CN112835302B - 错误信号对车辆的图像传感器的影响的减轻 - Google Patents

Abstract

减轻错误信号对车辆的图像传感器的影响的系统和方法包括收集光并分离光以获得不同波长的信号。一种方法包括确定在每个不同波长处的光的强度；以及基于光的强度超过不同波长中的错误信号波长的阈值来识别错误信号。使用控制器减轻错误信号。

Description

错误信号对车辆的图像传感器的影响的减轻

技术领域

本主题公开涉及错误(errant)信号对车辆的图像传感器的影响的减轻。

背景技术

车辆(例如，汽车、卡车、建筑设备、农场设备、自动化工厂设备)越来越多地包括传感器，以获取有关车辆及其周围环境的信息。该信息有助于车辆的自主操作、半自主系统的激活(例如，避免碰撞、自适应巡航控制、自动制动)或向驾驶员报警。示例性传感器包括无线电检测和测距(雷达)系统、超声传感器、光检测和测距(激光雷达)系统，以及照相机，或更一般地，包括光学系统的图像传感器。图像传感器容易受到错误信号的影响。例如，错误信号可能是阳光或其他光源的意外影响，或者是光源的反射。错误信号也可以是欺骗信号，它们是故意产生的欺骗性信号，其(例如，使用激光指示器)生成，以触发基于传感器的车辆系统的错误操作。因此，期望提供错误信号对车辆的图像传感器的影响的减轻。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种减轻错误信号对车辆的图像传感器的影响的方法包括使用光谱仪收集光，并且分离该光以获得不同波长的信号。该方法还包括使用光谱峰值检测器确定每个不同波长处的光的强度；以及使用控制器，基于光的强度超过不同的波长中的错误信号波长的阈值来识别错误信号。使用控制器可以减轻错误信号的影响。

除了本文所述的一个或多个特征之外，收集光包括从360度跨度收集。

除了本文所述的一个或多个特征之外，减轻包括发出警报或执行车辆的预定操纵。

除了本文所述的一个或多个特征之外，减轻包括从到图像传感器的输入光滤除错误信号波长。

除了本文所述的一个或多个特征之外，减轻包括从到车辆的一个或多个附加图像传感器的输入光滤除错误信号波长。

除了本文描述的一个或多个特征之外，收集光包括获得到图像传感器的输入光。

除了本文描述的一个或多个特征之外，获得到图像传感器的输入光包括在到图像传感器的输入光的路径中使用分束器。

除了本文所述的一个或多个特征之外，减轻包括从到图像传感器的输入光滤除错误信号波长。

除了本文所述的一个或多个特征之外，滤除错误信号波长还包括改变在到图像传感器的输入光的路径中的光谱滤波器的厚度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，改变光谱滤波器的厚度包括控制微机电系统。

在另一个示例性实施例中，一种减轻错误信号对车辆的图像传感器的影响的系统包括光谱仪，该光谱仪收集光并分离该光以获得不同波长的信号。该系统还包括光谱峰值检测器，以确定每个不同波长的光的强度；以及控制器，以基于光的强度超过不同波长中的错误信号波长的阈值来识别错误信号并减轻错误信号。

除了本文描述的一个或多个特征之外，光谱仪从360度跨度收集光。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过发出警报或执行车辆的预定操纵来减轻错误信号。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过从到图像传感器的输入光滤出错误信号波长来减轻错误信号。

除了本文描述的一个或多个特征之外，车辆包括一个或多个附加图像传感器，并且控制器从到一个或多个附加图像传感器的输入光滤除错误信号波长。

除了本文描述的一个或多个特征之外，光谱仪通过获得到图像传感器的输入光来收集光。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该系统还包括在到图像传感器的输入光的路径中的分束器，以将到图像传感器的输入光引导到光谱仪。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器通过从到图像传感器的输入光滤除错误信号波长来减轻错误信号。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该系统还包括在到图像传感器的输入光的路径中的光谱滤波器。控制器通过改变光谱滤波器的厚度来滤除错误信号波长。

