雙目立體相機(jī)在限高防撞預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

義建飛 | 文

伴隨著城市化率的不斷提升，城市及城市群立體交通的不斷變化和發(fā)展，立交、高架、隧道、地下及立體停車場越來越多，房車、渣土車、混凝土攪拌車、消防車等中大型車輛也越來越多。經(jīng)?？梢钥吹?，城市道路和居民區(qū)設(shè)有一些限高裝置，加上城市建設(shè)和綠化帶來的臨時(shí)限高，這些限高裝置為相關(guān)設(shè)施起到很好保護(hù)作用，但由限高裝置導(dǎo)致的交通事故也很常見，部分事故造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。這些事故往往是由于駕駛員疲勞駕駛導(dǎo)致無法預(yù)估自車高度及限高桿高度，撞上限高裝置，這類事故除了造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失外，還帶來了惡劣的社會影響。

那么，有沒有什么好的方法可以避免此類限高裝置帶來的事故呢？答案是肯定的。隨著雙目立體視覺技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，立體視覺傳感器科技公司相繼推出了限高防撞預(yù)警(HLW)系統(tǒng)，并進(jìn)一步拓展了可通過性預(yù)警功能。

圖1 限高裝置導(dǎo)致的交通事故

圖2 常見的限高情況

限高碰撞預(yù)警系統(tǒng)

限高防撞預(yù)警系統(tǒng)是指通過專業(yè)感知傳感器實(shí)時(shí)檢測車輛前方視角范圍內(nèi)可見的限高目標(biāo)(如限高桿、橋隧、路邊指示牌、廣告牌、樹干等)，對限高目標(biāo)低于車頂高度的情況，有碰撞危險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行聲音和視覺預(yù)警的車輛主動安全系統(tǒng)。

常見限高有兩類情況：一是相關(guān)單位人為設(shè)置的限高裝置，二是由樹枝、臨時(shí)搭建物等不規(guī)則物體構(gòu)成的道路凈空高度不足的情況。其中限高裝置是最常見的一種機(jī)動車限行裝置，它的一般形式是在道路上方一定高度設(shè)置橫向的限高桿，或者是由高架橋凈空高度構(gòu)成的限高場景，一般其幾何特征平行于道路地面。而樹枝、臨時(shí)搭建物等造成的道路凈空高度不足的場景，由于其形態(tài)多變，幾何特征多樣化，很難歸納。

常見感知傳感器有單目攝像頭、雙目攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等，但由于限高障礙物的形狀、顏色、材質(zhì)等沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而單目系統(tǒng)的圖像識別依賴樣本庫與分類器，無法使用視覺識別方式進(jìn)行限高障礙物的檢測；另外，由于激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)傳感器對限高桿檢測可靠性差，也沒法起到應(yīng)有的預(yù)警作用?；陔p目立體視覺感知的方式，可以有效規(guī)避這些難題，對限高標(biāo)志或障礙物實(shí)現(xiàn)有效的檢測。實(shí)踐證明，雙目立體視覺系統(tǒng)基于其稠密的三維點(diǎn)云，擅長于較細(xì)且形態(tài)復(fù)雜的限高障礙物判斷。

基于雙目立體視覺實(shí)現(xiàn)的限高防撞預(yù)警系統(tǒng)在各種房車(包含前裝市場和后裝市場)、消防車、救護(hù)車、混凝土攪拌車、渣土車、輕型客車等各類型特種車輛以及其他商業(yè)運(yùn)營的商用車上得到越來越多的應(yīng)用，有效避免了因限高裝置引起的各種事故。

圖3 目前比較常見的感知傳感器

橫置雙目VS 豎置雙目

雙目立體視覺系統(tǒng)從形態(tài)上可以分為2種：一種是將雙目立體相機(jī)橫向放置，另外一種是將雙目立體相機(jī)豎向放置。

橫置雙目方案指的是將2個(gè)攝像頭在水平方向上分開布置，兩者的連線與地面平行，如圖4 所示。目前提供橫置解決方案的企業(yè)有北京蜂云、元橡科技、重慶鉅芯，主要前裝OEM 市場在宇通房車、長城房車、中聯(lián)重工等，后裝市場主要以房車改裝企業(yè)、機(jī)場特種車輛、消防安全車輛、渣土車等車輛改裝企業(yè)。

圖4 雙目立體相機(jī)橫向放置

豎置雙目限高方案，是指2個(gè)攝像頭布置在垂直方向上，攝像頭之間的連線與地面垂直，如圖5 所示。目前提供豎置解決方案的企業(yè)有中科慧眼，市場主要集中在大通房車的相關(guān)車型，屬于定制開發(fā)的OEM 產(chǎn)品。

圖5 雙目立體相機(jī)豎向放置

根據(jù)技術(shù)應(yīng)用及市場實(shí)用的情況，對2 種形態(tài)的雙目立體視覺限高預(yù)警方案的特點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的對比，如表1所示。

表1 橫置雙目方案和豎置雙目限高方案特點(diǎn)對比

圖6 橫置雙目限高方案應(yīng)用實(shí)例

圖7 豎置雙目限高方案應(yīng)用實(shí)例

小結(jié)

在智慧出行和安全出行成為智慧交通重要組成部分的當(dāng)下，車輛的主動安全功能越來越受到整車企業(yè)以及交管部門的重視和推動使用，越來越多的用戶也更愿意選擇配置了相關(guān)功能的車輛。

限高防撞預(yù)警系統(tǒng)不僅能保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，而且能有效降低車輛通行限制帶來的事故率。近2年，宇通房車、大通房車、中聯(lián)重科“凌冠”系列攪拌車以及其他一些車企相繼發(fā)布了自己配置限高預(yù)警系統(tǒng)的車型，雙目立體視覺技術(shù)向著更廣闊的市場應(yīng)用發(fā)展，相信不久大家就可以看到限高防撞預(yù)警系統(tǒng)乃至更高級的可通過性預(yù)警系統(tǒng)在更多類型的車輛上配置，服務(wù)于智慧安全出行。