DE102021212659A1 - Process for processing measured values of an optical sensor arrangement - Google Patents
Process for processing measured values of an optical sensor arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021212659A1 DE102021212659A1 DE102021212659.6A DE102021212659A DE102021212659A1 DE 102021212659 A1 DE102021212659 A1 DE 102021212659A1 DE 102021212659 A DE102021212659 A DE 102021212659A DE 102021212659 A1 DE102021212659 A1 DE 102021212659A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- measured values
- value
- measured
- property
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
- G01N2201/123—Conversion circuit
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B19/00—Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
- G08B19/02—Alarm responsive to formation or anticipated formation of ice
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Messwerten (M1, M2) einer optischen Sensoranordnung (1), wobei zumindest aus zwei Messwerten (M1, M2), welche von der optischen Sensoranordnung (1) als Rohdaten erfasst werden, mindestens eine Eigenschaft (m1,2) extrahiert wird, welche als Ergebnis der Aufbereitung zur weiteren Auswertung ausgegeben wird, wobei zur Extrahierung der mindestens einen Eigenschaft (m1,2) ein Verhältnis der Messwerte (M1, M2) gebildet wird, wobei die Anordnung der beiden Messwerte (M1, M2) bei der Verhältnisbildung in Abhängigkeit von einem Vergleich der beiden Messwerte (M1, M2) durchgeführt wird, wobei der kleinere Messwert der beiden Messwerte (M1, M2) bei der Verhältnisbildung in den Zähler gesetzt wird, und der größere Messwert der beiden Messwerte (M1, M2) bei der Verhältnisbildung in den Nenner gesetzt wird, wobei ein Ersatzwert als die mindestens eine Eigenschaft (m1,2) ausgegeben wird, wenn beide Messwerte (M1, M2) dem Wert „Null“ entsprechen, sowie eine optische Sensoranordnung (1) und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for processing measured values (M1, M2) of an optical sensor arrangement (1), wherein at least two measured values (M1, M2), which are recorded by the optical sensor arrangement (1) as raw data, at least one property (m1 ,2) is extracted, which is output as the result of the processing for further evaluation, with a ratio of the measured values (M1, M2) being formed to extract the at least one property (m1, 2), with the arrangement of the two measured values (M1, M2) is carried out when forming the ratio depending on a comparison of the two measured values (M1, M2), with the smaller measured value of the two measured values (M1, M2) being set in the counter when the ratio is formed, and the larger measured value of the two measured values ( M1, M2) is placed in the denominator when forming the ratio, with a substitute value being output as the at least one property (m1,2) if both measured values (M1, M2) correspond to the value "zero", as well as an optical sensor arrangement (1st ) and a computer program product for carrying out the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch eine optische Sensoranordnung und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten.The invention relates to a method for processing measured values from an optical sensor arrangement. The present invention also relates to an optical sensor arrangement and a computer program product for carrying out such a method for processing measured values.
Um ein sicheres hochautomatisiertes Fahren zu gewährleisten, sollte der Reibwert der zu befahrenden Straße so genau wie möglich bekannt sein. Der Reibwert wird insbesondere durch auf der Straße vorkommende „Zwischenmedien“ (Medien zwischen Asphalt und Reifen), wie beispielsweise Wasser, Schnee, Eis, Laub, Öl usw. beeinflusst. Die Erfassung dieser Medien kann durch verschiedene Sensoren, wie beispielsweise Kameras, Schallsensoren, Ultraschallsensoren oder durch optische Sensoren im Infrarot-Bereich erfolgen.In order to ensure safe, highly automated driving, the coefficient of friction of the road to be traveled should be known as precisely as possible. The coefficient of friction is particularly influenced by the "intermediate media" (media between asphalt and tires) that occur on the road, such as water, snow, ice, leaves, oil, etc. These media can be detected by various sensors, such as cameras, sound sensors, ultrasonic sensors or by optical sensors in the infrared range.
