雙眼勝過單目：大陸集團(tuán)新推立體攝像機(jī)

　　日前，大陸集團(tuán)表示將推出新款立體攝像機(jī)（Stereo Camera），作為其ContiGuard?安全系統(tǒng)元件之一，用于汽車前向制動系統(tǒng)。

　　前向制動系統(tǒng)-ContiGuard?安全功能主要用于在十字路口處降低人車相撞的風(fēng)險(xiǎn)及撞擊后果。當(dāng)前，以德國為例，十字路口碰撞事故大約占據(jù)所有導(dǎo)致嚴(yán)重人身傷害車禍的46.6%比例。

　　大陸集團(tuán)底盤及安全系統(tǒng)部被動安全與先進(jìn)駕駛適應(yīng)性系統(tǒng)ADAS（Advanced Driver Adaptive System）業(yè)務(wù)主管Andreas Brand博士表示，公司對于事故防范和阻止系統(tǒng)的定位并非局限于區(qū)分障礙物，同時(shí)還應(yīng)該在各類危險(xiǎn)的環(huán)境下發(fā)揮輔助作用，這意味著通過新途徑時(shí)刻監(jiān)控車輛周邊顯得格外必要。立體攝像機(jī)的出現(xiàn)類似車輛監(jiān)控系統(tǒng)擁有雙重“眼睛”，通過對比各個(gè)攝像頭的照片差異，可從多維角度判斷障礙物的類型，例如貨車遺落在地的貨物、行人、動物等，并獲得障礙物的尺寸及距離等參數(shù)。

　　倘若僅僅依賴單個(gè)攝像機(jī)，則很難憑借單一維度影像充分可靠地完成上述任務(wù)，同時(shí)還需要培訓(xùn)司機(jī)如何識別機(jī)動車和摩托車，并且識別類型局限于培訓(xùn)內(nèi)容。

　　Andreas Brand還指出，立體攝像機(jī)同時(shí)還能夠關(guān)聯(lián)到已經(jīng)成熟應(yīng)用的駕駛輔助系統(tǒng)，例如車道偏離警報(bào)系統(tǒng)（Lane Departure Warning）、交通信息識別裝置（Traffic Sign Recognition）以及智能車頭燈控制系統(tǒng)（Intelligent Headlamp Control）等。公司認(rèn)為立體攝像機(jī)所顯現(xiàn)的這種集成乃是中長期發(fā)展新潮流，未來將推廣適用于從緊湊小型車到豪華車的所有車型。

　　圖1為大陸集團(tuán)新開發(fā)的立體攝像機(jī)工作示意。立體攝像機(jī)能夠可靠地識別穿越到馬路中心的行人，并幫助車輛實(shí)施緊急制動。

圖1：立體攝像機(jī)能夠可靠地識別穿越到馬路中心的行人

一套系統(tǒng)涵蓋兩套攝像機(jī)設(shè)備，進(jìn)行完全圖像分析

　　提到大陸集團(tuán)新開發(fā)的立體攝像機(jī)設(shè)備，首先介紹一下CMOS攝像機(jī)的概念。

　　常見攝像機(jī)采用電荷耦合元件CCD（Charge-coupled Device）或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）制作傳感器。實(shí)際上CMOS和CCD都并非真正用于處理圖像感應(yīng)的器件——該職責(zé)由P （正）型和N（負(fù)）型結(jié)合的“圖像半導(dǎo)體”完成。CCD是把從圖像半導(dǎo)體中出來的電子有組織地儲存起來的方法，而CMOS實(shí)際上是將晶體管放在硅塊上的技術(shù)，都與圖像感應(yīng)無關(guān)，之所以用來命名主要是為了區(qū)分。

　　不過由于存儲和處理技術(shù)的差異，兩種傳感器用于攝像機(jī)時(shí)，在感光度等性能方面有所差異。通常人眼能看到1Lux照度（滿月的夜晚）以下的目標(biāo)，CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1-3Lux，CMOS傳感器的感光度一般在6到15Lux的范圍內(nèi)。CMOS傳感器的固定圖像噪音較CCD傳感器高一個(gè)數(shù)量級，因此CCD傳感器靈敏度更高，在攝像機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用更廣。但CMOS傳感器比較容易通過增大體積的方式彌補(bǔ)感光度的缺點(diǎn)，同時(shí)其速度優(yōu)勢明顯，比CCD傳感器要快10到100倍，尤其適合高幀攝像機(jī)應(yīng)用。

