《電子技術(shù)應(yīng)用》
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面向未來智能駕駛的嵌入式視覺的探索與思考

2018-05-14
關(guān)鍵詞: 智能駕駛 嵌入式視覺

  感知系統(tǒng)包括視覺系統(tǒng)在內(nèi),未來隨著從ADAS到自動駕駛的逐步過渡,,對感知系統(tǒng)會有一個巨大的變化,。一方面,,之前ADAS更多關(guān)注點在解決誤報率方面,而未來自動駕駛行業(yè)會更加關(guān)注漏檢率,。

  近日,,在上海舉辦的2018高工智能汽車開發(fā)者大會上海站上,來自國內(nèi)雙目嵌入式視覺初創(chuàng)公司元橡科技CTO任杰表示,,未來自動駕駛對安全性要求更高,,不能漏報,,一旦漏報就是一個非常嚴(yán)重的交通事故。比如除了車,、人等常見的一些障礙物,,未來車輛感知系統(tǒng)必須檢測到全類型的障礙物。

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  傳統(tǒng)的單目視覺,,首先依賴于大量的樣本,,對于中國這樣的復(fù)雜道路場景,就要采集更多有特色的樣本,,誰采集的數(shù)據(jù)更多就優(yōu)勢越大,。同時,需要對圖像有一個精準(zhǔn)的識別,,只有識別了以后才能判斷這個物體大概離車有多遠(yuǎn),。

  因此,單目視覺系統(tǒng)如果不知道這是一個什么障礙物,,就無法知道它離車有多遠(yuǎn),。所以,傳統(tǒng)的單目視覺取決于識別圖像的精準(zhǔn)度,。而對于雙目視覺系統(tǒng)來說,,不管認(rèn)不認(rèn)識這個物體,它的點云就在三維空間里,,首先可以保證車輛安全,,這是雙目的最大優(yōu)勢之一。

  雙目做ADAS不依賴樣本庫,,測距直接通過簡單的規(guī)則——將路面以上凸起的物體都可視為障礙物,,整個算法是全白盒化的,不會存在識別不到的問題,。而且一旦出現(xiàn)問題,,就可以直接找到原因,不會像單目深度學(xué)習(xí)算法是黑盒的邏輯,。

  此外,,傳統(tǒng)的單目視覺最大瓶頸在于天氣變化,尤其是雨霧及夜晚環(huán)境,。而雙目識別是一個全類型環(huán)境識別,,以目前的主流自適應(yīng)巡航ACC為例,雙目視覺可以減少光照變化帶來的影響,。

  比如,,車輛在過隧道的時候它的顏色、紋理發(fā)生了非常大的變化,,可能從一輛白車變成黑車,,對于攝像頭跟蹤來講是一個很大的難度,。雙目視覺可以很大的程度上做彌補(bǔ),因為在三維空間上這個點云始終存在的,。甚至是一些相對環(huán)境惡劣的天氣,,由于雙目可以獲取深度信息,在很大程度上可以克服此類情況,。

  但此前,,國內(nèi)做雙目立體視覺的公司并不多,,之所以沒有被大范圍應(yīng)用于自動駕駛,,主要是受制于硬件條件的不成熟。

  在任杰看來,,做立體相機(jī)的量產(chǎn)落地,,幾個關(guān)鍵的指標(biāo)要達(dá)到,包括尺寸,、功耗,、成本、性能等,。以元橡科技的產(chǎn)品為例,,尺寸可以做到目前世界最小的車載立體視覺相機(jī)。性能方面,,100米測距范圍保持誤差5%以內(nèi),,完全可以達(dá)到883要求,同時做到功耗低于5W,,延時小于3ms,。

  雙目的攝像頭是一個天然融合的傳感器,它將深度學(xué)習(xí)和圖像學(xué)習(xí)糅合,,使得后續(xù)的處理速度會非??臁D壳?,元橡科技使用FPGA的方式,,將傳感器深度圖像生成的時間壓縮到了毫秒級別,這意味著處理解析圖像數(shù)據(jù),,得出結(jié)果幾乎是實時的,,給控制決策部分留下了非常充裕的時間。

  立體視覺的另外一個難點就是兩個相機(jī)的一致性問題,,就像天下沒有兩片相同的葉子,,哪怕是工業(yè)流水線上生產(chǎn)出來的相機(jī),也存在一定的差異性,。

  因此,,為了使得立體相機(jī)達(dá)到同步拍攝,,系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)、運行機(jī)制都需要進(jìn)行軟硬件調(diào)整,,才能達(dá)到統(tǒng)一性,。雙目跟單目最大的區(qū)別是,前者需要軟硬件的聯(lián)合優(yōu)化,,這也是為什么元橡科技選擇要做軟硬件一體的解決方案商,。

  雙目攝像頭的方案,CMOS融合圖像數(shù)據(jù)需要相匹配的ISP處理,,現(xiàn)有的ISP方案都是針對單目的,,不太適合做雙目的處理,所以元橡科技從ISP這個硬骨頭開始啃,,爭取在相機(jī)的每個處理單元做到最優(yōu),。

  任杰透露,公司從去年已經(jīng)在研發(fā)芯片,,預(yù)計在今年第四季度可以對外發(fā)布自主研發(fā)的雙目圖像處理芯片,。

  而在國際上,斯巴魯1989年開始對立體攝像頭(即雙目攝像頭)技術(shù)進(jìn)行研究,,并于1999年把該技術(shù)應(yīng)用(命名為EyeSight)到量產(chǎn)車的ADAS系統(tǒng)之上,。在新的第三代ADAS系統(tǒng)中,加入制動控制車速的功能成為了一個重要設(shè)計目標(biāo),,以提升主動巡航控制的舒適性,。

  后來隨著毫米波雷達(dá)技術(shù)逐漸成熟,斯巴魯通過融合立體攝像頭數(shù)據(jù)和毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)提升了ADAS系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性及對極端天氣的適應(yīng)能力,。

  目前EyeSight已經(jīng)發(fā)展到3.5代,,但僅限于日本市場(其他市場為第三代)。第三代EyeSight功能包含PCB預(yù)防碰撞剎車系統(tǒng),、ACC主動車距定速控制系統(tǒng),、PCTM預(yù)防碰撞油門控制系統(tǒng)、LDW車道偏移警示系統(tǒng),、LSW車道偏擺警示系統(tǒng),、LVSA前車駛離警示系統(tǒng)這六大功能。

  2017年3月,,歐洲Euro-NCAP(安全評鑒協(xié)會)發(fā)布了新一系列包擴(kuò)奧迪,、豐田、路虎等在內(nèi)的車型的碰撞測試結(jié)果,,其中路虎的發(fā)現(xiàn)車型獲得了五星,。獲得五星的路虎車型,搭載的主動安全系統(tǒng)中,前向采用了雙目攝像頭的方案,,而這個方案也成為了它能脫穎而出的關(guān)鍵,。

  談及大規(guī)模量產(chǎn),元橡科技希望將來把產(chǎn)品做成一個標(biāo)準(zhǔn)件,,然后批量給主機(jī)廠,、自動駕駛公司使用,而不是忙不迭的做一個又一個的定制項目,。同時,,未來希望做全球頂級的雙目視覺軟硬件方案提供商。


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