随着汽车技术的不断发展,电子后视镜作为一种新兴的车载设备,逐渐走进了大众的视野。它不仅在结构和功能上与传统后视镜有着显著差异,更在提升驾驶安全性和舒适性方面展现出独特的优势。然而,新技术的普及也伴随着一些挑战和争议。本文将为您深入剖析电子后视镜的基础结构、类型、优缺点以及系统测试结果,带您全面了解这一汽车科技领域的创新成果,探讨它是否将成为未来汽车的标配。电⼦后视镜基础结构CONTENT
组件
摄像头:集成于⻋辆后保险杠、⻋顶后⽅或侧视镜外侧(侧⽅摄像头),搭载⼴⻆/超⼴⻆镜头(覆盖120°-180° ⻆度);⽀持⾃动光圈调节、动态范围优化(HDR),提升逆光/暗光环境下的成像清晰度。
显示屏:嵌⼊⻋内后视镜位置,或⻋⻔内饰板(侧⽅电⼦镜显示屏),采⽤防眩光、⾼对⽐度屏幕。
控制单元:集成图像处理芯⽚、视频编解码器与数据传输模块,接收多摄像头原始信号,执⾏去噪、锐化、畸变校正等预处理。
数据传输流程
视频拍摄:后置摄像头捕捉后⽅动态画⾯,侧⽅摄像头同步采集⻋身两侧视野。
数据传输:采⽤⻋载以太⽹,⾼带宽速度1Gbps以上、延迟⼩于20ms传输。
视频处理:通过多帧合成技术减少画⾯噪点,针对⻋辆颠簸场景,通过陀螺仪数据实现画⾯防抖。
终端显示:⻋内后视镜显示后⽅全景,侧⽅显示屏可显示侧⽅盲区特写。
上图⻩框范围为电⼦后视镜摄像头捕捉画⾯范围电子后视镜类型CONTENT
类型⼀ 混合后视镜
结构特点:保留左右两侧物理后视镜,同时新增侧⽅摄像头。侧⽅摄像头捕捉的画⾯传输⾄⻋内后视镜显示屏,与⻋尾摄像头画⾯通过算法融合,形成⼴⻆、低死⻆的后⽅全景影像;物理后视镜仍可独⽴使⽤查看真实空间画⾯。
优势:驾驶员可在传统物理镜⾯与电⼦融合画⾯间⾃由切换,兼顾对传统驾驶习惯的兼容(如快速扫⼀眼物理镜⾯)与电⼦系统的视野扩展优势,尤其适合初次接触电⼦后视镜的⽤户缩短适应周期;通过多摄像头画⾯融合,可将传统后视镜约50°-70° 的视野扩展⾄120°-150°。
类型⼆ 纯电⼦后视镜
结构特点:取消左右侧物理后视镜,仅保留摄像头(侧⽅摄像头+⻋尾摄像头)。侧⽅画⾯独⽴显示于⻋⻔内饰板的专⽤显示屏,⻋尾画⾯显示于⻋内流媒体后视镜,三者画⾯独⽴、互不融合。
优势:去除外凸的物理镜⾯,⻋身侧⾯更光滑,可降低3%-5%的⻛阻系数;侧⽅显示屏可单独调节视⻆,驾驶员⽆需转头即可同时观察侧⽅盲区与正后⽅来⻋,提升泊⻋效率。各摄像头原始数据可直接接⼊辅助驾驶系统,⽆需经过画⾯融合的算法损耗。
电子后视镜优缺点CONTENT
优点
提升续航与能效:侧⽅摄像头体积⽐传统后视镜更紧凑,可优化空⽓动⼒学并减少⻛噪,从⽽提升⻋辆能效和续航⾥程。例如,本⽥称电⼦后视镜可使能效提升 3.8%,进⽽增加续航。
消除盲区:⼴⻆镜头提供更⼴阔的后⽅视野,显著减少传统后视镜的盲区问题,降低变道或并线时的安全隐患。
增强复杂环境下的画⾯清晰度:在隧道、夜间弱光或恶劣天⽓中,电⼦后视镜的摄像装置可通过调节曝光、ISO感光度和⽩平衡优化画⾯,⽽传统后视镜仅依赖⼈眼适应环境光线,易受限于光线条件。
缺点
成本⾼且维护复杂:摄像头结构⽐传统镜⾯更精密,购置和更换成本更⾼,且故障⻛险更⾼,维修需涉及电⼦系统⽽⾮简单更换镜⽚。
画⾯质量依赖技术稳定性:低光环境下可能出现画质模糊或噪点,强光直射时易产⽣镜头眩光;显示屏亮度若不可调,夜间驾驶可能造成视觉⼲扰。
对视⼒不佳者不友好(⽼花眼/远视):传统后视镜反射的光线来⾃远处物体,⼈眼聚焦于远景;⽽电⼦后视镜的显示屏距离驾驶员较近,⼈眼需频繁在近景(显示屏)和远景(路⾯)间切换焦点,⽼化眼⽤户视⻆切换到电⼦屏幕查看信息时感受模糊。佩戴双焦点眼镜(上半部分看远、下半部分看近)的驾驶员尤其困 难,夜间切换焦点时可能因镜⽚设计⽆法适应近景⽽模糊。
