自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)不乏想要超越Mobileye計(jì)算機(jī)視覺(jué)SoC的視覺(jué)芯片供應(yīng)商，安霸(Ambarella)就是其中之一。該公司正致力于縮短與Mobileye的距離，特別是因?yàn)镸obileye不僅是業(yè)界先驅(qū)且仍持續(xù)主導(dǎo)基于視覺(jué)的先進(jìn)駕駛輔助(ADAS)和高度自動(dòng)駕駛車市場(chǎng)。

Ambarella日前推出了一款名為CV2的新型相機(jī)SoC，專用于提供深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)和立體視覺(jué)處理，瞄準(zhǔn)ADAS和自動(dòng)駕駛車市場(chǎng)。Ambarella宣稱擁有兩項(xiàng)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同的優(yōu)勢(shì)，其一是VisLab開(kāi)發(fā)的新型計(jì)算機(jī)視覺(jué)架構(gòu)——Ambarella于2015年收購(gòu)了這家歐洲計(jì)算機(jī)視覺(jué)與智能汽車控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商。另一項(xiàng)則是Ambarella自家設(shè)計(jì)且經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的低功耗、高解析(HD)與超高解析(Ultra HD)視覺(jué)處理芯片，可用于IP監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)、無(wú)人機(jī)與后裝行車記錄器等應(yīng)用。

CV2架構(gòu)圖

結(jié)合VisLab的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，Ambarella開(kāi)發(fā)出符合車規(guī)級(jí)的CV2，在一個(gè)芯片中整合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理、4Kp60視頻編碼與立體視覺(jué)技術(shù)。CV2延續(xù)上一代的CV1，據(jù)稱可提供較CV1更高20倍的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能。

CV1和CV2都可在同一芯片上提供單眼和立體視覺(jué)處理。VisLab創(chuàng)辦人Alberto Broggi解釋：“單眼視覺(jué)可在遠(yuǎn)處偵測(cè)并分類對(duì)象——最遠(yuǎn)達(dá)180公尺——而立體視覺(jué)相機(jī)能夠捕捉3D物體的形狀，而且無(wú)需訓(xùn)練即可檢測(cè)到一般障礙物?！?/p>

Broggi說(shuō)，Ambarella的視覺(jué)SoC“專為在城市駕駛而設(shè)計(jì)，能執(zhí)行所有的感知處理”。而像路徑規(guī)劃以及轉(zhuǎn)向和停車等其他操控任務(wù)，目前仍留給車載計(jì)算機(jī)。

然而，Broggi補(bǔ)充說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將融合和決策層移植到CV芯片上。

從意大利帕爾馬大學(xué)(University of Parma)獨(dú)立出來(lái)后，由Broggi教授帶領(lǐng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)團(tuán)隊(duì)成為Ambarella高度自動(dòng)化車輛的自動(dòng)駕駛車(AV)軟件骨干。

針對(duì)Ambarella的視覺(jué)解決方案，IHS Markit信息娛樂(lè)和ADAS研究總監(jiān)Egil Juliussen說(shuō)：“Ambarella的新產(chǎn)品看起來(lái)很不錯(cuò)，可望用于ADAS、L4和L5級(jí)自動(dòng)駕駛。我認(rèn)為，正是由于他們的技術(shù)涵蓋從算法、專利到SoC，而使其自動(dòng)駕駛平臺(tái)與眾不同?！?/p>

Juliussen說(shuō)：“他們還取得了加州的AV路測(cè)執(zhí)照——只不過(guò)是第52家獲得執(zhí)照的公司?！彼麖?qiáng)調(diào)Ambarella已能“提供開(kāi)發(fā)工具和API，可讓1級(jí)(Tier-1)供應(yīng)商和汽車OEM連接ADAS和L3到L5系統(tǒng)。”Ambarella計(jì)劃在第二季出樣CV2。

單眼視覺(jué) vs.立體視覺(jué)

開(kāi)發(fā)ADAS和全自動(dòng)駕駛車究竟要用單眼視覺(jué)還是立體視覺(jué)？這是長(zhǎng)久以來(lái)爭(zhēng)辯的焦點(diǎn)。英特爾(Intel)旗下子公司Mobileye認(rèn)為，單眼相機(jī)用于辨識(shí)車道、行人以及交通標(biāo)志和路上的其他車輛時(shí)已經(jīng)夠好了。

但是，立體視覺(jué)的支持者則認(rèn)為，以3D視角計(jì)算來(lái)自單個(gè)相機(jī)傳感器接收的平面2D架構(gòu)時(shí)，單眼視覺(jué)系統(tǒng)經(jīng)常不夠穩(wěn)定和可靠。

Ambarella在其芯片中融合了單眼和立體視覺(jué)處理。例如，其嵌入式車輛駕駛(EVA)平臺(tái)提供基于4K CV1的立體視覺(jué)相機(jī)，用于立體障礙物檢測(cè)的感知范圍超過(guò)150公尺。據(jù)該公司稱，它還支持超過(guò)180公尺的對(duì)象單眼視覺(jué)分類功能。

Broggi認(rèn)為，立體視覺(jué)是一項(xiàng)重要的功能升級(jí)?！霸S多信息都包含在對(duì)象的3D形狀中。即使相機(jī)看到一個(gè)未知形狀的物體——系統(tǒng)以前從未見(jiàn)過(guò)的東西，而且未經(jīng)辨識(shí)訓(xùn)練——立體視覺(jué)也能進(jìn)行處理”。

擁有單眼和立體視覺(jué)功能也會(huì)導(dǎo)入重要的冗余。立體視覺(jué)能夠發(fā)現(xiàn)單眼相機(jī)看不見(jiàn)或無(wú)法辨認(rèn)的對(duì)象。

