汽車視覺產(chǎn)業(yè)研究（下）：視覺感知進入深水區(qū)，算法決定贏家

佐思汽研發(fā)布《2019-2020 汽車視覺產(chǎn)業(yè)鏈研究報告（下）雙目及其他》。?據(jù)舜宇光學(xué)觀點，汽車攝像頭分為感知攝像頭和影像攝像頭。

感知攝像頭用于主動安全，需要準(zhǔn)確捕捉圖像，一般用于前視和內(nèi)視。影像攝像頭用于被動安全，并將所拍攝的圖像存儲或發(fā)送給用戶，一般用于環(huán)視和后視。因此，感知攝像頭和影像攝像頭在成像質(zhì)量要求和溫度可靠性要求方面完全不同。

感知攝像頭用于車道檢測、信號燈檢測、道路標(biāo)志識別、車內(nèi)監(jiān)測等。如果感知攝像頭拍攝的圖像有任何錯誤，將會引起軟件計算錯誤，并導(dǎo)致不可避免的后果。所以，感知攝像頭的價格敏感性相對較低。?影像攝像頭對價格非常敏感，因此存在激烈的價格戰(zhàn)，對性能的要求不是很高，國內(nèi)企業(yè)介入較多，但是絕大多數(shù)都不賺錢。從 2019 年中國乘用車環(huán)視前裝市場格局圖可知，環(huán)視市場各廠商份額比較分散，不像前視單目市場呈現(xiàn)市場相對集中的局面，TOP6 占據(jù) 90%以上份額。

來源：佐思汽研

前視攝像頭需要復(fù)雜的算法和芯片，前視單目的單價接近 1000 元，雙目則需 1000 多元。后視、側(cè)視以及內(nèi)置攝像頭單價在 200 元左右。

雙目領(lǐng)域取得突破

國內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)在雙目領(lǐng)域取得了突破性進展，尤其是在商用車和專用車市場。?中科慧眼雙目已經(jīng)出貨一萬多臺，主要用在 Apollo 系列無人車、江鈴輕客、環(huán)衛(wèi)車、無人船、拖拉機、巡邏車等。中科慧眼雙目產(chǎn)品的典型應(yīng)用是 AEBS 和限高檢測。大約有 30 多個城市的公交集團裝配中科慧眼雙目系統(tǒng)。?雙目用于限高裝置的檢測，是中科慧眼的首創(chuàng)，除了常規(guī)的的限高桿，諸如鄉(xiāng)下的小牌坊，涵洞等各種非標(biāo)限高裝置均可準(zhǔn)確感知并及時通過聲光報警裝置提醒司機。房車、特種車輛等均有限高檢測的強需求。

來源：中科慧眼

2019 年，雙髻鯊宣布開發(fā)出自由雙目系統(tǒng)，可以使用兩個完全獨立的單目攝像頭實現(xiàn)雙目系統(tǒng)，以擺脫雙目設(shè)備體積大、工藝復(fù)雜、安裝困難、成本高等固有缺陷。

來源：雙髻鯊科技

兩個攝像頭獨立安裝，固定在車體右側(cè)即可。中間無需剛性連接，也不需要嚴(yán)格控制攝像頭的角度和間距?！白杂呻p目”的核心原理是自校準(zhǔn)技術(shù)，即使攝像頭在使用過程中發(fā)生了輕微的變形和移動，雙髻鯊的算法會自動檢測并重新校準(zhǔn)，免除了常規(guī)雙目所需的定期重新標(biāo)定校準(zhǔn)工作。?2020 年 4 月，F(xiàn)oresight 宣布與 FLIR 合作，整合 FLIR 的紅外攝像頭，結(jié)合可見光立體視覺和熱成像立體視覺的技術(shù)，在惡劣的光線和天氣條件下提供精確的障礙物檢測。兩個立體通道之間的數(shù)據(jù)融合，可以有效解決隧道口等明暗快速變化的極端情況下的不報或者誤報。

佐思發(fā)布的毫米波報告中曾指出，毫米波雷達在侵蝕其他傳感器的地盤。攝像頭也是一樣，有很多企業(yè)用單目攝像頭做測距，做 3D 成像，試圖取代雙目或激光雷達。譬如 MAXIEYE。?MAXIEYE 第一代產(chǎn)品 IFVS-200?系列基于機器學(xué)習(xí)方案，第三代產(chǎn)品 IFVS-500?系列基于深度學(xué)習(xí)方案實現(xiàn)單目測距和 3D 掃描。IFVS-500 系列讓單目視覺產(chǎn)品可以像激光雷達一樣進行三維掃描，也可以在 50 米以內(nèi)實現(xiàn)接近激光雷達的 3D 場景點云掃描，提供目標(biāo)的直接測距功能，實現(xiàn) 200 米范圍的機動車檢測、100 米范圍的行人及小目標(biāo)障礙物檢測。?

