車東西（公眾號(hào)：chedongxi）
文 | ?James
今年4月，特斯拉向美國(guó)用戶正式推送了識(shí)別交通信號(hào)燈和停車標(biāo)志并做出反應(yīng)的功能，讓選配有特斯拉完全自動(dòng)駕駛能力FSD（Full Self-Driving）的車型能夠具備紅燈停、綠燈行的能力（自己等紅燈并做出反應(yīng)）。
兩個(gè)月之后，這項(xiàng)功能正式登陸中國(guó)，特斯拉可以識(shí)別前方存在的交通信號(hào)燈，并準(zhǔn)確顯示在車機(jī)屏幕上。雖然特斯拉在中國(guó)的道路上還不能根據(jù)信號(hào)燈顏色自動(dòng)啟停，但實(shí)際路測(cè)發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)功能已經(jīng)比較完善。無論是多個(gè)紅綠燈、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)帶有箭頭標(biāo)識(shí)的紅綠燈，亦或是復(fù)雜的紅綠燈排布，特斯拉都能夠準(zhǔn)確識(shí)別。
▲在美國(guó)已可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停
這項(xiàng)L2級(jí)自動(dòng)駕駛的功能升級(jí)，讓特斯拉叩響了城市道路自動(dòng)駕駛的大門。在不久的將來，我們或許真的能體驗(yàn)到城市道路的自動(dòng)駕駛。
或許正是這一功能升級(jí)，馬斯克最近信心滿滿，在世界人工智能大會(huì)開幕式上放出狂言，今年搞定L5級(jí)自動(dòng)駕駛基本功能；還在特斯拉二季度財(cái)報(bào)電話會(huì)上放話，特斯拉Autopilot將從2.5D升級(jí)到4D。
車東西的小伙伴早就等不及了，在中國(guó)區(qū)推送這一功能后，立馬在晴天下午、晴天傍晚以及雨天下午三個(gè)時(shí)段開上我們的特斯拉Model 3駛上北京街頭。特斯拉對(duì)紅綠燈的識(shí)別效果究竟如何？在中國(guó)有沒有水土不服？能不能識(shí)別北京道路復(fù)雜的紅綠燈呢？
本文福利：在車東西公眾號(hào)對(duì)話框回復(fù)【車東西0058】獲取“特斯拉紅綠燈識(shí)別技術(shù)”講解視頻。
一、特斯拉紅綠燈識(shí)別功能實(shí)測(cè) 位置數(shù)量形狀都能識(shí)別
在軟件更新完成后，剛一上車，我們就遇到了問題：此次更新中最重要的一項(xiàng)功能——紅綠燈識(shí)別功能無法使用，這是怎么回事呢？在經(jīng)過一番摸索之后，我們發(fā)現(xiàn)，必須手動(dòng)在車機(jī)系統(tǒng)中啟用這項(xiàng)功能，確認(rèn)安全之后才能使用。
具體方法是，先將車輛掛入P檔，然后在車機(jī)上點(diǎn)擊控制——Autopilot——打開識(shí)別交通信號(hào)燈和停車標(biāo)志并做出反應(yīng)（Beta）就能使用這項(xiàng)功能了。
▲特斯拉紅綠燈識(shí)別功能需要手動(dòng)開啟
再次發(fā)動(dòng)車輛，不需要額外開啟Autopilot功能，特斯拉就能識(shí)別道路上的紅綠燈了。除了能顯示顏色，還能準(zhǔn)確識(shí)別紅綠燈的數(shù)量，相對(duì)位置，甚至左、右轉(zhuǎn)向箭頭。在捕捉到前方的紅綠燈之后，特斯拉會(huì)實(shí)時(shí)建立3D場(chǎng)景，將信號(hào)燈的畫面顯示在車機(jī)屏幕上，可以大致反映出信號(hào)燈的位置。
之所以說識(shí)別“大多數(shù)”，是因?yàn)楫?dāng)前方大型車輛或路邊行道樹擋住視線時(shí)，信號(hào)燈一定無法被識(shí)別；如果信號(hào)燈偏角太大，信號(hào)燈有一定的概率無法被識(shí)別。除此之外，其他交通信號(hào)燈基本都能被識(shí)別，且識(shí)別非常精準(zhǔn)。
