傳感器改善交叉路口安全性

TRW汽車集團在主、被動安全領域享有很高聲譽，其設計和制造能力全球領先。TRW下屬研究咨詢業務部門TRW Conekt在智能交通系統方面取得了諸多成就，并因此而獲得國際認可。不久前，TRW Conekt參與了一個為期3年的歐洲研究項目，在這個名為INTERSAFE-2的項目中，TRW Conekt與研究小組的其他成員一起，為改善交叉路口安全性而努力。 盡管現代汽車安全技術已經取得了巨大進步，但是經濟發達地區的交通事故數量仍然居高不下。比如在歐洲，18~20歲死亡的人群中，35%源于道路事故。

道路上最危險的路段是交叉路口。據統計，發生于交叉路口的交通事故中，超過40%的事故導致受傷或死亡。為了幫助應對此類問題，歐盟委員會部分資助了一些研發項目，尋找基于技術的解決方案。其中一項就是近期完成的INTERSAFE-2項目。該項目的參與者包括三家主要汽車制造商、大學、研究中心和傳感器開發商等10家歐洲機構和公司。

INTERSAFE-2項目的目標是開發一種協同十字路口安全系統(Cooperative Intersection Safety System—CISS)，以大大減少交叉路口交通事故造成的傷亡。該項目力求研發出一種靈活的系統結構，從而推進歐盟委員會的“零事故”愿景。

TRW Conekt因其在對智能車輛和道路設施進行傳感和物體分類(通過視頻、雷達、數據融合、分析、通訊進行)方面的豐富經驗，以及系統安全工程方面的能力，為該項目的成功做出了巨大貢獻。

集成范例

通過證明現代傳感器、通訊網絡、電子地圖和定位系統間的有效集成，INTERSAFE-2為可市場化且能有效幫助減少交叉路口事故率的安全系統打下了基礎。

在INTERSAFE-2設想的CISS系統中，通過安裝在車上和當地道路設施上的傳感器，可以實現不同級別的駕駛支持。安裝在車輛上的傳感設備可以包括攝像頭、雷達、超聲波傳感器、激光掃描儀和GPS。道路設施傳感設備則包括路面情況(雨、雪、冰)監測器、雷達或激光掃描儀。傳感器和通信網絡間的抽象層使系統能夠通過不同的傳感器配置有效工作。

場景檢測

INTERSAFE-2考慮了許多在交叉路口的不同場景，包括右轉和左轉、直行和闖紅燈。圖示的兩個例子就是在交叉路口CISS系統的執行情況，說明了該系統如何通過使用各種傳感器和通信系統來幫助降低轉彎車輛造成事故的風險。

CISS系統的執行取決于幾個因素，包括可使用的傳感器、成本和可靠性。本文描述了利用現有的低成本攝像頭，也就是目前常用于車道偏離警示系統的傳感器，如何進一步發展到可以識別車道標識、停車線、行車箭頭和人行橫道線。以上數據隨后將與其他數據融合，來重建一個交叉路口的虛擬模型。

TRW Conekt在INTERSAFE-2項目中使用的攝像頭是一個拍攝單色或灰度的設備，分辨率為480×752。盡管該設備的技術性能一般，但通過一系列擴展的圖像處理程序可以使其識別關鍵特征和物體。所有處理過程都是實時完成的，這樣場景就可以立刻重建，用于支持更高級別的決策控制系統。

開發出的算法

在程序處理前，會先用一個取幀器捕獲通過攝像頭拍攝的圖片。當獲得圖像之后，系統使用邊緣檢測算法，首先進行識別，然后以定位為基礎開始區分邊緣。在這個最初的處理過程結束之后，通過專為該項目特別開發的算法，邊緣將連接在一起成為線段。然后應用另一種算法，相似的及相鄰的線段集合成形，隨后作為物體進行進一步分析和歸類。

線條分類

當線段主要的歸類完成之后，線段被集中到一起形成一條幾乎連續的線條。這些線條如果能形成一條白線，將被組合到一起，這樣就有了水平線或垂直線。垂直于車輛行駛方向的白線將被標注為潛在的停車線。之后一個分類程序開始識別平行于車輛行駛方向的線，這些線可能是車道標識，而垂直于車道線的白線就有可能是停車線。攝像頭拍攝到的每幀畫面都會進行以上這些步驟，這個過程的頻率為25 Hz。

垂直線段被集中到一起作為潛在的路樁進行區分。兩條靠近且較明顯的邊緣就被區分為潛在的路樁。單條明顯的邊緣也會進入該處理程序中，因為可能代表一個物體特征(例如轉角或者建筑物)，這個特征很容易被其它傳感器探測到，有助于進行傳感器數據融合的處理。

