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视觉技术在汽车安全驾驶领域应用浅谈
点击次数:2183 发布时间:2013-08-02

 

视觉技术在汽车安全驾驶领域应用浅谈
北京凌云光视数字图像技术有限公司3D视觉业务部门  熊伟
    凌云作为国内zui早的视觉公司之一,近两年来开始进入汽车主动安全领域,主要是围绕汽车的安全驾驶,提供所需的视觉产品和技术。
 
    按照车辆用途的不同,一般来说,车辆可分为乘用车和工程车两大类,随着人们对行车安全的要求不断提升,未来这两大类型的车辆市场对于视觉技术的需求都将呈现出较为明显的增长。但目前来讲,视觉技术在汽车主动安全方面的应用还属于初期开发阶段,较常见的包括辅助驾驶中的倒车辅助、前视探测,以及车内监控等等,主要是以观测实物图像为目标,基本上属于普通民用的CMOS摄像技术。
 
    从公司定位来说,我们相对更关注的是一些较前沿的视觉应用技术,例如不但要能够观测到图像,而且还要能够提供一系列分析数据,帮助驾驶员做出更为的判断,起到辅助驾驶的作用,甚至实现无人驾驶。以探测前方障碍物为例,在可见光的基础上增加红外光波段,在原有的二维(2D)视觉系统中要能够体现出更为详细的三维(3D)信息,借助模式识别功能,判断前方物体是人或是车、目标物体的距离、行驶的速度等等,目前在这一方面的发展上还大多处于科研阶段。
视觉技术在汽车主动安全方面的实现方式
    在汽车安全驾驶应用上,目前应用的较多的是通过前视或后视等多个角度的摄像头,为驾驶员提供车辆四周的图像信息,降低驾驶员视觉盲区,提高驾驶安全性,这种方式实现成本低,技术也较成熟,在中乘用车和工程车都已普遍使用。但这种方式还存在一定局限性,视觉死角无法完全消除,由于驾驶员视角和摄像头视角不一致,用户体验感不强,辅助效果有限。国际上开始趋向于在汽车四周加装摄像头,通过图像拼接技术形成一个全视角的监控范围,这种技术可以提供一个从天空俯视路况的第三视角效果,非常直观,同时还可以方便的提供距离信息,实现安全驾驶。凌云公司去年开始针对工程车开发全视野车载辅助驾驶系统,这个系统在工程车驾驶仓的多个角度布置摄像头,通过专用图像处理器后,在监视器可以随时察看车辆周围的全景画面,填补驾驶员视觉盲区,避免了工程现场容易出现的伤人事件,或施工时对周边设备造成的破坏,在使用中获得了用户的好评。
 
    除了全视野技术,部分国外车厂在车型中已开始配置三维(3D)视觉应用技术。汽车领域的三维(3D)视觉应用主要包括两种实现方案:一种是双目三维成像技术,即通过两台摄像机,模拟人眼,来获取三维信息;另一种是TOF(飞行时间)技术,即发射光束,通过探测光返回的时间来得到更多的三维数据。目前一些国际车厂正努力推动这一技术直向市场化、商用化,但其中主要的阻碍因素有:实现成本较高,以及在技术成熟度和可靠性上还有待进一步提升。
 
    另外,在一些车型上开始采用红外夜视系统,帮助提高夜间行驶的安全性,这种技术在夜间效果好,实用性高,只是由于目前红外热成像技术成本较高,没能大面积普及。
CMOS传感器在汽车电子应用领域的优势
    在汽车电子属于规模性生产的行业,性价比对于实用化非常重要的,对视觉传感器来说CMOS由于工艺简单,易于量产,在这方面具有先天优势。因此将可以预见CMOS传感器在汽车电子领域大面积应用的未来。另一方面,汽车属于户外应用,会遇到各种各样户外复杂环境,对传感器的适应性要求非常高,随着近年来CMOS技术的突破和革新,以及晶圆生产工艺的提升, CMOS已经实现8T技术,新技术在速度、灵敏度、动态范围,特别是在成像质量上都逐渐在逼近或超越CCD,可实现无SMEAR(漏光、拖尾)、高灵敏度、全局快门、高帧率-宽动态、多斜率等功能,因而更适合于汽车行驶条件下的各种复杂应用环境。

凌云视觉产品及技术

    目前凌云主要还是以技术上较为成熟的全景监控的开发为主,同时也会继续关注、投入在三维(3D)视觉技术在汽车电子领域的应用。通过不断积累和储备相应的技术解决方案,凌云特别针对不同的户外环境,如日光干扰、树荫遮蔽、顺/逆光、天气等各种复杂条件,开发高质量的图像的采集系统,保证前端图像的高品质。除此之外,在后端对视频数据的识别和处理上也是非常关键的。

全视野监视系统

双目三维探测相机

    中国一直都是全球重要的汽车零配件市场和生产基地,随着人们安全意识的提升,安全驾驶相关的汽车电子设备市场潜力巨大,视觉技术是汽车电子中实现安全驾驶的重要技术,只是汽车应用环境比其它视觉技术应用领域情况更加复杂,也更恶劣,对工程应用水平的要求更高,很多技术还处于研发阶段,随着近年来国内一些关键技术的突破,我们相信,中国企业也会像其他汽车电子应用一样具有越来越强的竞争力。

 

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