DE102019204384A1 - Method and device for compressing sensor data - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Komprimieren von Sensordaten (I), wobei die Sensordaten (I) einem Autoencoder (100) zugeführt werden, und wobei die komprimierten Sensordaten abhängig von Ausgangsdaten (Z), die dann an einem Ausgang eines Kodierer (Englisch: Encoder) (120) des Autoencoders )100) anliegen, sowie abhängig von einer Kompression (K) eines Rekonstruktionsfehlers (R,S) des Autoencoders, (100) ermittelt werden.Method for compressing sensor data (I), wherein the sensor data (I) are fed to an auto-encoder (100), and wherein the compressed sensor data is dependent on output data (Z) which is then sent to an output of an encoder (120) of the autoencoder) 100) are present and, depending on a compression (K) of a reconstruction error (R, S) of the autoencoder, (100) can be determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Komprimieren bzw. Dekomprimieren von Sensordaten, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein Steuergerät.The invention relates to a method for compressing or decompressing sensor data, a computer program, a machine-readable storage medium and a control device.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
- - optisches Erfassen mindestens einer Szene aus einem Umfeld des Fahrzeugs,
- - Bewerten der erfassten Szene und daraus Ableiten einer Betriebs- und insbesondere Fahrsituation des Fahrzeugs,
- - in Abhängigkeit von der Betriebssituation gesteuertes Eingreifen in den Betrieb des Fahrzeugs und dadurch Anpassen des Betriebs und insbesondere des Bewegungs- oder des Fahrverhaltens des Fahrzeugs, bei welchem:
- - das Bewerten auf der Grundlage eines Bewertungsprozesses durchgeführt wird, der eine erscheinungsformbasierte Objektdetektion und -klassifikation umfasst.
- - Optical recording of at least one scene from the surroundings of the vehicle,
- - Evaluating the captured scene and deriving an operating and, in particular, driving situation of the vehicle from it,
- - Depending on the operating situation, controlled intervention in the operation of the vehicle and thereby adaptation of the operation and in particular the movement or driving behavior of the vehicle, in which:
- the evaluation is carried out on the basis of an evaluation process which comprises an appearance-based object detection and classification.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei derartigen Systemen kann es aus erforderlich sein, die erfassten Szenen aus dem Umfeld des Fahrzeugs für einen vorgebbaren Zeitraum zu speichern, beispielsweise, um im Falle einer Fehlfunktion zu einem späteren Zeitpunkt die Ursache nachvollziehen zu können.In systems of this type, it may be necessary to store the captured scenes from the surroundings of the vehicle for a predefinable period of time, for example in order to be able to understand the cause of a malfunction at a later point in time.
Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 stellt eine einfache Möglichkeit zur Verfügung, die erfassten Szenen effizient zu Komprimieren, um sie so speicherplatzsparend speichern zu können.The method with the features of claim 1 provides a simple possibility of efficiently compressing the captured scenes in order to be able to save them in a memory-saving manner.
Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further aspects of the invention are the subject of the independent claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Komprimieren von Sensordaten, wobei die Sensordaten einem Autoencoder zugeführt werden, und wobei die komprimierten Sensordaten abhängig von Ausgangsdaten, die dann an einem Ausgang eines Kodierer (Englisch: Encoder) des Autoencoders anliegen, sowie abhängig von einer Kompression eines Rekonstruktionsfehlers des Autoencoders, also einer Differenz zwischen Sensordaten und dann an einem Ausgang des Autoencoders anliegenden rekonstruierten Sensordaten, ermittelt werden. Insbesondere können die komprimierten Sensordaten die Ausgangsdaten und die Kompression des Rekonstruktionsfehlers umfassen, z.B. durch sie gegeben sein.In a first aspect, the invention relates to a method for compressing sensor data, the sensor data being fed to an autoencoder, and the compressed sensor data depending on output data that are then present at an output of an encoder of the autoencoder, and depending on a compression of a reconstruction error of the autoencoder, that is to say a difference between sensor data and then reconstructed sensor data present at an output of the autoencoder. In particular, the compressed sensor data can comprise the output data and the compression of the reconstruction error, e.g. be given by them.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Rekonstruktionsfehler seinerseits erheblich stärker komprimieren lässt als die ursprünglichen unkomprimierten Sensordaten.This is based on the knowledge that the reconstruction error can in turn be compressed considerably more than the original uncompressed sensor data.
