HD map คืออะไร?

HD (high-definition) map คือคำอธิบายโครงข่ายถนนแบบ machine-readable ที่มีความแม่นยำระดับเซนติเมตร — ขอบเลน การเชื่อมต่อเลน regulatory element และ reference geometry — ออกแบบมาให้ autonomous driving stack ประมวลผล ไม่ใช่ให้คนขับอ่านเอง HD map เป็นหนึ่งใน input สำคัญของระบบขับขี่อัตโนมัติ (AV) และ ADAS ขั้นสูงในระดับ production ส่วนใหญ่

หน้านี้เป็นบทนำที่เป็นกลางเกี่ยวกับ HD map สำหรับการขับขี่อัตโนมัติ และอธิบายว่า drawtonomy ช่วยอะไรได้บ้าง

เนื้อหาใน HD map

HD map ทั่วไปจะเข้ารหัสอย่างน้อยดังนี้

Lane geometry — centerline, ขอบซ้าย และขอบขวาของทุกเลนที่ขับได้ อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปเป็น polyline หรือ analytical curve
Lane topology — วิธีที่เลนเชื่อมต่อกัน: ความสัมพันธ์ predecessor / successor ที่ทางแยก การเปลี่ยนเลน การรวมเลน การแยกเลน
Regulatory element — สัญญาณไฟจราจร ป้ายจราจร เส้นหยุด ความเร็วจำกัด กฎสิทธิ์ในการไป (right-of-way) ทางม้าลาย
Static feature — guardrail เครื่องหมายบนถนน ประเภทเลน (รถเมล์ จักรยาน ที่จอดรถ) คุณลักษณะพื้นผิวถนน
Reference frame — latitude / longitude / elevation บางครั้งจับคู่กับ local coordinate system และจุดยึด point cloud

HD map คือสิ่งที่ทำให้ planner ถามได้ว่า “เลนทางซ้ายของฉันคืออะไร” ทำให้ localizer เทียบข้อมูลเซนเซอร์แบบเรียลไทม์กับโลกที่รู้จักอยู่แล้ว และทำให้โมดูล perception กำหนดขอบเขตความคาดหวังว่าป้ายและสัญญาณไฟควรอยู่ตรงไหน

HD map เทียบกับ SD map และ OpenStreetMap

ขอบเขตระหว่างกันค่อนข้างเบลอ แต่แบ่งคร่าว ๆ ได้ดังนี้

Layer	ความแม่นยำ	Lane semantics	ใช้โดย
SD (standard-definition) map	ระดับถนน	น้อยมาก	navigation, route planning
OpenStreetMap	ระดับถนน, crowdsourced	tag เสริม	งานทั่วไป
HD map	ระดับเซนติเมตร	model lane / regulatory เต็มรูปแบบ	AV planning, prediction, localization

OpenStreetMap (OSM) เป็นฐานของรูปแบบ HD map บางแบบ (โดยเฉพาะ Lanelet2 ซึ่งคือ OSM-XML ที่เพิ่ม tag พิเศษเข้าไป) แต่ OSM ดิบเพียงอย่างเดียวไม่ใช่ HD map

รูปแบบ HD map ที่พบบ่อย

พื้นที่ HD map มีหลายรูปแบบที่ใช้งานอยู่จริง สองรูปแบบที่ drawtonomy เกี่ยวข้องโดยตรงคือ

Lanelet2 — พัฒนาบนฐาน OSM-XML โดย FZI และเป็นตัวแทน HD map หลักของ Autoware Geometry เป็น polyline (linestring) ส่วน topology และ regulatory element เป็น relation ที่ระบุชัดเจน
OpenDRIVE — มาตรฐาน ASAM ใช้ analytical geometry (line, arc, spiral, polynomial) เป็นรูปแบบ HD map โดยพฤตินัยที่ซิมูเลเตอร์การขับขี่ใช้ (CARLA, esmini, IPG CarMaker, RoadRunner)

รูปแบบอื่นที่ใช้งานอยู่จริงยังมี NDS (Navigation Data Standard), HERE HD Live Map และรูปแบบเฉพาะของแต่ละ OEM ซึ่ง drawtonomy ยังไม่ได้รองรับรูปแบบเหล่านี้

