CN116848429A - 用于校准选通摄像头的方法、用于执行这种方法的控制装置、具有这种控制装置的校准装置和具有这种校准装置的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助距离传感器装置(7)校准选通摄像头(5)的方法，该选通摄像头具有光照机构(11)和光学传感器(13)，其中，该光照机构(11)和该光学传感器(13)的控制在时间上相互协调，协调控制与可见距离范围(21)相关联，在该可见距离范围(21)的至少一个界限(23)处搜索对象(25)，当在该可见距离范围(21)的至少一个界限(23)处找到对象(25)时，借助距离传感器装置(7)将物距(27)确定为找到的对象(25)距选通摄像头(5)的距离，将该至少一个界限(23)距选通摄像头(5)的目标距离与该物距(27)相比较，协调控制依据所述目标距离与物距(27)之间的比较而被评估和/或改变。

Description

用于校准选通摄像头的方法、用于执行这种方法的控制装置、 具有这种控制装置的校准装置和具有这种校准装置的机动车
技术领域
本发明涉及一种用于校准选通摄像头的方法、一种用于执行这种方法的控制装置、一种具有这种控制装置的校准装置和一种具有这种校准装置的机动车。
背景技术
一种用于校准选通摄像头尤其是光照机构的方法来自公开号为EP 3 308193B1的欧洲专利申请。在此方法中借助光照机构发出光脉冲。所发出的光脉冲与参考光脉冲相比较，并且基于比较结果来校准光照机构。但在此方法中并未关注光照机构和光学传感器的合作。
技术系统校准的原则是实施校准的环境尺寸和技术系统运行的环境尺寸尽量相同。在长达200米的范围内进行距离测量时，这很难以节约成本和空间的方式实现。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于校准选通摄像头的方法、一种用于执行这种方法的控制装置、一种具有这种控制装置的校准装置和一种具有这种校准装置的机动车，其中，至少部分消除、优选避免所述缺点。
如此完成该任务，即，提供本公开中的技术教导，尤其是独立权利要求的教导以及在从属权利要求和说明中公开的实施方式的教导。
尤其如此完成该任务，即，提供一种借助距离传感器装置校准具有光照机构和光学传感器的选通摄像头的方法，其中，该光照机构和光学传感器的控制在时间上相互协调，协调控制与可见距离范围相关联。在可见距离范围的至少一个界限处搜寻对象，其中，当在可见距离范围的至少一个界限处找到对象时，借助距离传感器装置，确定该物距为找到的对象距选通摄像头的距离。至少一个界限距选通摄像头的目标距离与物距相比较，其中，协调控制依据目标距离与物距之间的比较而被评估和/或改变。
借助此处提出的方法，可有利地基于几次距离测量、优选一次距离测量来对选通摄像头、尤其光照机构和光学传感器的控制、尤其是可见距离范围的远侧界限和/或近侧界限进行校准。选通摄像头的测量精度因此被提高并且法定要求得到满足。该校准尤其包括光照机构与光学传感器曝光控制之间的协调。
此外，利用该方法可以有利地识别选通摄像头的部件、尤其是光照机构和光学传感器处的老化效应并且予以补偿。此外，优选提前识别由老化效应引起的未来可能的部件失效，可以对此启动各自部件的更换。
此外，具有光照机构和光学传感器的选通摄像头的校准在具有选通摄像头的机动车行驶期间进行。因此，实施校准的环境尺寸和选通摄像头工作环境的尺寸是彼此相同的。
具有光照机构和光学传感器的选通摄像头的校准保证了光照机构和/或光学传感器的老化效应和/或脏污没有使距离测量失真。10ns的渡越时间偏移已经造成约3m的测距误差。
一种借助“光照机构和光学传感器的时间相互协调的控制”来产生图像的方法尤其是被称为选通成像法的方法；尤其是该光学传感器是摄像头，其仅在一定的有限时间范围内切换至敏感，这被称为“选通控制”。光照机构也相应地在时间上仅以一定所选的时间间隔被控制以照亮物侧场景。
