車東西（公眾號：chedongxi）
文 | ?James
今年4月，特斯拉向美國用戶正式推(tui)送了識別交通信號燈(deng)和(he)停車(che)標志并做出反(fan)應的(de)功(gong)能，讓選配有特斯拉完全自動駕駛能力FSD（Full Self-Driving）的(de)車(che)型(xing)能夠具(ju)備紅燈(deng)停、綠燈(deng)行的(de)能力（自己等紅燈(deng)并做出反(fan)應）。
兩個(ge)月之后，這(zhe)項功能(neng)正式登(deng)陸中國，特斯拉(la)可以(yi)識別前方存(cun)在(zai)(zai)的(de)交通信(xin)(xin)號燈(deng)，并準(zhun)確顯示在(zai)(zai)車機屏幕上(shang)。雖然特斯拉(la)在(zai)(zai)中國的(de)道路上(shang)還不能(neng)根據信(xin)(xin)號燈(deng)顏色自動啟(qi)停，但實際路測發現(xian)，這(zhe)項功能(neng)已經比較完善。無論是(shi)多個(ge)紅綠(lv)燈(deng)、左轉右轉帶有箭頭標識的(de)紅綠(lv)燈(deng)，亦(yi)或是(shi)復雜的(de)紅綠(lv)燈(deng)排布，特斯拉(la)都能(neng)夠準(zhun)確識別。
▲在美(mei)國已可以實現自動啟停(ting)
這項L2級(ji)(ji)自動駕駛的(de)(de)功能(neng)(neng)升級(ji)(ji)，讓特斯拉(la)叩響了城(cheng)(cheng)市(shi)道路(lu)自動駕駛的(de)(de)大門(men)。在不久(jiu)的(de)(de)將來，我們(men)或許真的(de)(de)能(neng)(neng)體驗到城(cheng)(cheng)市(shi)道路(lu)的(de)(de)自動駕駛。
或(huo)許正是這一功能升級，馬(ma)斯克最近信心(xin)滿滿，在世界(jie)人工智(zhi)能大(da)會開(kai)幕式上放出狂(kuang)言，今年(nian)搞定L5級自動駕駛(shi)基本功能；還在特斯拉(la)二季度(du)財報電(dian)話會上放話，特斯拉(la)Autopilot將從2.5D升級到(dao)4D。
車東(dong)西的小伙伴早(zao)就等不(bu)及了，在(zai)中國區推送(song)這一功能(neng)(neng)后，立馬在(zai)晴天下午、晴天傍晚以及雨天下午三個時段(duan)開上我們的特斯(si)拉Model 3駛上北(bei)京街頭。特斯(si)拉對紅(hong)綠(lv)燈(deng)的識別效(xiao)果究(jiu)竟如何？在(zai)中國有沒有水土(tu)不(bu)服？能(neng)(neng)不(bu)能(neng)(neng)識別北(bei)京道路復雜的紅(hong)綠(lv)燈(deng)呢？
本文福利：在車東西公眾號對話框回復【車東西0058】獲(huo)取“特斯(si)拉(la)紅綠燈識(shi)別技術”講解視頻(pin)。
一、特斯拉紅綠燈識別功能實測 位置數量形狀都能識別
在(zai)軟(ruan)件(jian)更新完成后(hou)，剛一上車，我們就遇到了問題(ti)：此次更新中最(zui)重要的一項(xiang)功(gong)(gong)能(neng)(neng)——紅綠燈識別功(gong)(gong)能(neng)(neng)無法使(shi)用，這是(shi)怎(zen)么回事(shi)呢(ni)？在(zai)經過一番摸索之(zhi)后(hou)，我們發(fa)現(xian)，必須手動在(zai)車機系統中啟用這項(xiang)功(gong)(gong)能(neng)(neng)，確認安全(quan)之(zhi)后(hou)才能(neng)(neng)使(shi)用。
具體方法是，先將車(che)輛掛(gua)入(ru)P檔(dang)，然后在車(che)機上點(dian)擊(ji)控制——Autopilot——打(da)開識別交通信號燈和停車(che)標志并(bing)做出反應(ying)（Beta）就(jiu)能使用這項功能了。
▲特斯拉(la)紅綠(lv)燈識別功能(neng)需要手動開(kai)啟
再次發動車輛，不需要額外開啟Autopilot功能，特(te)斯(si)拉就能識別道路上的(de)紅綠燈(deng)(deng)(deng)了。除了能顯(xian)示顏色，還能準(zhun)確識別紅綠燈(deng)(deng)(deng)的(de)數量(liang)，相對位(wei)置(zhi)，甚(shen)至左、右(you)轉向箭頭。在(zai)捕捉到(dao)前方的(de)紅綠燈(deng)(deng)(deng)之后，特(te)斯(si)拉會(hui)實時建立3D場景，將(jiang)信號燈(deng)(deng)(deng)的(de)畫面顯(xian)示在(zai)車機(ji)屏幕(mu)上，可以大致反映出信號燈(deng)(deng)(deng)的(de)位(wei)置(zhi)。
之(zhi)所以說識(shi)(shi)(shi)別“大(da)多(duo)數”，是(shi)因(yin)為當前方大(da)型車輛(liang)或路邊行道樹擋住視線(xian)時，信號燈(deng)一定無法被(bei)識(shi)(shi)(shi)別；如果(guo)信號燈(deng)偏角太(tai)大(da)，信號燈(deng)有一定的概率無法被(bei)識(shi)(shi)(shi)別。除(chu)此之(zhi)外(wai)，其(qi)他交通(tong)信號燈(deng)基本都能被(bei)識(shi)(shi)(shi)別，且識(shi)(shi)(shi)別非(fei)常精(jing)準。
除了識(shi)別(bie)(bie)紅綠燈之外(wai)，現在特斯拉也(ye)支持(chi)識(shi)別(bie)(bie)路(lu)面的(de)車(che)道(dao)標(biao)識(shi)，包括左轉(zhuan)右轉(zhuan)標(biao)識(shi)、減(jian)速(su)標(biao)識(shi)以及停止線的(de)位置。此外(wai)，路(lu)旁(pang)的(de)雪糕筒、垃圾桶也(ye)能準確識(shi)別(bie)(bie)。
▲特(te)斯拉新(xin)增多種物體識別能力
與(yu)美國版本的軟(ruan)件(jian)略有不(bu)(bu)同，目前特斯拉在中國道(dao)路上還(huan)不(bu)(bu)能(neng)根(gen)據紅(hong)綠燈的顏(yan)色實現啟停，在未來(lai)的軟(ruan)件(jian)更新中，特斯拉將逐步更新這一功能(neng)。
顯(xian)然(ran)，實現對紅綠燈的(de)識別(bie)并作出正(zheng)確的(de)反(fan)應(ying)，讓特斯(si)拉向(xiang)城(cheng)市(shi)自動(dong)(dong)駕駛(shi)邁進了一步，甚至可(ke)以說(shuo)叩響(xiang)了城(cheng)市(shi)自動(dong)(dong)駕駛(shi)的(de)大門。那么，特斯(si)拉的(de)這(zhe)項功能(neng)到底如何實現的(de)呢(ni)？
根據特(te)斯拉官方公布的消息(xi)，紅綠燈識(shi)別功能(neng)是通過車(che)輛(liang)前向的三枚攝像頭(tou)實現(xian)的，分別是長焦攝像頭(tou)、廣角攝像頭(tou)和超廣角攝像頭(tou)，可(ke)以對不(bu)同距離(li)的物體(ti)做出判(pan)斷。
▲特斯拉(la)的三枚前向攝像頭
如果路面平坦，沒有遮(zhe)擋，理論上長焦攝像頭(tou)可以發(fa)現250米以外(wai)的(de)(de)(de)紅(hong)綠(lv)燈。隨著車輛與紅(hong)綠(lv)燈的(de)(de)(de)距離(li)越(yue)來越(yue)近(jin)，主攝像頭(tou)也(ye)能看到紅(hong)綠(lv)燈。即(ji)便車輛行駛(shi)到離(li)紅(hong)綠(lv)燈很近(jin)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)，超廣角(jiao)的(de)(de)(de)鏡(jing)頭(tou)還(huan)是能實(shi)時追蹤紅(hong)綠(lv)燈的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)和顏色(se)。這(zhe)三枚攝像頭(tou)相互配合(he)，就能實(shi)時收(shou)集外(wai)界的(de)(de)(de)圖像信息。
