热FIR传感为车辆提供全天候视觉

热成像:自动驾驶汽车成功的关键

2018年6月29日
在本次问答中,AdaSky公司首席执行官雅科夫•沙哈拉巴尼(Yakov Shaharabani)将探讨为什么热传感技术是实现全自动驾驶汽车的解决方案。

全自动驾驶汽车需要能够精确探测汽车周围物体的传感器。许多技术正在用于这一目的,包括视频成像、雷达和激光雷达。

我和雅科夫·沙哈拉巴尼谈过了,他是AdaSky该公司介绍了该公司的热感测解决方案,以及它如何使全自动驾驶汽车成为可能。

雅科夫·沙哈拉巴尼,AdaSky公司首席执行官

你能简要介绍一下AdaSky是谁吗?
AdaSky的目标是颠覆自动驾驶汽车市场,推出最小、分辨率最高的热传感器,让自动驾驶汽车在任何光线或天气条件下都能拥有视觉和感知能力。我们的总部位于以色列的Yokneam,我们的团队由来自以色列图像处理和热感测高科技市场的资深行业人士、汽车专家、机器学习和计算机视觉专家组成。我们经验丰富的工程师团队进一步创新和改造了远红外(FIR)技术,以满足自动驾驶汽车的特定需求,使AdaSky的解决方案成为汽车的关键补充,以消除全自动驾驶汽车的视觉和感知缺陷。

是什么促使AdaSky进入汽车行业?
AdaSky成立的核心愿景是通过感知解决方案推动自动驾驶汽车市场,提高自动驾驶汽车的性能和安全性。我们在市场上看到了巨大的机会。自动驾驶汽车最基本的需求是能够在任何条件下看到和理解所有物体和周围环境。现有的传感器和摄像机无法满足这一需求。

为了解决这个问题,我们设计了一种最先进的传感和感知解决方案,允许自动驾驶汽车在白天或晚上,不管天气状况如何,可靠地检测、分割和分析行人、动物、物体和道路状况。

时机就是现在。FIR技术已经在其他垂直行业中使用了几十年,使其成为一个成熟和经过验证的概念,具有可扩展的技术,价格适合大众市场。AdaSky利用了这一成熟的技术,并将其专门用于自动驾驶汽车,以创建一个解决方案,补充其他传感技术,如激光雷达、雷达和标准相机,同时提供了一个重要的额外视觉和大脑层。

事实上,AdaSky的解决方案在一些用例中表现得最好,比如汽车上的其他传感器没有感知能力,也看不到东西。当与其他传感器结合使用时,AdaSky的解决方案可以让自动驾驶汽车在任何情况下感知周围环境。

AdaSky的自动驾驶汽车传感解决方案有什么不同?
FIR和热感测技术已在军事和航空领域应用多年,因此这是一项经过验证的成熟技术,可扩展到大众市场。它允许自动驾驶汽车在所有驾驶条件下检测和分析行人、动物和其他物体。

FIR信号(8-12u)被动收集,不仅温度读数,而且材料的发射率或多少热量,它发出。此外,由于每种材料都有不同的特性,FIR还可以“看到”画在道路上的线,以及裂缝、坑洞和碎片,如轮胎、岩石等。

AdaSky的Viper是这类产品中的第一个,它是一种采用无百叶窗技术的热传感器。这意味着车辆的视觉不会机械失明——哪怕是一毫秒。AdaSky Viper被动收集从物体和材料辐射的FIR信号,并将其转换为VGA视频。然后,它应用专有的深度学习计算机视觉算法来提供精确的目标检测、分类和场景分析。

这是AdaSky的Viper热传感器的剖面图。(来源:AdaSky)

蝰蛇只是感知物体散发热量的信号。最重要的是,FIR热成像相机可以让自动驾驶汽车在几乎任何光照或天气条件下看到和了解前方的道路,并可以区分有生命和无生命的物体,以及车辆、路面、交通标志和路边植被。

此外,FIR相机不仅可以捕捉物体或材料的热辐射或温度,而且还可以捕捉物体或材料的热辐射或温度发射率-它释放热量的效率。由于每种材料都有不同的发射率,每个物体的热特征也不同,这有助于通过阿达斯基的“毒蛇”号所看到的图像的对比度。这使得Viper能够看到一个对象的大量细节。然后,摄像机利用这些信息来创建道路的视觉图像,不仅包括其他汽车、行人、动物和其他物体,还包括坑洞、碎片、交通标志等。

具有0.05摄氏度的灵敏度,允许高对比度成像,AdaSky Viper可以精确检测车辆,行人,骑自行车的人,动物,碎片,和其他物体超过200米远,允许更多的距离为AV反应。

