CIS、ISP、AI三重加持下，視覺(jué)智駕方案終于成熟了

自2024 年以來(lái)，本土車(chē)企和智駕方案供應商推出中高階視覺(jué)智駕方案的越來(lái)越多了。究其背后的原因，既離不開(kāi)特斯拉FSD即將入華（已于25 年2 月下旬正式進(jìn)入中國）的消息的刺激，也離不開(kāi)價(jià)格戰的推波助瀾。除了競爭對手的參照、市場(chǎng)態(tài)勢的催逼這兩個(gè)顯而易見(jiàn)的原因，更為重要的原因在于，在過(guò)去幾年的時(shí)間里，圖像傳感器CIS、圖像信號處理ISP、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )DNN技術(shù)都取得了飛速的進(jìn)步，使得即便去掉激光雷達，大算力視覺(jué)方案依然能夠在復雜的城區環(huán)境下、惡劣的光照條件下、風(fēng)霜雨霧等天氣場(chǎng)景下取得幾乎不遜色于多傳感器融合方案的表現。能夠在L3智能駕駛體驗這個(gè)天花板之下，以幾乎不損害性能的方式平替激光雷達方案，這才是頭部智駕企業(yè)們于2024年蜂擁推出視覺(jué)方案的首要原因。那么，CIS、ISP、DNN技術(shù)是怎么解決往昔視覺(jué)方案的固有缺陷的呢？

圖片來(lái)源：吉利汽車(chē)

1   區分不一樣的視覺(jué)方案

混淆概念是車(chē)企營(yíng)銷(xiāo)的慣用手段。最近這段時(shí)間，一些傳統車(chē)企心照不宣地將中階智駕混淆為高階智駕，異口同聲地表示進(jìn)入了智駕第一梯隊，種種宣傳已經(jīng)讓華為、小鵬在愕然、繼而出離憤怒之后漸漸麻木了。

不過(guò)，鑒于能夠平替激光雷達方案的高階視覺(jué)方案才是本文討論的重點(diǎn)，我們有必要先區分一下市面上形形色色的視覺(jué)方案。根據華為和比亞迪最近在爭奪高階智駕定義權時(shí)的大論戰中總結出來(lái)的判斷條件，高速NOA可以作為中階智駕的入門(mén)條件，城區NOA才算摸到了高階智駕的門(mén)檻。按照這個(gè)判斷條件，獲得國內首發(fā)純視覺(jué)高階智駕榮譽(yù)的車(chē)企當屬百度與吉利合資成立的極越公司，雖然這家車(chē)企已經(jīng)破產(chǎn)，但是，根據互聯(lián)網(wǎng)的記憶，這家想要憑借國內首個(gè)純視覺(jué)高階智駕方案與特斯拉掰一掰手腕的公司于2024年初打響了本土純視覺(jué)高階智駕的第一槍。

圖片來(lái)源：極越汽車(chē)

車(chē)企這邊既極越之后推出高階視覺(jué)智駕方案的典型代表是小鵬汽車(chē)，2024年第四季度，小鵬汽車(chē)推出圖靈AI鷹眼視覺(jué)方案，首發(fā)搭載在P7+中，并陸續搭載到了25款小鵬G6和G9上面。方案供應商這邊比較典型的是卓馭科技，這家原名大疆車(chē)載的科技公司2024年底推出成行智駕ClixPilot，據悉已經(jīng)拿下了十家車(chē)企的定點(diǎn)。

圖片來(lái)源：卓馭科技

除了這些高階智駕視覺(jué)方案，還有一些中階智駕視覺(jué)方案。比如華為去年下半年推出的ADS SE基礎版、理想汽車(chē)Pro車(chē)型上的視覺(jué)方案、蔚來(lái)旗下品牌樂(lè )道上搭載的視覺(jué)方案，均滿(mǎn)足中階智駕的標準且沒(méi)有摸到高階智駕的門(mén)檻。在做完清晰的區分之后，我們再拿小鵬汽車(chē)和卓馭科技作為研究對象，仔細分析一下小鵬的AI鷹眼視覺(jué)方案、卓馭科技的成行智駕到底是如何實(shí)現可以比肩其激光雷達版方案表現的城區高階智駕的。

圖片來(lái)源：車(chē)百智庫

2   LOFIC加持HDR，應對惡劣光照

傳統視覺(jué)方案的缺陷大致體現在三個(gè)方面：無(wú)法適應暗光強光逆光、無(wú)法應對陰雨霧霾天氣、深度檢測和三維建模能力差。在CIS、ISP、DNN技術(shù)并不那么完善的時(shí)代，這三個(gè)缺陷就像標簽一樣，被激光焊在視覺(jué)方案的大腦門(mén)上。時(shí)光荏苒，兔飛走狗，天上云追著(zhù)月，地下風(fēng)吹著(zhù)柳，盡管技術(shù)的發(fā)展日新月異，即便特斯拉FSD多次動(dòng)搖了很多人對視覺(jué)方案的偏見(jiàn)，但絕大多數人內心的成見(jiàn)就像一座大山，怎么也移不走，弄得申公豹們直搖頭。