▲三枚前向攝像頭擁有不(bu)同的視角(jiao)
了解完原(yuan)理后(hou)，各位坐穩了，我們出發！
二、紅綠燈千奇百怪 挑戰首都道路不在話下
實際駕駛過程中(zhong)，我們發現，無論多么復雜的紅綠燈，特斯(si)拉(la)的識(shi)(shi)別(bie)(bie)效果(guo)都非常出色。在大部分情況(kuang)下，人眼正視車(che)輛前進方向，視線(xian)覆蓋范(fan)圍(wei)內的所有(you)交通(tong)信號燈都能識(shi)(shi)別(bie)(bie)到，并顯示在車(che)機屏幕上(shang)。
▲特斯拉在(zai)雨天(tian)也(ye)能正確(que)識別紅綠燈
北京十字路口(kou)最(zui)常見的(de)信號(hao)燈共有兩組，分別(bie)(bie)控制車(che)輛直行(xing)和(he)左(zuo)轉。特斯拉能夠從(cong)容應對這(zhe)種最(zui)普通(tong)的(de)信號(hao)燈。只要沒有遮擋，就能準(zhun)確識別(bie)(bie)。
此外，由于廣角攝像頭的(de)覆蓋范圍較(jiao)廣，臨近(jin)路口時(shi)車輛也(ye)會(hui)識(shi)別到路口兩側人行(xing)橫(heng)道(dao)和非機動車的(de)信號燈(deng)。
▲偏離角度較大(da)的人行道(dao)、非機動車道(dao)信號燈(deng)也能識別
通(tong)常情(qing)況下，行(xing)人(ren)和(he)非機動車(che)信(xin)(xin)號燈(deng)(deng)由5盞燈(deng)(deng)組(zu)成，行(xing)人(ren)分別是紅燈(deng)(deng)和(he)綠(lv)燈(deng)(deng)兩(liang)(liang)種(zhong)信(xin)(xin)號燈(deng)(deng)，非機動車(che)是紅、綠(lv)、黃三種(zhong)信(xin)(xin)號燈(deng)(deng)。這(zhe)樣(yang)的(de)信(xin)(xin)號燈(deng)(deng)就稍有(you)不(bu)同，其一是沒有(you)黃色燈(deng)(deng)光控制行(xing)人(ren)，其二這(zhe)兩(liang)(liang)組(zu)紅綠(lv)燈(deng)(deng)的(de)5盞燈(deng)(deng)幾乎連接在一起(qi)。
特斯拉在(zai)識別(bie)過程中，并沒有(you)將(jiang)這兩組信號(hao)燈直接顯示(shi)(shi)成兩組6盞(zhan)燈，而是非常“寫實(shi)”地顯示(shi)(shi)5盞(zhan)燈。
從測試中(zhong)可(ke)以發現，特斯(si)拉識別紅綠燈的(de)效率非常(chang)高，基本上人眼所見，車機屏幕上就能復現。
在復雜(za)的(de)(de)城市道路(lu)中，不(bu)規則的(de)(de)交通信號(hao)燈(deng)實際上也(ye)(ye)不(bu)少。對于千(qian)奇百怪(guai)的(de)(de)紅綠(lv)燈(deng)，特斯拉識別的(de)(de)情況也(ye)(ye)非常不(bu)錯。
第一個(ge)場景是多(duo)車道的(de)交通(tong)信(xin)號燈(deng)。這(zhe)類信(xin)號燈(deng)通(tong)常(chang)出(chu)現在隧道、收(shou)費站(zhan)以及較寬闊(kuo)的(de)城(cheng)市快速(su)路上(shang)，用(yong)來精確控制每一個(ge)車道是否能夠通(tong)行。
在西直門(men)橋路(lu)段，由(you)于道(dao)路(lu)路(lu)面較寬，駕駛過程中，我們曾遇(yu)到單(dan)方向5個信號燈的場景，特斯(si)拉能(neng)同時識(shi)別(bie)并顯(xian)示在屏幕上(shang)。
▲特斯拉可以輕松識別(bie)5個車道(dao)信號(hao)燈
信(xin)號(hao)燈數(shu)量多其實并不稀奇，還(huan)有更多排列不規則的紅(hong)綠燈等待著(zhu)特(te)斯拉(la)。如(ru)果遇到不規則的紅(hong)綠燈，特(te)斯拉(la)還(huan)能從容應對(dui)嗎？
▲北京街頭不規則(ze)的(de)紅綠(lv)燈
在此(ci)次體驗過程中，我們遇(yu)到(dao)(dao)了幾(ji)種不規則(ze)的紅綠燈(deng)(deng)。第一(yi)種是不規則(ze)的十字路口，兩條公路并(bing)非(fei)垂直(zhi)交(jiao)(jiao)叉，此(ci)時在駕駛(shi)員的視(shi)線范(fan)圍內能夠直(zhi)接看到(dao)(dao)其他車道(dao)的交(jiao)(jiao)通信(xin)號燈(deng)(deng)。
特斯拉(la)在應對這類信號燈時(shi)，也能準確識別(bie)。只不(bu)過(guo)，正前方(fang)和人(ren)行道(dao)都(dou)是(shi)紅燈，人(ren)行道(dao)上(shang)方(fang)突然出現了綠燈，讓(rang)特斯拉(la)“自我懷疑”，識別(bie)到對向車道(dao)的(de)綠燈時(shi)，不(bu)斷閃爍，顯得很“沒有(you)自信”。
▲雙清路(lu)一(yi)路(lu)段出現斜向路(lu)口（上圖(tu)），路(lu)口地圖(tu)（下圖(tu)）
實際上(shang)，特斯(si)拉想要在這樣(yang)的(de)(de)紅綠(lv)燈布局下實現(xian)紅燈停、綠(lv)燈行的(de)(de)自動駕駛(shi)可能也會(hui)出現(xian)判斷失誤(wu)的(de)(de)情(qing)況。
還有一種信號燈(deng)是箭頭(tou)形狀而非圓形，特斯(si)拉在(zai)識別到(dao)這類(lei)信號燈(deng)時，能(neng)正確顯示箭頭(tou)方向。
▲在(zai)距離信(xin)號燈(deng)較近時(shi)可顯(xian)示信(xin)號燈(deng)所(suo)指方向
在實際駕駛過程中(zhong)，車(che)東西發現(xian)，特(te)斯拉在距離(li)紅綠(lv)燈(deng)較(jiao)遠的(de)情況下，只能顯(xian)示(shi)正確的(de)顏色和(he)圓形(xing)信號(hao)(hao)，并(bing)不能顯(xian)示(shi)這一信號(hao)(hao)燈(deng)控(kong)制的(de)方(fang)向。當(dang)車(che)輛(liang)漸漸駛近(jin)信號(hao)(hao)燈(deng)，信號(hao)(hao)燈(deng)的(de)方(fang)向就會(hui)被準確識別(bie)并(bing)顯(xian)示(shi)在車(che)機(ji)屏(ping)幕上。
同時，特(te)斯拉在預(yu)估兩盞(zhan)信號(hao)燈(deng)之間的橫(heng)向距(ju)離也(ye)比較準(zhun)確，能(neng)大(da)致(zhi)反映出信號(hao)燈(deng)之間的距(ju)離關系(xi)，這樣一(yi)來，很容(rong)易就能(neng)判斷(duan)究竟是哪盞(zhan)燈(deng)控制當前車(che)道。
▲識別中可(ke)以準確反映紅綠燈的相對位置
不過，車(che)東西也發現了一(yi)個小問題，人行(xing)橫道的(de)行(xing)人標志(zhi)、非(fei)機動車(che)道的(de)非(fei)機動車(che)標志(zhi)、調頭標志(zhi)都(dou)不具體(ti)識別，統一(yi)顯示為圓形，車(che)機屏幕上一(yi)直都(dou)是(shi)圓形信(xin)號燈。