与其他FIR相机不同,Viper的特定应用集成电路(ASIC),结合最先进的图像处理算法,提供高分辨率的视频。其他FIR相机在直接对准太阳时,会受到物理影响,在图像上产生阴影或鬼影效应,称为“晒伤”,这种现象可能需要几分钟到几个小时的时间才能消失。为了弥补这一点,AdaSky Viper使用了一种名为“晒伤保护”的算法,该算法提供了一幅用于处理的透明图像。

Viper在分辨率和电池寿命方面也是最好的,而且由于Viper的直径只有2.6 cm,长度只有4.3 cm,功耗非常低,因此它是复杂的自动驾驶汽车系统的理想传感解决方案。作为同类产品中最小的传感解决方案,它非常容易集成到自动驾驶汽车中。

目前的自动驾驶汽车技术面临哪些挑战?

为了满足安全要求,自动驾驶汽车需要能够完全看到和了解周围的道路。他们必须能够做到这一点,无论天气状况;他们的视线不能包含在雨、雪或雾中。车辆的视线还需要能够承受动态照明,比如阳光直射,甚至是光线的剧烈变化,比如进出隧道。目前可用的传感技术根本无法做到这一切。他们经常会遇到感知问题,而且到目前为止,还没有一个单一的解决方案能够实现全自动驾驶。

准确的图像检测是当今传感解决方案的主要挑战。今天的传感解决方案失败的用例包括不准确的图像分割,如人、动物或自行车,建筑物或公共汽车上的广告,以及在夜间或恶劣天气(如雾、雪或雨)的不准确的感知。为了成功检测,自动驾驶汽车要么需要从一种传感模式中获得高可信度的检测,要么需要两种或多种传感模式之间达成共识。

大多数传感器也会被光线的突然变化搞糊涂。例如,考虑一辆汽车进出隧道。对于人类驾驶员来说,眼睛需要几秒钟来适应突然的黑暗或明亮的灯光,但相机和激光雷达也不行——它们也会因灯光的变化而暂时失明。

一辆汽车在明亮的阳光下行驶,它前面的物体会使它看不见。看看这个视频:

当光线突然从亮变暗,或反之,人类司机需要片刻的时间来调整,而在那一毫秒内,他们就失明了。自动驾驶汽车内置的摄像头也是如此。

你对Uber事故有什么了解吗?AdaSky的技术是否在防止事故中发挥了作用?
工程团队在AdaSky创建模拟驾驶场景,在该场景中,事故发生时,他们已经确定,如果汽车配备热传感器除了激光雷达和雷达,汽车可以检测到行人比系统允许提前5秒。为了成功进行检测,自动驾驶汽车要么需要从其中一种传感器模式进行高可信度的检测,要么需要两种传感模式达成一致。

我们的团队相信,热感测解决方案的加入将填补目前传感器融合模式的空白,FIR摄像机最终将成为自动驾驶汽车中最重要的传感器之一,也是全自动驾驶传感器套件的重要组成部分。事实上,决策者将要求关键的自动驾驶系统具有冗余性,大多数oem已经准备在传感器融合解决方案中使用多个传感器和其他组件,作为故障安全措施。

但在这之前,测试将继续受到限制,而且,如果更多类似最近的悲剧发生,自动驾驶汽车的发展最终可能会停止。对于每个传感器停止所需时间的更多分析,点击这里

AdaSky认为自动驾驶汽车的未来将走向何方?
这不是一个是否将FIR用于自动驾驶汽车的问题,而是一个何时将FIR用于自动驾驶汽车的问题。在优步自动驾驶事故发生后,为了防止类似事故的再次发生,谁将推出最安全的解决方案,应该成为关注的焦点。与目前的其他解决方案不同,FIR热成像相机可以在夜间工作,对周围环境进行非常清晰的检测,并且可以对骑自行车的行人进行分割。

未来全自动驾驶汽车的大众市场部署依赖于FIR技术。一个主要的汽车OEM,宝马该公司将热成像相机作为其所有自动驾驶原型车传感器套件的一部分,许多汽车制造商为了达到最高的安全水平,喜欢使用多个FIR传感器。

汽车制造商的目标是在下个十年开始之前在公共道路上部署自动驾驶汽车,但目前的传感解决方案能力有限,无法实现这一目标。它们持续存在的感知问题意味着,如果没有人类驾驶员的监控控制,车辆就无法安全可靠地运行,从而不可能实现真正的5级自动驾驶。FIR相机是唯一一项能够在任何环境或天气条件下对车辆周围环境进行完整分类、识别和检测的技术,因此也是唯一一项能够让全自动驾驶汽车成为大众市场的传感技术。

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