尽管电⼦后视镜代表着技术进步,但其优势并⾮适⽤于所有⼈群。对于视⼒正常、追求科技体验的⽤户,其便利性和安全性显著;但对依赖传统光学镜像反射的⽤户(如⽼花眼或习惯固定焦距者)来说,电⼦后视镜会带来不适体验。因此,理想的解决⽅案是允许消费者⾃由选择是否配备电⼦后视镜。
电子后视镜系统测试CONTENT
用户能否从传统后视镜或电子后视镜系统(即CMS,摄像头监控系统)中高效提取视觉信息,会影响其在变道等操作时的驾驶表现。以下研究目标是比较用户使用传统后视镜与CMS时的眼动行为和驾驶表现,以识别两者间的差异及对安全可能产生的影响。(同样的超车场景会分别使用传统后视镜与CMS系统进行测试)。
上图展示了超车场景。白色参与者(Participant)在主车道1(Primary Lane 1)行驶。红色场景车辆1(Scenario Vehicle 1)在主车道1(Primary Lane 1)前方行驶,速度较慢。红色场景车辆2(Scenario Vehicle 2)在主车道2(Primary Lane 2)行驶。白色参与者要从主车道1变道至主车道2,超越场景车辆1后,再进行第二次车道变更,变回主车道1。
使用CMS时,完成一次超车操作的平均时间更长(M=31.33秒,SE=2.26秒),而使用传统外后视镜时平均时间为均值=30.57秒(M=2.26秒)。夜间驾驶时完成超车的平均时间(M=31.48秒,SE=2.26秒)长于白天(M=30.42秒,SE=2.26秒,p<0.05)。右侧超车的平均完成时间(M=31.34秒,SE=2.26秒)长于左侧超车(M=30.57秒,SE=2.26秒)。(M:Mean均值;SE:Standard Error标准误差)
上图展示了完成一次完整超车操作的平均时长(以秒为单位)。左边显示了在白天和夜间条件下,使用外后视镜和CMS完成左侧超车操作的时间;右边显示了在白天和夜间条件下,使用外后视镜和CMS完成右侧超车操作的时间。
超越距离
超越距离(Overtake Distance)包括参与者车辆超越慢车并在其前方变道时,与慢车之间的横向和纵向距离。使用CMS时的平均超越距离(M=19.27米,标准误SE=2.69米)大于使用外后视镜时(M=17.14米,SE=2.69米)。夜间的平均超越距离(M=19.17米,SE=2.69米)大于白天(M=17.24米,SE=2.69米)。
在被超车辆前方进行左侧变道的平均超越距离(M=18.86米,SE=2.69米)大于右侧变道(M=17.56米,SE=2.69米)。使用CMS进行左侧变道的平均超越距离(M=20.53米,SE=2.73米)大于使用外后视镜(M=17.19米,SE=2.73米)。而进行右侧变道时,CMS与外后视镜的平均超越距离无显著差异。
上图展示了超越慢速场景车辆时的平均超越距离(以米为单位)。左边显示了在白天和夜间条件下,使用外后视镜和CMS进行左侧变道时的超越距离;右边显示了在白天和夜间条件下,使用外后视镜和CMS进行右侧变道时的超越距离。
眼动指标
眼动指标包括视觉注视次数、平均注视时长和总注视时长。注视分析的时间范围涵盖变道前3秒至变道完成的整个变道时段。分析针对驾驶员侧CMS显示屏/传统外后视镜、内后视镜、副驾驶CMS显示屏/传统外后视镜的注视数据。
变道过程中的注视次数(the Number of Fixations)为变道期间所有单次注视的总和。参与者在夜间的注视次数更多(M=0.63,SE=0.09),高于白天(M=0.54,SE=0.09);使用CMS时的注视次数(M=0.57,SE=0.08)多于使用外后视镜时(M=0.42,SE=0.08);参与者对内后视镜的注视次数(M=0.75,SE=0.08)显著多于对主驾侧外后视镜/CMS显示屏(M=0.43,SE=0.09)和副驾侧外后视镜/CMS显示屏(M=0.31,SE=0.09)。