除了識(shí)別紅綠燈之外，現(xiàn)在特斯拉也支持識(shí)別路面的車道標(biāo)識(shí)，包括左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)標(biāo)識(shí)、減速標(biāo)識(shí)以及停止線的位置。此外，路旁的雪糕筒、垃圾桶也能準(zhǔn)確識(shí)別。
▲特斯拉新增多種物體識(shí)別能力
與美國(guó)版本的軟件略有不同，目前特斯拉在中國(guó)道路上還不能根據(jù)紅綠燈的顏色實(shí)現(xiàn)啟停，在未來的軟件更新中，特斯拉將逐步更新這一功能。
顯然，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅綠燈的識(shí)別并作出正確的反應(yīng)，讓特斯拉向城市自動(dòng)駕駛邁進(jìn)了一步，甚至可以說叩響了城市自動(dòng)駕駛的大門。那么，特斯拉的這項(xiàng)功能到底如何實(shí)現(xiàn)的呢？
根據(jù)特斯拉官方公布的消息，紅綠燈識(shí)別功能是通過車輛前向的三枚攝像頭實(shí)現(xiàn)的，分別是長(zhǎng)焦攝像頭、廣角攝像頭和超廣角攝像頭，可以對(duì)不同距離的物體做出判斷。
▲特斯拉的三枚前向攝像頭
如果路面平坦，沒有遮擋，理論上長(zhǎng)焦攝像頭可以發(fā)現(xiàn)250米以外的紅綠燈。隨著車輛與紅綠燈的距離越來越近，主攝像頭也能看到紅綠燈。即便車輛行駛到離紅綠燈很近的位置，超廣角的鏡頭還是能實(shí)時(shí)追蹤紅綠燈的位置和顏色。這三枚攝像頭相互配合，就能實(shí)時(shí)收集外界的圖像信息。
▲三枚前向攝像頭擁有不同的視角
了解完原理后，各位坐穩(wěn)了，我們出發(fā)！
二、紅綠燈千奇百怪 挑戰(zhàn)首都道路不在話下
實(shí)際駕駛過程中，我們發(fā)現(xiàn)，無論多么復(fù)雜的紅綠燈，特斯拉的識(shí)別效果都非常出色。在大部分情況下，人眼正視車輛前進(jìn)方向，視線覆蓋范圍內(nèi)的所有交通信號(hào)燈都能識(shí)別到，并顯示在車機(jī)屏幕上。
▲特斯拉在雨天也能正確識(shí)別紅綠燈
北京十字路口最常見的信號(hào)燈共有兩組，分別控制車輛直行和左轉(zhuǎn)。特斯拉能夠從容應(yīng)對(duì)這種最普通的信號(hào)燈。只要沒有遮擋，就能準(zhǔn)確識(shí)別。
此外，由于廣角攝像頭的覆蓋范圍較廣，臨近路口時(shí)車輛也會(huì)識(shí)別到路口兩側(cè)人行橫道和非機(jī)動(dòng)車的信號(hào)燈。
▲偏離角度較大的人行道、非機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈也能識(shí)別
通常情況下，行人和非機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈由5盞燈組成，行人分別是紅燈和綠燈兩種信號(hào)燈，非機(jī)動(dòng)車是紅、綠、黃三種信號(hào)燈。這樣的信號(hào)燈就稍有不同，其一是沒有黃色燈光控制行人，其二這兩組紅綠燈的5盞燈幾乎連接在一起。
特斯拉在識(shí)別過程中，并沒有將這兩組信號(hào)燈直接顯示成兩組6盞燈，而是非?！皩憣?shí)”地顯示5盞燈。
從測(cè)試中可以發(fā)現(xiàn)，特斯拉識(shí)別紅綠燈的效率非常高，基本上人眼所見，車機(jī)屏幕上就能復(fù)現(xiàn)。
在復(fù)雜的城市道路中，不規(guī)則的交通信號(hào)燈實(shí)際上也不少。對(duì)于千奇百怪的紅綠燈，特斯拉識(shí)別的情況也非常不錯(cuò)。
第一個(gè)場(chǎng)景是多車道的交通信號(hào)燈。這類信號(hào)燈通常出現(xiàn)在隧道、收費(fèi)站以及較寬闊的城市快速路上，用來精確控制每一個(gè)車道是否能夠通行。