尤其是，通过光照机构发出预定数量的光脉冲，优选按照在5ns至20ns之间的持续时间。光学传感器曝光的开始和结束与所发出的光脉冲的数量和持续时间关联。因此，一定的可见距离范围可以通过在时间上控制光照机构和光学传感器而以相应限定的定位位置、即尤其是按照可见距离范围的近侧界限和远侧界限距光学传感器的一定距离由光学传感器来测得。从选通摄像头的结构中知道光学传感器和摄像头的定位位置。此外优选的是，摄像头与光学传感器之间的定位距离是已知的，并且与摄像头或光学传感器距可见距离范围的距离相比是很小的。因此在当前技术教导的范围内，光学传感器与对象之间的距离等于摄像头与对象之间距离。
可见距离范围在此是三维空间内的物侧区域，其通过将光照机构的光脉冲的数量和持续时间与光学传感器的曝光的开始和结束结合使用而借助光学传感器在两维图像中被映射在光学传感器的像平面上。
在此和以下提到的“物侧”是指真实空间内的区域。在此和以下提到的“像侧”是指在光学传感器像平面上的区域。可见距离范围在此存在于物侧。这对应于在像平面上的通过成像定理以及光照机构和光学传感器的时间控制所配属的像侧区域。
依据在光照机构光照开始后的光学传感器曝光的开始和结束，光脉冲光子击中光学传感器。光照机构和光学传感器距可见距离范围越远，在距离范围内反射的一个光子击中光学传感器所需的持续时间越长。故可见距离范围距光照机构和光学传感器越远，在光照结束与曝光开始之间的时间差越长。
因此，根据该方法的一个设计而尤其可能的是，通过相应适当选择光照机构和光学传感器的时间控制来限定可见距离范围的位置和空间宽度、尤其是可见距离范围的近侧界限和远侧界限之间的距离。
在该方法的一个优选设计中，可见距离范围是预先确定的，其中，一方面光照机构的时间协调且另一方面光学传感器的时间协调相应地预先确定的。
有利地，目标距离从协调控制中确定，或者协调控制从目标距离中确定。
在该方法的另一个优选实施方式中，如果物距和目标距离不同，则该物距优选设定为协调控制的可见距离范围的至少一个界限，因此设定为当前目标距离。
光照机构在一个优选设计中是激光器。替代地或附加地，该光学传感器优选是摄像头。
根据本发明的一个改进方案而规定，距离传感器装置具有选自以下组的至少一个传感器，该组由立体摄像头、激光雷达传感器和雷达传感器组成。可以有利地借助这种传感器以简单方式实现物距的确定。
根据本发明的一个改进方案而规定，距离传感器装置具有传感器融合装置，其设立用于将至少两个传感器的至少两个传感器信号融合成一个融合信号。物距依据融合信号来确定。
优选地，所述至少两个传感器彼此不同，尤其是所述至少两个传感器在各自构型和/或各自传感器原理方面不同。
优选地，所述至少两个传感器选自以下组，该组由立体摄像头、激光雷达传感器和雷达传感器组成。
根据本发明的一个改进方案而规定，借助传感器融合装置将光学传感器的传感器信号和距离传感器装置的至少一个传感器信号融合成融合信号。
根据本发明的一个改进方案而规定，当目标距离与物距之间的绝对差大于预定的极限差时改变协调控制。协调控制尤其仅在目标距离与物距之间的绝对差大于预定极限差时被改变。此外，当目标距离与物距之间的绝对差小于或等于预定的极限差时，不改变协调控制。
两个值的绝对差对应于这两个值的差的数值。因此，借助绝对差总是确定两个值之间的正距离。
根据本发明的一个改进方案而规定，光照机构的控制依据目标距离与物距之间比较而被评估和/或改变。
在该方法的一个优选实施方式中，如果确定了物距与目标距离之间的差，则如此改变光照机构的控制，即，使物距和目标距离彼此相同。
根据本发明的一个改进方案而规定，借助低通滤波器来确定用于依据所述目标距离与物距之间的比较来改变协调控制的修正。有利地，借助低通滤波器来补偿由老化和环境影响造成的潜在改变。
也如此完成该任务，即，提供一种控制装置，其设立用于执行根据本发明的方法或根据其中一个或多个上述实施方式的方法。该控制装置优选被设计成计算装置、尤其优选是计算机或者控制设备、尤其是机动车的控制设备。关于该控制装置，尤其得到已经关于该方法所解释的优点。