Optische Sensoren im nahen Infrarotspektrum (ca. 800nm - 3000nm) werten eine diffuse und/oder gerichtete Reflexion von aktiv ausgesendetem Licht mehrerer Wellenlängenbereiche aus. Diese Wellenlängenbereiche unterscheiden sich dadurch, dass in ihnen unterschiedlich stark ausgeprägte Absorptionslinien von Wasser in allen Aggregatszuständen (flüssig, eisbedeckt, schneebedeckt oder Mischzustände) liegen. Dadurch können trockene Straßen von nichttrockenen unterschieden, einzelne Zwischenmedien als „Straßenzustand“ kategorisiert und sogar Schichtdicken des Zwischenmediums bestimmt werden. Hierzu werden insbesondere Intensitäten und Intensitätsverhältnisse ausgewertet, entweder über Vergleiche, Schwellwerte oder maschinelle Lernverfahren.Optical sensors in the near infrared spectrum (approx. 800nm - 3000nm) evaluate a diffuse and/or directed reflection of actively emitted light of several wavelength ranges. These wavelength ranges differ in that they contain differently pronounced absorption lines of water in all states of aggregation (liquid, ice-covered, snow-covered or mixed states). This means that dry roads can be distinguished from non-dry ones, individual intermediate media can be categorized as “road conditions” and even the layer thicknesses of the intermediate medium can be determined. For this purpose, intensities and intensity ratios in particular are evaluated, either via comparisons, threshold values or machine learning methods.
Aus der
Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Das Verfahren zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch Extrahierung von mindestens einer Eigenschaft aus den mindestens zwei Messwerten als Rohdaten die Messwerte durch einen vorgelagerten Algorithmus bzw. mathematische Operationen so aufbereitet und transformiert werden, dass nachfolgende Algorithmen des maschinellen Lernens aber auch klassische Methoden, wie beispielsweise ein Vergleich mit Schwellwerten, verbessert bzw. vereinfacht werden können.The method for processing measured values of an optical sensor arrangement with the features of independent claim 1 has the advantage that by extracting at least one property from the at least two measured values as raw data, the measured values are processed and transformed by an upstream algorithm or mathematical operations in such a way that that subsequent machine learning algorithms as well as classic methods, such as a comparison with threshold values, can be improved or simplified.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung sind insbesondere für eine optische Sensoranordnung in einem Fahrzeug zur Straßenzustandserkennung geeignet. Das Verfahren kann aber auch bei allen anderen Sensoranordnungen mit optischen Sensoren angewendet werden, welche mit mehreren Messwerten, beispielsweise bei verschiedenen Wellenlängen oder Polarisationsrichtungen arbeiten. Einsatzbereiche sind beispielsweise ein Multi-Wellenlängen-Lidar, ein Mini-Spektrometer für Mobiltelefone oder industrielle Zeilenkamerasysteme für die Überwachung, Steuerung oder Regelung von Produktionsprozessen.Embodiments of the method according to the invention for processing measured values of an optical sensor arrangement are particularly suitable for an optical sensor arrangement in a vehicle for road condition detection. However, the method can also be used with all other sensor arrangements with optical sensors, which can be used with a number of measured values, for example with different NEN wavelengths or directions of polarization work. Areas of application are, for example, a multi-wavelength lidar, a mini spectrometer for mobile phones or industrial line camera systems for monitoring, controlling or regulating production processes.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten optischen Sensoranordnungen misst der mindestens eine optische Sensor Intensitäten von Licht an verschiedenen Wellenlängen im Infrarotspektrum, um den Straßenzustand zu ermitteln. Die resultierenden Messwerte werden durch Algorithmen, häufig maschinelle Lernalgorithmen, wie z.B. SVM oder neuronale Netze, weiterverwertet, um eine Aussage über den Straßenzustand zu treffen. Durch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung können diese Messwerte als Rohdaten mittels mathematischer Operationen und/oder Transformationen so aufbereitet werden, dass die Anfälligkeit für Störeinflüsse und hierdurch eventuell auftretende Verfälschung des ermittelten Straßenzustands zumindest reduziert oder im Optimalfall vollständig beseitigt werden können.In the case of optical sensor arrangements known from the prior art, the at least one optical sensor measures intensities of light at different wavelengths in the infrared spectrum in order to determine the state of the road. The resulting measured values are further processed by algorithms, often machine learning algorithms such as SVM or neural networks, in order to make a statement about the road condition. By means of embodiments of the method according to the invention for processing measured values of an optical sensor arrangement, these measured values can be processed as raw data using mathematical operations and/or transformations in such a way that the susceptibility to interference and any falsification of the determined road condition that may occur as a result can be at least reduced or, ideally, completely eliminated .
