現(xiàn)在的自動(dòng)駕駛汽車(chē)配備的視覺(jué)傳感器，比較主流的有激光雷達(dá)和高清攝像頭兩種技術(shù)。對(duì)于未來(lái)趨勢(shì)，很多人會(huì)猜測(cè)：究竟哪種技術(shù)會(huì)勝出？
激光雷達(dá)和高清攝像頭的特點(diǎn)是：激光雷達(dá)技術(shù)更優(yōu)，對(duì)駕駛安全性更有保證，但成本更高；攝像頭主要通過(guò)算法進(jìn)行圖像識(shí)別，劣勢(shì)比較明顯，但是成本更低。
就價(jià)格來(lái)看，攝像頭系統(tǒng)價(jià)格普遍在200美元以下；而激光雷達(dá)由于成本原因，遲遲未能普及，以Velodyne為例，他們的16線激光雷達(dá)售價(jià)雖然已經(jīng)降至3999美元，但車(chē)載標(biāo)配的64線激光雷達(dá)仍然高達(dá)50萬(wàn)元，128線更是天價(jià)。特斯拉的CEO馬斯克曾經(jīng)在公開(kāi)演講的場(chǎng)合聲稱激光雷達(dá)沒(méi)有用，認(rèn)為用視覺(jué)的攝像頭就可以解決自動(dòng)駕駛問(wèn)題。但是在視覺(jué)攝像頭技術(shù)還未完全成熟的情況下，還不能證明它的安全性能達(dá)到激光雷達(dá)的水平，因此完全不用激光雷達(dá)目前來(lái)看是不可能的。
所以，一種價(jià)格高，性能優(yōu)；一種價(jià)格低，性能相對(duì)劣勢(shì)。兩種技術(shù)之間的競(jìng)爭(zhēng)，是否有普遍的發(fā)展規(guī)律呢？
技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)普遍的規(guī)律是，隨著技術(shù)的大量應(yīng)用，性能好的更貴的硬件（比如激光雷達(dá)）會(huì)隨著產(chǎn)量增加，價(jià)格急劇下降，最后被市場(chǎng)接受。但是在之前的過(guò)渡階段，就自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，很有可能出現(xiàn)兩種技術(shù)融合的趨勢(shì)，比較一輛汽車(chē)同時(shí)配備激光雷達(dá)和高清攝像頭，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
但是要注意了，也有另外一種可能：更加便宜的第三條技術(shù)路線會(huì)脫穎而出。
全球科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)專家、海銀資本創(chuàng)始合伙人王煜全說(shuō)過(guò)，雖然科技創(chuàng)新沒(méi)有辦法預(yù)測(cè)，但是科技創(chuàng)新進(jìn)入社會(huì)對(duì)市場(chǎng)形成影響是可以預(yù)測(cè)的。意味著如果你從高校的科研成果就有系統(tǒng)的監(jiān)督和跟蹤，那么你對(duì)科技趨勢(shì)的判斷也會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確的把握。
就自動(dòng)駕駛的視覺(jué)傳感器技術(shù)來(lái)說(shuō)，哈佛大學(xué)的一項(xiàng)科研成果：利用超透鏡（超薄的納米光子組件）的深度傳感器，有可能成為繼激光雷達(dá)和高清攝像頭之后的第三種技術(shù)路線。
為什么它非常有價(jià)值？因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了深度視覺(jué)，也就是說(shuō)光學(xué)鏡頭不僅僅能依靠算法來(lái)判斷物體，它也能夠像激光雷達(dá)一樣來(lái)測(cè)量距離了。
在得到知識(shí)城邦上，王煜全介紹了這項(xiàng)前沿的科技成果。經(jīng)過(guò)深入的分析后我們發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可不僅僅是自動(dòng)駕駛那么簡(jiǎn)單，其發(fā)展?jié)摿h(yuǎn)遠(yuǎn)超乎了我們的想象。
