基础科学与技术应用之间的对话，贯穿了人类文明的发展史，我们以想象力为源动力，从自然之理中求可成之功，不断改造着我们的生活。作为一项人们从自然界中观察发现而得到的科学原理——立体视觉是如何被应用于现实，满足人类社会生活的需要的？元橡科技在车载领域找到并实践的答案是：以智慧双目，革新“魔毯”与“智驾”体验。
11月24日，2023汽车电子创新周“汽车智能芯片与传感韧性发展”专题会议中，橡隆科技（元橡科技子公司）总经理李文锋分享《双目立体视觉：魔毯与智驾的不二之选》主题演讲。下文根据演讲内容整理。
元橡科技的创立和发展，建立在双目立体视觉这一核心技术之上。对比单目，双目的优势在于立体看世界，通过构建真实的三维立体空间，双目视觉支持着我们每天的日常活动，也是汽车智能驾驶和底盘控制的重要感知支撑。
魔毯底盘革新，舒适与安全的进阶
“魔毯”一词最早是一个消费者用语，学术领域叫路面预瞄。为什么称之为“魔毯”，是因为我们希望得到一个类似于魔毯的体验。怎样让车辆行驶在各种路况下如履平地呢？智能底盘起到关键的作用，而双目立体视觉就是智能底盘的一双智慧的眼睛。
归纳一下我们在驾驶中可能遇到的一些典型场景：（一）各种各样的道路类型，如结冰、泥泞、大雪、山地石子路等，影响车辆安全行驶；
（二）普通道路上的“状况百出”，如凸起的铁板、凹陷的坑洞、减速带、急降陡坡等，遇到这些情况，人类驾驶员的第一反应是要提前减速，或者踩刹车，否则就会有很明显的冲击和颠簸，也会影响行驶安全。
所谓“魔毯”要解决的就是这些问题。配备魔术车身系统的车辆，在经过颠簸坑洼路段时，依然可以平顺通行。它的流程比较简单，可以用三个步骤来解释：（一）配备双目摄像头，实时扫描路面。（二）提取分析车前一定距离内的路面信息，包括粗糙程度、凹凸程度等。（三）底盘自适应调节，缓解颠簸。
实现“魔毯”的系统组成：
（一）配备双目立体视觉系统
同时获取道路的色彩与深度信息
深度信息能区分路面与井盖、减速带等的高度差（区分能力5mm，测高能力优于1cm@15m）
能识别减速带、井盖、凹坑等高程障碍物
系统实时性至少满足0~120km时速下的底盘响应时间需求
智能判别道路类型（全地形拓展）
（二）配备智能悬架系统
螺簧悬架（含CDC）、空气悬架均可，无需必备奔驰的MBC类全主动悬架
配备高度传感器、轮速、加速度、陀螺仪、方向盘转角等传感器
电控减振器调节时间满足系统实时性与安全性要求
电控减振器与摄像头的通信周期尽量短
具备ESP等车身稳定和四轮动力调节系统更佳（全地形拓展）
“魔毯”的系统测量要求：
路面高程测量分为两类：长波激励和短波激励。长波类似于道路年久使用，特别是大车长期经过之后把路面压出凹陷，车辆进到这样的凹陷时就需要把车头顶起来，保持其行驶平顺。类似奔驰MBC就能够很好地应对这样的情况，但这类悬架控制要求比较高，可以称为全主动悬架，能够控制车身高度。
短波激励情况下的要求就相对较低，只要有CDC就可以。CDC是一种半主动悬架器件，主要的功能除了稳定车身之外，就在于它可以缓解地面的冲击力（也叫阻尼力）。当车辆经过减速带或者凹坑，在突然上升或下降的过程中会有一个很明显的垂向冲击，CDC可以去缓解这个力。朝着这一方向去发挥CDC的功能，是智能底盘的一个很好的拓展和应用。
一些客户在实际应用中，会把CDC分为8-10个等级，每个等级对应路面的不同凹凸程度，从而调节CDC以不同的阻尼力去缓冲。比如看到前方出现一个或多个减速带，根据凸起程度对应等级调节CDC缓解颠簸，这样从体验感上就能带来明显的收益，是视觉传感器和悬架的一个很好的结合。
元橡科技双目魔毯产品感知效果：
根据元橡与多家主流减振器和悬架Tier 1企业乃至车企客户的接触交流来看，他们对传感器最低的要求是高度区分精确度要达到2cm以内，毫米级更佳。一般的激光雷达能做到3cm，这其实是不太够的，而单目视觉就更加不够了。
元橡目前的项目实测中，以1M像素摄像头为例（根据不同客户需求，元橡可提供1M、2M、8M像素等不同规格产品），路面高程激励指标可以做到目标识别率99%, 在15m处距离检测精度优于15cm，高程测量精度优于1cm，波长测量精度优于10cm。雪地、泥地、沙地等十多种道路类型综合识别准确率优于95%。
双目智驾感知，极致性价比才是“真香”方案
除了能够帮助底盘进行精准控制从而提高车辆的舒适性和安全性，立体视觉在智驾领域也起着非常重要的作用。中国人非常擅长的一点是能够用很低廉的价格做出好的产品。更低成本更高体验，是整个汽车产业共同追求的目标。
当前，智能驾驶系统的能力正在跨越到城市NOA的阶段。这一阶段就要求系统在城市复杂场景下的感知提升到相应的水平。比如对于某城市路段场景，我们分别以单目和双目的视角做了识别测试。在单目AI标注中，水桶和三角锥等并没有被识别出来，也就是说在行驶的规控视角中，这些目标在世界坐标系中消失了，这就必然带来碰撞的风险。
