EP4728294A1 - Verfahren zum identifizieren falsch-positiver detektionen beim betreiben eines aktiven optischen sensorsystems und zum führen eines kraftfahrzeugs, aktives optisches sensorsystem und elektronisches fahrzeugführungssystem - Google Patents

Abstract

Zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems (3), wird Licht (5a) emittiert und reflektierte Anteile (5b) werden mittels einer Detektoreinheit (9), welches ein Array (17) von Detektorpixeln (12a, 13a) aufweist, empfangen. Ein erster Messwert betreffend einen ersten Energieeintrag pro Detektorpixel (12a, 13a) wird bestimmt, indem ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile (12, 13) des Arrays (17) mit einem ersten Satz von Spalten (14) ausgelesen wird. Ein zweiter Messwert betreffend einen zweiten Energieeintrag pro Detektorpixel (12a, 13a) wird bestimmt, indem ein Überlappungsbereich der wenigstens einen Zeile (12, 13) mit einem zweiten Satz von Spalten (15) ausgelesen wird. Der zweite Satz beinhaltet mindestens eine weitere Spalte, welche der erste Satz nicht beinhaltet. Dine Detektion eines Objekts (4) in der Umgebung, dessen Position der wenigstens einen Zeile (12, 13) entspricht, wird abhängig von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv klassifiziert.

Description

Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems und zum Führen eines Kraftfahrzeugs, aktives optisches Sensorsystem und elektronisches Fahrzeugführungssystem

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems gerichtet, insbesondere eines aktiven optischen Sensorsystems eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird mittels des aktiven optischen Sensorsystems Licht in eine Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems emittiert und in der Umgebung reflektierte Anteile des emittierten Lichts werden mittels einer Detektoreinheit des aktiven optischen Sensorsystems, welches ein Array von Detektorpixeln mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten aufweist, empfangen. Die Erfindung ist des Weiteren auf ein Verfahren zum wenigstens teilweise automatischen Führen eines Kraftfahrzeugs gerichtet, welches ein solches Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beinhaltet. Die Erfindung ist außerdem auf ein aktives optisches Sensorsystem gerichtet, das eine Auswerteeinheit aufweist sowie eine Sendevorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, Licht in eine Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems zu emittieren, und eine Detektoreinheit, welche ein Array von Detektorpixeln mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten aufweist, die dazu eingerichtet ist, in der Umgebung reflektierte Anteile des emittieren Lichts zu empfangen. Des Weiteren ist die Erfindung auf ein elektronisches Fahrzeugführungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen aktiven optischen Sensorsystem gerichtet.

Aktive optische Sensorsysteme, wie beispielsweise Lidarsensorsysteme, können beispielsweise in elektronischen Fahrzeugführungssystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, um verschiedene Fahrerassistenzfunktionen oder sonstige Funktionen zum teilweise automatischen oder vollautomatischen Führen des Kraftfahrzeugs zu realisieren. Die aktiven optischen Sensorsysteme dienen dabei insbesondere zur Abstandsmessung. Je nach Ausgestaltung des aktiven optischen Sensorsystems kann beispielsweise eine Lichtlaufzeitmessung zur Abstandsmessung verwendet werden.

Da zum Führen von Kraftfahrzeugen eine möglichst umfassende Umfelderfassung von Vorteil ist, ist es wünschenswert, die Abstandsmessung mittels des aktiven optischen Sensorsystems für Objekte mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere Reflexionseigenschaften bezüglich des von dem aktiven optischen Sensorsystem emittierten Lichts, einsetzen zu können. Mit anderen Worten sollen sowohl sehr schwach reflektierende, beispielsweise schwarze, Objekte in einer sehr großen Entfernung gemessen werden können, sowie auch sehr stark reflektierende Objekte, beispielsweise Retroreflektoren, wie etwa Teile von Verkehrsschildern, im Nahbereich.

Dies hat zur Folge, dass bei sehr stark reflektierenden Objekten Detektorpixel des Arrays signifikante Mengen an reflektiertem Licht erfassen können, obwohl an der diesen Detektorpixeln zugeordneten Positionen der Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems kein reales Objekt vorhanden ist. In diesem Zusammenhang wird auch von optischem Übersprechen oder optischem Crosstalk gesprochen. Des Weiteren kann es durch Spiegelungen und Mehrfachreflexionen in der Umgebung zu Artefakten kommen, die beispielsweise als Ghosting oder Geisterobjekte bezeichnet werden, weil sie ebenfalls auf scheinbare Objekte hindeuten, obwohl sich in dem entsprechenden Bereich in der Umgebung kein reales Objekt befindet. In beiden Fällen kann es also zu falschpositiven Detektionen von Objekten in der Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems kommen. Können diese falsch-positiven Detektionen nicht von richtigpositiven Detektionen unterschieden werden, so wird beispielsweise der Abstand zu einem real nicht vorhandenen Objekt berechnet und der Fahrzeugführung zugrundegelegt. Dies kann zu unplausiblen Ergebnissen oder gegebenenfalls auch zu einer reduzierten Fahrsicherheit führen.

Falsch-positive Detektionen können beispielsweise erkannt werden, wenn zwei räumlich direkt nebeneinander liegende Empfangskanäle einen ähnlichen Distanz, aber eine stark unterschiedliche Stärke der Reflexionen zum gleichen Zeitpunkt messen. Die Messung der stärkeren Reflexion kann dann als richtig-positive Detektion, die andere als falschpositive Detektion interpretiert werden. Ein entsprechendes Verfahren wird in Dokument US 11 ,500,075 B2 beschrieben.

Ein solcher Ansatz hat jedoch den Nachteil, dass zum einen nur falsch-positive Detektionen erkannt werden können, die sich in unmittelbarer Nähe einer richtig-positiven Detektion befinden. Bei sehr stark reflektierenden Objekten kann es jedoch auch weiter entfernt von richtig-positiven Detektionen zu falsch-positiven Detektionen kommen, die auf diese Weise nicht identifiziert werden können. Außerdem ist nachteilig, dass ein Vergleich der gemessenen scheinbaren Distanzen erforderlich ist und nur falsch-positive Detektionen identifiziert werden können, die scheinbar auf eine nahezu gleiche Entfernung hindeuten wie eine benachbarte richtig-positive Detektion. Bei sehr stark reflektierenden Objekten ist es außerdem auch möglich, dass nebeneinander liegende Pixels jeweils starke Reflexionen detektieren, sodass direkt neben richtig-positiven Detektionen nicht notwendigerweise falsch-positive Detektionen vorhanden sind. Insgesamt wird die Anzahl der identifizierbaren falsch-positiven Detektionen dadurch stark eingeschränkt. Die Zuverlässigkeit zur Identifizierung falsch-positiver Detektionen ist daher gegebenenfalls unzureichend.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, falsch-positive Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems zuverlässiger detektieren zu können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass benachbarte Detektorpixel im Bereich falsch-positiver Detektionen einen homogeneren Energieeintrag über mehrere Detektorpixel hinweg messen als in einem Bereich einer richtig-positiven Detektion. Dementsprechend werden erfindungsgemäß zwei Messungen durchgeführt, wobei einmal ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile des Arrays mit einem ersten Satz von Spalten des Arrays ausgelesen wird und in der zweiten Messung ein Überlappungsbereich derselben wenigstens einen Zeile mit einem zweiten Satz von Spalten des Arrays, der zumindest eine Spalte aufweist, welche der erste Satz nicht aufweist. Anhand der beiden Messungen kann eine Detektion entsprechend der gemessenen wenigstens einen Zeile als falsch-positiv klassifiziert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems, insbesondere eines aktiven optischen Sensorsystems eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Mittels des aktiven optischen Sensorsystems wird Licht in eine Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems, insbesondere in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs, emittiert. In der Umgebung reflektierte Anteile des emittierten Lichts werden mittels einer Detektoreinheit des aktiven optischen Sensorsystems empfangen. Die Detektoreinheit weist ein Array von Detektorpixeln auf. Das Array weist eine Vielzahl von Zeilen und eine Vielzahl von Spalten auf. Insbesondere ist jedes Detektorpixel durch genau eine Zeile und genau eine Spalte des Arrays definiert. Ein erster Messwert betreffend einen ersten Energieeintrag pro Detektorpixel der detektierten reflektierten Anteile des Lichts wird bestimmt, indem ein erster Bereich des Arrays ausgelesen wird. Der erste Bereich des Arrays ist ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile des Arrays mit einem ersten Satz von Spalten des Arrays. Ein zweiter Messwert betreffend einen zweiten Energieeintrag pro Detektorpixel der detektierten reflektierten Anteile des Lichts wird bestimmt, indem ein zweiter Bereich des Arrays ausgelesen wird. Der zweite Bereich des Arrays ist ein Überlappungsbereich der wenigstens einen Zeile des Arrays mit einem zweiten Satz von Spalten des Arrays, der sich insbesondere von dem ersten Satz von Spalten unterscheidet. Der zweite Satz von Spalten beinhaltet mindestens eine weitere Spalte des Arrays, welche der erste Satz von Spalten nicht beinhaltet. Eine Detektion eines Objekts in der Umgebung, dessen Position der wenigstens einen Zeile entspricht, wird abhängig von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv klassifiziert.

