自動駕駛實驗室
這是NVIDIA DRIVE Labs自動駕駛實驗室系列視頻的第二十集，在上一集中我們講了主動學(xué)習(xí)如何優(yōu)化夜間行人檢測。在自動駕駛實驗室系列視頻中，我們將以工程技術(shù)為重點的視角關(guān)注實現(xiàn)自動駕駛汽車的各個挑戰(zhàn)以及NVIDIA DRIVE AV軟件團隊如何應(yīng)對這些問題。

任務(wù)：
感知交叉口

方法：
AI
交叉口是常見的道路特征，無論是社區(qū)中的四向停車，還是在布滿交通信號指示的多車道交匯口。

考慮到駕駛途中遇見交叉口的頻率、多樣性和風(fēng)險（美國超過50％的嚴重事故都發(fā)生在交叉路口或附近），能夠準(zhǔn)確地進行交叉口導(dǎo)航對自動駕駛汽車來說至關(guān)重要。

自動處理交叉口給自動駕駛汽車帶來了一系列的復(fù)雜挑戰(zhàn)。其中包括能夠在交叉口等候線或人行橫道上準(zhǔn)確停下來，在各種情況下正確處理和理解交通規(guī)則，擁有辨識并正確執(zhí)行各種操作的能力，例如直行穿過交叉口，以及在非保護交叉口轉(zhuǎn)彎。

在之前的NVIDIA自動駕駛實驗室系列視頻中，我們演示了如何使用WaitNet DNN檢測交叉口、交通信號燈和交通標(biāo)志，以及如何使用LightNet和SignNet DNN對交通信號燈狀態(tài)和交通標(biāo)志類型進行分類。

在本期視頻當(dāng)中，我們將進一步展示NVIDIA如何借助AI來感知自動駕駛汽車在日常駕駛中可能遇到的各種交叉口結(jié)構(gòu)。

手動繪制地圖

早前，自動駕駛汽車會依靠一個交叉口及其周圍區(qū)域的高清3D語義地圖，來了解該路口的結(jié)構(gòu)，并創(chuàng)建安全的導(dǎo)航路徑。

人工貼標(biāo)簽是創(chuàng)建此類地圖的主要工作，這個過程需要對所有可能相關(guān)的十字路口結(jié)構(gòu)特征進行手工編碼，例如十字路口進/出線和分隔線的位置，所有交通信號燈或標(biāo)志的位置，以及每個方向有多少條車道。交叉口場景越復(fù)雜，需要手動標(biāo)注的工作量就越繁重。

這種方法有個重要的限制，就是缺乏可擴展性。在自動駕駛汽車進行導(dǎo)航之前，需要把世界上每個交叉口手動貼上標(biāo)簽，這將給數(shù)據(jù)收集、標(biāo)簽和成本帶來不可估量的挑戰(zhàn)。

另一個挑戰(zhàn)在于臨時場景，例如施工區(qū)域。由于這些場景的臨時性質(zhì)，無論將它們標(biāo)進地圖還是不標(biāo)記都會變得十分復(fù)雜。

而我們的方法更類似于人類的駕駛方式。人們借助實時感知而不是地圖來了解路口結(jié)構(gòu)并進行交叉口導(dǎo)航。

針對交叉口的結(jié)構(gòu)化方式

我們的算法擴展了WaitNet DNN預(yù)測交叉口結(jié)構(gòu)的能力，并把這些交叉口結(jié)構(gòu)視為我們稱之為“關(guān)節(jié)”的點集合。正如人體通過關(guān)節(jié)的連接來做出動作一樣，我們通過將交叉口結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)連接到車輛需遵循的路徑中，來實現(xiàn)自動駕駛車輛的正確行駛。


圖1展示了基于DNN進行的交叉口結(jié)構(gòu)預(yù)測。如圖所示，我們可以檢測交叉口結(jié)構(gòu)特征并將其分為不同類別。例如，測試車輛和現(xiàn)場其他車輛的交叉口的入口和出口點，以及人行橫道的入口和出口。

圖1.交叉口結(jié)構(gòu)預(yù)測。紅色=測試車輛的十字路口進入等待線；黃色=其他車輛的十字路口進入等待線；綠色=交叉口出口線。在此圖中，綠線表示測試車輛從最左側(cè)車道到達交叉口時可能駛出交叉口的所有可能方式。具體來說，它可以繼續(xù)直行、左轉(zhuǎn)或掉頭。

我們的DNN不會分割圖像輪廓，而是能夠區(qū)分不同車道的交叉口入口和出口點。這個方法的另一個主要好處是，針對遮擋和部分遮擋的交叉口結(jié)構(gòu)預(yù)測更具可靠性，并且能夠預(yù)測繪制的和推斷的交叉口結(jié)構(gòu)線。

圖1的交叉口關(guān)鍵點也可以連接到用于導(dǎo)航交叉口的路徑中。通過連接交叉口的出入點，可以預(yù)測測試車輛的運動路徑和軌跡。

我們的實時感知具有可擴展性，無需人工標(biāo)記便可處理各種類型的交叉口。它也能夠與擁有高質(zhì)量數(shù)據(jù)的地圖信息相結(jié)合，創(chuàng)建用于處理復(fù)雜路口的多樣性和冗余。

在即將發(fā)布的DRIVE Software版本中，開發(fā)人員可以將基于DNN的交叉口結(jié)構(gòu)感知功能作為WaitNet DNN的添加進行使用。