而在立体视觉的识别视角下，所有的物体都是能够被看到的，它不依赖于AI。
AI的长尾效应导致即使用海量大数据去训练，理论上也还是不可能达到百分之百，它没有见过的东西就无法识别。而立体视觉的好处就是即使我不认识它是一个什么东西，但仍能判断它是不是一个障碍物，获得障碍物的信息。
比如我们开车时经常会遇到的加塞场景。当有车辆突然加塞进来，驾驶员或智能系统的反应速度以及传感器的检测时机就决定了是不是能够平顺避障、刹车。如果依赖于AI技术检测，那么大概率AI要看到至少一个轮子，它才能把这个目标识别为一辆车。如果只是看到一个小小的白色车头就去标注的话，会带来大量的误识别，所以它一定会保守一些，但这会大大延长车辆的响应时间。而双目视觉3D点云会比纯AI目标框更早检测到前插车辆，提升规控横纵向（AEB）响应时间。
此外，全场景下，3D点云信息能计算目标车辆、行人的三维尺寸、运动姿态等信息，提升横向控制鲁棒性；在上下坡场景，3D点云也能提供道路的坡度信号，提升车道保持（LKA）的控制鲁棒性。
从立体视觉对通用障碍物的检测角度拓展，当智能驾驶来到L3、L4阶段，感知层面就绝不仅止于人和车的检测识别，而会有大量的没有见过的目标，这个时候真正的门槛就会变成你是不是有海量的算力和样本，不是所有的企业都能做到这一点。而立体视觉相当于另辟蹊径，不一定要海量数据，也能检测通用障碍物。
元橡立体视觉产品的另一个优势在于测量精度比较高，因为“魔毯”功能的要求其实比智驾更高，它的测量精度要达到1cm以内甚至是毫米级。对于智驾来说，100m的距离一般的单目做到10%的测距偏差就很好了，但元橡2M像素产品在150m的距离精度可以做到7%以内，这个指标根据客户的要求也可以更高。
而在单车道自动行驶状态下，用一对双目替代1V1R方案，无需依赖高精地图和毫米波雷达，用立体视觉结合AI计算，可以实现更高性价比更安全的自动驾驶体验。
纯双目立体视觉的ADAS+功能：
除了通用的智能驾驶功能外，立体视觉还能做限高、限宽、托底障碍物检测等特色功能。比如有些城中村中是存在限宽墩的，大一点的商务车就可能无法通过。如果车头已经开进去再激活环视用超声波雷达去探测，那实际上人已经先做好了判断能否通过，而双目则是提前测量限宽距离，通过准确的数据帮助判断车辆的可通过性。限高检测也是类似的道理。
托底障碍物是“魔毯”的拓展。当车辆配备了空气悬架，空气悬架可以抬高或者降低车身高度，如果在前方检测到有一个十几厘米高的大石头，超过了底盘的离地间隙，那就可以通过空气悬架提前调好底盘高度，这也是舒适性和安全性相结合的一项改善。
如果算力充足，那么车辆行驶的所有场景都可以三维化，类似于高精地图，但是以不同的技术实现的三维化。这时，行驶的道路类型、路面凹凸、障碍物等情况都能清楚展现，是更完整的立体视觉的应用方向。基于RGBD数据实现的三维空间数据可支持涉水深度、3D路面、路面坡度等检测，让车辆更加平稳舒适地自动驾驶。
因此，双目立体视觉应用到车上，可以增加很多有意思的功能和卖点，同时它也具有相当高的性价比。当下，无论是新能源车、智能车出海，还是面向国内汽车市场消费升级，挖掘卖点提升竞争力都是车企关注的重点。元橡科技正在紧密地配合我们的客户，发挥我们的优势能力，做好这件事。
而要真正打磨好产品的体验，除了在功能上的精进，也更需要产品可靠性上的把控。这方面双目摄像头的要求会比单个摄像头更高。其一，就像人眼不可能是一只看上一只看下，双目摄像头也必须始终保持左右相机光轴平行。其二，光学、温湿度、振动都可能会对产品效果造成影响，比如工作温度方面，就需要保证产品在-40℃到85℃乃至95℃的范围内都能稳定可靠地工作，否则光学性能发生的微小变化，就会导致产品体验的大幅降低。其三，从影像画质到算法效果，均需全方位评估、管控双目模组的成像质量与稳定性。
元橡科技成立于2017年，核心团队在立体视觉领域已经超过15年的积累，在车载方向上也有超过10年的产品开发经验，我们始终围绕着这一件事专注地去做。在与客户的合作中，元橡始终秉持的理念是全面地服务于客户，做到更懂具体的应用场景，以更好的专业性配合客户。落地层面，元橡科技在国内最早实现商用车双目量产，出货量超20万套，魔毯预瞄量产定点数量行业领先，服务于国内几大知名主机厂。基于车载市场的技术和经验积累，元橡亦拓展至机器人市场，产品应用于割草机、智能轮椅、低速无人车等场景。
守朴见素，久久为功。从一个元点出发，打开想象的空间，做好破除万难的准备，元橡科技将不懈致力于让汽车和更多的移动机器人“看”见三维世界，让立体视觉在宏大的未来图景中创造无限可能。
