JP2021056213A - 距離測定のための方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】光学距離測定のための高分解能でコスト効率の良い改善。【解決手段】本方法（１００）は、光学距離測定のための方法（１００）であって、少なくとも１つの関心領域を査定するための第１のフェーズの実行（１０３）を含み、複数の測定パルスが送信ユニットによって放出され（１０７）、反射された測定パルスが第１のフェーズの一部として受信ユニットによって受信され（１０８）、測定領域の２Ｄ情報が第１のフェーズの一部として決定され（１０９）、少なくとも１つの関心領域が２Ｄ情報から査定される（１１１）。本方法（１００）は、その上、第２のフェーズの実行（１１２）を含み、複数の測定パルスが送信ユニットによって放出され（１１６）、反射された測定パルスが第２のフェーズの一部として受信ユニットによって受信され（１１７）、少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報が第２のフェーズの一部として決定される（１１８）。【選択図】図１

Description

本発明は、光学距離測定のための方法ならびにデバイスに関する。

特に、車両の無人ナビゲーションにおいて使用するための光学距離測定は、従来技術から知られている。光学距離測定は、物体上で反射された測定パルスが周期的に放出され、反射された測定パルスが検出される、飛行時間（ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ）原理に基づく。センサーから物体までのおよび戻りの測定パルスの飛行時間の決定から、光の速度の助けを借りて、これらの物体までの距離に対する結論が引き出され得る。

距離を光学的に測定するための対応するデバイスは、一般に、機械部品を使用することなしに測定領域を効率的に感知することができる、送信ユニットと受信ユニットとからなる、ＬＩＤＡＲセンサー（「Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ（光検出および測距）」の略）として形成される。送信側では、電子走査方法、たとえばレーザーダイオードまたは光フェーズドアレイの選択的アドレス指定がそれによって使用され得る。受信側では、反射された測定パルスを受信するために、受信要素のアレイが同様に使用され得る。メモリの限られた量、処理されるべきデータの量、および受信ユニットの電力消費により、大量の受信要素は同時には評価され得ない。従来技術では、これにより、時間間隔（フレームレート）中に読み取られ、処理され得る、受信要素の数が制限される。

受信側では、分解能および測定領域が様々なレンズの使用によって変更され得るが、受信要素の数は常に事前決定される。受信要素の数が事前決定されるので、結果として、広い測定領域は低い分解能でのみ測定され得る。個々の受信要素の発散により、範囲および信号対雑音比（ＳＮＲ）もさらにより小さくなり、その結果、方法ならびにデバイスのパフォーマンスが低減される。

本発明の目的は、できる限り広い範囲と、ただし同時に、関心のある領域のできる限り高い分解能とが達成されるような方法で、できる限り広い測定領域がコスト効率的に確実に測定され得るような方法で、光学距離測定のための方法および対応するデバイスを改善することである。

上述の目的は、光学距離測定ための方法によって解決され、本方法は、少なくとも１つのフレームの作成、特に複数のフレームの作成を含む。測定領域の少なくとも１つの下位領域（ｓｕｂｒｅｇｉｏｎ）の３Ｄ情報はフレームの一部として決定される。フレームは単一の画像として理解される。「３Ｄ情報」という用語は、特に、距離情報として、言い換えれば測定領域の少なくとも１つの下位領域についての深度情報として理解されるべきである。特に、測定領域の少なくとも１つの下位領域の３Ｄ深度マップが決定される。

いくつかのフレームは、特に時系列で作成される。本方法がフレームを作成するレートは、特にフレームレートと呼ばれる。フレームは、したがって、３Ｄ情報、言い換えれば、フレームに割り振られた時間間隔内で決定される、測定領域の少なくとも１つの下位領域の３次元「画像」であると考えられ得る。下位領域は、好ましくは関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）である。

本方法は、少なくとも１つの関心領域を査定するための第１のフェーズと、少なくとも１つの関心領域から３Ｄ情報を決定するための第２のフェーズとの間に、フレームを作成するための時間バジェット（ｔｉｍｅ ｂｕｄｇｅｔ）のスプリット（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ：分割）を含む。時間バジェットは、特に、フレームに割り振られる時間間隔である。時間バジェットは、特にフレームレートから生じる。