Ein aktives optisches Sensorsystem weist definitionsgemäß wenigstens eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht beziehungsweise von Lichtimpulsen auf. Die Lichtquelle kann insbesondere als Laser ausgestaltet sein, beispielsweise als Infrarotlaser. Des Weiteren weist ein aktives optisches Sensorsystem definitionsgemäß wenigstens einen optischen Detektor auf, vorliegend das Array von Detektorpixeln, um die reflektierten Anteile des ausgesendeten Lichts zu erfassen. Das aktive optische Sensorsystem ist insbesondere dazu eingerichtet, basierend auf den detektierten Anteilen des Lichts eines oder mehrere Sensorsignale zu erzeugen und zu verarbeiten oder auszugeben. Beispielsweise sind Lidarsysteme aktive optische Sensorsysteme.

Eine bekannte Bauform von Lidarsystemen sind sogenannte Laserscanner, bei denen ein Laserstrahl mittels einer Ablenkvorrichtung abgelenkt wird, so dass verschiedene Ablenkwinkel des Laserstrahls realisiert werden können. Die Ablenkvorrichtung kann beispielsweise einen drehbar gelagerten Spiegel enthalten. Alternativ kann die Ablenkvorrichtung ein Spiegelelement mit einer kipp- und/oder schwenkbaren Oberfläche aufweisen. Das Spiegelelement kann beispielsweise als mikroelektromechanisches System, MEMS, ausgestaltet sein. In der Umgebung können die ausgesendeten Laserstrahlen teilweise reflektiert werden und die reflektierten Anteile können wiederum auf den Laserscanner treffen, insbesondere auf die Ablenkvorrichtung, die sie auf eine Detektoreinheit des Laserscanners lenken kann. Jeder optische Detektor oder jedes Detektorpixel erzeugt beispielsweise ein zugehöriges Sensorsignal basierend auf den jeweiligen erfassten Anteilen. Anhand der räumlichen Anordnung des jeweiligen Detektors kann zusammen mit der aktuellen Position der Ablenkvorrichtung, insbesondere ihrer Drehposition beziehungsweise ihrer Kipp- und/oder Schwenkposition, somit auf die Einfallsrichtung der detektierten reflektierten Anteile geschlossen werden. Eine Auswerteeinheit kann zudem beispielsweise eine direkte Lichtlaufzeitmessung durchführen, um einen radialen Abstand des reflektierenden Objekts zu bestimmen. Zur Abstandsbestimmung kann alternativ oder zusätzlich auch ein Verfahren eingesetzt werden, gemäß dem ein Phasenunterschied zwischen emittiertem und detektiertem Licht ausgewertet wird, beispielsweise eine indirekte Lichtlaufzeitmessung.

Andere Ausführungen von Lidarsystemen sind Flash Lidarsysteme. Dabei handelt es sich um nicht scannende Systeme, die keine solche Ablenkvorrichtung benötigen. Dabei wird das von der Lichtquelle erzeugte Laserlicht durch ein optisches Element gestreut, sodass es in einem einzigen Blitz über einen weiten Winkel ausgestrahlt wird.

Hier und im Folgenden kann der Begriff „Licht“ derart verstanden werden, dass davon elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich, im infraroten Bereich und/oder im ultravioletten Bereich umfasst sind. Dementsprechend kann auch der Begriff „optisch“ derart verstanden werden, dass er sich auf Licht nach diesem Verständnis bezieht. Vorzugsweise ist das mittels des aktiven optischen Sensorsystems emittierte Licht infrarotes Licht.

Eine falsch-positive Detektion kann hier und im Folgenden als Detektion eines scheinbaren Objekts aufgefasst werden, ohne dass in der Umgebung des optischen Sensorsystems ein reales Objekt an einer entsprechenden Position vorhanden ist. Wird die Detektion des Objekts also als falsch-positiv klassifiziert, so handelt es sich nicht um ein reales Objekt, sondern um ein Scheinobjekt oder scheinbares Objekt. Insbesondere kann die Detektion des Objekts erfolgen, indem der erste Energieeintrag und/oder der zweite Energieeintrag mit einem entsprechenden Mindestenergieeintrag verglichen wird, wobei eine Detektion als erfolgt gelten kann, wenn der erste und/oder der zweite Messwert größer oder gleich dem entsprechenden Mindestenergieeintrag ist. Es können jedoch auch weitere Messwerte betreffend den Energieeintrag in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich oder einem Teilbereich des ersten oder zweiten Bereichs bestimmt werden, um das Objekt zu detektieren. Die so erfolgte Detektion wird dann erfindungsgemäß anhand des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts entweder als falsch-positiv klassifiziert oder nicht als falsch-positiv klassifiziert. Wird die Detektion nicht als falsch-positiv klassifiziert, so kann sie beispielsweise als richtig-positiv oder unklar oder dergleichen klassifiziert werden. Beispielsweise kann das aktive optische Sensorsystem basierend auf allen Detektionen von Objekten eine Punktwolke erzeugen, wobei beispielsweise jeder Punkt der Punktwolke einer Detektion entspricht und durch eine entsprechende dreidimensionale Position inklusive einer Distanz vom aktiven optischen Sensorsystem gekennzeichnet ist und gegebenenfalls durch weitere Charakteristika, wie beispielsweise ein Maß für die Stärke der Detektion, beispielsweise des entsprechenden Energieeintrags, eine Echopulsweite und so weiter. Die weiteren Charakteristika hängen jedoch im Einzelfall von der konkreten Ausführung des aktiven optischen Sensorsystems, insbesondere der Detektoreinheit und/oder der Detektorpixel, ab.

Es ist beispielsweise möglich, dass bei der Erzeugung der Punktwolke nur solche Detektionen berücksichtigt werden, die nicht als falsch-positiv klassifiziert wurden. Mit anderen Worten enthält die Punktwolke beispielsweise nur Punkte, die nicht als falschpositiv klassifizierten Detektionen entsprechen. Alternativ kann die Punktwolke auch Punkte beinhalten, die als falsch-positiv klassifizierten Detektionen entsprechen, wobei und beispielsweise zusätzlich die Information gespeichert werden, welche Punkte auf falsch-positiv klassifizierte Detektionen zurückgehen.

Bei der Verwendung der Punktwolke oder sonstiger Ergebnisse des Betriebs des aktiven optischen Sensorsystems, beispielsweise zur wenigstens teilweise automatischen Führung des Kraftfahrzeugs, können dann beispielsweise nur Punkte der Punktwolke verwendet werden, die nicht als falsch-positiv klassifizierten Detektionen entsprechen.

Das aktive optische Sensorsystem kann beispielsweise als Lidarsensorsystem, insbesondere als Laserscanner, ausgestaltet sein.

Je nach Ausgestaltung des aktiven optischen Sensorsystems kann das Licht beispielsweise in Form aufeinanderfolgender Lichtimpulse emittiert werden. Die Emission des Lichts beziehungsweise der Lichtimpulse kann dabei über mehrere Messzyklen hinweg erfolgen. Das Auslesen des ersten Bereichs beziehungsweise des zweiten Bereichs kann dabei in unterschiedlichen Messzyklen oder im selben Messzyklus erfolgen, falls letzteres bei der Ausgestaltung des aktiven optischen Sensorsystems und des Arrays von Detektorpixeln vorgesehen ist.

Die Anzahl der Vielzahl von Zeilen ist insbesondere drei oder mehr. Die Anzahl der Vielzahl von Spalten ist ebenfalls insbesondere drei oder mehr. Die Gesamtanzahl der Detektorpixel ist durch NxM gegeben, wobei N die Anzahl der Vielzahl von Zeilen ist und M die Anzahl der Vielzahl von Spalten. Die Anzahl der Detektorpixel ist also insbesondere größer oder gleich neun. Die Gesamtanzahl der Detektorpixel kann aber auch deutlich größer sein, beispielsweise in der Größenordnung von zehn bis 100 oder von 100 bis 200. Darüber hinaus kann jedes Detektorpixel genau einen Photodetektor beinhalten oder mehrere Photodetektoren, insbesondere Einzelphotonendetektoren.

Der erste und der zweite Energieeintrag pro Detektorpixel beziehungsweise der erste und der zweite Messwert können daher je nach Ausgestaltung des Arrays beziehungsweise der Detektoreinheit unterschiedlich bestimmt werden. Beispielsweise kann jedes Detektorpixel ein entsprechendes Detektorsignal abhängig von den empfangenen Anteilen des reflektierten Lichts erzeugen, das dann beispielsweise einer Spannung oder einem Strom entspricht, die oder der proportional zur einfallenden Strahlungsleistung ist. Dies kann beispielsweise durch Lawinenphotodioden, APDs (englisch: avalanche photo diodes), die unterhalb ihrer Durchbruchspannung betrieben werden, erreicht werden. Andererseits, insbesondere bei der Verwendung von Einzelphotonendetektoren, beispielsweise Einzelphotonen-Lawinenphotodioden, SPADs (englisch: single-photon avalanche diodes), kann auch die Anzahl der detektierten Photonen gezählt werden beziehungsweise die Anzahl der entsprechend getriggerten Einzelphotonendetektoren, um den Energieeintrag pro Detektorpixel und dementsprechend den ersten beziehungsweise zweiten Messwert zu bestimmen.

