汽车红外夜视仪的制作方法

本实用新型属于红外探测技术领域，具体涉及一种汽车红外夜视仪。

背景技术：

黑夜和恶劣的天气环境长久以来一直困扰着驾驶员和车辆领域的科研人员，由于恶劣天气造成的能见度降低同样导致事故频发。受气候变化以及大气污染的影响，近两年来大雾对我国的交通影响呈上升趋势。大雾天气容易引发交通事故，数据表明，在大雾天气发生交通事故的几率是其他灾害性天气的2.5倍，引起的事故伤亡人数也在交通事故中所占比率较高。近年来，中国频繁出现雾霾，有时出现雨、雪、大雾天气，这些因素严重影响道路上车辆的安全行驶，导致交通堵塞、发生事故，造成巨大财产损失、人员伤亡，在机动车障碍探测技术领域，一直未出现能很好解决这一问题的技术。

目前，市面上有基于超声波定位的探测装置，但基于超声波定位的探测技术在应用中存在很多缺陷，超声波在传播过程中容易受干扰，在传播介质复杂和杂质多的情况下传播效果非常差，而且超声波传播有效距离、穿透能力和抗干扰能力较差。在现有的采用微光技术的探测装置主要缺陷在于，作用距离短，通常有效距离范围为数十米；需要存在实际的光线(即使是微弱的星光)，因此环境适应性不强；微光增强只是对可见光和近红外光加以放大，不能透过烟、雾等；图像增益难以自适应控制，易出现亮度过强或过暗的情况；在夜晚遇到对面来车的情况下，设备在对面来车的灯光照射下会出现无法看清来车的问题，增加驾驶员的危险性。

红外线对障碍物进行探测的技术具有如下优点：红外线具有很强的穿透能力，可在雾霾、雨、雪、大雾天气、黑夜等恶劣环境中使用；脉冲红外光在传播过程中衰减速度较慢，红外线可有效探测远方的障碍物，稳定性强；脉冲红外线的强度可以进行调节，进而调节探测的最大有效距离；红外探测器结构简单、体积小、费用低、易于集成化和小型化。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种探测距离远，并且在大雾天气也能够成像和测距的汽车红外夜视仪。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

汽车红外夜视仪，包括红外摄像头、红外探测器、主控制器和显示器；所述红外摄像头包括光学镜头、机芯组件和机壳；所述红外探测器包括红外线发射器和红外线接收器；所述主控制器包括电源模块、图形处理芯片和中央处理器；

所述机芯组件与所述图形处理芯片电连接；所述图形处理芯片与所述中央处理器电连接；所述红外线发射器、红外线接收器和显示器均与所述中央处理器电连接；所述电源模块与汽车上的蓄电池电连接，并给其它电子器件供电。

所述光学镜头和机芯组件均安装在所述机壳中；所述光学镜头采集外部的红外线，并将红外线聚焦到所述机芯组件上；所述机芯组件将接收到的红外线转换成电信号传输至所述图形处理芯片。

所述红外摄像头还包括设置在所述机壳中的红外滤光片，所述红外滤光片设置在所述光学镜头的前端。

所述机芯组件包括CCD图像传感器、A/D转换电路、信号处理电路和电源接口电路；所述CCD图像传感器、A/D转换电路、信号处理电路和图形处理芯片依次电连接；所述电源接口电路一端与所述电源模块电连接，另一端与所述A/D转换电路和信号处理电路电连接。

所述信号处理电路中包括一块FPGA芯片。

所述红外摄像头安装在汽车的轿厢外表面，所述红外探测器固定在所述机壳外表面；所述主控制器和显示器均安装在汽车内部。

所述红外摄像头设置在汽车的前大灯附近。

所述中央处理器采用ARM芯片。

所述光学镜头采用焦距为75mm，光圈F值为0.8的光学镜头。

所述显示器采用一块8寸的TFT-LCD显示屏。

本实用新型采用以上技术方案，利用红外成像技术的汽车夜视仪，在夜间具有1km以上的观测距离，远远大于目前汽车辅助夜视仪的作用距离；该设备还具有良好的透雾、透烟功能，弥补了利用可见光或微光的摄像头的缺陷；本实用新型让驾驶员能够在黑夜等人眼无法看清外界情况下，通过显示器观测外界环境，可以大大减少交通事故的发生；该设备成本低，简单实用，适用于轿车、货车、大巴车等机动车。本实用新型还采用红外探测器测量前方障碍物的距离，并且将距离显示在屏幕上，以警示驾驶人员，提醒驾驶人员注意安全，预防交通事故发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型汽车红外夜视仪的电路结构示意图；