Bei den Sensordaten kann es sich insbesondere um Bilddaten handeln, also insbesondere solche, die mit einem optischen Sensor, einen Radarsensor, einem LiDAR-Sensor oder einem Ultraschallsensor aufgenommen wurden.The sensor data can in particular be image data, that is to say in particular those that have been recorded with an optical sensor, a radar sensor, a LiDAR sensor or an ultrasonic sensor.
Insbesondre ist es möglich, dass die Kompression des Rekonstruktionsfehlers eine verlustfreie Kompression ist.In particular, it is possible for the compression of the reconstruction error to be lossless compression.
Damit lässt sich der überraschende Effekt erzielen, eine insgesamt verlustfreie Kompression zu erreichen, obwohl die Kompression mittels des Autoencoders i.d.R. eine verlustbehaftete Kompression ist.This allows the surprising effect to be achieved of overall loss-free compression, although the compression using the autoencoder is usually is a lossy compression.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Rekonstruktionsfehler vor Durchführung der Kompression entrauscht wird.Alternatively or additionally, it is possible for the reconstruction error to be de-noised before the compression is carried out.
Hiermit lässt sich eine noch weiter verbesserte Kompression erreichen, wobei nur unwesentliche Informationsverluste in Kauf genommen werden müssen. This enables an even further improved compression to be achieved, with only insignificant loss of information having to be accepted.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Entrauschen derart erfolgt, dass ein Betrag eines Gradienten des Rekonstruktionsfehlers, der eine Differenz benachbarter Merkmale des Rekonstruktionsfehlers charakterisiert, in einer Umgebung des nicht entrauschten Rekonstruktionsfehlers minimiert wird.It is particularly advantageous here if the noise removal is carried out in such a way that an amount of a gradient of the reconstruction error, which characterizes a difference between adjacent features of the reconstruction error, is minimized in an area surrounding the reconstruction error that has not been denoise.
Ein solches Verfahren bietet in besonders einfacher Art und Weise eine Möglichkeit, die Kompressionsrate bei minimalem Informationsverlust weiter zu erhöhen.Such a method offers in a particularly simple manner the possibility of further increasing the compression rate with minimal loss of information.
In einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung ist es möglich, wenn der Sensor ortsfest an einem Fahrzeug montiert ist, das abhängig von diesen Sensordaten angesteuert wird.In a further alternative or additional development, it is possible for the sensor to be mounted in a stationary manner on a vehicle that is controlled as a function of these sensor data.
Durch die ortsfeste Montage am Fahrzeug empfängt der Sensor ähnliche Daten, beispielsweise ähnliche Signale von einer Straße oder von einem Horizont. Wurde der Autoencoder trainiert, derartige Sensordaten zu rekonstruieren, lassen sich damit besonders effiziente Kompressionsraten erzielen.Due to the fixed installation on the vehicle, the sensor receives similar data, for example similar signals from a road or from a horizon. If the autoencoder has been trained to reconstruct such sensor data, particularly efficient compression rates can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass Sensordaten komprimiert werden, die von einem Klassifizierer, insbesondere einem neuronalen Netz, nicht mit hinreichender Sicherheit einer Klasse zugeordnet werden können, wobei die komprimierten Sensordaten an einen entfernten Computer übertragen werden, und von diesem oder einem weiteren entfernten Computer eine Klassifikation der komprimierten Sensordaten empfangen wird.In a further advantageous development, it can be provided that sensor data are compressed which cannot be assigned to a class with sufficient certainty by a classifier, in particular a neural network, the compressed sensor data being transmitted to a remote computer and by this or a Another remote computer receives a classification of the compressed sensor data.
