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Mobileye(视觉驾驶辅助系统)超详细研报:高逼格ADAS的内在修养

作者:cvchina | 分类:智能设备 | 标签:

         清明节的时候,我去了一趟美国的大姨妈家,发现美国除了天气好,就是胖子多。短短几天,我除了要向有强迫症的大姨夫打活动申请之外,就是忙自己未来学校的事情。好在,美国买车便宜,算上我小侄子的自行车,我姨妈家竟然有5辆车。所以每逢出远门办事,我也可以拿在泰国花1500大米办下来的“国际驾照”,借我姨妈那辆雷克萨斯,在美国的土地上实践“我行故我在”。

        由于本人初来乍到,况且美国地广人稀,所以在当地没机会“速成”到一个女朋友,因此在美国宛似大直肠一样的公路上,我一个人免不了嘴里要淡出鸟来。久而久之,我便开始研究起在姨妈装在车上的一个叫“Mobileye”的高级驾驶辅助系统了。

  *我为什么会对这个系统感兴趣?

  说实话,要是这个系统不鸟我,我也不会鸟它。无独有偶,有一次我开车溜号(其实是打瞌睡,汗……因为时差没彻底倒过来),车前横过一个典型的美国大胖子,在我还没有反应过来的时候,突然一阵蜂鸣刺破了我的耳膜,瞬间我就被激醒了,本能地踩下刹车的时候,车子的保险杠最后在离那个胖子的肚脐眼,只有88.9厘米(目测)的地方停了下来。当时那个胖子的眼球,瞪得跟老干妈辣酱的瓶盖那么大,肯定是被我吓坏了!

  在敬上一句——“I'm sorry,really!”——之后,我便开始琢磨:刚才是什么玩意儿响了一下,救我一命?

  翻来覆去,我便把这套“Mobileye”系统给从幕后揪出来了。

  刚开始,我以为这套系统能识别障碍物,是与车前雷达协同工作的结果;但是当天我回到姨妈家之后,拿我姨妈家车库房的后墙试了试,这货竟然没!反!应!

  哎呦我去!这下好玩了!难不成你还火眼金睛能认出地球人不成?

  于是,在美国逗留的稍后几天里,我除了办正经事,就是查这个“救命系统”的相关资料。不过,由于本人罹患“技术癌”的缘故,以下内容估计略显枯燥(结合了网络资料、美国佛州和北京地区对该系统的使用反馈而来),请忍不住拍砖的,下手略偏,别砸脸……

  、Mobileye是一个什么样的系统?

  Mobileye是国际ADAS( ADAS是Advanced Driving Assistant System的缩写,指的是汽车先进驾驶辅助系统)领域的领导厂商,始建于1999年,总部位于以色列,另在美国、德国、日本、西班牙也有分部或者研究部门,主要致力于汽车工业的计算机视觉算法和驾驶辅助系统的芯片技术的研究。其研究成果和产品,可视作目前世界上最顶级的“智能驾驶辅助系统”(也有竞争者,但是没它强),已集成至沃尔沃、通用、宝马现代沃尔沃客车、雷诺卡车等世界汽车制造商生产的车辆中。据综合信息整合:沃尔沃的“城市安全系统”和宝马的“车道偏离预警系统”均采用了Mobileye的核心芯片。

  Mobileye的视觉智能能力,通过其核心芯片EyeQ2视觉处理器和搭配的一套算法来实现。这套系统的功能特点就是:通过一个高敏感度的摄像头,赋予车辆自身一个观察前方/周围(依据ME系统的等级不同,检测范围不同)的“眼睛”,让车辆学会通过关键特征和轮廓,辨别周围的环境,认出物体(人、自行车、摩托车、行车线、速度标识、其他交通工具);并思考(计算)可能会带来碰撞趋势的人或者其他交通工具,进而对车辆驾驶员在发现危险前的数秒内,通过声音或者图像来提前报警,避免危险发生。

  如果说把这套系统打个形象的比方,大家都知道苍蝇飞得很快但是不会撞上障碍物的事实吧。Mobileye这套系统就相当于把苍蝇的一只复眼和大脑摘了出来,放在车辆的挡风玻璃下面,让其识别并监视路上的其他交通工具,行人和交通标志符号,一旦有发生碰撞的趋势时,就提前发出信号给驾驶员报警。

