引言

圍繞“雙目智駕應(yīng)用”，我們將推出系列文章深入解析雙目視覺如何跨越技術(shù)鴻溝，在中國(guó)智駕的沃土上生根發(fā)芽，探索其賦能未來出行的無限可能。

點(diǎn)擊鏈接雙目視覺智能駕駛行業(yè)應(yīng)用-系列1，可回顧上期內(nèi)容。

在智能駕駛領(lǐng)域，雙目視覺工程化研究可以分為硬件部分和軟件部分。其中，硬件部分指的是雙目相機(jī)、鏡頭系統(tǒng)、圖像傳感器、處理單元、同步控制器；軟件部分指的是成像調(diào)校、相機(jī)標(biāo)定、立體匹配、點(diǎn)云重建等多個(gè)環(huán)節(jié)。

一、硬件部分

（一）硬件組成

① 雙目攝像頭

?核心組件，通常為兩個(gè)參數(shù)一致的高分辨率攝像頭（如rolling），用于同步采集左右視角的圖像。

?需保證嚴(yán)格的時(shí)間同步（通過硬件同步信號(hào)或軟件觸發(fā)），避免動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)模糊。

② 鏡頭系統(tǒng)：

?影響成像質(zhì)量的鏡頭參數(shù)：焦距、視場(chǎng)角（FOV）、光圈大小、畸變系數(shù)等。

?常用廣角鏡頭或定焦鏡頭，需確保左右鏡頭的參數(shù)匹配。

③ 圖像傳感器：

?傳感器類型（如CMOS或CCD）及分辨率（如1080p/4K），直接影響圖像細(xì)節(jié)和計(jì)算精度。

?高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）傳感器可提升復(fù)雜光照下的魯棒性。

④ 處理單元：

?嵌入式平臺(tái)：如FPGA、DSP或ARM芯片，用于實(shí)時(shí)圖像處理和立體匹配。

?高性能計(jì)算單元：如GPU（NVIDIA Drive系列）或?qū)Ｓ?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/asic/" target="_blank">ASIC芯片，加速深度圖生成。

⑤ 同步控制器：

?確保雙攝像頭嚴(yán)格同步曝光和采集，避免時(shí)序誤差（如通過硬件觸發(fā)信號(hào)）。

一、硬件部分

（二）硬件分析

硬件參數(shù)決定了立體視覺能力的理論上限，一般重點(diǎn)關(guān)注圖像分辨率、像元尺寸、焦距、基線距離、光圈數(shù)、景深范圍、光軸穩(wěn)定性等指標(biāo)。例如，雙目視覺的焦距為f，基線距離為B，則距離測(cè)量公式為Z=Bf/d，其中d是雙目視覺的視差值，對(duì)于一個(gè)硬件參數(shù)確定的雙目視覺系統(tǒng)，視差d是通過立體匹配算法得到的數(shù)據(jù)，因此距離的測(cè)量范圍及測(cè)量精度，是由Bf，即基線距離乘以焦距決定的。因此，雙目相機(jī)的硬件參數(shù)，決定了傳感器測(cè)量精度的能力上限。

此外，雙目相機(jī)在智能駕駛領(lǐng)域應(yīng)用，還必須要考慮到穩(wěn)定性問題。

穩(wěn)定性一般指兩個(gè)含義：結(jié)構(gòu)件在長(zhǎng)期使用過程中的老化現(xiàn)象和由于外界因素導(dǎo)致的臨時(shí)應(yīng)變現(xiàn)象。其中前者的老化現(xiàn)象是不可逆且相對(duì)緩慢的變形，后者臨時(shí)應(yīng)變現(xiàn)象是在短期內(nèi)發(fā)生且可逆的變化。

針對(duì)臨時(shí)應(yīng)變現(xiàn)象，一般需要采用一些硬件或工藝補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行優(yōu)化。例如，結(jié)構(gòu)件對(duì)溫度敏感，如果相機(jī)的局部溫度過高，則會(huì)造成sensor、pcba、粘結(jié)膠、結(jié)構(gòu)外殼等不同程度的膨脹變形，這種熱膨脹會(huì)直接導(dǎo)致sensor在對(duì)焦距離位置上發(fā)生偏移，進(jìn)而使相機(jī)在高溫下的清晰度指標(biāo)下降；當(dāng)溫度下降后，這種熱膨脹變形又可以基本恢復(fù)到變化前的狀態(tài)。

針對(duì)這種臨時(shí)應(yīng)變現(xiàn)象，改進(jìn)優(yōu)化的方式一般有兩種思路：

第一，設(shè)計(jì)合理的散熱結(jié)構(gòu)，使溫度上升在合理可控的范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)件的熱膨脹程度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，則不會(huì)出現(xiàn)清晰度變差至不可使用的程度。

第二，在AA工藝中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行離焦補(bǔ)償，以保證在工作環(huán)境下熱膨脹后能達(dá)到可以接受的清晰度指標(biāo)。

針對(duì)老化現(xiàn)象，則需要基于材料特性、應(yīng)力分析、受熱分析、震動(dòng)分析等實(shí)際數(shù)據(jù)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，追求成本可控的前提下實(shí)現(xiàn)較好的剛度，保證老化形變是緩慢的、均勻的持續(xù)性變化，不會(huì)出現(xiàn)突然的、巨大的變化。同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到，結(jié)構(gòu)老化是不可能完全避免的，因此也要求雙目相機(jī)在長(zhǎng)期使用過程中必須要有自我檢測(cè)和自我修正的功能，這種自我檢測(cè)和自我修正的能力就是計(jì)算機(jī)視覺中常提到的動(dòng)態(tài)自標(biāo)定。

下一章我們將為大家介紹軟件系統(tǒng)知識(shí)。