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自动驾驶与光场技术
作者: 发表时间:2018年04月03日

  提到“光场”,可能大多数人并不十分了解。光,作为一种分布在空间中的电磁场,具有振幅、相位、波长等多种属性,能够帮助人类感知物体的明暗、位置和色彩。所谓光场,即光辐射的场分布,简单地说,就是空间中同时包含位置和方向信息的四维光辐射场的参数化表示,是空间中所有光线光辐射函数的总体,也可以理解成空间中任意点发出的任意方向的光的集合。

  那么,理解了光场的概念之后,光场到底有什么用呢?光场的两个主要应用方向是光场拍摄和光场显示:光场拍摄需要记录下来光辐射的完整分布,光场显示则需要将这些信息完整地复现出来,二者的结合即为光场成像。

  在国际上,光场概念自提出以来,研究和应用受技术条件的限制,并未一直处于焦点和热点的位置;国内对光场成像技术的研究也起步较晚,主要在光场渲染、光场成像模式、光场初步应用上开展了一些研究,也出现了如利用穹顶式光场采集设备对人物等进行光场建模的尝试。但成型的光场相机目前还不能产品化,光场相机的检校、重聚焦、建模等后处理方法与软件缺乏,光场成像技术的应用也没有得到深度挖掘。

  光场相机视觉系统

  技术突破正在加速整个汽车出行行业的变革,自动驾驶已成为汽车业未来的主要发展方向之一。那么,如此“高深莫测”的光场技术,在自动驾驶领域的优势究竟体现在哪些方面呢?

  如果把自动驾驶系统比作是一个人的话,当汽车有了眼睛和大脑,自动驾驶就能够真正实现。而自动驾驶汽车的眼睛,即感知传感器,是智能汽车自主行驶的基础和前提,是自动驾驶能够实现的第一步。

  感知传感器包括视觉传感器、激光传感器、雷达传感器等。其中的视觉传感器——摄像头,又分为单目视觉和双目(立体)视觉。然而,无论单目还是双目,传统的光学成像只能捕获到光辐射在二维平面上的投影强度,而丢失了其他维度的光学信息。这一信息维度的缺失导致传统光学成像在原理与应用上都存在不可调和的问题。

  区别于传统成像方式,光场成像是一种计算成像技术,对捕获的光场信息进行变换和积分等数据处理,来得到所需要的图像信息。这一成像技术不仅克服了传统光学成像在原理上的局限性,也降低了成像能力对于物理器件性能的依赖性。在空间内任意的角度、任意的位置都可以获得整个空间环境的真实信息,从而得到信息更全面、品质更好的图像。光场相机是视觉系统发展的革命性技术,在传统的视觉系统基础上,从基于平面信息的分析,全面转向直接基于空间计算的分析,开辟了新的领域和维度,是机器视觉的终极形态。

  崭珀科技解决方案

  北京崭珀科技有限公司(以下简称:崭珀科技)是国内第一家专业光场采集解决方案供应商,以光场技术为核心,提供围绕光场数据获取的整套软硬件一体化解决方案,包括硬件制造、数据采集、算法及应用服务等,目前已拥有多项专利。公司的“自动驾驶与光场技术”解决方案于2017年12月获得中国创新创业大赛第二届国际新能源及智能汽车大赛北京总决赛第一名,2018年1月获得中国创新创业大赛第二届国际新能源及智能汽车大赛全球挑战赛第二名、全球总决赛第三名及最受投资人欢迎奖。

  崭珀科技开发的HolopticTM光场相机,只需一次成像,既可获得道路、标识、周围环境的图像信息,又可获得图像的深度信息,无需二次标定和匹配,就能实现良好的图像分割效果;光场相机的图像处理为单帧全局深度提取,深度一致性高,可以使运动的影响降到最低;光场相机采用大光圈大景深,在弱光环境下也能获取更好的图像效果、更大的深度范围和更高的远距离精度,在同一个位置也能采集多个角度的光线,具有一定的透视能力和高光补偿能力;光场相机为一套静态的光学系统,结构稳定性强,获取的图像信息全局一致性强。这些优点使得光场相机在作为自动驾驶汽车的眼睛时,具备了其他视觉传感设备无法比拟的优势。利用光场相机把更全面、更高质量的视觉信息传送给汽车的“大脑”,自动驾驶的能力也会得到大幅度提高。另外值得一提的是,在进行批量使用时,只需单目作业的光场相机,其成本要远远低于双目、激光等其他感知传感设备。文章内容由北京崭珀科技有限公司提供

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  北京崭珀科技有限公司成立于2016年,是国内第一家专业光场采集解决方案供应商。团队成员来自于中国航天科技集团,是国内第一批专业级VR设备从业者,硕士及以上学历人员占比70%。团队服务过跨各企事业单位的上百个项目,团队成员在各自领域均具有10年以上的工作经验,具有丰富的多部门多行业服务经验。崭珀科技依托小米旗下的青米科技有限公司和港股上市公司天下图集团,具有工业设计、供应链管理、硬件生产、软件研发、项目管理和市场优势,并与首都师范大学、天津大学、北京大学、中国科学院等多所院校展开了产品和技术方面的合作,具有很强的技术支持和研发能力。

  公司创始人胡晓明,1984年出生,曾在新加坡工作多年,IOT经验丰富。回国后就职于中国航天科技集团下属公司,任团队CEO,负责公司核心部门的创立及核心业务的拓展与实施,具有多年的机器视觉方向软硬件一体化系统的研发及服务经验。主持研发的项目曾获得2014年测绘科技进步奖,2016年地理信息科技进步奖。

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