「関心領域」という用語は、特に「関心フィールド（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）」である。関心領域は測定領域の下位領域である。本発明によれば、「測定領域」という用語は、特に、放出された測定パルスの反射がそこから受信され得る、および／または受信されるべき、３次元空間を指す。言い換えれば、その用語は、測定されるべき領域として理解されるべきである。測定領域は、技術的である必要はないが、故意に選択され得る。測定領域は、したがって、本発明による方法によって「測定」されるべき、言い換えれば感知されるべき領域である。

本方法は、複数の測定パルスが送信ユニットによって放出され、反射された測定パルスが第１のフェーズの一部として受信ユニットによって受信される、第１のフェーズの実行を含む。

送信ユニットは、特に複数の送信要素を含み、各送信要素は、好ましくは、測定領域の定義された下位領域中に少なくとも１つの測定パルスを送る。各送信要素は、したがって、ある下位領域に、言い換えれば、測定領域の空間要素に割り当てられる。同じことが受信ユニットについて当てはまる。受信ユニットは複数の受信要素を含み、測定領域の下位領域が各受信要素に割り当てられる。これは、特に、送信ユニットのそれぞれの送信要素と受信ユニットの受信要素との間の明確な割当てを生じる。どの受信要素がこのように測定パルスを受信するかということから、測定パルスが反射された、反射物体の位置についての結論が引き出され得る。各送信要素は、特に個々に制御され得る。各受信要素は、特にさらに個々に評価され得る。

測定領域の２Ｄ情報が第１のフェーズの一部として決定される。測定領域の２Ｄ強度画像が作成される。言い換えれば、強度画像を作成するために、受信された累積強度がこのように各受信要素について決定され得る。

深度情報は、特に第１のフェーズの一部として評価されない。本発明によれば、測定領域の３Ｄ情報は、このように第１のフェーズの一部として決定されない。第１のフェーズの測定パルスの飛行時間は評価されない。少なくとも１つの関心領域が２Ｄ情報から査定される。言い換えれば、本方法は少なくとも１つの関心領域を識別する。

本方法は、第２のフェーズの実行をさらに含む。複数の測定パルスが送信ユニットによって放出され、反射された測定パルスが第２のフェーズの一部として受信ユニットによって受信される。第２のフェーズの受信ユニットは第１のフェーズの同じ受信ユニットである。受信側では、同じユニットが、したがって第１のフェーズと第２のフェーズとのために使用される。カメラは、それが測定領域の画像を与えるという点で、一般に２Ｄ情報の決定をサポートすることができる。しかしながら、第１のフェーズの助けを借りて決定された２Ｄ情報は、特に外部から与えられない、言い換えれば、さらなるセンサー、たとえばレーダーセンサーまたはカメラによって、ただし内部から、すなわち、本方法を実行するための同じデバイスによって決定される。

少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報が第２のフェーズの一部として決定される。測定パルスは、特に、第２のフェーズの一部として、少なくとも１つの前に査定された関心領域に放出される。測定領域中の関心領域の対応する空間位置に対応する送信要素は、特に選択的に制御される。測定パルスの飛行時間は、反射された測定パルスによって決定され、距離情報、したがって少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報も、このように決定される。測定パルスはまた、第２のフェーズの一部として、関心領域として識別されなかった、測定領域の他の下位領域に放出され得る。３Ｄ情報は、少なくとも１つの関心領域の３Ｄ深度マップの一部として存在することができる。さらに、たとえば第１のフェーズからの強度値が加算される４Ｄマップが作成され得る。

本方法はまた、少なくとも１つのフェーズが、少なくとも１つの関心領域を査定するための第１のフェーズを表し、少なくとも１つのフェーズが、少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報を査定するための第２のフェーズを表す、さらなるフェーズをさらに含むことができる。

すべての３Ｄ情報、特に距離値は、ヒストグラムによって決定される。いくつかの測定サイクルは、特に、第１のおよび／または第２のフェーズの一部として実行される。１つの測定サイクルの場合、それぞれ、各送信要素または関連がある送信要素のための少なくとも１つの測定パルスが送られる（その測定パルスは、たとえば、関連がある空間領域に割り当てられるので、関連がある）。すべての受信された測定パルスの飛行時間が決定される。送信要素によって送られ、対応する受信要素によって受信されたすべての測定パルスの飛行時間がヒストグラムに入力される。いくつかの隣接する受信要素の飛行時間は、さらにまた共通のヒストグラムに入力され得る。言い換えれば、それぞれ、受信要素または受信要素のブロック当たり１つのヒストグラムがフレームごとに作成され得る。距離値が各ヒストグラムから決定され、距離値は、次いで、それぞれ、受信要素にまたは受信要素のブロックに対応する空間要素に割り当てられる。

