DE102018127865A1 - Method for detecting an object using a laser scanner - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts durch einen Laserscanner, mit den folgenden Verfahrensschritten:- Abtasten einer Umgebung des Laserscanners durch einen Laserstrahl,- Erfassen von reflektiertem Laserstrahllicht in der Form von Abtastpunkten (3),- Bestimmen mindestens eines mutmaßlichen Objekts in der Umgebung des Laserscanners basierend auf dem erfassten reflektierten Laserstrahllicht in der Form von Abtastpunkten (3), und- Bestimmen eines Begrenzungsrahmens (1) für das mindestens eine mutmaßliche Objekt, gekennzeichnet durch- Zählen der Anzahl von Abtastpunkten (3) im Begrenzungsrahmen (1), und- Validieren, ob es sich bei dem mutmaßlichen Objekt um ein reales Objekt oder um ein falsch positives Ergebnis handelt, durch Vergleichen der Anzahl gezählter Abtastpunkte (3) mit einer erwarteten Anzahl von Abtastpunkten (3) für ein reales Objekt.Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, um auf effiziente Weise unter Verwendung eines einzelnen Sensors zu validieren, ob ein erfasstes mutmaßliches Objekt ein reales Objekt oder ein falsch positives Ergebnis ist.The present invention relates to a method for detecting an object by a laser scanner, with the following method steps: - scanning an environment of the laser scanner by a laser beam, - detecting reflected laser beam light in the form of scanning points (3), - determining at least one suspected object in the surroundings of the laser scanner based on the detected reflected laser beam light in the form of scanning points (3), and - determining a bounding box (1) for the at least one suspected object, characterized by - counting the number of scanning points (3) in the bounding box (1) , and- Validate whether the putative object is a real object or a false positive result by comparing the number of counted sample points (3) with an expected number of sample points (3) for a real object. In this way provides a method to efficiently use an e Validate individual sensor whether a detected suspected object is a real object or a false positive result.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts durch einen Laserscanner, insbesondere zum autonomen Fahren, mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Abtasten einer Umgebung des Laserscanners durch einen Laserstrahl,
- - Erfassen von reflektiertem Laserstrahllicht in der Form von Abtastpunkten,
- - Bestimmen mindestens eines mutmaßlichen Objekts in der Umgebung des Laserscanners basierend auf dem erfassten reflektierten Laserstrahllicht in der Form von Abtastpunkten, und
- - Bestimmen eines Begrenzungsrahmens für das mindestens eine mutmaßliche Objekt.
- Scanning an environment of the laser scanner by a laser beam,
- Detection of reflected laser beam light in the form of sampling points,
- Determining at least one putative object in the vicinity of the laser scanner based on the detected reflected laser beam light in the form of scanning points, and
- - Determining a bounding box for the at least one suspected object.
Die kritischste Aufgabe des autonomen Fahrens ist die Objekterfassung anhand verfügbarer Sensordaten. Die erfassten Objekte werden ferner dazu verwendet, die erreichbare Sichtbarkeit für den verwendeten Sensor zu definieren. In Laserscanneranwendungen werden diese Objekte zum Definieren des sichtbaren Raums im Sichtfeld (FOV) des Sensors verwendet. Ungenauigkeiten in Erfassungsalgorithmen können jedoch auch zur Erzeugung von Geisterobjekten führen (falsch positive Ergebnisse) führen, wodurch eine ungenaue Eingabe für die Schätzung des sichtbaren Raums erhalten wird.The most critical task of autonomous driving is object detection using available sensor data. The detected objects are also used to define the attainable visibility for the sensor used. In laser scanner applications, these objects are used to define the visible space in the field of view (FOV) of the sensor. However, inaccuracies in detection algorithms can also lead to the creation of ghost objects (false positive results), which results in an inaccurate input for the estimation of the visible space.
