Volvo создала систему распознавания пешеходов

Maksim0203 › Блог › Система обнаружения пешеходов

Система обнаружения пешеходов предназначена для предотвращения столкновения с пешеходами. Система распознает людей возле автомобиля, автоматически замедляет автомобиль, снижает силу удара и даже избегает столкновения. Применение системы позволяет на 20% сократить смертность пешеходов при дорожно-транспортном происшествии и на 30% снизить риск тяжелых травм.

Впервые система обнаружения пешеходов была использована на автомобилях Volvo в 2010 году. В настоящее время система имеет ряд модификаций:
Pedestrian Detection System от Volvo;
Advanced Pedestrian Detection System от TRW;
EyeSight от Subaru.

В системе обнаружения пешеходов реализованы следующие взаимосвязанные функции:
1обнаружение пешеходов;
2 предупреждение об опасности столкновения;
3 автоматическое торможение.

Для обнаружения пешеходов используется видеокамера и радар(две видеокамеры у Subaru), которые эффективно работают на расстоянии до 40 м. Если пешеход обнаружен видеокамерой и результат подтвержден радаром, система отслеживает движение пешехода, прогнозирует его дальнейшее перемещение и оценивает вероятность столкновения с автомобилем. Результаты обнаружения выводятся на экран мультимедийной системы. Система также реагирует на транспортные средства, которые стоят на месте или движутся в попутном направлении.

Система обнаружения пешеходов позволяет полностью избежать столкновения на скорости до 35 км/ч. При большей скорости система не может полностью предотвратить дорожно-транспортное происшествие, но тяжесть последствий для пешехода может быть уменьшена за счет замедления автомобиля перед столкновением. Статистические данные свидетельствуют, что вероятность смертельного исхода от столкновения пешехода с автомобилем на скорости 65 км/ч составляет 85%, 50 км/ч – 45%, 30 км/ч – 5%.

Риск травмирования пешеходов значительно снижается, если система обнаружения пешеходов используется совместно с системой защиты пешеходов или подушкой безопасности для пешеходов. Обнаружение пешеходов с помощью инфракрасных камер реализовано в системе ночного видения, но активное предупреждение столкновения в ней не предусмотрено.

Система обнаружения пешеходов показала свою эффективность в сложных условиях городского движения. Она позволяет одновременно отслеживать несколько пешеходов, движущихся различными курсами, различает движение пешеходов с зонтами во время дождя и др. Система неработоспособна ночью и в плохую погоду.

Система обнаружения пешеходов: устройство, принцип работы

В статье рассмотрен принцип работы системы обнаружения пешеходов, устройство, основные детали и методы работы. В конце статьи видео-обзор примера работы системы PDS.

Содержание статьи:

  • Основное предназначение
  • Устройство
  • Вариации названия
  • Принцип работы
  • Методы распознавания
  • Видео

Безопасность в современном автомобиле одна из главных деталей, за которую не редко приходится платить высокую стоимость. Специалисты разделяют два основные направления систем безопасности – пассивные и активные. Именно к активному классу относят систему обнаружения пешеходов. В зависимости от производителя, система может иметь разные называния, поэтому рассмотрим более подробно её предназначение и основные детали.

Для чего нужна система обнаружения пешеходов

С самого названия становится понятно, что основным предназначением системы обнаружения пешеходов является избежание ДТП с пешеходами, или его минимизация к минимальным последствиям. Многие спросят, насколько эффективна технология? Как показывают данные статистики, система не может на 100% гарантировать контроль всевозможных ситуаций, но показатель в 20% спасенных жизней это уже хороший прогресс.

Это позволяет в значительной мере сократить последствия наезда на пешехода, или же вовсе избежать такового, если придерживаться правил дорожного движения. Впервые о системе обнаружения пешеходов заговорили в 2010 году, когда компания Volvo представила рабочий прототип и результаты тестирования под названием Pedestrian Detection System (PDS). Разработка такого механизма было весьма нелегким процессом для инженеров, так как предсказать рост, характеристики и куда сложней поведение человека было основной проблемой.

В первую очередь такой активный механизм требовал мощностей программного обеспечения, а значит и хорошую техническую часть. Суммарно все это тянуло немалые затраты, что так же вело к увеличению общей стоимости автомобиля. Так же перед инженерами была проблема распознавания наложенных фигур (то есть самой фигуры пешехода от других элементов: машин, разных вещей в руках и прочих вариаций). Такая комбинация существенно затрудняла распознавание пешеходов, а значит, сводила суть работы всего механизма к нулю.

