Тепловой глаз Audi обладает чувством формы

Датчики, сканирующие пространство перед машиной, уже используются в серийных автомобилях. И экспериментальных систем в последнее время также появилось немало. Но все они, видимо, имеют недостатки, раз инженеры ищут новые методы решения той же задачи.

На 9-м международном форуме автомобильной электроники (Advanced Microsystems for Automotive Applications), прошедшем в Берлине с 17 по 18 марта 2005 года, компания Audi представила новинку в области безопасности – новый тип сенсорной системы, которая может различать объекты перед автомобилем.

Новая высокочувствительная система способна формировать трёхмерное изображение сцены перед транспортным средством.

 

 

В основе технологии — источник модулированного инфракрасного излучения и датчик (он размещён позади ветрового стекла на уровне зеркала заднего вида), сделанный из новых фоточувствительных полупроводниковых элементов, известных как "Фотонные смешивающие устройства" (Photonic Mixer Devices — PMD).

Эти устройства способны обрабатывать сигналы, возвращённые от множества точек предмета одновременно. По строению они похожи на обычные приборы с зарядовой связью (так называемые ПЗС-матрицы), используемые в видео— и фотокамерах, но способные "чувствовать" расстояние, как обычные матрицы ощущают яркость, передавая его как уровни серого.

Audi полагает, что её разработка наилучшим образом сочетает высокую разрешающую способность и "интеллект" системы с её относительной (в сравнении с прежними проектами) простотой (иллюстрация с сайта gizmo.com.au).

Они используют различия во времени, которое требуется лучам, чтобы вернуться от различных объектов сцены к каждому из чувствительных элементов матрицы PMD.

Для вычисления объёмного изображения система сравнивает сигнал от каждого пикселя матрицы с опорным модулированным сигналом, поставляемым схемой излучателя.

При этом электроника хорошо отделяет постороннюю инфракрасную засветку (например — от Солнца) от собственного сигнала.

Поле зрения датчика по горизонтали составляет 32 градуса, а по вертикали — 8 градусов. Частота сканирования сцены — 200 герц, так что эта электроника способна уловить быстрые события.

Разрешение в первом образце, смонтированном на реальной машине, составляет всего 64 х 16 точек, но и это можно считать огромным шагом вперёд, по сравнению с датчиками препятствий на основе радаров или ультразвуковых излучателей, которые могут лишь определять наличие объекта и расстояние до него.

Между тем, уже существуют датчики PMD с разрешением 160 х 120 пикселей.

В прежних похожих по задаче проектах, как правило, инженеры использовали стереокамеры. Чтобы вычислить трёхмерную модель сцены перед машиной в этом случае, требовалось иметь на борту довольно мощный компьютер.

Также известны системы на основе радаров. Но они, к примеру, хорошо отслеживают приближение к препятствию, и, в то же время, не способны фиксировать размеры объектов по горизонтали и вертикали.

Посланный вперёд инфракрасный сигнал отражается от разных точек сцены перед машиной, попадает в PMD-сенсор... (иллюстрация с сайта gizmo.com.au).

И широкий диапазон, и высокое разрешение системы PMD могут пригодиться в различных автомобильных устройствах, которые можно создать на базе нового типа машинного зрения.

Это и система предотвращения столкновений при смене ряда, и активный круиз-контроль, способный удерживать машину в транспортном потоке, и системы помощи при парковке (тем более, что подобные датчики можно поставить "по кругу", обеспечивая полный обзор обстановки), и системы, увеличивающие безопасность движения в условиях плохой видимости.

Технология PMD также имеет потенциал, чтобы увеличить безопасность пешеходов. Способность чувствовать форму предметов позволяет электронике отличать людей от машин и включать систему торможения, если водитель не отреагировал вовремя на появление пешехода.

...И превращается в картинку на дисплее, на которой хорошо видна удалённость предметов (иллюстрация с сайта gizmo.com.au).

Немецкие инженеры не говорят точно – как скоро новая система может оказаться в серийном производстве.

Однако, собственно, и развившая эту революционную аппаратуру, компания PMDTechnologies (она на 50% принадлежит Audi) уже предлагает покупателям целую линейку PMD-датчиков (отличающихся разрешением и другими параметрами) для целого диапазона применений – в робототехнике, системах безопасности, системах машинного зрения и так далее.

А это значит, что автомобильный вариант системы едва ли долго будет "пылиться на полке".

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru