ตรวจจับจากกล้องดิจิทัล เซ็นเซอร์รถยนต์ไร้คนขับชนิดใหม่ทดแทน LIDAR

รถยนต์ไร้คนขับ นับเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความสนใจมากขึ้นนำไปสู่ทดลองให้บริการในหลายพื้นที่ จนในที่สุดแท็กซี่ไร้คนขับก็ได้รับอนุญาตให้บริการในซานฟรานซิสโกของสหรัฐฯ ถือเป็นความสำเร็จครั้งใหญ่ที่ช่วยผลักดันความก้าวหน้าของวิทยาการยานยนต์ไปอีกขั้น

 

          อย่างไรก็ตามรถยนต์ไร้คนขับยังมีช่องโหว่ในหลายด้าน หลังเปิดให้บริการเต็มรูปแบบแท็กซี่ไร้คนขับสร้างปัญหาเป็นวงกว้าง ส่งผลกระทบต่อการจราจร ทรัพย์สิน ไปจนสวัสดิภาพของผู้โดยสาร แสดงให้เห็นว่าระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงแก้ไขเร่งด่วน

 

          นำไปสู่แนวคิดการปรับปรุงระบบเซ็นเซอร์ของรถยนต์ไร้คนขับเพื่อประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น

 

 

ปัญหาของเซ็นเซอร์ LIDAR ในปัจจุบัน

 

          เซ็นเซอร์ที่มีการใช้งานในรถยนต์ไร้คนขับคือ LIDAR เป็นอุปกรณ์ตรวจจับวัตถุผ่านคลื่นแสง โดยมีหลักการทำงานคือการยิงคลื่นแสงออกไปกระทบวัตถุแล้วสะท้อนกลับมาหาตัวรับสัญญาณ อาศัยระยะเวลาไป-กลับของคลื่นแสงคำนวณหาระยะห่างและขนาดของวัตถุเพื่อสร้างแผนที่ 3 มิติ

 

          รูปแบบการทำงานของเซ็นเซอร์ค่อนข้างเรียบง่าย สามารถนำไปใช้งานได้ในอุปกรณ์หลายชนิด ด้วยความสะดวกใช้งานง่ายรองรับการทำงานในเกือบทุกสภาวะ LIDAR จึงถือเป็นเซ็นเซอร์ช่วยตรวจจับสภาพแวดล้อมที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย

 

          อย่างไรก็ตามตัวเซ็นเซอร์เองก็มีข้อจำกัดในบางด้าน ประการแรกคือราคาค่างวดของอุปกรณ์ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะเครื่องตรวจจับสัญญาณคลื่นแสง และระบบประมวลผลที่สามารถคำนวณระยะทางได้อย่างแม่นยำ สองอย่างนี้อาจมีมูลค่าหลักหมื่นดอลลาร์(ราว 350,000 บาท) เพิ่มต้นทุนในการผลิตไปหลายขั้น

 

          อีกหนึ่งปัญหาคือเซ็นเซอร์ LIDAR จะประสบปัญหาในการตรวจจับ กรณีที่เผชิญกับสภาพแวดล้อมความเข้มแสงสูงหรือถูกรบกวนจากคลื่นแสงความเข้มสูง ระบบตรวจจับของเซ็นเซอร์อาจตรวจจับคลื่นแสงได้ช้าลง ส่งผลโดยตรงต่อระบบการประมวลผลและการรับรู้วัตถุที่ขวางทางจนอาจนำไปสู่อุบัติเหตุ

 

          นอกจากนี้ด้วยเซ็นเซอร์ทำงานโดยการตรวจจับจากคลื่นแสง สภาพอากาศจึงมีผลอย่างยิ่งต่อการส่งผ่านคลื่นแสง เมื่ออยู่ในสภาวะฝนตกหนักแสงจะมีอัตราการกระเจิงมากขึ้น ส่งผลให้ระดับความแม่นยำในการตรวจสอบวัตถุเป็นอัตรายได้เช่นกัน แท็กซี่ไร้คนขับบางรุ่นจึงไม่สามารถให้บริการในช่วงเวลาฝนตก

 

          แต่ทุกอย่างจะเปลี่ยนไปเมื่อมีการคิดค้นระบบเซ็นเซอร์ตรวจจับชนิดใหม่จากกล้องดิจิทัล

 

 

เซ็นเซอร์ชนิดใหม่ที่ใช้อุปกรณ์ตรวจจับผ่านกล้องดิจิทัล

 

