CN1751249A - 对机动车辆内部和外部场景进行三维检测的机动车辆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对机动车辆内部和外部的场景(4)进行三维检测的机动车辆装置。所述装置包括耦合到电子检测单元(9)的LIDAR传感器(1),以及连接到图像处理单元(11)的、用于捕获并且评估场景图像的图像传感器。检测装置(9)和图像处理单元(11)耦合到计算机(10)以便确定场景(4)的三维数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对机动车辆内部和/或外部的场景进行空间检测的机动车辆中的设备,该设备具有耦合到电子检测装置的LIDAR传感器,并且具有耦合到图像处理装置的、用于记录并评估场景图像的图像传感器。
背景技术
DE 19928915 A1公开了一种方法,利用该方法可以精确确定在机动车辆视野中的可见范围,从而可以使得驾驶员借助于可见范围信息来调整其驾驶方式。在该示例中,单目视频传感器(monocular video sensor)测量由雷达或LIDAR传感器检测到的物体的对比度,并且从由单目视频传感器和雷达或LIDAR传感器产生的测量值中确定可见范围。作为该方法的一种替换方法,利用双目视频传感器测量到该至少一个物体的距离及其对比度,然后从对比度和距离的测量值确定可见范围。除对比度测量之外,在视频传感器所记录的图像数据上没有执行进一步的评估。此外,发现的不利之处是,随着到物体的距离增加,适于相对大测量范围的LIDAR传感器失去位置分辨率,从而导致在物体识别上的质量恶化。
发明内容
本发明以提供本文开始部分提到的类型的设备的目的为基础,其使两种传感器的有利特性互相联合以便弥补它们的不利特性。
根据本发明,通过将检测装置和图像处理装置耦合到计算机以便确定场景的空间数据而实现了该目的。
LIDAR传感器及其相关联的检测装置可以以公知的方式用来确定机动车辆和场景内的物体之间的距离数据,另外,还用来产生该场景的图像,该场景的图像使得可以估计从LIDAR传感器得到的数据。除了灰度级和色彩信息外,计算机还为物体的像素分配笛卡儿坐标,从而得到了一种成像三维测量方法。经由机动车辆中和机动车辆上的计算机耦合起来的LIDAR传感器和图像传感器的使用,确保了对场景中物体尤其是其它机动车辆的明确检测和分类。
为了评估在相对于机动车辆较远范围内的物体数据,计算机优选地将来自LIDAR传感器的检测装置的数据与来自图像处理装置的二维图像数据进行结合。为了评估二维图像数据,计算机只需要相对小量的计算能力,并且利用图像处理装置的物体识别补偿了在使用LIDAT传感器的物体识别的情况下由随着物体距离机动车辆的距离增加而准确度下降所导致的问题,该图像处理装置从图像传感器接收相应的图像数据,并且该图像处理装置的物体识别在较远范围内也是可靠的。
至于在相对于机动车辆较近范围内的物体数据,计算机优选地接收由图像传感器记录并且由图像处理装置进行了评估的三维图像数据,其中该图像传感器具有3D照相机的形式。在相对于机动车辆较近的范围内,这样不需要将来自LIDAR传感器的距离数据与由图像处理装置获得的图像数据相结合。所需数据的全部都可以从3D照相机所记录的图像中确定并且是直接可得到的,而不需要任何额外的计算能力。
计算机方便地经由车辆网络将场景数据发送到机动车辆中的安全和/或辅助系统。这样的安全和/或辅助系统需要机动车辆中或机动车辆附近的场景数据,以估计潜在危险及与此相关联的保险或安全装置的激活,这引起例如对安全气袋有准备地充气或者启动紧带轮。此外,机动车辆中的辅助系统为驾驶员例如在停在停车间隙时提供可视的和/或可听的帮助。
根据本发明的一个有利的改进,3D照相机基于飞行时间法(time-of-flight,TOF)来操作。诸如非扫描的、成像的3D照相机对所谓的解调像素(demodulation pixel)的阵列进行操作。这些解调像素的每个使得不仅可以得到背景强度的测量而且可以得到调制了无线电频率的场景亮度的个别到达时间。解调像素的功能原理是以CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合装置)原理为基础的,这允许在图像传感器上定义的局部限定区域中光学产生的电荷载体的传输、存储和累积。从来自接收到的光学信号的每个解调像素中可以提取待测场景的距离和反射率信息。可以使用脉冲或相位测量方法来执行飞行时间法。
用于LIDAR传感器的激光器优选地具有用于近范围和远范围的光学器件(optics)。由可被分别驱动的双光学器件或者两个镜头便利地形成该用于近范围和远范围的光学器件。这允许对激光器聚焦,增加其角度分辨率,并且改进对场景中物体的检测。
根据本发明思路的一个有利的发展,用于LIDAR传感器的激光器利用红外波段的射线来操作,并且用作图像传感器的光源。例如可以利用信号发生器来调制所发送的射线,从而其可以用于对由3D照相机记录的场景进行照明。如果激光器具有光源的形式,则不需要为图像传感器提供单独的光源。
