從去年下半年開始，關(guān)注自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的人感覺到，這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)從頭幾年的狂熱期逐漸趨于冷靜，無(wú)論是融資還是關(guān)于技術(shù)突破方面的消息不再源源不絕。另一方面，高精地圖對(duì)于推動(dòng)自動(dòng)駕駛應(yīng)用在實(shí)際場(chǎng)景來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，它相當(dāng)于自動(dòng)駕駛車輛的“雙眼”+“指揮中心”，決定著自動(dòng)駕駛車輛的行駛路線，從而也決定了車輛和乘客的安全。本文將通過(guò)自動(dòng)駕駛高精地圖服務(wù)公司 DeepMap 工程技術(shù)總監(jiān)鄒亮，全面了解對(duì)于自動(dòng)駕駛至關(guān)重要的高精地圖從生產(chǎn)制作到實(shí)踐部署的過(guò)程，以及他對(duì)于自動(dòng)駕駛生態(tài)的看法。

2016 年，在硅谷 Palo Alto，前百度無(wú)人車部門的首席架構(gòu)師吳夏青（James Wu）與他的前同事——谷歌地圖引擎創(chuàng)始人 Mark Wheeler 一同創(chuàng)辦了一家名為 DeepMap 的公司，旨在開發(fā)能夠幫助無(wú)人駕駛車輛在復(fù)雜而不可預(yù)測(cè)的真實(shí)世界中自主導(dǎo)航的技術(shù)能力，其中高精 3D 地圖是他們的主打產(chǎn)品。

高精地圖主流技術(shù)

首先我們來(lái)了解一下高精地圖的概念。高精地圖不是相對(duì)于普通的導(dǎo)航電子地圖精度更高的一種地圖，普通的導(dǎo)航電子地圖是面向人類駕駛員使用，而高精度地圖由自動(dòng)駕駛汽車直接讀取，用于自動(dòng)駕駛汽車的定位和道路規(guī)劃。高精地圖自動(dòng)駕駛常用的傳感器包括：激光雷達(dá) (LiDAR)、相機(jī) (Camera)、GPS 和慣導(dǎo) (IMU)。

DeepMap 3D 定位地圖

高精地圖對(duì)于自動(dòng)駕駛的重要性不言而喻，它們就像是人類的“雙眼”+“指揮中心”，決定著無(wú)人車行駛的路線。現(xiàn)在市面上的高精地圖產(chǎn)品主要有哪些類型呢？它們的優(yōu)勢(shì)和不足有哪些？

鄒亮告訴 AI 前線記者，目前主流的高精地圖主要分為兩大類，一是激光點(diǎn)云融合技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用激光雷達(dá)掃描，返回場(chǎng)景分布點(diǎn)的技術(shù)；二是基于圖像和 GPS 的技術(shù)。其中，激光點(diǎn)云融合的技術(shù)又分為兩種，一是基于點(diǎn)云融合的算法，其應(yīng)用場(chǎng)景較廣，不僅限于 GPS 場(chǎng)景，這也是 DeepMap 采用的技術(shù)思路；第二種是基于比較精確的差分 GPS 和精確慣導(dǎo)（IMU，慣性測(cè)量單元），其對(duì)場(chǎng)景依賴較強(qiáng)，必須在比較開闊的場(chǎng)景使用，對(duì)于高架橋等 GPS 信號(hào)弱的場(chǎng)景效果不佳。基于圖像和 GPS 技術(shù)解決方案精度比較差，主要用來(lái)制作 L2、L3 的 ADAS 地圖，而激光點(diǎn)云則可以滿 L4、L5 的需求。

鄒亮表示，DeepMap 生產(chǎn)的高精地圖，精度可達(dá)到 5cm，定位精度在 10cm 以內(nèi)，而市面上的產(chǎn)品精度一般在 20cm 左右。

高精地圖生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)

大規(guī)模、低成本生產(chǎn)無(wú)人駕駛高精地圖是業(yè)界難點(diǎn)，解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)是什么？鄒亮表示，大規(guī)模制圖的關(guān)鍵點(diǎn)主要包括三點(diǎn)：

數(shù)據(jù)采集的管理，需要有數(shù)據(jù)采集路線和需要更新的數(shù)據(jù)，才能合理判斷道路的采集方式和最省時(shí)省資源的路線，而這些都需要好的設(shè)計(jì)才能優(yōu)化達(dá)到最高效率；