D.h. es wird überprüft, ob die Sensordaten von dem Klassifizierer mit hinreichender Sicherheit einer Klasse zugeordnet werden können (wobei die Klassifikation auch eine semantische Segmentierung sein kann), Ist diese Zuordnung nicht hinreichend sicher, werden die Sensordaten komprimiert und an den entfernten Computer übertragen, der die komprimierten Sensordaten wieder dekomprimieren kann. Dieser oder ein weiterer (z.B. besonders leistungsstarker) Computer oder ein menschlicher Beurteiler kann zu derartige Sensordaten eine zugehörige Klassifikation ermitteln. Hierdurch ist eine weitere Verbesserung der automatisierten Steuerung des Fahrzeugs möglich. Beispielsweise kann der Klassifikator durch ein maschinelles Lernsystem, insbesondere ein künstliches neuronales Netz, gegeben sein. Parameter, die diesen Klassifikator charakterisieren, können mittels der ermittelten zugehörigen Klassifikation nachtrainiert und angepasst werden. Die so ermittelten Parameter können dem Fahrzeug rückübermittelt werden, um die dort hinterlegten Parameter zu ersetzen. Dies kann beispielsweise bei einem Serviceintervall geschehen, oder durch Funkübertragung.I.e. It is checked whether the sensor data can be assigned to a class by the classifier with sufficient certainty (whereby the classification can also be a semantic segmentation). If this assignment is not sufficiently reliable, the sensor data are compressed and transmitted to the remote computer, which is responsible for the can decompress compressed sensor data again. This or another (e.g., particularly powerful) computer or a human assessor can determine an associated classification for such sensor data. This enables the automated control of the vehicle to be further improved. For example, the classifier can be given by a machine learning system, in particular an artificial neural network. Parameters that characterize this classifier can be retrained and adapted using the associated classification determined. The parameters determined in this way can be sent back to the vehicle in order to replace the parameters stored there. This can be done, for example, during a service interval or by radio transmission.
Ob das Klassifikationsergebnis zuverlässig ermittelt wurde oder nicht, kann beispielsweise so ermittelt werden, dass als Klassifikator ein Bayes'sches künstliches neuronales Netz zum Einsatz kommt. Es ist alternativ auch möglich, bei einem Klassifikator, der das Klassifikationsergebnis mittels einer argmax-Operation aus einer Vielzahl von jeweils einer Klasse zugeordneten Zwischengrößen ermittelt, abhängig von diesen Zwischengrößen zu schätzen, wie zuverlässig das Klassifikationsergebnis ist.Whether or not the classification result was reliably determined can be determined, for example, by using a Bayesian artificial neural network as the classifier. Alternatively, it is also possible, in the case of a classifier that determines the classification result by means of an argmax operation from a large number of intermediate variables each assigned to a class, to estimate how reliable the classification result is as a function of these intermediate variables.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 schematisch einen Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Speichern von Sensordaten; -
3 schematisch einen beispielhaften Aufbau eines Autoencoders; -
4 in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Komprimieren von Sensordaten.
-
1 schematically a structure of an embodiment of the invention; -
2 in a flowchart a possible sequence of a method for storing sensor data; -
3 schematically an exemplary structure of an autoencoder; -
4th in a flow chart a possible sequence of a method for compressing sensor data.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Mit dem in
In Schritt
Das Dekomprimieren der komprimierten Sensordaten (K,Z) kann durch Dekomprimierung des komprimierten Dekompressionsfehlers K, Zuführen von Zwischengröße Z zum Dekodierer
Der Begriff „Computer“ umfasst beliebige Geräte zur Abarbeitung vorgebbarer Rechenvorschriften. Diese Rechenvorschriften können in Form von Software vorliegen, oder in Form von Hardware, oder auch in einer Mischform aus Software und Hardware.The term “computer” encompasses any device for processing specifiable arithmetic rules. These calculation rules can be in the form of software, or in the form of hardware, or also in a mixed form of software and hardware.
Es versteht sich ferner, dass die Verfahren nicht nur wie beschrieben vollständig in Software implementiert sein können. Sie können auch in Hardware implementiert sein, oder in einer Mischform aus Software und Hardware.It is further understood that the methods can not only be implemented completely in software as described. They can also be implemented in hardware, or in a mixture of software and hardware.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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