針對(duì)這兩類型產(chǎn)品的比較，Juliussen說(shuō)：“Mobileye是采取‘單眼相機(jī)’策略的主要公司；當(dāng)攝影機(jī)價(jià)格昂貴時(shí)，這種途徑效果不錯(cuò)。但立體相機(jī)的價(jià)格正持續(xù)降低。我認(rèn)為兼單眼和立體視覺(jué)更好，能為Ambarella帶來(lái)更大的市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域?！?/p>

高動(dòng)態(tài)范圍至關(guān)重要

Broggi說(shuō)，“VisLab和Ambarella連手可說(shuō)是絕佳組合，”因?yàn)閮杉夜镜膱F(tuán)隊(duì)之間工作并未重迭；更重要的是，CV1和CV2均采用Ambarella的影像信號(hào)管路實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)成像、ultra HD處理以及在立體相機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。

除了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)和DNN的所有功能之外，由ADAS和AV部署的視覺(jué)傳感器還可以從視覺(jué)SoC提供的HD影像和高性能影像預(yù)處理功能中受益。

由于立體相機(jī)需要非常高的穩(wěn)定度，Broggi說(shuō)：“立體相機(jī)的校準(zhǔn)可能會(huì)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，尤其是在汽車應(yīng)用中，”因?yàn)槠嚦掷m(xù)振動(dòng)且經(jīng)常在寬溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。透過(guò)Ambarella的CV1和CV2芯片，“我們可以在芯片上實(shí)時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)。”

同樣地，當(dāng)機(jī)器面對(duì)LED頭燈和交通標(biāo)志時(shí)，ADAS和AV可能會(huì)發(fā)生混淆。當(dāng)LED閃爍時(shí)——它可能會(huì)被開(kāi)啟和關(guān)閉——其閃爍的假影可能引發(fā)機(jī)器視覺(jué)故障。Broggi解釋說(shuō)，這種情況經(jīng)常發(fā)生在LED燈和相機(jī)的頻率不同步時(shí)。

Ambarella的CV1和CV2可以透過(guò)平均訊框數(shù)來(lái)減輕這種假影。他說(shuō)：“我們可以在影像管線的早期階段使用預(yù)處理來(lái)清理它。”

對(duì)于最近Uber釀禍撞死一名在夜間穿越街道的婦女，Broggi并未發(fā)表任何評(píng)論，但他說(shuō)，Ambarella提供支持HDR功能的芯片“能夠在極低光照條件下處理影像?！?/p>

EVA架構(gòu)

對(duì)于道路試駕，Ambarella開(kāi)發(fā)了EVA自動(dòng)駕駛平臺(tái)。EVA的感測(cè)套件目前已導(dǎo)入Lincoln MKZ車系，主要采用視覺(jué)傳感器，無(wú)需光達(dá)(LiDAR)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。然而，基于EVA的AV還包含Bosch制造的前保險(xiǎn)杠式雷達(dá)，以獲得更好的正面視野。

圖2：EVA平臺(tái)架構(gòu)

Broggi堅(jiān)信，視覺(jué)是使自動(dòng)駕駛車“充滿信心”的唯一傳感器。Broggi表示，相較于每秒產(chǎn)生200萬(wàn)個(gè)3D點(diǎn)的光達(dá)，遠(yuǎn)距離的立體相機(jī)每秒可擷取8-9億個(gè)3D點(diǎn)。

車輛通常配備兩組不同的立體相機(jī)。一套是遠(yuǎn)距離感知，另一套是短距離感知。遠(yuǎn)距離相機(jī)使用兩個(gè)4K傳感器(8百萬(wàn)像素)，基線長(zhǎng)30公分，水平視角75度。短距離相機(jī)系統(tǒng)使用4個(gè)支持200萬(wàn)像素的立體相機(jī)，以及10cm基線和魚(yú)眼鏡頭。

Ambarella解釋，每個(gè)遠(yuǎn)距離相機(jī)都包含2個(gè)CV1 SoC。在短距離系統(tǒng)中，所有的相機(jī)都連接至一個(gè)中央模塊，透過(guò)2個(gè)CV1 SoC處理4個(gè)相機(jī)。

CV2的設(shè)計(jì)用于在芯片中支持4個(gè)立體相機(jī)和4個(gè)單眼相機(jī)。而CV1采用14nm CMOS工藝制造，但Ambarella的CV2將由三星(Samsung)以10nm工藝制造。盡管CV2的復(fù)雜度增加了，但Broggi說(shuō)：“我們能夠保持相同的低功率——4至5瓦(W)?！?/p>

根據(jù)Juliussen的觀察，開(kāi)發(fā)汽車用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)產(chǎn)品是Ambarella的一項(xiàng)重大目標(biāo)，該公司去年為此分配了超過(guò)50%的研發(fā)預(yù)算。Juliussen說(shuō)：“如今看來(lái)他們?nèi)〉昧瞬诲e(cuò)的進(jìn)展。目前的產(chǎn)品已被中國(guó)OEM應(yīng)用于ADAS市場(chǎng)?！?/p>

他補(bǔ)充說(shuō)：“他們目前的產(chǎn)品還被用于相機(jī)售后市場(chǎng)，如儲(chǔ)存行車數(shù)據(jù)的行車記錄器(EDR)。EDR將成為L(zhǎng)4和L5自動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)配備。”這就是為什么CV2支持4Kp60 AVC和HEVC視頻編碼。該芯片可以將視頻記錄到汽車ADAS和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。