上图左边显示了在白天和夜间条件下使用外后视镜时对各区域的注视次数,右边显示了在白天和夜间条件下使用CMS时的注视次数。
平均注视时长
平均注视时长(the Average Fixation Duration)是指变道过程中单次注视时长的平均值。参与者在夜间的平均注视时长更长(M=296.51毫秒,SE=24.87毫秒),高于白天(M=268.26毫秒,SE=24.88毫秒,p<0.05)。参与者对主驾侧外后视镜/CMS显示屏的平均注视时长(M=296.42毫秒,SE=25.29毫秒)长于对内后视镜的注视时长(M=268.16毫秒,SE=24.32毫秒)。
在白天条件下,使用外后视镜时的平均注视时长(M=303.68毫秒,SE=25.90毫秒)长于使用CMS时(M=253.06毫秒,SE=25.52毫秒);但在夜间条件下,使用CMS时的平均注视时长(M=315.59毫秒,SE=25.20毫秒)长于使用外后视镜时(M=268.92毫秒,SE=26.76毫秒)。
使用外后视镜时,参与者对内后视镜的平均注视时长(M=289.77毫秒,SE=25.78毫秒)显著长于使用CMS时(M=246.56毫秒,SE=24.95毫秒)。
上图左边显示了在白天和夜间条件下使用外后视镜时对各区域的平均注视时长,右边显示了在白天和夜间条件下使用CMS时对各区域的平均注视时长。
总注视时长
总注视时长(the Total Fixation Duration)是变道过程中所有单次注视时长的总和。参与者在夜间的总注视时长更长(M=629.66毫秒,SE=105.66毫秒),高于白天(M=475.55毫秒,SE=105.69毫秒)。
参与者对内后视镜的总注视时长最长(M=661.46毫秒,SE=99.32毫秒),高于驾驶员侧外后视镜/CMS 显示屏(M=457.58毫秒,SE=102.30毫秒)和乘客侧外后视镜/CMS显示屏(M=416.64毫秒,SE=104.42毫秒)。具体而言,使用外后视镜时对内后视镜的总注视时长(M=718.31毫秒,SE=103.79毫秒)显著长于使用CMS时(M=604.61毫秒,SE=101.25毫秒)。
夜间条件下,参与者对内后视镜的总注视时长(M=789.25毫秒,SE=101.96毫秒)显著长于驾驶员侧外后视镜/CMS显示屏(M=445.31毫秒,SE=108.12毫秒)和乘客侧外后视镜/CMS显示屏(M=424.06毫秒,SE=114.28毫秒)。
上图左边显示了在白天和夜间条件下使用外后视镜时对各区域的总注视时长,右边显示了在白天和夜间条件下使用CMS时对各区域的总注视时长。
电子后视镜系统测试总结CONTENT
与使⽤传统外后视镜相⽐,参与者在CMS条件下超越慢⻋并在其前⽅进⾏左侧变道时,所需时间更⻓且保持的距离更远。此外,使⽤CMS驾驶时,参与者的注视次数多于使⽤外后视镜的情况。
在夜间使⽤CMS时,参与者的平均注视时⻓更⻓;在⽩天使⽤外后视镜时平均注视时⻓更⻓,⽽总注视时⻓在不同条件下总体⽆显著差异。参与者认为,与外后视镜相⽐,使⽤CMS时更难以准确判断⻋距,并且更倾向于使⽤外后视镜,⽽⾮CMS或两者兼具的系统。
参与者仅在研究期间接触CMS,总体⽽⾔对CMS的熟悉程度低于传统后视镜。本测试分析与原⼚外后视镜相⽐,使⽤CMS时在超越距离、超⻋操作完成时间、注视次数、平均注视时⻓和总注视时⻓等⽅⾯均呈现差异,仅供参考。