传感器改善交叉路口安全性

TRW汽车集团在主、被动安全领域享有很高声誉，其设计和制造能力全球领先。TRW下属研究咨询业务部门TRW Conekt在智能交通系统方面取得了诸多成就，并因此而获得国际认可。不久前，TRW Conekt参与了一个为期3年的欧洲研究项目，在这个名为INTERSAFE-2的项目中，TRW Conekt与研究小组的其他成员一起，为改善交叉路口安全性而努力。 尽管现代汽车安全技术已经取得了巨大进步，但是经济发达地区的交通事故数量仍然居高不下。比如在欧洲，18~20岁死亡的人群中，35%源于道路事故。

道路上最危险的路段是交叉路口。据统计，发生于交叉路口的交通事故中，超过40%的事故导致受伤或死亡。为了帮助应对此类问题，欧盟委员会部分资助了一些研发项目，寻找基于技术的解决方案。其中一项就是近期完成的INTERSAFE-2项目。该项目的参与者包括三家主要汽车制造商、大学、研究中心和传感器开发商等10家欧洲机构和公司。

INTERSAFE-2项目的目标是开发一种协同十字路口安全系统(Cooperative Intersection Safety System—CISS)，以大大减少交叉路口交通事故造成的伤亡。该项目力求研发出一种灵活的系统结构，从而推进欧盟委员会的“零事故”愿景。

TRW Conekt因其在对智能车辆和道路设施进行传感和物体分类(通过视频、雷达、数据融合、分析、通讯进行)方面的丰富经验，以及系统安全工程方面的能力，为该项目的成功做出了巨大贡献。

集成范例

通过证明现代传感器、通讯网络、电子地图和定位系统间的有效集成，INTERSAFE-2为可市场化且能有效帮助减少交叉路口事故率的安全系统打下了基础。

在INTERSAFE-2设想的CISS系统中，通过安装在车上和当地道路设施上的传感器，可以实现不同级别的驾驶支持。安装在车辆上的传感设备可以包括摄像头、雷达、超声波传感器、激光扫描仪和GPS。道路设施传感设备则包括路面情况(雨、雪、冰)监测器、雷达或激光扫描仪。传感器和通信网络间的抽象层使系统能够通过不同的传感器配置有效工作。

场景检测

INTERSAFE-2考虑了许多在交叉路口的不同场景，包括右转和左转、直行和闯红灯。图示的两个例子就是在交叉路口CISS系统的执行情况，说明了该系统如何通过使用各种传感器和通信系统来帮助降低转弯车辆造成事故的风险。

CISS系统的执行取决于几个因素，包括可使用的传感器、成本和可靠性。本文描述了利用现有的低成本摄像头，也就是目前常用于车道偏离警示系统的传感器，如何进一步发展到可以识别车道标识、停车线、行车箭头和人行横道线。以上数据随后将与其他数据融合，来重建一个交叉路口的虚拟模型。

TRW Conekt在INTERSAFE-2项目中使用的摄像头是一个拍摄单色或灰度的设备，分辨率为480×752。尽管该设备的技术性能一般，但通过一系列扩展的图像处理程序可以使其识别关键特征和物体。所有处理过程都是实时完成的，这样场景就可以立刻重建，用于支持更高级别的决策控制系统。

开发出的算法

在程序处理前，会先用一个取帧器捕获通过摄像头拍摄的图片。当获得图像之后，系统使用边缘检测算法，首先进行识别，然后以定位为基础开始区分边缘。在这个最初的处理过程结束之后，通过专为该项目特别开发的算法，边缘将连接在一起成为线段。然后应用另一种算法，相似的及相邻的线段集合成形，随后作为物体进行进一步分析和归类。

线条分类

当线段主要的归类完成之后，线段被集中到一起形成一条几乎连续的线条。这些线条如果能形成一条白线，将被组合到一起，这样就有了水平线或垂直线。垂直于车辆行驶方向的白线将被标注为潜在的停车线。之后一个分类程序开始识别平行于车辆行驶方向的线，这些线可能是车道标识，而垂直于车道线的白线就有可能是停车线。摄像头拍摄到的每帧画面都会进行以上这些步骤，这个过程的频率为25 Hz。

垂直线段被集中到一起作为潜在的路桩进行区分。两条靠近且较明显的边缘就被区分为潜在的路桩。单条明显的边缘也会进入该处理程序中，因为可能代表一个物体特征(例如转角或者建筑物)，这个特征很容易被其它传感器探测到，有助于进行传感器数据融合的处理。

