ES2304603T3 - Dispositivo de un vehiculo automovil para la deteccion espacial de una escena en el interior y/o en el exterior del vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de un vehículo automóvil para la detección espacial de una escena (4) por dentro y/o por fuera del vehículo automóvil, con un sensor LIDAR (1) acoplado con un dispositivo electrónico de detección (9) y un sensor de imagen (12) conectado con un dispositivo de procesamiento de imagen (11), para el registro y la evaluación de imágenes de la escena (4), estando acoplados el dispositivo de detección (9) y el dispositivo de procesamiento de imagen (11) con un ordenador (10) para la determinación de datos espaciales de la escena (4), caracterizado porque el sensor de imagen (12) está formado como cámara 3D para registrar datos de imagen tridimensionales.
Description
Dispositivo de un vehículo automóvil para la
detección espacial de una escena en el interior y/o en el exterior
del vehículo automóvil.
La invención se refiere a un dispositivo de un
vehículo automóvil para la detección espacial de la escena por
dentro y/o por fuera del vehículo automóvil, con un sensor LIDAR
acoplado con un dispositivo electrónico de detección y un sensor de
imagen conectado con un dispositivo de procesamiento de imagen, para
el registro y la evaluación de imágenes de la escena.
El documento DE 199 28 915 A1 da a conocer un
procedimiento con el cual se puede determinar exactamente el
alcance de la vista en el campo visual de un vehículo automóvil, de
manera que el conductor puede ser inducido, con la ayuda de la
información sobre el alcance de la vista, a realizar una conducción
adapta a ella. Para ello un vídeosensor monocular mide el contraste
de un objeto, detectado por un sensor radar o LIDAR y, a partir de
los valores de medición suministrados por el sensor radar o el LIDAR
y por el vídeosensor monocular, se determina el alcance de la
vista. Alternativamente, se mide la distancia del por lo menos un
objeto y su contraste mediante un vídeosensor binocular y a
continuación se determina el alcance de la vista a partir de los
valores de medición del contraste y la distancia. Salvo la medición
del contraste, no tiene lugar ninguna otra evaluación de los datos
de imagen captados por el vídeosensor.
Además, resulta desventajoso que los sensores
LIDAR adecuados para zonas de medición mayores pierdan la resolución
local con el aumento de la distancia a un objeto, con lo cual se
produce un empeoramiento del reconocimiento de objetos.
Un dispositivo según el preámbulo de la
reivindicación 1 se da a conocer en el documento US 2002/057195.
La invención se plantea el problema de crear un
dispositivo del tipo mencionado al principio el cual reúna entre sí
las propiedades ventajosas de ambos sensores para la compensación de
sus propiedades desventajosas.
El problema se soluciona según la invención
gracias a que el sensor de imagen está formado como cámara 3D para
el registro de datos de imagen tridimensionales. Mediante un sensor
LIDAR y su dispositivo de detección asignado se pueden determinar,
de forma conocida, datos de distancia entre el vehículo automóvil y
un objeto dentro de la escena y, adicionalmente, se genera una
imagen de la escena, la cual permite una evaluación de los datos
del sensor LIDAR. El ordenador asigna a los puntos de imagen del
objeto, además de informaciones de valor de gris o color, también
coordenadas cartesianas, de manera que se dispone de un
procedimiento de medición tridimensional que da imagen. Mediante la
utilización del sensor LIDAR y del sensor de imagen, acoplada a
través del ordenador, en y junto al vehículo automóvil está
garantizada la detección y clasificación inequívoca de objetos en
la escena, en especial de otros vehículos automóviles.
El ordenador combina preferentemente, para la
evaluación de datos de objetos en la zona lejana respecto del
vehículo automóvil, los datos del dispositivo de detección del
sensor LIDAR con datos de imagen bidimensionales del dispositivo de
procesamiento de imagen. El ordenador necesita para la evaluación de
los datos de imagen bidimensionales únicamente una potencia de
cálculo relativamente pequeña y compensa la problemática de la
exactitud que se reduce con el aumento de la distancia de un objeto
respecto del vehículo automóvil, durante el reconocimiento de
objetos del sensor LIDAR, mediante el reconocimiento de objetos,
fiable también en la zona lejana, del dispositivo de procesamiento
de imagen, que capta datos de imagen correspondientes del sensor de
imagen.
Preferentemente, el ordenador toma como datos de
objeto en la zona próxima del vehículo automóvil, los datos de
imagen tomados por el sensor de imagen formado como cámara 3D y los
datos tridimensionales evaluados por el dispositivo de
procesamiento de imagen. Por consiguiente, en la zona próxima de
objetos con respecto al vehículo automóvil no es necesaria ninguna
combinación de datos de distancia del sensor LIDAR con los datos de
imagen obtenidos por el dispositivo de procesamiento de imagen.