紛紛增強極端場景下的視覺能力

無論是車內(nèi)還是車外，都需要在光線不好甚至黑暗時獲得視覺能力，這意味著需要利用紅外技術(shù)。安森美半導(dǎo)體的 RGB-IR 圖像傳感器采用了 NIR（近紅外）技術(shù)，另一家廠商 Trieye 則通過短波紅外（SWIR）相機。短波紅外相機的優(yōu)勢在于能夠在任何天氣 / 光照條件下看到物體，可以提前識別道路危險（例如道路結(jié)冰）。

2020 年 4 月，阿里達摩院研發(fā)出用于車載攝像頭的 ISP 處理器。根據(jù)路測結(jié)果顯示，使用達摩院 ISP 處理器，車載攝像頭在夜間場景下，圖像物體檢測識別能力比業(yè)內(nèi)主流處理器有 10%以上的大幅度提升，原本模糊不清的標(biāo)注物也得以清晰識別。?2020 年 5 月 19 日，豪威科技正式發(fā)布搭載 Nyxel 近紅外技術(shù)的圖像傳感器 OX03A2S 。這款 250 萬像素的 ASIL-B 等級傳感器專為外置成像應(yīng)用設(shè)計，可用于車身周圍 2 米內(nèi)的弱光甚至無光環(huán)境。OX03A2S 能夠在弱光環(huán)境下檢測和識別其它圖像傳感器無法捕捉的物體。

來源：豪威科技

視覺感知進入深水區(qū)，算法決定贏家

隨著智能汽車中視覺傳感器的大量增加，不同類型視覺傳感器的加入，產(chǎn)生的天量數(shù)據(jù)，給算法處理帶來了挑戰(zhàn)和機會。?視覺 ADAS 算法的領(lǐng)導(dǎo)者 Mobileye 在視覺感知體系當(dāng)中，同時使用了多種相互獨立的感知算法實現(xiàn)冗余疊加，目的是為了在 Detection 和 Measurement 兩個維度上提升感知的精確度與穩(wěn)定性。Detection 是決定感知的對象是什么物體，Measurement 是通過對攝像頭的 2D 畫面進行推算，得出感知對象的 3D 信息。?在 Detection 維度，Mobileye 就采用了 6 種獨立算法：

3D 汽車檢測（3DVD）：識別 2D 畫面中的目標(biāo)車輛，將其標(biāo)注上 3D 的邊界框。

Full Image Detection：主要用于識別車輛兩側(cè)近距離的大型物體（如客車或卡車）。

Top View FS：重點識別畫面中沒有被占用的道路并進行標(biāo)注。

Features Detection (如 Wheels)：重點識別獨有特征的物體，例如車輪。

VIDAR：通過多個攝像頭的三角測量生成 3D 畫面，再將 3D 畫面導(dǎo)入到激光雷達感知算法中進行物體識別。

Scene Segmentation(NSS)：通過像素級識別，分割出不同種類的物體并用不同顏色標(biāo)注。

來源：Mobileye

特斯拉也是視覺感知算法的領(lǐng)先者，特斯拉把它的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)稱為 HydraNet。整個 HydraNet 包含 48 個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過這 48 個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就能輸出 1000 個不同的預(yù)測向量，理論上來說，HydraNet 能同時檢測 1000 種物體。為了增強算法能力，特斯拉特地收購了計算機視覺初創(chuàng)公司 DeepScale。?為了在視覺感知算法上追趕特斯拉和 Mobileye，主機廠和 Tier1 們都在擴充軟件工程師團隊。算法能力將成為左右視覺感知性能優(yōu)劣的決定性因素之一。