فناوری دید در شب، چالش‌ها و افق‌های آینده

سیستم دید در شب باید میدان دید را در شرایطی افزایش دهد که چراغ‌های نورپایین استفاده می‌شوند. بیشترین میزان خطر در تاریکی، عابرین پیاده و حیوانات را تهدید می‌کند؛ بنابراین تشخیص آن‌ها باید معیار اصلی کارایی سیستم باشد. براین اساس، بعضی از خودروسازها محصولات خود را مجهز به سیستم دید در شب کرده‌اند. این سیستم که عمدتاً مبتنی بر دوربین‌های مادون قرمز و تکنیک‌های دید کامپیوتری است با ارائه قابلیت‌هایی مانند دید در شب تطبیقی و شناسایی و تشخیص علائم جاده به افزایش ایمنی کمک می‌کند.

سیستم دید در شب خودرو در تاریکی یا در شرایط بد جوی با تشخیص افراد، حیوانات و وسایل‌نقلیه‌ای که در دسترس چراغ‌های جلو قرار ندارند، راننده را از شرایط موجود آگاه می‌کند. برخی از سیستم‌های مادون قرمز تا حدی پیشرفته هستند که می‌توانند تشخیص دهند شی پیش‌رو زنده است یا خیر. البته این فناوری در حال حاضر فقط در خودروهای لوکس و از طریق دوربین‌های متصل به پنجره جلو ارائه می‌شود. فناوری دید در شب، تصاویر را به صورت سیگنال الکترونیکی حس و سپس آن را به صفحه نمایشگر خودرو ارسال می‌کند.

قدرت بینایی در شب بسیار کند می‌شود و حدود 40 دقیقه طول می‌کشد تا چشم با تغییرات نور سازگار شود در حالیکه این زمان برای روز فقط 2 دقیقه است. اما سیستم دید در شب، تصاویر را در کمتر از شش دهم ثانیه دریافت می‌کند، حتی اگر سطح روشنایی به دلیل شرایط نامناسب جوی یا محدودیت چراغ‌های جلو کم یا به دلیل چراغ‌های جلوی خودروهای جلویی زیاد باشد.

ایمنی رانندگی به پردازش دقیق اطلاعات بصری و واکنش‌های درست راننده بستگی دارد. علائم راهنمایی و رانندگی، هشدارها و خط‌کشی‌ها برای درک شرایط جاده ضروری هستند. عدم تشخیص این موارد به خصوص در شب می‌تواند مشکلات بزرگی ایجاد کند. آمار نشان می‌دهد که بیش از 20 درصد از تصادفات مرگبار بین نیمه شب و ساعت شش صبح رخ می‌دهند که کاهش قدرت بینایی، محدودیت چراغ‌های جلو، لامپ‌های مبهم خیابان‌ها و هوای نامناسب از دلایل اصلی این وضعیت هستند.

از این رو، فناوری دید در شب موردتوجه قرار گرفته است. این سیستم با استفاده از دوربین‌های حرارتی، چراغ‌های مادون قرمز و نمایشگرهای Head-up، درک راننده را از حد محدود چراغ‌های جلو افزایش می‌دهد. دید در شب با هشداردادن به راننده در برابر حوادث غیرقابل دید از وقوع تصادف جلوگیری می‌کند.

انواع سیستم‌های دید در شب

به طور کلی، سیستم‌های دید در شب خودروها به دو گروه فعال و منفعل تقسیم می‌شوند.

سیستم دید در شب فعال

این سیستم با استفاده از نور مادون قرمز اجسامی را که دورتر از حد تشخیص چراغ‌های جلو هستند، روشن می‌کند. در واقع دید در شب فعال قادر به تشخیص عابرین پیاده تا چهاربرابر دورتر از حد تشخیص چراغ‌های جلو است. دامنه دید این فناوری 180 متر است که البته تحت‌تاثیر شرایط آب‌وهوایی کمتر می‌شود. وضوح بالای تصاویر مهمترین مزیت و قرارگرفتن تحت‌تاثیر شرایط بد جوی بزرگ‌ترین عیب این سیستم بشمار می‌رود.