上記の方法は、次いで、特にすべてのフレームについて実行される。第１のフェーズと第２のフェーズとの間にフレームを作成するための時間バジェットのスプリットはそれによって決定され得るか、または、特に前のフレームからの２Ｄまたは３Ｄ情報に応じて、各フレームについて動的に決定される。

第１のフェーズは、特に、場合によっては関心のある領域（関心領域）を識別するために、測定領域を「大まかに」感知する目的にかなう。第２のフェーズは、対照的に、最も高い可能な分解能でこれらの関心のある領域を感知することに焦点を当てる。第１のフェーズに割り当てられる時間バジェットの部分は、特に、第２のフェーズに割り当てられる部分よりも著しく小さい。本発明によれば、第１のフェーズのための時間バジェットの部分は、第２のフェーズの部分の最大で５０％、特に最大で３０％に対応する。第１のフェーズおよび第２のフェーズのための全体の時間バジェットは、特に、少なくとも１０ｍｓ、好ましくは少なくとも２０ｍｓ、最も好ましくは少なくとも３０ｍｓ、および／または最大で１００ｍｓ、好ましくは最大で７０ｍｓ、最も好ましくは最大で５０ｍｓである。

第１のフェーズにおいて放出される測定パルスは、特に、少なくとも１００ピコ秒、さらに好ましくは少なくとも１ナノ秒、好ましくは少なくとも１０ナノ秒、および／または最大で１００ナノ秒、好ましくは最大で５０ナノ秒のパルス長を有する。第１のフェーズにおいて放出される測定パルスは、さらに、少なくとも１マイクロ秒、好ましくは少なくとも１０マイクロ秒、および／または最大で１００マイクロ秒、好ましくは最大で５０マイクロ秒のパルス長を有することができる。上述のパルス長をもつ、多数の短いおよび／または少数の長い測定パルスが第１のフェーズにおいて放出され得る。第１のフェーズ全体は、したがって、少なくとも１ｍｓ、好ましくは少なくとも５ｍｓ、および／または最大で１５ｍｓ、特に最大で１０ｍｓ、特に最大で７ｍｓの持続時間を有することができる。

第２のフェーズにおいて放出される測定パルスは、特に、少なくとも１００ピコ秒、さらに好ましくは少なくとも１ｎｓ、特に少なくとも２ｎｓ、最も好ましくは少なくとも３ｎｓ、および／または最大で５０ｎｓ、最も好ましくは最大で３０ｎｓのパルス長を有する。

第１のフェーズのための方法は、特に、もっぱら第１の送信ユニットと、もっぱら第２のフェーズのための第２の送信ユニットとを使用することができ、第１の送信ユニットと第２の送信ユニットとは異なる。これは、特にいくつかのフレームについて当てはまる。第１の送信ユニットと第２の送信ユニットとは、特に同等に構成され得る。送信ユニットは、さらに、特にそれらに割り当てられるフェーズのために構成され得る。第１のフェーズのための送信ユニットは、それによって、送信要素としてＬＥＤを備えることができ、第２のフェーズを担当する送信ユニットはＶＣＳＥＬを備える。

本方法は、さらに、第１のフェーズおよび第２のフェーズのための異なるフレームのために、異なる、第１の送信ユニットと第２の送信ユニットとを交互に使用することができる。言い換えれば、第１の送信ユニットは、第１のフレームの場合は第１のフェーズを担当し、第２の送信ユニットは第２のフェーズを実行する。第２のフレームの場合は、送信ユニットの役割は次いで逆になる。これは、送信ユニットの均等な使用が行われ、個々の構成要素の早期エージングが回避されるという利点を有することができる。送信要素は異なる程度に熱的に応力を加えられるので、第１のフェーズと第２のフェーズとは送信ユニットのそれらの使用において異なるので、均等な使用がその場合特に関連がある。