Todos los datos necesarios se pueden determinar a partir de los
datos captados por la cámara 3D y están directamente disponibles,
sin potencia de ordenador adicional.
De manera adecuada, el ordenador transmite los
datos de la escena, a través de una red de vehículo automóvil, a
sistemas de seguridad y/o asistencia del vehículo automóvil. Este
tipo de sistemas de seguridad y/o asistencia necesitan los datos de
la escena en el vehículo automóvil o en el entorno del vehículo
automóvil para la evaluación de un potencial de peligro y de una
activación, relacionada con él, de dispositivos de seguridad los
cuales dan lugar, por ejemplo, al inflado de un airbag o a la carga
de un tensor de cinturón. Además, los sistemas de asistencia del
vehículo automóvil suministran, por ejemplo durante el aparcamiento
en un hueco de aparcamiento libre, ayuda óptica o acústica al
conductor.
De acuerdo con una estructuración ventajosa de
la invención, la cámara 3D funciona según el procedimiento
"Time-Of-Flight" (TOF). Una cámara 3D que da imagen de este tipo, que no escanea, funciona sobre un Array de los denominados píxeles de demodulación. Cada uno de estos píxeles de demodulación hace posible tanto la medición de la intensidad de fondo así como también el tiempo de llegada individual de una iluminación de la escena modulada en alta frecuencia. El principio de funcionamiento de los píxeles de demodulación se basa en el principio CCD (Charge Coupled Device), que permite el transporte, el almacenamiento y la acumulación de portadores de carga generados ópticamente en áreas definidas, limitadas localmente, sobre el sensor de imagen. A partir de cada píxel de demodulación se pueden extraer informaciones sobre distancias y reflectividad de la escena que hay que medir a partir de una señal óptica captada. El procedimiento "Time-Of-Flight" se puede llevar a cabo según el procedimiento de medición de impulso o de fase.
"Time-Of-Flight" (TOF). Una cámara 3D que da imagen de este tipo, que no escanea, funciona sobre un Array de los denominados píxeles de demodulación. Cada uno de estos píxeles de demodulación hace posible tanto la medición de la intensidad de fondo así como también el tiempo de llegada individual de una iluminación de la escena modulada en alta frecuencia. El principio de funcionamiento de los píxeles de demodulación se basa en el principio CCD (Charge Coupled Device), que permite el transporte, el almacenamiento y la acumulación de portadores de carga generados ópticamente en áreas definidas, limitadas localmente, sobre el sensor de imagen. A partir de cada píxel de demodulación se pueden extraer informaciones sobre distancias y reflectividad de la escena que hay que medir a partir de una señal óptica captada. El procedimiento "Time-Of-Flight" se puede llevar a cabo según el procedimiento de medición de impulso o de fase.
Preferentemente, un láser del sensor LIDAR
presenta una óptica para una zona próxima y una lejana. De forma
adecuada, la óptica para la zona próxima y la lejana está realizada
mediante una óptica doble o dos lentes que hay que controlar por
separado. Con ello se puede conseguir un enfoque del láser, que
aumenta su resolución angular y mejora la detección de objetos en
la escena.
De acuerdo con un perfeccionamiento de la idea
de la invención, el láser del sensor LIDAR trabaja con una
radiación en la banda del infrarrojo y sirve de fuente de luz para
el sensor de imagen. La radiación emitida se puede modular, por
ejemplo, mediante un generador de señal, de manera que puede ser
utilizada para la iluminación de la escena captada con la cámara
3D. Gracias a la estructuración de láser como fuente de luz se puede
prescindir de la disposición de una fuente de luz separada para el
sensor de imagen.
Se entiende que las características mencionadas
con anterioridad y que se explicarán con posterioridad se pueden
utilizar no sólo en la combinación indicada en cada caso sino
también en otras combinaciones. El marco de la presente invención
está definido únicamente por las reivindicaciones.
La invención se explica a continuación con mayor
detalle a partir de un ejemplo de forma de realización, haciendo
referencia al dibujo correspondiente. La única figura muestra una
representación esquemática del dispositivo según la invención como
diagrama de bloques.
