現代汽車(chē)上,攝像頭如同汽車(chē)的“眼睛”,是倒車(chē)影像、行車(chē)記錄、60°環(huán)視乃至高級駕駛輔助系統(ADAS)不可或缺的感知核心,然而,您是否想過(guò),如果沒(méi)有一片小小的紅外截止濾光片(IR-CutFilter),這些“攝像頭眼睛”看到的景象將完全失真,甚至可能導致系統失靈?這片看似不起眼的玻璃片,正是保障車(chē)載攝像頭清晰、準確“視界”的無(wú)名英雄。
(圖源網(wǎng)絡(luò ),侵刪)
一、問(wèn)題根源:傳感器與人類(lèi)視覺(jué)的“光譜鴻溝”
車(chē)載攝像頭常規普遍采用CMOS或CCD圖像傳感器。與人眼只能感知可見(jiàn)光(波長(cháng)約380-750nm)不同,這些傳感器擁有更寬的“視野”——它們對近紅外光(波長(cháng)約750-1100nm)同樣敏感;當然,這也導致了白天或光線(xiàn)充足的環(huán)境下,環(huán)境中充斥著(zhù)大量的太陽(yáng)紅外輻射。如果這些紅外光未經(jīng)處理直接進(jìn)入傳感器:從而導致攝像頭呈現效果受到干擾,導致畫(huà)面模糊失真,因此我們需要一款用于紅外截止的濾光片來(lái)幫助排除干擾。
1.色彩災難性失真:傳感器會(huì )將不可見(jiàn)的紅外光錯誤地疊加到可見(jiàn)光圖像上,導致畫(huà)面嚴重偏色(通常呈現詭異的粉紅或洋紅色)。想象一下:
當紅色的交通信號燈可能被識別成白色或橙色,綠色的樹(shù)木可能變成黃褐色,藍色的路牌可能發(fā)紫。
后果:ADAS系統(如交通標志識別、車(chē)道保持輔助)依賴(lài)準確的色彩信息,色彩失真將直接導致誤判甚至功能失效,嚴重威脅行車(chē)安全。
2.對比度與清晰度崩塌:額外的、無(wú)效的紅外信號就像一層“光學(xué)噪音”,會(huì )顯著(zhù)降低圖像的對比度和銳度。畫(huà)面變得模糊、發(fā)白,細節丟失嚴重。在識別車(chē)道線(xiàn)、行人輪廓或遠處障礙物時(shí),這種模糊是致命的。
(紅外截止IR650濾光片)
二、紅外截止濾光片:精準的“光譜守門(mén)員”
紅外截止濾光片的核心使命,就是精準地攔截人眼不可見(jiàn)的紅外光,同時(shí)高效地透過(guò)人眼可見(jiàn)的可見(jiàn)光。它如同一位訓練有素的“守門(mén)員”,只允許對成像有用的“球員”(可見(jiàn)光)入場(chǎng),將干擾比賽的“搗亂分子”(紅外光)拒之門(mén)外。
工作原理:
材質(zhì)與鍍膜:通常由特殊的光學(xué)玻璃(如“藍玻璃”)制成,表面鍍有精密的干涉膜層。
光譜特性:設計使其在可見(jiàn)光波段(~80-650/700nm)具有極高的透光率(通常>90%),而在近紅外波段(>700/750nm)則急劇下降,實(shí)現極高的截止率(通常>95%)。它在光譜上形成一道清晰的“分水嶺”。
(車(chē)載后視鏡攝像頭-圖源網(wǎng)絡(luò ),侵刪)
如何“幫助”攝像頭:
還原真實(shí)色彩:通過(guò)徹底濾除紅外干擾,傳感器接收到的信號幾乎完全等同于人眼可見(jiàn)的光譜成分。這使得攝像頭能夠輸出色彩自然、準確、符合人眼視覺(jué)習慣的圖像。交通燈的紅、綠、黃,路牌的藍、綠、白,都能被真實(shí)還原,為ADAS決策提供可靠依據。
提升圖像對比度與清晰度:消除了紅外“噪音”的污染,圖像的明暗對比更加分明,邊緣更加銳利,細節更加豐富。無(wú)論是分辨細微的車(chē)道線(xiàn),還是識別低對比度環(huán)境下的障礙物(如黑色輪胎在灰色路面上),能力都得到顯著(zhù)提升。
優(yōu)化后續處理:為圖像信號處理器(ISP)提供了純凈的可見(jiàn)光信號,大大減輕了ISP進(jìn)行色彩校正和白平衡處理的負擔,讓算法能更專(zhuān)注于圖像增強和目標識別等核心任務(wù),提升整體效率和精度。
(紅外截止濾光片)
三、挑戰與進(jìn)化:兼顧晝夜的智慧
紅外截止濾光片完美解決了白天的成像問(wèn)題,卻又帶來(lái)了新的挑戰:黑夜降臨怎么辦?
