智能雙目立體視覺系統(tǒng)

據(jù)麥姆斯咨詢報道，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，其實時高精度的探測距離達(dá)到100m，深度分辨率最高可達(dá)720P，高速深度計算的輸出延時小于3ms，是一款小尺寸、遠(yuǎn)距離、高精度的實時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)）和自動駕駛、無人機、工業(yè)自動化、AR（增強現(xiàn)實）/VR（虛擬現(xiàn)實）、倉儲機器人、掃地機器人、園藝機器人等各類智能機器人等。

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的高精度實時探測距離，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，就能為司機和ADAS系統(tǒng)帶來約1秒的反應(yīng)時間，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器視覺技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)

無論是汽車、無人機、機器人還是AR/VR等智能移動機械或設(shè)備，要實現(xiàn)自主運行和導(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，實現(xiàn)即時定位和地圖構(gòu)建（SLAM）。因此，SLAM是實現(xiàn)智能機械自主運行、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)點是測量距離遠(yuǎn)、精度高、速度快，但其最大的缺點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，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)一個龐大的樣本特征數(shù)據(jù)庫，不斷進(jìn)行機器學(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，僅通過計算左右“兩眼”獲取的兩幅圖像對應(yīng)點間的位置偏差，就可以實時還原視覺場景中每一點的真實三維幾何信息，”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，近年各國政府對于汽車主動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)的車用主動安全功能的啟用時間

在歐美日相繼將主動安全功能加入新車安全評價標(biāo)準(zhǔn)后，中國新車評價規(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（自動緊急制動）等功能列為加分項，并在2020年將這些指標(biāo)列為重要評測項。屆時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監(jiān)測并跟蹤汽車、行人、自行車以及各種異形車輛，實時精確探測汽車與目標(biāo)之間的距離，并計算可能的碰撞時間，實現(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，實時檢測全類別的障礙物，輸出車輛當(dāng)前的可行駛區(qū)域，實現(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，自動移除車輛、行人等道路動態(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標(biāo)配

一直以來，無人機的距離感知和智能壁障都是很大的難題。之前的無人機大多采用超聲波雷達(dá)、紅外探測等方式來實現(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)在無人機應(yīng)用中，能夠通過實時高速計算，提供基于深度視覺的自身位置和姿態(tài)計算，實現(xiàn)精準(zhǔn)的懸停和定高飛行；還能夠探測無人機周圍的動態(tài)及靜態(tài)障礙物，包括電線、樹枝等細(xì)小的障礙物，提供實時的可飛行區(qū)域探測，實現(xiàn)無人機SLAM和自動壁障功能。

鉅芯雙目視覺系統(tǒng)無人機應(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)計公司，是一個年輕、有活力、又擁有成熟技術(shù)沉淀的優(yōu)秀團(tuán)隊。公司核心骨干來自歐美著名廠商，包括芯片設(shè)計、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)動芯片的設(shè)計與開發(fā)以及系統(tǒng)集成與系統(tǒng)平臺的建設(shè)與開發(fā)。