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合成數(shù)據(jù)在實(shí)現(xiàn) ADAS 和自動(dòng)駕駛方面發(fā)揮真正作用

2021-10-12 20:57:37·  來源：北京市高級(jí)別自動(dòng)駕駛示范區(qū)  
　
只要車輛在道路上行駛，分心駕駛便是一個(gè)隱患。然而，科技的飛速發(fā)展和現(xiàn)代生活中干擾因素的不斷增長(zhǎng)已將此問題推到了風(fēng)口浪尖，僅在美國(guó)，2020年就有超過35000
只要車輛在道路上行駛，分心駕駛便是一個(gè)隱患。然而，科技的飛速發(fā)展和現(xiàn)代生活中干擾因素的不斷增長(zhǎng)已將此問題推到了風(fēng)口浪尖，僅在美國(guó)，2020年就有超過35000人死于機(jī)動(dòng)車交通事故。在娛樂信息快速發(fā)展的時(shí)代，駕駛過程中娛樂及信息的“干擾”已經(jīng)成為駕駛員分心駕駛的主要原因之一。
也因此，提升車輛智能網(wǎng)聯(lián)成為了一把雙刃劍，需要在提升的過程中不斷增加政策和技術(shù)的監(jiān)管。通過多重手段達(dá)到降低駕駛員分心帶來的危險(xiǎn)和隱患。
 
駕駛員安全強(qiáng)制法令
高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和越來越自主的技術(shù)可顯著降低因分心駕駛而導(dǎo)致的碰撞率。以歐盟為例，其將分心駕駛列為頭等大事。從2022年開始，所有進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的新車均必須配備先進(jìn)的安全系統(tǒng)。強(qiáng)制性安全措施包括卡車和公共汽車上的分心識(shí)別和警報(bào)系統(tǒng)，以便在行人或騎車人等弱勢(shì)道路使用者靠近時(shí)發(fā)出警告。歐盟委員會(huì)預(yù)計(jì)，到2038年，擬議措施將有助于挽救25000多條生命，避免至少140000人重傷。
行業(yè)專家一致認(rèn)為，ADAS和車輛安全技術(shù)可有效影響車輛安全。然而，汽車制造商在開發(fā)滿足歐盟新安全法規(guī)所需的要求時(shí)將會(huì)面臨更大的技術(shù)障礙。

ADAS發(fā)展的當(dāng)前障礙
汽車制造商和自動(dòng)駕駛汽車制造商使用真實(shí)世界的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練、測(cè)試和驗(yàn)證道路駕駛員安全監(jiān)控系統(tǒng)。開發(fā)這些安全關(guān)鍵感知系統(tǒng)需要大量數(shù)據(jù)支持，且必須設(shè)計(jì)一系列令人眼花繚亂的防真場(chǎng)景，以反映真實(shí)世界的駕駛情況。這些系統(tǒng)還必須設(shè)計(jì)成能夠在不同環(huán)境下成功運(yùn)行，包括嚴(yán)重?fù)頂D的城市和開放式道路的農(nóng)村地區(qū)。
目前運(yùn)行的方法是要求制造商生產(chǎn)及部署裝有傳感器和攝像頭的汽車，以便在汽車制造商認(rèn)為獲得了必要的數(shù)據(jù)之前，能行駛數(shù)百英里，甚至數(shù)千英里。一旦收集了所有數(shù)據(jù)，標(biāo)記真實(shí)世界數(shù)據(jù)的過程將是一項(xiàng)龐大的任務(wù)，需要仔細(xì)提取特定的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注。
 