图2是本实用新型汽车红外夜视仪中机芯组件的电路结构示意图。

图中：1-红外摄像头；11-光学镜头；12-机芯组件；121-CCD图像传感器；122-A/D转换电路；123-信号处理电路；124-电源接口电路；2-红外探测器；21-红外线发射器；22-红外线接收器；3-主控制器；31-电源模块；32-图形处理芯片；33-中央处理器；4-显示器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，汽车红外夜视仪包括红外摄像头1、红外探测器2、主控制器3和显示器4；红外摄像头1包括光学镜头11、机芯组件12和机壳；红外探测器2包括红外线发射器21和红外线接收器22；主控制器3包括电源模块31、图形处理芯片32和中央处理器33。机芯组件12与图形处理芯片32电连接；图形处理芯片32与中央处理器33电连接；红外线发射器21、红外线接收器22和显示器4均与中央处理器33电连接；电源模块31与汽车上的蓄电池电连接，并给其它电子器件供电。其中，中央处理器33采用ARM芯片；显示器4采用一块8寸的TFT-LCD显示屏。

光学镜头11和机芯组件12均安装在机壳中；光学镜头11采集外部的红外线，并将红外线聚焦到机芯组件12上；机芯组件12将接收到的红外线转换成电信号传输至图形处理芯片32；电信号经过图形处理芯片32转换为视频信号，中央处理器33将视频信号传输至显示器4进行显示。红外摄像头1还包括设置在机壳中的红外滤光片，红外滤光片设置在光学镜头11的前端。外界的电磁波通过红外滤光片后到达光学镜头11，在此过程中，红外滤光片能够过滤掉大部分强光，抑制强光对后面的成像过程产生干扰，使成像更清晰。

中央处理器33控制红外线发射器21发射窄红外光脉冲；用户通过调节红外发射器的发射功率，来调节红外线探测的范围；红外线在传播过程中遇到前方障碍物时会被反射回来；当红外线接收器22接收到反射回来的红外线，红外接收器将信号传递给中央处理器33；中央处理器33处理信号，根据光时域反射原理公式计算红外线发射器21发射红外线与红外线接收器22接收红外线的时间间隔，进而根据速度与时间关系计算出汽车到障碍物之间的距离，并将距离数据传输至显示器4进行显示。

如图2所示，机芯组件12包括CCD图像传感器121(CCD全称Charge-coupled Device，电荷耦合元件)、A/D转换电路122、信号处理电路123和电源接口电路124；CCD图像传感器121、A/D转换电路122、信号处理电路123和图形处理芯片32依次电连接；电源接口电路124一端与电源模块31电连接，另一端与A/D转换电路122和信号处理电路123电连接。其中，信号处理电路123中包括一块FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)芯片。

CCD图像传感器121，也叫图像控制器，是一种半导体器件，能够把光学影像转化为电信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号。其显著特点是：体积小重量轻；功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；灵敏度高，噪声低，动态范围大；响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。

光学镜头11采集外界的红外线，并将红外线聚焦在CCD图像传感器121上；CCD图像传感器121将红外线转换为模拟信号传输至A/D转换电路122，A/D转换电路122将模拟信号转换为数字信号传输至信号处理电路123；信号处理电路123将数字信号转换为视频信号传输至图形处理芯片32。图形处理芯片32采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片，能够对视频信号进行处理，去除其强光背景，获得清晰的障碍物图像；图形处理芯片32将处理后的视频信号发送至中央处理器33，中央处理器33控制显示器4播放视频。DSP芯片还能对将图像数据信号进行自动曝光、自动白平衡、自动增益、自动坏像素检测及删除、降噪、锐度、GAMMA及色彩矫正等处理，然后将处理后的图像数据信号发送给中央处理器33；中央处理器33再对DSP芯片处理后的图像进行图像阵列处理和拼接，形成1920×480的宽屏视频流，并将该视频流输出到显示器4上进行显示。

为了保证夜间可视距离不低于1200米，光学镜头11采用焦距为75mm，光圈F值为0.8的光学镜头。同时光学镜头11采用无热化设计，在-40摄氏度到70摄氏度工作过程中不用进行任何调焦操作都能保证图像清晰，很好地适应系统设计要求。红外摄像头1安装在汽车的轿厢外表面，具体地，红外摄像头1设置在汽车的前大灯附近；红外探测器2固定在机壳外表面；主控制器3和显示器4均安装在汽车内部。

进一步地，显示器4可以采用触摸显示屏，由于触摸显示屏可以形成虚拟按键，用户可以通过虚拟按键进行人机交互，以控制红外线发射器21的发射功率，来调节红外线探测的范围。同时在触摸显示屏接收到中央处理器33处理过的视频信号后，将显示清晰、可见的图像。

本实用新型通过采用非制冷红外探测技术实时采集前方路况的红外图像数据，可有效弥补夜间或雾天等恶劣条件下行驶时可见光摄像头的不足。将红外技术应用在汽车安全驾驶领域具有重要的实际应用意义和广阔的视场前景，能有效解决目前机车司机在夜间和恶劣条件下看不远、看不清、看不见的问题，具有在夜间或恶劣情况下行驶时的主动安全探视、辅助驾驶、异物侵入行车限界内报警等功能，最远观测范围可达1000米以上，较好地发挥了主动安全探视、辅助驾驶作用。此外，汽车红外夜视仪还具有入侵检测报警和录像功能，是一款多功能、智能化的辅助驾驶设备；并且支持与铁路信息系统对接，具备良好的系统扩展性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。