Kas tos akys ant ratų?
Prisimenu, kaip prieš kokius dešimt metų parkavau automobilį ir vienintelis mano pagalbininkas buvo keleivio sėdynėje sėdintis draugas, kuris šaukė “dar gali, dar gali, STOP!”. Dabar į mano automobilio ekraną žiūriu kaip į kokį futuristinį pultelį – matau viską, kas vyksta aplinkui. Automobilių saugumo kamerų sistemos per pastarąjį dešimtmetį tapo ne prabanga, o beveik standartu. Bet kaip visa tai veikia? Kodėl staiga visi automobiliai pradėjo auginti kameras kaip grybai po lietaus?
Šiuolaikinis automobilis gali turėti nuo vienos iki dvylikos kamerų, priklausomai nuo komplektacijos ir gamintojo ambicijų. Tai nebe paprasti parkavimo jutikliai, kurie pypsi vis garsiau artėjant prie kliūties. Dabar kalbame apie sudėtingą sistemą, kuri mato, analizuoja ir net priima sprendimus už vairuotoją. Kai kurie automobiliai jau gali savarankiškai parkuotis, o vairuotojas tik stebi procesą iš šalies kaip kokiame mokslo fantastikos filme.
Kaip tos kameros mato pasaulį
Automobilinės kameros nėra tokios pačios kaip jūsų išmaniojo telefono kamera. Jos turi dirbti visomis sąlygomis – ir liūtyje, ir saulės atošvaitoje, ir tamsoje, ir žiemą, kai ant objektyvo limpa sniegas. Dauguma šių kamerų turi plataus kampo objektyvus, kartais net 180 laipsnių ar daugiau. Tai reiškia, kad viena kamera gali aprėpti didžiulę erdvę, bet kartu reiškia ir tai, kad vaizdas būna iškraipytas – panašiai kaip žiūrint pro durų akutę.
Tipinė automobilinė kamera dirba su vaizdo rezoliucija nuo 720p iki 1080p, nors naujausios sistemos jau naudoja 4K kameras. Bet čia įdomiausia ne rezoliucija, o tai, kaip greitai sistema apdoroja vaizdą. Kamera turi perduoti informaciją į centrinį kompiuterį dešimtis kartų per sekundę, nes automobilis juda, o situacija kelyje keičiasi akimirksniu. Vėlavimas nors viena sekundė gali reikšti kelių metrų skirtumą.
Kameros objektyvai paprastai pagaminti iš specialaus plastiko, ne stiklo. Kodėl? Nes plastiko objektyvai lengvesni, atsparesni smūgiams ir pigiau kainuoja. Tačiau jie turi būti dengti specialiomis dangomis, kad neprastos nuo UV spindulių ir temperatūros svyravimų. Kai kurios kameros turi net šildymo elementus, kad žiemą ant jų nesusidarytų ledas.
Kur tos kameros slepiasi
Pirmoji kamera paprastai montuojama automobilio gale, virš numerio lentelės arba bagažinės dangčio rankenos zonoje. Ji skirta parkavimui ir dažniausiai suaktyvinamas įjungus užpakalinę pavarą. Tai paprasčiausia ir seniausia iš visų sistemų – tokias kameras pradėjo masiškai diegti dar 2000-ųjų pradžioje Japonijoje, kur parkavimo vietos tokios ankštos, kad be pagalbos tikrai neišsiversi.
Priekinė kamera dažniausiai montuojama grotų arba emblemos zonoje. Ji padeda parkuojantis priekin ir stebi eismo juostą bei kelio ženklus. Šoninės kameros slepiasi veidrodėliuose arba po jais – jos užfiksuoja aklųjų zonų vaizdą ir padeda keičiant eismo juostą. Kai kurie gamintojai kameras integruoja net į durelių rankenas.
Įdomiausia yra stogo kamera arba vadinamoji “360 laipsnių” sistema. Čia kelios kameros (paprastai keturios) dirba kartu, o jų vaizdai sujungiami į vieną, sukuriant efektą, tarsi žiūrėtum į automobilį iš viršaus, iš paukščio skrydžio. Tai pasiekiama sudėtingais matematiniais algoritmais, kurie vaizdo iškraipymus paverčia į vientisą panoramą.
Smegenys už viso šito
Visos tos kameros būtų bevertės be galingos kompiuterinės sistemos, kuri apdoroja jų signalus. Šiuolaikiniame automobilyje už tai atsakingas specialus procesorius, vadinamas ECU (Electronic Control Unit) arba konkretaus gamintojo sukurtas čipas. Šis procesorius turi atlikti kelis dalykus vienu metu: gauti vaizdo srautus iš kelių kamerų, juos apdoroti, atpažinti objektus, apskaičiuoti atstumus ir pateikti informaciją vairuotojui.
