2017年5月26日 星期五

.自動駕駛三種方案對比:誰將最終勝出?

The Real Moral Dilemma of Self-Driving Cars






來源: 雷鋒網 大壯旅 

最近,一大批新創公司蠢蠢欲動,它們準備只靠電腦視覺和雷達就搞定自動駕駛。這些公司包括 AutoX 以及 Comma.ai。此外,像特斯拉這樣的大公司,也想甩掉雷射雷達的包袱,輕裝上陣搞定自動駕駛。

當然,特斯拉選擇走這條路,是因為 Elon Musk 打了小算盤:雷射雷達現在價格較貴,產能也不夠,但 Musk 卻想直接讓現售車輛,未來透過軟體升級實現全自動駕駛。

這些公司信心十足,是因為在解決電腦視覺問題上,機器學習的應用,尤其是卷積神經網路最近有了長足的進步。人工智慧,特別是模式匹配和電腦視覺技術突破不斷。

此外,對新創公司來說,這是個巨大的賭注。類似谷歌這樣的大公司,都在醉心於雷射雷達的研究,因此它們放鬆了其他解決方案,而這給新創公司留了巨大的發展空間。


當然,這些公司可能最終一無所有,但一旦成功,就能賺的盆滿鉢滿,而風投公司最愛投資這類公司。

對於這三項關鍵技術,如今的趨勢已經非常明顯:
1. 隨著時間的推進,雷射雷達的價格會逐漸走低,性能會逐漸增強。最終,高端版本幾百美元就能搞定,而低端版則更加便宜;

2. 雷射視覺技術會不斷進化,最終可靠性達到使用要求。同時,與其搭配使用的高性能處理器,和電源需要都會不斷走低;

3. 雷達的價格會降至兩位數(美元),用於分析雷達數據的軟體也會越來越聰明。

除此之外,一些新技術未來的走向也不好預測,比如遠端長波紅外限雷射雷達、新型雷達或能直接把光子,當無線電波處理的雷射雷達替代品。

當然,即使新技術,能按照預測的趨勢發展,未來的贏家也一定是那些,可以把多項技術相結合的公司,現在的問題是這些技術,到底怎樣結合才更有效。

現有的雷射雷達有個問題,那就是它辨識率有些低,探測距離不夠遠且售價昂貴。當然,電腦視覺問題也不少,當下它還不夠可靠,需要外部照明輔助,而且對電腦能力要求較高(意味著貴)。雷達的問題也是辨識率較低,甚至還不如雷射雷達。


下面,我們就來介紹幾種有效的技術結合方案:
方案一:高端雷射雷達為主,電腦視覺為輔
受大多數團隊青睞的 32 線或 64 線雷射雷達,在探測道路障礙的能力上非常可靠,只要在探測範圍內,它們幾乎不可能出錯。不過,一旦距離稍遠,它們就很有可能分不清障礙物到底是什麼。

如將皮卡錯看成普通汽車,將 3 位行人看成 2 位,同時它也無法辨識臉部表情和肢體語言。最重要的是,這傢伙是「色盲」,它看不出紅綠燈信號。

如果有了電腦視覺的輔助,情況就不一樣了。雷射雷達可以將障礙物的圖片從背景中「摳」出來,隨後電腦視覺很容易就能分清它到底是什麼,而且電腦視覺無需 100% 可靠,它只負責提升最終效果就行。

如果自動駕駛汽車,只需遵從「不要撞到路上的東西」,這樣簡單的命令,雷射雷達就完全夠用,但這樣的設定下自動駕駛汽車會頻繁剎車,影響乘坐舒適度。


方案二:低端雷達+更可靠的電腦視覺
眼下,只擁有 4 組掃描線的雷射雷達價格相對較低廉。不過,這樣的配置探測能力一般,對於位置較高、較低或較小的物體有時會無能為力。

因此,現在的問題是,如今電腦視覺系統能填補這個窟窿嗎?答案是不太好解決。畢竟電腦視覺系統需要外部照明輔助,燈光打在車輛正前方還好,如果弄個 360 度照明,就會讓駕駛員分心,而且還會影響其他車輛的行車安全,但如果不這樣做,又無法獲得 360 度的完整視野。

有人提出可以用紅外線燈來解決,這樣就不會讓駕駛員分心了,但這種解決方案也有個問題,那就是它的熱功率不夠高。

低端雷射雷達確實能解決,一些非常危險的漏報問題,但它有可能帶來更多副作用(即錯報導致的無端剎車)。在自動駕駛車輛行駛中,漏報完全不能接受,但錯報如果太多,也會影響用戶的乘坐體驗。

這種方案成本較為低廉,不過需要用到較為先進的計算機視覺技術,而這種水平的電腦視覺現有技術還無法實現,但想實現這樣的技術並不是不可能。


其他方案
特斯拉一直在研究,如何用雷達來協助車載攝影機。雷達探測車輛前方的移動物體很有一手,許多新型號的產品,對靜止物體探測效果也不錯,同時其辨識率也有提高。借助神經網路等新技術,車輛就能即時分辨周圍物體到底是什麼了。

雷達對車輛的探測效果很好,但探測行人卻很弱。不過,如果將雙目視覺與電腦視覺搭配使用,探測能力就能大幅提高。

當然,如果只跑高速公路,只需提高雷達的探測距離,和對高速物體的辨識能力就信,畢竟路上不會出現行人。
到底誰會最終獲勝?
無論誰獲勝,未來最終決定自動駕駛汽車走向何方的是成本問題,而現在,安全則是第一要務。只要能比競爭對手更安全,花多少錢都行,降低成本的事以後可以徐徐圖之。這也是大多數團隊都選擇方案一的原因。

不過,有時自動駕駛團隊和媒體很容易犯一個錯誤,那就是做一個演示很簡單,只靠雷射雷達或電腦視覺就能順利完成,但要想徹底消除那 1% 的不安全因素,你需要花掉整個研發過程 99% 的時間。

即使如谷歌這樣經驗豐富,行駛里程無人能力的團隊,也不敢肯定的說自己的自動駕駛汽車百分之百安全。也許隨著技術進步,隨便一個團隊就能讓自動駕駛汽車,在路上玩個「大撒把」,但要記住,演示行駛並不代表成功。


                                                                                                                                                                                                                 


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