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車(chē)用傳感器:雷達(dá)、LiDAR和攝像頭孰優(yōu)孰劣?

立體視覺(jué)處理是將世界從2D平面轉(zhuǎn)換為全3D環(huán)境,不僅提供了更豐富、更密集的目標(biāo)場(chǎng)景表示,還允許感測(cè)系統(tǒng)在未經(jīng)訓(xùn)練的情況下識(shí)別一般障礙物,使倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人、自動(dòng)駕駛車(chē)輛等的導(dǎo)航更安全、更有效。

文︱立厷

激光雷達(dá)(LiDAR)的競(jìng)爭(zhēng)者來(lái)了,本不是什么顛覆性技術(shù),但分辨率提升15倍,成本卻與便宜的固態(tài)LiDAR相仿;埃隆·馬斯克為其點(diǎn)贊,特斯拉也開(kāi)始搭載,不過(guò)好像還沒(méi)有玩轉(zhuǎn)。要說(shuō)真正量產(chǎn)搭載的還是傳統(tǒng)意義上的豪車(chē):奔馳S級(jí)和E級(jí)、寶馬7系和5系、雷克薩斯LS、路虎Discovery Sport SUV、捷豹XFL、XE等。

從特斯拉的攝像頭說(shuō)起

特斯拉的全電動(dòng)汽車(chē)以攝像頭數(shù)量多而聞名,其8個(gè)攝像頭主要用于崗哨模式(Sentry Mode),還有一個(gè)TeslaCam用作行車(chē)記錄儀。通常人們沒(méi)有注意的是,特斯拉在Model 3和Model Y中配備了第九個(gè)攝像頭,就在后視鏡上方,用來(lái)監(jiān)測(cè)車(chē)內(nèi)情況。

前不久,美國(guó)的Model 3車(chē)主Erik Martin曾見(jiàn)過(guò)一輛路測(cè)的Semi原型卡車(chē),說(shuō)它配備了26個(gè)攝像頭。事實(shí)上,量產(chǎn)版Semi車(chē)型最多也就配備10個(gè)攝像頭。

早在2016年,在Model S上測(cè)試的特斯拉Autopilot 2.0(AP)硬件就“在駕駛員側(cè)安裝了某種雙目攝像頭,看起來(lái)像一副小望遠(yuǎn)鏡。”

特斯拉測(cè)試的雙目攝像頭

值得注意的是,特斯拉Model 3前視已搭載三個(gè)基于安森美半導(dǎo)體CMOS圖像傳感器的三目攝像頭(魚(yú)眼、中焦和長(zhǎng)焦)模塊,用三個(gè)不同焦距攝像頭覆蓋不同范圍場(chǎng)景,以解決攝像頭無(wú)法來(lái)回切換焦距的問(wèn)題,通過(guò)立體視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D成像。

特斯拉的三目攝像頭模塊

提供各類立體視覺(jué)解決方案的北京中科慧眼銷(xiāo)售總監(jiān)崔凱表示:“對(duì)于高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)單目就夠用,還便宜,而自動(dòng)駕駛更需要多傳感器融合。單目有一種配置叫三目,即單種焦距的單目,可以實(shí)現(xiàn)近距離寬視角和遠(yuǎn)距離的全覆蓋。但如果是三焦雙目就有很高的算力要求,開(kāi)發(fā)難度很大!

這話在特斯拉身上得到了應(yīng)驗(yàn),根據(jù)國(guó)外車(chē)友測(cè)試,發(fā)現(xiàn)搭載Autopilot 2.5硬件的Model 3,在開(kāi)啟AP后,前置三目攝像頭中只有一個(gè)主攝像頭在工作,而長(zhǎng)焦和魚(yú)眼攝像頭都處于關(guān)閉狀態(tài)。

另外,去年年初國(guó)產(chǎn)特斯拉被暗中減配,混裝了HW2.5和HW3.0,后者是特斯拉自己專門(mén)為FSD打造的新計(jì)算平臺(tái),據(jù)稱其圖像處理能力是HW2.5的21倍,計(jì)算能力提升了大約7倍。但特斯拉中國(guó)卻表示:現(xiàn)階段如果沒(méi)有選裝FSD功能,使用HW2.5的Model 3車(chē)型與HW3.0的Model 3車(chē)型在駕乘體驗(yàn)和使用安全上“基本不存在區(qū)別”。由此可見(jiàn),現(xiàn)在的三目攝像頭還是受制于算力。

的確有車(chē)主發(fā)現(xiàn),行車(chē)記錄儀拍下來(lái)的視頻中,除了正前方的視頻較為清晰外,其他角度的視頻都比較模糊。原因就在于HW2.5(自動(dòng)駕駛芯片)硬件算力不足,只有前置主攝像頭支持全分辨率輸出,剩下的5個(gè)攝像頭全部降低了分辨率輸出。這樣,想要實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)前方、后方大量車(chē)輛的識(shí)別非常難。這也AP在面對(duì)側(cè)前方車(chē)輛加塞并線時(shí)反應(yīng)沒(méi)有那么靈敏的一個(gè)原因。

特斯拉的中焦實(shí)景

如果真是那樣,特斯拉的視覺(jué)還是2D的,想象一下八個(gè)攝像頭同時(shí)處理要消耗多少GPU資源。結(jié)果可想而知,還而知了不少。

有專業(yè)人士分析說(shuō),特斯拉方案的問(wèn)題在于,其方案主要依靠視覺(jué),所以環(huán)境感知3D重建是基于2D的。2D轉(zhuǎn)換為3D,必然要丟失信息。通過(guò)看實(shí)際視頻,發(fā)現(xiàn)特斯拉對(duì)遠(yuǎn)處物體有誤識(shí)別的情況,特別是有穿著黑衣服的行人在晚上突然過(guò)馬路時(shí)。毫米波雷達(dá)不是看人的,超聲波距離不夠,視覺(jué)兩眼一抹黑,這不就是視覺(jué)欺騙嗎?

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