Pojazdy autonomiczne (AV) sprawdzają się w idealnych warunkach pogodowych, przy czystym niebie, dobrze oznakowanych drogach i przewidywalnych trasach. Jednak stworzenie systemu, który poradzi sobie w każdych warunkach pogodowych i środowiskowych jest znacznie trudniejsze. Problemy te stają się jeszcze bardziej widoczne przy opracowywaniu pojazdów autonomicznych i bezzałogowych oraz innych systemów naziemnych przeznaczonych do użytku poza drogami publicznymi, zwłaszcza w przypadku istotnych gałęzi przemysłowych, które napędzają globalną gospodarkę, takich jak wydobycie surowców, rolnictwo i budownictwo. Jedną z kluczowych przeszkód w pokonywaniu trudnych warunków środowiskowych jest uwzględnianie cząstek stałych w powietrzu, zwłaszcza pyłu.
Istniejące technologie czujników stosowane w pojazdach wyposażonych w zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS) i AV ulegają degradacji w zapylonym środowisku z powodu ograniczonej widoczności i zasięgu kamer widzialnych (RGB). Radar może skutecznie penetrować niekorzystne warunki, w tym kurz, ale może uchwycić tylko częściowy obraz sceny – nie może klasyfikować obiektów ani odróżnić istoty żywej (czyli rzeczy, w którą kierowcy najmniej chcą uderzyć) od obiektu nieożywionego, co jest krytycznym aspektem poprawy bezpieczeństwa pracy w transporcie. Radar cierpi również na wysoki wskaźnik wyników fałszywie dodatnich, co ogranicza jego zdolność do samodzielnego działania bez łączenia się z innymi czujnikami, zazwyczaj kamerami monochromatycznymi.
Percepcja przez pył za pomocą termowizji
Dzięki testom przeprowadzonym przez firmę Teledyne FLIR i innym programom finansowanym przez rząd, obrazowanie w długofalowej podczerwieni (LWIR), które wykrywa promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widma od 8 μm do 14 μm, okazało się skuteczne w wykrywaniu obiektów, w warunkach w których cząstki stałe zawieszone w atmosferze ograniczają widoczność. Obrazowanie termowizyjne, w porównaniu z systemami kamer RGB, bliskiej podczerwieni i krótkofalowej podczerwieni, jest szczególnie skuteczne w przypadku wykrywania pieszych w nocy.
Poprawa percepcji za pomocą termowizji stereoskopowej
Aby jeszcze bardziej zwiększyć dokładność postrzegania przez kamery termowizyjne, stereoskopowe połączenie dwóch kamer dodaje trzeci wymiar do przechwytywanych danych. Stereoskopowo sparowane kamery termowizyjne mogą zapewnić kluczową percepcję głębi poprzez pył, w tym zdolność do pomiaru odległości poprzez triangulację kamer z obiektami w polu widzenia.
To zrozumienie, w połączeniu z konwencjonalną siecią neuronową, umożliwia systemowi zarówno identyfikację obiektów, jak i ich odległości w celu podjęcia najwłaściwszych decyzji w danej sytuacji, w połączeniu z modalnościami innymi czujników wspomnianymi powyżej.
Ponadto, stereoskopowe obrazowanie termiczne stało się ostatnio znacznie bardziej efektywne dzięki innowatorowi samochodowych systemów wizyjnych, firmie Foresight Automotive, będącej częścią programu Thermal by FLIR®. Jego pierwszy w branży, zgłoszony do opatentowania system automatycznej kalibracji został zaprojektowany tak, aby zapewnić, że kamery stereoskopowe pozostają skalibrowane niezależnie od ich konfiguracji lub pozycji, w celu stworzenia dokładnego i ciągłego postrzegania głębi.
Poniższy obraz przedstawia dane przechwycone przez termowizyjne kamery stereo po lewej stronie w porównaniu do kamer stereo na światło widzialne po prawej stronie. Kamery termowizyjne z łatwością wykrywają pojazd z przodu, w tym jego odległość 55,6 metra, podczas gdy kamery widzialne nie są w stanie wykryć i sklasyfikować pojazdu.
Układ stereo kamer termowizyjnych może znacznie poprawić wykrywanie przeszkód i pomiary odległości w zakurzonym środowisku w dzień i w nocy. Photo credit: Foresight
Obiecująca przyszłość dla przemysłowych pojazdów autonomicznych
W środowiskach przemysłowych producenci maszyn ciężkich poczynili już znaczne postępy we wprowadzaniu na rynek pojazdów AV. Firma Caterpillar zauważyła niedawno, że jej autonomiczne ciężarówki zapewniły klientom znaczny wzrost produktywności i stopnia wykorzystania ciężarówek przy niższych kosztach na tonę, generując do 30 procent wyższą produktywność. Jednak aby osiągnąć szeroką adaptację, nadal istnieją znaczące luki technologiczne w środowiskach przemysłowych, podobnie jak na drogach publicznych. Termowizja stereoskopowa może odegrać kluczową rolę w wypełnieniu tych luk, zwłaszcza w warunkach zapylenia, nawiewu piasku lub innych warunków ograniczonej widoczności.
Więcej informacji na temat obrazowania termowizyjnego dla systemów ADAS i AV można znaleźć na stronie https://www.flir.com/oem/adas/ . Więcej informacji na temat obrazowania stereoskopowego firmy Foresight można znaleźć na stronie: https://www.foresightauto.com/ .
Źródło artykułu i fotografii: https://www.flir.com/discover/cores-components/thermal-stereo-solutions-for-seeing-through-dust-in-rugged-environments/