第１のフェーズは、有利には第２のフェーズと時間的に並行して行われ、第１のフェーズの測定パルスと第２のフェーズの測定パルスとを区別するために、少なくとも１つのフェーズの測定パルスが符号化される。並行する第１および第２のフェーズは、上記で説明したように、第２の送信ユニットと第１の送信ユニットとが使用されることを必要とする。送信ユニットに割り当てられたすべての送信要素は、特に、ある時点において同じフェーズに常に割り当てられる。符号化は、受信された測定パルスの、第１のフェーズまたは第２のフェーズへの明確な割当てに役立つ。符号化は、特にパルスシーケンスの使用によって行われ得る。

本方法は、さらに、単一の送信ユニットのみを使用することができ、本方法は、第１のフェーズのためにおよび第２のフェーズのために時分割多重化によって送信ユニットを使用する。時分割多重化により、第１のフェーズの測定パルスと第２のフェーズの測定パルスとは区別され得る。

第１のフェーズと比較して、特に、より高い強度および／またはより長いパルス長および／またはより高いパルスレートをもつ測定パルス、言い換えれば、時間ユニット当たりより多くの測定パルスが第２のフェーズにおいて放出され得る。第２のフェーズの測定パルスの強度および／またはパルス長および／またはパルスレートは、特に、第１のフェーズの対応するパラメータの少なくとも１．２倍、好ましくは少なくとも１．５倍、最も好ましくは少なくとも２倍に対応する。第１のフェーズと比較して、より多くの測定サイクルが実行され得、および／または測定サイクル当たりより多くの測定パルスが第２のフェーズにおいて放出され得る。

パルスレートは、特に「ラウンドトリップ時間制限」を介して増加し得る。２つの放出された測定パルスを互いから明確に区別することを可能にするために、測定パルスの飛行時間の２倍を測定領域の終わりまで待たなければならないので、ラウンドトリップ時間制限は、特に、次々に放出される２つの測定パルスの「最小距離」である。ラウンドトリップ時間制限の超過に応答して、特に、受信された測定パルスを正しく割り当てることが可能であるように、符号化されたシーケンスが使用される。特に、より高いパルス強度をもつ測定パルスが使用され、範囲がしたがって拡大するという点で、より多くのエネルギーが第２のフェーズにおいて使用される。増加したパルスレートにより、より多くの測定パルスがさらに使用され、範囲もしたがって拡大する。

第１のフェーズは、特に走査フェーズとして理解され得、これは、測定領域の完全な感知に関する走査ではないが、関心領域の発見に関する走査に関する。対照的に、第２のフェーズは、特に、深度情報を受信するための集中測定フェーズとして理解され得る。限られたハードウェアならびに限られた時間バジェットはこのように効果的に使用され得るが、ＳＮＲが同時に増加する。特に、遠距離にある極めて小さい物体を検出することが可能であるように、本方法の広い範囲および少なくとも１つの関心領域の高い分解能が達成される。

本方法は、特に第１のフェーズおよび／または第２のフェーズのための照明の定義を含むことができ、特に、測定領域のどの下位領域が照明されるか、または測定領域全体が照明されるかどうかがそれによって定義される。特に、測定領域全体が第１のフェーズの一部として感知され得る。照明は、その場合、測定領域全体を含むであろう。

第１のフェーズの一部として、本方法は、さらに、測定パルスを放出するために、少なくとも１つのランダム化された照明シーケンス、すなわち、ランダム照明パターンのシーケンスを使用することができ、測定領域の２Ｄ情報が再構成によって決定される。異なるランダム照明パターンは、有利には、送信ユニット自体を放出することによって作成される。照明パターンを作成するために、特に、ビーム経路においてさらなる要素、たとえばミラーは使用されない。照明パターンの知識に基づいて、２Ｄ情報の決定は再構成によって極めて迅速に行われ得、少なくとも１つの関心領域が２Ｄ情報から導出され得る。上述のステップは、特に「圧縮感知（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）」と呼ばれる。

第１のフェーズの一部として、少なくとも１つの関心領域を決定するために少なくとも１つのニューラルネットワークがさらに使用され得る。本方法は、どの関心領域が２Ｄ情報から導出されるかの助けを借りて、画像処理をさらに含むことができる。

受信要素は、特に評価ユニットによって評価される。第２のフェーズの一部として、少なくとも１つの関心領域に関する受信要素、ならびに少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の少なくとも１つの下位領域に関する受信要素が評価され得る。関心領域に関して、少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の下位領域中よりもより多い受信要素が、評価の一部として同時に評価される。関心領域に関して、受信要素は、さらに、少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の下位領域と比較して、より少なく組み合わせられた様態で評価され得る。