Ein falsch positives Ergebnis in einem solchen Szenario führt zu einer Fehlinterpretation des verfügbaren sichtbaren Raums, wodurch die Leistungsfähigkeit der Nachverarbeitungsschritte beeinträchtigt wird. Die Erfassungsrate kann durch die Verwendung mehrerer Sensoren und Zusammenführen der von allen Sensoren verfügbaren Daten verbessert werden. In dieser Hinsicht ist aus der
Ähnlicherweise beschreibt die
Die vorstehend erwähnten Verfahren erhöhen jedoch nicht nur die Kosten für Hardware, sondern führen auch wechselseitige Abhängigkeiten zwischen den verwendeten Sensoren ein.However, the methods mentioned above not only increase the cost of hardware, but also introduce interdependencies between the sensors used.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das unter Verwendung eines einzelnen Sensors effizient validiert, ob ein erfasstes mutmaßliches Objekt ein reales Objekt oder ein falsch positives Ergebnis ist.The invention is therefore based on the object of specifying a method which, using a single sensor, efficiently validates whether a detected suspected object is a real object or a false positive result.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts durch einen Laserscanner angegeben, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- - Abtasten einer Umgebung des Laserscanners durch einen Laserstrahl,
- - Erfassen von reflektiertem Laserstrahllicht in der Form von Abtastpunkten,
- - Bestimmen mindestens eines mutmaßlichen Objekts in der Umgebung des Laserscanners basierend auf dem erfassten reflektierten Laserstrahllicht in der Form von Abtastpunkten, und
- - Bestimmen eines Begrenzungsrahmens für das mindestens eine mutmaßliche Objekt, gekennzeichnet durch
- - Zählen der Anzahl von Abtastpunkten im Begrenzungsrahmen, und
- - Validieren, ob es sich bei dem mutmaßlichen Objekt um ein reales Objekt oder ein falsch positives Ergebnis handelt, durch Vergleichen der Anzahl gezählter Abtastpunkte mit einer erwarteten Anzahl von Abtastpunkten für ein reales Objekt.
- Scanning an environment of the laser scanner by a laser beam,
- Detection of reflected laser beam light in the form of sampling points,
- Determining at least one putative object in the vicinity of the laser scanner based on the detected reflected laser beam light in the form of scanning points, and
- - Determining a bounding box for the at least one putative object, characterized by
- - counting the number of sample points in the bounding box, and
- - Validate whether the suspected object is a real object or a false positive by comparing the number of counted sample points with an expected number of sample points for a real object.
Bei Algorithmen ist es aufgrund zahlreicher unvermeidbarer Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, nicht immer möglich, eine Erfassungsrate von 100% zu erzielen. Beispielsweise können Verdeckungen, übersprungene Bild-Rahmen usw. die Erfassungsrate durch Erzeugen falsch positiver und falsche negativer Ergebnisse erheblich beeinflussen. Die vorliegende Erfindung befasst sich daher mit dem Vermindern von falsch positiven Ergebnissen durch Validieren der erfassten Objekte durch Zählen der Anzahl von dem Begrenzungsrahmen des Objekts zugeordneten Abtastpunkten und Ausführen eines Vergleichs mit erwarteten Daten für die Abtastpunkte, ohne dass zusätzliche Kosten und wechselseitige Abhängigkeiten verursacht werden, die auftreten können, wenn mehrere Sensoren verwendet werden.With algorithms, it is not always possible to achieve a 100% acquisition rate due to numerous unavoidable factors that affect performance. For example, obscurations, skipped picture frames, etc. can significantly affect the acquisition rate by generating false positive and false negative results. The present invention is therefore concerned with reducing false positive results by validating the detected objects by counting the number of sample points associated with the bounding box of the object and performing a comparison with expected data for the sample points without incurring additional costs and interdependencies. that can occur when multiple sensors are used.
Im Allgemeinen können für die Erfindung verschiedene Typen von Laserscannern verwendet werden. Vorzugsweise ist ein Laserscanner ein LIDAR-Sensor. LIDAR-Sensoren haben sich für Automobilanwendungen als effizient und vielseitig erwiesen und sind daher für die vorliegende Erfindung gut geeignet.In general, various types of laser scanners can be used with the invention. A laser scanner is preferably a LIDAR sensor. LIDAR sensors have proven to be efficient and versatile for automotive applications and are therefore well suited for the present invention.