不言而喻的是,不仅可以以各自稳定的组合而且可以以其它组合来使用上面提到的特征以及在下文中仍待解释的特征。本发明的范围仅由权利要求书来限定。
附图说明
下文中将使用示例性实施例并参考附图更详细地解释本发明。图1以框图形式示出了根据本发明的设备的示意性说明。
具体实施方式
设置在机动车辆中的该设备包括LIDAR传感器1,其基本上由在红外波段发射的激光器2和用于反射射线的接收装置3组成。为了对由激光器2扫描的场景4聚焦并且得到至少一个物体5,激光器2具有用于近范围和远范围的联合的光学器件6,光学器件6包括两个可被分别驱动的镜头7,镜头7中的一个在近范围上提供对射线的散射,而另一镜头7在远范围上提供对射线的聚焦。接收装置3具有联合的光学装置8用于接收从物体5、从场景4中的雾或者从其它粒子反射的射线。LIDAR传感器1耦合到电子检测装置9,该电子检测装置9基于从激光器2的射线的发射与散射回的射线的接收之间的时间差来计算机动车辆与物体5之间的距离。检测装置9连接到计算机10,该检测装置9将计算得到的场景4的距离数据提供给计算机10。
为了确定场景4的空间数据,计算机10连接到图像处理装置11上,该图像处理装置11又连接到图像传感器12。具有3D照相机13形式的图像传感器12使用它的物镜14记录场景4的图像,图像处理装置11基于出现的物体5在灰度级以及色彩信息方面评估该图像,并且对检测到的物体5进行分类。此外,使用飞行时间法,距离数据的联合也是可能的。在本示例中,LIDAR传感器1的激光器2发射红外波段中的调制射线,从而用作图像传感器12的光源,以便照亮场景4。
计算机10基于可得到的距离数据和图像数据确定场景4的空间数据。在本示例中,当在相对于机动车辆的近范围内检测到物体5时,其使用来自图像处理装置11的三维数据,而在物体5在相对于机动车辆较远范围内的情况下,其将来自检测装置9的距离数据与来自图像处理装置11的图像数据相结合。此外,计算机考虑利用LIDAR传感器1确定的可见范围信息,并且该可见范围信息使得可以例如从场景4中的雾和/或污垢粒子中得出结论。计算机10使得经由车辆网络(没有示出)可以将场景4的空间数据进一步用于机动车辆中的安全和辅助系统。
附图参考标记清单
1.LIDAR传感器
2.激光器
3.接收装置
4.场景
5.物体
6.光学器件
7.镜头
8.光学装置
9.检测装置
10.计算机
11.图像处理装置
12.图像传感器
13.3D 照相机
14.物镜
Claims (8)
1.一种用于对机动车辆内部和/或外部的场景(4)进行空间获取的机动车辆装置,该机动车辆装置具有耦合到电子检测装置(9)的LIDAR传感器(1),和连接到图像处理装置(11)的、用于记录和评估场景(4)图像的图像传感器(12),所述机动车辆装置的特征在于,检测装置(9)和图像处理装置(11)耦合到计算机(10)以确定场景(4)的空间数据。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述计算机(10)将来自LIDAR传感器(1)的检测装置(9)的数据与来自图像处理装置(11)的二维图像数据相结合,以便评估在相对于机动车辆较远范围内的物体数据。
3.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述计算机取得下述三维图像数据:该三维图像数据是作为物体数据由图像传感器(12)在相对于机动车辆较近范围内记录的并且是由图像处理装置(11)进行了评估的,其中该图像传感器(12)由3D照相机(13)组成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置,其特征在于,所述计算机(10)经由车辆网络将场景(4)的数据发送到机动车辆的安全和/或辅助系统。
5.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述3D照相机根据飞行时间法(TOF)来操作。
6.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述LIDAR传感器(1)的激光器(2)具有用于近范围和远范围的光学器件(6)。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述用于近范围和远范围的光学器件(6)由被分别驱动的双光学器件或两个镜头(7)组成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置,其特征在于,所述LIDAR传感器(1)的激光器(2)用红外波段的射线来操作,并且用作图像传感器(12)的光源。
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