此(ci)外，特(te)斯(si)拉(la)還(huan)能(neng)識別(bie)沒有啟用的(de)信號(hao)(hao)燈(deng)(deng)。在信號(hao)(hao)燈(deng)(deng)完全熄滅(mie)的(de)狀態下，車機上也能(neng)準確標記(ji)信號(hao)(hao)燈(deng)(deng)的(de)位置，但不(bu)顯示(shi)信號(hao)(hao)燈(deng)(deng)顏色。另外，如果出現讀(du)秒的(de)信號(hao)(hao)燈(deng)(deng)，特(te)斯(si)拉(la)也不(bu)能(neng)識別(bie)，只能(neng)識別(bie)當前信號(hao)(hao)燈(deng)(deng)顏色，并不(bu)能(neng)顯示(shi)倒計時。
三、逆光識別反應稍慢 雨天表現良好
在上(shang)面的測(ce)試(shi)中，我(wo)們發現，特(te)斯拉(la)對(dui)紅(hong)綠燈的識別率并非100%，在某(mou)些情況下(xia)還(huan)是會有偏(pian)差。而逆(ni)光、陰(yin)雨天氣，對(dui)特(te)斯拉(la)的視覺傳感器有更明顯的干擾。
首先(xian)來說說逆光(guang)(guang)條(tiao)件。在(zai)逆光(guang)(guang)天(tian)氣條(tiao)件下，車輛的視覺(jue)傳感(gan)器被強光(guang)(guang)照射，因(yin)此(ci)視覺(jue)傳感(gan)器認為光(guang)(guang)線太(tai)強，將感(gan)光(guang)(guang)度降低(di)。但是(shi)感(gan)光(guang)(guang)度降低(di)的同時(shi)，相較(jiao)于(yu)太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)亮度較(jiao)低(di)的紅綠燈亮度會更低(di)，甚至在(zai)傳感(gan)器拍攝的畫面(mian)中變成一(yi)片漆黑(hei)。
在我們平常(chang)攝(she)影攝(she)像(xiang)過程中，如果逆(ni)光拍(pai)(pai)攝(she)，往往會出現天空過曝(pu)，還可能把景物或(huo)人物拍(pai)(pai)得很(hen)黑。相機廠(chang)商為在逆(ni)光環境下“照亮你(ni)的美”，用算法(fa)和(he)多張合成技術就能實現高動態(tai)范圍(wei)的拍(pai)(pai)攝(she)效果，讓亮部(bu)、暗(an)部(bu)細節盡(jin)可能展(zhan)現。
實(shi)際上(shang)(shang)，車(che)內(nei)攝像頭(tou)也(ye)(ye)是如(ru)此(ci)。如(ru)果逆光拍攝，也(ye)(ye)會出現(xian)暗部(bu)細節(jie)缺(que)失(shi)、亮部(bu)過(guo)曝(pu)的狀(zhuang)況。此(ci)時，不要說(shuo)識(shi)別(bie)紅綠燈(deng)了(le)，就算是識(shi)別(bie)道路上(shang)(shang)的其他物體也(ye)(ye)存在困難。
雖然不知道特斯拉的(de)算法具體(ti)是如何實現的(de)，但通過對攝像頭的(de)優化，在逆光條件(jian)下的(de)識(shi)別(bie)(bie)效率還(huan)是非常不錯的(de)，正對車輛的(de)紅綠燈可以識(shi)別(bie)(bie)，偏角較(jiao)大識(shi)別(bie)(bie)效率較(jiao)低(di)，識(shi)別(bie)(bie)速度(du)也(ye)稍慢(man)。
▲逆光條件(jian)下識別(bie)可能不準
說實話(hua)，在行駛到這(zhe)個(ge)路口時，車上(shang)幾位同事包(bao)括駕(jia)駛員都(dou)傻了，這(zhe)么多燈，到底(di)該(gai)看哪一個(ge)？還(huan)好全是紅，剎(cha)停肯(ken)定沒錯。即便在這(zhe)樣復雜的條件下，特斯拉還(huan)是能夠準(zhun)確識(shi)別。
第二是雨(yu)天(tian)條(tiao)件(jian)。在雨(yu)天(tian)條(tiao)件(jian)下，城市道(dao)路光線較暗，雨(yu)水可(ke)能遮擋傳感器(qi)，兩個因素(su)都(dou)有可(ke)能導致識(shi)別效(xiao)率下降。