在西直門橋路段，由于道路路面較寬，駕駛過程中，我們?cè)龅絾畏较?個(gè)信號(hào)燈的場(chǎng)景，特斯拉能同時(shí)識(shí)別并顯示在屏幕上。
▲特斯拉可以輕松識(shí)別5個(gè)車道信號(hào)燈
信號(hào)燈數(shù)量多其實(shí)并不稀奇，還有更多排列不規(guī)則的紅綠燈等待著特斯拉。如果遇到不規(guī)則的紅綠燈，特斯拉還能從容應(yīng)對(duì)嗎？
▲北京街頭不規(guī)則的紅綠燈
在此次體驗(yàn)過程中，我們遇到了幾種不規(guī)則的紅綠燈。第一種是不規(guī)則的十字路口，兩條公路并非垂直交叉，此時(shí)在駕駛員的視線范圍內(nèi)能夠直接看到其他車道的交通信號(hào)燈。
特斯拉在應(yīng)對(duì)這類信號(hào)燈時(shí)，也能準(zhǔn)確識(shí)別。只不過，正前方和人行道都是紅燈，人行道上方突然出現(xiàn)了綠燈，讓特斯拉“自我懷疑”，識(shí)別到對(duì)向車道的綠燈時(shí)，不斷閃爍，顯得很“沒有自信”。
▲雙清路一路段出現(xiàn)斜向路口（上圖），路口地圖（下圖）
實(shí)際上，特斯拉想要在這樣的紅綠燈布局下實(shí)現(xiàn)紅燈停、綠燈行的自動(dòng)駕駛可能也會(huì)出現(xiàn)判斷失誤的情況。
還有一種信號(hào)燈是箭頭形狀而非圓形，特斯拉在識(shí)別到這類信號(hào)燈時(shí)，能正確顯示箭頭方向。
▲在距離信號(hào)燈較近時(shí)可顯示信號(hào)燈所指方向
在實(shí)際駕駛過程中，車東西發(fā)現(xiàn)，特斯拉在距離紅綠燈較遠(yuǎn)的情況下，只能顯示正確的顏色和圓形信號(hào)，并不能顯示這一信號(hào)燈控制的方向。當(dāng)車輛漸漸駛近信號(hào)燈，信號(hào)燈的方向就會(huì)被準(zhǔn)確識(shí)別并顯示在車機(jī)屏幕上。
同時(shí)，特斯拉在預(yù)估兩盞信號(hào)燈之間的橫向距離也比較準(zhǔn)確，能大致反映出信號(hào)燈之間的距離關(guān)系，這樣一來，很容易就能判斷究竟是哪盞燈控制當(dāng)前車道。
▲識(shí)別中可以準(zhǔn)確反映紅綠燈的相對(duì)位置
不過，車東西也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小問題，人行橫道的行人標(biāo)志、非機(jī)動(dòng)車道的非機(jī)動(dòng)車標(biāo)志、調(diào)頭標(biāo)志都不具體識(shí)別，統(tǒng)一顯示為圓形，車機(jī)屏幕上一直都是圓形信號(hào)燈。
此外，特斯拉還能識(shí)別沒有啟用的信號(hào)燈。在信號(hào)燈完全熄滅的狀態(tài)下，車機(jī)上也能準(zhǔn)確標(biāo)記信號(hào)燈的位置，但不顯示信號(hào)燈顏色。另外，如果出現(xiàn)讀秒的信號(hào)燈，特斯拉也不能識(shí)別，只能識(shí)別當(dāng)前信號(hào)燈顏色，并不能顯示倒計(jì)時(shí)。
三、逆光識(shí)別反應(yīng)稍慢 雨天表現(xiàn)良好
在上面的測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)，特斯拉對(duì)紅綠燈的識(shí)別率并非100%，在某些情況下還是會(huì)有偏差。而逆光、陰雨天氣，對(duì)特斯拉的視覺傳感器有更明顯的干擾。
首先來說說逆光條件。在逆光天氣條件下，車輛的視覺傳感器被強(qiáng)光照射，因此視覺傳感器認(rèn)為光線太強(qiáng)，將感光度降低。但是感光度降低的同時(shí)，相較于太陽光亮度較低的紅綠燈亮度會(huì)更低，甚至在傳感器拍攝的畫面中變成一片漆黑。
在我們平常攝影攝像過程中，如果逆光拍攝，往往會(huì)出現(xiàn)天空過曝，還可能把景物或人物拍得很黑。相機(jī)廠商為在逆光環(huán)境下“照亮你的美”，用算法和多張合成技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍的拍攝效果，讓亮部、暗部細(xì)節(jié)盡可能展現(xiàn)。
