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教無人駕駛汽車預(yù)測行人行為 科學家到底是怎樣做的

2019-02-14

  研究人的步態(tài),了解人體勻稱性,了解腳的位置,利用這些信息,美國密歇根大學研究人員就能訓練無人駕駛汽車,讓它們識別并預(yù)測行人的移動,精準度比現(xiàn)有技術(shù)更高。

  研究人員用汽車攝像頭、激光雷達、GPS收集信息,捕捉人類移動視頻,然后在3D計算機模型中重建。有了這些資料,研究人員開發(fā)一個“受生物力學啟發(fā)的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”,給人類動作分類。

  有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),當一個或者幾個行人離汽車還有一段距離(最遠50碼),汽車就能預(yù)測他們的姿勢和未來位置。這樣的距離已經(jīng)可以覆蓋十字路口了。

  密歇根大學機械工程助理教授Ram Vasudevan說:“在這一領(lǐng)域,此前一般只是關(guān)注靜態(tài)圖像,不會關(guān)心人是如何在3D世界移動的。當汽車投入使用,與現(xiàn)實世界交流時,我們必須對行人的前進方向進行預(yù)測,并與汽車的前進方向保持一致?!?/p>

  如果想讓汽車具備一定的預(yù)測能力,要求網(wǎng)絡(luò)理解人類活動的細節(jié):比如步態(tài)的節(jié)奏、四肢對稱鏡像、行走時腳的位置會給穩(wěn)定帶來怎樣的影響。

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  在無人駕駛研發(fā)中,目前大多機器學習技術(shù)處理的是2D圖像,也就是靜態(tài)圖片。向計算機展示大量與停車標志有關(guān)的照片,最終讓它識別現(xiàn)實世界的停車標志,實時響應(yīng)。

  不過密歇根大學用視頻訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),視頻只有幾秒長,系統(tǒng)深入理解前半段視頻,然后做出預(yù)測,看看預(yù)測是否符合后半段視頻,精準度如何。

  密歇根大學造船和海洋工程系副教授Matthew Johnson-Roberson說:“現(xiàn)在我們對系統(tǒng)進行訓練,讓它識別動作,做出預(yù)測,不是簡單識別一樣東西,比如是不是停車標志,而是預(yù)測下一步行人的身體會變成怎樣,再接下來又怎樣,然后繼續(xù)預(yù)測下一步?!?/p>

  解釋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運作原理時,Vasudevan打了個比方:“如果行人正在玩手機,你應(yīng)該知道他的注意力不集中,分散了。姿勢,正在觀看什么,這些信息會告訴你他們的注意力等級如何,還能告訴你接下來他們能做什么?!?/p>

  事實證明,新系統(tǒng)可以增強無人駕駛汽車的識別預(yù)測能力。

  Johnson-Roberson說:“在我們的預(yù)測中,如果是一秒之后的預(yù)測,中位平均誤差大約是10厘米,如果是6秒之后的預(yù)測,誤差不到80厘米。用其它方法預(yù)測,誤差中值最高可達7米,所以用我們的系統(tǒng)預(yù)測行人位置,精準度高很多?!?/p>

  在預(yù)測下一步行動時會涉及到選項,為了控制選項數(shù)量,研究人員將人類身體的物理約束考慮進去,比如人是無法飛翔的,最快的步伐速度也有是限制的。

  為了創(chuàng)建數(shù)據(jù)集,給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用,研究人員將一輛Level 4無人駕駛汽車放在幾個十字路口。汽車攝像頭和激光雷達瞄準十字路口,一次可以記錄多天的數(shù)據(jù)。

  在實驗室,研究人員已經(jīng)從傳統(tǒng)姿勢數(shù)據(jù)集收集信息,用來增強現(xiàn)實世界收集的數(shù)據(jù)。最終他們開發(fā)的系統(tǒng)可以讓無人駕駛汽車變得更強大。

  密歇根大學研究工程師杜小?。╔iaoxiao Du)說:“對于多樣化應(yīng)用和跨學科合作,我們保持開放態(tài)度,我們希望能創(chuàng)造一個更安全、更健康、更高效的宜居環(huán)境,或者為此做出貢獻?!?/p>


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