雙眼勝過單目：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，用于汽車前向制動系統。

　　前向制動系統-ContiGuard?安全功能主要用于在十字路口處降低人車相撞的風險及撞擊后果。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禍的46.6%比例。

　　大陸集團底盤及安全系統部被動安全與先進駕駛適應性系統ADAS（Advanced Driver Adaptive System）業務主管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，同時還應該在各類危險的環境下發揮輔助作用，這意味著通過新途徑時刻監控車輛周邊顯得格外必要。立體攝像機的出現類似車輛監控系統擁有雙重“眼睛”，通過對比各個攝像頭的照片差異，可從多維角度判斷障礙物的類型，例如貨車遺落在地的貨物、行人、動物等，并獲得障礙物的尺寸及距離等參數。

　　倘若僅僅依賴單個攝像機，則很難憑借單一維度影像充分可靠地完成上述任務，同時還需要培訓司機如何識別機動車和摩托車，并且識別類型局限于培訓內容。

　　Andreas Brand還指出，立體攝像機同時還能夠關聯到已經成熟應用的駕駛輔助系統，例如車道偏離警報系統（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期發展新潮流，未來將推廣適用于從緊湊小型車到豪華車的所有車型。

　　圖1為大陸集團新開發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，并幫助車輛實施緊急制動。

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，進行完全圖像分析

　　提到大陸集團新開發的立體攝像機設備，首先介紹一下CMOS攝像機的概念。

　　常見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的電子有組織地儲存起來的方法，而CMOS實際上是將晶體管放在硅塊上的技術，都與圖像感應無關，之所以用來命名主要是為了區分。

　　不過由于存儲和處理技術的差異，兩種傳感器用于攝像機時，在感光度等性能方面有所差異。通常人眼能看到1Lux照度（滿月的夜晚）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傳感器高一個數量級，因此CCD傳感器靈敏度更高，在攝像機領域應用更廣。但CMOS傳感器比較容易通過增大體積的方式彌補感光度的缺點，同時其速度優勢明顯，比CCD傳感器要快10到100倍，尤其適合高幀攝像機應用。

　　大陸集團此次開發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，安裝在風擋玻璃后側，兩套攝像裝置彼此間隔約20厘米。通常一個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，因此左右兩條光學通道能夠對比目標的觀感差異。

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

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安全系統提供至關重要的補充信息。立體攝像機能夠判斷被識別目標的每一個像素沿三軸（水平、垂直、縱向）的移動方向。

　　6-D識別功能使得目標的所在位置和移動方向明晰可辨。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；在司機未能及時應對目標剎車的前提下，立體攝像機甚至能夠幫助車輛實施最高過載1 g的緊急制動。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位置，從而充分利用剩余時間采取防護措施。整個攝像機系統在全速度區域內均可發揮功能。

　　另外一方面，在立體攝像機視場內，系統可判斷是否存在成功實施規避動作的途徑；其他的選擇還包括發出碰撞警告等，同時如果判明無法及時規避，則可盡早確定實施自動剎車。該功能可在緊急制動中充分利用寶貴的數百毫秒時間，而如果沒有這短短的一瞬，可能造成車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，為制動系統實施前瞻性提供了良好的技術基礎。

　　大陸集團先進駕駛輔助系統開發業務主管Wilfried Mehr表示：“在未來，立體攝像機甚至可以用來偵測兒童在內橫穿馬路的小型目標，無論是行走、騎自行車哪種類型。我們開發的系統具有全面的目標識別偵測功能，這是前所未有的產品技術。”