技術(shù)的原理是從蜘蛛身上受到的啟發(fā)。我們?nèi)祟惖难劬Λ@得距離信息的方法，是將左眼和右眼同時(shí)獲取到的兩幅略有差異的圖像進(jìn)行搜索對(duì)比（你可以把手指放在面前，交替睜開(kāi)左右眼，這時(shí)你就有體會(huì)了吧），但是，這種方法不夠精確，而且處理繁瑣。人類有一個(gè)強(qiáng)大的大腦可以處理這些任務(wù)，但是蜘蛛?yún)s沒(méi)有。
其實(shí)，蜘蛛已經(jīng)進(jìn)化出了一個(gè)比我們?nèi)祟惛鼮橄冗M(jìn)的深度感知系統(tǒng)。蜘蛛捕獲獵物（比如蒼蠅）之前，用主眼注視蒼蠅，這時(shí)只有主眼視網(wǎng)膜的圖像是清晰的，而其他眼睛視網(wǎng)膜上的圖像會(huì)顯得模糊，這種模糊變化的背后則直接隱藏著距離的信息。確定好距離后，蜘蛛能夠準(zhǔn)確地跳躍到離自己身軀好幾倍遠(yuǎn)的地方，對(duì)獵物發(fā)起致命的攻擊。
在哈佛大學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，研究小組模仿蜘蛛的原理，將兩個(gè)具有不同深度焦距的透鏡共同放到一個(gè)光圈中，構(gòu)建出一個(gè)“超透鏡深度傳感器”。在下方我們放了一張實(shí)驗(yàn)中的拍攝圖片，可以看到在不同距離下拍攝到的物體模糊程度的變化，包括果蠅、水柱，還有半透明的蠟燭（這類物體往往無(wú)法通過(guò)激光雷達(dá)或ToF測(cè)量）。
那么哈佛大學(xué)的這項(xiàng)研究成果未來(lái)會(huì)不會(huì)取代激光雷達(dá)呢？王煜全認(rèn)為，雖然現(xiàn)在判斷還為時(shí)尚早，但至少這項(xiàng)研究成果為我們提供了另一種可能性。未來(lái)激光雷達(dá)和具有深度視覺(jué)的攝像頭進(jìn)行互補(bǔ)，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)的可能性會(huì)更大。
這項(xiàng)技術(shù)還有一些優(yōu)化的空間：一個(gè)是傳感器體積。目前，用現(xiàn)代設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)這種方法，但是需要非常大型的光學(xué)攝像頭和電動(dòng)機(jī)械組件，這種攝像頭可以拍攝不同焦點(diǎn)的照片，但是由于體積龐大而笨重，限制了傳感器的速度和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。而哈佛大學(xué)在實(shí)驗(yàn)中的“超透鏡深度傳感器”，體積只有4×4×10cm。雖然這個(gè)體積還不算小，但這只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里的原型，其中超透鏡材料（也就是超薄的納米光子組件）直徑僅有3mm，未來(lái)傳感器的尺寸還有很大的縮小空間。
另外，實(shí)驗(yàn)中的計(jì)算機(jī)采用了英特爾i5-8500K處理器和NVIDIA Titan V顯卡，通過(guò)優(yōu)化代碼和硬件，還可以進(jìn)一步提升速度。基于以上兩點(diǎn)，未來(lái)還可以用于微型機(jī)器人、侵入式醫(yī)療設(shè)備、小型穿戴設(shè)備、輕便型AR眼鏡/VR眼鏡、甚至手機(jī)等產(chǎn)品的傳感器上。
順便說(shuō)一句，手機(jī)的要求也極大推動(dòng)了攝像頭的進(jìn)步，蘋(píng)果的iPhone 11的三攝像頭設(shè)計(jì)被稱為浴霸，但華為隨后就推出了四攝像頭手機(jī)。攝像頭越做越小，光學(xué)透鏡已經(jīng)難以滿足需求了，更小的金屬透鏡是未來(lái)的方向，如果能在手機(jī)上疊加超透鏡傳感器，是否會(huì)增強(qiáng)手機(jī)的3D建模能力，也是我們希望看到的。