夜間困境:在光線(xiàn)極其微弱的夜晚,可見(jiàn)光嚴重不足。此時(shí),許多車(chē)載攝像頭(尤其行車(chē)記錄儀和部分夜視系統)會(huì )開(kāi)啟紅外補光燈(發(fā)射850nm或940nm等波長(cháng)的近紅外光)。但問(wèn)題來(lái)了:白天的“守門(mén)員”IR-Cut濾光片,此時(shí)卻把寶貴的補光紅外線(xiàn)也擋在了外面!導致夜視畫(huà)面一片漆黑或極其昏暗。
解決方案:主流“藍玻璃”的平衡之道
為了兼顧晝夜,行業(yè)普遍采用了特殊的IR-Cut藍玻璃濾光片。
巧妙設計:這種濾光片在嚴格截止大部分有害紅外光(尤其是700-800nm波段)以保證白天色彩的同時(shí),特意允許特定波段的紅外光(如850nm或940nm)部分透過(guò)。
晝夜平衡:
白天:依然有效濾除導致偏色的主要紅外干擾,保證色彩準確。
夜間:允許車(chē)載紅外補光燈發(fā)出的特定波長(cháng)紅外光進(jìn)入傳感器。雖然此時(shí)色彩還原不如白天完美(因為傳感器還是“看到”了紅外光),但畫(huà)面亮度得到極大提升,能夠清晰地呈現物體輪廓和運動(dòng),滿(mǎn)足基本的夜視監控和障礙物探測需求。
優(yōu)勢:成本低、結構簡(jiǎn)單可靠、無(wú)需機械運動(dòng)部件,是當前絕大多數車(chē)載攝像頭的首選方案。
(紅外截止片)
四、不可或缺的價(jià)值:安全基石
紅外截止濾光片對車(chē)載攝像頭的幫助,最終都指向一個(gè)核心——行車(chē)安全。
保障ADAS/AD可靠性:準確的色彩和清晰的圖像是車(chē)道偏離預警(LDW)、自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)、交通標志識別(TSR)、盲區監測(BSD)等功能準確感知環(huán)境、做出正確決策的基石。沒(méi)有IR-Cut濾光片,這些系統的可靠性將大打折扣。
提升駕駛者信心:無(wú)論是倒車(chē)時(shí)清晰的影像,還是夜間行車(chē)記錄儀可靠的記錄,清晰準確的畫(huà)面直接增強了駕駛者的情境感知能力和信心。
全天候基礎保障:主流的IR-Cut藍玻璃方案,為攝像頭提供了在白天和大多數夜間場(chǎng)景下可用的基礎成像能力,是車(chē)載視覺(jué)系統實(shí)現“全天候”工作的關(guān)鍵一環(huán)。
微小元件,巨大擔當
紅外截止濾光片,這片隱藏在鏡頭與傳感器之間的薄薄玻璃,是車(chē)載攝像頭從“失明”或“色盲”狀態(tài)蛻變?yōu)榍逦盎垩邸钡年P(guān)鍵功臣。它以精密的光學(xué)特性,默默扮演著(zhù)“光譜守門(mén)員”和“夜視賦能者”的雙重角色,精準過(guò)濾干擾,確保信息真實(shí),為我們的每一次安全出行奠定了堅實(shí)的光學(xué)基礎。在汽車(chē)智能化浪潮中,這片“隱形守護者”的重要性,只會(huì )日益凸顯。