一文揭秘自動駕駛中的ToF技術(shù)
自動駕駛正引領(lǐng)汽車行業(yè)邁向全新變革,而其中的ToF技術(shù)堪稱關(guān)鍵“幕后英雄”,為自動駕駛的發(fā)展提供強(qiáng)大助力。
ToF即飛行時間(TIME of Flight)技術(shù),原理是通過計(jì)算光線發(fā)射和反射的時間差或相位差,產(chǎn)生深度信息。ToF相機(jī)的每個像元都能獨(dú)立獲取深度信息,快速成像且無需掃描,能形成帶有深度信息的彩色畫面。
在自動駕駛領(lǐng)域,ToF技術(shù)發(fā)揮著諸多重要作用。倒車時,傳統(tǒng)倒車?yán)走_(dá)或影像探測面積有限,常出現(xiàn)意外碰撞情況。而ToF相機(jī)憑借獨(dú)特本領(lǐng),能實(shí)時精準(zhǔn)提醒司機(jī)與地樁、樹枝等障礙物的距離,避免車輛損傷。
在自動駕駛、并道輔助、錯車輔助、盲點(diǎn)監(jiān)測等對駕駛技巧要求高的場景中,ToF技術(shù)更是價值巨大。比如在并道輔助中,它可以精確探測側(cè)后方車輛的距離和速度,為駕駛員提供準(zhǔn)確信息,讓并道操作更安全流暢。在盲點(diǎn)監(jiān)測方面,能及時發(fā)現(xiàn)處于駕駛員視覺盲區(qū)的車輛或物體,降低事故風(fēng)險,助力新手司機(jī)輕松應(yīng)對復(fù)雜路況。
ToF測距技術(shù)根據(jù)調(diào)制方法不同,主要分為脈沖調(diào)制(dToF)和連續(xù)波調(diào)制(iToF)。dToF直接測量光脈沖的飛行時間,即發(fā)射和接收光脈沖的時間差,照射光源常用方波脈沖調(diào)制。iToF則通過測量光波的相位變化確定距離,利用接收端和發(fā)射端正弦波的相位偏移計(jì)算物體與攝像頭的距離。
與其他類似技術(shù)相比,ToF技術(shù)優(yōu)勢明顯。以3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)為例,雖然iPhone X的Face ID驗(yàn)證了其可用性,但成本高昂、傳感器體積大,還易受強(qiáng)光影響,與智能手機(jī)批量生產(chǎn)和微型化趨勢不符。而ToF技術(shù)相對穩(wěn)定高效,傳感器體積小巧,無需為實(shí)現(xiàn)3D深度攝像功能預(yù)留過多空間。
不過,ToF技術(shù)在應(yīng)用中也存在一些挑戰(zhàn)。多重反射問題會導(dǎo)致測量失真,因?yàn)榫嚯x測量要求光只反射一次,但鏡面或角落易造成光線多次反射,所以要避免相機(jī)正前方出現(xiàn)強(qiáng)烈反光物體。散射光會使圖像褪色、對比度下降,鏡頭內(nèi)或鏡頭后的多余反射會產(chǎn)生散射光,需采取措施減少其影響。此外,溫度波動會影響脈沖調(diào)制精度,電子元件精度受溫度影響,溫度變化時要做好散熱工作,以保證測量精度 。
盡管面臨挑戰(zhàn),隨著技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步,ToF技術(shù)在自動駕駛及其他眾多領(lǐng)域的應(yīng)用前景依然廣闊。未來,它有望為人們帶來更安全、便捷的出行體驗(yàn)和智能生活。
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