Durch die erfindungsgemäße Aufbereitung der Messwerte benötigen die nachgelagerten Algorithmen eine geringere Komplexität als ohne Aufbereitung bzw. nach einer aus dem Stand der Technik bekannten Aufbereitung. Dies führt durch die Einsparung von Rechenleistung und/oder Speicherkapazität zu einer kostengünstigeren Implementierung für das Produkt. Zudem ist es möglich, die Qualität der Ausgabe der optischen Sensoranordnung zu steigern, so dass eine bessere Trefferquote bei der Klassifizierung von Oberflächen und/oder eine höhere Genauigkeit bei der Berechnung der Schichtdicke erzielt werden kann. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung sind nicht stark rechenintensiv und können ohne spezielle Hardware implementiert werden. Zudem ist die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung nicht auf die Straßenzustandserkennung beschränkt, sondern prinzipiell auf alle Arten von optischen Sensoranordnungen anwendbar, bei denen mindestens ein Relativwert von mindestens zwei Messwerten verarbeitet wird.Due to the processing of the measured values according to the invention, the downstream algorithms require less complexity than without processing or after processing known from the prior art. This leads to a more cost-effective implementation for the product by saving computing power and/or storage capacity. In addition, it is possible to increase the quality of the output of the optical sensor arrangement, so that a better hit rate when classifying surfaces and/or greater accuracy when calculating the layer thickness can be achieved. Embodiments of the method according to the invention for processing measured values of an optical sensor arrangement are not very computationally intensive and can be implemented without special hardware. In addition, the applicability of the method according to the invention for processing measured values from an optical sensor arrangement is not limited to road condition detection, but can in principle be applied to all types of optical sensor arrangements in which at least one relative value of at least two measured values is processed.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung zur Verfügung. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest aus zwei Messwerten, welche von der optischen Sensoranordnung als Rohdaten erfasst werden, mindestens eine Eigenschaft extrahiert, welche als Ergebnis der Aufbereitung zur weiteren Auswertung ausgegeben wird. Hierbei wird zur Extrahierung der mindestens einen Eigenschaft ein Verhältnis der Messwerte gebildet, wobei die Anordnung der beiden Messwerte bei der Verhältnisbildung in Abhängigkeit von einem Vergleich der beiden Messwerte durchgeführt wird, wobei der kleinere Messwert der beiden Messwerte bei der Verhältnisbildung in den Zähler gesetzt wird, und der größere Messwert der beiden Messwerte bei der Verhältnisbildung in den Nenner gesetzt wird, wobei ein Ersatzwert als die mindestens eine Eigenschaft ausgegeben wird, wenn beide Messwerte dem Wert „Null“ bzw. „0“ entsprechen.Embodiments of the present invention provide a method for processing measured values of an optical sensor arrangement. According to the method according to the invention, at least one property is extracted from at least two measured values, which are recorded by the optical sensor arrangement as raw data, and which is output as the result of the processing for further evaluation. In this case, a ratio of the measured values is formed to extract the at least one property, with the arrangement of the two measured values being carried out when forming the ratio as a function of a comparison of the two measured values, with the smaller measured value of the two measured values being set in the counter when forming the ratio, and the larger measured value of the two measured values is placed in the denominator when the ratio is formed, with a substitute value being output as the at least one property if both measured values correspond to the value “zero” or “0”.
Zudem wird eine optische Sensoranordnung mit mindestens einem optischen Sensor und einer Auswerte- und Steuereinheit vorgeschlagen, welche eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbereiten von Messwerten auszuführen.In addition, an optical sensor arrangement with at least one optical sensor and an evaluation and control unit is proposed, which is set up to carry out the method according to the invention for processing measured values.
Durch die Ausgabe des Ersatzwertes kann der mathematisch nicht definierte Fall abgefangen werden, dass beide Messwerte dem Wert „Null“ bzw. „0“ entsprechen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können parallel oder in Serie mit weiteren Methoden kombiniert werden, um beispielsweise mehrere Eigenschaften für nachfolgende Algorithmen zu generieren. Eine rekursive Anwendung der Aufbereitung auf mehr als zwei Messwerte ist ebenfalls möglich.By outputting the substitute value, the mathematically undefined case can be intercepted in which both measured values correspond to the value "zero" or "0". Embodiments of the present invention can be combined with other methods in parallel or in series, for example to generate multiple properties for subsequent algorithms. A recursive application of the processing to more than two measured values is also possible.
Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Aufbereitung von Messwertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.In the present case, the evaluation and control unit can be understood to mean an electrical device, such as a control unit, which processes or evaluates detected sensor signals. The evaluation and control unit can have at least one interface, which can be in the form of hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the evaluation and control unit. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules. A computer program product with program code is also advantageous, which is stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to process the measured value when the program is executed by the evaluation and control unit.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung möglich.The measures and developments listed in the dependent claims allow advantageous improvements to the method specified in independent patent claim 1 for processing measured values of an optical sensor arrangement.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Ersatzwert beispielsweise aus den Werten (-1, 0, 1) ausgewählt werden. Selbstverständlich können auch andere Ersatzwerte verwendet werden, um den Fall für nachfolgende Bestandteile der Messwertverarbeitung zu verdeutlichen.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the substitute value can be selected from the values (-1, 0, 1), for example. Of course, other substitute values can also be used in order to clarify the case for subsequent components of the measured value processing.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zumindest das berechnete Verhältnis der beiden Messwerte als die mindestens eine Eigenschaft ausgegeben werden. Durch die Anordnung des kleineren Messwerts im Zähler kann der Wertebereich des Verhältnisses ohne signifikanten Informationsverlust auf das eingeschlossene Intervall zwischen 0 und 1 beschränkt werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, at least the calculated ratio of the two measured values can be output as the at least one property. By arranging the smaller measured value in the numerator, the value range of the ratio can be limited to the enclosed interval between 0 and 1 without significant loss of information.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das berechnete Verhältnis von dem Wert „1“ subtrahiert und zumindest das Subtraktionsergebnis als die mindestens eine Eigenschaft ausgegeben werden. Dadurch können bei kleinen Unterschieden der beiden Messwerte in vorteilhafter Weise Sprünge der ausgegebenen Eigenschaft vermieden und die Kontinuität der ausgegebenen mindestens einen Eigenschaft gewahrt werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the calculated ratio can be subtracted from the value “1” and at least the subtraction result can be output as the at least one property. As a result, if there are small differences between the two measured values, jumps in the output property can advantageously be avoided and the continuity of the at least one output property can be maintained.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der erfasste erste Messwert und/oder der erfasste zweite Messwert jeweils auf einen vorgegebenen Wert gesetzt werden, wenn diese einen vorgegebenen Schwellwert unterschreiten. Durch eine solche „Rauschschwelle“ kann der Rauschverhalten des Auswerteverfahrens verbessert werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the recorded first measured value and/or the recorded second measured value can each be set to a specified value if they fall below a specified threshold value. Such a "noise threshold" can improve the noise behavior of the evaluation method.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die erfassten Messwerte und/oder das berechnete Verhältnis der beiden Messwerte einer logarithmischen Transformation unterzogen werden. Dadurch kann die Aufbereitung der Messwerte an entsprechende nachfolgende Auswertevorgänge angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the recorded measured values and/or the calculated ratio of the two measured values can be subjected to a logarithmic transformation. As a result, the processing of the measured values can be adapted to the corresponding subsequent evaluation processes.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Vergleich der beiden Messwerte durch Bildung einer Differenz erfolgen, bei welcher ein zweiter Messwert von einem ersten Messwert subtrahiert wird. Hierbei kann das Vorzeichen der gebildeten Differenz die Anordnung der Messwerte bei der Bildung des Verhältnisses bestimmen, wobei das Vorzeichen der gebildeten Differenz als Teil der mindestens einen Eigenschaft ausgegeben werden kann. So kann bei einem negativen Vorzeichen der gebildeten Differenz der erste Messwert in den Zähler und der zweite Messwert in den Nenner gesetzt werden. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the two measured values can be compared by forming a difference, in which a second measured value is subtracted from a first measured value. In this case, the sign of the difference formed can determine the arrangement of the measured values when the ratio is formed, it being possible for the sign of the difference formed to be output as part of the at least one property. If the difference formed has a negative sign, the first measured value can be placed in the numerator and the second measured value in the denominator.
