高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛汽車（AV）的出現(xiàn)將徹底改變未來(lái)人們的出行和運(yùn)輸方式，為社會(huì)提供更大程度的行動(dòng)自由。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)將通過(guò)消除人為失誤與日益加劇的分心駕駛所帶來(lái)的威脅，來(lái)提升安全性并降低事故率。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，目前每年因車禍造成的傷亡人數(shù)超過(guò)100萬(wàn)，而人為失誤是造成這些事故的主要原因，不難看出汽車行業(yè)正在競(jìng)相創(chuàng)造這項(xiàng)革命性技術(shù)。從本質(zhì)上講，自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)意味著人類作為方向盤(pán)后的決策者將被取代，但要確保在所有條件和駕駛場(chǎng)景下的安全行駛，仍存在諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，汽車工程師們正在努力開(kāi)發(fā)一套賦能ADAS的傳感器，可使自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）等任務(wù)隨時(shí)隨地都有效。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，工程師和設(shè)計(jì)師們意識(shí)到：目前沒(méi)有一種萬(wàn)能的傳感器可以提供安全的駕駛。相反，一套互為補(bǔ)充的傳感器系統(tǒng)可以通過(guò)提供關(guān)鍵信息和冗余度來(lái)優(yōu)化駕駛性能，從而始終確保安全。隨著汽車領(lǐng)域多種傳感器技術(shù)和可靠的計(jì)算機(jī)智能以前所未有的速度發(fā)展，我們都應(yīng)該努力確保自動(dòng)駕駛汽車比人類駕駛汽車更安全。

SAE的自動(dòng)駕駛分級(jí)

自動(dòng)駕駛對(duì)熱傳感器的迫切需求美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）將L3級(jí)定義為：該級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車能夠檢測(cè)周圍環(huán)境，并為自身做出明智決策。另外，如果自動(dòng)化水平達(dá)到L4級(jí)和L5級(jí)，汽車就幾乎不需要人類的關(guān)注。能否大規(guī)模應(yīng)用L3級(jí)及以上級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車取決于：價(jià)格合理的傳感器技術(shù)、處理輸入傳感器數(shù)據(jù)所需的計(jì)算能力以及執(zhí)行駕駛命令所需的人工智能，這些命令可在真實(shí)環(huán)境中保證駕駛的安全可靠。如今，ADAS和自動(dòng)駕駛汽車傳感器技術(shù)主要包括攝像頭、超聲波傳感器、雷達(dá)和激光雷達(dá)（LiDAR）。

原始設(shè)備制造商（OEM）與諸多汽車行業(yè)公司目前正在尋求，比現(xiàn)有傳感器具備更高安全水平且更寬廣運(yùn)行域的傳感器。熱成像技術(shù)目前正受到人們的關(guān)注，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)可為可見(jiàn)光相機(jī)創(chuàng)建一個(gè)冗余成像系統(tǒng)，以提升各類駕駛場(chǎng)景下的性能。對(duì)于自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，非常需要使用熱像儀，否則在極具挑戰(zhàn)的照明條件、夜間駕駛、眩目光照、雜亂的城市環(huán)境以及惡劣天氣（如雨、霧和雪）等情況中還將很難實(shí)現(xiàn)。熱成像利用了所有物體均可輻射熱能的事實(shí)，消除了成像對(duì)可見(jiàn)光源的依賴（對(duì)于熱像儀來(lái)說(shuō)，白天和夜間駕駛成像幾乎沒(méi)有區(qū)別）。公路及附近的一切物體都在發(fā)射、反射和傳播熱或長(zhǎng)波紅外（LWIR）能量。利用這種額外的電磁波譜帶將大幅提升交通安全性，遠(yuǎn)超只有兩只眼睛和耳朵的人類所擁有的感知能力。