Durch das Array und gegebenenfalls die Ablenkvorrichtung wird eine räumliche Auflösung in zwei Dimensionen ermöglicht. Ein Punkt, von dem aus ein reflektierter Anteil des detektierten Lichts auf die Detektoreinheit beziehungsweise auf das Array von Detektorpixeln trifft, kann in einem Referenzkoordinatensystem, auch als Weltkoordinatensystem, Fahrzeugkoordinatensystem oder Sensorkoordinatensystem bezeichnet, durch zwei Winkel, nämlich einen Azimutwinkel und einen Polarwinkel, sowie einen radialen Abstand oder Radius in einem Polarkoordinatensystem definiert werden. Sofern nichts anderes erwähnt ist, wird hier und im Folgenden davon ausgegangen, dass unterschiedliche Zeilen des Arrays unterschiedlichen Polarwinkeln beziehungsweise unterschiedlichen Polarwinkelbereichen entsprechen und unterschiedliche Spalten des Arrays unterschiedlichen Azimutwinkeln beziehungsweise unterschiedlichen Azimutwinkelbereichen. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Orientierung des Arrays zugrunde zu legen oder das Verständnis von Zeilen und Spalten zu vertauschen. Der radiale Abstand wird insbesondere durch eine Lichtlaufzeitmessung, beispielsweise eine direkte Lichtlaufzeitmessung, bestimmt. Die wenigstens eine Zeile besteht vorzugsweise aus genau einer Zeile oder aus zwei oder mehr direkt aufeinanderfolgenden Zeilen des Arrays. Auf diese Weise kann die Detektion des Objekts einem zusammenhängenden Azimutwinkelbereich zugeordnet werden. Vorzugsweise besteht die wenigstens eine Zeile aus genau einer Zeile, was eine genauere Festlegung des Azimutwinkelbereichs ermöglicht.

Der erste Satz von Spalten und der zweite Satz von Spalten können jeweils aus einer Spalte oder jeweils aus zwei oder mehr direkt aufeinanderfolgenden Spalten bestehen. Vorzugsweise beinhalten der erste Satz und der zweite Satz von Spalten jeweils zwei oder mehr direkt aufeinanderfolgende Spalten. Auf diese Weise können Fluktuationen des ersten und des zweiten Messwerts oder Ungenauigkeiten in dem ersten und zweiten Messwert verringert werden. Des Weiteren ergeben sich durch zwei oder mehr Spalten pro Satz von Spalten mehr verschiedene Variationsmöglichkeiten und entsprechende Ausführungsformen der Erfindung. Bestehen der erste und der zweite Satz jedoch jeweils aus genau einer Spalte, so sind diese Spalten vorzugsweise direkt nebeneinander angeordnet.

Dass die Position des Objekts in der Umgebung, das wie oben beschrieben auch ein scheinbares Objekt sein kann, der wenigstens einen Zeile entspricht, kann derart verstanden werden, dass der entsprechende Polarwinkel des Objekts der wenigstens einen Zeile entspricht.

Indem der erste und der zweite Messwert der Klassifizierung der Detektion des Objekts als falsch-positiv zugrundegelegt werden, kann mit Vorteil die relativ hohe Homogenität des Energieeintrags nahe beieinander liegender Detektorpixel im Falle einer falschpositiven Detektion im Gegensatz zu einer starken Änderung des Energieeintrags benachbarter Detektorpixel im Falle einer richtig-positiven Detektion ausgenutzt werden.

Dieser Zusammenhang geht insbesondere darauf zurück, dass die sogenannte Punktspreizfunktion des aktiven optischen Sensorsystems im Zentrum einen sehr hohen Wert aufweist und nach außen hin sehr schnell sehr stark abfällt. Die Punktspreizfunktion ergibt sich insbesondere aus optischen Komponenten des aktiven optischen Sensorsystems. Die Punktspreizfunktion beschreibt insbesondere Abweichungen von einer optimalen Abbildung einer punktförmigen Lichtquelle durch die optischen Komponenten des aktiven optischen Sensorsystems. Die Punktspreizfunktion beschreibt insbesondere, wie in idealisiertes punktförmiges Objekt durch das aktive optische Sensorsystem abgebildet werden würde. Sie wird auch als Punktantwort bezeichnet und berücksichtigt beispielsweise Beugungseffekte, Abbildungsfehler und so weiter. Das Bild auf dem Array von Detektorpixeln entspricht insbesondere einer Faltung der tatsächlichen Form der Lichtquellen mit der Punktspreizfunktion. Mit anderen Worten verschmiert die Punktspreizfunktion das Bild auf dem Detektor. In der Regel ist die Punktspreizfunktion des aktiven optischen Sensorsystems näherungsweise radialsymmetrisch.

Gemäß der Erfindung wird ausgenutzt, dass falsch-positive Detektionen, die beispielsweise durch richtig-positive Detektionen mit einem sehr hohen Energieeintrag, also durch stark reflektierende Objekte und/oder Objekte im Nahbereich, verursacht werden, aufgrund der Punktspreizfunktion über mehrere benachbarte Pixel hinweg in der Regel vergleichsweise homogen erscheinen, im Gegensatz zu richtig-positiven Detektionen, die zu umgebenden Pixeln hin sehr schnell sehr stark abfallende Energieeinträge zeigen.

Indem nun der erste Messwert und der zweite Messwert wie beschrieben bestimmt werden, wobei insbesondere der zweite Satz von Spalten die wenigstens eine weitere Spalte aufweist, die der erste Satz von Spalten nicht aufweist, kann daher eine Aussage über die Homogenität des Energieeintrags getroffen werden, die wiederum zur Klassifizierung als falsch-positive Detektion genutzt werden kann. Durch das erfindungsgenmäße Verfahren kann insbesondere jede einzelne Detektion unabhängig von anderen Detektionen in der Umgebung als falsch-positiv oder gegebenenfalls als richtig-positiv klassifiziert werden. Es ist insbesondere kein Vergleich mit einer richtigpositiven Detektion erforderlich, um eine falsch-positive Detektion als solche zu erkennen, da lediglich die große Homogenität bei falsch-positiven Detektionen ausgenutzt wird, aber nicht der Absolutbetrag des Energieeintrags im Vergleich zu dem Absolutbetrag des Energieeintrags bei richtig-positiven Detektionen.

Das Klassifizieren des Objekts als falsch-positiv kann beispielsweise das Berechnen eines Konfidenzwerts abhängig von dem ersten und dem zweiten Messwert beinhalten. Der Konfidenzwert kann dann mit einem Mindestkonfidenzwert verglichen werden. Ist der Konfidenzwert größer als der Mindestkonfidenzwert, so kann die Detektion beispielsweise als richtig-positiv klassifiziert werden, ist sie kleiner als der Mindestkonfidenzwert, kann sie als falsch-positiv klassifiziert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Detektion des Objekts abhängig von einem Verhältnis des zweiten Messwerts zu dem ersten Messwert oder abhängig von einem Differenzbetrag zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv klassifiziert. Insbesondere kann das Verhältnis beziehungsweise der Differenzbetrag dem oben genannten Konfidenzwert entsprechen.

Unter dem Differenzbetrag kann der Betrag der Differenz des ersten und zweiten Messwerts, also der Absolutwert der Differenz, verstanden werden. Mit anderen Worten kann die Detektion des Objekts beispielsweise als falsch-positiv klassifiziert werden, wenn das Verhältnis des zweiten Messwerts zu dem ersten Messwert kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert oder wenn der Differenzbetrag zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert kleiner ist als ein vorgegebener weiterer Grenzwert.

Dabei sei darauf hingewiesen, dass der erste Messwert und der zweite Messwert nicht mit der Anzahl der Detektorpixel in dem ersten Bereich beziehungsweise in dem zweiten Bereich skaliert, da jeweils der Energieeintrag pro Detektorpixel betrachtet wird. Bei einem sehr homogen verteilten Energieeintrag pro Detektorpixel ist zu erwarten, dass der erste Messwert und der zweite Messwert sehr ähnlich zueinander sind. Mit anderen Worten ist das Verhältnis des ersten Messwerts zum zweiten Messwert nahe bei eins beziehungsweise der Differenzbetrag ist nahe bei null. Die Einordnung als nahe bei eins oder nahe bei null kann dabei insbesondere durch die genannten Grenzwerte spezifiziert werden. Dies ist dann insbesondere bei falsch-positiven Detektionen der Fall. Bei richtigpositiven Detektionen unterscheiden sich der erste Messwert und der zweite Messwert dagegen stärker voneinander. Dies führt zu einem Verhältnis der Messwerte, das weiter von eins entfernt ist als bei falsch-positiven Detektionen beziehungsweise zu einem größeren Differenzbetrag als bei falsch -positiven Detektionen.

Je nach Szenario und Wahl der konkreten Sätze von Spalten des Arrays für den ersten Messwert beziehungsweise den zweiten Messwert, kann die Auswertung unterschiedlich erfolgen.

Beispielsweise kann der erste Satz von Spalten vollständig im zweiten Satz von Spalten enthalten sein und der zweite Satz von Spalten ist breiter als der erste Satz, enthält also zusätzliche angrenzende Spalten. Da der Energieeintrag pro Detektorpixel im Falle falschpositiver Detektionen näherungsweise konstant ist, unterscheiden sich der erste Messwert und der zweite Messwert kaum voneinander. Im Falle einer richtig-positiven Detektion erfolgt der mit Abstand höchste Energieeintrag aber beispielsweise schon im ersten Bereich, wohingegen der zweite Bereich immer noch unwesentlich zu mehr Energieeintrag beiträgt. Pro Detektorpixel ändern sich daher der Energieeintrag und damit der entsprechende Messwert im Falle einer richtig-positiven Detektion signifikant. Dies wird durch die Differenz beziehungsweise das Verhältnis wie beschrieben angezeigt.

