智能雙目立體視覺系統(tǒng)

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，物聯(lián)網(wǎng)及雙目視覺專家江蘇鉅芯集成電路技術(shù)股份有限公司，近日在2017年香港秋季電子展發(fā)布了一款智能雙目立體視覺系統(tǒng)，以及業(yè)內(nèi)首顆智能雙目立體視覺芯片eagleye100。該系統(tǒng)具有全球最小的基線長度（Baseline，雙目的目距），僅為8cm，其實(shí)時(shí)高精度的探測距離達(dá)到100m，深度分辨率最高可達(dá)720P，高速深度計(jì)算的輸出延時(shí)小于3ms，是一款小尺寸、遠(yuǎn)距離、高精度的實(shí)時(shí)智能雙目立體視覺系統(tǒng)。目前的主要目標(biāo)應(yīng)用包括：ADAS（先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)）和自動(dòng)駕駛、無人機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）/VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、倉儲機(jī)器人、掃地機(jī)器人、園藝機(jī)器人等各類智能機(jī)器人等。

鉅芯智能雙目立體視覺芯片eagleye100

香港秋季電子展的鉅芯展位圍滿了咨詢雙目立體視覺技術(shù)的人群

“鉅芯的雙目技術(shù)領(lǐng)先整個(gè)產(chǎn)業(yè)一代，我們專注于將FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）和外圍電路集成為專用雙目視覺芯片eagleye100，大大降低了成本，提高了集成度和可靠性，”江蘇鉅芯集成電路技術(shù)股份有限公司董事長兼總經(jīng)理黃保黔介紹道，“系統(tǒng)最大100m的高精度實(shí)時(shí)探測距離，已經(jīng)比肩或超過國際市場上的主要領(lǐng)導(dǎo)廠商，國內(nèi)友商的最大探測距離一般為50～80m。對于一輛以80km/h行駛的車輛來說，20m的探測距離優(yōu)勢，就能為司機(jī)和ADAS系統(tǒng)帶來約1秒的反應(yīng)時(shí)間，有效提高道路交通的安全性?！?/p>

鉅芯智能雙目立體視覺系統(tǒng)與市場主流廠商的參數(shù)對比

雙目視覺將成為未來機(jī)器視覺技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)

無論是汽車、無人機(jī)、機(jī)器人還是AR/VR等智能移動(dòng)機(jī)械或設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行和導(dǎo)航，首先要解決的便是感知周圍的環(huán)境，尤其是3D深度信息，實(shí)現(xiàn)即時(shí)定位和地圖構(gòu)建（SLAM）。因此，SLAM是實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械自主運(yùn)行、壁障和路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)。目前主流的SLAM方案主要包括，激光雷達(dá)（LiDAR）和視覺類，而視覺類又可分為單目視覺和雙目（多目）視覺方案。激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是測量距離遠(yuǎn)、精度高、速度快，但其最大的缺點(diǎn)是目前的成本太高昂，另外，其體積和重量較大，對物體的識別率較差。低成本的微型固態(tài)激光雷達(dá)目前還沒有大規(guī)模量產(chǎn)。

視覺類SLAM主要包括單目和雙目兩種方案，兩者的共同特點(diǎn)，是通過攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，然后利用圖像數(shù)據(jù)得到距離信息。但是，單目方案的測距原理，是先通過圖像與樣本數(shù)據(jù)匹配進(jìn)行目標(biāo)識別，再通過目標(biāo)在圖像中的大小去估算目標(biāo)距離。因此，單目方案需要建立并不斷維護(hù)一個(gè)龐大的樣本特征數(shù)據(jù)庫，不斷進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，以保證首先對目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識別，對不規(guī)則物體或缺乏樣本數(shù)據(jù)的物體，單目方案就無能為力了。

“相比于單目視覺，雙目視覺系統(tǒng)模擬了人眼及眾多生物的視覺處理方式，利用雙攝像頭從不同角度對同一目標(biāo)成像，從而獲取視差信息，利用三角測距原理，僅通過計(jì)算左右“兩眼”獲取的兩幅圖像對應(yīng)點(diǎn)間的位置偏差，就可以實(shí)時(shí)還原視覺場景中每一點(diǎn)的真實(shí)三維幾何信息，”黃總介紹道，“因此，雙目視覺方案沒有識別率的問題，也無需建立和維護(hù)龐大的樣本庫，分辨率和精度也更高?！?/p>

雙目視覺有望在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域彎道超車

2016 年以前，基本上所有的高端車型都配備了 Mobileye（今年3月被英特爾以153億美元收購）的單目視覺系統(tǒng)，比如沃爾沃、奔馳、寶馬等。但近幾年，包括2016款奔馳S級和E級、2016款寶馬7系、2017款寶馬5系、斯巴魯以及捷豹路虎的多款車型，都已經(jīng)從單目改成了雙目方案。此外，在搭載Mobileye單目ADAS系統(tǒng)的特斯拉Model S發(fā)生事故之后，特斯拉也選擇放棄了與Mobileye的合作，轉(zhuǎn)而采用了雙目或多目ADAS方案。

