智能汽车系列-摄像头

摄像头是ADAS核心传感器,相比毫米波雷达和激光雷达,最大优势在于识别(物体是车还是人、标志牌是什么颜色)。

汽车行业价格敏感,摄像头硬件成本相对低廉,因为近几年计算机视觉发展迅速。因为安全记录、停车等需要,摄像头在车上的大量应用是行车记录仪、倒车影像等辅助功能。一般通过安装在车身各个位置的广角摄像头采集影像,经过标定和算法处理,生成影像或拼接形成视图补充驾驶员视觉盲区,不用涉及整车控制,因此更加注重视频处理,技术已经成熟并逐渐普及。目前在行车辅助功能中,摄像头可用来单独实现很多功能,并且按照自动驾驶发展规律逐渐演进。

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按照车载摄像头模组的不同,目前主流ADAS摄像头可以分为单目和双目两种技术路线。

单目摄像头的算法思路是先识别后测距:首先通过图像匹配进行识别,然后根据图像大小和高度进一步估算障碍与本车时间。在识别和估算阶段,都需要和建立的样本数据库进行比较。想要识别各种车,就要建立车型数据库,想要识别麋鹿,就要建立麋鹿数据库。

双目摄像头的算法思路是先测距后识别:首先利用视差直接测量物体与车的距离,原理和人眼类似。两只眼睛看同一个物体时,会存在视差,也就是分别闭上左右眼睛看物体时,会发现感官上的位移。这种位移大小可以进一步测量出目标物体的远近。然后在识别阶段,双目仍然要利用单目一样的特征提取和深度学习等算法,进一步识别障碍物到底是什么。

因为视差越远越小的缘故,业内有观点认为,双目在20米内有明显的测距优势,在20米距离外,视差减小测距存在难度,可以用高像素摄像头和更优秀的算法来提升测距性能,该处是难点也是核心竞争力。双目镜头间距和测距是两个此消彼长的参数,镜头间距越小,检测距离越近,镜头间距越大,检测距离越远。考虑车内美观和ADAS需要,小尺寸远距离双目产品更受欢迎。因为增加了一个镜头,带来更多运算量,整个摄像头模组的性能要求和成本都更高了。而且在两者都有的标定工作上,双目要比单目更加复杂。而且选择双目方案切入市场并不能完全绕开单目方案的难点,在第二个阶段,你依然要需要一个庞大的数据库,依然需要打磨算法。

除了单双目之外,还有多摄像头组成的平台。有的方案中选用长焦和广角摄像头于ADAS主摄像头配合,兼顾周围环境与远处物体探测。也有在环视平台上叠加ADAS功能的情况。例如对于环视做车道偏离预警(LDW),与单目实现该功能比有一定优势。在大雨天气或者前方强光源的情况下,前视摄像头有可能看不清车道线,环视摄像头斜向下看车道线且可以提供多个角度,基本不会受到地面积水反光的影响,功能可以比前视做得更稳定。但同时也要考虑侧向无车灯照射时,摄像头的夜间表现。

这几种方案在技术路线上和单目没有本质差别,更多是基于不同平台,发挥不同类型摄像头模组的优势分配任务,或者提供更多视角来解决一些复杂环境中单目势单力薄的情况。

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