用手機拍車載光學雷達,感測器會燒出綠線?
網路流傳的影片顯示,靠近蔚來 ES7 車頂的光達後開始出現異樣,畫面最後留下一橫一豎兩條直線。這是典型相機 CMOS 感測器被雷射燒壞的後果。
光達上車不是新鮮事,車廠也樂於將光學雷達當成輔助駕駛的賣點,如中國小鵬、極狐等「新勢力」車,光達甚至不只一顆。儘管未曾察覺,但迎面而來的車可能正用光達「掃射」你。
這也延伸出更重要的問題,「車用光達對人眼到底有沒有影響?」畢竟CMOS壞了可以換,眼睛一人只有一雙。
直視光達會怎麼樣?
先下結論,「正常情況下」車用光達不會對人眼有害。國際電工委員會標準(IEC 60825-1)將雷射產品分為七等:1類、1M類、2類、2M類、3R類、3B類、4類。數字越大功率越高,就越傷眼。
1類雷射指「任何條件下,眼睛都不會受有害的光學輻射」,3類雷射以上直視雷射光束時就會傷眼,4類雷射可用來切割等機械加工,使用不慎會引起火災。常見雷射產品有很多種,除了車用光達還有:
- iPhone的LiDAR
- 掃地機器人等家電產品
- 修繕工具常用的雷射測距儀
- 雷射武器
雷射產品早已充滿日常生活,被它照到並不少見,上列iPhone LiDAR及家電產品都是1類雷射。實際應用的車用光達也屬於1類,代表我們都可安心出門,不用擔心珍貴的眼睛會出事。
但不同車用光達,波段也有分別,不同波段對人眼影響不同。常見車用光達分為905和1,550奈米兩波段。1,550奈米波段距離可見光光譜更遠,大部分光會在到達視網膜前,被眼球晶狀體與角膜吸收,這道高安全閾值讓車企再拉高功率,以求更佳辨識效果。
905奈米波段雷射距可見光光譜更近,也不易吸收,雷射會聚焦視網膜,故905奈米波段光達的功率限制更嚴格,以符合眼睛安全要求。
▲ 不少新勢力青睞的禾賽AT128。
當然,不看劑量還談毒性就是廢話。只要符合標準的低功率條件,無論905或1,550奈米,對人眼安全性都夠,幾乎不會有傷害。畢竟車廠可不傻,如果對人體明顯有害,先不說和光達號稱的「安全」宗旨南轅北轍,光社會責任與輿論壓力就夠瞧了,更別說大規模安裝。
保護我方鏡頭
請放心,只要光學雷達仍是1類雷射範圍,盯著「有長角的車」並不會燒壞眼睛,但各種鏡頭CMOS可就不這麼想。如果上網搜尋被雷射打壞的CMOS,慘案比比皆是。Sony官網指南也有以下警告:「請勿將鏡頭直接暴露於雷射束等光束,這樣會損壞圖像感測器,導致故障」。
CMOS感測器對光波段更敏感,或換句話說「它太強了」,讓它能看見「不該看見的東西」。與人眼不同,CMOS並沒有吸收雷射的能力,這也讓CMOS更容易被高能量雷射射出壞點。
開頭案例,鏡頭拍的是蔚來ES7,車頂是1,550奈米波段圖達通獵鷹光達。1,550奈米光達功率通常更高,也更有可能對鏡頭「發起攻擊」。CMOS搏鬥後傷痕累累,留下不可抹滅的永久傷疤。
不過想一下,既然車載光學雷達有燒壞鏡頭的可能性,那如果「不小心」射到路旁監控器,豈不是會?想讓愛車化身行動電子戰武器,與路上CMOS打一架,你需要:
- 距離夠近,讓CMOS接收到足夠能量。
- 不能有物體擋在中間。
這麼看來,車頂光達燒壞鏡頭的條件較嚴格,路上監控器距離通常很遠,被光達燒壞的機率很低,寄望車用光達與監控器硬剛的朋友,還是老實遵守交通規則吧。不過也不是所有車用光達都是瞭望塔式放在車頂,也不是所有監視器距離都很遠。
小鵬就習慣將光達裝在車頭兩端、車燈下方,面對讀取車牌的道閘鏡頭確實有近距離接觸的可能。目前並沒有報導出現,不過如果鏡頭常被雷射燒壞,相信交通機關早就炸鍋了。
但特殊條件下,光達確實有損傷CMOS鏡頭的可能,儘管可能性很小。下次想拍光達細節時,最好還是留意車輛是否啟動,免得拍車不成反「蝕」CMOS。
光達該選配嗎?怎麼選?
說回光達本身,905與1,550奈米,兩種波長車用光達是最常見選擇,但怎麼選對車廠或消費者都是好問題。簡單說就是關於成本。
前文提到距離可見光光譜更遠,1,550奈米波長光達對人眼更安全,就可將功率開更高,結果就是探測距離提升、光斑品質更高、透霧性能也更好,提供更多資訊,直接決定輔助駕駛系統正確判斷的機率高低。
總而言之,天花板上限更高。但如某汽車品牌廣告詞:「好」就是「貴」。受限於半導體製程,目前1,550奈米光達均使用光纖雷射器,同時對接收器也有更高要求,成本高於905奈米,成本提升就會反映至售價,真正買單光達好壞的當然是車主。
但905奈米也不是一無是處。更便宜當然是905奈米光達的大優點,但功率比1,550奈米低,905奈米的工作溫度、能耗表現也更優秀。這讓905奈米光達擁有更大潛力,有機會普及更多車型。905奈米光達的「身材」也更嬌小,更有機會完美融入車身設計,規避「頭上長角」的突兀感。
儘管馬斯克堅決與光達輔助駕駛撇清界限,特斯拉純視覺輔助駕駛也沒有光達一席之地,但至少目前光達仍是不少車企大力宣傳的賣點。原因也很簡單:多感測器搭配,安全空間就更大。
純視覺路線代表輔助駕駛系統需透過鏡頭判斷一切,並用演算法測量物體,這會有兩個問題:第一是看不清楚,第二是不認識。純視覺輔助駕駛與人眼一樣,會受路面照明與天氣影響,光線條件不佳時,判斷難度會陡然上升。而光達不受照明影響,對夜間行車,光達加入無異多一重保障,這或許能解釋為什麼特斯拉大燈高度通常高於其他廠牌。
即便看得清楚,純視覺仍需靠機器學習辨識物體。對未定義、靜態異形物體,純視覺演算法可能會忽略。多感測器結合,硬體層面讓輔助駕駛有更多方法,從理論說,感知上限自然更高。除非如特斯拉對純視覺路線太執著與累積很久難放棄,各路感測器與雷達上路只會越來越多,原因大概只有兩個字:「安全」。
不只對人眼,更是對交通系統的所有人。
(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:shutterstock)