แนวทางสร้าง HD map

การสร้าง HD map ระดับเมืองเป็นงาน survey-grade: ต้องใช้รถ mobile mapping, pipeline การใส่คำอธิบายด้วยมือ, การสกัดเลนอัตโนมัติจาก LiDAR / กล้อง และการ QA โดยมนุษย์ เครื่องมือที่ใช้ในพื้นที่นี้ได้แก่

TIER IV Vector Map Builder — โปรแกรมแก้ไข Lanelet2 บนเบราว์เซอร์ รองรับ regulatory element เต็มรูปแบบ
JOSM พร้อม Autoware Lanelet2 plugin — โปรแกรมแก้ไข OSM บนเดสก์ท็อป
MathWorks RoadRunner — เครื่องมือสร้าง HD map และสถานการณ์ที่ใช้กันแพร่หลายในอุตสาหกรรม
Autocore MapToolbox — plugin ของ Unity สำหรับแผนที่ Autoware Lanelet2

นี่คือเครื่องมือที่ควรใช้เมื่อต้องการ HD map ที่แม่นยำระดับ survey

บทบาทของ drawtonomy

drawtonomy ไม่ใช่ เครื่องมือสร้าง HD map ในความหมายระดับ survey-grade มันคือไวท์บอร์ดบนเบราว์เซอร์ที่ปรับแต่งมาสำหรับสถานการณ์การขับขี่ อย่างไรก็ตาม มีบางจุดแคบ ๆ ที่ drawtonomy วางตัวเคียงข้างเวิร์กโฟลว์ HD map จริง ๆ ได้

Sketch HD map ก่อนลงมือสร้างจริง ถ้ากำลังกำหนดขอบเขตทางแยกใหม่หรือโครงข่ายถนนเล็ก ๆ และต้องการภาพคร่าว ๆ ก่อนที่จะเริ่มใน JOSM หรือ Vector Map Builder drawtonomy ช่วย sketch เลน ทางแยก และทางม้าลายได้ในไม่กี่นาที
แก้ไขเฉพาะจุดใน Lanelet2 map ที่มีอยู่แล้ว drawtonomy นำเข้าไฟล์ Lanelet2 OSM แก้ไข geometry ของเลนแบบ visual แล้วส่งออกกลับได้ regulatory element จะถูกเก็บรักษาไว้ระหว่าง round-trip ผ่าน sidecar file แต่ยังแก้ไขใน UI ไม่ได้ — สำหรับงานนั้นต้องใช้ Vector Map Builder หรือ JOSM
ภาพประกอบแนวคิด HD map เอกสารวิชาการ สไลด์ และ design doc ที่พูดถึงงาน HD map ต้องการภาพประกอบที่สะอาดของเลน การเชื่อมต่อ และ regulatory element drawtonomy ใช้งานได้ดีในจุดนี้
Pipeline แผนที่ขนาดเล็ก → simulator drawtonomy นำ Lanelet2 sketch ผ่าน OpenDRIVE 1.8 + OpenSCENARIO 1.2 ไปเป็น esmini-ready zip ได้ ตัว exporter สังเคราะห์ element <junction> ขึ้นมาได้ แต่โทโพโลยี junction ที่สร้างจากโครงข่ายเลนที่วาดขึ้นเองยังไม่น่าเชื่อถือเท่า และเส้นโค้งจะถูก fit จากจุดสุ่มตัวอย่างแทนที่จะสร้างเป็น analytical geometry แบบ native จึงเหมาะกับฉากขนาดเล็กมากกว่า HD map เต็มรูปแบบ

สำหรับงาน HD map ระดับเมือง ควรใช้เครื่องมือระดับ survey-grade ต่อไป drawtonomy คือแคนวาสเล็ก ๆ บนเบราว์เซอร์ที่หยิบมาใช้เมื่อต้องการ sketch ภาพประกอบ หรือแก้ไขเฉพาะจุด

ในระบบนิเวศ HD map เดียวกัน

drawtonomy เป็นผู้เล่นเล็ก ๆ ในระบบนิเวศที่มีเครื่องมือหลักอยู่แล้วหลายตัว หน้าที่ควรอ่านต่อ