　　大陸集團(tuán)此次開發(fā)的立體攝像機(jī)系統(tǒng)由兩套高解析度CMOS單目攝像機(jī)（Mono-camera）組成，安裝在風(fēng)擋玻璃后側(cè)，兩套攝像裝置彼此間隔約20厘米。通常一個(gè)單目攝像機(jī)只能估測距離，而立體攝像機(jī)系統(tǒng)則可以測量目標(biāo)距離以及超出路面的高度，因此左右兩條光學(xué)通道能夠?qū)Ρ饶繕?biāo)的觀感差異。

　　換而言之，立體攝像頭的電子分析效果可以賦予立體觀感（Spatial Vision），即兩張圖片之間的視差量變化（Parallax Shift）。在20-30米的中等距離上，立體攝像頭偵測目標(biāo)的精度誤差在20-30厘米左右。

　　甚至在條件不利或惡劣觀測環(huán)境下，即便其他拍攝技術(shù)已經(jīng)達(dá)到識別瓶頸，立體攝像機(jī)卻依然可以保持高精度特性。例如：多個(gè)目標(biāo)彼此靠近，難以偵測；目標(biāo)只有部分被觀測到；目標(biāo)及背景之間對比度較低等情況。立體攝像機(jī)的光學(xué)路徑對比能力主要來自于冗余信息，即對比兩張圖片上相同的部分，以提高數(shù)據(jù)的可靠性。此外，在傍晚等不利于觀察的條件下，兩條光學(xué)路徑可以彼此支持，發(fā)揮更強(qiáng)的功能。

圖2：大陸集團(tuán)新型立體攝像機(jī)系統(tǒng)采用CMOS單目攝像機(jī)

6-D分析加強(qiáng)安全性能

　　除了所偵測的目標(biāo)的3-D立體方位信息之外，立體攝像機(jī)還為主動安全系統(tǒng)提供至關(guān)重要的補(bǔ)充信息。立體攝像機(jī)能夠判斷被識別目標(biāo)的每一個(gè)像素沿三軸（水平、垂直、縱向）的移動方向。

　　6-D識別功能使得目標(biāo)的所在位置和移動方向明晰可辨。與建立在普通特征基礎(chǔ)上的目標(biāo)識別相比，立體攝像機(jī)的識別功能具有高度的決策可靠性；在司機(jī)未能及時(shí)應(yīng)對目標(biāo)剎車的前提下，立體攝像機(jī)甚至能夠幫助車輛實(shí)施最高過載1 g的緊急制動。系統(tǒng)的精確度足以支持立體攝像機(jī)周密計(jì)算出碰撞的潛在相撞點(diǎn)位置，從而充分利用剩余時(shí)間采取防護(hù)措施。整個(gè)攝像機(jī)系統(tǒng)在全速度區(qū)域內(nèi)均可發(fā)揮功能。

　　另外一方面，在立體攝像機(jī)視場內(nèi)，系統(tǒng)可判斷是否存在成功實(shí)施規(guī)避動作的途徑；其他的選擇還包括發(fā)出碰撞警告等，同時(shí)如果判明無法及時(shí)規(guī)避，則可盡早確定實(shí)施自動剎車。該功能可在緊急制動中充分利用寶貴的數(shù)百毫秒時(shí)間，而如果沒有這短短的一瞬，可能造成車輛持續(xù)刮擦乃至人員重傷。立體攝像機(jī)系統(tǒng)最大工作距離為60米，為制動系統(tǒng)實(shí)施前瞻性提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　大陸集團(tuán)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)開發(fā)業(yè)務(wù)主管Wilfried Mehr表示：“在未來，立體攝像機(jī)甚至可以用來偵測兒童在內(nèi)橫穿馬路的小型目標(biāo)，無論是行走、騎自行車哪種類型。我們開發(fā)的系統(tǒng)具有全面的目標(biāo)識別偵測功能，這是前所未有的產(chǎn)品技術(shù)?！?/P>