大數(shù)據(jù)處理，高精地圖所需要處理的數(shù)據(jù)量巨大，必須使用數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)集群來(lái)做處理，并且涉及到很多并行計(jì)算和處理，這些對(duì)數(shù)據(jù)處理能力都是極大的考驗(yàn)；

高精地圖的實(shí)時(shí)更新也相當(dāng)重要，道路環(huán)境有可能在不斷的變化，需要實(shí)現(xiàn)快速有效的更新發(fā)生變化的區(qū)域。

實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)

目前，DeepMap 在高精地圖生產(chǎn)過(guò)程中主要有以下應(yīng)用，但各種應(yīng)用過(guò)程中都還有需要不斷克服的挑戰(zhàn)：

圖像語(yǔ)義分割

圖像語(yǔ)義分割是將圖像中每一個(gè)像素劃分在預(yù)先規(guī)定的幾個(gè)類別中，不同類別對(duì)應(yīng)不同的語(yǔ)義信息。用于交通標(biāo)識(shí)的檢測(cè)，包括車道線、標(biāo)識(shí)牌、信號(hào)燈等，它的難點(diǎn)在于需要生成出不同國(guó)家或地區(qū)的訓(xùn)練集。比如在美國(guó)，同屬加州的舊金山收集的數(shù)據(jù)不一定在洛杉磯可以用，不同國(guó)家之間差異就更大了。

路牌、信號(hào)燈檢測(cè)

現(xiàn)在可以做到自動(dòng)生成路牌和信號(hào)的 3D 位置，但還需要進(jìn)一步提高檢測(cè)的召回率，這很好理解，在真正的無(wú)人駕駛場(chǎng)景中，不能輕易漏掉任何一個(gè)物體，因?yàn)槿绻┑袅藭?huì)容易產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。難點(diǎn)二是從 2D 圖像到 3D 坐標(biāo)中的朝向有時(shí)不太準(zhǔn)確，需要人工調(diào)整。

車輛檢測(cè)

高精地圖需要把車輛等臨時(shí)存在物去除，所以需要做車輛檢測(cè)。車輛是一種很常見的可移動(dòng)障礙物，可以使用現(xiàn)有的深度學(xué)習(xí)模型計(jì)算出車輛的 3D 位置，來(lái)完成車輛的移除，除此之外還會(huì)用到相機(jī)和激光雷達(dá)得到的數(shù)據(jù)結(jié)果。

3D 點(diǎn)云車輛檢測(cè)

DeepMap 3D 點(diǎn)云車輛檢測(cè)

通過(guò)算法，DeepMap 使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像訓(xùn)練出的模型，可用于直接去除點(diǎn)云中的車輛點(diǎn)，并提高點(diǎn)云匹配的精度。但 3D 點(diǎn)云車輛檢測(cè)也存在一些挑戰(zhàn)，難點(diǎn)之一在于前面提到的訓(xùn)練集，高質(zhì)量的訓(xùn)練集比較難以獲取，這些數(shù)據(jù)集獲取時(shí)間久、價(jià)格高；難點(diǎn)二在于精確率不如 2D 圖像深度學(xué)習(xí)結(jié)果準(zhǔn)確。

除此之外，高精地圖技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用之間的鴻溝還有很多，在自動(dòng)駕駛真正上路之時(shí)仍然會(huì)遇到很多挑戰(zhàn)。比如在地下車庫(kù)場(chǎng)景中最突出的完全沒有 GPS（+ 信號(hào)）的現(xiàn)象。由于低成本 IMU 慣導(dǎo)無(wú)法獲取精確的初始位置，因此難以進(jìn)行定位。面對(duì)這一問(wèn)題，DeepMap 采用了基于低成本的傳感器，以及點(diǎn)云融合和 ICP 的算法成功地進(jìn)行了車庫(kù)地圖制作。而對(duì)于其他廠商來(lái)說(shuō)，地下車庫(kù)地圖制作很困難，但也不是沒有辦法，一種方案是采用高成本的激光雷達(dá)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，但是成本較高。在這一問(wèn)題上，DeepMap 的優(yōu)勢(shì)在于可以低成本完成高精地圖制作。

激光雷達(dá)不可或缺，高精地圖也遠(yuǎn)未完善

關(guān)于高精地圖，馬斯克近日來(lái)發(fā)表的那句引起了很大爭(zhēng)議的言論絕對(duì)值得一提：“False and foolish = HD maps and LiDAR”。和很多人一樣，鄒亮也并不認(rèn)同這一說(shuō)法。

