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【技术文章】整车级智能汽车图像感知测试技术

发布时间：

2023-12-29

整车级图像感知技术借助各视向摄像头搭建机器视觉，为驾驶员及乘客呈现内外部视觉信息，中汽院（重庆）汽车检测有限公司开展的《整车级智能汽车图像感知测试技术》项目成果主要应用于智能座舱内全景环视系统、驾驶员疲劳监控系统、驾驶员注意力监测系统、倒车监控系统等座舱内视觉辅助系统的整车及功能及性能检测。随着公路运输业快速发展、客货运输需求不断扩大，交通事故特别是恶性交通事故不断发生，社会安全意识的便利化意识不断提升，智能网联汽车摄像头产品应运而生，通过在车身周向搭载摄像头并经算法处理形成图像，为驾驶员提供车内外静动态显示及监测，解决转向、倒车等场景区域不可见问题，为驾驶员提供有效信息以提高自动驾驶的可靠性和安全性。国家及各部委正加快智能座舱技术研发和应用的目标和措施，致力于规范整车图像分析类辅助系统的各项研发技术，目前整车级图像感知技术发展迅速，高度融合了智能报警、光学图像、人脸识别等各领域的技术，评测系统性能好坏的整车级智能网联汽车图像感知测试技术既是刚需又是研究难点。由于图像的处理精度及还原情况影响驾驶员的危险场景处理能力，而国内外主要为单摄像头的零部件测试，无法评估摄像头系统在整车上的表现，因此为实现智能网联汽车整车级图像感知的权威、准确、智能、高效规范性法规测试，中汽院（汽车）检测有限公司开展整车级智能汽车图像感知测试技术研究，在应用智能摄像头的智能座舱车内监测系统的检测方法、标准工具、技术应用等方面实现技术突破，实现智能网联汽车驾驶辅助系统如驾驶员注意力监测、全景环视等智能摄像头等在应用过程中的光学适应性、图像质量进行测试分析，并将技术成果应用于工信部、交通部、公安部的相关法规测试。二、成果创新点及解决的难点问题本项目研发的成果包含可移动式太阳光模拟系统、全景环视图像检测系统、仿生机器人在内的检测设备及配套辅助工具一套，《营运车辆全景环视系统技术要求及测试方法》、《驾驶员KSS等级评定培训方案》、《驾驶员疲劳监测系统功能及性能检测方法》、《倒车监测系统功能及性能检测方法》、《驾驶员注意力疲劳监测系统功能及性能检测方法》等标准化检测方法。该成果的技术创新亮点具体如下： 1、全面攻克车外行驶环境感知和拼接检测技术。针对营运车辆全景图像感知环节存在的拼接精度低、图像不连贯、现场还原能力差等难题，系统攻克了基于先验稀疏模型的全景环视图像采集技术，构建了具备视觉传感器单个/融合成像质量测试等功能的全景环视综合性测评分析技术，形成了发明专利4项，标准1项。该检测技术利用特制黑白格图卡及国际化色度卡采集全景环视系统的车身周围可视化图像，对拼接图像进行去噪、灰度化处理，通过直线检测、边缘检测等算法计算拼接图像的损失/重影/缝隙/面积，可以实现车身周围拼接图像或单个图像的性能分析。 2、系统突破全景环视系统测试场景布设及优化方法。为了解决环境光照角度/强度、图卡位置等因素导致全景环视测试场景布设难题，提出了图像感知测试光源环境布设方法，构建了可移动式太阳光源系统，解决了外部环境光照阴阳交叉、光照强度/位置不确定等问题，建设长36m宽15m的整车级智能汽车图像感知测试实验室，实现在地面2lx-1000lx的照度调节及均匀光照，为整车级智能汽车图像感知测试提供了有力支撑，形成实用新型专利1项。 3、破解面向系统的多维度测评方法。针对全景环视系统功能及其性能行业需求，攻克了面向全景环视系统准入认证的功能稳定性、可靠性、时滞性等方面的多维度测试技术，攻破DDAW（驾驶员疲劳监测）测试驾驶员无法准确评估自我疲劳等级的难点，形成驾驶员KSS等级评定培训方案，开发基于人脸大数据的仿生机器人，进而突破了涵盖全景环视、倒车影像、驾驶员监控等多种功能的综合测评方法，起草了交通运输行业标准《营运车辆全景环视系统技术要求及测试方法》，并支持国家标准《汽车全景影像监测系统性能要求和试验方法》的制定，形成发明专利5项，SCI论文1篇。