Vaizdo apdorojimas vyksta realiu laiku, ir čia prasideda tikroji magija. Sistema naudoja vaizdo atpažinimo algoritmus, kurie gali identifikuoti pėsčiuosius, kitus automobilius, dviračius, kelio ženklus ir net gyvūnus. Naujausiose sistemose naudojamas dirbtinis intelektas, kuris mokosi iš patirties ir gali prognozuoti situacijas. Pavyzdžiui, jei sistema mato vaiką su kamuoliu šalikelėje, ji gali numatyti, kad vaikas gali išbėgti į kelią.
Atstumų skaičiavimas vyksta keliais būdais. Vienas jų – stereoskopinis matymas, kai dvi kameros žiūri į tą patį objektą iš skirtingų kampų, kaip mūsų akys. Kitas būdas – analizuoti objekto dydžio pokytį laike. Jei automobilis artėja prie kliūties, ji vaizde didėja, ir sistema gali apskaičiuoti, kaip greitai tai vyksta.
Kai kameros pradeda kalbėti su kitomis sistemomis
Moderniausiuose automobiliuose kameros nebedirba izoliuotai. Jos integruotos su visa automobilio elektronika ir gali valdyti kitas sistemas. Pavyzdžiui, jei priekinė kamera pamato, kad automobilis nukrypsta nuo eismo juostos, ji gali aktyvuoti vairo koregavimo sistemą, kuri švelniai grąžins automobilį į teisingą poziciją. Arba jei kamera pamato priekyje stabdantį automobilį, ji gali automatiškai aktyvuoti stabdžius dar prieš vairuotojui spaudžiant pedalą.
Labai įdomi yra sąveika su adaptyviu greičio palaikymu (ACC). Priekinė kamera ir radaras dirba kartu, stebėdami priekyje važiuojantį automobilį. Sistema automatiškai reguliuoja greitį, išlaikydama saugų atstumą. Kai kurie automobiliai gali net sustoti kamščiuose ir vėl pradėti judėti, vairuotojui nė nepalietus pedalų.
Naktinio matymo sistemos naudoja infraraudonųjų spindulių kameras, kurios mato šilumą. Jos gali aptikti pėsčiuosius ar gyvūnus tamsoje daug anksčiau nei žmogaus akis ar įprastos kameros. Kai sistema aptinka pavojų, ji išryškina jį ekrane arba net projektuoja perspėjimą ant priekinio stiklo.
Kas gali sugedinėti ir kaip prižiūrėti
Kameros – tai jautri elektronika, kuri dirba sunkiomis sąlygomis. Dažniausia problema – purvinas objektyvas. Atrodo smulkmena, bet net nedidelis purvo sluoksnis gali iškraipyti vaizdą arba visiškai užblokuoti kamerą. Kai kurie automobiliai turi automatines kamerų plovimo sistemas, panašias į priekinių žibintų plovimą, bet daugumoje atvejų teks valyti rankomis.
Žiemą ant kamerų gali susidaryti ledas arba prilipti sniegas. Jei jūsų automobilis neturi kamerų šildymo, prieš važiuojant būtina jas nuvalyti. Sistema paprastai perspės, jei kamera neveikia, bet geriau patikrinti patiems. Vasarą problema gali būti vabzdžiai – jų likučiai ant objektyvo gali sukelti klaidingus perspėjimus arba iškraipyti vaizdą.
Mechaniniai pažeidimai taip pat pasitaiko. Smūgis parkuojantis, akmenukų pataikymai kelyje – visa tai gali sugadinti kamerą. Keitimas paprastai nėra pigus, nes po to sistemą reikia kalibruoti. Kalibravimas – tai procesas, kai specialia įranga nustatoma tiksli kameros padėtis ir kampas. Be to, sistema turi “išmokti” naują kamerą ir jos parametrus.
Dar viena problema – drėgmė. Jei sandarinimas pažeistas, į kameros korpusą gali patekti vandens, ir objektyvas rasoja iš vidaus. Tai jau rimtesnis gedimas, kuris dažniausiai reikalauja viso bloko keitimo.
Privatumas ir duomenų saugumas
Čia prasideda įdomi tema, apie kurią nedaug kas galvoja perkant automobilį su kameromis. Tos kameros nuolat filmuoja viską aplinkui – gatves, namus, žmones. Kas vyksta su tais įrašais? Ar jie saugomi? Ar kas nors gali juos pasiekti?