他認(rèn)為，馬斯克說(shuō)這句話的出發(fā)點(diǎn)可能在于目前來(lái)說(shuō)激光雷達(dá)的成本太高，甚至超過(guò)一輛汽車的價(jià)格，如果激光雷達(dá)的成本降低，馬斯克也許就不會(huì)這么說(shuō)了。在他看來(lái)，目前激光雷達(dá)對(duì)于安全自動(dòng)駕駛是必不可少的設(shè)備之一，隨著激光雷達(dá)創(chuàng)企的發(fā)展，激光雷達(dá)的成本將達(dá)到廠商可承受的范圍之內(nèi)。但另一方面，這句話在未來(lái)也許會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，那就是當(dāng)圖像技術(shù)能夠達(dá)到人眼的級(jí)別時(shí)，激光雷達(dá)可能就不是必需的了，但這一天何時(shí)到來(lái)，鄒亮表示至少要在十年之后。

鄒亮認(rèn)為，高精地圖技術(shù)現(xiàn)在仍然有待開發(fā)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)還未達(dá)到完善的階段，我們雖然有全國(guó)高速公路的數(shù)據(jù)，但 還沒有任何一家廠商能夠制作覆蓋全國(guó)的針對(duì) L4 和 L5、采用點(diǎn)云融合技術(shù)的高精地圖， 這是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的一個(gè)缺憾和空白。

目前，高精地圖主要面向 L2、L3 級(jí)自動(dòng)駕駛車輛，但由于國(guó)家政策和技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的精度不夠，高精地圖還未大規(guī)模使用。另一方面，L4、L5 級(jí)自動(dòng)駕駛依賴于激光雷達(dá)，但是由于需求的數(shù)據(jù)量太大、場(chǎng)景變化太多，相應(yīng)的點(diǎn)云融合技術(shù)目前還未實(shí)現(xiàn)，未來(lái)還需要繼續(xù)完善。

那么，高精地圖的發(fā)展究竟受到了什么限制，才遲遲難以突破近在眼前的問(wèn)題？鄒亮表示，主要瓶頸在于這幾點(diǎn)：

測(cè)繪行業(yè)政策嚴(yán)格，并非所有企業(yè)都被允許進(jìn)入測(cè)繪行業(yè)；

國(guó)家還未確定何時(shí)開放公共道路無(wú)人車測(cè)試，只有大規(guī)模的需求才能促進(jìn)高精地圖發(fā)展；

高精地圖的商業(yè)模式還無(wú)法支撐整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在 DeepMap，商業(yè)產(chǎn)品的形式主要包括四種，一是為無(wú)人車初創(chuàng)公司、傳統(tǒng)車企和技術(shù)難點(diǎn)無(wú)法突破的圖商提供高精地圖定制化生產(chǎn)；二是定位服務(wù)，這和高精地圖息息相關(guān)；三是多傳感器的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；四是低成本數(shù)據(jù)收集方案。

自動(dòng)駕駛領(lǐng)域趨于冷靜是好事

鄒亮表示，高精地圖是自動(dòng)駕駛不可或缺的技術(shù)，Waymo、Cruise 等已經(jīng)證明了其價(jià)值。但在技術(shù)上，高精地圖廠商亟需解決制作覆蓋全國(guó)的點(diǎn)云融合高精地圖的問(wèn)題，以及實(shí)現(xiàn)地圖的及時(shí)更新。

關(guān)于自動(dòng)駕駛趨于冷靜，鄒亮表示，自動(dòng)駕駛是一個(gè)對(duì)技術(shù)要求較高的領(lǐng)域，市場(chǎng)冷靜下來(lái)有利于優(yōu)勝劣汰，讓真正做技術(shù)的自動(dòng)駕駛公司存活下來(lái)，讓一些公司可以做真正有利于這個(gè)行業(yè)的技術(shù)，總體上利大于弊。Cruise 剛拿下的天價(jià)融資額，也驗(yàn)證了這個(gè)觀點(diǎn)。

而對(duì)于繞不開的自動(dòng)駕駛安全性問(wèn)題，鄒亮則直接給出了建議，他認(rèn)為可以通過(guò)多傳感器融合技術(shù)來(lái)解決，因?yàn)橐蕾囉谌魏我粋€(gè)傳感器都會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，如果特斯拉不過(guò)于依賴攝像頭，使用了激光雷達(dá)，也許多起悲劇事故本可以避免，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低。