FLIR熱傳感器可在炫目光照下清晰地看清路面情況

根據(jù)所使用的鏡頭和相應(yīng)的視場(chǎng)，熱傳感器不僅可以在黑暗中探測(cè)和分類物體，還可穿透太陽(yáng)強(qiáng)光和大多數(shù)霧氣進(jìn)行探測(cè)和分類，探測(cè)距離超過(guò)普通大燈照射距離的四倍。熱像儀尤其擅于探測(cè)人體（生物）、無(wú)生命物體與背景雜波干擾之間的差異，可作為探測(cè)區(qū)分行人、寵物與野生動(dòng)物的基本技術(shù)。FLIR熱像儀對(duì)溫度差異非常敏感，精度可達(dá)0.05攝氏度。有了這種精確的靈敏度，VGA熱像儀（640 x 512像素）可以清晰地成像場(chǎng)景中的所有事物，特別是駕駛員絕對(duì)不想撞到的生物。這使得熱成像成為可顯著減少行人死亡率的關(guān)鍵技術(shù)；2016年美國(guó)交通死亡人數(shù)高達(dá)5987人，其中75%發(fā)生在夜間。

FLIR熱傳感器可遠(yuǎn)距離分類行人，其探測(cè)距離是普通大燈照射距離的四倍

可見(jiàn)光相機(jī)與熱像儀的結(jié)合，將確保自動(dòng)駕駛汽車比人類駕駛汽車更安全。這種互補(bǔ)型傳感器技術(shù)與現(xiàn)有的ADAS和自動(dòng)駕駛汽車傳感器套件相結(jié)合，將通過(guò)改善態(tài)勢(shì)感知來(lái)幫助這些系統(tǒng)做出更好、更安全的決策。如果一輛缺少熱成像功能的無(wú)人駕駛出租車（Robo-taxi）出現(xiàn)在你家門(mén)口，你會(huì)乘坐這輛無(wú)人駕駛汽車嗎？我想我不會(huì)！

FLIR熱傳感器可清晰地區(qū)分人類與動(dòng)物

熱像儀成本下降，將引領(lǐng)新興市場(chǎng)一種常見(jiàn)誤解是，熱傳感器主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，對(duì)于汽車集成來(lái)說(shuō)過(guò)于昂貴。直到目前，一臺(tái)擁有VGA分辨率的熱像儀的價(jià)格都高達(dá)數(shù)千美元以上，這使得汽車市場(chǎng)無(wú)法大規(guī)模采用熱像儀。由于熱成像技術(shù)的進(jìn)步（改進(jìn)制造工藝、制造規(guī)模顯著增加），目前可以大規(guī)模生產(chǎn)用于SAE L2級(jí)及以上級(jí)別的經(jīng)濟(jì)型熱傳感器，且每臺(tái)價(jià)格僅需幾百美元。熱像儀的重要組件包括傳感器（微測(cè)輻射熱計(jì)）、透鏡、電子器件和外殼。影響制造投入的因素主要包括硅晶圓、代工成本和良率。從根本上說(shuō)，熱成像傳感器的制造和硅基計(jì)算芯片類似?？捎每偝杀境钥射N售芯片的數(shù)量來(lái)計(jì)算每個(gè)傳感器的成本。不幸的是，與可見(jiàn)光相機(jī)不同，紅外圖像傳感器不遵循摩爾定律。這是因?yàn)殡S著像素的縮小并接近要探測(cè)的波段時(shí)（LWIR傳感器探測(cè)8~14微米波長(zhǎng)的輻射），由于性能權(quán)衡的制約，熱像儀傳感器的像素大小是受限制的?？梢?jiàn)光相機(jī)的像素大小通常是1~3微米，而熱像儀的像素不會(huì)比它們所感知到的光波小很多（8~14微米）。因此，同等分辨率的熱像儀將比可見(jiàn)光相機(jī)更昂貴。然而，熱像儀憑借其特殊的對(duì)比度，無(wú)需百萬(wàn)像素的分辨率就可提供出色的分類性能。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，在過(guò)去的十年中，F(xiàn)LIR已經(jīng)將LWIR熱像儀的像素幾何尺寸從50 x 50微米縮小到12 x 12微米，面積減少了83%。除了這一點(diǎn)，再加上晶圓級(jí)封裝、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及制造工藝的優(yōu)化，使得FLIR能夠在熱成像傳感器市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)最低成本（參考下圖）。