Долгие и самые разнообразные варианты создания механизма привели к тому, что система обнаружения пешеходов смогла не только распознавать людей, но и предупреждать водителя, а так же рассчитывать за доли секунды самые разные ситуации ухода от столкновений. Самые современные варианты системы обнаружения пешеходов могу просчитать поведение пешехода, в крайнем случае, взять на себя управление автомобилем, чтоб избежать столкновения.

Как устроен механизм обнаружения пешеходов

Учитывая свойства и результат работы системы обнаружения пешеходов, становится понятно, что само устройство весьма тонкое и включает в себя не пару элементов. Основными элементами считаются камера (в автомобилях Subaru две камеры), радар и электронный блок управления. Современные системы включают в набор так же разные датчики, сенсоры и подключают иные системы безопасности, для лучшего эффекта работы.

Самым основным и самым дорогим элементом системы обнаружения пешеходов считается электронный блок управления. Именно он распознает пешехода, подает сигналы водителю и принимает окончательное решение относительно последующих действий автомобиля. Если от водителя нет никакой реакции, то система задействует экстренное торможение. Таким образом, получается, что система обнаружения пешеходов, это не отдельный узел с определенным набором деталей, а целый комплекс, способный предотвращать ДТП и самостоятельно принимать решения.

Как еще называют систему обнаружения пешеходов

Несмотря на то, что первой систему обнаружения пешеходов разработала компания Volvo. Найти подобный механизм можно и на других дорогих автомобилях. Соответственно, и название системы будет отличаться:

  • Pedestrian Detection System (PDS) от компании Volvo;
  • Advanced Pedestrian Detection System (APDS) от компании TRW;
  • EyeSight от производителя автомобилей Subaru.

В зависимости от производителя, набор деталей и элементов системы может отличаться. В частности компания Subaru использует две камеры вместо одной, как у Volvo. Несмотря на это большая часть деталей и элементов одинаковы, аналогично, как и суть работы всего механизма.

Как работает система обнаружения пешеходов

На первый взгляд, кажется, что распознать пешехода и подать сигнал водителю весьма не сложно и с таким смогла б справиться любая система безопасности. Но на самом деле все намного серьезней и малейшая ошибка может стоить человеческой жизни. Поэтому перед инженерами стала задача разработать систему, которая не давала сбой и работала с максимальной эффективностью.

Чтоб понять, насколько все сложно устроено, рассмотрим принцип работы системы обнаружения пешеходов, а так же градацию критериев, соблюдая которые можно добиться лучшего эффекта. Первое с чего все начинается, это распознавание самого пешехода. Камера, получив изображение, передает его в электронный блок управления, в это же время параллельно с камерой работает радар и так же передает информацию в блок управления. Если пешеход распознан, оба сигнала с камеры и радара подтвердили это, то система начинает отслеживать движение пешехода.

Благодаря доработкам инженеров, новые механизмы обнаружения пешеходов так же прогнозируют последующие действия пешехода, его перемещение и реакцию. Так же параллельно оценивается вероятность столкновения, и рассчитываются возможные варианты выхода из состоявшейся ситуации. Результат обнаружения мгновенно выводится на дисплей мультимедийной системы.

В случае, если система распознала неизбежную ситуацию столкновения с пешеходом, водителю посылается соответственный звуковой сигнал о немедленном, экстренном торможении. После чего система снова оценивает ситуацию с пешеходом, а так же реакцию водителя на торможение или изменение траектории автомобиля. Если же нет никакой реакции, автоматически задействуется система экстренного торможения, чтоб минимизировать последствия столкновения. По имеющейся информации, современные системы PDS, могут так же просчитывать траекторию, состояние дороги и помехи, чтоб маневрировать, уводя автомобиль от пешехода. Вплоть до полной останови транспортного средства.

Как показывает статистика, с разных ДТП, а так же расчеты инженеров, при скорости 65 км/час вероятность столкновения пешехода с автомобилем составляет 85%. При скорости 50 км/час – 45%, а снизив до 30 км/час, вероятность составляет 5%. Так же многие производители начали устанавливать на автомобили систему защиты пешеходов, специальный эластичный капот и бампер, а так же подушку безопасности для пешеходов, спрятанную между ветровым стеклом и капотом.

