新闻  |   论坛  |   博客  |   在线研讨会
骁龙820A汽车ADAS系统--视觉方案
车载技术工程师 | 2018-10-23 14:40:37    阅读:158   发布文章

目前视觉方案做ADAS既有双目也有单目,两者在距离检测上用了不同的技术路线,产品化时也存在各自优缺点


ADAS功能的第一步是感知,也就是观察车辆周边负责的路况环境。在这个基础上才能做出相应的路径规划和驾驶行为决策。目前感知所采用的传感器包含各种形式的雷达、单目摄像头、双目摄像头等,或是由这些传感器进行不同组合形成的感知系统,而这些传感器件各有利弊,传感器融合是大势所趋。


在这其中,摄像头不可或缺,可以通过采集前方道路图像,实现车道线障碍物以及行人检测ADAS功能。关于ADAS摄像头选用有哪些讲究?单双目方案存在哪些差异?


根据ADAS检测需要,摄像头在选择时需要具备下面2个特点:

一是要看得足够远。看的越远就能有更加充裕的时间做出判断和反应,从而避免或者降低事故发生造成的损失。这类摄像头关注的参数是焦距,焦距越长看的会越远。但是焦距越长,带来的问题是视角越窄,所以需要折衷考虑。

二是要求高动态。选用具有高动态范围的黑白相机,可以有效抑制光晕现象,并增强暗处的细节,从而提高成像质量。另外,彩色图像在镜头表面进行了镀膜,虽然提升了人眼的感知体验,但实际上降低了信噪比或者说信息量。这对后续的图像处理不利。

很多车上使用的智能硬件多是行车记录仪、云镜等产品,会在原来成像系统的基础上添加ADAS功能。

因为行车记录仪的目的是记录车辆周边的状况,看的越清晰越好、越全面越好,即“人友好”。这就需要成像系统具有超高的分辨率、超好的色彩还原性、超大的广角镜头,视角增大意味着焦距的缩小。这与ADAS对成像系统的要求截然相反,ADAS要求的图像质量是“机器友好”,因此在行车记录仪的成像系统基础上开发ADAS功能是不切实际的。目前很多号称有ADAS功能的行车记录仪,一般都只有车道线检测这一个功能。有的虽然有别的如碰撞预警的功能,但是用户体验极差。


单/双目的测距原理区别

目前摄像头ADAS有单目和双目两种方案,两者的共同特点,就是通过摄像头采集图像数据,然后从图像数据上得到距离信息。ADAS一个很重要的作用是碰撞预警。碰撞预警需要关注距离的变化,需要估计即将碰撞的时间。有了距离测量,才会有距离变化,有距离变化才会有碰撞时间的估计,最后才会有预警。

单目摄像头的大致测距原理,是先通过图像匹配进行目标识别(各种车型、行人、物体等),再通过目标在图像中的大小去估算目标距离。这就要求在估算距离之前首先对目标进行准确识别,是汽车还是行人,是货车、SUV还是小轿车。准确识别是准确估算距离的第一步。

要做到这一点,就需要建立并不断维护一个庞大的样本特征数据库,保证这个数据库包含待识别目标的全部特征数据。比如在一些特殊地区,为了专门检测大型动物,必须先行建立大型动物的数据库;而对于另外某些区域存在一些非常规车型,也要先将这些车型的特征数据加入到数据库中。

如果缺乏待识别目标的特征数据,就会导致系统无法对这些车型、物体、障碍物进行识别,从而也就无法准确估算这些目标的距离。导致ADAS系统的漏报。

而双目检测的方式就是通过对两幅图像视差的计算,直接对前方景物(图像所拍摄到的范围)进行距离测量,而无需判断前方出现的是什么类型的障碍物。所以对于任何类型的障碍物,都能根据距离信息的变化,进行必要的预警或制动。

双目摄像头的原理与人眼相似。人眼能够感知物体的远近,是由于两只眼睛对同一个物体呈现的图像存在差异,也称“视差”。物体距离越远,视差越小;反之,视差越大。视差的大小对应着物体与眼睛之间距离的远近,这也是3D电影能够使人有立体层次感知的原因。

图中的人和椰子树,人在前,椰子树在后,最下方是双目相机中的成像。可以看出右侧相机成像中人在树的左侧,左侧相机成像中人在树的右侧,这是因为双目的角度不一样。再通过对比两幅图像就可以知道人眼观察树的时候视差小。而观察人时视差大,因为树的距离远,人的距离近。这就是双目三角测距的原理。双目系统对目标物体距离感知是一种绝对的测量,而非估算。


单/双目方案的优势与难点

单目的优势在于成本较低,对计算资源的要求不高,系统结构相对简单。其缺点在于必须不断更新和维护一个庞大的样本数据库,才能保证系统达到较高的识别率;无法对非标准障碍物进行判断;距离并非真正意义上的测量,准确度较低。


双目系统成本比单目系统要高,但尚处于可接受范围内,并且与激光雷达等方案相比成本较低;二是没有识别率的限制,因为从原理上无需先进行识别再进行测算,而是对所有障碍物直接进行测量;三是精度比单目高,直接利用视差计算距离;四是无需维护样本数据库,因为对于双目没有样本的概念。


双目系统的一个难点在于计算量非常大,对计算单元的性能要求非常高,这使得双目系统的产品化、小型化的难度较大。所以在芯片或FPGA上解决双目的计算问题难度比较大。国际上使用双目的研究机构或厂商,绝大多数是使用服务器来进行图像处理与计算的;也有部分将算法进行简化后,使用FPGA进行处理。


另一个难点在于双目的配准效果。通过双目摄像头的图像配准可以计算生成表示距离的二维图像。

参与讨论
登录后参与讨论
推荐文章
最近访客