全球平均終端用戶價(jià)格與熱像儀市場(chǎng)規(guī)模的相關(guān)分析圖

FLIR對(duì)小像素設(shè)計(jì)與良率的持續(xù)改進(jìn)，以及預(yù)期產(chǎn)量的顯著增加，有望進(jìn)一步降低成本。根據(jù)目前的發(fā)展計(jì)劃，未來(lái)幾年預(yù)計(jì)還可將成本再縮減兩倍左右。這與OEM對(duì)激光雷達(dá)系統(tǒng)降低10倍的目標(biāo)成本相比較來(lái)說(shuō)，熱像儀的成本優(yōu)勢(shì)顯著。SAE L2級(jí)和L3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車大規(guī)模采用熱像儀預(yù)計(jì)將從2022年或2023年開(kāi)始，至2030年期間的年增長(zhǎng)率將達(dá)到200%~300%。隨著改進(jìn)計(jì)劃的實(shí)施與汽車制造規(guī)模的擴(kuò)大，熱像儀將成為ADAS和自動(dòng)駕駛汽車傳感器套件中的經(jīng)濟(jì)型組件，適于大規(guī)模OEM使用。利用數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，促進(jìn)汽車全行業(yè)的熱像儀集成在快速發(fā)展的自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)于訓(xùn)練和部署可使車輛在各類條件下安全駕駛的功能硬件來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。經(jīng)驗(yàn)豐富的OEM和數(shù)十家科技公司正競(jìng)相為自動(dòng)駕駛汽車配備用于收集必要數(shù)據(jù)的傳感器，以訓(xùn)練各種目標(biāo)分類，并測(cè)試各自系統(tǒng)。為了簡(jiǎn)化熱成像的集成，F(xiàn)LIR在2018年初推出了汽車開(kāi)發(fā)工具包（FLIR ADK）。除FLIR ADK硬件外，F(xiàn)LIR還為開(kāi)發(fā)人員提供了包含14000多張帶注釋的熱成像圖的免費(fèi)起始數(shù)據(jù)集。開(kāi)發(fā)人員可以熟悉熱成像圖，并開(kāi)始訓(xùn)練ADAS和自動(dòng)駕駛汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)熱成像數(shù)據(jù)執(zhí)行分類和分析。

FLIR的免費(fèi)熱成像圖起始數(shù)據(jù)集，開(kāi)發(fā)人員可用其做算法訓(xùn)練

在未來(lái)幾年至幾十年中，汽車市場(chǎng)將發(fā)生翻天覆地的變化，即將到來(lái)的技術(shù)變革將超越手機(jī)的普及。然而，目前ADAS和自動(dòng)駕駛汽車市場(chǎng)仍處于早期開(kāi)發(fā)階段，很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)我們交通方式發(fā)生重大改變的準(zhǔn)確時(shí)間；但隨著汽車工業(yè)向SAE L3級(jí)（條件自動(dòng)化）、L4級(jí)（高水平自動(dòng)化）、L5級(jí)（完全自動(dòng)化）的發(fā)展，很顯然，熱傳感器將需要更高性能的ADAS和自動(dòng)駕駛平臺(tái)。隨著在ADAS和自動(dòng)駕駛汽車中加入熱像儀，世界將變得更加安全、行人和動(dòng)物的死亡率將減少、車禍也將減少，L3 - L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車的能力將得到擴(kuò)展。

FLIR ADK是一款即時(shí)可用、IP-67級(jí)熱像儀，配備USB接口和直觀的圖形用戶界面（GUI）