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夜晚駕車穿過傾盆大雨或鵝毛大雪時，您會注意到車頭燈照亮雨點或雪花的漩渦，而不是照亮前方的道路。一組研究人員建造了一種這樣的“智慧”車頭燈系統，他們認為，透過預測雨點或雪花的運動和速度，並將車頭燈光線照射到它們之間的空隙中，可以大大降低這種安全隱患。(pdf)
這種車頭燈實際上是一個燈泡陣列。該系統使用數碼相機跟蹤單個雨點或雪花的運動，然後應用計算機演算法來預測每個雨點或雪花在幾毫秒後的位置。它會關閉那些原本會照亮其預測位置的雨點或雪花的燈泡。
卡內基梅隆大學機器人研究所副教授斯里尼瓦薩·納拉辛漢說：“我們推出了一種可以看穿雨水”和其他降水的車頭燈系統。納拉辛漢的團隊與德州儀器和法國巴黎高科礦業學校的研究人員合作，資金來自海軍研究辦公室、國家科學基金會、三星高階技術研究院和英特爾公司。
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納拉辛漢首先承認這個概念聽起來有點牽強。關鍵在於，即使是傾盆大雨也仍然主要是空曠的空間。“當我們看到雨水時，我們看到的是條紋，所以看起來降水非常密集地佔據了空氣，”納拉辛漢說。“但是，如果您看一下雨水的瞬時快照，實際上是非常稀疏的。即使在雷暴雨中也是如此。”
他和他的同事們建造了他稱之為原型“反應式照明”車頭燈。它的攝像頭每 8 毫秒捕捉一次影像，並在 13 毫秒內相應地調整車頭燈中的燈泡。納拉辛漢聲稱，當汽車以每小時 30 公里的速度行駛時，它可以將距離光源 4 米遠的雨水的可見度降低約 70%。這種原型產品可以將雪花的可見度降低 60%，雪花下落速度較慢，並且往往比雨點更大。
當然，要使智慧車頭燈發揮作用，它必須在高速行駛時保持準確。納拉辛漢希望在以至少 95 公里/小時的速度行駛的汽車上測試他的車頭燈。“從我們所做的模擬中，我們知道整個系統需要比目前執行速度快至少四倍，才能在雷暴雨中為駕駛員提供 70% 的能見度提升，”他說。“當您高速行駛時，雨水會更快地向您襲來，因此您的系統必須更快。”
研究人員希望透過開發更快的方式將影像從攝像頭傳輸到執行其演算法的微處理器，以及從該微處理器傳輸到車頭燈來縮短系統延遲。納拉辛漢認為，這種對速度的需求可能會伴隨著使用發光二極體(LED)陣列而不是燈泡的車頭燈。這些 LED 甚至可以與單個晶片上的影像感測器相結合，以促進高速執行。
另一個問題是道路上其他車輛產生的光線。納拉辛漢堅持認為，如果您在道路上行駛，而迎面而來的車輛也使用反應式照明車頭燈，那麼這些燈光將對準降水之間的空隙，而不會增加您看到的雨點或雪花的能見度。但是，如果您是唯一使用這種車頭燈的人，那麼您看穿降水的能力將因其他汽車不加區分地照亮周圍一切而受到削弱。
無論如何，納拉辛漢說，他的智慧車頭燈系統可能還需要兩到三年才能投入使用。
圖片由卡內基梅隆大學提供