Câmera esmaga Lidar e reivindica inicialização

Jul 08, 2023

Se você vai deixar um carro dirigir sozinho, é melhor que ele tenha uma imagem primorosamente detalhada de seus arredores. Até agora, a indústria tem favorecido a precisão do lidar a laser. Mas a startup Nodar, com sede em Somerville, Massachusetts, diz que os sistemas baseados em câmeras poderiam ter um desempenho melhor.

Lidar, que é a abreviatura de detecção e alcance de luz, varre o ambiente com raios laser e depois capta os reflexos. Medir quanto tempo leva para a luz retornar torna possível avaliar a distância e usar essa informação para construir uma imagem 3D. A maioria dos veículos autônomos atuais, incluindo os fabricados pela Waymo e pela Cruise, dependem fortemente do lidar, que pode custar dezenas de milhares de dólares por apenas uma unidade. Nodar diz que a sua alternativa custaria muito menos.

Os sistemas de visão 3D baseados em câmeras têm sido consideravelmente piores no julgamento de distâncias do que o lidar, e muitas vezes enfrentam dificuldades com pouca luz ou condições climáticas adversas. Mas graças aos avanços na tecnologia de câmeras automotivas e ao software proprietário da Nodar, o CEO Leaf Jiang diz que esse não é mais o caso.

Nodar tira imagens de duas câmeras bem espaçadas e depois compara suas visualizações para construir um triângulo, com o objeto no ápice distante. Em seguida, ele calcula a que distância um objeto está.

“Os sistemas baseados em câmeras em geral sempre tiveram uma má reputação”, diz ele. “Esperamos dissipar esses mitos com nossos novos resultados.”

Em testes recentes, diz ele, a tecnologia da empresa superou consistentemente o lidar tanto em resolução quanto em alcance em uma variedade de cenários, incluindo direção noturna e forte neblina. Em particular, foi capaz de detectar pequenos objetos, como pedaços de madeira ou cones de trânsito, a duas vezes a distância do lidar, o que Jiang diz ser importante para a condução em rodovias em velocidades mais altas.

Nodar tira imagens de duas câmeras bem espaçadas e depois compara suas visualizações para construir um triângulo, com o objeto no ápice distante. Em seguida, ele calcula a que distância um objeto está. Essas configurações de câmeras estéreo são bem conhecidas; vários fornecedores automotivos os incorporam em sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS).

Em condições secas e bem iluminadas, o software da Nodar pode gerar 40 milhões de pontos de dados 3D por segundo, conforme demonstrado nesta câmara de simulação ambiental automotiva na Alemanha.Nodar

No entanto, a abordagem enfrenta dois desafios. As duas câmeras precisam ser calibradas com precisão, o que é difícil de fazer em um carro vibrante exposto a uma ampla variedade de condições ambientais. Normalmente, isso é conseguido usando montagens primorosamente projetadas que mantêm as câmeras estáveis, diz Jiang, mas isso exige que elas estejam próximas umas das outras. Isso é um problema porque quanto menor a distância da linha de base entre as câmeras, mais difícil será triangular objetos distantes.

Para contornar isso, Nodar desenvolveu um software patenteado de calibração automática que permite posicionar câmeras muito mais distantes umas das outras, tornando o sistema muito menos sensível a instabilidades. Normalmente a calibração da câmera é feita em ambientes cuidadosamente controlados usando alvos visuais especialmente projetados, mas o software da Nodar usa dicas em cenas do mundo real e é capaz de sincronizar as duas câmeras em cada quadro. Isso é computacionalmente complexo, diz Jiang, mas Nodar desenvolveu algoritmos altamente eficientes que podem ser executados em tempo real em chips automotivos disponíveis no mercado.

Ao permitir que as câmeras sejam colocadas muito mais distantes umas das outras, seu sistema torna possível triangular objetos a até 1.000 metros de distância, diz Jiang, o que é substancialmente mais distante do que a maioria dos sensores lidar consegue gerenciar.

O outro desafio para as câmeras é que, ao contrário do lidar, que possui sua própria fonte de luz, elas dependem da luz ambiente. É por isso que muitas vezes lutam à noite ou com mau tempo.

Para ver o desempenho do sistema nessas situações, Nodar conduziu uma série de testes em uma pista de pouso remota no Maine com quase zero poluição luminosa. A empresa também trabalhou com uma câmara de simulação ambiental automotiva na Alemanha que pode recriar condições como chuva e neblina. Eles coletaram dados usando um par de câmeras de 5,4 megapixels com lentes de campo de visão de 30 graus espaçadas de 1,2 metros entre si e compararam seus resultados com um lidar automotivo de última geração de 1.550 nanômetros.