距离问题

根据接近度，在每一帧画面中，会由简单的关联特征来追踪路桩和垂直线段。一般这种物体的距离都是未知的，因为物体与地面的切点往往可能无法看到或探测到，因此很难生成路桩的相对运动模型或预测该路桩在下一帧画面中的位置。但在一个多传感器的环境中，路桩和建筑物边缘更容易通过不同的传感器探测到，比如雷达或激光扫描仪，然后信息会反馈到算法中。

之后连接线段组，形成一个轮廓，来验证其是一个水平路标的可能性，尤其是交叉路口通常会有行车箭头。这样的分类基于投影到地平面的特征点、整体形状和线段的尺寸。计算中使用概率方法，将线段组与目录中的箭头形状进行相似度计算，如果查到对应的项目，该道路要素将被输出。箭头识别会在每一帧画面中进行，虽然目前系统在执行中没有进一步推进箭头识别，但是在整个设计中，箭头的追踪被纳入考虑范围，未来的发展可能会包括基于箭头边缘(一个八边形包围箭头)的移动来对箭头进行追踪。

交叉路口识别

由箭头识别派生而来的另一项开发是识别人行横道线的可能性。人行横道线可以被视作一组与车辆距离相等的矩形，也可以作为一种不同的物体被输出。

INTERSAFE-2项目提供了一个有价值的机遇，来发展先进的传感器技术，可以用来帮助增强驾驶者和行人在交叉路口的安全性。

全面集成

重要的是，这个项目向汽车业证明了安装在车辆上和当地基础设施上的传感器可以相互结合，帮助提高工作效率，支持全面集成的交叉路口安全系统发展。

未来的CISS系统将依靠一系列传感器设备的融合，可能也将更多地利用视频技术来帮助建立虚拟的交叉路口模型，为驾驶者的判断决策提供支持。

在INTERSAFE-2中，TRW Conekt增强了现有低成本摄像头的性能，使其能够识别和定位交叉路口特征，例如停车线、箭头、人行横道线和路桩，这是交叉路口电子地图显示都无法做到的。

Intersafe-2研究小组成员

INTERSAFE-2项目是由欧盟委员会资助的第七框架计划(7th Framework Program)中的一部分，紧跟之前的INTERSAFE项目。INTERSAFE-2项目于2011年5月结束。

参加INTERSAFE-2项目的有：TRW Conekt；德国SICK公司；NEC欧洲网络实验室；德国Swarco交通系统；大众汽车；宝马研究院；沃尔沃技术中心；亚琛汽车学院；法国国家计算机科学和控制研究院与Joseph Fourier大学；罗马尼亚Cluj-Napoca技术大学；芬兰VTT技术研究中心。

TRW进一步投资研发车载摄像传感技术

公司日前宣布开发第三代摄像传感技术的投资计划，以不断完善车辆前撞预警系统和车道保持系统，帮助汽车制造商应对北美安全法规要求的不断提高。

TRW销售业务开发执行副总裁Peter Lake先生说：“鉴于车辆偏航引起的事故频发，我们预期在未来五年内，北美车辆装配摄像头系统的趋势强劲。美国国家公路交通安全管理署(NHTSA)2010年的数据显示，53%的道路死亡事故是偏离车道造成的。另，据美国高速公路安全保险协会(IIHS)估算，如使用离道预警系统和车道保持辅助系统，美国每年7500多人可不至车祸死亡。”

TRW下一代摄像头技术将会在S-Cam产品中集成现有的许多功能，包括控制大灯、监测车道、识别交通信号、识别和划分对方车辆类型、自动紧急制动等。由于行人保护在欧美已成为一项关键的安全目标，提高检测行人的功能也是技术重点。

TRW主、被动安全集成技术全球主管Alois Seewald博士表示：“我们将把众多安全特性集中到单个传感器中，为不同的车辆细分市场提供具有竞争力且价位合理的解决方案。此外，该技术还将满足低速自动紧急制动的传感要求。”

S-Cam前视摄像头是TRW与Mobileye公司联手研发的成果，现已投放欧洲和亚洲市场，一年内将在美国上市。双方正继续合作，开发新一代技术。

Seewald博士总结道：“车载摄像头是一种极具多样应用性的驾驶辅助技术，它可以区分行车环境中的大量相关物体。传感信息得到处理后，可与其它驾驶辅助功能协同应用，或集成到别的传感器中。我们提供的解决方案把多项便利和安全功能一体化，并可进一步扩展功能，因此吸引了众多乘用车和商用车制造商，已签订多份生产合同。”