面向未来智能驾驶的嵌入式视觉的探索与思考

感知系统包括视觉系统在内，未来随着从ADAS到自动驾驶的逐步过渡，对感知系统会有一个巨大的变化。一方面，之前ADAS更多关注点在解决误报率方面，而未来自动驾驶行业会更加关注漏检率。

近日，在上海举办的2018高工智能汽车开发者大会上海站上，来自国内双目嵌入式视觉初创公司元橡科技CTO任杰表示，未来自动驾驶对安全性要求更高，不能漏报，一旦漏报就是一个非常严重的交通事故。比如除了车、人等常见的一些障碍物，未来车辆感知系统必须检测到全类型的障碍物。

传统的单目视觉，首先依赖于大量的样本，对于中国这样的复杂道路场景，就要采集更多有特色的样本，谁采集的数据更多就优势越大。同时，需要对图像有一个精准的识别，只有识别了以后才能判断这个物体大概离车有多远。

因此，单目视觉系统如果不知道这是一个什么障碍物，就无法知道它离车有多远。所以，传统的单目视觉取决于识别图像的精准度。而对于双目视觉系统来说，不管认不认识这个物体，它的点云就在三维空间里，首先可以保证车辆安全，这是双目的最大优势之一。

双目做ADAS不依赖样本库，测距直接通过简单的规则——将路面以上凸起的物体都可视为障碍物，整个算法是全白盒化的，不会存在识别不到的问题。而且一旦出现问题，就可以直接找到原因，不会像单目深度学习算法是黑盒的逻辑。

此外，传统的单目视觉最大瓶颈在于天气变化，尤其是雨雾及夜晚环境。而双目识别是一个全类型环境识别，以目前的主流自适应巡航ACC为例，双目视觉可以减少光照变化带来的影响。

比如，车辆在过隧道的时候它的颜色、纹理发生了非常大的变化，可能从一辆白车变成黑车，对于摄像头跟踪来讲是一个很大的难度。双目视觉可以很大的程度上做弥补，因为在三维空间上这个点云始终存在的。甚至是一些相对环境恶劣的天气，由于双目可以获取深度信息，在很大程度上可以克服此类情况。

但此前，国内做双目立体视觉的公司并不多，之所以没有被大范围应用于自动驾驶，主要是受制于硬件条件的不成熟。

在任杰看来，做立体相机的量产落地，几个关键的指标要达到，包括尺寸、功耗、成本、性能等。以元橡科技的产品为例，尺寸可以做到目前世界最小的车载立体视觉相机。性能方面，100米测距范围保持误差5%以内，完全可以达到883要求，同时做到功耗低于5W，延时小于3ms。

双目的摄像头是一个天然融合的传感器，它将深度学习和图像学习糅合，使得后续的处理速度会非常快。目前，元橡科技使用FPGA的方式，将传感器深度图像生成的时间压缩到了毫秒级别，这意味着处理解析图像数据，得出结果几乎是实时的，给控制决策部分留下了非常充裕的时间。

立体视觉的另外一个难点就是两个相机的一致性问题，就像天下没有两片相同的叶子，哪怕是工业流水线上生产出来的相机，也存在一定的差异性。

因此，为了使得立体相机达到同步拍摄，系统的软件结构、运行机制都需要进行软硬件调整，才能达到统一性。双目跟单目最大的区别是，前者需要软硬件的联合优化，这也是为什么元橡科技选择要做软硬件一体的解决方案商。

双目摄像头的方案，CMOS融合图像数据需要相匹配的ISP处理，现有的ISP方案都是针对单目的，不太适合做双目的处理，所以元橡科技从ISP这个硬骨头开始啃，争取在相机的每个处理单元做到最优。

任杰透露，公司从去年已经在研发芯片，预计在今年第四季度可以对外发布自主研发的双目图像处理芯片。

而在国际上，斯巴鲁1989年开始对立体摄像头（即双目摄像头）技术进行研究，并于1999年把该技术应用（命名为EyeSight）到量产车的ADAS系统之上。在新的第三代ADAS系统中，加入制动控制车速的功能成为了一个重要设计目标，以提升主动巡航控制的舒适性。

后来随着毫米波雷达技术逐渐成熟，斯巴鲁通过融合立体摄像头数据和毫米波雷达数据提升了ADAS系统的工作稳定性及对极端天气的适应能力。

目前EyeSight已经发展到3.5代，但仅限于日本市场(其他市场为第三代)。第三代EyeSight功能包含PCB预防碰撞刹车系统、ACC主动车距定速控制系统、PCTM预防碰撞油门控制系统、LDW车道偏移警示系统、LSW车道偏摆警示系统、LVSA前车驶离警示系统这六大功能。

2017年3月，欧洲Euro-NCAP（安全评鉴协会）发布了新一系列包扩奥迪、丰田、路虎等在内的车型的碰撞测试结果，其中路虎的发现车型获得了五星。获得五星的路虎车型，搭载的主动安全系统中，前向采用了双目摄像头的方案，而这个方案也成为了它能脱颖而出的关键。

谈及大规模量产，元橡科技希望将来把产品做成一个标准件，然后批量给主机厂、自动驾驶公司使用，而不是忙不迭的做一个又一个的定制项目。同时，未来希望做全球顶级的双目视觉软硬件方案提供商。