  (这个比方成立的意义在于,由于“苍蝇”对障碍物的识别和躲避效率要比人类高出很多,所以ME系统对碰撞危险的判断时间,也要比驾驶员提前那么几秒。但是,你知道的,一旦我想说什么“但是”,我们就要进入一个往复循环没尽头的逻辑怪圈了。)

  但是(我还是要说),由于ME毕竟是个系统,它虽然反应速度快,但总是有那么一些不尽善尽美的地方,让它看起来不那么智能,这些问题,我们稍后再说。

  系统组成

  ME系统的核心组成部件,其实只有一个:即安装在车辆挡风玻璃内侧的智能摄像机(包括处理图像的EyeQ2视觉处理器)

  在这个核心部件之外,ME560系统还整合了一个用蓝牙连接手机端的APP程序“Mobileye智能手机应用”、和一个外部的EyeWatch视觉警告系统。

  

  Mobileye 560,从左至右分别为手机端APP、EyeWatch视觉警告系统、以及智能狂摄像机

  ME550系统则在以上的基础上,取消了外部的EyeWatch视觉警告系统(其实这个系统和手机端的APP功能一样,只是显示工具不同而已)。

  注:目前国内市面上常见的ME系统,主要以ME560系统为主。

  工作原理

  当ME系统被安装到一辆汽车上之后,首先会通过接线与车辆的CAN总线连接。这个连接主要是让ME系统从CAN线中读取车辆车速,车辆灯光的控制信息,并达成对车辆灯光的主动控制。

  其次,当搭载这套ME系统的车辆行进时,ME系统的智能摄像机会以12帧/秒的拍摄速率,拍摄车辆前方的路况照片;并依靠数据库中保存的各个物体的标志性特征和轮廓,从照片中识别前方的车道、车辆、摩托车、限速标志、自行车、行人和路灯等多类物体;进而依靠独立的三角坐标算法,计算出该物体与本车的距离和接近速率。

  

  安装在特斯拉前挡下的智能摄像头组件(图片转自Tesla MOTORS CLUB)

  此时需要注意的是,由于这个三角坐标算法需要ME系统知道本车的高度信息才能准确算出前方障碍物与自己的距离,同时还需要知道本车的宽度才能计算出车侧障碍物是否会与本车碰撞,所以ME系统中的数据库,预先不但载入的是障碍物的核心特征和轮廓,还包括对目前市售车辆的高度、宽度测量信息。因此这里也就解答了前文提到的为什么“ME系统可兼容市面上‘绝大多数’的车辆”——因为存世量太小的车(因产量和上市早晚相关),相关高度和宽度信息还未被收录入Mobileye系统的数据库。

  当知道前方障碍物与本车的距离,接近速率之后,ME系统再比对从车辆CAN总线上读取的车速信息,就很容易根据我们初中学到的数学知识,去解决是否会追尾的问题了,从而达到为驾驶员争取出更多的反应时间,避免事故发生。

  同理,当Mobileye系统通过摄像头拍摄到的图像,判断有对面来车的远光灯特征或者本车正在偏离车道行驶时,也会在综合环境信息和车辆控制信号之后,由系统决定是否主动控制车辆远光灯的开闭或者向驾驶者报警。

  Mobileye系统与常见主动安全预警系统的差别和优劣

  传统意义上的防碰撞行车辅助产品使用的技术一般有雷达和红外测距技术,这些技术有一个非常明显的优势,就是不论正前方位置出现什么物体,系统即会发出警告,精确度较高;同时最大的缺点恰恰也是这个,它不会分辨前面到底是人?是车?还是别的什么东西,更不会在乎前方的道路是直线还是弯曲,因此传统的解决方案极易出现各种虚报或者漏报的情况,降低驾驶者的信任度。

  相比之下,ME系统就相对更加智能一些——ME不仅仅是一个设备,它可以看做一个智能“机器人”,会思考与辨别;ME公司位于耶路撒冷的研发团队,10余年来的工作其实就是一件事,“教ME认东西”,通过认识,学会思考,辨别是否存在驾驶危险,并为司机提前提供图形与声音的警报。

