自動運転車におけるライダーとカメラの利点と欠点

自動運転車は、物理的な商取引の移動方法を革命的に変えようとしています。すでに、自律型配達ロボットが人口が集中する都市部で運行されており、歩道を走行しながら目的地に荷物を届けています。   ドライバーなしの大型セミトラックが、今後10年以内に道路上に出現する可能性があります。しかし、これらの車両が大きさ、重量、価値が増すにつれて、正確性、安全性、そしてそれらを操作する誘導システムはますます重要で複雑になります。   現在、いくつかの方法が自動運転車の誘導システムに使用されています。この分野で最も一般的に利用されている技術は、Lidarとカメラです。ここでは、自動運転の応用におけるLidarとカメラ技術を比較し、その画期的な利用を紹介します。

Lidarは光検出および距離測定の略であり、機能的にはレーダー技術と似ています。レーダーは、電波の放射、反射、および受信に依存しており、30cmから3mmの範囲の電磁周波数を利用します。
 
これらの放射は物体に反射され、放射地点付近で受信されます。その光が移動する時間が反射物体の距離を示します。
 
基本的に、レーダーとLidarの唯一の違いは、システムで利用される電磁波の放射周波数です。しかし、この周波数の違いは両方の波長範囲の能力に影響を与えます。例えば、レーダーはボウリングボール（24cm）より大きい物体しか検出できませんが、10,000m離れた物体を検出することができます。
 
一方、Lidarはボウリングボールの10,000分の1のサイズの物体を検出できますが、200m離れた物体しか検出できません。
 
自律走行車のLidarシステムは、大きい物体も小さい物体も検出する責任を負っており、200メートル以上離れた物体は直ちに重要ではないことが多いです。これにより、Lidarは自律走行アプリケーションに最適な電磁周波数の選択肢となります。

自動運転車で使用されるカメラは、物体から反射される可視光スペクトルを検出する特殊なイメージセンサーです。太陽が膨大な量の紫外線と可視光を放出するため、イメージセンサーは多くの周波数の可視光を検出することができます。これは、人間の目が光を見るのと似ています（つまり、光が太陽から放出され、さまざまな周波数で物体から反射される－これを色と呼び、イメージセンサーが受け取ります）。   可視光スペクトルは380-740nmの範囲で、髪の毛のような細かい物を23個に切り分けたものより大きい物の検知に最適です。ほとんどのカメラとイメージセンサーは、特別なレンズがなければそれほど小さな物体を見ることはできません。しかし、人間より小さい物を見る必要性は一般的ではありません。   自動運転用途のカメラの場合、正確な画像認識はたった1.2メガピクセルのイメージセンサー解像度で達成できます。しかし、参考までに、人間の目は576メガピクセルのカメラに相当すると考えられています。

自動運転車におけるLidarとカメラの比較については広く議論されています。これらの議論の皮肉な点は、これらの技術が同じ原理である電磁波の放射、反射、受信に依存していることです。
 
しかし、Lidarとカメラ技術の基本的な違いは、Lidarが観測する光を自身で発するのに対し、カメラは発しないことです。このため、Lidarは同時に検出される多くの物体までの距離を非常に正確に算出する能力を持っています。
 
したがって、議論の焦点は「どちらの技術が優れているか？」から「どちらの技術がより高度か？」に移るかもしれません。最新のCMOSイメージセンサーは、1993年にNASAのJPLによって発明され、現代のカメラに選ばれる技術として急速に名声を得ました。また、エンジニアのDavid Hallは2005年にLidarを開発しました。
 
現代のカメラが十分に開発され、テストされていることを考慮すると、その技術は優れているのでしょうか。短い答えとしては、まだ誰もはっきりとはわかりません。両方の技術方法は、ガレージAVのスタートアップから世界最大の自動車メーカーに至るまで、様々な企業によって広く利用されています。それでも、完全に自律運転の能力を達成した企業はまだありません。

Lidar技術とカメラ技術はどちらも非常に強力で、独自の利点を持っています。Lidarは都市全体をサブミリ精度でマッピングすることができる一方、イメージセンサーとカメラ技術はより進んでいて広く生産されています。カメラに依存しているTeslaは、2023年までにその車両が完全に自律運転できるようになると主張しています。   どちらの技術を好むか尋ねられた際、Elon Muskは述べました、「人間は目と生物学的神経網で運転しているので、カメラとシリコン神経網が自律運転の一般的な解決策を達成する唯一の方法となるのは理にかなっている」と。もしかしたらTeslaの創業者が正しいのかもしれませんし、Lidarの未来がより速く採用されるかもしれません。完全に自律運転をサポートでき、そして大規模に開発されることができる最初の技術が、自律性への競争に勝つでしょう。