Das Vergleichen der Anzahl gezählter Abtastpunkte mit einer erwarteten Anzahl von Abtastpunkten für ein reales Objekt kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren jedoch die folgenden weiteren Verfahrensschritte auf:
- - Bereitstellen einer Nachschlagetabelle für die erwartete Anzahl von Abtastpunkten für reale Objekte verschiedener Klassifizierungen, und
- - Vergleichen der Anzahl gezählter Abtastpunkte mit der erwarteten Anzahl von Abtastpunkten für die realen Objekte mit verschiedenen Klassifizierungen. Auf diese Weise wird das Validieren, ob es sich bei dem mutmaßlichen Objekt um ein reales Objekt oder um ein falsch positives Ergebnis handelt, auf der Basis verschiedener Klassen erwarteter Objekte ausgeführt, die in der Nachschlagetabelle definiert sind. Die verschiedenen Klassen erwarteter Objekte, die durch die Nachschlagetabelle bereitgestellt werden, werden im Voraus auf der Basis der gemessenen Anzahl von Abtastpunkten für beispielhafte reale Objekte bestimmt. Auf diese Weise wird die Validierung weniger fehleranfällig und effizienter. In dieser Hinsicht ist die erwartete Anzahl von Abtastpunkten vorzugsweise durch einen Bereich von Anzahlen von Abtastpunkten mit einem oberen und einem unteren Grenzwert gegeben. Daher kann ein statistisches Verfahren in Bezug auf die erwartete Anzahl von Abtastpunkten für Objekte verschiedener Klassen verwendet werden.
- Providing a look-up table for the expected number of sampling points for real objects of different classifications, and
- - Compare the number of counted sampling points with the expected number of sampling points for the real objects with different classifications. In this way, validation as to whether the suspected object is a real object or a false positive result is performed based on various classes of expected objects defined in the lookup table. The various classes of expected objects provided by the lookup table are determined in advance based on the measured number of sampling points for exemplary real objects. This makes validation less error prone and more efficient. In this regard, the expected number of sampling points is preferably given by a range of numbers of sampling points with an upper and a lower limit. Therefore, a statistical method regarding the expected number of sampling points for objects of different classes can be used.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine hochgradig zuverlässige Validierung eines mutmaßlichen Objekts. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt zum Bestimmen der Klassifizierung des mutmaßlichen Objekts auf, das auf der Basis der Nachschlagetabelle als ein reales Objekt validiert wurde. Auf diese Weise wird auch klar, zu welcher Klassifizierung das validierte Objekt gehört. Vorzugsweise ist die Klassifizierung mindestens eine Klassifizierung unter Fußgänger, Motorrad, Auto und LKW.Furthermore, the method according to the invention not only enables a highly reliable validation of a putative object. According to a preferred embodiment of the invention, the method further comprises the step of determining the classification of the putative object that has been validated based on the lookup table as a real object. This also makes it clear which classification the validated object belongs to. The classification is preferably at least one classification among pedestrians, motorcycles, cars and trucks.
Die vorstehend erwähnte Aufgabe der Erfindung kann bereits durch das weiter oben erläuterte Verfahren gelöst werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren jedoch ferner die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Erfassen des reflektierten Laserstrahllichts in Form von Abtastpunkten in mehreren Schichten, die mit verschiedenen Entfernungszonen vom Laserscanner in Beziehung stehen,
- - Bestimmen, in welchen Schichten sich der Begrenzungsrahmen befindet, und
- - Zählen der Abtastpunkte nur in den Schichten, in denen sich der Begrenzungsrahmen befindet. Auf diese Weise wird kein Arbeitsaufwand darauf aufgewendet, Abtastpunkte in anderen Schichten zu zählen, als in denjenigen, in denen sich der Begrenzungsrahmen tatsächlich befindet. Dies spart Rechenzeit und macht das Verfahren somit schneller und effizienter. Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen, in welchen Schichten sich der Begrenzungsrahmen befindet, dadurch, dass bestimmt wird, wo sich der nächstgelegene Punkt des Begrenzungsrahmens und der am weitesten entfernte Punkt des Begrenzungsrahmens in Bezug auf den Laserscanner befinden.
- Detection of the reflected laser beam light in the form of scanning points in several layers which are related to different distance zones from the laser scanner,
- - determine which layers the bounding box is in, and
- - Counting the sampling points only in the layers in which the bounding box is located. In this way, no work is required to count sample points in layers other than those in which the bounding box is actually located. This saves computing time and makes the process faster and more efficient. Preferably, determining which layers the bounding box is in is done by determining where the closest point of the bounding box and the most distant point of the bounding box are with respect to the laser scanner.