除了本文所述的一个或多个特征之外，控制器还通过控制微机电系统来改变光谱滤波器的厚度。

当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。

附图说明

在下面的详细描述中，仅以示例的方式出现其他特征、优点和细节，该详细描述参考附图，在附图中：

图1是根据一个或多个实施例的车辆的框图，其包括错误信号对图像传感器模块的图像传感器的影响的减轻；

图2详细示出了根据示例性实施例的用于减轻错误信号对车辆的一个或多个图像传感器模块中的一个或多个图像传感器的影响的示例性光谱仪模块；

图3详细示出了根据示例性实施例的用于减轻错误信号影响的示例性图像传感器模块；

图4详细示出了根据示例性实施例的用于减轻错误信号对车辆的图像传感器模块的图像传感器的影响的示例性成像系统；和

图5是根据一个或多个实施例的减轻错误信号对车辆的相关联的图像传感器模块的一个或多个图像传感器的影响的方法的过程流程。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

如前所述，相机或附加图像传感器是可在车辆中使用的传感器类型之一，以获取有助于车辆的自主或半自主操作的信息或对车辆操作者的警告。错误信号可能会干扰图像传感器执行的检测。高强度错误信号也会损坏图像传感器。例如，尽管错误信号可能是无意的并且具有自然发生源(例如，太阳眩光)，但是出于说明目的，在本文中专门解决了欺骗。欺骗信号是指故意产生的错误信号(例如，使用激光指示器)，会对图像传感器的操作产生负面影响。本文详细描述的系统和方法的实施例涉及减轻错误信号对车辆的图像传感器的影响。光谱仪用于检测欺骗信号，在本文中将其作为示例性错误信号进行讨论。根据示例性实施例，可以基于每个图像传感器执行检测。一旦检测到欺骗信号，就可以采取不同的减轻措施，如详细说明的。

根据示例性实施例，图1是车辆100的框图，其包括减轻错误信号对图像传感器模块110的图像传感器310(图3)的影响。图1中所示的示例性车辆100是汽车101。车辆100被示出为具有三个图像传感器模块110，但是图像传感器模块110的数量和位置不受示例性示例的限制。还示出了示例性光谱仪模块115。然而，光谱仪模块115的数量和位置根据一个或多个实施例不同。在车辆100中也示出了成像系统400。根据替代实施例，成像系统400包括图像传感器模块110和对应的光谱仪模块115，如参考图4进一步详细描述的。车辆100可以包括附加传感器130(例如，雷达系统、激光雷达系统)。附加传感器130的数量和位置也不旨在由示例性示例限制。

在图1中还示出了控制器120。控制器120可以从图像传感器模块110和其他传感器130获取信息，以控制车辆操作的各个方面。如进一步讨论的，控制器120还可以基于一个或多个光谱仪模块115来控制图像传感器模块110的各方面。控制器120可以单独地或者与图像传感器模块110或光谱仪模块115的处理电路组合地起作用。控制器120可以包括处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其他合适部件。

图2详细示出了根据示例性实施例的示例性光谱仪模块115，该光谱仪模块115用于减轻错误信号对车辆100的一个或多个图像传感器模块110的一个或多个图像传感器310(图3)的影响。图2中所示的示例性光谱仪模块115可以不与任何特定的图像传感器模块110相关联，而是可以用于减轻错误信号对一些或全部图像传感器模块110的影响。即，示例性光谱仪模块115可以位于车辆100的车顶上，如图1所示。透镜210收集来自光谱仪模块115周围360度跨度的光。光学均化器220可以是例如多模光纤束或多模波导，并且用作具有均匀分布的混合器。另一个透镜230将光引导至衍射光栅240。衍射光栅240用作色散元件，其在像素化传感器250处将光分离成不同的成分波长。像素化传感器250可以是线性二极管阵列，线性电荷耦合器件(CCD)传感器、线性互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、雪崩光电二极管(APD)传感器或单光子雪崩二极管(SPAD)传感器。从光学均化器220到像素化传感器250的部件代表光谱仪模块115的光谱仪部分。

