2018年01月28日 | ADAS单目/双目/三目到底有什么区别

2018-01-28 来源：21IC中国电子网

三目摄像头在自动驾驶领域是一个什么样的存在？快与小编一起来研究一下吧。

摄像头的智能化

摄像头在日常生活中非常常见，一般用来完成拍照、摄像这些基本的功能。但自动驾驶以及人工智能的到来，使得人们有了从摄像头中，获取更为智慧的结果的需求，即通过摄像头的视野，分析感知环境的变化，做出判断，将结果反馈到终端或者云端的处理器当中，服务于更丰富的应用。

自动驾驶作为最先尝鲜的应用领域之一，摄像头很早就进入了科研专家的考察范围。业内研究最早同时实力最强的，是Mobileye。这家诞生于以色列的单目视觉公司，有着在汽车高级辅助驾驶系统领域12年的研发经验，提供芯片搭载系统和计算机视觉算法运行 DAS 客户端功能。

公司的产品可实现车道偏离警告 (LDW)、基于雷达视觉融合的车辆探测、前部碰撞警告 (FCW)、车距监测 (HMW)、行人探测、智能前灯控制 (IHC)、交通标志识别 (TSR)、仅视觉自适应巡航控制 (ACC) 等功能，产品占据全球市场超过70%的份额。

之所以要花这么大的篇幅去介绍Mobileye，是因为他们是业内单目摄像头解决方案的绝对领导者。

对，没有之一，也没有任何含混不清，他们就是NO.1。这也是为什么芯片巨头英特尔愿意花153亿美金买下这家在从前名不见经传的小公司的原因。

以上的表述中，眼尖的人一定主要到了一个词：单目摄像头。那么什么是单目摄像头呢?文章开头提到的三目摄像头又是什么鬼?有没有双目的呢?接下来，我将带大家一一解开这一困扰我一个多月的问题。

单目摄像头

目前应用于自动驾驶的路况判断，多以单目摄像头方案为主。也就是业界鼻祖Mobileye的看家本领。

但单目摄像头有一个问题是，在测距的范围和距离方面，有一个不可调和的矛盾，即摄像头的视角越宽，所能探测到精准距离的长度越短，视角越窄，探测到的距离越长。这类似于人眼看世界，看的越远的时候，所能覆盖的范围就窄，看的近的时候，则覆盖的范围就广一些。

人眼是双目的，在性能上要远优于人造产品，但在观察周遭环境的时候，也依然会遇到覆盖不全的问题。通俗点来讲，眼观六路，耳闻八方常常用来形容一个人机敏，能快速感知周围的环境状况。我们将这样的人视为聪慧的人，一般人很难达到这样的水平。但一双眼睛，怎能达到眼观六路?

这不过是汉字语言的一种比喻的说法，并不能当真。因此，即使是如人一般昂贵精妙的双眼，也在实际的使用环境中，有力所不能及的时候。

车载摄像头是定焦的，它无法像人眼一样快速变焦。不同的焦距可以满足不同的范围。

目前的ADAS(高级辅助驾驶)所要求的是40米-120米的范围，未来将会达到200米甚至以上。Mobileye现在的技术水平，所能达到的也是120米范围以内，但从下一代EyeQ4、EyeQ5开始，Mobileye将会达到150-200米的视距。

那么如何用一个定焦镜头解决不同距离的观察，就成为了困惑行业的难题。也因此，业内产生了双目甚至多目的方案，用来解决不同距离下摄像头看清、看准的问题。

多目摄像头

不同焦距的摄像头，与成像的清晰度是直接挂钩的。车载摄像头一般是固定焦距的，目前车载摄像头每秒处理的图像在20帧左右，每秒处理的数据量巨大。

一方面车载摄像头从技术上是很难达到频繁变焦的，另一方面单个摄像头频繁变焦根本无法应对秒级的巨量数据接收处理。

这也是为什么Mobileye前两年开始多目研究的原因。多目摄像头，可以通过不同的摄像头来覆盖不同范围的场景，既解决了摄像头无法来回切换焦距的问题，也可以一次性解决不同距离下识别清晰度的问题。

比如说广角镜头用来看近处的环境，80度的覆盖30米左右的环境，60度覆盖中远距离，40度负责远距离观察。不同的摄像头负责观察不同距离、角度范围的场景，各司其职，互不干扰。

但多目摄像头目前也并不是完美的解决方案，它会生出另外的一些难解问题。

比如，第一，在汽车上如何放置的问题。汽车挡风玻璃处通常是各种配件聚集的地方，这里本身需要安装雨量传感器，以及有可能额外添加的激光雷达、行车记录仪，摄像头等等。这个地方本身已经拥挤不堪，留给多余设备的空间并不大。

而多目摄像头本身又有一些要求，比如摄像头之间的距离要在10-20cm左右，这就更加剧了挡风玻璃处的拥挤。

第二，多目摄像头的成本会翻倍，只从简单的硬件上就是单目的N倍，而且算法上的复杂度和成本也时成倍增加。多路图像数据的处理比单路数据处理的难度要大，这对处理芯片的要求以及硬件的可靠性要求增高。

因此，多目摄像头的出现，既解决了一些现有问题，也衍生出了各种各样其它的问题。

双目摄像头

业内很多新兴的初创公司，为了避开与Mobileye的正面竞争，选择从双目切入。但双目也存在两个关键的问题。第一是成本问题，第二是安装位的问题。

第一个问题是，双目的方案，两个镜头理论上要一模一样，因为一旦存在差异，会使得测量的准确性大打折扣。业内也会称之为立体摄像头。

但一个摄像头是由6个光学的镜片和一些传感器组成，而玻璃镜片的生产制造是打磨出来的，并不是压制而成的。这就从根本上产生了镜片生产存在差异性的问题。

所谓的单反摄像机，最昂贵的莫属一个个动辄数万的镜头，原因就在这里。大家都听过卡尔蔡司镜头吧，这个公司已经有超过100年的历史，他们的镜头在业内可谓鼎鼎大名。

曾经手机界的扛把子诺基亚，在自己的手机中使用的就是这家公司的镜头。不客气的讲，当时同档次的诺基亚旗舰机N95的成像质量，真真是甩了iPhone一座珠港澳大桥的距离。

摄像机镜头一般都有些参数，比如畸变度，对焦度，随着准确度的上升，误差范围的收窄，成本也是扶摇直上的，业内一般使用的镜头误差在5%的范围内。一般，单目摄像头的误差可通过后期算法的调教，进行有效的处理。

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