摄像机的发展前景与局限性

事实上,车载摄像头的使用,给汽车提供了大量的机会去全面认识周围的环境。摄像头能记录环境中很多细节（即使微小的细节）,而且所采用的技术与人类驾驶时所采用的技术相同。遗憾的是,即使摄像头能达到的分辨率和清晰度高于人眼,但仍然有需要解决的问题：模仿驾驶员不仅要有处理标志性数据的能力,如高帧率下图像的数据,也要有选择场景中重要部分的能力,反过来,所有的这些也可能需要移动或转动摄像头的头部。在电子驱动的情况下,这可能会需要或者移动摄像头,或者融合来自车辆周围不同摄像头的信息,这些摄像头指向并不相同。

本章所讨论的问题清楚地表明,为ADAS市场开发智能摄像机是很困难的。事实上,匹配一些具体限制因素是强制的,尤其在尺寸,处理性能以及可靠性方面,当前的技术在这些方面仍然需要提高,使智能摄像机在汽车中能合理安装。

比起其他一些传感器,如激光扫描仪,摄像机有很大的优势,其内部没有可移动的部件,而且如果增加机械部件使其机身移动,会导致其在恶劣环境下的适用性降低。除了需要增加硬件、电源和连接线外,如果机械装置不够准确的话,摄像机定向的变化也会使传感器的校准失效;因此,鲁棒监视系统的成本可能与基于多摄像头解决方案的成本相当（如果成本并未高出许多的话）。

最后的解决方法是基于多摄像头的集成,它的确更适合越野车的应用,由于越野车受到巨大和强烈的振动,因此,需要更强大的伺服机制,所以价格昂贵。

摄像机另一个巨大好处是在无源传感技术上的使用,因此军事用途中尤其喜欢使用它们。

与其他一些传感器一样,摄像机需要校准后才能够传送信息,这些信息注册到环境基准系统。其他一些传感器,如激光扫描仪需要合适的安置和合适的方向,因为所有的测量结果用于环境重建（由于三维场景中样本数目有限）。另一方面,由于成像设备具有高分辨率,即使摄像机没有完全校准,也能对数据进行分析,并补偿小的定位误差（图像晃动）。换句话说,面向地面的激光扫描仪总是产生无用的数据,但经过特定的预处理,摄像机仍能提供包含有意义数据的图像。

这种预处理步骤,按照安装时定义的参数,要处理摄像机获得的每帧图像,目的在于补偿摄像机定位时出现的小误差。然而,一些视觉系统能随时对自身进行再校准,重新计算预处理参数,以补偿摄像机移动而引起的方向漂移,这是由于强烈的震动或偶然的摄像机移动造成的。

最后,比起其他的一些传感器,安装摄像机具有另外的优点：雷达或激光扫描仪需要安装在车辆前方,通常在保险杠上或者接近保险杠;通过这种前置方式,可以没有任何遮挡地获取数据。然而,在停车过程中,与障碍物或其他汽车无意的小磕碰,或者在高速行驶时,与前面车辆抛出的泥土和石块碰撞,都可能会损坏传感器。另一方面,摄像头一般安装在车舱内的挡风玻璃后面,因此,除了能自动保护自己,避免磕碰、石块或泥土,也能维持在理想的工作温度。此外,在一些安装方式下,雨刷能保持下雨时,摄像头前面的玻璃干净。

遗憾的是,能见度差是摄像机遭遇的一个主要问题,它对驾驶员有影响,而且通常是导致事故的原因之一。在有雾或大雨的情况下,也就是说在照明条件特差的情况时,如太阳光低于地平线或者在传感器前面时,摄像机不能传送有意义的数据。一些波长的光能穿透雾和小雨,如远红外线,但日光或近红外做不到这一点。(www.xing528.com)

作为结束语,有必要提醒读者,由于摄像机的潜力、低成本以及广泛的应用范围,因此它们具有非常大的发展前景;但是仅仅靠摄像机可能无法消除歧义,且无法正确地感知每一种情形。例如,在车辆前方,结构不清的墙壁就几乎无法被感知,就像灰色背景下的灰色障碍物。能够肯定的是,要成功处理每一个情形,必须用不同的感知技术与一些传感器进行数据融合。

[1]索尼第一代智能摄像机。有关信息公布在索尼网站上,并于2009年1月能被访问。

[2]VLIB软件库,有超过40种免版税的核心程序。信息于2008年12月公布在德州仪器的网站上,并于2009年1月能被访问。

[3]美国海军研究局（ONR）SBIR投资的船舶分类研究,合同号为N00014-08-C-0110,结果在此呈现出来。船舶图片来源包括船舶在线数据库以及由ONR提供的船舶图像数据库。

[4]当汽车与人眼的距离很近（0～10m）时,这种解决方案可能会不安全。

[5]动态范围是在同一帧内最多光量产生的最亮像素与最少光量产生的最暗像素的比率。

[6]暗角在图像的亮度方面有明显的梯度。图像中心附近的亮度高,从而使周围的亮度降低。