自动驾驶汽车热影像感测融合显神威

为什么自动驾驶车辆,没有看到死者穿过街道,并在碰撞之前停下来?如何能阻止这种情况再次发生?

今年,Uber发生了一起致命的自动驾驶车辆事故,自动驾驶车辆上的LiDAR激光雷达,在完全黑暗的情况下,也能探测并识别死者的激光传感器,为什么自动驾驶车辆,没有看到死者穿过街道,并在碰撞之前停下来?

该LiDAR有探测盲点,或者缺乏识别死者为行人的分辨率,或者该汽车的软件算法没有能将这些探测数据点云转化为正确的车辆决策,从而采取紧急制动或绕过死者,这已然成为事故的焦点。

自动驾驶汽车热影像感测融合显神威

查验事故无人车损坏情况

如何能阻止这种情况再次发生?

任何自驾车意外案例,都不是透过单一种类的车用感测技术可以解决的。 这起事故提出了一场生与死的争论,使人们开始关注任何能使自动驾驶系统更安全的方法。

由于每一种感测技术皆有其优势与不足,唯有综合考虑多种感测方法所搜集到的数据,才能够逐渐往Level 5的自动驾驶迈进。

每一种传感器都会有其擅长的领域,只是使用的位置不同。 因此,必须要利用不同感测技术的优势,进而做到融合判断。 感测融合(Sensor Fusion)系统的研发,将会是实现Level 5自驾车的必经之路。

举例而言,目前相当常见的倒车雷达所使用的超音波感测技术,尽管已经非常成熟,也已经导入车用多年。 然而,超音波依然会继续存在,并不会由于其他感测技术的兴起而消失。

超音波雷达依然会持续发展,如何让超音波在车载市场能有更多元的应用。 由于每一个厂商皆掌握了不同感测技术的专业知识,因此个别厂商会由不同的感测技术出发,透过感测融合结合不同的车载感测技术,接着发展出最适合的车载感测架构。

由于车辆对于盲点侦测系统(Blind Spot Detection, BSD)的需求,因此依然会导入雷达感测技术。 在未来,毫米波雷达将会是在车用市场成长幅度最大的感测技术。

自动驾驶汽车热影像感测融合显神威

优步lidar系统呈现的车前侦测影像

热影像感测夜间容易失误的缺点

在夜间环境驾驶的安全维护不易,在可能有遮蔽物以及光线不佳的状况下,雷达与影像传感器皆有可能无法侦测到移动物体。

这时候,热影像感测有望补足该缺失。 近年热影像传感器的成本逐渐下降,有望在2019年开始导入平价车款。

热影像感测采用红外线热像仪作为感知设备,基于热影像之行人侦测,可有效地降低或排除可见光相机所面临的问题,并能够有效补足一般可见光影像感测在夜间侦测容易失误的缺点。

尽管由于热能感测不被障碍物阻挡,能够有效补足雷达与影像感测的部分不足,但热影像感测也可能会因为环境影响而受到限制。 举例,如在夏天时,环境与人体温度距离会相对较小;而在冬天时,可能会由于环境温度较低,而侦测到过多的热点。 此一状况便需要透过软件、韧体的设定补足,以判断正确的信息。

以往热影像多用于军事用途,成本相当高昂,目前也只有高阶车款能够导入热影像侦测系统。自驾车议题持续发热,全球各大车厂、科技厂等皆积极投入研发。

自动驾驶汽车热影像感测融合显神威

影像感测已是渗透率最高的感测技术

单镜头影像与多镜头方案很关键

在目前的车载市场之中,影像感测已是渗透率最高的感测技术。 由于众厂商对于影像感测的应用皆相当熟悉,因此该感测技术将持续在车用感测市场扮演关键角色。

车载镜头可依据放置位置分为前视、后视、侧视与车内,目前则以前视镜头的使用频率最高。目前具备ADAS功能的量产车,每台将搭载4~8颗镜头,随着汽车智能化程度提升,高阶车款搭载之镜头数亦将有所增加。 另一方面,在中低阶车款部份,因美、欧、日等国陆续将车道偏移警示系统(Lane Departure Warning, LDW)、前方碰撞警示系统(Forward Collision Warning System, FCW)、盲点侦测系统 、自动紧急剎车系统(Autonomous Emergency Braking System, AEB)等须要采用车载镜头的次系统,列入新车评价指针或颁布法规强制搭载。 有鉴于法规面的推进,将带动车载镜头往中低阶车款渗透,未来车载镜头需求还将往上攀升。

前视镜头可再分为单镜头、双镜头与多镜头方案。 前视镜头多采用定焦镜头,然而定焦镜头存在感测视角与距离之间的矛盾,也就是当镜头的视角越大,所能感测的距离就会愈短。 为解决此问题,开始有车厂提出多镜头方案。

多镜头能清晰地辨识不同距离的物体,但成本、体积等因素也较单镜头提升。 在影像数据处理的要求上,多镜头的难度也较大,对于处理芯片和硬件可靠的要求都会有所提升,因此就短期来看,单镜头仍将是车载镜头方案的主流。

到了2022年,全球车载影像传感器市场的规模将爆发成长到77亿美元, 其最主要的成长动能就来自于多镜头系统的导入。 以Google旗下Waymo、Uber、丰田(Toyota)、雷诺日产(Renault-Nissan)等车厂所设计的自驾车原型为例,这些车辆均搭载了7~9个摄影镜头,还有一些更极端的案例,在自驾车上搭载了16个摄影镜头。 (仪商网 扬知)

自动驾驶汽车热影像感测融合显神威

前视镜头的使用频率最高


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