三、国际水平对比分析 1、由于目前国内外尚无车辆全景环视系统的标准法规，因此没有针对车辆尤其是全景环视系统法规性测试的相关技术与设备。虽然目前大部分乘用车已经标配了全景环视系统，但是相关测试设备与环境主要是车辆企业针对单个摄像头研发使用的，与法规性测试要求存在差距，因此本项目提出的整车级测试评价技术更符合我国智能网联汽车摄像头系统实际使用工况，属于原创性。 2、与国外同类技术相比，开发的仿真机器人符合中国人特征，用于汽车驾驶测试，其面部采自于中国人形貌特征数据库，动作行为采自驾驶员行为数据库，更符合中国交通工况下应用的智能网联汽车摄像头系统图像感知测试。 3、与国内同类技术相比，建设的实验室为国内首个满足营运车辆的大型灯光暗室，填补了国内相关领域空白，并成功应用于相关国家标准的制修订工作中，对我国图像感知行业发展具有一定的促进作用。四、成果应用情况项目研究成果为智能网联汽车摄像头系统图像检测提供了技术支持，分别与2022年、2023年应用至法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司、深圳佑驾创新科技有限公司等企业的测试。项目研究成果促进全景环视系统开发。2022年3月为鹰驾科技（深圳）有限公司、华为技术有限公司等开展了双挂列车全景环视测试，验证全景环视系统在双挂列车上的性能表现，为相关企业车型升级提供了技术输入，相关企业根据试验结果对车辆配置、结构设计等均进行了完善和优化，为行业相关车型的开发提供了参考。项目研究成果促进倒车影像系统开发。2022年、2023年为比亚迪汽车工业有限公司、广州小鹏汽车科技有限公司、奇瑞汽车股份有限公司等多家商用车及乘用车企业开展倒车影像摸底测试，验证倒车影像系统在整车上的视角大小，测试结果为系统的改进提供了参考。五、社会及经济效益分析项目成果符合智能网联汽车发展趋势，响应国内对智能座舱的技术发展、国外对驾驶辅助系统的检测要求，于2021年-2023年实现较大创收，经济效益达1800万元。在社会效益方面，项目成果有效提升行车安全水平，推动汽车测试领域发展。项目突破的营运车辆全景环视测试评价技术已广泛服务于汽车制造和道路运输行业。比亚迪工业汽车有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、北京现代汽车有限公司、华为技术有限公司、鹰驾科技（深圳）有限公司等国内著名汽车制造企业和车载终端供应商采用本项目成果，在全景环视实时感知、倒车影像性能测试以及营运车辆安全运行方面开展应用，为车型升级改造、车载终端完善优化提供重要的技术参考。项目成果推动了汽车测试领域的技术进步，有力促进了自动驾驶智能化水平以及行车安全水平的提升。同时，形成自主可控核心技术，引领相关行业发展。项目所形成的标准测试环境与研发测试工具有效解决了营运车辆全景环视系统测试效率低、人为因素影响大等问题，并成功应用于《汽车全景影像监测系统性能要求和试验方法》《倒车辅助系统技术要求及试验方法》《营运车辆全景环视系统技术要求及测试方法》等多项国家或交通运输行业标准。相关标准得到交通运输部等国家部委的高度认可并推行应用于全国，已逐渐成为全国各省对车载终端进行备案工作的依据标准，引领相关企业规范发展。此外，本项目形成的光源选型与布置方案、全景图像拼接质量自动测试、系统延迟自动测试等一系列核心测试技术，显著提升了汽车和车载终端制造以及道路运输行业的安全性和智能化水平，同时涉及人工智能、信号处理、图像技术、通信技术、汽车测试等诸多领域，拉动了汽车、智能制造、信息技术等相关产业的发展，提升了整个产业集群的融合发展和创新发展能力。供稿单位及作者中汽院（重庆）汽车检测有限公司刘延、苏梦月、胡玮明、黄超智

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