雙眼勝過(guò)單目：大陸集團新推立體攝像機

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

　　前向制動(dòng)系統-ContiGuard?安全功能主要用于在十字路口處降低人車(chē)相撞的風(fēng)險及撞擊后果。當前，以德國為例，十字路口碰撞事故大約占據所有導致嚴重人身傷害車(chē)禍的46.6%比例。

　　大陸集團底盤(pán)及安全系統部被動(dòng)安全與先進(jìn)駕駛適應性系統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的定位并非局限于區分障礙物，同時(shí)還應該在各類(lèi)危險的環(huán)境下發(fā)揮輔助作用，這意味著(zhù)通過(guò)新途徑時(shí)刻監控車(chē)輛周邊顯得格外必要。立體攝像機的出現類(lèi)似車(chē)輛監控系統擁有雙重“眼睛”，通過(guò)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(lèi)型，例如貨車(chē)遺落在地的貨物、行人、動(dòng)物等，并獲得障礙物的尺寸及距離等參數。

　　倘若僅僅依賴(lài)單個(gè)攝像機，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)還需要培訓司機如何識別機動(dòng)車(chē)和摩托車(chē)，并且識別類(lèi)型局限于培訓內容。

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

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

圖1：立體攝像機能夠可靠地識別穿越到馬路中心的行人

一套系統涵蓋兩套攝像機設備，進(jìn)行完全圖像分析

　　提到大陸集團新開(kāi)發(fā)的立體攝像機設備，首先介紹一下CMOS攝像機的概念。

　　常見(jiàn)攝像機采用電荷耦合元件CCD（Charge-coupled Device）或者互補金屬氧化物半導體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的器件——該職責由P （正）型和N（負）型結合的“圖像半導體”完成。CCD是把從圖像半導體中出來(lái)的電子有組織地儲存起來(lái)的方法，而CMOS實(shí)際上是將晶體管放在硅塊上的技術(shù)，都與圖像感應無(wú)關(guān)，之所以用來(lái)命名主要是為了區分。

　　不過(guò)由于存儲和處理技術(shù)的差異，兩種傳感器用于攝像機時(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(mǎn)月的夜晚）以下的目標，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。CMOS傳感器的固定圖像噪音較CCD傳感器高一個(gè)數量級，因此CCD傳感器靈敏度更高，在攝像機領(lǐng)域應用更廣。但CMOS傳感器比較容易通過(guò)增大體積的方式彌補感光度的缺點(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應用。

　　大陸集團此次開(kāi)發(fā)的立體攝像機系統由兩套高解析度CMOS單目攝像機（Mono-camera）組成，安裝在風(fēng)擋玻璃后側，兩套攝像裝置彼此間隔約20厘米。通常一個(gè)單目攝像機只能估測距離，而立體攝像機系統則可以測量目標距離以及超出路面的高度，因此左右兩條光學(xué)通道能夠對比目標的觀(guān)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(guān)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的精度誤差在20-30厘米左右。

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

圖2：大陸集團新型立體攝像機系統采用CMOS單目攝像機

6-D分析加強安全性能

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

　　6-D識別功能使得目標的所在位置和移動(dòng)方向明晰可辨。與建立在普通特征基礎上的目標識別相比，立體攝像機的識別功能具有高度的決策可靠性；在司機未能及時(shí)應對目標剎車(chē)的前提下，立體攝像機甚至能夠幫助車(chē)輛實(shí)施最高過(guò)載1 g的緊急制動(dòng)。系統的精確度足以支持立體攝像機周密計算出碰撞的潛在相撞點(diǎn)位置，從而充分利用剩余時(shí)間采取防護措施。整個(gè)攝像機系統在全速度區域內均可發(fā)揮功能。

　　另外一方面，在立體攝像機視場(chǎng)內，系統可判斷是否存在成功實(shí)施規避動(dòng)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(wú)法及時(shí)規避，則可盡早確定實(shí)施自動(dòng)剎車(chē)。該功能可在緊急制動(dòng)中充分利用寶貴的數百毫秒時(shí)間，而如果沒(méi)有這短短的一瞬，可能造成車(chē)輛持續刮擦乃至人員重傷。立體攝像機系統最大工作距離為60米，為制動(dòng)系統實(shí)施前瞻性提供了良好的技術(shù)基礎。

　　大陸集團先進(jìn)駕駛輔助系統開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)主管Wilfried Mehr表示：“在未來(lái)，立體攝像機甚至可以用來(lái)偵測兒童在內橫穿馬路的小型目標，無(wú)論是行走、騎自行車(chē)哪種類(lèi)型。我們開(kāi)發(fā)的系統具有全面的目標識別偵測功能，這是前所未有的產(chǎn)品技術(shù)?！?/P>