Система поддержки динамической устойчивости Разработчик: Volvo

    Электроника, снижающая вероятность аварий, уже появляется на серийных авто. Но как-то всё фрагментарно. Где-то она тормозит при опасном сближении с препятствием, где-то следит за пересечением осевой линии. А израильские специалисты сумели поместить множество оберегающих функций в один чип.     Израильская компания MobilEye разработала такой специализированный EyeQ (аналогия с IQ налицо). Он предназначен для анализа изображений, снятых с видеокамер, закреплённых на автомобиле.     Основатель компании и главный автор системы - профессор иерусалимского университета (Hebrew University) Амнон Шашуа (Amnon Shashua) посчитал, что использование для предотвращения столкновений радаров (что практикуется уже на некоторых дорогих автомобилях) обладает рядом недостатков.     Эти приборы ограничены в своих возможностях, если угодно - в широте применений, а ещё - у них высокая стоимость.     А вот комбинация видеокамер и чипа - потенциально может быть намного более дешёвой.     Но зато в противовес радарной технике, "тупо" измеряющую дистанцию до препятствия, научить микросхему понимать увиденное - намного сложнее.     Для человека не составляет труда понять, что перед ним - перебегающий дорогу пешеход, стремительно приближающийся борт грузовика, разметка на дороге, скрытая местами грязью и лужами - всё это ещё и при различном освещении, и в условиях сильного ливня. А для программы?     Заметим, ранее уже появлялись системы безопасности, основанные на видеокамерах (например, для слежения за дорожной разметкой), но они были узкоспециализированными и ограниченными.     Шашуа замахнулся на универсальную "распознавалку-понималку" видеоинформации, способную предостеречь водителя при многих опасных ситуациях, неважно идёт ли речь о происходящем спереди машины или сзади, а также - задействовать тормоза, если положение станет критическим. И, если верить информации компании, ему это удалось.     Чип EyeQ способен распознавать разметку, отличать объекты на дороге от мелькающих предметов близ неё. В случае, если чип видит, что столкновение неизбежно - он не только усиливает давление в тормозной системе, но ещё и осуществляет предварительный натяг ремней безопасности.     Система также может работать как адаптивный круиз-контроль, удерживая в заданных параметрах дистанцию до впереди идущего авто.     Тут самым загадочным выглядит то, как профессор сумел научить программу распознавать положение объектов на дороге, не используя радар или стереоскопическое изображение.     Для этого создана программа классификации объектов, которую заранее учат на примерах - что есть маленькая легковушка, что есть большой грузовик, пешеход, мотоцикл и так далее.     Потом система выделяет из изображения контуры интересующих её объектов, приводит их к неким стандартным прямоугольникам - и сравнивает их с образцами. Большой квадрат - фургон. Средний - джип или минивэн. Что-то широкое, но невысокое - автомобиль, узкое и высокое - мотоцикл. Примерно так.     При этом для надёжного распознавания применяется сравнение динамических и статических элементов, составляющих последовательные кадры, да ещё - анализ дистанции до объекта на основе восприятия перспективы. Последняя читается по разметке, краям дороги и так далее.     Эта техника анализа изображений родственна той, что применяется в 100-герцевых телевизорах для устранения смазывания быстродвижущихся объектов или, к примеру, той, что применяется при сжатии видеокадров в различных компьютерных форматах. Но здесь задача была явно посложнее.     Ну а для того, чтобы понять - представляют ли обнаруженные движущиеся объекты опасность, машина должна "представлять" себе саму дорогу и окружающую местность. Для этого у неё есть программа распознавания геометрии дороги.     Сюда входит не только обнаружение разметки на асфальте, но и краёв дороги, поворотов впереди, брусьев безопасности и прочих перил, мостов и других инженерных сооружений.     И всё это - без радарных измерений, лишь на основе взгляда единственной направленной вперёд камеры.     При этом чип может убирать со сцены фальшивые бесплотные "объекты", созданные бликами солнца на лужах, тенями от деревьев. Уже это впечатляет, не так ли?     Но авторы комплекса не ограничились одной камерой, смотрящей вперёд. Чип рассчитан на подключение двух дополнительных камер, направленных назад (примерно в сторону поля зрения зеркал заднего вида). Если быть точным, эти камеры настроены так, чтобы перекрывать мёртвые зоны в поле зрения водителя.     Они поставляют в чип информацию о приближающихся сзади транспортных средствах. Так что система может предупредить водителя об опасности, если он некстати затеял смену ряда.     И этого авторам проекта показалось мало. Они добавили две (стереоскопические на этот раз) видеокамеры, смотрящие на водителя и переднего пассажира.     Сигнал с этих камер используется, чтобы распознать положение человека на сиденье - откинулся ли он назад или приблизился к передней панели, наклонил ли голову и так далее.     Эта информация может использоваться интеллектуальными подушками безопасности для выбора степени раскрытия в случае столкновения.     Наконец, нужно добавить, что чип может быть подключён и к инфракрасной камере, смотрящей опять-таки вперёд, что должно увеличить возможности компьютера по распознаванию опасных ситуаций. Весь поток данных электроника обрабатывает в реальном времени и готова в любой момент выдать сигнал исполнительным системам. Это могут быть и банальные цветные светодиоды, показывающие водителю, с какой стороны следует ждать неприятностей, и автоматические системы торможения, и может быть даже автоматика, берущая на себя рулевое управление.     Когда систему можно будет увидеть на серийных машинах - пока неясно. Но профессор Шашуа утверждает, что фирма сотрудничает в этом направлении с ведущими автопроизводителями мира.     Рекомендую зайти на эту страницу компании и просмотреть многочисленные ролики, показывающие реакцию компьютера на окружающую обстановку - в динамике.

