自動運転車は、私たちの周りで物理的な商取引がどのように行われるかに革命をもたらそうとしています。すでに、自律型配達ロボットが人口密集都市部で稼働しており、歩道を走行しながら目的地まで荷物を配達している。
今後10年以内に、運転手なしの大型セミトラックが道路を走るようになる可能性が高いでしょう。しかし、これらの車両のサイズ、重量、価値が増大するにつれて、それらを操縦する精度、安全性、誘導システムはますます重要かつ複雑になります。
現在、自律走行車誘導システムにはいくつかの方法が使用されていますが、この分野で最も一般的に使用されている技術はLiDARとカメラです。ここでは、自動運転アプリケーションにおけるLiDARとカメラの技術を比較し、その画期的な使用法を紹介します。
LiDAR（およびレーダー）とは何ですか?
LidarはLight Detecting and Rangingの略で、機能的にはレーダー技術に似ています。レーダーは、電波の放射、反射、受信を利用し、30cmから3mmの範囲の電磁周波数を利用します。
これらの放射は媒体で反射され、放射点の近くで受信されます。その光が移動するのにかかる時間は、反射する物体がどれだけ離れているかを示します。
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。ただし、この周波数の違いは、両方の波長範囲の機能に影響を与えます。たとえば、レーダーはボウリングのボール（24cm）より大きい物体しか検出できませんが、最大10,000m離れた物体を検出できます。
一方、LiDARはボウリングのボールの10,000分の1の小さい物体を検出できますが、200メートル離れた物体しか検出できません。
自動運転車のLiDARシステムは、大小さまざまな物体を検出する役割を担っており、200メートル以上離れた物体はそれほど重要ではない場合が多いです。これにより、LiDARは自動運転アプリケーションにとって自然な電磁周波数の選択肢となります。
カメラは重要な要素です
自動運転車に使用されるカメラは、物体から反射された可視光スペクトルを検出する特殊な 画像センサー です。太陽は膨大な量の紫外線と可視光を放射するため、画像センサーは可視光の多くの周波数を検出することができます。これは、人間の目が光を見る方法に似ています（つまり、光は太陽から放射され、さまざまな周波数（いわゆる色）で物体から反射し、画像センサーで受信されます）。
可視光スペクトルの範囲は380 ～ 740 nmで、23にカットされた髪の毛よりも大きな物体を感知するのに最適です。ほとんどのカメラや画像センサーは、特殊なレンズなしではそれほど小さい物体を見ることができませんが、人間よりも小さい物体を見る必要があることはまれです。
自動運転アプリケーションにおけるカメラの場合、1.2メガピクセルという低いイメージセンサー解像度でも正確な画像認識を実現できます 。ただし、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。
LiDARとカメラ
自動運転車におけるLiDARとカメラのどちらが優れているかというテーマ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、それを完成させるセンサーの電磁放射、反射、受信という同じ原理に依存している点です。
しかし、Lidarとカメラ技術の根本的な違いは、Lidarは見た光を放射するのに対し、カメラは放射しないことです。これにより、Lidarは同時に検出された多数の物体までの非常に正確な距離を計算できるようになります。
したがって、議論は「どちらの技術が優れているか」という質問から「どちらの技術がより進んでいるか」という質問に移る可能性があります。現代の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有名になりました。エンジニアのデイビッド・ホールは2005年にLidarを開発しました。
現代のカメラは徹底的に開発され、テストされていることを考えると、その技術は優れているのでしょうか?簡単に答えると、まだ誰も知らないということです。どちらの技術も、ガレージAV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、さまざまな企業で積極的に活用されています。しかし、完全な自動運転機能を実現できた車はまだありません。
LiDAR対カメラ論争の未来
LiDARとカメラの技術はどちらも驚くほど強力で、明確な利点があります。LiDARは、都市景観全体をミリメートル未満の精度でマッピングすることができ、一方、画像センサーとカメラ技術はより高度で、広く生産されています。カメラを活用しているテスラは、2023年までに自社の車両が完全に自動運転できるようになると主張している。
どの技術を好むかと聞かれると、 イーロン・マスクは「人間は目と生物学的ニューラルネットを使って運転するので、カメラとシリコンニューラルネットが自動運転の一般的なソリューションを実現する唯一の方法であることは理にかなっています。」テスラの創設者が正しいのかもしれないし、 ライダーの未来 より速い導入が見込まれます。自動運転を完全にサポートし、その後大規模に広く開発できる最初のテクノロジーが、自動運転への競争に勝利するでしょう。