 
模擬合成數(shù)據(jù)可輔助開發(fā)必要的數(shù)據(jù)，以較少的時(shí)間和成本促進(jìn)AI應(yīng)用
模擬合成數(shù)據(jù)扮演規(guī)則顛覆者的角色
雖然少數(shù)幾家公司可能有能力在各種地理環(huán)境下生產(chǎn)和測(cè)試數(shù)百萬輛汽車，但大多數(shù)主機(jī)廠沒有足夠的資源或車輛能夠提供此類數(shù)據(jù)集。該類數(shù)據(jù)收集除了是一個(gè)昂貴且耗時(shí)的過程外，很難在各種情況下獲得足夠的不同駕駛者的樣本?；诖?，合成數(shù)據(jù)和模擬將成為未來駕駛員安全系統(tǒng)開發(fā)中的一個(gè)重要元素。
隨著模擬合成數(shù)據(jù)（也稱為計(jì)算機(jī)生成數(shù)據(jù)）的興起，各類規(guī)模的公司皆可輕松開發(fā)或獲取必要的數(shù)據(jù)，為人工智能應(yīng)用程序提供支持，而所需時(shí)間和成本僅為外部獲取和手工標(biāo)記訓(xùn)練數(shù)據(jù)的一小部分。對(duì)于自動(dòng)駕駛等安全關(guān)鍵應(yīng)用，合成數(shù)據(jù)通過模擬道路環(huán)境（包括人員、交通燈、閑置停車位等）填補(bǔ)了真實(shí)世界數(shù)據(jù)的空白。因此，制造商將能夠在虛擬汽車環(huán)境中模擬駕駛員行為，在更廣泛的設(shè)置和情況下測(cè)試和迭代模型，而無需構(gòu)建和部署車隊(duì)。
促進(jìn)自動(dòng)駕駛車輛和駕駛員安全系統(tǒng)的開發(fā)
這項(xiàng)新興技術(shù)已成為自動(dòng)駕駛和計(jì)算機(jī)視覺人工智能系統(tǒng)的重要組成部分。模擬合成數(shù)據(jù)將電影和游戲行業(yè)（模擬、CGI）的技術(shù)與生成性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GANs、VAEs）相結(jié)合，使汽車制造商得以大規(guī)模設(shè)計(jì)真實(shí)數(shù)據(jù)集和模擬環(huán)境，而無需在現(xiàn)實(shí)世界中駕駛或指望運(yùn)氣。
合成數(shù)據(jù)使主機(jī)廠能夠關(guān)注特定的感興趣目標(biāo)，例如行人。汽車制造商可在幾小時(shí)內(nèi)模擬數(shù)百萬個(gè)行人的例子（現(xiàn)實(shí)中，這通常需要幾個(gè)月才能完成）。這些模擬可能涵蓋不同照明條件、目標(biāo)位置和惡劣環(huán)境下（暴雨、極寒、濃霧等）的示例?；蛘?，可以插入隨機(jī)噪聲來模擬臟污的攝像頭、霧水和其他視覺障礙物。通過這種方式，制造商可以以與真實(shí)數(shù)據(jù)互補(bǔ)的方式使用模擬合成數(shù)據(jù)。在真實(shí)數(shù)據(jù)中識(shí)別的長(zhǎng)尾事件可以用作圍繞該事件創(chuàng)建數(shù)千個(gè)變體的基礎(chǔ)。
 
合成數(shù)據(jù)也稱為計(jì)算機(jī)生成數(shù)據(jù)
對(duì)于制造商而言，合成數(shù)據(jù)將發(fā)揮越來越重要的作用，以滿足艙內(nèi)駕駛員安全監(jiān)控系統(tǒng)的需求，而無需利用真實(shí)世界駕駛員的數(shù)據(jù)。
隨著對(duì)隱私問題的日益關(guān)注，使用合成數(shù)據(jù)可以在不損害駕駛員隱私的情況下提高駕駛員的安全性。合成數(shù)據(jù)可以幫助汽車制造商建立強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，在監(jiān)控駕駛員行為方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
汽車制造商可使用模擬合成數(shù)據(jù)生成數(shù)千個(gè)獨(dú)特的身份，并根據(jù)需要對(duì)情緒、注視角度、頭部姿勢(shì)、配件、環(huán)境和攝像頭系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)控制。由于生成了數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)附帶了一組擴(kuò)展的像素標(biāo)簽，包括人臉特征、凝視、角度、深度圖、分割、曲面法線和面部網(wǎng)格。因此，制造商將能夠建立更強(qiáng)大的訓(xùn)練模型，以監(jiān)控大幅度運(yùn)動(dòng)，如駕駛員脫手方向盤，以及較小幅度移動(dòng)如眼睛注視。
雖然這一點(diǎn)可能還不明顯，但新的歐盟法規(guī)正在迎來駕駛員安全的新時(shí)代，這將要求汽車制造商重新定義交通的核心所在。模擬合成數(shù)據(jù)將有助于開發(fā)駕駛員安全系統(tǒng)和出行領(lǐng)域的自動(dòng)駕駛技術(shù)，為制造商提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，該解決方案具有無限的可擴(kuò)展性，比真實(shí)世界的數(shù)據(jù)更有效。
隨著車聯(lián)網(wǎng)的提升，車企對(duì)高質(zhì)量合成數(shù)據(jù)的巨大需求將持續(xù)增長(zhǎng)。這些數(shù)據(jù)的支撐，將更好地對(duì)駕駛安全進(jìn)行有效保護(hù)，減少外部情況對(duì)駕駛員帶來的分心干擾。
參考文獻(xiàn)
作者：亞沙爾·Behzadi
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