Bei einem positiven Vorzeichen der gebildeten Differenz kann der zweite Messwert in den Zähler und der erste Messwert in den Nenner gesetzt werden. Hierdurch kann der Wertebereich der mindestens einen extrahierten Eigenschaft ohne signifikanten Informationsverlust auf das eingeschlossene Intervall zwischen -1 und 1 beschränkt werden, was für viele maschinelle Lernalgorithmen von Relevanz ist. Die Information ob der erste Messwert oder der zweite Messwert größer ist, lässt sich einfach anhand des Vorzeichens der Differenz ablesen.If the difference formed has a positive sign, the second measured value can be placed in the numerator and the first measured value in the denominator. As a result, the value range of the at least one extracted property can be limited to the enclosed interval between -1 and 1 without significant loss of information, which is relevant for many machine learning algorithms. The information as to whether the first measured value or the second measured value is greater can be read simply from the sign of the difference.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawings, the same reference symbols denote components or elements that perform the same or analogous functions.
Figurenlistecharacter list
-
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbereiten von Messwerten einer optischen Sensoranordnung.1 shows a schematic flowchart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for processing measured values of an optical sensor arrangement. -
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optischen Sensoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus1 .2 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an optical sensor arrangement according to the invention for carrying out the method according to the invention1 .
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Wie aus
Das Verfahren 100 zum Aufbereiten von Messwerten M1, M2 einer optischen Sensoranordnung 1 kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in einer Auswerte- und Steuereinheit 10 implementiert sein.The
Wie aus
Um den Einfluss von Störgrößen auf das gemessene Signal zu minimieren, ist es bei optischen Sensoren 12 üblich, einen Relativwert bzw. ein Verhältnis V aus zwei Messwerten M1, M2 zu bilden, indem diese durcheinander geteilt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden als Messwerte M1, M2 beispielsweise eine Reflektanz bzw. ein Reflexionsgrad bei zwei verschiedenen Wellenlängen erfasst, welcher das Verhältnis zwischen reflektierter und einfallender Intensität der elektromagnetischen Wellen bzw. Lichtwellen beschreibt. Hierbei kann der Fall auftreten, dass mindestens einer der beiden Messwerte M1, M2 den Wert „Null“ bzw. „0“ annimmt, oder numerisch klein nahe „Null“ bzw. „0“ wird. Dies ist beispielsweise bei starken Absorptionen der Fall. Geht nun beispielsweise der Messwert M2 im Nenner bei einem konstanten Messwert M1 im Zähler gegen „Null“ bzw. „0“, so strebt das Verhältnis V gegen Unendlich. Nimmt der Messwert M2 im Nenner den Wert „Null“ (M2 = 0) an, so ist das Verhältnis V mathematisch nicht definiert. Dieses Verhalten ist problematisch für nachfolgende Algorithmen, da das Verhältnis V der beiden Messwerte M1, M2 nicht innerhalb fester Grenzen liegt oder gar undefiniert ist. Wenn bekannt ist, dass nur einer der beiden Messwerte M1, M2 klein wird, so kann die Anordnung der Messwerte M1, M2 für die Verhältnisbildung bzw. Division so gewählt werden, dass sich der kleinere Messwert im Zähler befindet, so dass das Verhältnis V bei abnehmendem Messwert M1, M2 nicht gegen Unendlich strebt. Ist dies jedoch nicht möglich, weil beispielsweise beide Messwerte M1, M2 numerisch klein oder „Null“ bzw. „0“ werden können, oder weil nicht bekannt ist, welcher Messwert M1, M2 gegen „Null“ bzw. „0“ geht, so kann dies durch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Aufbereiten von Messwerten M1, M2 einer optischen Sensoranordnung 1 gelöst werden.In order to minimize the influence of interference variables on the measured signal, it is usual with
Hierbei zeigt Gleichung (1) ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Aufbereitung der Messwerte M1, M2 und für die Extrahierung der mindestens einen Eigenschaft m1,2 aus den beiden Messwerten M1, M2.