Es ist jedoch auch möglich, dass der zweite Satz von Spalten die gleiche Breite aufweist wie der erste Satz von Spalten, aber bezüglich dem ersten Satz von Spalten verschoben ist. Auch hier würde sich der zweite Messwert nicht wesentlich vom ersten Messwert unterscheiden, falls eine falsch-positive Detektion vorliegt, jedoch stark unterscheiden, falls eine richtig-positive Detektion vorliegt. Es ist auch möglich, unterschiedliche Breiten mit unterschiedenen Positionen des ersten Satzes und des zweiten Satzes von Spalten zu kombinieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die mindestens eine weitere Spalte eine erste weitere Spalte auf, die auf den ersten Satz von Spalten folgt. Alternativ oder zusätzlich weist die mindestens eine weitere Spalte eine zweite weitere Spalte auf, auf welche der erste Satz von Spalten folgt.

Der erste Satz von Spalten besteht dabei insbesondere aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Spalten. Innerhalb des Arrays kann eine positive Richtung in jeder der beiden Dimensionen, also für die Spalten und die Zeilen, definiert werden. Mit anderen Worten können die Zeilen von 1 bis N aufsteigend durchnummeriert werden und die Spalten können aufsteigend von 1 bis M durchnummeriert werden. Jede Spalte ist also durch einen Spaltenindex j mit 1 < j < M definiert und jede Zeile durch einen Zeilenindex i mit 1 < i < N. Dass die erste weitere Spalte auf den ersten Satz von Spalten folgt, kann insbesondere derart verstanden werden, dass der Spaltenindex der ersten weiteren Spalte um eins größer ist als der größte Spaltenindex des ersten Satzes. Dass der erste Satz auf die zweite weitere Spalte folgt, kann derart verstanden werden, dass der Spaltenindex der zweiten weiteren Spalte um eins kleiner ist als der kleinste Spaltenindex des ersten Satzes.

Auf die erste weitere Spalte können gegebenenfalls in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere weitere Spalten des zweiten Satzes von Spalten folgen. Der zweite weiteren können in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere weitere Spalten des zweiten Satzes von Spalten vorausgehen.

Insbesondere beinhaltet der zweite Satz von Spalten in solchen Ausführungsformen den ersten Satz von Spalten vollständig. Mit anderen Worten ist der zweite Satz von Spalten wenigstens um die erste und/oder zweite Spalte bezüglich des ersten Satzes von Spalten verbreitert. Dies hat zur Folge, dass eine mittlere Spaltenposition oder ein mittlerer Spaltenindex des ersten Satzes von Spalten im Wesentlichen gleich dem mittleren Spaltenindex des zweiten Satzes von Spalten ist. Das Objekt oder das scheinbare Objekt kann also hinsichtlich seines Azimutwinkels durch den ersten Satz von Spalten und den zweiten Satz von Spalten gleichermaßen genau festgelegt werden. Dementsprechend kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass der erste Messwert und der zweite Messwert dasselbe Objekt oder scheinbare Objekt betreffen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der zweite Satz von Spalten keine Spalte des ersten Satzes von Spalten.

Mit anderen Worten ist der zweite Satz von Spalten in Spaltenrichtung bezüglich des ersten Satzes von Spalten so weit verschoben, dass der zweite Satz von Spalten direkt an den ersten Satz von Spalten angrenzt oder durch eine oder mehrere dazwischenliegende Spalten von diesem beabstandet ist. Dies hat zur Folge, dass sich im Falle einer richtig-positiven Detektion der erste Messwert noch stärker vom zweiten Messwert unterscheidet. Die Abgrenzung von falsch-positiven zu richtig-positiven Messungen kann daher noch zuverlässiger erfolgen.

Es sei darauf hingewiesen, dass in anderen Ausführungsformen auch eine weniger starke Verschiebung des zweiten Satzes von Spalten bezüglich des ersten Satzes von Spalten erfolgen kann, sodass ein teilweiser Überlapp des ersten Satzes mit dem zweiten Satz besteht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste Messwert bestimmt, indem der erste Bereich in einem Messzyklus ausgelesen wird und der zweite Messwert wird bestimmt, indem der zweite Bereich in dem Messzyklus, also in demselben Messzyklus, ausgelesen wird.

Mit anderen Worten werden der erste Messwert und der zweite Messwert im selben Frame bestimmt. Insbesondere kann dies durchgeführt werden, wenn der zweite Satz von Spalten keine Spalte des ersten Satzes von Spalten enthält. Auf diese Weise kann die Klassifizierung der Detektion besonders schnell erfolgen.

In alternativen Ausführungsformen wird der erste Messwert bestimmt, indem der erste Bereich in einem ersten Messzyklus ausgelesen wird und der zweite Messwert wird bestimmt, indem der zweite Bereich in einem zweiten Messzyklus ausgelesen wird, wobei der zweite Messzyklus vor oder nach dem ersten Messzyklus, insbesondere unmittelbar vor oder nach dem ersten Messzyklus, liegt.

In solchen Ausführungsformen können insbesondere auch Spalten des ersten Satzes von Spalten in dem zweiten Satz von Spalten enthalten sein. Der erste und der zweite Messwert werden also in unterschiedlichen, insbesondere unmittelbar aufeinanderfolgenden, Frames bestimmt.

Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die verschiedenen Messzyklen unterschiedlichen Stellungen der Ablenkvorrichtung des aktiven optischen Sensorsystems entsprechen, wenn dieses als Laserscanner ausgestaltet ist. In diesem Fall können der erste Satz von Spalten und der zweite Satz von Spalten unterschiedlichen Seiten beziehungsweise Oberflächen des Spiegels der Ablenkvorrichtung zugeordnet werden, was die Auswertung erleichtern kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Detektion des Objekts abhängig von einer Punktspreizfunktion des aktiven optischen Sensorsystems als falsch-positiv klassifiziert.

Insbesondere können die Grenzwerte, die weiter oben erläutert wurden, zur Klassifizierung der Detektion als falsch-positiv oder gegebenenfalls als richtig-positiv und so weiter abhängig von der Punktspreizfunktion gewählt werden. Die Punktspreizfunktion gibt einen Anhaltspunkt dafür, wie stark die zu erwartende Inhomogenität bei einer richtigpositiven Messung ausgeprägt ist. Die Punktspreizfunktion kann vorgegeben sein oder im Rahmen eines Kalibrierungsschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden. Durch die Verwendung der Punktspreizfunktion kann eine zuverlässigere Klassifizierung erreicht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Emittieren des Lichts das Licht mittels wenigstens einer Lichtquelle, insbesondere wenigstens einer Laserlichtquelle, des aktiven optischen Sensorsystems erzeugt und mittels einer Ablenkvorrichtung des aktiven optischen Sensors um einen Winkel in einer Abtastebene abgelenkt, der durch eine momentane Stellung der Ablenkvorrichtung, insbesondere eine momentane Stellung zum Zeitpunkt eines Auftreffens des erzeugten Lichts auf die Ablenkvorrichtung, definiert ist. Die Abtastebene ist dabei parallel zu der Vielzahl von Zeilen des Arrays und senkrecht zu der Vielzahl von Spalten des Arrays. Das aktive optische Sensorsystem ist also insbesondere als Laserscanner ausgestaltet. Die Ablenkvorrichtung kann, wie oben erwähnt, einen rotierbar gelagerten Spiegel oder auch ein kipp- und/oder neigbares mikroelektromechanisches System, MEMS, beinhalten. Während des Emittierens des Lichts kann die Ablenkvorrichtung sich also bewegen, sodass zu unterschiedlichen Zeitpunkten und dementsprechend unterschiedlichen Stellungen der Ablenkvorrichtung unterschiedliche Azimutwinkel in der Abtastebene des emittierten Lichts erzielt werden. Aufgrund der Größe der Lichtgeschwindigkeit ist die momentane Stellung beim Empfangen der reflektierten Anteile näherungsweise identisch zur momentanen Stellung beim Emittieren des Lichts. Auf diese Weise kann eine Ortsauflösung in der Koordinate des Azimutwinkels erreicht werden, die gegebenenfalls durch die Vielzahl von Spalten des Arrays weiter verfeinert werden kann.

Senkrecht zu der Abtastebene kann die Stellung der Ablenkvorrichtung beziehungsweise des Spiegels beispielsweise konstant sein, sodass die Umgebung durch Veränderung der Stellung der Ablenkvorrichtung nur in Richtung des Azimutwinkels abgetastet wird, nicht in Richtung des Polarwinkels. Es kann beispielsweise eine Aufweitung des emittierten Lichts senkrecht zur Abtastebene erfolgen, sodass die Umgebung parallel zu den Spalten des Arrays orientierten Streifen abgetastet wird. Mit anderen Worten werden die Detektorpixel einer Spalte oder mehrerer nebeneinanderliegender Spalten gleichzeitig beleuchtet. Die Detektorpixel unterschiedlicher Zeilen können jedoch einzeln ausgelesen werden, sodass auch in Polarrichtung beziehungsweise in Richtung des Polarwinkels durch die Berücksichtigung der Zeilenposition eine entsprechende Ortsauflösung erzielbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Ablenkvorrichtung einen Spiegel auf, der drehbar um eine Drehachse gelagert ist, wobei die Drehachse senkrecht zu der Abtastebene ist. Der Spiegel weist eine parallel zu der Drehachse angeordnete erste Spiegeloberfläche und eine parallel zur Drehachse angeordnete zweite Spiegeloberfläche auf.

Die unterschiedlichen Spiegeloberflächen können beispielsweise gegenüberliegende Spiegeloberflächen sein. Mit anderen Worten unterscheiden sich die beiden Spiegeloberflächen durch eine Drehung um 180 Grad um die Rotationsachse. Dies kann beispielsweise bei einem polygonalen Spiegel mit vier Spiegeloberflächen der Fall sein oder bei einem plattenförmigen Spiegel mit nur zwei gegenüberliegenden Spiegeloberflächen. Die unterschiedlichen Spiegeloberflächen können jedoch auch einen anderen Winkel miteinander einschließen, insbesondere als jeweilige Seitenflächen eines entsprechenden Prismas bei der Ausgestaltung des Spiegels als Polygonspiegel mit drei, vier oder mehr Seiten.