光谱峰值检测器260可以与像素化传感器250一起使用。如所示的，光谱峰值检测器260提供由像素化传感器250测量的针对一组波长(沿轴265示出)的强度指示(沿轴270示出)。指示阈值强度T。当来自峰值检测器260的强度超过阈值强度T时，可以将发生该强度的波长确定为错误信号的波长。可替代地，可以学习特定的光谱图案，并且当检测到该光谱图案时，可以将场景分类为包括预定的(对应的)波长的错误信号。如前所述，图2中所示的示例性光谱仪模块115可能不与任何特定的图像传感器模块110相关联。因此，由光谱仪模块115，更具体地说是峰值检测器260识别的错误信号可能是与车辆100的给定图像传感器模块110是不相关的。

也就是说，基于给定图像传感器模块110的位置和视野，错误信号可能不会到达该图像传感器模块110的图像传感器310。无论如何，根据一个或多个实施例，减轻可以当使用示例性光谱仪模块115时在所有图像传感器模块110处执行减轻。可以执行减轻的两种示例性形式。第一种涉及基于对错误信号(例如，欺骗信号)的检测而发出警报或实施预定义的安全动作。第二种涉及修改每个图像传感器模块110，如参考图3进一步讨论的。

图3详述了根据示例性实施例的用于减轻错误信号影响的示例性图像传感器模块110a，110b(通常称为110)。每个图像传感器模块110本身包括图像传感器310。光经由透镜320和动态(即，自适应)光谱滤波器330到达图像传感器310。光谱滤波器330基于其厚度在特定波长处表现出破坏性干涉。破坏性干涉意味着该波长的光的强度在到达图像传感器310之前在光谱滤波器330处减小，从而减小或消除了错误信号的有害影响。通过控制光谱滤波器330的厚度，可以将特定波长作为破坏性干涉的目标。

如图3所示，控制器120控制光谱滤波器330的厚度，从而控制被阻止到达图像传感器310的波长。例如，该控制可以通过微机电系统(MEMS)进行。如参考图2所讨论的，可以基于光谱仪模块115的光谱峰值检测器260的输出来确定错误信号波长ES。然后，控制器120可以控制光谱滤波器330的厚度以防止该错误信号波长ES到达每个图像传感器模块110的图像传感器310。

如在图2的讨论中所指出的，与任何特定图像传感器模块110不相关的光谱仪模块115可以识别实际上不影响一个或多个图像传感器模块110的错误信号。在图3所示的情况下，光接近图像传感器模块110a不包括错误信号，但是光接近图像传感器模块110b包括。根据示例性实施例，基于使用光谱峰值检测器260对错误信号波长ES的识别，控制器120控制两个图像传感器模块110a，110b的光谱滤波器330的厚度，以将错误信号波长ES排除在外。根据如前所述的替代实施例，控制器120可以替代地向车辆100的操作者发出警报，或者基于识别出错误信号来实施预定的操纵。根据参考图4讨论的又一替代实施例，可以基于对应的光谱仪模块115来个性化每个图像传感器模块110的控制。

图4详述了根据示例性实施例的用于减轻错误信号对车辆100的图像传感器模块110的图像传感器310的影响的示例性成像系统400。根据一个或多个实施例，成像系统400包括光谱仪模块115和成像传感器110。另外，成像系统400包括分束器410和透镜420。如图4所示，分束器410被布置成使得输入到光谱仪模块115的光是图像传感器模块110接收的光。不像在图2所示的光谱仪模块115的示例性实施例，根据图4所示的实施例的光谱仪模块115对应于特定的图像传感器模块110。因此，由光谱峰值检测器260识别的任何错误信号都是影响图像传感器模块110的信号。此外，基于控制器120控制光谱滤波器330的厚度，对错误信号的滤波对直接射向图像传感器模块110的图像传感器310的光具有直接影响。

根据示例性实施例，例如，图1中所示的每个图像传感器模块110可以是成像系统400的一部分。因而，而不是一般的光谱仪模块115，如图1中的车辆100的车顶上所示的，每个成像系统400的每个图像传感器模块110将包括相应的光谱仪模块115，该光谱仪模块115确定错误信号是否正在影响图像传感器模块110的图像传感器310。此外，控制器120将从每个成像系统400的每个光谱峰值检测器260，并根据需要单独和独立地控制每个成像系统400的光谱滤波器330。