Hierbei liefert der Operator „min“ das Minimum der Argumente und der Operator „max“ liefert das Maximum der Argumente. Weisen beide Messwerte M1, M2 den gleichen Wert ungleich „Null“ bzw. „0“ auf, dann entspricht die mindestens eine extrahierte Eigenschaft m1,2 dem Wert „Eins“ bzw. „1“. Wenn beide Messwerte M1, M2 dem Wert „Null“ bzw. „0“ entsprechen, dann wird der Ersatzwert a als die mindestens eine Eigenschaft m1,2 ausgegeben. Als Ersatzwert a kann beispielsweise der Wert „minus Eins“ bzw. „-1“ oder der Wert „Null“ bzw. „0“ ausgegeben werden.Here, the "min" operator returns the minimum of the arguments and the "max" operator returns the maximum of the arguments. If both measured values M1, M2 have the same value not equal to "zero" or "0", then the at least one extracted property m1,2 corresponds to the value "one" or "1". If both measured values M1, M2 correspond to the value "zero" or "0", then the substitute value a is output as the at least one property m1,2. For example, the value "minus one" or "-1" or the value "zero" or "0" can be output as the substitute value a.
Um ein Springen der mindestens einen Eigenschaft m1,2 zu verhindern, wird vorzugsweise ein in Gleichung (2) gezeigtes zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Aufbereitung der Messwerte M1, M2 und für die Extrahierung der mindestens einen Eigenschaft m1,2 aus den beiden Messwerten M1, M2 verwendet.
Hierbei liefert der Operator „min“ das Minimum der Argumente und der Operator „max“ liefert das Maximum der Argumente. Weisen beide Messwerte M1, M2 den gleichen Wert ungleich „Null“ bzw. „0“ auf, dann entspricht die mindestens eine extrahierte Eigenschaft m1,2 dem Wert „Null“ bzw. „0“. Wenn beide Messwerte M1, M2 dem Wert „Null“ bzw. „0“ entsprechen, dann wird der Ersatzwert a als die mindestens eine Eigenschaft m1,2 ausgegeben. Als Ersatzwert a kann beispielsweise der Wert „minus Eins“ bzw. „-1“ oder der Wert „Eins“ bzw. „1“ ausgegeben werden.Here, the "min" operator returns the minimum of the arguments and the "max" operator returns the maximum of the arguments. If both measured values M1, M2 have the same value not equal to "zero" or "0", then the at least one extracted property m1,2 corresponds to the value “zero” or “0”. If both measured values M1, M2 correspond to the value "zero" or "0", then the substitute value a is output as the at least one property m1,2. For example, the value "minus one" or "-1" or the value "one" or "1" can be output as the substitute value a.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Vergleich der beiden Messwerte M1, M2 durch Bildung einer Differenz D gemäß Gleich (3), bei welcher ein zweiter Messwert M2 von einem ersten Messwert M1 subtrahiert wird.
Das Vorzeichen der gebildeten Differenz D, welches der Operator „sgn“ aus Gleichung (4) liefert, bestimmt die Anordnung der Messwerte M1, M2 bei der Bildung des Verhältnisses V. Durch Kombination von Gleichung (4) mit der Gleichung (1) ergibt sich ein in Gleichung (5) gezeigtes drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Aufbereitung der Messwerte M1, M2 und für die Extrahierung der mindestens einen Eigenschaft m1,2 aus den beiden Messwerten M1, M2.
Hierbei wird das Vorzeichen der gebildeten Differenz D zusätzlich zum Verhältnis V als Teil der mindestens einen Eigenschaft m1,2 ausgegeben, wie aus Gleichung (5) ersichtlich ist. Bei einem negativen Vorzeichen der gebildeten Differenz D wird der erste Messwert M1 in den Zähler und der zweite Messwert M2 in den Nenner gesetzt. Bei einem positiven Vorzeichen der gebildeten Differenz D wird der zweite Messwert M2 in den Zähler und der erste Messwert M1 in den Nenner gesetzt.In this case, the sign of the difference D formed is output in addition to the ratio V as part of the at least one property m1,2, as can be seen from equation (5). If the difference D formed has a negative sign, the first measured value M1 is set in the numerator and the second measured value M2 is set in the denominator. If the difference D formed has a positive sign, the second measured value M2 is set in the numerator and the first measured value M1 is set in the denominator.
Durch Kombination von Gleichung (4) mit der Gleichung (2) ergibt sich ein in Gleichung (6) gezeigtes viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Aufbereitung der Messwerte M1, M2 und für die Extrahierung der mindestens einen Eigenschaft m1,2 aus den beiden Messwerten M1, M2.