Лучший эффект работы система обнаружения пешеходов показала в городском цикле, где скорость движения небольшая, а вот вероятность увидеть пешехода, выбежавшего на дорогу, очень большая.

Пока что в системы есть два основных минуса, которые производители обещают исправить по мере разработок. Система обнаружения пешеходов неработоспособная в ночное время суток или же в плохую погоду (особенно во время дождя или снега). Камера и радар попросту не могут распознать пешехода, при этом каждый раз предлагая недостоверную информацию. Поэтому в такие моменты производитель рекомендует отключать и не пользоваться системой обнаружения пешеходов. Зачастую датчики и сенсоры системы инженеры располагают за центральным зеркалом на ветровом стекле, хотя могут быть исключения.

Методы распознавания пешехода

Как уже говорили, для работы системы обнаружения пешеходов требуются большие ресурсы, мощный процессор, безотказное программное обеспечение и, конечно же, настроенная технология (методы) распознавания тех самых пешеходов. Выделяют 4 основные методы, рассмотрим каждый более подробно.

Целостное обнаружение пешехода

Как правило, это самый распространенный и частый метод, который использует система во время отработки. Если радар и камера засекли движущийся объект, программное обеспечение заключает его в рамку, согласно габаритам и контуров объекта. Далее система анализирует запрограммированные параметры и сравнивает с информацией полученной с камеры. Источником для сравнения и анализа может быть самая разная информация, например уровень тепла (инфракрасное излучение), дающее сигнал о том, что объект излучает тепло, а значит в 95% случаев живое существо.

Альтернативный способ целостного распознавания – анализ гистограммы оттенков, попавших в рамку. После чего система сравнивает с имеющимися в базе образцами и делает соответственный вывод. Огромный минус такого метода в том, что в рамку постоянно попадают помехи или посторонние предметы, которые портят гистограмму, а значит и вывод системы будет не самым эффективным.

Частичное обнаружение (распознание) пешеходов

Многие поговаривают, что метод не самых эффективный, между тем алгоритм имеет меньшую вероятность ошибки, в сравнении с предыдущим. Полученное изображение с камеры система анализирует на наличие отдельных фрагментов или совокупность частей, обводя их контуром.

Собрав все необходимые фрагменты, система формирует одно общее изображение и на его основе делает вывод, сравнивает с образцами в базе данных. Минус такого способа в том, что он требует больших технических ресурсов, соответственно и цена автомобиля будет значительно дороже.

Распознавание по образцам в базе

Принцип работы данного метода распознавания пешеходов, тесно переплетается с предыдущим, но так же есть свои плюсы и минусы. Алгоритм весьма свежий, так как разработали его относительно недавно, но вот сам принцип работы требует доработок. Изначально создается база данных, в которую вносят образцы, информация о форме тела человека, отдельные фрагменты тела, а так же образцы фигур, сфотографированные в самых разных условиях (на дороге, на пешеходном переходе, возле машин и прочее).

Огромный плюс такой системы обнаружения пешеходов в том, что она способна обучатся, или как говорят «натаскивается» на определенные ситуации и реакцию водителя. Таким образом, запоминая те или иные моменты, чтоб в дальнейшем не повторять ошибок.

Распознавание за счет нескольких камер

Такой метод присущий автомобилям компании Subaru, которые используют 2 камеры в системе обнаружения пешеходов. Камеры реагируют на переходящие дорогу объекты, при этом на каждый обнаруженных, наводится отдельная камера (одновременно ведется два объекта независимо от их направления).

Система разбивает полученную картинку на фрагменты, после чего каждый из фрагментов оценивается и рассматривается отдельно на наличие в нем пешехода. Минус такого метода, в том, что при пересечении объектов система может вывести фрагмент, как одно целое. В результате вариант маневра автомобиля или же траектория торможения может быть неправильной.

Пример установки системы обнаружения пешеходов можно найти на автомобилях Volvo S60, Subaru Legacy или Outback, а так же множества других современных моделей. Главным условием считается наличие цветного дисплея мультимедийной системы, а так же возможность установки всех необходимых датчиков, камеры и радара для правильной работы системы. Так же смотрите система обнаружения крупных животных.

Можно сделать итог, что система обнаружения пешеходов неплохо справляется со своей задачей, но последнее решение все же остается за водителем. Только в самых крайних срабатывает автоматический режим, чтоб избежать или минимизировать столкновение с пешеходом.

Видео пример работы системы обнаружения пешеходов:


Ссылка на основную публикацию