با توجه به اینکه نور مادون قرمز در محدوده طیف مرئی نیست، دید در شب فعال مانند چراغ‌های جلو باعث کوری شبانه موقت راننده خودروهای روبه‌رویی نمی‌شود. از طرف دیگر چون مادون قرمز با چشم دیده نمی‌شود، این سیستم برای انتقال داده‌های بصری از چراغ‌های پالسی یا یک منبع نور ثابت استفاده می‌کند.

فناوری دید در شب فعال خود به دو بخش مادون قرمز نزدیک (NIR) و مادون قرمز دور (FIR) تقسیم می‌شود. مادون قرمز نزدیک، نور انعکاسی از اطراف را دریافت و آن را تشدید می‌کند تا تصویری با وضوح بالا ایجاد کند. این فناوری موجودات زنده را همان‌قدر شفاف می‌بیند که موجودات سرد و غیرزنده را می‌بیند. مادون قرمز دور گرما را از اشیا می‌گیرد و علائم حرارتی را پردازش می‌کند تا تصویر را ایجاد کند. برد مادون قرمز دور بیشتر از نزدیک است.

سیستم دید در شب منفعل

این سیستم به جای نور مادون قرمز از یک دوربین حرارتی استفاده می‌کند که تابش حرارتی ساطع‌‌شده از اجسام دیگر را ثبت و ضبط می‌نماید. وضوح این فناوری نسبت به فعال کمتر اما دامنه فعالیت آن بیشتر (تا 300 متر) است. متاسفانه دید در شب منفعل در دماهای بالاتر از 98 درجه سانتیگراد قابل‌اطمینان نیست. این سیستم در آشکار کردن عابرین پیاده تبحر بالایی دارد اما در مورد اجسام بی‌جان مانند سنگ‌ها چندان خوب نیست.

سیستم دید در شب منفعل با استفاده از دوربین حرارتی می‌تواند تفاوت بین یک جسم گرم مانند انسان و یک جسم سردتر مانند جاده را تشخیص دهد. داده‌های حاصل از دوربین حرارتی به صورت یک تصویر سیاه و سفید پردازش و در اختیار راننده قرار می‌گیرد.

مشکلات اصلی دوربین‌های دید در شب

بزرگ‌ترین نقطه ضعف دوربین دید در شب، اشباع شدن تصویر به دلیل نزدیکی بیش از حد فرد یا جسم به دوربین است. با توجه به پرتاب نور به بالا در دوربین دید در شب و سیاه و سفید بودن تصاویر، اگر فرد بیش از حد به دوربین نزدیک شود، صورت آن سفید و تشخیص آن سخت می‌شود. ضمناً، سطوح فلزی و شیشه‌ای نور مادون قرمز را متفاوت از نور مرئی منعکس می‌کنند. بنابراین دیدن اجسام از پشت شیشه خودرو سخت است. همچنین پلاک خودروها به دلیل انعکاس نور مادون قرمز کاملاً سفید دیده می‌شود. علاوه‌بر این‌ها، برد نور مادون قرمز نسبت به نور مرئی کمتر است. چراغ‌های مادون قرمز در صورت زیادبودن هم باز نور محدودتری ایجاد می‌کنند.

خودروسازهای بزرگ دنیا با طراحی دقیق و موثر سیستم دید در شب توانسته‌اند آن را به عنوان ابزاری مهم در پیشگیری از تصادفات مطرح کنند. این فناوری به دو صورت دید در شب فعال و منفعل عرضه می‌شود که هریک مزایا و معایب خاص خود را دارند. امیدواریم نسل بعدی سیستم‌های دید در شب با حداقل معایب پا به عرصه بگذارند و با ارائه تصاویر پیشرفته جان هزاران انسان را نجات دهند.