實(shí)際上，車內(nèi)攝像頭也是如此。如果逆光拍攝，也會(huì)出現(xiàn)暗部細(xì)節(jié)缺失、亮部過曝的狀況。此時(shí)，不要說識(shí)別紅綠燈了，就算是識(shí)別道路上的其他物體也存在困難。
雖然不知道特斯拉的算法具體是如何實(shí)現(xiàn)的，但通過對(duì)攝像頭的優(yōu)化，在逆光條件下的識(shí)別效率還是非常不錯(cuò)的，正對(duì)車輛的紅綠燈可以識(shí)別，偏角較大識(shí)別效率較低，識(shí)別速度也稍慢。
▲逆光條件下識(shí)別可能不準(zhǔn)
說實(shí)話，在行駛到這個(gè)路口時(shí)，車上幾位同事包括駕駛員都傻了，這么多燈，到底該看哪一個(gè)？還好全是紅，剎?？隙]錯(cuò)。即便在這樣復(fù)雜的條件下，特斯拉還是能夠準(zhǔn)確識(shí)別。
第二是雨天條件。在雨天條件下，城市道路光線較暗，雨水可能遮擋傳感器，兩個(gè)因素都有可能導(dǎo)致識(shí)別效率下降。
如果攝像頭表面覆蓋有水滴，會(huì)直接影響成像質(zhì)量，從而影響車輛自動(dòng)駕駛的能力。在雨天，特斯拉可以利用雨刮器實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺傳感器的清潔，從而讓車輛能準(zhǔn)確采集圖像信息。
▲雨天測(cè)試特斯拉的紅綠燈識(shí)別效果
在實(shí)際測(cè)試過程中，特斯拉在雨天的表現(xiàn)非常好，和晴天的表現(xiàn)基本一致。測(cè)試當(dāng)天，北京的降雨強(qiáng)度可以達(dá)到中雨級(jí)別，如果雨水再加強(qiáng)，不知道會(huì)不會(huì)影響車輛的識(shí)別效果。
還有就是信號(hào)燈被其他物體遮擋的情況。當(dāng)前方行駛一輛大型車輛時(shí)，攝像頭的視線完全被遮擋，無論是人還是車都看不到前方信號(hào)燈的情況。
但攝像頭的視角稍高，如果前方行駛著一輛高大的SUV車型，攝像頭是有一定幾率看到前方信號(hào)燈的。
在實(shí)際路測(cè)過程中我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了攝像頭視角較高的優(yōu)勢(shì)，在前方有大型SUV此時(shí)，攝像頭探測(cè)到前方人眼看不到的紅綠燈，而副駕即便在車內(nèi)微微站立，也無法看到前方的紅綠燈。
▲晚間測(cè)試特斯拉紅綠燈識(shí)別能力
最后，我們?cè)谕黹g將特斯拉開上了街頭。在夜間行駛時(shí)，由于路燈、霓虹燈、前車和對(duì)向車道的車燈讓燈光情況更加復(fù)雜，即便如此，特斯拉的紅綠燈識(shí)別依然準(zhǔn)確，和白天表現(xiàn)基本一致。
結(jié)語：特斯拉正向城市自動(dòng)駕駛邁進(jìn)
總體來說，特斯拉識(shí)別紅綠燈功能的表現(xiàn)相當(dāng)驚艷，不過距離城市道路的自動(dòng)駕駛還有相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。這是因?yàn)椋鞘械缆返穆窙r遠(yuǎn)比高速路更加復(fù)雜，城市道路上其他元素都存在許多不確定性。
特斯拉能夠識(shí)別紅綠燈、行人、騎行者、其他車輛，甚至路旁垃圾桶，可以證明特斯拉的實(shí)力，但要真正到達(dá)城市自動(dòng)駕駛的水平，還有很多路要走。
特斯拉識(shí)別紅綠燈的功能正式向國(guó)內(nèi)用戶開放，標(biāo)志著特斯拉在中國(guó)的自動(dòng)駕駛進(jìn)程又有一步邁進(jìn)。此外，識(shí)別車道標(biāo)線、垃圾桶等物體也讓特斯拉的距離城市自動(dòng)駕駛的目標(biāo)越來越近。
馬斯克認(rèn)為，特斯拉能夠利用視覺傳感器逐步實(shí)現(xiàn)L4級(jí)自動(dòng)駕駛，這一天正在向你我走近。