Специализированный чип в одиночку справляется с распознаванием образов, поступающих сразу с пяти камер

Система классифицирует транспортные средства по их геометрии

Три степени опасности: машина появляется слева (в зелёной рамке), перестраивается на ваш ряд (жёлтая рамка) и оказывается на вашей траектории (красная рамка), когда риск столкновения максимален.

Система распознаёт пешехода, пересекающего дорогу перед машиной

Система работает даже ночью при минимуме входящей информации

    Компания Volvo с 2005-го года начнёт предоставлять, как опцию на некоторых моделях, систему, предупреждающую водителя о нахождении машин или мотоциклов в опасной зоне - справа и слева непосредственно позади автомобиля. Система BLIS состоит из видеокамер, делающих по 25 кадров в секунду, установленных на наружных зеркалах заднего вида и компьютера, который распознаёт попадание объектов в эти зоны, размером 3 х 9,5 метров каждая. В случае опасного сближения система зажигает жёлтый светодиод в салоне - рядом с правым или левым зеркалом соответственно. Комплекс отслеживает машины, которые идут на обгон, а также реагирует на те машины, которые, наоборот, движутся медленнее, например, попадающие в зону ответственности при перестроениях. При этом система не реагирует на статичные объекты, попадающие в поле зрения камер, к примеру, когда водитель сдаёт задним ходом, устанавливая машину на парковку. Камеры активируются на скорости больше 10 километров в час.

    Датчики, сканирующие пространство перед машиной, уже используются в серийных автомобилях. И экспериментальных систем в последнее время также появилось немало. Но все они, видимо, имеют недостатки, раз инженеры ищут новые методы решения той же задачи.     На 9-ом международном форуме автомобильной электроники (Advanced Microsystems for Automotive Applications), прошедшем в Берлине с 17 по 18 марта 2005 года, компания Audi представила новинку в области безопасности – новый тип сенсорной системы, способной различать объекты перед автомобилем.     Новая высокочувствительная система способна формировать трёхмерное изображение сцены перед транспортным средством.     В основе технологии - источник модулированного инфракрасного излучения и датчик (он размещён позади ветрового стекла на уровне зеркала заднего вида), сделанный из новых фоточувствительных полупроводниковых элементов, известных как "Фотонные смешивающие устройства" (Photonic Mixer Devices, PMD).     Эти устройства способны обрабатывать сигналы, возвращённые от множества точек предмета одновременно. По строению они похожи на обычные приборы с зарядовой связью (так называемые ПЗС-матрицы), используемые в видео- и фотокамерах, но способны "чувствовать" расстояние, как обычные матрицы ощущают яркость, передавая его как уровни серого.     Они используют различия во времени, которое требуется лучам, чтобы вернуться от различных объектов сцены к каждому из чувствительных элементов матрицы PMD.     Для вычисления объёмного изображения система сравнивает сигнал от каждого пикселя матрицы с опорным модулированным сигналом, поставляемым схемой излучателя.     При этом электроника хорошо отделяет постороннюю инфракрасную засветку (например - от Солнца) от собственного сигнала.     Поле зрения датчика по горизонтали составляет 32 градуса, а по вертикали - 8 градусов. Частота сканирования сцены - 200 герц, так что эта электроника способна уловить быстрые события.     Разрешение в первом образце, смонтированном на реальной машине, составляет всего 64 х 16 точек, но и это можно считать огромным шагом вперёд, по сравнению с датчиками препятствий на основе радаров или ультразвуковых излучателей, которые способны лишь определять наличие объекта и расстояние до него.     Между тем уже существуют датчики PMD с разрешением 160 х 120 пикселей.     В прежних похожих по задаче проектах, как правило, инженеры использовали стереокамеры. Чтобы вычислить трёхмерную модель сцены перед машиной в этом случае, требовалось иметь на борту довольно мощный компьютер.     Также известны системы на основе радаров. Но они, к примеру, хорошо отслеживают приближение к препятствию, и, в то же время, не способны фиксировать размеры объектов по горизонтали и вертикали.     И широкий диапазон, и высокое разрешение системы PMD могут пригодиться в различных автомобильных устройствах, которые можно создать на базе нового типа машинного зрения.     Это и система предотвращения столкновений при смене ряда, и активный круиз-контроль, способный удерживать машину в транспортном потоке, и системы помощи при парковке (тем более, что подобные датчики можно поставить "по кругу", обеспечивая полный обзор обстановки), и системы, увеличивающие безопасность движения в условиях плохой видимости.     Технология PMD также имеет потенциал, чтобы увеличить безопасность пешеходов. Способность чувствовать форму предметов, позволяет электронике отличать людей от машин и включать систему торможения, если водитель не отреагировал вовремя на появление пешехода.     Немецкие инженеры не говорят точно - как скоро новая система может оказаться в серийном производстве.     Однако, собственно и развившая эту революционную аппаратуру, компания PMDTechnologies (она на 50% принадлежит Audi) уже предлагает покупателям целую линейку PMD-датчиков (отличающихся разрешением и другими параметрами) для целого диапазона применений – в робототехнике, системах безопасности, системах машинного зрения и так далее.     А это значит, что автомобильный вариант системы едва ли долго будет "пылиться на полке".