Dauguma automobilių gamintojų teigia, kad kameros dirba realiu laiku ir vaizdo neįrašo, išskyrus avarijos atveju, kai suaktyvinamas vadinamasis “juodosios dėžės” režimas. Bet kai kurie automobiliai, ypač su išplėstinėmis autonominio vairavimo funkcijomis, gali siųsti duomenis į gamintojo serverius. Tesla, pavyzdžiui, atvirai sako, kad naudoja duomenis iš automobilių savo sistemų tobulinimui.
Yra ir teisinių niuansų. Kai kuriose šalyse draudžiama filmuoti viešose vietose be specialaus leidimo. Lietuvoje situacija kol kas neaiški – įstatymai nesukurti turint omenyje tokias technologijas. Jei jūsų automobilio kameros užfiksuoja avariją ar nusikaltimą, ar tas įrašas gali būti naudojamas teisme? Teoriškai taip, bet praktiškai gali kilti klausimų dėl duomenų autentiškumo ir privatumo pažeidimo.
Kibernetinis saugumas – dar viena problema. Jei automobilyje yra kameros, prijungtos prie interneto, teoriškai jas galima nulaužti. Yra buvę atvejų, kai saugumo tyrėjai demonstravo, kaip galima nuotoliniu būdu prisijungti prie automobilio kamerų sistemos. Gamintojai stengiasi užtikrinti apsaugą, bet kaip ir bet kokia interneto technologija, ji niekada nėra 100% saugi.
Ateitis – dar daugiau akių
Automobilių kamerų sistemos tik pradeda savo kelionę. Jau dabar matome tendenciją, kad kamerų skaičius automobiliuose auga. Kai kurie konceptiniai automobiliai turi kameras vietoj įprastų veidrodėlių – tai sumažina aerodinaminį pasipriešinimą ir pagerina matomumą. Vairuotojas žiūri ne į stiklą, o į ekraną, kuris rodo vaizdą iš išorinių kamerų.
Dirbtinio intelekto tobulėjimas reiškia, kad kameros taps dar protingesnės. Jos galės ne tik atpažinti objektus, bet ir suprasti situacijas, numatyti kitų eismo dalyvių veiksmus, net “matyti” už kampų naudojant informaciją iš kitų automobilių kamerų per V2V (Vehicle-to-Vehicle) ryšį.
Kamerų kokybė taip pat gerės. Jau dabar kuriamos kameros su didesne dinamine aprėptimi (HDR), kurios gali gerai matyti ir ryškioje šviesoje, ir tamsoje tuo pačiu metu. Tai labai svarbu, pavyzdžiui, važiuojant iš ryškios saulės į tunelį arba naktį, kai priešais važiuojantis automobilis apakina žibintais.
Augmentintos realybės integracija – dar viena kryptis. Kameros ne tik filmavimas, bet ir informacijos šaltinis, kuris gali būti projektuojamas ant priekinio stiklo. Pavyzdžiui, sistema gali parodyti rodykles tiesiai ant kelio vaizdo, išryškinti pavojingas zonas arba net rodyti, kas vyksta už posūkio, naudojant duomenis iš kitų automobilių.
Kai technologija tampa kasdienybe
Grįžtant prie pradžios – automobilių saugumo kamerų sistemos per trumpą laiką tapo neatsiejama šiuolaikinio automobilio dalimi. Tai, kas dar prieš dešimtmetį atrodė kaip futuristinė prabanga, dabar yra įprastas dalykas net vidutinės klasės automobiliuose. Ir tai gerai – statistika rodo, kad tokios sistemos tikrai sumažina avarijų skaičių, ypač parkavimo metu.
Bet svarbu suprasti, kad visos šios technologijos yra pagalbinės priemonės, ne vairuotojo pakaitalas. Kameros gali nepamatyti mažo objekto, gali suklaidinti netikėtos šviesos sąlygos arba oras. Vairuotojas vis dar turi būti atidus ir atsakingas. Sistema gali perspėti, padėti, net automatiškai sureaguoti, bet galutinė atsakomybė lieka žmogui.
Prižiūrėti kameras nesudėtinga – pagrinde tai švara ir atsargumas. Reguliariai valykite objektyvus, žiemą pašalinkite sniegą ir ledą, stebėkite, ar sistema nepraneša apie gedimus. Jei kamera sugedo, geriau ją suremontuoti kuo greičiau – tai jūsų saugumas.
Ir galiausiai, renkantis automobilį, verta pagalvoti, kokių kamerų sistemų jums tikrai reikia. Pilna 360 laipsnių sistema su visais priedais atrodo įspūdingai, bet ar tikrai ja naudositės? O gal pakaktų paprastos parkavimo kameros ir aklųjų zonų stebėjimo? Technologijos turi tarnauti mums, o ne atvirkščiai.