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研发识别警报声等外部噪音的AI系统,提高自动驾驶的安全性

2020-04-03 14:22 次阅读

近年来,汽车行业都在帮助汽车“看见”,现代化高级驾驶辅助系统可以扫描车辆限速标记、行人和车道标记。事实上,声音在道路安全方面也扮演着重要角色,未来,自动驾驶汽车还会拥有“听觉”。据外媒报道,德国奥尔登堡弗劳恩霍夫数字媒体技术研究所(Fraunhofer Institute for Digital Media Technology,IDMT)的研究人员研发了一个能够识别警报声等外部噪音的AI系统,给汽车配置一双“耳朵”。

研发识别警报声等外部噪音的AI系统,提高自动驾驶的安全性

弗劳恩霍夫协会是德国乃至欧洲最大的应用科学研究机构,以德国历史上著名的科学家、发明家和企业家约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫(Joseph von Fraunhofer, 1787-1826)命名,下设62个研究所,遍布德国各地。IDMT是该协会的下属研究所之一。

让汽车也有“听觉”

如果车辆总能看到前方车况,交通事故就会相应减少,道路安全就能得到保障。为减少驾驶员的负担,现代汽车都配备了各种高级驾驶辅助系统,自动泊车和盲点监测等功能会利用摄像头、雷达和激光雷达技术,探测车辆附近的障碍物,即为车辆提供了最基本的视觉能力。

但事实上,声音在道路安全方面也扮演着重要角色。日前,德国IDMT研究所的人员已经开发出一种人工智能系统,可以安装在汽车上,它不仅能让车辆听到周围的声音,还能相应地作出响应。

IDMT研究所声学事件识别小组负责人Danilo Hollosi表示:“尽管此类应用潜力巨大,但是目前还没有自动驾驶汽车配备能够识别外部声音的系统。例如,此类系统能够立即识别靠近的紧急车辆的警报车,然后自动驾驶车辆就会知道需要移到道路的一边,为救援服务让出通道。”在许多其他情境下,例如,当自动驾驶汽车驶近行人区或儿童玩耍的住宅区道路,或者识别车辆缺陷或轮胎上有钉子等危险情况时,声学预警系统也可以发挥重要作用。此外,此类系统还可用于监控车辆的状况,甚至可以兼作配备了语音识别技术的紧急电话。

高科技“耳朵”提高安全性

研发具备听觉能力的汽车带来了很多挑战。不过,IDMT研究所的人员具备汽车工程领域的项目经验以及大量的跨学科专业知识。研究的重点领域包括基于最佳传感器定位捕捉信号、信号预处理、信号增强和背景噪音印制。

该声学传感器系统包括麦克风、控制单元和软件。安装在防护罩中的麦克风安装在车顶,用于捕捉空气中的噪音。麦克风将连接到控制单元,这一控制单元包含为整个系统提供支持的必要软件。软件的音频库中存储了不同的声音,使用计算机算法帮助系统识别声音类型。研究所还自己编写了基于AI的算法,用来让该系统能够区分特定的噪音和其他背景噪音。系统将重要的声音误认为无关声音的可能性很小,因为该团队存档了各种声音,以确保算法选取正确的声音。

此外,研究人员还为该系统编写了“波束成形算法”,让汽车能够自动定位正驶近的紧急车辆的警报声等移动声源。比如,快速靠近的紧急救援车上的警笛声。

现代化的汽车往往配置大量隔音装置以保持安静的车内环境。高端音响系统在音乐播放效果也比之前更好,所以司机甚至可能不知道声音从哪儿传来的。司机借助这一新技术能够快速、清晰地发现关键的声音来源,不管是紧急救援车还是行人的声音,让驾驶更加安全。

自动驾驶汽车的福音

这一系统可以实现定制化,也十分灵敏。研究人员称,他们可以对系统能进行调整,使之听到一些细微的声音或者不寻常的声音,例如轮胎压过钉子撞击路面的声音,这是一个潜在的危险,这时候司机会被提醒;车辆在出问题时会发出奇怪的声音,这种情况也可以通过编程来触发提醒。研究人员认为这对自动驾驶汽车来说是一个很好的应用。

将基于计算机的识别声音事件的系统改进,还可以用于其他领域和市场,如工业制造中的质量控制领域。在该场景中,由智能电池驱动的声学传感器可以用于处理工厂和机器的音频信号,此类信息经过无线网络发送至处理器。在此基础上,有可能可以确定制造厂的状况,预先防止任何可能出现的损害。该系统还可应用于自动语音识别系统,让技术人员能够无需文件,就可进行涡轮机维护等工作。

现在,弗劳恩霍夫研究所已经与业界伙伴打造了初步原型系统,在未来五年内,该系统应该足够成熟,以推向市场。

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