Der erste Messzyklus entspricht beispielsweise einer Stellung des Spiegels, bei der das Licht von der ersten Spiegeloberfläche abgelenkt wird, insbesondere beim Emittieren und beim Erfassen der entsprechenden reflektierten Anteile des Lichts, und der zweite Messzyklus kann beispielsweise einer Stellung des Spiegels entsprechen, bei der das Licht, insbesondere beim Senden sowie beim entsprechenden Empfangen der reflektierten Anteile, von der zweiten Spiegeloberfläche abgelenkt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist jedes Detektorpixel des Arrays eine Vielzahl von Einzelphotonendetektoren auf.

Die Einzelphotonendetektoren können beispielsweise als SPADs ausgestaltet sein, also mit anderen Worten als Lawinenphotodioden, die jeweils in einem Geiger-Modus betrieben werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste Messwert abhängig von einer Anzahl getriggerter Einzelphotonendetektoren des ersten Bereichs bestimmt und der zweite Messwert wird abhängig von einer Anzahl getriggerter Einzelphotonendetektoren des zweiten Bereichs bestimmt.

Beispielsweise kann der erste Messwert einer mittleren Anzahl getriggerter Einzelphotonendetektoren in dem ersten Bereich entsprechen und der zweite Messwert einer mittleren Anzahl getriggerter Einzelphotonendetektoren des zweiten Bereichs.

Dass ein Einzelphotonendetektor getriggert wird, kann derart verstanden werden, dass das Empfangen eines Photons durch den entsprechenden Einzelphotonendetektor festgestellt wird. Der Einzelphotonendetektor kann dabei jedoch im Allgemeinen nicht unterscheiden, ob in dem aktuellen Messzyklus genau ein Photon oder mehrere Photonen auf den jeweiligen Einzelphotonendetektor gefallen sind. Dadurch, dass jedes Detektorpixel aber mehrere, insbesondere eine Vielzahl, beispielsweise ein Sub-Array, von Einzelphotonendetektoren aufweist, ist die mittlere Anzahl der getriggerten Einzelphotonendetektoren dennoch ein gutes Maß für den Energieeintrag pro Detektorpixel. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist jedes Detektorpixel des Arrays einen Photodetektor auf, mittels dem ein Detektorsignal erzeugt wird, dessen Amplitude von einer auf eine Detektorfläche des jeweiligen Photodetektors eintreffende Strahlungsleistung der reflektierten Anteile des emittierten Lichts abhängt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Photodetektoren, insbesondere alle Photodetektoren aller Detektorpixel des Arrays, als jeweilige Lawinenphotodioden, APDs, ausgestaltet, die jeweils unterhalb ihrer Durchbruchspannung betrieben werden.

Die Photodetektoren werden also insbesondere nicht im Geiger-Modus betrieben, sondern als strahlungsleistungsproportionale Photodetektoren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste Messwert abhängig von den jeweiligen Sensorsignalen der Photodetektoren der Detektorpixel des ersten Bereichs bestimmt und der zweite Messwert wird abhängig von den jeweiligen Sensorsignalen der Photodetektoren der Detektorpixel des zweiten Bereichs bestimmt.

Beispielsweise kann der erste Messwert einer mittleren Strahlungsleistung pro Pixel des ersten Bereichs entsprechen und der zweite Messwert einer mittleren Strahlungsleistung pro Pixel des zweiten Bereichs.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird, falls die Detektion des Objekts nicht als falsch-positiv klassifiziert wird, eine Lichtlaufzeit derjenigen reflektierten Anteile des emittierten Lichts, welche von dem ersten Bereich oder einem Teil des ersten Bereichs oder dem zweiten Bereich oder einem Teil des zweiten Bereichs empfangen werden, bestimmt. Ein Abstand des Objekts von dem aktiven optischen Sensorsystem wird abhängig von der Lichtlaufzeit berechnet. Insbesondere wird abhängig von dem Abstand des Objekts eine Punktwolke erzeugt.

Falls die Detektion des Objekts als falsch-positiv klassifiziert wird, können beispielsweise die Bestimmung der Lichtlaufzeit und/oder die Berechnung des Abstands unterbleiben. Alternativ oder zusätzlich kann der entsprechenden Abstand oder die entsprechende Lichtlaufzeit nicht zur Erzeugung der Punktwolke verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum wenigstens teilweise automatischen Führen eines Kraftfahrzeugs angegeben. Dabei wird ein Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems gemäß der Erfindung mittels des aktiven optischen Sensorsystems durchgeführt. Mittels wenigstens einer Recheneinheit, insbesondere wenigstens einer Recheneinheit des Kraftfahrzeugs, wird abhängig von dem Abstand des Objekts von dem aktiven optischen Sensorsystem wenigstens ein Steuersignal zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Kraftfahrzeugs erzeugt.

Das wenigstens eine Steuersignal kann beispielsweise an einen oder mehrere Aktuatoren des Kraftfahrzeugs, inklusive beispielsweise wenigstens eines Bremsaktuators, wenigstens eines Lenkaktuators und/oder wenigstens eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs, übermittelt werden. Der eine oder die mehreren Aktuatoren des Kraftfahrzeugs können dann abhängig von dem wenigstens einen Steuersignal eine Quersteuerung und/oder Längssteuerung des Kraftfahrzeugs beeinflussen, um das Kraftfahrzeug wenigstens teilweise automatisch zu führen. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Recheneinheit abhängig von dem wenigstens einen Steuersignal eine oder mehrere Benutzerausgaben erzeugen und an einen Benutzer des Kraftfahrzeugs ausgeben, um diesen beim Führen des Kraftfahrzeugs zu unterstützen.

Das aktive optische Sensorsystem kann insbesondere ein aktives optisches Sensorsystem des Kraftfahrzeugs sein, also an dem Kraftfahrzeug montiert sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das aktive optische Sensorsystem Teil einer Infrastruktureinrichtung ist und separat beziehungsweise extern zu dem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.

Unter einer Recheneinheit kann insbesondere ein Datenverarbeitungsgerät verstanden werden, das einen Verarbeitungsschaltkreis enthält. Die Recheneinheit kann also insbesondere Daten zur Durchführung von Rechenoperationen verarbeiten. Darunter fallen gegebenenfalls auch Operationen, um indizierte Zugriffe auf eine Datenstruktur, beispielsweise eine Umsetzungstabelle, LUT (englisch: „look-up table“), durchzuführen.

Die Recheneinheit kann insbesondere einen oder mehrere Computer, einen oder mehrere Mikrocontroller und/oder einen oder mehrere integrierte Schaltkreise enthalten, beispielsweise eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, ASIC (englisch: „application-specific integrated circuit“), eines oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays, FPGA, und/oder eines oder mehrere Einchipsysteme, SoC (englisch: „system on a chip“). Die Recheneinheit kann auch einen oder mehrere Prozessoren, beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten, CPU (englisch: „central processing unit“), eine oder mehrere Grafikprozessoreinheiten, GPU (englisch: „graphics processing unit“) und/oder einen oder mehrere Signalprozessoren, insbesondere einen oder mehrere Digitalsignalprozessoren, DSP, enthalten. Die Recheneinheit kann auch einen physischen oder einen virtuellen Verbund von Computern oder sonstigen der genannten Einheiten beinhalten.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen beinhaltet die Recheneinheit eine oder mehrere Hardware- und/oder Softwareschnittstellen und/oder eine oder mehrere Speichereinheiten.

Eine Speichereinheit kann als flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, DRAM (englisch: „dynamic random access memory“) oder statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, SRAM (englisch: „static random access memory“), oder als nicht-flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als Festwertspeicher, ROM (englisch: „read-only memory“), als programmierbarer Festwertspeicher, PROM (englisch: „programmable read-only memory“), als löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EPROM (englisch: „erasable programmable read-only memory“), als elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EEPROM (englisch: „electrically erasable programmable read-only memory“), als Flash-Speicher oder Flash- EEPROM, als ferroelektrischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, FRAM (englisch: „ferroelectric random access memory“), als magnetoresistiver Speicher mit wahlfreiem Zugriff, MRAM (englisch: „magnetoresistive random access memory“) oder als Phasenänderungsspeicher mit wahlfreiem Zugriff, PCRAM (englisch: „phase-change random access memory“), ausgestaltet sein.

Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum wenigstens teilweise automatischen Führen eines Kraftfahrzeugs folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen und umgekehrt. Insbesondere lassen sich einzelne Merkmale und entsprechende Erläuterungen sowie Vorteile bezüglich der verschiedenen Ausführungsformen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Identifizieren falschpositiver Detektionen analog auf entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum wenigstens teilweise automatischen Führen eines Kraftfahrzeugs übertragen.

Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein aktives optisches Sensorsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, angegeben. Das aktive optische Sensorsystem weist eine Auswerteeinheit auf, sowie eine Sendevorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle und eine Detektoreinheit, welche ein Array von Detektorpixeln aufweist. Die Sendevorrichtung ist dazu eingerichtet, Licht in eine Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems zu emittieren. Das Array von Detektorpixeln weist eine Vielzahl von Zeilen und eine Vielzahl von Spalten auf. Die Detektoreinheit ist dazu eingerichtet, in der Umgebung reflektierte Anteile des emittierten Lichts zu empfangen.

Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, einen ersten Messwert betreffend einen ersten Energieeintrag pro Detektorpixel der detektierten reflektierten Anteile des Lichts zu bestimmen, indem die Auswerteeinheit einen ersten Bereich des Arrays, welcher ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile des Arrays mit einem ersten Satz von Spalten des Arrays ist, ausliest. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, einen zweiten Messwert betreffend einen zweiten Energieeintrag pro Detektorpixel der detektierten reflektierten Anteile des Lichts zu bestimmen, indem die Auswerteeinheit einen zweiten Bereich des Arrays, welcher ein Überlappungsbereich der wenigstens einen Zeile des Arrays mit einem zweiten Satz von Spalten des Arrays ist, ausliest. Der zweite Satz von Spalten weist dabei mindestens eine weitere Spalte des Arrays auf, welcher der erste Satz von Spalten nicht beinhaltet. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, eine Detektion eines Objekts in der Umgebung, dessen Position der wenigstens einen Zeile entspricht, abhängig von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falschpositiv zu klassifizieren.

Das aktive optische Sensorsystem kann beispielsweise eine Steuereinheit zur Ansteuerung der wenigstens einen Lichtquelle aufweisen. Die Steuereinheit kann Teil der Auswerteeinheit sein. Die Auswerteeinheit und/oder die Recheneinheit können als wenigstens eine weitere Recheneinheit des aktiven optischen Sensorsystems bezeichnet werden.

Das aktive optische Sensorsystem kann beispielsweise eine Ablenkvorrichtung wie oben beschrieben aufweisen. Die Steuereinheit kann zur Ansteuerung der Ablenkvorrichtung ausgelegt beziehungsweise eingerichtet sein. Alternativ kann das aktive optische Sensorsystem eine weitere Steuereinheit zur Ansteuerung der Ablenkvorrichtung aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, falls die Detektion des Objekts nicht als falsch-positiv klassifiziert wird, eine Lichtlaufzeit derjenigen reflektierten Anteile des emittierten Lichts, welche von dem ersten Bereich oder einem Teil des ersten Bereichs oder dem zweiten Bereich oder einem Teil des zweiten Bereichs empfangen werden, zu bestimmen, und einen Abstand des Objekts von dem aktiven optischen Sensorsystem abhängig von der Lichtlaufzeit zu berechnen.

Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensorsystems folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt. Insbesondere lassen sich einzelne Merkmale und entsprechende Erläuterungen sowie Vorteile bezüglich der verschiedenen Ausführungsformen zu den erfindungsgemäßen Verfahren analog auf entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensorsystems übertragen. Insbesondere ist das erfindungsgemäße aktive optische Sensorsystem zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet oder programmiert. Insbesondere führt das erfindungsgemäße aktive optische Sensorsystem ein erfindungsgemäßes Verfahren durch.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektronisches Fahrzeugführungssystem für ein Kraftfahrzeug angegeben. Das elektronische Fahrzeugführungssystem weist ein aktives optisches Sensorsystem gemäß der Erfindung auf, sowie wenigstens eine Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Abstand des Objekts von dem aktiven optischen Sensorsystem wenigstens ein Steuersignal zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.

Unter einem elektronischen Fahrzeugführungssystem kann ein elektronisches System verstanden werden, das dazu eingerichtet ist, ein Fahrzeug vollautomatisch oder vollautonom zu führen, insbesondere ohne dass ein Eingriff in eine Steuerung durch einen Fahrer erforderlich ist. Das Fahrzeug führt alle erforderlichen Funktionen, wie Lenk-, Brems- und/oder Beschleunigungsmanöver, die Beobachtung und Erfassung des Straßenverkehrs sowie entsprechende Reaktionen automatisch durch. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem einen vollautomatischen oder vollautonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs nach Stufe 5 der Klassifizierung gemäß SAE J3016 implementieren. Unter einem elektronischen Fahrzeugführungssystem kann auch ein Fahrerassistenzsystem (englisch: „advanced driver assistance system“, ADAS) verstanden werden, welches den Fahrer beim teilweise automatisierten oder teilautonomen Fahren unterstützt. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem einen teilweise automatisierten oder teilautonomen Fahrmodus nach den Stufen 1 bis 4 gemäß der SAE J3016-Klassifizierung implementieren. Hier und im Folgenden bezieht sich „SAE J3016“ auf die entsprechende Norm in der Version vom April 2021 .

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von der Erfindung umfasst sein. Es können insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst sein, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es können darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren können gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenenfalls nicht notwendigerweise bezüglich verschiedener Figuren wiederholt.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer beispielhaften Ausführungsform eines elektronischen Fahrzeugführungssystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensorsystems; Fig. 3 eine Prinzipskizze einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Punktspreizfunktion einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensorsystems;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Arrays von Detektorpixeln und deren Auswertung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Arrays von Detektorpixeln und deren Auswertung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Arrays von Detektorpixeln und deren Auswertung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Arrays von Detektorpixeln und deren Auswertung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Arrays von Detektorpixeln und deren Auswertung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen; und

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Arrays von Detektorpixeln und deren Auswertung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektronischen Fahrzeugführungssystems 2 aufweist.

Das elektronische Fahrzeugführungssystem 2 enthält eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensorsystems 3 sowie wenigstens eine Recheneinheit 24. Das aktive optische Sensorsystem 3 ist dazu eingerichtet, einen Abstand eines Objekts 4 in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 zu bestimmen und die wenigstens eine Recheneinheit 24 ist dazu eingerichtet, abhängig von dem Abstand wenigstens ein Steuersignal zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aktiven optischen Sensorsystems, wie es beispielsweise in dem Kraftfahrzeug 1 der Fig. 1 eingesetzt werden kann.

Das aktive optische Sensorsystem 3 weist wenigstens eine Lichtquelle 6, beispielsweise eine oder mehrere Laserdioden, auf, mittels derer Licht 5a in die Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems 3 emittiert werden kann. Das aktive optische Sensorsystem 3 weist außerdem eine Detektoreinheit 9 auf, die dazu eingerichtet ist, in der Umgebung reflektierte Anteile 5b, beispielsweise durch das Objekt 4 reflektierte Anteile 5b, des emittierten Lichts 5a zu empfangen. Das aktive optische Sensorsystem 3 weist auch eine Steuer- und Auswerteeinheit 10 auf, die die wenigstens eine Lichtquelle 6 zum Emittieren beziehungsweise Erzeugen des Lichts 5a ansteuern kann und entsprechende Sensorsignale von der Detektoreinheit 9 erhalten kann. Die Detektoreinheit 9 weist ein Array 17 (siehe Fig. 5 bis Fig. 10) mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten auf.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 10 ist dazu eingerichtet, abhängig von den detektierten beziehungsweise empfangenen reflektierten Anteilen 5b des emittierten Lichts 5a eines oder mehrere Objekte 4 in der Umgebung zu detektieren und die Detektion der Objekte 4 jeweils als falsch-positiv oder richtig-positiv zu klassifizieren. Die Steuer- und Auswerteeinheit 10 oder die wenigstens eine Recheneinheit 24 kann basierend auf den richtig-positiv klassifizierten Detektionen eine Punktwolke erzeugen, wobei jeder Punkt einer entsprechenden dreidimensionalen Position des jeweiligen Objekts 4 in der Umgebung enthält. Ein Abstand, insbesondere radialer Abstand, des Objekts 4 wird dabei insbesondere basierend auf einer Lichtlaufzeitmessung berechnet. Ein Azimutwinkel und ein Polarwinkel der Objekte 4 wird jeweils basierend auf der entsprechenden Position der Detektion auf dem Array 17 bestimmt. Das Array 17 ist insbesondere in einer x-z-Ebene angeordnet.

Im Beispiel der Fig. 2 ist das aktive optische Sensorsystem 3 beispielsweise als Laserscanner ausgestaltet. Das aktive optische Sensorsystem 3 dann weist eine Ablenkvorrichtung mit einer um eine parallel zu einer z-Achse orientierten Drehachse 8 gelagerten drehbaren Spiegel 7 auf. Der Spiegel 7 kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit 10 angesteuert und damit in Rotation versetzt werden, sodass das emittierte Licht 5a in der x-y-Ebene die Umgebung abtasten kann. Der Azimutwinkel, also der entsprechende Winkel in der x-y-Ebene, kann basierend auf der Position der entsprechenden Detektion auf dem Array 17 und der zugehörigen momentanen Stellung des Spiegels 7 bestimmt werden.

Zum Klassifizieren der Detektion eines Objekts 4 als falsch-positiv oder richtig-positiv kann das aktive optische Sensorsystem 3 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen durchführen.

Verschiedene Ausgestaltungsformen eines solchen erfindungsgenmäßen Verfahrens werden unter Bezug auf die Fig. 3 bis Fig. 10 näher erläutert. Gemäß dem Verfahren wird ein erster Messwert betreffend einen ersten Energieeintrag pro Detektorpixel der detektieren reflektierten Anteile 5b bestimmt, indem ein erster Bereich 20, 22 des Arrays 17, welcher ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile 12, 13 des Arrays 17 mit einem ersten Satz von Spalten 14 des Arrays 17 ist, ausgelesen wird. Ein zweiter Messwert betreffend einen zweiten Energieeintrag pro Detektorpixel der detektierten reflektierten Anteile 5b wird bestimmt, indem ein zweiter Bereich 21 , 23 des Arrays, welcher ein Überlappungsbereich der wenigstens einen Zeile 12, 13 mit einem zweiten Satz von Spalten 15 des Arrays ist, ausgelesen wird.

