VADS01 360°多視角立體全景輔助駕駛系統

產品概述

  車輛駕駛過程中,由于對車輛周圍態勢缺乏準確全面的感知而造成駕駛人員出現主觀判斷的失誤是導致車禍發生的主要原因,為此,上海凱視力成公司開發了一款能夠實時提供車輛周圍360°多視點立體全景視頻的車輛輔助駕駛系統,與傳統技術不同的是,該技術可提供清晰的、精確的、以3D方式重建拼接的圖像,并允許駕駛員能夠從最合適的視角看清車輛周圍情況,從而提高了駕駛和操作的安全性、準確性。

  傳統“鳥瞰圖”的缺點

  車輛駕駛和操作人員在許多情況下(如泊車、轉彎、并道、裝卸貨物、工程作業)下都需要知道汽車周圍的情況,目前的視頻輔助駕駛技術,大都是通過安裝在車身上的4個或更多的攝像機視頻形成一種“鳥瞰圖”,通過“鳥瞰圖”為駕駛操作人員提供一種周圍環境的直觀手段。如圖1所示。

       

                        圖1 “鳥瞰圖”的形成

  “鳥瞰圖”的不足在于:只能提供距離車輛周圍很近范圍(2米左右)的視頻圖像,所以倒車時需要切換到后視攝像機畫面,或者需要一個后視監視器;“鳥瞰圖”并不能把車輛周圍的情況一覽無余地呈現給駕駛操控人員,有些操作,駕駛操作人員可能期望換個角度去觀察車輛周圍的情況,比如倒車時期望有個人站在車輛后面觀察指揮其倒車,這就是變換視點的概念,這也是傳統的“鳥瞰圖”所不能呈現的。

  360°多視角立體全景顯示技術的優勢

  我公司開發的360°多視角立體全景顯示技術,能夠顯示汽車周圍任何視角的視頻圖像,并可以實時平滑地從一個視角過渡到另一個視角。為駕駛和操作人員提供通過實時提供汽車周圍環境的完整準確的三維視圖,可提高駕駛和操作的安全性、準確性。如圖2所示。

       

                    圖2  360°多視點立體全景圖

  在圖2中,4個攝像機捕獲4個不同視角的視頻圖像,這4個視頻場景被虛擬投射到3D曲面上,圖像視點可自由地連續地改變,以顯示需要的視圖。如圖3到7所示。

           

                     圖3 從車輛后方看的圖像

           

                     圖4 從車輛側面看的圖像

           

                     圖5 從車輛前方看的圖像

           

                      圖6 從車輛左前方看的圖像

            

                       圖7 從車輛右后方看的圖像

  這項技術,駕駛員能夠獲得車輛周圍的全景半球視圖:完全由駕駛員定義的視角或“自由視點”。駕駛員能夠從單一圖像獲得概貌,從而即刻了解汽車周圍情況。虛擬“自由視點”圖像視角允許駕駛員看到來自汽車前面、后面、兩側的圖像,如同虛擬“第三人”之所見,以向駕駛員提供盡可能好的視圖。駕駛員能從任何視角輕松檢查視圖,從而減輕對所顯示的視圖進行辨認所帶來的認知負擔。圖像清晰真實準確。
  該技術還適用于各種行駛情況,使駕駛員能夠輕松應付棘手情況,如泊車、通過或并道。例如,在泊車時,駕駛員不僅能夠獲得有關道路,還能獲得有關近旁汽車和人的通知。實際上,就“盲點”消除程度而言,二維技術沒法與該技術相提并論。

  先進的3D算法實現多畫面圖像的無縫合成

  來自4個攝像機的圖像經過運算能力強大的GPU,實時合成為3D圖像并投射到虛擬三維曲面或曲網上,如圖8所示,產生虛擬3D全景視頻。然后該視頻被轉換為汽車周圍環境的視圖(任何需要的視點)。
       

                       圖8  3D曲網

  強大的軟硬件平臺
  360°多視角全景輔助駕駛的硬件平臺是采用NVIDIA公司的TegraX1系列SoC,它將最新NVIDIAMaxwellGPU架構與ARMv8CPU族融為一體,實現高性能低功耗。MaxwellGPU實現多結構的增強以實現每瓦功耗的性能最大化,以實現低功耗應用環境,TegraX1處理器具備工業界領先的視覺計算能力,32bit和64bi運算能力,集成了先進的多功能音頻、視頻和圖像處理管線。
  使用這種通用的GPU平臺,可以快速靈活低實現用戶各種定制化功能。

  產品應用

  • 擁堵的城市交通;
  • 狹窄的裝卸貨物區域;
  • 雜亂的廠區;
  • 繁忙的建筑工地;
  • 坦克裝甲車輛;
  • 社會特種車輛。

  產品組成
          
                        圖9  產品組成示意圖
           
   產品優勢                 
  • 全景拼接:利用4個或6個相機形成的全景視頻,有效的減小視覺盲區;
  • 3D視覺:視頻效果直觀清晰,可通過鳥瞰、多視點對車輛周圍情況進行監視,便于及時調整駕駛動作;
  • 多種接口輸出:支持AV接口、VGA接口和HDMI接口視頻輸出;
  • 精準的提示線:在低速行車、倒車和轉向時,精準的行車線、倒車線以及隨方向盤變化而變化的趨勢線,提示車身即將經過的位置,準確輔助駕駛;
  • 全實時、低延遲,幀率25fps;
  • 產品可根據用戶需求定制。
  產品效果展示
          

                  圖10 全景+多視點+車內視頻顯示畫面

           

                    圖11  全景+單相機顯示畫面

           

                    圖12  單相機顯示畫面

         

                     圖13  車內視頻顯示畫面

        

                    圖14  倒車視頻顯示畫面


安裝示意圖

            
 前、后、左、右四個攝像頭安裝分別安裝在車頭、車輛兩側和車尾的中間位置,攝像頭垂直向下。視頻控制器安裝于駕駛員座位附近的合適位置。在地面鋪設靶布,利用操作鍵上一鍵拼接功能,完成全景拼接。

產品應用

  • 校車,公交車和大巴
  • 城市內行駛的校車、公交車和大巴由于車輛體型龐大,駕駛員的視野盲區較大,尤其是在倒車、轉彎的時候,常常發生撞人、撞車事故,輔助駕駛系統為其提供的全景視頻極大的提高了車輛的駕駛安全。

        
  • 移動式起重機,挖掘機和施工車輛
  • 3D輔助駕駛系統為各類工程車輛提供的全景視頻,能夠幫助操作員更高效的操縱車輛進行裝載和卸載定位,提高工作效率。

       
  • 拖拉機和聯合收割機
  • 農用車輛對精度和準確度要求比較高。有了全景視頻后,更方便操作員進行工作和操縱。

         
  • 通用卡車,垃圾車和運輸車輛
  • 為卡車、垃圾車和運輸車輛添加輔助駕駛系統,一方面能夠拓寬駕駛員的視野,另一方面利用視頻信息可以泊車、裝卸貨物,提高工作效率。

         
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