Hierbei wird das Vorzeichen der gebildeten Differenz D zusätzlich als Teil der mindestens einen Eigenschaft m1,2 ausgegeben, wie aus Gleichung (6) ersichtlich ist. Bei einem negativen Vorzeichen der gebildeten Differenz D wird der erste Messwert M1 in den Zähler und der zweite Messwert M2 in den Nenner gesetzt. Bei einem positiven Vorzeichen der gebildeten Differenz D wird der zweite Messwert M2 in den Zähler und der erste Messwert M1 in den Nenner gesetzt.In this case, the sign of the difference D formed is also output as part of the at least one property m1,2, as can be seen from equation (6). If the difference D formed has a negative sign, the first measured value M1 is set in the numerator and the second measured value M2 is set in the denominator. If the difference D formed has a positive sign, the second measured value M2 is set in the numerator and the first measured value M1 is set in the denominator.
Der Operator „sgn“ liefert das Vorzeichen des Arguments, der Operator „min“ liefert das Minimum der Argumente und der Operator „max“ liefert das Maximum der Argumente. Es wird somit die Anordnung der Verhältnisbildung abhängig vom Vergleich der beiden Messwerte M1, M2 durchgeführt. Die Information der Anordnung wird über das Vorzeichen des Ergebnisses angezeigt. Hierdurch wird der Wertebereich der mindestens einen Eigenschaft m1,2 ohne signifikanten Informationsverlust auf das eingeschlossene Intervall zwischen -1 und 1 beschränkt, was für viele maschinelle Lernalgorithmen von Relevanz ist. Die Information ob der erster Messwert M1 oder der zweite Messwert M2 größer ist, lässt sich einfach anhand des Vorzeichens der mindestens einen Eigenschaft m1,2 ablesen. Falls dies für die Anwendung nicht relevant ist, kann der Operator „sgn“ als Ausführungsform auch eingespart werden.The "sgn" operator returns the sign of the argument, the "min" operator returns the minimum of the arguments, and the "max" operator returns the maximum of the arguments. The arrangement of the ratio formation is thus carried out depending on the comparison of the two measured values M1, M2. The arrangement information is displayed via the sign of the result. This limits the value range of the at least one property m1,2 to the enclosed interval between -1 and 1 without significant loss of information, which is relevant for many machine learning algorithms. The information as to whether the first measured value M1 or the second measured value M2 is greater can be read off simply from the sign of the at least one property m1,2. If this is not relevant for the application, the operator "sgn" can also be omitted as an embodiment.
Die Gleichungen (1) bis (6) können auf alle möglichen Kombinationen der einzelnen gemessenen Messwerte M1, M2 angewendet werden um die mindestens eine Eigenschaft m1,2 zu bilden. Die Ausführungsform mit vertauschter Reihenfolge der Subtraktion im Operator „sgn“ ändert lediglich das Vorzeichen des Ergebnisses der Aufbereitung und ist als gleichwertige Ausführungsform anzusehen.Equations (1) to (6) can be applied to all possible combinations of the individually measured measured values M1, M2 in order to form the at least one property m1,2. The embodiment with reversed order of subtraction in the operator "sgn" only changes the sign of the result of the processing and is to be regarded as an equivalent embodiment.
Zur Definition einer Rauschschwelle können der erfasste erste Messwert M1 und/oder der erfasste zweite Messwert M2 jeweils auf einen vorgegebenen Wert gesetzt werden, wenn diese einen vorgegebenen Schwellwert unterschreiten. Zudem können die erfassten Messwerte M1, M2 und/oder das berechnete Verhältnis V der beiden Messwerte M1, M2 optional einer logarithmischen Transformation unterzogen werden.To define a noise threshold, the recorded first measured value M1 and/or the recorded second measured value M2 can each be set to a specified value if they fall below a specified threshold value. In addition, the recorded measured values M1, M2 and/or the calculated ratio V of the two measured values M1, M2 can optionally be subjected to a logarithmic transformation.