Für die Erfindung ist es nicht obligatorisch, zu bestimmen, in welchem Winkelsektor sich das validierte Objekt relativ zum Laserscanner befindet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren jedoch den folgenden Schritt auf:
- - Bestimmen des Winkelbereichs des mutmaßlichen Objekts relativ zum Laserscanner durch Erfassen des am weitesten rechts liegenden Punktes und des am weitesten links liegenden Punktes des Begrenzungsrahmens relativ zum Laserscanner. Auf diese Weise wird weitere Information über das validierte Objekt verfügbar, weil auch bestimmt wird, in welchem Winkelsektor sich das validierte Objekt relativ zum Laserscanner befindet.
- - Determine the angular range of the suspected object relative to the laser scanner by detecting the right most point and the left most point of the bounding box relative to Laser scanner. In this way, further information about the validated object is available because it is also determined in which angle sector the validated object is located relative to the laser scanner.
Die Erfindung erfordert lediglich das Bestimmen der Anzahl von Abtastpunkten im Begrenzungsrahmen und das Validieren, ob es sich bei dem mutmaßlichen Objekt um ein reales Objekt oder ein falsch positives Ergebnis handelt, durch Vergleichen der Anzahl gezählter Abtastpunkte mit einer erwarteten Anzahl von Abtastpunkten für ein reales Objekt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch nicht nur die Anzahl von Abtastpunkten im Begrenzungsrahmen bestimmt, sondern auch die Intensität der Abtastpunkte. Auf diese Weise kann weitere Information für eine sichere Validierung des mutmaßlichen Objekts erfasst werden, d.h. ob es sich um ein reales Objekt oder um ein falsch positives Ergebnis handelt.The invention only requires determining the number of sample points in the bounding box and validating whether the suspected object is a real object or a false positive by comparing the number of counted sample points with an expected number of sample points for a real object . According to a preferred embodiment of the invention, however, not only the number of sampling points in the bounding frame is determined, but also the intensity of the sampling points. In this way, further information for a safe validation of the suspected object can be acquired, i.e. whether it is a real object or a false positive result.
Die Erfindung betrifft auch auf die Verwendung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens in einem Fahrzeug, das auf einer Straße fährt.The invention also relates to the use of a method described above in a vehicle that is traveling on a road.
Ferner betrifft die Erfindung ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das darauf gespeicherte Anweisungen enthält, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, ein vorstehend beschriebenes Verfahren implementieren.The invention further relates to a non-transitory computer-readable medium which contains instructions stored thereon which, when executed by a processor, implement a method described above.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen dargelegt sind, können für sich alleine oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.These and other aspects of the invention will become apparent and explained from the embodiments described below. Individual features set forth in the embodiments may form an aspect of the present invention, alone or in combination. Features of the various embodiments can be transferred from one embodiment to another embodiment.
Es zeigen:
-
1 schematisch ein Szenario im Sichtfeld eines Laserscanners gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; -
2 schematisch die Erfassung eines Bereichs von Interesse (ROI) gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und -
3 schematisch das Szenario mit unterschiedlichen Schichten im Sichtfeld eines Laserscanners gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 schematically a scenario in the field of view of a laser scanner according to a preferred embodiment of the invention; -
2nd schematically the detection of an area of interest (ROI) according to the preferred embodiment of the invention; and -
3rd schematically the scenario with different layers in the field of view of a laser scanner according to the preferred embodiment of the invention.
Ein falsch positives Ergebnis in einem solchen Szenario führt zu einer Fehlinterpretation des verfügbaren sichtbaren Raums, wodurch die Leistungsfähigkeit von Nachverarbeitungsschritten beeinträchtigt wird. Obwohl die Erfassungsrate durch die Verwendung mehrerer Sensoren und Zusammenführen der von allen Sensoren verfügbaren Daten verbessert werden kann, ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass nur ein einziger Sensor, d.h. ein Laserscanner, verwendet werden kann, um zusätzliche Kosten und Aufwand zu vermeiden, während eine Validierung erfasster Objekte dennoch effizient und zuverlässig ausgeführt werden kann.A false positive result in such a scenario leads to a misinterpretation of the available visible space, which affects the performance of post-processing steps. Although the acquisition rate can be improved by using multiple sensors and merging the data available from all sensors, it is an advantage of the present invention that only a single sensor, i.e. a laser scanner can be used to avoid additional cost and effort while still validating captured objects can be performed efficiently and reliably.