该控制装置优选设立用于有效连接至选通摄像头、尤其是光照机构和光学传感器以及距离传感器装置并且设立用于其各自控制。
也如此完成该任务，即，提供一种校准装置，其包括具有光照机构和光学传感器的选通摄像头、距离传感器装置和本发明的控制装置或根据其中一个或多个上述实施方式的控制装置。关于校准装置，尤其得到已经关于该方法和控制装置所解释的优点。
该控制装置优选有效连接至选通摄像头、尤其是光照机构和光学传感器以及该距离传感器装置并设立用于其各自控制。
也如此完成该任务，即，提供一种具有本发明的校准装置或根据其中一个或多个上述实施方式的校准装置的机动车。与机动车相关地，尤其得到已经关于所述方法、控制装置和校准装置所解释的优点。
在有利设计中，机动车被设计成卡车。但也可能的是该机动车是轿车、载重汽车或其它机动车。
附图说明
以下将结合图来详细解释本发明，其中：
图1示出机动车和在可见距离范围的远侧界限处的对象的实施例的示意图，
图2示出机动车和在可见距离范围的近侧界限处的对象的实施例的示意图，
图3示出用于校准选通摄像头的第一实施例的过程图，
图4示出用于校准选通摄像头的第二实施例的过程图，和
图5示出用于校准选通摄像头的第三实施例的过程图。
具体实施方式
图1示出具有校准装置3的机动车1的实施例的示意图。校准装置3具有选通摄像头5、距离传感器装置7和控制装置9。另外，选通摄像头5具有光照机构11(优选是激光器)和光学传感器13(优选是摄像头)。控制装置9在此仅被示意性示出并且以未明确表示的方式连接至选通摄像头5(尤其是光照机构11和光学传感器13)和距离传感器装置7并且设立用于其各自控制。图1尤其示出距离传感器装置7的传感器采集范围15、光照机构11的光照锥17和光学传感器13的观测范围19。此外，用阴影线示出可见距离范围21，其作为光学传感器13的观测范围19与光照机构11的光照锥17的子集存在。
优选地，距离传感器装置7具有选自以下组的至少一个传感器8，该组由立体摄像头、激光雷达传感器和雷达传感器组成。替代地或附加地，距离传感器装置7优选具有传感器融合装置10。传感器融合装置10设立用于将至少两个传感器8的至少两个传感器信号融合成一个融合信号。
优选地，传感器融合装置10将距离传感器装置7的至少两个不同的传感器信号融合成融合信号。或者，传感器融合装置10将距离传感器装置7的至少一个传感器信号和光学传感器13的信号融合成融合信号。
在可见距离范围21内，尤其在可见距离范围21的远侧界限23.1处，布置有对象25、尤其是轿车。作为“对象25与选通摄像头5之间距离”的物距27优选借助距离传感器装置7被确定。
控制装置9尤其设立用于执行一种根据其中一个或多个在图3、4和5中描述的实施例的用于校准选通摄像头5的方法。
图2示出具有校准装置3的机动车1的实施例的示意图。
相同的和功能相同的零部件在所有图中带有相同的附图标记，因而就此分别参照以上说明。
在可见距离范围21内，尤其在可见距离范围21的近侧界限23.2处，布置有对象25、尤其是轿车。
图3示出一种用于借助距离传感器装置7校准选通摄像头5的方法的第一实施例的过程图。
在步骤A中，光照机构11和光学传感器13的控制在时间上相互协调，其中，协调控制与有可见距离范围21相关联。
在步骤B中，在可见距离范围21的至少一个界限23处搜索对象25。如果未找到对象25，则该方法结束或该方法可选地又以步骤A开始。
当在步骤B中在可见距离范围21的至少一个界限23处找到对象25时，在步骤C和D中借助距离传感器装置7来确定作为“找到的对象25距选通摄像头5的距离”的物距27。优选在步骤C中借助距离传感器装置7采集至少一个传感器信号，并且在步骤D中优选从至少一个传感器信号中确定物距27。如果在步骤D中无法确定物距27，则该方法结束或者该方法又替代地以步骤A开始。
如果在步骤D中确定物距27，则在步骤E中将可见距离范围21的至少一个界限23距选通摄像头5的目标距离与物距27相比较。如果在步骤E中无法执行比较，则该方法结束或该方法可选地又以步骤A开始。
