点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:平行视觉:让汽车拥有一双“慧眼”
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

平行视觉:让汽车拥有一双“慧眼”

来源:《中国科学报》2021-02-18 09:40

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  无人驾驶进入汽车领域以来,一直无法消除汽车上安装辅助系统对道路障碍的识别盲区。

  2005年,中国科学院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃提出平行驾驶的概念。这一概念针对自动驾驶构建其社会—信息—物理系统模型,从人与车、车与环境、人与车与环境等多个不同层次考虑自动驾驶的实现,并独特性地提出使用云端驾驶与地面端驾驶“平行”的方式,指导无人车实现智能驾驶,为未来无人驾驶指明了一种新的实现途径。

  日前,王飞跃带领团队在《中国图像图形学报》发表了一篇关于平行视觉感知技术的文章,提出将人工社会(Artificial societies)、计算实验(Computational experiments)和平行执行(Parallel execution)构成的ACP方法引入智能驾驶的视觉感知领域,解决了视觉模型合理训练和评估问题,有助于智能驾驶进一步走向实际应用。

  视觉感知努力向人眼看齐

  与依靠后视镜作为辅助的早期汽车相比,现代汽车早已经被摄像头、毫米波雷达、超声波雷达以及激光雷达等负责感知的智能传感器“武装”起来。“相比于雷达,视觉感知的智能之处体现在纹理信息提取和分辨率上。”王飞跃在接受《中国科学报》采访时解释道。智能驾驶需要对复杂的交通环境进行准确感知,其中就包括对交通标志、车道线等进行识别,这些交通要素的识别严重依赖色彩信息,而视觉感知可以有效地实现对这些目标的识别和判断,目前的雷达技术则无法做到。

  不仅如此,“视觉感知提取的纹理信息还能够对同一类别的不同实例进行区分,有助于完成复杂环境下的目标跟踪、轨迹预测等任务。”王飞跃表示。此外,视觉感知能够以较低成本构建高分辨率图像,因此即使是对远处目标和较小目标,视觉感知方案依然能够保证有较多的信息来对其进行识别,从而大大提升车辆对环境的智慧感知能力。

  论文结果显示,目标检测的训练阶段虚实混合数据最高精度可达60.9%,同时精度受到环境与困难程度的影响。

  “尽管我们认为在智能驾驶中视觉感知可以类比为人眼的一部分,它可以像人眼一样获取外界的视觉信息,但是目前还无法做到像人类强大视觉系统一样进行推理。”王飞跃坦言。为此,他举了个例子,比如在复杂城市道路环境中的交叉路口或者人行道上,人类可以根据当前环境推理其他车辆或者行人意图,并可以与其他车辆或者行人交互并根据情况礼让,而这一点,目前的视觉感知系统无法做到。“因为视觉感知是通过车载摄像头或雷达对自动驾驶汽车周围环境数据进行收集,利用计算机视觉为代表的深度学习技术,对收集到的数据进行图像识别、图像分类,并对有价值的信息进行检测、跟踪,将其处理成自动驾驶系统能够读懂的语言,进而为控制决策系统提供依据。”

  视觉感知是智能驾驶核心

  在这项研究中,研究人员将视觉感知应用到“长尾场景”中。该场景主要涉及日常驾驶中出现概率极低、很少遇到的复杂挑战场景,如极端恶劣天气、突发交通事故、突然出现的行人等。

  “由于长尾场景发生概率极低且危险系数高,往往难以采集到相应数据来训练和测试视觉模型,导致目前基于深度学习的视觉算法没有经过充分测试,只在简单的受约束环境下有效。一旦运用到实际复杂开放的交通环境中,算法很容易失败。”王飞跃说,因此,研究人员希望用平行视觉来解决这一问题,目标是实现一种“长尾常规化”模式,通过人工虚拟场景来仿真模拟复杂的实际场景,利用计算实验进行视觉模型的训练与评估,最后借助虚实互动的平行执行实现视觉模型的在线优化。

  “这个过程反复闭环迭代,我们希望实现视觉系统对复杂环境的智能感知与理解,让视觉感知真正走向实际应用。”王飞跃表示。

  智能驾驶中的“马粪”问题

  早在2005年,王飞跃就提出了平行驾驶的概念。为了解释这一概念,他曾在一次演讲中以马车举例。上世纪末,马作为主要的交通工具,随之而来的却是无法分解的马粪。这一问题困扰了人们很多年,甚至有专门的国际会议来研究当时面临的“马粪危机”。

  汽车的到来,成功地消除了马粪的问题。而在人工智能时代,即便给车辆安装高线束激光雷达等传感器感知,配上“足够算力”的计算单元,优化算法,将汽车改装成繁杂的智能体,仍无法避免无人车在长久时间内不出现事故。“这就像是这个时代人类面临的马粪问题。”王飞跃说,“有人驾驶、远程控制、网络车和无人车需要统一起来,成为平行驾驶,根除无人驾驶的‘马粪问题’。如果一定要将这几种因素分开,恐怕就是用马车技术解决马粪问题。”

  在平行驾驶中,视觉感知作为基础环节,处于智能驾驶车辆与外界环境信息交互的关键位置。王飞跃认为,其关键在于使智能驾驶车辆更好地模拟人类驾驶员的感知能力,从而理解自身和周边的驾驶态势。而随着自动驾驶中人为干预度的不断减小,视觉感知获取环境信息的全面性、准确性和高效性要求越来越高,其始终属于智能驾驶的核心部分。

  他同时解释道,当前视觉感知依赖相机系统实现对环境的感知,在实际任务中会产生大量冗余的数据,从而导致计算复杂度和存储负担的增加、计算效率降低。“平行视觉则更加主动,基于描述学习构建软件定义的具有可控性的人工场景、基于预测学习完成人工场景中的计算实验、基于平行执行实现虚实互动,以解决虚拟与现实差异性问题。”

  目前,王飞跃团队采用Agent建模方法,模拟北京中关村区域和常熟智能车测试区域,在图形学工作站上建立人工场景,设计丰富典型的环境条件和目标运动,生成大量带详细标注信息的图像视频数据集。同时,部分研究工作采用生成式对抗网络聚焦于虚实交互过程中存在的领域迁移等问题,并生成了具有真实驾驶场景纹理和细节的合成图像。“现在,视觉感知已经从道路感知逐步向环境认知方向发展。它已成功应用于识别交通信号、道路标志和标线等静态环境信息,以及行人、车辆和其他移动的障碍物。接下来,将会进一步理解道路目标之间的交互关系和逻辑,进行意图分析、预测和决策,有效提升无人驾驶车辆的智能认知能力。”王飞跃说,“随着深度学习技术的进步和推广应用,对车载感知计算平台的性能有了更高要求,将来会在保证算力的情况下降低计算成本。”

  “上述成果让我们有信心布局平行视觉方法在中国智能车未来挑战赛上的应用。平行视觉是平行智能体系的重要一环,结合平行驾驶、平行测试和平行学习等重要理论研究,智能车先在人工世界试开,‘要在人工世界吃多堑,物理世界长多智’。”王飞跃有信心地表示。(袁一雪)

[ 责编:张梦凡 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 黄百铁路红水河大桥主拱肋合龙

  • 江苏南通:老洪港长江岸线面貌新

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多