双目立体相机在限高防撞预警系统中的应用实践

义建飞 | 文

伴随着城市化率的不断提升，城市及城市群立体交通的不断变化和发展，立交、高架、隧道、地下及立体停车场越来越多，房车、渣土车、混凝土搅拌车、消防车等中大型车辆也越来越多。经常可以看到，城市道路和居民区设有一些限高装置，加上城市建设和绿化带来的临时限高，这些限高装置为相关设施起到很好保护作用，但由限高装置导致的交通事故也很常见，部分事故造成重大人员伤亡和财产损失。这些事故往往是由于驾驶员疲劳驾驶导致无法预估自车高度及限高杆高度，撞上限高装置，这类事故除了造成人员伤亡和财产损失外，还带来了恶劣的社会影响。

那么，有没有什么好的方法可以避免此类限高装置带来的事故呢？答案是肯定的。随着双目立体视觉技术的发展与应用，立体视觉传感器科技公司相继推出了限高防撞预警(HLW)系统，并进一步拓展了可通过性预警功能。

图1 限高装置导致的交通事故

图2 常见的限高情况

限高碰撞预警系统

限高防撞预警系统是指通过专业感知传感器实时检测车辆前方视角范围内可见的限高目标(如限高杆、桥隧、路边指示牌、广告牌、树干等)，对限高目标低于车顶高度的情况，有碰撞危险时进行声音和视觉预警的车辆主动安全系统。

常见限高有两类情况：一是相关单位人为设置的限高装置，二是由树枝、临时搭建物等不规则物体构成的道路净空高度不足的情况。其中限高装置是最常见的一种机动车限行装置，它的一般形式是在道路上方一定高度设置横向的限高杆，或者是由高架桥净空高度构成的限高场景，一般其几何特征平行于道路地面。而树枝、临时搭建物等造成的道路净空高度不足的场景，由于其形态多变，几何特征多样化，很难归纳。

常见感知传感器有单目摄像头、双目摄像头、激光雷达、毫米波雷达等，但由于限高障碍物的形状、颜色、材质等没有统一的标准，而单目系统的图像识别依赖样本库与分类器，无法使用视觉识别方式进行限高障碍物的检测；另外，由于激光雷达和毫米波雷达传感器对限高杆检测可靠性差，也没法起到应有的预警作用。基于双目立体视觉感知的方式，可以有效规避这些难题，对限高标志或障碍物实现有效的检测。实践证明，双目立体视觉系统基于其稠密的三维点云，擅长于较细且形态复杂的限高障碍物判断。

基于双目立体视觉实现的限高防撞预警系统在各种房车(包含前装市场和后装市场)、消防车、救护车、混凝土搅拌车、渣土车、轻型客车等各类型特种车辆以及其他商业运营的商用车上得到越来越多的应用，有效避免了因限高装置引起的各种事故。

图3 目前比较常见的感知传感器

横置双目VS 竖置双目

双目立体视觉系统从形态上可以分为2种：一种是将双目立体相机横向放置，另外一种是将双目立体相机竖向放置。

横置双目方案指的是将2个摄像头在水平方向上分开布置，两者的连线与地面平行，如图4 所示。目前提供横置解决方案的企业有北京蜂云、元橡科技、重庆钜芯，主要前装OEM 市场在宇通房车、长城房车、中联重工等，后装市场主要以房车改装企业、机场特种车辆、消防安全车辆、渣土车等车辆改装企业。

图4 双目立体相机横向放置

竖置双目限高方案，是指2个摄像头布置在垂直方向上，摄像头之间的连线与地面垂直，如图5 所示。目前提供竖置解决方案的企业有中科慧眼，市场主要集中在大通房车的相关车型，属于定制开发的OEM 产品。

图5 双目立体相机竖向放置

根据技术应用及市场实用的情况，对2 种形态的双目立体视觉限高预警方案的特点进行了相应的对比，如表1所示。

表1 横置双目方案和竖置双目限高方案特点对比

图6 横置双目限高方案应用实例

图7 竖置双目限高方案应用实例

小结

在智慧出行和安全出行成为智慧交通重要组成部分的当下，车辆的主动安全功能越来越受到整车企业以及交管部门的重视和推动使用，越来越多的用户也更愿意选择配置了相关功能的车辆。

限高防撞预警系统不仅能保护人民的生命财产安全，而且能有效降低车辆通行限制带来的事故率。近2年，宇通房车、大通房车、中联重科“凌冠”系列搅拌车以及其他一些车企相继发布了自己配置限高预警系统的车型，双目立体视觉技术向着更广阔的市场应用发展，相信不久大家就可以看到限高防撞预警系统乃至更高级的可通过性预警系统在更多类型的车辆上配置，服务于智慧安全出行。