  但是(又来个但是,你烦不烦?)……

  但是,ME系统这里能识别障碍物的优势,恰巧也正是它的软肋——ME系统无法识别没有明显外部特征和轮廓的障碍物,譬如说路边一个隔离桩,ME系统就识别不出来。此时,反倒是更加传统的防碰撞雷达,此时能提供更加全面的预警。

  短板(以国内市场常见的ME560系统为基准)

  1、由于系统功能的限制,MOBILEYE系统只能智能识别车尾特征,如果侧面来车,就无法做到有效识别;

  2、身高低于一定高度的小孩儿识别不出来;

  3、地面异形障碍(路障、隔离桩、隔离带、大石块等)识别不出来;

  4、由于MOBILEYE系统的判定标准,需要通过摄像头拍摄的照片来分析,因此在MOBILEYE系统的工作准确率(误判,漏判),均与外界光线条件有直接关系,如果受到阳光直射,MOBILEYE系统的漏判率会大大增加。

  5、行人识别和远光灯控制功能受到夜晚光线昏暗或者城市灯光的干扰,只能有前提条件地工作;

  6、无自学习功能,一旦设备被售出后,数据库信息无法及时更新。在一些偏远地区(国家或者城市),一些少见的路上交通工具(牛车、马车或其他交通工具),无法判断出来;同时,车主无法通过实地取样,把这些特殊类型的交通工具后部图像,发送给MOBILEYE公司的总部,并把特征信息添加进数据库,进而更新到其他的已售MOBILEYE系统中。

  同样,别的车主的即时更新内容,也不会更新到您车上的Mobileye系统中。

  7、目前的ME560系统不能与车辆的传统雷达、红外探测技术相互合作,实为一大遗憾,且对车主会造成重复设备投资。

  8、在现阶段下,Mobileye系统还不能达成对车辆刹车、躲避的主动核心控制,只能做到对驾驶者进行提前预警,而最终的决定权,还是要由人来作出。虽然应用此技术的沃尔沃,已经尝试着让车辆在Mobileye系统的指引下具有一定的刹车“意识”,但是在目前科技发展的背景下,理智的天平总是倾向于人,而不是机器。

  9、产品本体的设计思想过于“技术宅”,不符合价格定位,消费者体验不好。举个简单的例子,某宝售价8000多的设备,材料的质感和设计感,和汽配城里几百块的设备是一个档次。

  产品迭代

  目前,从ME系统的全球官方网站上,能查到的产品信息有以下三大系列:

  ME5系:Mobileye 560、Mobileye 550

  ME C2系:Mobileye C2-270,Mobileye C2-200;

  以及:Mobileye SafetyShield

  

  这里,结合我在美国搜集来的资料和咨询销售人员获知的信息,ME5系类产品主要是面向个人消费者销售;而ME C2系列的产品,则多了一个“可选择连接到车队管理和车载信息系统”,这决定了C2系列的产品是面向B层面销售的,主要为公司级客户提供车队管理帮助。

  那么Mobileye Safety Shield这个产品呢?

  从Mobileye的全球官方网站上查到的资料,这套系统是为大型车辆,如拖挂车、巴士、卡车等提供驾驶员主动安全预警的系统,其核心功能和Mobileye 5系列,C2系列的产品相差无几,但是最重要的一个差别就是:Mobileye Safety Shield这款产品配备了多达三个摄像头用来监控车辆的前方和左右方的驾驶员视角死区。相比之下,前两个系列的产品均只能提供一个摄像头。

  

  、Mobileye在世界其他市场上的应用

  目前,ME的技术已集成至沃尔沃、通用、宝马现代沃尔沃客车、雷诺卡车等世界汽车制造商生产的车辆中。据综合信息整合:沃尔沃的“城市安全系统”和宝马的“车道偏离预警系统”均采用了Mobileye的核心芯片。此外,ME系统是美国联邦汽车运输安全管理局(FMCSA)倡议的安全驾驶项目,取得美国高速公路安全管理局(NHTSA)认证的道路安全驾驶技术标准。

  由于笔者是在美国与ME系统接触的,而且美国市场也是ME公司很大的销售区,因此下面的阐述均以美国市场的情况为前提。

  在美国,至少有75%(此数据未必绝对准确)的ME系统设备被销售到了公司级的客户,如强生、雀巢、可口可乐。而其余的设备,则被销售给了个人消费者。

  那么,很多公司级的客户购买这套系统做什么用呢?