是時(shí)候放下成見(jiàn)了！自去年11月份問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)媒體多輪測評的小鵬AI鷹眼視覺(jué)方案已經(jīng)證明了自己的表現，并樹(shù)立了“智駕第0梯隊”的新標桿。其實(shí)，小鵬視覺(jué)方案無(wú)懼暗光、逆光、夜視場(chǎng)景的答案都寫(xiě)在了明面上：?jiǎn)蜗袼豅OFIC 架構、HDR功能。

圖片來(lái)源：小鵬汽車(chē)

LOFIC（橫向溢出集成電容技術(shù)）、HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）都是圖像傳感器領(lǐng)域的技術(shù)名詞，從概念從屬來(lái)看，LOFIC是提升動(dòng)態(tài)范圍即實(shí)現HDR 的硬件實(shí)現方式。LOFIC技術(shù)通過(guò)電容溢出控制，突破了傳統圖像傳感器在動(dòng)態(tài)范圍上的物理限制，通過(guò)切換大小阱容優(yōu)化不同光照下的電荷轉換效率，補充了單像素的動(dòng)態(tài)范圍擴展能力。目前，安森美LOFIC圖像傳感器的HDR 能做到150 dB以上，豪威科技支持LOFIC的車(chē)規級CIS也能做到140 dB以上，這種等級的高動(dòng)態(tài)范圍既能捕捉暗部的細節，提升信噪比，也能抑制在進(jìn)出隧道、陽(yáng)光直射等場(chǎng)景下的高光過(guò)曝，保留高亮區域的紋理細節。

根據公開(kāi)消息，小鵬汽車(chē)智駕系統攝像頭模組中使用的CMOS圖像傳感器的兩大核心供應商一直是安森美和豪威科技，其圖靈AI智駕方案中宣傳的單像素LOFIC架構技術(shù)就出自這兩家CIS 廠(chǎng)商之手。LOFIC加持下實(shí)現的高達140/150 dB的HDR的主要作用是應對暗光和強光場(chǎng)景，至于雨霧環(huán)境下成像表現的進(jìn)步，主要依賴(lài)的是ISP算法的優(yōu)化和AI模型的進(jìn)步。

圖片來(lái)源：榮耀手機

3   ISP+AI，改善雨霧表現

到了生命的某個(gè)階段，幾乎所有人都會(huì )面對那個(gè)啟發(fā)覺(jué)悟的靈魂三問(wèn)：你是誰(shuí)？你從哪里來(lái)？你到哪里去？知道從哪兒來(lái)，才能知道到哪兒去。至于ISP+AI如何改善攝像頭在雨霧場(chǎng)景下的表現，我們同樣需要先解答缺陷從哪兒來(lái)，才能明白怎么消除這個(gè)缺陷。

順著(zhù)光學(xué)信號的傳播和處理路徑，來(lái)看一看光線(xiàn)在空中傳播時(shí)、光線(xiàn)到達攝像頭表面時(shí)、光線(xiàn)進(jìn)入圖像傳感處理時(shí)的三個(gè)階段。首先，在雨霧場(chǎng)景下，雨滴和霧氣中的懸浮顆粒會(huì )導致光線(xiàn)散射，光線(xiàn)在傳播過(guò)程中的多次不規則偏轉會(huì )直接降低圖像的邊緣銳度和整體對比度，前向散射和后向散射的疊加會(huì )形成光幕效應，削弱目標物體與背景的反差，引發(fā)細節的模糊。其次，雨滴或霧霾中的大顆粒附著(zhù)在鏡頭表面，會(huì )直接遮擋成像傳感器的部分像素點(diǎn)，導致關(guān)鍵細節被覆蓋，形成局部的模糊或噪點(diǎn)。最后，雨霧場(chǎng)景下通常伴隨光照不足，攝像頭需要增加增益或延長(cháng)曝光時(shí)間，這時(shí)，電路中的暗電流噪聲和隨機熱噪聲也會(huì )同步顯著(zhù)提升，進(jìn)一步降低信噪比。模型，分離信號中的散粒噪聲和讀出噪聲成分，也可以通過(guò)多幀融合進(jìn)行降噪。

4   寫(xiě)在最后

圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步改善了攝像頭在暗光、眩光、強光下的表現，圖像信號處理ISP 技術(shù)的進(jìn)步改善了攝像頭在雨霧場(chǎng)景下的表現，至于A(yíng)I 技術(shù)是如何改善深度估計和三維建模的，特斯拉FSD 已經(jīng)給出了現成的答案，就是通過(guò)海量數據做訓練?？傊?，在各方面技術(shù)的推動(dòng)下，視覺(jué)智駕方案真的已經(jīng)成熟了！

（本文來(lái)源于《EEPW》202505）