Die beschriebene Aufbereitung von Messwerten M1, m2 kann anstelle einer mathematischen Gleichung auch über eine Fallunterscheidung anhand der Messwerte M1, M2 in mehreren Programmzweigen implementiert werden.The processing of measured values M1, m2 described can also be implemented in several program branches instead of a mathematical equation via a case distinction based on the measured values M1, M2.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 2712199 B2 [0004]DE 2712199 B2 [0004]
- DE 4133359 C2 [0005]DE 4133359 C2 [0005]
- DE 19506550 [0006]DE 19506550 [0006]
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021212659.6A DE102021212659A1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Process for processing measured values of an optical sensor arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021212659.6A DE102021212659A1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Process for processing measured values of an optical sensor arrangement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021212659A1 true DE102021212659A1 (en) | 2023-05-11 |
Family
ID=86053289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021212659.6A Pending DE102021212659A1 (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Process for processing measured values of an optical sensor arrangement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021212659A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2712199B1 (en) | 1977-03-19 | 1978-09-14 | Peter Dipl-Ing Dr-Ing Decker | Device for warning of road slips |
DE19506550A1 (en) | 1995-02-24 | 1996-08-29 | Inst Chemo Biosensorik | Process for the distortion-free detection of and for warning of dangers due to the formation of smoothness, and device for carrying out the process |
DE4133359C2 (en) | 1991-10-09 | 1997-01-02 | Porsche Ag | Method for measuring the thickness of a water layer on a road and use of a device therefor |
-
2021
- 2021-11-10 DE DE102021212659.6A patent/DE102021212659A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2712199B1 (en) | 1977-03-19 | 1978-09-14 | Peter Dipl-Ing Dr-Ing Decker | Device for warning of road slips |
DE4133359C2 (en) | 1991-10-09 | 1997-01-02 | Porsche Ag | Method for measuring the thickness of a water layer on a road and use of a device therefor |
DE19506550A1 (en) | 1995-02-24 | 1996-08-29 | Inst Chemo Biosensorik | Process for the distortion-free detection of and for warning of dangers due to the formation of smoothness, and device for carrying out the process |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0811155B1 (en) | Process for determining the surface state of highways in particular, and device for carrying out this process | |
DE102006020192B4 (en) | Apparatus and method for predicting collision | |
DE102011086512A1 (en) | Method for fog detection | |
DE102012205277A1 (en) | Apparatus and method for detecting road surface properties | |
DE102014110667A1 (en) | Method for classifying an object in a surrounding area of a motor vehicle, driver assistance system and motor vehicle | |
DE102008003947A1 (en) | An apparatus for determining the presence of fog using an image obtained by a vehicle-mounted imaging device | |
DE102010027647A1 (en) | Laser-based method for friction coefficient classification in motor vehicles | |
DE102007022372A1 (en) | Method and device for determining the vehicle class of vehicles | |
DE102015206752A1 (en) | Parking assistance for a vehicle | |
EP2206075B1 (en) | Detector and method for detecting a lane boundary | |
DE102019209846A1 (en) | Method of operating a 3D distance sensor device | |
DE102017207442A1 (en) | Method and device for classifying objects in the environment of a motor vehicle | |
DE102019200141A1 (en) | Method for capturing partial areas of an object | |
DE102018216032A1 (en) | Quality inspection for a radome | |
DE112018003126T5 (en) | AMBIENT MONITORING RADAR DEVICE | |
DE102019205903A1 (en) | Method and device for determining a solid state of water on a road surface | |
DE102018206700A1 (en) | Method and device for detecting a noise imaged in a received signal of an ultrasonic sensor | |
DE102021212659A1 (en) | Process for processing measured values of an optical sensor arrangement | |
DE102016011340A1 (en) | Method for providing environmental data by means of an optical sensor | |
DE102019206316A1 (en) | Optical system, in particular LiDAR system, and vehicle | |
EP3759517A1 (en) | Method and device for estimating the height of a reflector of a vehicle | |
DE102018213169A1 (en) | RADAR CROSS-SECTION (RCS) MONITOR FOR DETECTION OF RESTRICTION | |
DE102013210890A1 (en) | Method and device for detecting a weather phenomenon | |
DE102020208885A1 (en) | Method for determining a visibility of a LiDAR system, computer program and LiDAR system | |
DE102016119592A1 (en) | Method for detecting objects in an environmental region of a motor vehicle taking into account sensor data in the infrared wavelength range, object recognition device, driver assistance system and motor vehicle |