图5是根据一个或多个实施例的减轻错误信号对车辆100的相关联的图像传感器模块110的一个或多个图像传感器310的影响的方法500的过程流程。在框510处，使用光谱仪模块115获得错误信号的波长是指参考图2讨论的过程。例如，在框510处的过程包括使用像素化传感器250获得不同波长的信号并确定光谱峰值检测器260指示的强度都超过在任何波长下的阈值。如果检测到错误信号，则控制器120的动作可以取决于光谱仪模块115是否特定于图像传感器模块110。因此，在框520处示出了该检查。该检查可以由控制器120执行或可以不由控制器120执行，因为控制器120可以具有在车辆100中使用成像系统400还是单独的光谱仪模块115的先验知识。

如果光谱仪模块115与图像传感器模块110的特定图像传感器310不对应，则可以执行框530或540的过程。在框530处，可以发布警报(例如，关于潜在的欺骗)，或者可以实施预定义的规避操纵。在框540处，控制器120可以调节每个图像传感器模块110的光谱滤波器330，以减轻错误信号到达任何图像传感器模块110的图像传感器310的可能性。

如果光谱仪模块115确实与特定的图像传感器310相对应(即，使用成像系统400)，则执行框550处的过程。在框550处，该过程包括控制光谱仪模块115所对应的作为成像系统400的一部分的图像传感器模块110的光谱滤波器330。因此，仅当将错误信号识别为正引导到成像系统400的特定图像传感器310时调整光谱滤波器330。

尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种减轻错误信号对车辆的图像传感器的影响的方法，该方法包括：

使用光谱仪收集光，并分离该光以获得不同波长的信号；

使用光谱峰值检测器确定每个不同波长的光的强度；

使用控制器基于光的强度超过不同波长中的错误信号波长的阈值来识别错误信号；和

使用控制器减轻错误信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，收集光包括从360度跨度收集。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，减轻包括发出警报或执行所述车辆的预定操纵。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，减轻包括从到所述图像传感器的输入光滤除所述错误信号波长，并且减轻包括从到车辆的一个或多个附加图像传感器的输入光滤除所述错误信号波长。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，收集光包括获取到所述图像传感器的输入光，获取到所述图像传感器的输入光包括在到所述图像传感器的输入光的路径中使用分束器，减轻包括从到图像传感器的输入光滤除错误信号波长，滤除错误信号波长包括改变在到图像传感器的输入光的路径中的光谱滤波器的厚度，以及改变光谱滤波器的厚度包括控制微机电系统。

6.一种减轻错误信号对车辆的图像传感器的影响的系统，该系统包括：

光谱仪，该光谱仪被配置为收集光并分离该光以获得不同波长的信号；

光谱峰值检测器，该光谱峰值检测器被配置为确定每个不同波长的光的强度；和

控制器，该控制器被配置为基于光的强度超过不同波长中的错误信号波长的阈值来识别错误信号，并且减轻该错误信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述光谱仪被配置为从360度跨度收集光。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过发出警报或执行所述车辆的预定操纵来减轻所述错误信号。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过从到所述图像传感器的输入光滤除所述错误信号波长来减轻所述错误信号，并且所述车辆包括一个或多个附加图像传感器，并且所述控制器还配置为从到一个或多个附加图像传感器的输入光滤除该错误信号波长。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述光谱仪被配置为通过获取到所述图像传感器的输入光来收集光，所述系统还包括在到所述图像传感器的输入光的路径中的分束器，该分束器被配置为将到图像传感器的输入光引导到光谱仪，控制器被配置为通过从到图像传感器的输入光滤除错误信号波长来减轻错误信号，该系统还包括在到图像传感器的输入光的路径中的光谱滤波器，其中控制器被配置为通过改变光谱滤波器的厚度来滤除错误信号波长，并且控制器被配置为通过控制微机电系统来改变光谱滤波器的厚度。