通過實時盲區(qū)檢測提高車輛安全性

車載汽車安全系統(tǒng)通過檢測駕駛員盲區(qū)中是否存在相鄰車輛，并警告駕駛員可能發(fā)生的事故來防止發(fā)生車禍。駕駛員可以使用此信息來安全地變道。在本文中，我們將討論盲區(qū)檢測技術。

圖 1：盲區(qū)

技術對比

轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)監(jiān)控車輛附近駕駛員難以看到或無法看到的區(qū)域，并在必要時做出適當?shù)姆磻?。大多?shù)轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)都會使用攝像頭、雷達或超聲波。

攝像頭：具有攝像頭的轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)通過數(shù)碼攝像頭來跟蹤車輛周圍的關鍵區(qū)域。駕駛員可以通過駕駛室內(nèi)的監(jiān)視器查看圖像。這些系統(tǒng)通過算法來對騎車人、行人和其他物體進行分類。然而，這種分類需要進行大量的計算。攝像頭系統(tǒng)的一個主要缺點是，在惡劣天氣和異常照明條件下，其功能會受到影響。

超聲波：使用超聲波的轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)非常適合確定與物體的距離。該技術會測量系統(tǒng)發(fā)出聲波經(jīng)反射后的返回時間。然而，超聲波轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)無法確定方向或速度，也無法準確地對檢測到的物體進行分類。超聲波傳感器在夜間的工作效率很高，但與攝像頭一樣，容易受到雨、雪和污垢的干擾。

雷達：雷達轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)可以監(jiān)測車輛側(cè)面或后方區(qū)域中的物體。與超聲波系統(tǒng)一樣，雷達系統(tǒng)所發(fā)出的信號會被其監(jiān)測范圍內(nèi)的物體反射回來。此外，他們還可以利用所謂的多普勒效應。因此，雷達可以準確測量距離和速度。與攝像頭和超聲波系統(tǒng)不同，雷達技術不受天氣和照明條件等環(huán)境因素的影響。當通過算法增強時，這些系統(tǒng)可以對檢測到的物體進行分類。

因此，這三種技術在性能方面有所不同。攝像頭系統(tǒng)在物體分類和分辨率方面更勝一籌。更高的分辨率可以創(chuàng)建畫質(zhì)非凡的清晰圖像。雷達系統(tǒng)在測距和測速時具有明顯優(yōu)勢，并且與攝像頭系統(tǒng)和超聲波系統(tǒng)相比，更能適應各種環(huán)境條件。

表1：對比圖表

開發(fā)基于雷達和攝像頭的智能汽車盲區(qū)檢測系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡通過結合雷達和攝像頭的數(shù)據(jù)來檢測物體。神經(jīng)網(wǎng)絡基于RetinaNet，同時使用VGG骨干網(wǎng)，可輸出邊界框坐標的二維回歸結果和分類分數(shù)。術語“骨干網(wǎng)”是指將輸入數(shù)據(jù)合成為特定特征表示的特征提取網(wǎng)絡。VGG在圖像分類和物體檢測方面非常有效。

神經(jīng)網(wǎng)絡可在焦點損失的情況下進行訓練，基線方法會在第一個卷積層期間使用VGG特征提取器。經(jīng)過專門設計，神經(jīng)網(wǎng)絡可以自行學習雷達和攝像頭數(shù)據(jù)融合的最佳深度水平。圖2顯示了神經(jīng)網(wǎng)絡的高級結構。

圖2：雷達和攝像頭的結構

準備數(shù)據(jù)集和訓練

本節(jié)介紹數(shù)據(jù)集的預處理和訓練

雷達和nuScenes數(shù)據(jù)集預處理

雷達傳感器分析方位角和雷達截面（RCS）等數(shù)據(jù)，以輸出具有相關特性的二維點云。數(shù)據(jù)從二維地平面轉(zhuǎn)換為垂直圖像平面，并作為像素值存儲在增強圖像中。輸入攝像頭圖像具有三個通道（紅、綠、藍），可與雷達通道相結合，構成神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入信號。來自三個雷達的點云被連接起來，并用作投影雷達輸入。不同數(shù)據(jù)集的攝像頭視場（FOV）也不盡相同，使用校準方法來將世界坐標映射到圖像坐標中。由于雷達需要提供有關探測高度的信息，因此融合數(shù)據(jù)的難度就更大了。假設檢測從地平面開始，并垂直擴展以考慮物體的高度。檢測汽車、卡車、摩托車、自行車和行人等交通對象，并假設高度延伸為3米，然后將攝像頭像素與雷達數(shù)據(jù)相關聯(lián)。雷達數(shù)據(jù)被映射到像素寬度為1的圖像平面中。

表2顯示了nuScenes數(shù)據(jù)集被精簡為用于檢測評估的23個原始對象類。地面實況過濾器可能會，也可能不會被用于評估nuScenes結果。

訓練

將nuScenes的原始數(shù)據(jù)拆分為60:20:20，以平衡訓練集、驗證集和測試集中的白天、雨天和夜晚場景的數(shù)量。NuScenes圖像的輸入尺寸為360 x 640像素。平均精度可以根據(jù)數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的對象類加權計算得出。Imagenet數(shù)據(jù)集用于預訓練VGG 特征提取器的權重。在預處理過程中，攝像頭圖像通道進行了縮放，但雷達通道未進行縮放。數(shù)據(jù)擴增是為了增加數(shù)量相對較少的已標記數(shù)據(jù)。

表2：nuScene數(shù)據(jù)集各類對象

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結語

盲區(qū)安全輔助系統(tǒng)可在駕駛過程中提醒駕駛員注意盲區(qū)中的各種潛在危險。該技術可降低事故風險，有助于提高駕駛者安全。該系統(tǒng)使用攝像頭、超聲波或雷達傳感器來檢測駕駛員盲區(qū)內(nèi)的障礙物或其他車輛。報警信號會立即以獨特的聲音或燈光通知駕駛員。這三種技術各有優(yōu)勢。攝像頭系統(tǒng)在物體分類和分辨率方面更勝一籌。在這三種技術中，雷達系統(tǒng)在測距和測速時具有明顯優(yōu)勢，并且與攝像頭系統(tǒng)和超聲波系統(tǒng)相比，更能適應各種環(huán)境條件。