Der zweite Satz von Spalten 15 weist dabei mindestens eine weitere Spalte des Arrays auf, welche der erste Satz von Spalten 14 nicht beinhaltet. Die Detektion des jeweiligen Objekts 14 in der Umgebung entsprechend der jeweiligen wenigstens einen Zeile 12, 13 wird abhängig von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv oder richtig-positiv klassifiziert.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Punktspreizfunktion 16 des aktiven optischen Sensorsystems 3. Im Zentrum weist die Punktspreizfunktion 16 einen maximalen Wert auf und die Punktspreizfunktion 16 fällt nach außen hin näherungsweise radialsymmetrisch schnell und stark ab. Die Punktspreizfunktion 16 bestimmt die Abweichung der Abbildung eines Objekts 4 auf dem Array 14 von einer optimalen Abbildung. Die Punktspreizfunktion 16 definiert insbesondere, mit welcher Verteilung eine Punktlichtquelle in unendlicher Entfernung auf dem Array 17 abgebildet würde. Die optischen Komponenten im Empfangspfad des aktiven optischen Sensorsystems, beispielsweise ein Ein- und Austrittsfenster für das Licht 5a, 5b, der Spiegel 7, eine Empfangsoptik und so weiter tragen zur Charakteristik der Punktspreizfunktion 16 bei. Die Faltung der tatsächlichen Lichtquellen mit der Punktspreizfunktion 16 ergibt die tatsächliche Abbildung auf dem Array 17. Dies bedeutet jedoch, dass eine Abbildung eines Objekts 4 mit sehr großer Reflektivität nicht nur auf die projizierte Objektgröße auf dem Array limitiert ist, sondern die Abbildung verschmiert gewissermaßen auf dem Array in einer durch die Punktspreizfunktion 16 definierten Weise.

Die wenigstens eine Lichtquelle 6 beinhaltet beispielsweise eine oder mehrere in z- Richtung ausgedehnte Laserdioden, sodass das emittierte Licht 5a in Form eines Streifens entlang der z-Richtung mit einer in der x-y-Ebene jedoch sehr scharf begrenzten Intensitätsverteilung emittiert wird. Die Intensitätsverteilung kann beispielsweise auf einen Azimutwinkelbereich von 0,1 Grad oder weniger begrenzt werden. Entsprechend treffen die reflektierten Anteile 5b des Lichts 5a ebenfalls als Streifen 18, der sich über eine Vielzahl von Zeilen des Arrays 17 erstrecken kann, auf das Array auf. Bei diffusen Reflektoren ist der Streifen 18 auf dem Array 17 vergleichsweise schmal, sodass er beispielsweise nur auf eine Spalte fällt, wie in den Figuren Fig. 5, Fig. 7, Fig. 9 und Fig. 10 schematisch dargestellt. Bei hochreflektierenden Objekten 4 ist der Streifen 18 breiter und kann zwei oder mehr Spalten abdecken, wie schematisch in den Figuren Fig. 6 und Fig. 8 dargestellt. Unter den Arrays 17 in den Figuren Fig. 5 bis Fig. 10 ist schematisch die typische Intensitätsverteilung 19 über mehrere Spalten dargestellt.

In Fig. 3 sind in Anlehnung an die näherungsweise radialsymmetrische Punktspreizfunktion 16 mehrere konzentrische Kreise dargestellt, die dementsprechend konzentrische ringförmige Bereiche 11a, 11b, 11c, 11d und einen im Zentrum liegenden dazu ebenfalls konzentrischen kreisförmigen Bereich 11 e definieren. Lediglich zur einfacheren Erläuterung wird angenommen, dass der Energieeintrag pro Pixel in jedem der Bereiche 11a bis 11 e konstant ist. Nimmt man an, dass im Zentrum, also im Bereich 11e, eine positive Detektion vorliegt, so kann beispielsweise angenommen werden, dass der Energieeintrag pro Detektorpixel im Bereich 11 e maximal ist und größer ist als der Energieeintrag pro Detektorpixel im darauffolgenden Bereich 11d, der wiederum größer ist als der Energieeintrag pro Detektorpixel im darauffolgenden Bereich 11c und so weiter, bis der minimale Energieeintrag pro Detektorpixel im äußersten Bereich 11a vorliegt.

In Fig. 3 sind nun die Pixel von zwei unterschiedlichen Zeilen 12, 13 und jeweils fünf Spalten dargestellt. Die Zeile 12 verläuft durch das Zentrum und den zentralen Bereich 11 e. Beispielsweise liegen die äußersten Pixel 12a, 12e der Zeile 12 in dem Bereich 11c, die Pixel 12b und 12d der Zeile 12 im Bereich 11 d und das Pixel 12c der Zeile 12 im Bereich 11 e. Die Zeile 13 ist nach unten aus dem Zentrum verschoben, sodass alle fünf Pixel 13a bis 13e in dem äußersten Bereich 11a liegen. Wird also für eines der Pixel 12a bis 12e eine Detektion identifiziert, so entspricht dies einer richtig-positiven Detektion, wohingegen eine für die Pixel 13a bis 13e identifizierte Detektion eine falsch-positive Detektion ist.

Zur Vereinfachung der Diskussion wird im Folgenden angenommen, dass der Energieeintrag pro Detektorpixel in dem Bereich 11 a gleich 1 ist, in dem Bereich 11 b gleich 2, in dem Bereich 11c gleich 3, in dem Bereich 11d gleich 4 und in dem Bereich 11e gleich. Die Einheiten des Energieeintrags sind beliebig. Sind die Detektorpixel beispielsweise derart ausgestaltet, dass sie jeweils mehrere SPADs aufweisen, so kann der Energieeintrag beispielsweise der im Mittel getriggerten SPADs pro Detektorpixel entsprechen.

Zunächst sei nun die Zeile 12 betrachtet. Der erste Bereich 20 wird dann zum Beispiel durch die drei Pixel 12b, 12c, 12d gebildet, wohingegen der zweite Bereich 21 durch alle fünf Pixel 12a, 12b, 12c, 12d, 2e gebildet wird. In dem genannten Zahlenbeispiel wäre der erste Messwert dann (5 + 4 + 4)/3 = 4,3, wohingegen der zweite Messwert gegeben wäre durch (5 + 4 + 4 + 3 + 3)/5 = 3,8. Mit anderen Worten unterscheidet sich der erste Messwert signifikant von dem zweiten Messwert. Basierend auf dem Verhältnis des ersten Messwerts zum zweiten Messwert oder auf der Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert kann die Detektion im entsprechenden Bereich der Zeile 12 daher als richtig-positiv klassifiziert werden. Betrachtet man nun die Zeile 13, so entspricht der erste Bereich 22 den Detektorpixeln 13b, 13c, 13d und der zweite Bereich 23 entspricht allen fünf Detektorpixeln 13a, 13b, 13c, 13d, 13e. Der erste Messwert wäre in dem obigen Zahlenbeispiel dann gegeben durch (1 +1 +1 )/3 = 1 und der zweite Messwert wäre ebenfalls (1 +1 +1 +1 +1 )/5 = 1 . Der erste Messwert und der zweite Messwert sind also in diesem Fall gleich. Basierend auf dem Verhältnis des ersten Messwerts zum zweiten Messwert oder der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messwert kann die Detektion entsprechend der Zeile 13 dementsprechend als falsch-positiv klassifiziert werden.

Es kann also zur Klassifizierung ausgenutzt werden, dass die Laserleistung entlang der x- Richtung stark abfällt wenn es sich um eine richtig-positive Detektion handelt, jedoch näherungsweise gleich bleibt, wenn es sich um eine falsch-positive Detektion handelt.

Je weiter sich die entsprechenden Detektorpixel vertikal, also in z-Richtung, vom der dem realen Objekt 4 entsprechenden Position entfernt befinden, desto homogener ist die Intensitätsverteilung auf dem Array 17 in horizontaler Richtung, also x-Richtung. Im Gegensatz zu einer richtig-positiven Messung ergibt also eine Messung mit zwei unterschiedlich stark horizontal ausgedehnten Empfangsbereichen 14, 15 näherungsweise gleiche Messwerte bezüglich des Energieeintrags pro Detektorpixel, wie in den Figuren Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt. Anstatt die Breite der Empfangsbereiche 14, 15 für die verschiedenen Messungen zu verändern, kann der zweite Empfangsbereich 15 auch bezüglich des ersten Empfangsbereichs 14 in x-Richtung verschoben werden, wie in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt. Auch hier würde sich im Falle einer falsch-positiven Messung der zweite Messwert vom ersten Messwert kaum unterscheiden, wohingegen ein starker Unterschied des zweiten Messwerts zum ersten Messwert bei einer richtig-positiven Detektion vorläge. Dies ist schematisch in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt.

Ebenso ist es möglich, dass die Empfangsbereiche 14, 15 unterschiedlich breit sind und seitlich in x-Richtung zueinander verschoben, wie in Fig. 10 dargestellt. In den Beispielen der Fig. 9 und der Fig. 10 überlappen die Empfangsbereiche 14, 15 nicht. Im Beispiel der Fig. 9 grenzen sie aneinander an, im Beispiel der Fig. 10 sind sie voneinander beabstandet. In solchen Ausgestaltungsformen können gegebenenfalls innerhalb nur eines Messzyklus sowohl der erste Messwert als auch der zweite Messwert bestimmt werden.