Der Algorithmus gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Validieren der Objekterfassung verwendet den Begrenzungsrahmen
Wie in
Nachdem die Winkel identifiziert worden sind, zwischen denen der Begrenzungsrahmen
Das erfasste Objekt wird durch seinen Begrenzungsrahmen
Der nächste Schritt beinhaltet das Identifizieren und Zählen der Abtastpunkte von den relevanten Schichten
Die Information über die Klasse des Objekts ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls verfügbar. Die verschiedenen Klassen, denen ein Objekt gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zugehörig sein kann, sind „Fußgänger, Motorrad, PKW und LKW“. Es kann eine statistische Analyse über die Gesamtzahl von Punkten ausgeführt werden, die ein Objekt in Abhängigkeit von seiner Klasse haben kann. Ein Fußgänger wird weniger Abtastpunkte haben als ein Motorrad, und die erwartete Anzahl von Punkten für ein Auto oder einen LKW ist sogar noch höher. Daher wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Nachschlagetabelle basierend auf der Klasse eines Objekts und der erwarteten Anzahl von Abtastpunkten bereitgestellt, die es haben kann.The information about the class of the object is also available according to the preferred embodiment of the invention. The various classes to which an object can belong according to the preferred embodiment of the invention are “pedestrians, motorcycles, cars and trucks”. Statistical analysis can be performed on the total number of points an object can have depending on its class. A pedestrian will have fewer sample points than a motorcycle, and the expected number of points for a car or truck is even higher. Therefore, according to the preferred embodiment of the invention, a look-up table is provided based on the class of an object and the expected number of sample points it may have.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Information auch verwendet, um zu verifizieren, ob das erfasste Objekt ein reales Objekt oder ein falsch positives Ergebnis ist. Dies bedeutet, dass ein erfasstes Objekt nur dann als ein reales Objekt verifiziert werden kann, wenn seine Anzahl von Abtastpunkten mit einem der Bereiche der Anzahl von Abtastpunkten in der Nachschlagetabelle in Beziehung steht. Daher gibt es eine Anzahl von Abtastpunkten, die auftreten kann, die nicht mit irgendeinem dieser Bereiche von Abtastpunkten in Beziehung steht, was bedeutet, dass der Begrenzungsrahmen mit diesen Abtastpunkten nicht als mit einem realen Objekt, sondern als mit einem falsch positiven Ergebnis in Beziehung stehend verifiziert werden würde. Auf diese Weise wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum effizienten Validieren, ob ein erfasstes mutmaßliches Objekt ein reales Objekt oder ein falsch positives Ergebnis ist, bereitgestellt, das unter Verwendung eines einzelnen Sensors realisiert werden kann. Somit können zusätzliche Kosten aufgrund mehrerer Sensoren vermieden werden und es können keine wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen mehreren Sensoren auftreten.According to the preferred embodiment of the invention, this information is also used to verify whether the detected object is a real object or a false positive result. This means that a detected object can only be verified as a real object if its number of sample points is related to one of the ranges of the number of sample points in the lookup table. Therefore, there are a number of sample points that can occur that are not related to any of these ranges of sample points, which means that the bounding box with these sample points is not related to a real object, but rather to a false positive result would be verified. In this way, according to the preferred embodiment of the invention, a method for efficiently validating whether a detected putative object is a real object or a false positive result is provided, which can be implemented using a single sensor. Additional costs due to multiple sensors can thus be avoided and there can be no interdependencies between multiple sensors.
Wie vorstehend auch erwähnt wurde, wird, obwohl die Erfindung nur das Bestimmen der Anzahl von Abtastpunkten im Begrenzungsrahmen
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- BegrenzungsrahmenBounding box
- 22nd
- SichtfeldField of view
- 33rd
- AbtastpunkteSampling points
- 44th
- Ego-FahrzeugEgo vehicle
- 55
- ProjektionslinienProjection lines
- L1 - L7 L 1 - L 7
- Schichtenlayers
- θ1, θ2 θ 1 , θ 2
- WinkelbereichAngular range
- (Xnear, ynear)(X near , y near )
- nähester Punkt des Begrenzungsrahmensclosest point of the bounding box
- (xfar, yfar)(x far , y far )
- am weitesten entfernter Punkt des Begrenzungsrahmensfurthest point of the bounding box
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 9383753 B1 [0003]US 9383753 B1 [0003]
- US 9097800 B1 [0004]US 9097800 B1 [0004]
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US9383753B1 (en) | 2012-09-26 | 2016-07-05 | Google Inc. | Wide-view LIDAR with areas of special attention |
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2018
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