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車載影像系統之發展應用

林姿伶/ 發布日期:2020/11/10/ 瀏覽次數:519

一、前言

車載影像系統的工作原理,係透過鏡頭記錄生成光學圖像,轉換成電訊號,再由電子控制單元(Electronic Control Unit, ECU)進行數據資料的分析與處理,將最終圖像輸出至顯示螢幕上。在汽車產業中,車載影像系統為先進的主動安全裝置,可進行高速物體的檢測與分類,顯示車輛周圍的相關資訊,提供停車輔助、倒車輔助、自動停車功能。將影像系統應用汽車領域,可協助駕駛更精確地了解車輛周圍環境,大幅提高車輛安全性,減少交通事故發生。

 

二、在自駕車與電動車領域之應用

將車載前置鏡頭安裝在車輛前端、後視鏡後面,後置鏡頭安裝在車輛後側的車牌附近,以及在車輛側面安裝鏡頭,可共同檢測並捕獲目標物之圖像,投射車輛周圍的環境、整合圖像資訊,提供駕駛環繞視圖(如圖)。

隨著不同的自駕車等級,對於車載影像系統的需求亦隨著改變:

● 在L1自駕車中,影像系統大多應用於盲點偵測(Blind Spot Detection, BSD)、停車輔助功能。
● 在L2自駕車中,影像系統用於駕駛與車輛間的操作與訊息傳遞,提供追踪車道與前方車輛之功能,進行車道檢測、道路標誌辨識、物體辨識,讓駕駛了解周圍環境,並在車輛發出警報時迅速接管。
● 在L3自駕車中,影像系統用於都會行車輔助系統(Traffic Jam Assist, TJA)、夜視系統(Night Vision System, NVS),在擁擠的道路與高速公路上,提供舒適的駕駛環境、輔助駕駛。
● 在L4自駕車中,影像系統用於處理所有駕駛任務之自駕功能,在沒有駕駛指令輸入、於預先訓練或預先定義的條件下,藉由驅動程來進行轉向、停止、加速以及復雜的駕駛任務。
● L5自駕車為全自駕系統,必需依賴多功能的高階影像系統,以利在不涉及任何人工操作且無方向盤、腳踏板、手拉桿的情況下,讓自駕系統執行所有的駕駛任務。

在電動車領域中,影像系統大多應用於電動車之先進駕駛輔助系統,提供自適應巡航控制、停車輔助、車道保持距離輔助、盲點偵測功能、自動緊急煞車、行人檢測、車輛頭燈自適應調節等自駕功能,以提高安全性。目前,具上述自駕功能之影像系統已應用於特斯拉車款「Model X」、日產車款「Leaf」與「Altima」之純電動車(Battery Electric Vehicle, BEV);豐田車款「Mirai」、現代車款「Nexo」之燃料電池電動汽車(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV);現代汽車「Ioniq」、豐田車款「Prius」之混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle, HEV);三菱車款「Outlander」之在插電式混合動力汽車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)。

 

三、發展案例

汽車廠商為了增進交通安全性,積極地研究與開發車載影像系統,提供輔助駕駛、車內人員辨識、影像處理功能,說明如下:

(一) 德國馬牌集團(Continental)致力於發展雷達、攝影機、感測器技術,以及感測器與軟體間的智能連接系統,透過雲端來傳輸車輛、道路訊息,擴大感測器的能力。該公司開發出四個魚眼鏡頭之環景攝影機,可達到360度環視監控效果,應用於L3自駕車之影像系統;該公司規劃擴展深度學習與機器學習領域的專業技術,朝向自動駕駛、零事故之目標。

(二) 法國法雷奧公司(Valeo)致力於發展自駕車、電動車、車聯網技術,並建立全球汽車應用人工智慧研究中心「Valeo.ai」,研究高級駕駛輔助系統之相關技術,開發、評估自駕車。該公司開發出拖車盲區影像輔助系統「XtraVue」,可即時將車輛拖曳物品後方之影像,顯示於駕駛視線之內,消除後方視線死角之安全疑慮。

(三) 德國博世公司(Robert Bosch)致力於發展先進駕駛輔助系統,製作出首個應用於L3至L5自駕車之光達,其結合AI攝影機與先進的圖像演算法,進行環境物體辨識、臉部辨識,藉以提供駕駛監控功能,此外,還提供客製化車載設置,包含後視鏡調整、座椅位置、方向盤高度、娛樂訊息系統的喜好。

(四) 德國采埃孚公司(ZF)為汽車零組件的市場領導者,致力於發展主動與被動安全、汽車動力總成、汽車底盤、商用車技術,其中,該公司開發出計算能力超過600兆次運算(Tera-Operations)之汽車超級計算機「ProAI」,可應用於L3至L5自駕車,藉由模擬神經網路,在最短時間內處理大量數據,辨識各種情況,並依據經驗進行數據的解讀、採取行動。

 

四、未來展望

隨著車輛安全意識的提升、生活方式的改善、購買者喜好的改變,對於高階車載影像系統需求與功能亦增加,將影像系統應用於夜視系統,讓駕駛在各種光線與天氣條件下,仍可保持清晰的可見度;應用於自適應巡航控制系統(Adaptive Cruise Control, ACC),可保持車速與前車之安全間距,有效地減速避免與前方車輛發生碰撞;應用於車道保持距離輔助系統(Lane Keeping Assist, LKA),可辨識、偵測車道位置,自動將車輛保持在車道內;以及應用於車內人員辨識,提供駕駛監控功能;在未來,藉由光學、影像、軟體,以及AI技術的研發精進,提升車載影像系統之功能與安全性,不僅要達到駕駛與車輛安全,更擴大範圍至乘客、行人,以及整體道路安全。
 

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