          ผลงานนี้เป็นของบริษัทสตาร์ทอัพ NODAR กับการคิดค้นเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุชนิดใหม่ที่ไม่ต้องพึ่งพาอุปกรณ์ราคาแพงอย่างเซ็นเซอร์ LIDAR อีกต่อไป อาศัยเพียงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีติดตัวกันทั่วไปอย่าง กล้องดิจิทัล ก็เพียงพอสำหรับการสร้างระบบตรวจจับวัตถุประสิทธิภาพสูง

 

          แน่นอนไม่ใช่ครั้งแรกกับแนวคิดในการพัฒนากล้องดิจิทัลให้ใช้งานระบบตรวจจับ เคยมีความพยายามอยู่หลายครั้งแต่ล้วนไม่ประสบความสำเร็จ โดยมีสาเหตุสำคัญมาจากภาพถ่ายจากกล้องสามารถถูกรบกวนได้ง่าย ทั้งจากปริมาณแสง ฝนตกหนัก หรือหมอกหนา ล้วนส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของเซ็นเซอร์ทั้งสิ้น

 

          แต่ด้วยซอฟต์แวร์เฉพาะของทางบริษัทนำมาใช้งานร่วมกับกล้อง 2 ตัวที่ได้รับการติดตั้งบนยานพาหนะ โดยจะทำการเชื่อมข้อมูลภาพที่ได้จากกล้องแต่ละตัวแล้วซิงค์เข้าหากัน ช่วยเพิ่มขอบเขตและความแม่นยำในการตรวจจับวัตถุมากยิ่งขึ้น สามารถประมวลผลแบบเรียลไทม์โดยอาศัยชิปที่มีอยู่ภายในรถ ไม่จำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ประมวลผลเพิ่มเติม

 

           จุดเด่นสำคัญของระบบเซ็นเซอร์รุ่นใหม่นี้คือประสิทธิภาพการตรวจจับวัตถุ เมื่อนำระบบเซ็นเซอร์นี้มาเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์ LIDAR จากรถยนต์ไร้คนขับตัวท็อป พบว่าในช่วงเวลากลางวัน เซ็นเซอร์ชนิดใหม่สามารถตรวจจับข้อมูลได้มากกว่า LIDAR ที่ใช้งานราว 66 เท่า

 

          เมื่อนำมาทดสอบภายใต้สภาพฝนตกหนักอัตราการส่งข้อมูลของเซ็นเซอร์ชนิดใหม่ลดลงราว 30% ในขณะที่ LIDAR ถูกรบกวนถึง 60% อีกทั้งภายใต้สภาวะหมอกหนาทึบ เซ็นเซอร์ที่ทำงานผ่านกล้องดิจิทัลนี้ มีความแม่นยำในกรตรวจจับวัตถุที่ 70% ในขณะที่ LIDAR สามารถตรวจจับได้เพียง 20% เท่านั้น

 

          ในส่วนการทดสอบช่วงกลางคืนไร้แสงไฟที่หลายท่านอาจกังวล เซ็นเซอร์ชนิดใหม่สามาถตรวจวัตถุได้จากระยะ 130 เมตร ในขณะที่เซ็นเซอร์ LIDAR ต้องเข้าสู่ระยะ 50 เมตร จึงสามารถตรวจจับวัตถุได้ ชี้ชัดว่าเซ็นเซอร์ชนิดใหม่จากกล้องดิจิทัลนี้มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนกว่าผลิตที่ถูกกว่ามาก

 

          นี่จึงอาจเป็นเซ็นเซอร์ชนิดใหม่ที่ถูกนำไปผลักดันให้ใช้ในรถยนต์ไร้คนขับรุ่นต่อไป

 

 

 

          อย่างไรก็ตามเซ็นเซอร์รุ่นใหม่จากกล้องดิจิทัลนี้ยังมีข้อจำกัดใหญ่ นั่นคือสามารถตรวจจับวัตถุได้จากทิศทางเดียวที่เลนส์กล้องมองเห็น ขณะที่ LIDAR สามารถตรวจสอบวัตถุได้รอบด้าน 360 องศา นี่จึงเป็นช่องโหว่ที่จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขหากต้องการผลักดันให้ระบบนี้เข้ามาทดแทนเซ็นเซอร์แบบเดิมๆ

 

 

 

          ที่มา

 

          https://interestingengineering.com/innovation/cameras-work-better-than-lidar-cars

 

          https://www.posttoday.com/post-next/innovation/687556