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先進駕駛輔助系統幕後功臣,車用影像辨識技術
  • 發布年度:2015
  • 主要類別:駕駛輔助
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 產業發展處 陳建青

    先進駕駛輔助系統(ADAS)以往都是高階車款的基本或選用配備,近年來由於行車安全的意識抬頭,加上歐美等各國強制性法規推動,使新出廠的中低階車款也可加入ADAS。為了提升行車安全以及便利性,各個車電廠商無不積極開發性能更強的ADAS元件,使駕駛者得以更便利且更安全的方式來使用車輛。

    影像辨識技術擔任ADAS之眼
    ADAS的運作主要分成3個子系統:感測層(Sensor Layer)、決策層(Decision Layer)及作動層(Action Layer)。其中影像辨識技術在ADAS扮演相當重要角色,它提供車輛周遭環境影像資訊,以供ADAS進行判斷,當影像辨識度非常精準時,就像是在車輛裝上了雙眼,可在馬路中安全的前進。
    影像辨識系統在感測層中,主要用於辨識車輛周遭環境影像,其效果比雷達偵測更直觀且準確;決策層中,由影像辨識晶片將拍攝之景象進行處理,提供ADAS相關功能進行判斷;作動層則是依據決策層判斷結果,是否啟動ADAS相關功能,如自動煞車等。

    行車安全議題廣受重視 影像辨識技術再升級
    近年ADAS商機蓬勃發展,也帶動ADAS影像辨識技術的提升,主要以提高影像畫素、影像處理速度與辨識能力為主。
    影像處理器以往多半是利用傳統數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)進行影像資料辨識,每秒僅能處理20幀100萬像素的影像,只適用於低速狀況,高速時由於影像過多,處理器無法負荷;因此,為提升高速時影像辨識能力,圖形處理器(Graphics Processing Unit, GPU)已逐漸取代了DSP。
    今年消費電子展(2015CES)上,Nvidia發表64位元車用晶片Tegra X1,其具備8顆64位元CPU及256顆GPU,可以處理1,660萬像素的影像畫面。此外,Nvidia利用此晶片製作車用開發平台Drive PX,以兩片Tegra X1晶片為基礎,可同時處理12台高畫質(每台200萬像素,60fps)攝影機的影像,製成仿真的環車全景影像,以供倒車輔助系統、盲點偵測系統使用。
    過去影像辨識僅能辨別單色或黑白畫面,無法判斷距離,未來將朝向能夠辨識彩色與距離,例如美國Subaru推出的Eye Sight技術,以兩具攝影機,模擬人眼建構出立體視覺的影像監控系統,並且具有顏色辨識能力,可精準判斷車後煞車燈與行人衣服等。

    圖1  Nvidia的Drive PX可更流暢的處理
    高畫質影像,模擬成環車全景影像
    圖2  Subaru推出的Eye Sight
    利用兩具攝影機模擬雙眼彩色視覺,提升辨識能力
    圖片來源:Nvidia 圖片來源:Subaru

    加入類神經網絡 車輛擁有自動學習功能
    廠商透過影像辨識能力的提升,讓車輛擁有學習能力;如Nvidia所研發的Nvidia Drive PX,將高度辨識的影像輸入後,用其搭載的強大GPU,進行類神經網路學習訓練,讓車輛擁有自動辨識物體的能力,就好比父母教孩童學習如何辨識物體,讓孩童也能自己在更複雜的環境下清楚辨識物體與其位置、方向與速度等。
    Nvidia Drive PX可在路上分辨出各式車輛,例如警車、計程車、救護車、貨車、巴士以及各車輛的即時動態等,影像辨識還能發現馬路上的自行車與行人,甚至天候不佳時,協助辨識出人眼可能辨識錯誤的交通標誌或前車剎車燈,大幅增加行車安全性;此利用類神經網路建立的仿人類智能駕駛模式,更讓自動駕駛發展往前跨出大步。

    ADAS商機無限,台灣廠商積極搶進
    影像辨識技術提升有助於增加ADAS應用與價值,台灣廠商原相、力旺、偉詮電、義晶科、華晶科、盛群與松翰等積極搶進,而車輛中心(ARTC)在此領域之技術開發與應用也有相當好的成果展現,如複合式全景影像偵測系統、立體視覺前方安全系統、低速行人偵測系統、車輛翻覆警示、倒車防撞系統、車道偏移警示、駕駛者狀況偵測技術等。目前的技術應用以駕駛輔助為主,避免事故發生與減少碰撞,未來在車用影像技術持續提升後,可望發展更多ADAS應用,並切入自動駕駛車商機。

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