El dispositivo dispuesto dentro de un vehículo
automóvil comprende un sensor LIDAR 1, el cual está compuesto
esencialmente por un láser 2 que emite en la banda del infrarrojo y
un dispositivo de recepción 3 para la radiación reflejada. Para el
enfoque de una escena 4 con por lo menos un objeto 5 que haya que
explorar con el láser 2, está asignada al láser 2 una óptica 6 para
la zona cercada y la lejana, la cual comprende dos lentes 7 que hay
que controlar por separado, dando lugar una de las lentes 7 a una
dispersión de la radiación en la zona próxima y la otra lente 7 a
un enfoque de la radiación en la zona lejana. Para la recepción de
la radiación reflejada por el objeto 5, por la niebla u otras
partículas presentes en la escena 4, está asignado un dispositivo 8
óptico el dispositivo de recepción 3. El sensor LIDAR 1 está
acoplado con un dispositivo de detección 9 electrónico, el cual
calcula la distancia entre el vehículo automóvil y el objeto 5 sobre
la base de la diferencia de tiempo entre la emisión de la radiación
del láser 2 y la recepción de la radiación dispersada de vuelta. El
dispositivo de detección 9 está en contacto con un ordenador 10, al
cual suministra los datos de distancia calculados de la escena
4.
Para la determinación de datos espaciales de la
escena 4 el ordenador 10 está en conexión con un dispositivo de
procesamiento de imagen 11, el cual está asimismo conectado a un
sensor de imagen 12. El sensor de imagen 12, formado como cámara 3D
13, toma con su objetivo 14 imágenes de la escena 4, que el
dispositivo de procesamiento de imagen 11 evalúa con respecto a
informaciones de valor de gris o de color en busca de objetos 5 que
aparecen y clasifica los objetos 5 detectados. Además, es posible
la asignación de datos de distancia, según el procedimiento
"Time-Of-Flight". Para ello, el
láser 2 del sensor LIDAR 1 emite una radiación modulada en la banda
del infrarrojo y sirve por consiguiente, como fuente de luz para el
sensor de imagen 12, para la iluminación de la escena 4.
El ordenador 10 determina los datos espaciales
de la escena 4 sobre la base de los datos de distancia y datos de
imagen existentes. Para este fin, utiliza, en el caso de objetos 5
detectados en la zona próxima con respecto al vehículo automóvil,
los datos tridimensionales del dispositivo de procesamiento de
imagen 11 y combina, en el caso de objetos 5 en la zona lejana con
respecto al vehículo automóvil, los datos de distancia del
dispositivo de detección 9 con los datos de imagen del dispositivo
de procesamiento de imagen 11. El ordenador tiene en cuenta además
las informaciones sobre el alcance de la vista determinadas mediante
el sensor LIDAR 1, las cuales permiten, por ejemplo, extraer
conclusiones acerca de partículas de niebla o de polución en la
escena 4. El ordenador 10 pone, a través de una red de vehículo
automóvil no representada, los datos espaciales de la escena 4 a
disposición de los sistemas de seguridad o asistencia del vehículo
automóvil para su posterior utilización.
- 1
- sensor LIDAR
- 2
- láser
- 3
- dispositivo de recepción
- 4
- escena
- 5
- objeto
- 6
- óptica
- 7
- lente
- 8
- dispositivo óptico
- 9
- dispositivo de detección
- 10
- ordenador
- 11
- dispositivo de procesamiento de imagen
- 12
- sensor de imagen
- 13
- cámara 3D
- 14
- objetivo.
Claims (8)
1. Dispositivo de un vehículo automóvil para la
detección espacial de una escena (4) por dentro y/o por fuera del
vehículo automóvil, con un sensor LIDAR (1) acoplado con un
dispositivo electrónico de detección (9) y un sensor de imagen (12)
conectado con un dispositivo de procesamiento de imagen (11), para
el registro y la evaluación de imágenes de la escena (4), estando
acoplados el dispositivo de detección (9) y el dispositivo de
procesamiento de imagen (11) con un ordenador (10) para la
determinación de datos espaciales de la escena (4),
caracterizado porque el sensor de imagen (12) está formado
como cámara 3D para registrar datos de imagen tridimensionales.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el ordenador (10), para la evaluación de
datos de objeto en la zona lejana con respecto del vehículo
automóvil, combina los datos del dispositivo de detección (9) del
sensor LIDAR (1) con datos de imagen bidimensionales del dispositivo
de procesamiento de imagen (11).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el ordenador toma como datos de objeto
en la zona próxima con respecto del vehículo automóvil unos datos de
imagen tridimensionales, tomados por el sensor de imagen (12)
formado a modo de cámara 3D (13) y evaluados por el dispositivo de
procesamiento de imagen (11).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el ordenador (10) transmite los
datos de la escena (4), a través de una red de vehículo, a sistemas
de seguridad y/o asistencia del vehículo automóvil.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la cámara 3D funciona según el
procedimiento "Time-Of-Flight"
(TOF).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque un láser (2) del sensor LIDAR (1)
presenta una óptica (6) para una zona próxima y una lejana.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque la óptica (6) para la zona próxima y la
lejana se puede realizar mediante una óptica doble o dos lentes (7)
que hay que controlar por separado.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque el láser (2) del sensor LIDAR
(1) funciona con una radiación en la banda del infrarrojo y sirve de
fuente de luz para el sensor de imagen (12).
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