距離問題

根據接近度，在每一幀畫面中，會由簡單的關聯特征來追蹤路樁和垂直線段。一般這種物體的距離都是未知的，因為物體與地面的切點往往可能無法看到或探測到，因此很難生成路樁的相對運動模型或預測該路樁在下一幀畫面中的位置。但在一個多傳感器的環境中，路樁和建筑物邊緣更容易通過不同的傳感器探測到，比如雷達或激光掃描儀，然后信息會反饋到算法中。

之后連接線段組，形成一個輪廓，來驗證其是一個水平路標的可能性，尤其是交叉路口通常會有行車箭頭。這樣的分類基于投影到地平面的特征點、整體形狀和線段的尺寸。計算中使用概率方法，將線段組與目錄中的箭頭形狀進行相似度計算，如果查到對應的項目，該道路要素將被輸出。箭頭識別會在每一幀畫面中進行，雖然目前系統在執行中沒有進一步推進箭頭識別，但是在整個設計中，箭頭的追蹤被納入考慮范圍，未來的發展可能會包括基于箭頭邊緣(一個八邊形包圍箭頭)的移動來對箭頭進行追蹤。

交叉路口識別

由箭頭識別派生而來的另一項開發是識別人行橫道線的可能性。人行橫道線可以被視作一組與車輛距離相等的矩形，也可以作為一種不同的物體被輸出。

INTERSAFE-2項目提供了一個有價值的機遇，來發展先進的傳感器技術，可以用來幫助增強駕駛者和行人在交叉路口的安全性。

全面集成

重要的是，這個項目向汽車業證明了安裝在車輛上和當地基礎設施上的傳感器可以相互結合，幫助提高工作效率，支持全面集成的交叉路口安全系統發展。

未來的CISS系統將依靠一系列傳感器設備的融合，可能也將更多地利用視頻技術來幫助建立虛擬的交叉路口模型，為駕駛者的判斷決策提供支持。

在INTERSAFE-2中，TRW Conekt增強了現有低成本攝像頭的性能，使其能夠識別和定位交叉路口特征，例如停車線、箭頭、人行橫道線和路樁，這是交叉路口電子地圖顯示都無法做到的。

Intersafe-2研究小組成員

INTERSAFE-2項目是由歐盟委員會資助的第七框架計劃(7th Framework Program)中的一部分，緊跟之前的INTERSAFE項目。INTERSAFE-2項目于2011年5月結束。

參加INTERSAFE-2項目的有：TRW Conekt；德國SICK公司；NEC歐洲網絡實驗室；德國Swarco交通系統；大眾汽車；寶馬研究院；沃爾沃技術中心；亞琛汽車學院；法國國家計算機科學和控制研究院與Joseph Fourier大學；羅馬尼亞Cluj-Napoca技術大學；芬蘭VTT技術研究中心。

TRW進一步投資研發車載攝像傳感技術

公司日前宣布開發第三代攝像傳感技術的投資計劃，以不斷完善車輛前撞預警系統和車道保持系統，幫助汽車制造商應對北美安全法規要求的不斷提高。

TRW銷售業務開發執行副總裁Peter Lake先生說：“鑒于車輛偏航引起的事故頻發，我們預期在未來五年內，北美車輛裝配攝像頭系統的趨勢強勁。美國國家公路交通安全管理署(NHTSA)2010年的數據顯示，53%的道路死亡事故是偏離車道造成的。另，據美國高速公路安全保險協會(IIHS)估算，如使用離道預警系統和車道保持輔助系統，美國每年7500多人可不至車禍死亡。”

TRW下一代攝像頭技術將會在S-Cam產品中集成現有的許多功能，包括控制大燈、監測車道、識別交通信號、識別和劃分對方車輛類型、自動緊急制動等。由于行人保護在歐美已成為一項關鍵的安全目標，提高檢測行人的功能也是技術重點。

TRW主、被動安全集成技術全球主管Alois Seewald博士表示：“我們將把眾多安全特性集中到單個傳感器中，為不同的車輛細分市場提供具有競爭力且價位合理的解決方案。此外，該技術還將滿足低速自動緊急制動的傳感要求。”

S-Cam前視攝像頭是TRW與Mobileye公司聯手研發的成果，現已投放歐洲和亞洲市場，一年內將在美國上市。雙方正繼續合作，開發新一代技術。

Seewald博士總結道：“車載攝像頭是一種極具多樣應用性的駕駛輔助技術，它可以區分行車環境中的大量相關物體。傳感信息得到處理后，可與其它駕駛輔助功能協同應用，或集成到別的傳感器中。我們提供的解決方案把多項便利和安全功能一體化，并可進一步擴展功能，因此吸引了眾多乘用車和商用車制造商，已簽訂多份生產合同。”