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行車輔助視野再進化-電子後視鏡(CMS)
  • 發布年度:2021
  • 主要類別:駕駛輔助
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 試車場與整車安全處 曾國揚

    隨著電子數位科技蓬勃發展,各產業的應用亦日漸廣泛,現今已可見到車輛裝載電子攝影機-顯示器系統(Camera-Monitor System, CMS)(以下稱CMS間接視野裝置)取代傳統後視鏡。這樣的演變首先考驗駕駛人的對新系統的接受與適應程度,其中包括觀看影像的擺頭角度、螢幕影像變形程度及放大倍率等,使用習慣與感受皆迥異於傳統視鏡,可能需要一段時間適應。


    圖1、圖2即為大型車與小型車所安裝的各類視鏡要求的視野範圍(傳統視鏡與CMS間接視野裝置相同),藉由CMS間接視野裝置替代傳統後視鏡,以現今電子影像技術將能提供給駕駛者更寬廣及清晰的視野,本篇即針對車輛安裝Ⅰ類~Ⅳ類CMS間接視野裝置的檢測要求作概略解說。

    圖1.大型車各視鏡要求視野範圍
    圖片來源:車輛中心

    圖2.小客車及小貨車各視鏡要求視野範圍
    圖片來源:車輛中心


    車輛安裝Ⅰ類~Ⅳ類CMS間接視野裝置之主要規範為依據UN R46以及ISO16505:2015規範及試驗方法進行驗證,包括CMS間接視野裝置預期用途(Intended use)及開啟與關閉(即系統作動時間)、放大倍率係數(Magnification factor)、解像度MTF(Modulation Transfer Function)及放大倍率長寬比等。

    傳統後視鏡影像為全時呈現,沒有使用時間的限制,而CMS間接視野裝置必需依靠電力才能作動。然使用車輛的實際情境複雜,電子裝置也需要有適當的電源管理,譬如車輛熄火後會維持一段時間供電給CMS間接視野裝置以顯示影像,避免因為駕駛人當下無法看到後方視野而影響安全,此即「預期用途」的要求。

    人眼從顯示裝置上看到影像放大倍率,會由鏡頭倍率、感測器尺寸、感測器像素尺寸、螢幕尺寸、顯示軟體放大比例等至少五個因素影響。放大倍率係數為攝影鏡頭看到物體尺寸與駕駛者從顯示裝置看到物體的尺寸之間的關係,其可視為物體於底片成像尺寸與真實尺寸的比值(圖3),而在顯示裝置的成像為平面影像,其在水平及垂直兩個方向的畫素比例不能過於懸殊而造成影像變形失真,影響駕駛人的判斷,此即放大倍率長寬比。CMS間接視野裝置之水平和垂直兩個方向之最小及平均放大倍率係數要求(詳見附註1);放大倍率長寬比要求範圍(詳見附註2)。

     

    圖3 CMS放大倍率原理示意圖
    圖片來源:網路

    解像度為評價攝影鏡頭銳利度的方法,高銳利度的圖像看起來更加清晰,但實際上銳利度的增加並沒有提高真正的分辨率。每個元件(包括鏡片、攝影機、線材、影像擷取卡及顯示器)皆有其各自的MTF。系統擷取標準灰階線條圖表的影像,其每單位像素尺寸可以正確分辨黑白線條數即是MTF(以百分比表示)(圖4),各個元件的MTF相乘即可得到系統的MTF。取得放大倍率係數及鏡頭實際成像在顯示裝置的尺寸(視角),並以可觀察到一弧分(arcmin)角度作為標準視力的觀察者便能計算MTF。以百分之十作為標準平均值(MTF10),若CMS間接視野裝置顯示裝置中心點的MTF10大於前述計算結果即符合規範。

    圖4 不同解像度圖像示意圖
    圖片來源:網路

    車輛裝配CMS間接視野裝置的優點,除了可提供更清晰且不變形的視野,攝影鏡頭裝置體積小於傳統視鏡能減少駕駛兩側直接視野的遮蔽區域,並能降低風阻,進而減少車輛耗能。CMS間接視野裝置更可依日間或夜間外在環境光線的不同自動調整影像對比及亮度,有助於日夜間駕駛視野的能見度,甚至影像畫面能搭配行車狀況(如轉彎或倒車),即時呈現相對應的視野,可進一步提升行車安全。

    目前國內已制定車輛安裝攝影機-顯示器間接視野裝置安全法規,為協助主管機關推行車輛安全法規政策,ARTC已於2020年依據車輛安全檢測基準「232間接視野裝置安裝規定」完備檢測能量,同時提供國內車輛產業完整的驗證測試服務。

    若想進一步瞭解本篇內容相關檢測內容,請洽ARTC車輛規格檢測實驗室 曾國揚 工程師 04-7811222 分機 2109
    E-mail:gwoyoung@artc.org.tw

    附註1 最小放大倍率係數不應小於下列所述:
    (a) Ⅰ 類:0.31;
    (b) Ⅱ 類(駕駛側):0.26;
    (c) Ⅲ 類(駕駛側):0.29;
    (d) Ⅳ 類(駕駛側):0.054;
    (e) Ⅱ 類(乘客側):0.13;
    (f) Ⅲ 類(乘客側):0.19;
    (g) Ⅳ 類(乘客側):0.016;

     

    平均放大倍率係數不應小於下列所述:
    (h) Ⅰ 類:0.33;
    (i) Ⅱ 類(駕駛側):031;
    (j) Ⅲ 類(駕駛側):0.31;
    (k) Ⅳ 類(駕駛側):0.091;
    (l) Ⅱ 類(乘客側):0.16;
    (m)Ⅲ 類(乘客側):0.20;
    (n) Ⅳ 類(乘客側):0.046。

    附註2
    Ⅰ類~Ⅲ類放大倍率長寬比之視野裝置可接受範圍如下:

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