在步骤F中，协调控制、优选光照机构11的控制依据来自步骤E的目标距离与物距27之间的比较而被评估和/或改变。
优选在步骤E中确定目标距离与物距27之间的绝对差。另外，优选在步骤F中只在绝对差大于预定极限差时改变协调控制。因此如果绝对差小于或等于预定的极限差，则选通摄像头5的协调控制在步骤F中未被改变。
优选在步骤F中借助低通滤波器确定用于依据目标距离与物距27之间的比较来改变协调控制的修正。
图4示出一种用于借助距离传感器装置7校准选通摄像头5的方法的第二实施例的过程图。
相同的和功能相同的零部件在所有图中带有相同的附图标记，故就此分别参照以上描述。
在步骤C1、C2和C3中借助多个传感器8、尤其是第一传感器、第二传感器和第三传感器采集多个传感器信号并且借助传感器融合装置10在步骤C4中被融合成一个融合信号。在步骤D中，物距27依据来自步骤C4的融合信号被确定。优选地，所述多个传感器8中的各个传感器8彼此不同。
图5示出一种用于借助距离传感器装置7校准选通摄像头5的方法的第三实施例的过程图。
在步骤C4中将多个传感器信号和光学传感器13的信号融合成融合信号。

Claims (10)

1.一种用于借助距离传感器装置(7)校准选通摄像头(5)的方法，该选通摄像头具有光照机构(11)和光学传感器(13)，其中，
该光照机构(11)和该光学传感器(13)的控制在时间上相互协调，
所述协调控制与可见距离范围(21)相关联，
在该可见距离范围(21)的至少一个界限(23)处搜索对象(25)，
当在该可见距离范围(21)的至少一个界限(23)处找到对象(25)时，借助该距离传感器装置(7)将物距(27)确定为所述找到的对象(25)距该选通摄像头(5)的距离，
将该至少一个界限(23)距该选通摄像头(5)的目标距离与该物距(27)相比较，
所述协调控制依据该目标距离与该物距(27)之间的比较而被评估和/或改变。
2.根据前述权利要求1所述的方法，其中，该距离传感器装置(7)具有至少一个选自以下组的传感器(8)，该组由立体摄像头、激光雷达传感器和雷达传感器组成。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该距离传感器装置(7)具有传感器融合装置(10)，该传感器融合装置设置成用于将至少两个传感器(8)的至少两个传感器信号融合成一个融合信号，其中，该物距(27)基于该融合信号被确定。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，借助该传感器融合装置(10)将该光学传感器(13)的传感器信号与该距离传感器装置(7)的至少一个传感器信号融合成该融合信号。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，当该目标距离与该物距(27)之间的绝对差大于预定的极限差时，改变所述协调控制。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该光照机构(11)的控制依据该目标距离与该物距(27)之间的比较而被评估和/或改变。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，借助低通滤波器，依据该目标距离与该物距(27)之间的比较，来确定用于改变所述协调控制的修正。
8.一种控制装置(9)，设置成用于执行根据前述权利要求之一所述的用于校准选通摄像头(5)的方法。
9.一种校准装置(3)，包括具有光照机构(11)和光学传感器(13)的选通摄像头(5)、距离传感器装置(7)和根据权利要求8所述的控制装置(9)。
10.一种机动车(1)，具有根据权利要求9所述的校准装置(3)。
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