同時(shí)，近年各國政府對于汽車主動(dòng)安全功能的重視程度不斷提升，這也為雙目ADAS方案供應(yīng)商帶來了極大利好。

不同國家/地區(qū)的車用主動(dòng)安全功能的啟用時(shí)間

在歐美日相繼將主動(dòng)安全功能加入新車安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)后，中國新車評價(jià)規(guī)程（C-NCAP）也宣布將在2018年把車道偏離預(yù)警、碰撞預(yù)警和AEB（自動(dòng)緊急制動(dòng)）等功能列為加分項(xiàng)，并在2020年將這些指標(biāo)列為重要評測項(xiàng)。屆時(shí)沒有這些功能的新車C-NCAP得分將會較現(xiàn)在大幅下降。

鉅芯智能雙目視覺ADAS道路測試

鉅芯雙目視覺深度圖與現(xiàn)場實(shí)景圖對比

對象監(jiān)測跟蹤

鉅芯智能雙目視覺系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并跟蹤汽車、行人、自行車以及各種異形車輛，實(shí)時(shí)精確探測汽車與目標(biāo)之間的距離，并計(jì)算可能的碰撞時(shí)間，實(shí)現(xiàn)車輛的AEB、ACC、LDW、TSR等先進(jìn)的駕駛輔助功能。

對象監(jiān)測跟蹤

可行駛區(qū)域監(jiān)測

可行駛區(qū)域檢測是ADAS及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域中的下一代功能。目前全球所有該功能的演示都是簡單的高速場景，都還無法做到復(fù)雜場景下準(zhǔn)確的全范圍可行駛區(qū)域檢測。鉅芯智能雙目視覺系統(tǒng)在復(fù)雜場景下具備明顯優(yōu)勢，能夠結(jié)合場景理解和像素級深度，實(shí)時(shí)檢測全類別的障礙物，輸出車輛當(dāng)前的可行駛區(qū)域，實(shí)現(xiàn)全范圍AEB。

車道分隔物監(jiān)測

可行駛區(qū)域監(jiān)測

高精度地圖生成

鉅芯智能雙目視覺系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測并識別車道線、柵欄、路肩、交通標(biāo)志的空間位置及尺寸，自動(dòng)移除車輛、行人等道路動(dòng)態(tài)對象，生成厘米級高精度矢量地圖（車道寬度10cm內(nèi)誤差）。

高精度地圖生成

雙目視覺逐漸成為無人機(jī)標(biāo)配

一直以來，無人機(jī)的距離感知和智能壁障都是很大的難題。之前的無人機(jī)大多采用超聲波雷達(dá)、紅外探測等方式來實(shí)現(xiàn)障礙物探測和距離感知，但是這些方案往往功耗較大，而無人機(jī)對重量和續(xù)航又比較敏感，因此很難進(jìn)行長距離的探測。而雙目視覺系統(tǒng)的原理優(yōu)勢，令其在光線良好的情況下，具有比上述方案更廣闊的距離探測能力，以及更直觀的成像，能夠提供更智能的飛行操作。因此，大疆、昊翔、零度、極飛、博瑞空間以及飛馬等無人機(jī)主流廠商都在近期相繼推出了基于雙目視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品。

鉅芯智能雙目視覺系統(tǒng)在無人機(jī)應(yīng)用中，能夠通過實(shí)時(shí)高速計(jì)算，提供基于深度視覺的自身位置和姿態(tài)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的懸停和定高飛行；還能夠探測無人機(jī)周圍的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)障礙物，包括電線、樹枝等細(xì)小的障礙物，提供實(shí)時(shí)的可飛行區(qū)域探測，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)SLAM和自動(dòng)壁障功能。

鉅芯雙目視覺系統(tǒng)無人機(jī)應(yīng)用主要參數(shù)（可根據(jù)需求定制）

敬請期待下篇：“鉅芯智能雙目視覺芯片在無人機(jī)中的應(yīng)用”。

關(guān)于鉅芯

江蘇鉅芯集成電路技術(shù)股份有限公司是一家科技創(chuàng)新型的半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)公司，是一個(gè)年輕、有活力、又擁有成熟技術(shù)沉淀的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。公司核心骨干來自歐美著名廠商，包括芯片設(shè)計(jì)、芯片制造企業(yè)的技術(shù)精英。公司始創(chuàng)于2006年，先后在無錫和上海形成兩個(gè)研發(fā)中心，在深圳形成了較為成熟的市場體系。通過幾年的技術(shù)整合和技術(shù)積累，鉅芯已完成了幾大領(lǐng)域的芯片設(shè)計(jì)與研發(fā)，目前致力于雙目視覺芯片、多媒體處理芯片、MCU微控制芯片、RF射頻芯片、電源驅(qū)動(dòng)芯片的設(shè)計(jì)與開發(fā)以及系統(tǒng)集成與系統(tǒng)平臺的建設(shè)與開發(fā)。