  ——对自有的车队进行安全管理。

  换句话说,假如说你是一家大型货物运输公司的车队总管,你下面管理的每一辆车上面都安装了一套ME系统,如果,这套系统的报警系统,最后能把触发信息汇总到公司的一个管理终端上,那么你作为车队总管,你就可以从一部电脑上,获知自己下面管理的那些司机,谁开车经常出现危险情况,谁开车最鲁莽,谁开车最谨慎了。

  八、惨淡的国内销售状态

  自2013年8月29日,Mobileye(国内中文译名:御眼)550/560、Mobileye Smartphone APP在东莞松山湖高新技术产业园区万科松湖中心正式发布之后,这套系统在国内的销售情况……怎么说呢?……比较惨淡……

  为什么呢?

  首先对C层面的个人消费者来说,由于国内消费者对无形的知识产权类产品的尊重不足,以及对驾驶安全的忽视,售价飙高至8000元以上的这套设备,并不被国内消费者看好。大家都会觉得它——太贵了!

  其次对B层面的公司级消费者来说呢?首先由于行政层面的推动不足,以及公司管理水准还未达到如此精细化到每一个司机驾驶习惯的高度,这套ME系统在B层面的推动,更是不愠不火。部分的销售,还是基于宝马沃尔沃这类整车厂商在前装市场对芯片的采用来达成的,但是很多消费者并不知道,自己车里带的这个主动安全功能,是由一块印着EyeQ2的视觉处理器完成的。

  况且,这些前装的合同,还未必是通过国内合资的整车厂来签订的,更像是宝马或者沃尔沃全球的全球整体采购行为,这种情况,ME系统在中国市场的设备使用量是不能算作销售量的。

  最后,ME系统在国内销售的不力,也是由于以色列方面,在中国市场上根据其他市场的反馈,对B层面客户的重视,而对C层面客户的忽视有关系。

  未来前景预测

  一说到预测的这个问题,我就要参考汪涵汪大人的经典救场台词了:

  接下来,我要说的这段话有可能只代表我个人的观点,而不代表发布媒体的立场。

  1、ME系统是目前市售的所有ADAS设备中,几乎是最接近于智能化的一套主动安全系统,但是,这是在不依赖眼下车联网和大数据还都是天边一朵翔的前提下,才成立的。

  2、以视觉识别为核心技术的ME系统,受到车辆车机本身系统、平台技术、硬件性能的各方面制约,存在各种不完美的可能性,或者你可以认为,这是一套永远也不可能完美的系统,因为没有纯粹的智能存在。

  3、ME系统未来的路上,竞争者重重,而其最引以为傲的数算法和数据库等软实力,在未来都不将成为绝对的技术门槛。不夸张的说,目前中国市面上已经有了自主生产的,可以初步识别车行道线的ADAS设备了(暂时识别不了行人和交通工具)。而美国的豪威科技(OmniVision Technologies)、日本的VisionSensing公司均是ME公司在海外的竞争对手。

  4、在实现交通智能化之前,以ME系统这些视觉识别技术为代表的ADAS设备制造商,将通过竞争力逐渐拉低产品的售价,并把目前以B为主的市场架构,逐渐转换成以C为主,或者B、C持平的市场结构。同时,单体的系统功能会更加完善并日趋健全,不再存在工作受外部环境条件的限制。

  5、随着以大数据和车联网为基础的智能交通的实现,以目前技术架构运作的ME系统,将在那个时候彻底退出市场。因为足够大的数据库和足够宽的车辆带宽,就能直接通过定义来完成ME系统需要靠视觉识别信息才能确认的障碍物。换句话说,假如你随身带着一部手机,这个手机作为一个位置发射源,就可以让你周围的其他智能车辆随时知道你的存在,即使没有看到你,它们也能随时计算自己和你的距离和速度关系并作出预判。

  

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