Wie beschrieben, insbesondere hinsichtlich der Figuren, ermöglicht es die Erfindung durch Ausnutzung der unterschiedlichen Homogenität der Intensitätsverteilung auf dem Detektorarray bei falsch-positiven und richtig-positiven Detektionen, falsch-positive Detektionen zuverlässiger als solche zu identifizieren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Identifizieren falsch-positiver Detektionen beim Betreiben eines aktiven optischen Sensorsystems (3), wobei mittels des aktiven optischen Sensorsystems (3) Licht (5a) in eine Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems (3) emittiert wird; in der Umgebung reflektierte Anteile (5b) des emittierten Lichts (5a) mittels einer Detektoreinheit (9) des aktiven optischen Sensorsystems (3), welches ein Array (17) von Detektorpixeln (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten aufweist, empfangen werden; dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Messwert betreffend einen ersten Energieeintrag pro Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) der detektierten reflektierten Anteile (5b) des Lichts (5a) bestimmt wird, indem ein erster Bereich (20, 22) des Arrays (17), welcher ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile (12, 13) des Arrays (17) mit einem ersten Satz von Spalten (14) des Arrays (17) ist, ausgelesen wird; ein zweiter Messwert betreffend einen zweiten Energieeintrag pro Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) der detektierten reflektierten Anteile (5b) des Lichts (5a) bestimmt wird, indem ein zweiter Bereich (21 , 23) des Arrays (17), welcher ein Überlappungsbereich der wenigstens einen Zeile (12, 13) des Arrays (17) mit einem zweiten Satz von Spalten (15) des Arrays (17) ist, ausgelesen wird; der zweite Satz von Spalten (15) mindestens eine weitere Spalte des Arrays (17) beinhaltet, welche der erste Satz von Spalten (14) nicht beinhaltet; und eine Detektion eines Objekts (4) in der Umgebung, dessen Position der wenigstens einen Zeile (12, 13) entspricht, abhängig von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv klassifiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Objekts (4) abhängig von einem Verhältnis des zweiten Messwerts zu dem ersten Messwert oder abhängig von einem Differenzbetrag zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv klassifiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Objekts (4) als falsch-positiv klassifiziert wird, wenn das Verhältnis des zweiten Messwerts zu dem ersten Messwert kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert oder wenn der Differenzbetrag zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert kleiner ist als ein vorgegebener weiterer Grenzwert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Spalte eine erste weitere Spalte aufweist, die auf den ersten Satz von Spalten (14) folgt; und/oder die mindestens eine weitere Spalte eine zweite weitere Spalte aufweist, auf die der erste Satz (14) von Spalten folgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Satz von Spalten (15) alle Spalten des ersten Satzes von Spalten (15) enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Satz von Spalten (15) keine Spalte des ersten Satzes von Spalten (14) enthält.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messwert bestimmt wird, indem der erste Bereich in einem Messzyklus ausgelesen wird und der zweite Messwert bestimmt wird, indem der zweite Bereich in dem Messzyklus ausgelesen wird; oder der erste Messwert bestimmt wird, indem der erste Bereich in einem ersten Messzyklus ausgelesen wird und der zweite Messwert bestimmt wird, indem der zweite Bereich in einem zweiten Messzyklus, der vor oder nach dem ersten Messzyklus liegt, ausgelesen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion des Objekts (4) abhängig von einer Punktspreizfunktion (16) des aktiven optischen Sensorsystems (3) als falsch-positiv klassifiziert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Emittieren des Lichts (5a) das Licht (5a) mittels wenigstens einer Lichtquelle (6) des aktiven optischen Sensorsystems (3) erzeugt und mittels einer Ablenkvorrichtung (7, 8) des aktiven optischen Sensorsystems (3) um einen Winkel in einer Abtastebene abgelenkt wird, der durch eine momentane Stellung der Ablenkvorrichtung (7, 8) definiert ist, wobei die Abtastebene parallel zu der Vielzahl von Zeilen des Arrays (17) und senkrecht zu der Vielzahl von Spalten des Arrays (17) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7 und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkvorrichtung (7, 8) einen Spiegel (7) aufweist, der drehbar um eine Drehachse (8) gelagert ist, die senkrecht zu der Abtastebene ist; der Spiegel (7) eine parallel zu der Drehachse (8) angeordnete erste Spiegeloberfläche und eine parallel zu der Drehachse (8) angeordnete zweite Spiegeloberfläche aufweist; der erste Messzyklus einer Stellung des Spiegels (7) entspricht, bei der das Licht (5a) von der ersten Spiegeloberfläche abgelenkt wird und der zweite Messzyklus einer Stellung des Spiegels (7) entspricht, bei der das Licht (5a) von der zweiten Spiegeloberfläche abgelenkt wird.

11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) des Arrays (17) eine Vielzahl von Einzelphotonendetektoren enthält; der erste Messwert abhängig von einer Anzahl getriggerter Einzelphotonendetektoren des ersten Bereichs (20, 22) bestimmt wird; und der zweite Messwert abhängig von einer Anzahl getriggerter Einzelphotonendetektoren des zweiten Bereichs (21 , 23) bestimmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelphotonendetektoren als Lawinenphotodioden ausgestaltet sind, die jeweils in einem Geigermodus betrieben werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) des Arrays (17) einen Photodetektor enthält, mittels dem ein Detektorsignal erzeugt wird, dessen Amplitude von einer auf eine Detektorfläche des jeweiligen Photodetektors eintreffende Strahlungsleistung der reflektierten Anteile (5b) des emittierten Lichts (5a) abhängt; der erste Messwert abhängig von den jeweiligen Sensorsignalen der Photodetektoren der Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) des ersten Bereichs (20, 22) bestimmt wird; und der zweite Messwert abhängig von den jeweiligen Sensorsignalen der Photodetektoren der Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) des zweiten Bereichs (21 , 23) bestimmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodetektoren als Lawinenphotodioden ausgestaltet sind, die jeweils unterhalb ihrer Durchbruchsspannung betrieben werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls die Detektion des Objekts (4) nicht als falsch-positiv klassifiziert wird, eine Lichtlaufzeit derjenigen reflektierten Anteile (5b) des emittierten Lichts (5a), welche von dem ersten Bereich (20, 22) oder einem Teil des ersten Bereichs (20, 22) oder dem zweiten Bereich (21 , 23) oder einem Teil des zweiten Bereichs (21 , 23) empfangen werden, bestimmt wird; und ein Abstand des Objekts (4) von dem aktiven optischen Sensorsystem (3) abhängig von der Lichtlaufzeit berechnet wird.

16. Verfahren zum wenigstens teilweise automatischen Führen eines Kraftfahrzeugs (1), wobei ein Verfahren nach Anspruch 15 mittels eines aktiven optischen Sensorsystems (3) durchgeführt wird und mittels wenigstens einer Recheneinheit (24) abhängig von dem Abstand wenigstens ein Steuersignal zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Kraftfahrzeugs (1) erzeugt wird.

17. Aktives optisches Sensorsystem (3) aufweisend eine Auswerteeinheit (10), und eine Sendevorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle (6), die dazu eingerichtet ist, Licht (5a) in eine Umgebung des aktiven optischen Sensorsystems (3) zu emittieren; eine Detektoreinheit (9), welche ein Array (17) von Detektorpixeln (12a, 12b, 12c,

12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten aufweist, die dazu eingerichtet ist, in der Umgebung reflektierte Anteile (5b) des emittierten Lichts (5a) zu empfangen; dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) dazu eingerichtet ist, einen ersten Messwert betreffend einen ersten Energieeintrag pro Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) der detektierten reflektierten Anteile (5b) des Lichts (5a) zu bestimmen, indem ein erster Bereich (20, 22) des Arrays (17), welcher ein Überlappungsbereich wenigstens einer Zeile (12, 13) des Arrays (17) mit einem ersten Satz von Spalten (14) des Arrays (17) ist, ausgelesen wird; einen zweiten Messwert betreffend einen zweiten Energieeintrag pro Detektorpixel (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e) der detektierten reflektierten Anteile (5b) des Lichts (5a) zu bestimmen, indem ein zweiter Bereich (21 , 23) des Arrays (17), welcher ein Überlappungsbereich der wenigstens einen Zeile (12, 13) des Arrays (17) mit einem zweiten Satz von Spalten (15) des Arrays (17) ist, ausgelesen wird, wobei der zweite Satz von Spalten (15) mindestens eine weitere Spalte des Arrays (17) beinhaltet, welche der erste Satz von Spalten (14) nicht beinhaltet; und eine Detektion eines Objekts (4) in der Umgebung, dessen Position der wenigstens einen Zeile (12, 13) entspricht, abhängig von dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert als falsch-positiv zu klassifizieren.

18. Aktives optisches Sensorsystem (3) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) dazu eingerichtet ist, falls die Detektion des Objekts (4) nicht als falsch-positiv klassifiziert wird, eine Lichtlaufzeit derjenigen reflektierten Anteile (5b) des emittierten Lichts (5a), welche von dem ersten Bereich (20, 22) oder einem T eil des ersten Bereichs (20, 22) oder dem zweiten Bereich (21 , 23) oder einem Teil des zweiten Bereichs (21 , 23) empfangen werden, zu bestimmen, und einen Abstand des Objekts (4) von dem aktiven optischen Sensorsystem (3) abhängig von der Lichtlaufzeit zu berechnen.

19. Elektronisches Fahrzeugführungssystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), aufweisend ein aktives optisches Sensorsystem (3) nach Anspruch 18 sowie wenigstens eine Recheneinheit (24), die dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Abstand wenigstens ein Steuersignal zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Kraftfahrzeugs (1) zu erzeugen.