智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術(shù) 課件 視覺(jué)傳感器的認(rèn)知

2023煙臺(tái)汽車工程職業(yè)學(xué)院賈燕紅視覺(jué)傳感器的認(rèn)知視覺(jué)傳感器的定義車載視覺(jué)傳感器是指通過(guò)對(duì)攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。視覺(jué)傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車或無(wú)人駕駛汽車上的應(yīng)用是以攝像頭出現(xiàn)，并搭載先進(jìn)的人工智能算法，便于目標(biāo)檢測(cè)和圖像處理。視覺(jué)傳感器是人工智能的一個(gè)分支，起源于20世紀(jì)80年代的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)使用光學(xué)系統(tǒng)和圖像處理工具等來(lái)模擬人的視覺(jué)能力捕捉和處理場(chǎng)景的三維信息，理解并通過(guò)指揮特定的裝置執(zhí)行決策。視覺(jué)傳感器的主要指標(biāo)視覺(jué)傳感器的主要參數(shù)有像素、幀率、靶面尺寸、感光度、信噪比和電子快門等。

（1）像素。像素即構(gòu)成影像的最小單位，是圖像傳感器的最小感光單位，像素越多，則圖像傳感器上的光敏元件數(shù)目越多，就可以感測(cè)到更多的物體細(xì)節(jié)，因此，圖像就越清晰。

（2）幀率。幀率代表單位時(shí)間內(nèi)所記錄或播放的圖片數(shù)量。

（3）靶面尺寸。靶面尺寸就是圖像傳感器感光部分的大小。一般用英寸（in）來(lái)表示，通常這個(gè)數(shù)據(jù)指的是這個(gè)視覺(jué)傳感器的對(duì)角線長(zhǎng)度，如常見(jiàn)的有1/3in，靶面越大，意味著通光量越好，而靶面越小則比較容易獲得更大的景深。

（4）感光度。感光度表示入射光線的強(qiáng)弱。感光度越高，感光面對(duì)光的敏感度就越強(qiáng)，快門速度就越快。

（5）信噪比。信噪比是指信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值，單位為dB。信噪比的典型值為45～55dB，信噪比越大說(shuō)明對(duì)噪聲的控制越好，圖像質(zhì)量越好。（6）電子快門。電子快門用來(lái)控制圖像傳感器的感光時(shí)間，電子快門越快，感光度越低，更適合在強(qiáng)光下拍攝。視覺(jué)傳感器的類型及原理按照鏡頭和布置方式的不同，視覺(jué)傳感器可以分為單目攝像頭、雙目攝像頭、三目攝像頭、環(huán)視攝像頭。

三目攝像頭環(huán)視攝像頭雙目攝像頭單目攝像頭視覺(jué)傳感器的類型及原理（一）單目攝像頭單目攝像頭的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，一般安裝在前風(fēng)窗玻璃上部，能夠識(shí)別具體障礙物的種類，識(shí)別準(zhǔn)確。它的視野完全取決于鏡頭。焦距短的鏡頭，視野廣，但缺失遠(yuǎn)處的信息。近處的物體，需要用幾百甚至上千個(gè)像素點(diǎn)描述；而處于遠(yuǎn)處的同一物體，可能只需要幾個(gè)像素點(diǎn)即可描述出來(lái)。這種特性會(huì)導(dǎo)致越遠(yuǎn)的地方，一個(gè)像素點(diǎn)代表的距離越大。視覺(jué)傳感器的類型及原理（二）雙目攝像頭雙目視覺(jué)測(cè)距就像人用雙眼觀察事物一樣，主要利用同一時(shí)刻不同攝像頭之間的視差對(duì)目標(biāo)的深度進(jìn)行測(cè)量。相比于單目視覺(jué)測(cè)距，雙目視覺(jué)測(cè)距的原理較為簡(jiǎn)單，不依賴于訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，因此不需要龐大的訓(xùn)練集。雙目視覺(jué)測(cè)距依靠不同攝像頭同時(shí)獲得的兩幅圖像，計(jì)算物體在兩幅圖上的視差就可以得到圖像中的深度信息。雙目視覺(jué)傳感器優(yōu)缺點(diǎn)：（1）距離、角度測(cè)量精度高；（2）對(duì)人工智能（AI）軟件依賴程度較低；（3）易受雨雪天氣影響；（4）應(yīng)用成本較高。視覺(jué)傳感器的類型及原理（三）三目攝像頭由于單目攝像頭和雙目攝像頭都存在某些缺陷，而三目攝像頭感知范圍更大，是三個(gè)不同焦距的單目車載視覺(jué)傳感器的組合。很多智能網(wǎng)聯(lián)汽車采用了三目視覺(jué)傳感器方案。例如特斯拉使用的就是三目視覺(jué)傳感器。三目攝像頭外觀如圖所示。但同時(shí)要標(biāo)定三個(gè)攝像頭，工作量較大。三目攝像頭視覺(jué)傳感器的類型及原理（四）環(huán)視攝像頭環(huán)視攝像頭可實(shí)現(xiàn)360°環(huán)境感知，圖像采集后經(jīng)過(guò)圖像拼接，可實(shí)現(xiàn)從車頂往下看的效果，其感知范圍不大，環(huán)視攝像頭主要用于車輛5～10m的障礙物檢測(cè)、自主停車時(shí)的庫(kù)位線識(shí)別，為了獲得足夠大的視野，一般都使用魚眼攝像