天天看點

自動駕駛中的行人及車輛行為意圖模組化、預測及規劃總結

1 行人的行為意圖模組化和預測

主要的論述文章包括:

(1)行人的行為意圖模組化和預測(上);

(2)行人的行為意圖模組化和預測(下);

(3)自動駕駛中路上行人的行為和意圖了解及預測;

上面文章基本對目前主流的對行人的行為意圖預測(即對行人進行軌迹預測)的文章進行了闡述。

簡單的歸納分析:

  • 和駕駛行為一樣,不确定性和多模态是行人行為模組化的挑戰;
  • 大多方法采用遞歸神經網絡,如RNN/LSTM/GRU模型;
  • 有采用對抗理論GAN,比如social GAN和Social Ways;
  •  有采用增強學習(RL),本身RL和GAN之間有聯系;
  • 大多考慮環境的互動(interaction)模型,不管局部或者全局,這是對行人的社會屬性模組化;
  • 對人群(grouping)和單個行人,社會行為模組化會不同;
  •  一些采用注意機制,比如social attention和Sophie;
  • 對行人意圖和行人活動類型的了解。

2 車輛的行為意圖模組化和預測

自動駕駛裡面很重要的就是估計和預測交通情況。預測的來源就是路上各種物體的姿态和速度曆史,進階的預測會包括可能的行動軌迹。

駕駛行為模組化(DBM,driver behavior modeling)目的就是預測駕駛動作,預測駕駛員心思,還有環境因素,如下圖所示:各種傳感器和車載控制器CAN資料作為輸入,預處理算法過濾資料,然後給各種應用提供預測模型。

自動駕駛中的行人及車輛行為意圖模組化、預測及規劃總結

基于深度學習的車輛行為意圖模組化和預測算法的論述文章包括:

(1)可以參考2019年12月25日英國的大學研究人員上傳arXiv的綜述《Deep Learning-based Vehicle Behaviour Prediction For Autonomous Driving Applications: A Review》;

(2)自動駕駛中的駕駛行為模組化和預測方法;

(3)自動駕駛近期行為預測和規劃的一些文章介紹(下);

(4)自動駕駛近期行為預測和規劃的一些文章介紹(附錄)。

3 運動預測(Motion prediction)

(1)模組化參與者間互相作用(interactions )的機制總結

從科學上講,運動預測對于了解人類行為和運動動力學很有用。這項任務的基本挑戰之一是對場景限制進行模組化,尤其是對角色之間的隐藏互動進行模組化。 例如,在駕駛場景中,交通參與者(例如車輛和行人)以及交通條件和規則會互相影響,如下圖所示。

自動駕駛中的行人及車輛行為意圖模組化、預測及規劃總結

來源《 Collaborative Motion Prediction via Neural Motion Message Passing》

參考論文《Collaborative Motion Prediction via Neural Motion Message Passing》中的論述,對交通參與者(traffic actors)間隐藏的互相作用進行模組化的機制包括以下三種:

  • 以空間為中心的機制( spatial-centric mechanism)

它在統一的空間域中表示交通參與者的軌迹,并使用空間關系隐式地模組化參與者之間的互相作用。如:

Social Conv^[1]^和MATF^[2]^利用交通參與者的空間結構來學習互動作用;ChauffeurNet^[3]^和Motion Prediction^[4]^将交通參與者的軌迹和場景背景編碼為鳥瞰圖像; FMNet^[5]^使用輕量級的CNN來實作實時推斷; IntentNet ^[6]^将LiDAR資料與圖像結合在一起。

  •  社會機制(the social mechanism)

它将鄰近交通參與者的資訊彙總為社會表征(social representation),并廣播給每個參與者。 這樣,每個交通參與者都知道鄰近資訊。如:

Social LSTM^[7]^将最大池化作用于的鄰近交通參與者;考慮長期間的互相作用,Social GAN^[8]^将最大池化應用于所有參與者;CIDNN^[9]^則在交通參與者的先驗的位置嵌入之間使用内積。 但是,最大池化操作會忽略每個參與者的獨特性,而内積運算會将所有交通參與者同等對待。 注意力操作(attention operation)^[10,11]^,以便交通參與者可以專注于關鍵的影響因素。 然而不可避免地,注意力操作伴随着計算複雜性的增加。

  • 基于圖的政策(graph-based mechanism)

它構造了一個圖以顯式地模組化參與者之間的成對互動作用。如:

Social-BiGAT^[12]^基于圖注意力網絡(GAT)學習全局嵌入來表示場景中的互動。 Social Attention^[13]^和STGAT^[14]^分别通過使用時空圖和LSTM捕獲了随時間變化動态互動作用的變化。

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[13] Anirudh V emula, Katharina Muelling, and Jean Oh. Social attention: Modeling attention in human crowds. In 2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pages 1–7. IEEE, 2018.

[14] Yingfan Huang, HuiKun Bi, Zhaoxin Li, Tianlu Mao, and Zhaoqi Wang. Stgat: Modeling spatial-temporal interactions for human trajectory prediction. In International Conference on Computer Vision (ICCV), 2019.

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