激光雷達(dá)VS視覺攝像頭
作者: 嶺緯科技發(fā)表時間:2021-11-18 09:24:19
激光雷達(dá)VS視覺感知,自動駕駛2大派系正面交鋒
自動駕駛領(lǐng)域兩個派系的劃分——純視覺感知派、激光雷達(dá)派。
視覺派認(rèn)為人類既然可以通過視覺信息+大腦處理,成為一個合格的駕駛者。那么攝像頭+深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)+計算機(jī)硬件,也可以達(dá)到類似的效果。
近期代表企業(yè)特斯拉推出基于純視覺方案的FSD Beta,徹底放棄毫米波雷達(dá)。百度發(fā)布L4級別純視覺方案Apollo lite,同樣踏上了自動駕駛的南坡之路。
激光雷達(dá)派則是以Waymo為代表的Robotaxi企業(yè),使用機(jī)械式激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)以及多路攝像頭完成L4級別的商業(yè)量產(chǎn)落地。
純視覺自動駕駛方案從產(chǎn)品分析,目前特斯拉的產(chǎn)品還處于L2的階段,從今年第一季度的財報上看純視覺自動駕駛方案是這樣解釋:目前道路交通系統(tǒng)是基于人類視覺感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),8個攝像頭覆蓋360°,比人類感知范圍更大更安全;對現(xiàn)實(shí)道路的技術(shù)還有待突破,自動駕駛不會很快成為主流。
再看Apollo lite,2020年底百度發(fā)布高階智能駕駛解決方案ANP(Apollo Navigation Pilot),宣稱可以支持高速、城市環(huán)線、城市道路使用,搭載10路攝像頭、具備360°環(huán)視感知,探測距離達(dá)240米,應(yīng)用30+深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò),單卡GPU,算力小于30TOPs。從L4應(yīng)用降維至L2+級領(lǐng)航輔助駕駛,依靠10相機(jī)感知系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)不依賴高線數(shù)機(jī)械式激光雷達(dá)的端到端閉環(huán)自動駕駛。
激光雷達(dá)是一種用于精準(zhǔn)獲取物體三維位置信息的傳感器,本質(zhì)上是激光探測和測距,其原理是通過發(fā)射與接收激光來探測與目標(biāo)物之間的距離,再根據(jù)目標(biāo)物表面的反射能量大小、反射波譜幅度、頻率和相位等信息,精確繪制出目標(biāo)物的三維結(jié)構(gòu)信息。而憑借著在目標(biāo)輪廓測量、角度測量、光照穩(wěn)定性和通用障礙物檢出等方面所具有的極佳性能,激光雷達(dá)正在成為L4級及以上自動駕駛的核心配置。
3D激光雷達(dá)在無人駕駛車輛的定位、路徑規(guī)劃、決策、感知等方面有著重要的作用。2022-2025年之間預(yù)計絕大部分的主機(jī)廠會量產(chǎn)上激光雷達(dá),從國際上看,沃爾沃和Luminar宣布量產(chǎn),國內(nèi)蔚來選擇圖達(dá)通的激光雷達(dá)作為ET7的標(biāo)配;小鵬P5搭載了大疆旗下覽沃的激光雷達(dá);理想也與禾賽科技展開了下一代車型的合作。由此看來,激光雷達(dá)仍然是絕大多數(shù)企業(yè)走上自動駕駛的必經(jīng)之路。
從技術(shù)特點(diǎn)的角度來看
視覺方案中的圖像傳感器能以高幀率、高分辨率獲取周圍復(fù)雜的環(huán)境信息,且價格便宜。但圖像傳感器是一種被動式傳感器,其本身并不發(fā)光,成像質(zhì)量受到環(huán)境亮度影響較大,在惡劣環(huán)境下完成感知任務(wù)的難度會大幅提升。
激光雷達(dá)是一種主動式傳感器,通過發(fā)射脈沖激光并探測目標(biāo)的散射光特性獲取目標(biāo)的深度信息,具有精度高、范圍大、抗干擾能力強(qiáng)的特性。但是,激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)稀疏無序、難以直接利用,且激光單色的特性讓其無法獲取顏色和紋理信息,雖然對于周邊環(huán)境測距描繪的能力突出,但卻因?yàn)槿秉c(diǎn)太致命,所以必須搭配其它傳感器互補(bǔ)使用。
從商業(yè)量產(chǎn)的角度來看
目前激光雷達(dá)感知能力是略強(qiáng)于純視覺的,很多主機(jī)廠商和一級供應(yīng)商為加速量產(chǎn)落地,難免會通過過多使用激光雷達(dá)來回避視覺識別算法、芯片、定位建圖等問題。
馬斯克不止一次提過依賴激光雷達(dá)的公司都可能無任何出路,或許是跟激光雷達(dá)成本過高有關(guān)。
華為在年初宣布成功研發(fā)首款96線中長距車規(guī)級高性能激光雷達(dá),具備全場景150米的測距能力,擁有120°*25°大視野,可以滿足對城區(qū)、高速等場景的人、車測距要求。同時水平、垂直線束均勻分布,不存在拼接、抖動等情況,形成穩(wěn)定的點(diǎn)云對后端感知算法也非常友好,滿足遠(yuǎn)距離小障礙物、近距離加塞、近端突出物、隧道、十字路口無保護(hù)左拐、地庫等復(fù)雜路況和獨(dú)特場景,更符合中國當(dāng)下復(fù)雜的路況環(huán)境。價格號稱從原本的2000美金一套降到200美金左右。特斯拉近期也做了對激光雷達(dá)的檢測,不知純視覺派會不會因價格優(yōu)勢的出現(xiàn)做出改變。
激光雷達(dá)與視覺感知的優(yōu)劣對比,既對立又互補(bǔ)
到目前為止,小鵬、蔚來、理想、極狐、長城、智己、上汽R、Lucid、沃爾沃和廣汽都已經(jīng)明確將量產(chǎn)搭載激光雷達(dá)的車型,而首款搭載激光雷達(dá)的量產(chǎn)車小鵬P5也已經(jīng)正式上市。
激光雷達(dá)的優(yōu)勢在于精度較高,探測距離遠(yuǎn),可以在一些極端天氣下和夜間做到比攝像頭更高的精準(zhǔn)度,防止車輛的誤判,提升安全的冗余度。但目前仍存在成本較高、難以量產(chǎn)等問題。