如果攝像頭表面覆蓋有水滴，會直(zhi)接影響(xiang)成像質量，從(cong)而影響(xiang)車(che)輛自動駕(jia)駛的能力(li)。在雨天，特(te)斯拉可以(yi)利用(yong)雨刮器實現對(dui)視覺(jue)傳感器的清潔，從(cong)而讓車(che)輛能準確采集圖像信息。
▲雨天測試特(te)斯拉(la)的(de)紅綠燈識別效果
在實際(ji)測試過(guo)程中(zhong)，特斯(si)拉(la)在雨(yu)天(tian)的(de)(de)表(biao)現非常好(hao)，和晴天(tian)的(de)(de)表(biao)現基(ji)本一致。測試當天(tian)，北京的(de)(de)降雨(yu)強度可以達到中(zhong)雨(yu)級別，如果雨(yu)水再(zai)加強，不知道會不會影響(xiang)車輛的(de)(de)識(shi)別效果。
還有就是信號燈被其(qi)他物(wu)體(ti)遮(zhe)擋(dang)的(de)情(qing)況(kuang)。當前(qian)方行駛一輛大型車(che)輛時，攝像頭的(de)視線完全被遮(zhe)擋(dang)，無(wu)論是人還是車(che)都看(kan)不到(dao)前(qian)方信號燈的(de)情(qing)況(kuang)。
但攝像頭的(de)(de)視角稍(shao)高，如果前(qian)方行駛著一輛高大的(de)(de)SUV車型，攝像頭是有(you)一定幾率(lv)看到前(qian)方信號燈的(de)(de)。
在(zai)實(shi)際路測(ce)過程中我們(men)確實(shi)發現(xian)了攝(she)像頭(tou)視(shi)角較高的優勢(shi)，在(zai)前方有大型SUV此時，攝(she)像頭(tou)探測(ce)到前方人眼看不(bu)到的紅綠燈(deng)，而副駕即便在(zai)車(che)內微微站立，也無法看到前方的紅綠燈(deng)。
▲晚(wan)間測試特斯拉紅綠(lv)燈(deng)識別能力
最后(hou)，我們在晚間將特斯拉開上(shang)了街頭。在夜間行(xing)駛時，由(you)于路燈(deng)(deng)、霓(ni)虹燈(deng)(deng)、前(qian)車和(he)對向(xiang)車道的車燈(deng)(deng)讓(rang)燈(deng)(deng)光情況更(geng)加復(fu)雜，即(ji)便如此，特斯拉的紅綠(lv)燈(deng)(deng)識別(bie)依然準(zhun)確(que)，和(he)白(bai)天表現(xian)基本一致。
結語：特斯拉正向城市自動駕駛邁進
總(zong)體(ti)來說，特斯拉識別紅綠(lv)燈(deng)功能的(de)(de)(de)表現相(xiang)當驚艷，不(bu)過距(ju)離城(cheng)市道(dao)路(lu)的(de)(de)(de)自動駕駛還(huan)有相(xiang)當遠的(de)(de)(de)距(ju)離。這是因為(wei)，城(cheng)市道(dao)路(lu)的(de)(de)(de)路(lu)況(kuang)遠比高速路(lu)更加(jia)復雜，城(cheng)市道(dao)路(lu)上其他元素(su)都存在許(xu)多不(bu)確(que)定性。
特斯(si)拉能夠識別紅綠燈、行(xing)人、騎(qi)行(xing)者、其他車輛，甚至路旁垃圾桶(tong)，可以證明特斯(si)拉的實力，但(dan)要(yao)真正到達城市自動駕(jia)駛的水平，還有很多(duo)路要(yao)走。
特斯拉(la)識(shi)別(bie)紅綠燈的(de)功能正式(shi)向國內用戶開放(fang)，標(biao)(biao)志(zhi)著特斯拉(la)在中國的(de)自動駕(jia)駛(shi)(shi)進程又有(you)一步邁(mai)進。此外(wai)，識(shi)別(bie)車道標(biao)(biao)線、垃圾(ji)桶等物體也讓特斯拉(la)的(de)距離城市自動駕(jia)駛(shi)(shi)的(de)目(mu)標(biao)(biao)越來(lai)越近。
馬斯克認為，特斯拉能夠利用視(shi)覺(jue)傳感(gan)器(qi)逐(zhu)步實(shi)現L4級自動駕駛，這一天(tian)正在向你(ni)我走近。