測定パルスは、関心領域に、ならびに少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の下位領域に送られ得る。関心領域に送られた測定パルスは送信要素の第１のグループによって送られる。送信要素の第１のグループは関心領域の空間領域に割り当てられる。送信要素の第１のグループは、さらに、対応する受信要素、すなわち受信要素の第１のグループに割り当てられる。逆に、測定パルスは、送信要素の第２のグループによって、少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の少なくとも１つの下位領域に放出される。第２のグループは、下位領域と、受信要素の第２のグループとに対応する。

受信要素の第２のグループと比較して、受信要素の第１のグループのより多い受信要素が、できる限り高い分解能を達成するために同時に評価され得る。これは、特に、できる限り多くの受信要素がそれぞれの評価ユニットに割り当てられ、したがって個々に評価され得るという点で達成される。関心領域の外側では、このように受信要素の第２のグループに関して、受信要素が組み合わせられた様態で評価され得る。これは、特に、組み合わせられた受信要素が共通の評価ユニットに割り当てられ、評価ユニットは、したがってそれに応じて受信された情報を平均化するという点で達成される。それによって、少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の少なくとも１つの下位領域が、より粗い分解能を有することが達成される。これは、特に、関心領域を除いて、測定領域の残り全体に関係する。関心領域の外側に位置する測定領域の下位領域は、さらに、またまったく評価され得ない。

少なくとも１つの関心領域に関して、すなわち、受信要素の第１のグループに関して、受信要素は、同様に、組み合わせられた様態で評価され得、第２のグループに関係するよりも少ない受信要素が組み合わせられる。「より少なく組み合わせられた」という用語は、したがって、より少ない受信要素が同じ評価ユニットに割り当てられるように理解されるべきである。言い換えれば、関心領域に割り当てられる受信要素のより少ない受信要素が、関心領域の外側に位置する測定領域の下位領域中よりも、共通の評価ユニットに割り当てられる。受信要素と評価ユニットとの間の１：１の割当ては、特に関心領域に関して可能である。２：１、または３：１、または ４：１の割当ては、特に外側で可能である。

送信要素の第１のグループは、その上、測定パルスを放出することができ、測定パルスのパルスレートは変動する。送信要素の第１のグループは、さらに、送信要素の第２のグループよりも多くの測定サイクルを実行し得る。さらに、送信要素の第２のグループと比較して、送信要素ごとの測定サイクル当たりより多くの測定パルスが放出され得る。できる限り大きいＳＮＲをもつヒストグラムを取得するために、第１のグループの測定パルスのパルス長およびパルス強度が設定され得る。送信要素の第２のグループのパルスレート、パルスレートにおける測定パルスの数、パルス長、および／またはパルス強度は、第１のグループと比較してより小さくなり得る。全体として、述べられたパラメータは、システムのリアルタイム機能が可能にされるような形で、時間バジェット全体に応じて設定される。

関心領域の外側では、対応する受信要素は、特に、残っている評価ユニットに割り当てられ得るか、またはまったく評価もされ得ない。その結果、極めて高い分解能（関心領域）をもつ領域と、より低い分解能をもつ領域との間の測定領域のスプリットが得られる。この原理に基づいて、極めて限定された数の評価ユニットのみによって極めて多数の受信要素を評価することが可能である。

「より少なく組み合わせられた」という用語はまた、少なくとも１つの関心領域に関する飛行時間が、少なくとも１つの関心領域の外側に位置する測定領域の下位領域の受信要素の飛行時間と比較して、より少なく組み合わせられた様態でヒストグラムに入力されるように理解され得る。言い換えれば、受信要素の第２のグループの場合、いくつかの隣接する受信要素の飛行時間は共通のヒストグラムに入力され得る。第１のグループは、たとえば、２つ、３つ、または４つの受信要素の飛行時間が共通のヒストグラムに入力されるような形で再分割され得る。受信要素の第１のグループの場合、各受信要素の飛行時間は別個のヒストグラムに入力され得るか、または少なくとも、共通のヒストグラムに割り当てられる受信要素の数は、第２のグループの場合よりも少なくなり得る。「より少なく組み合わせられた」評価の効果はより良い分解能である。たとえば、より少ない受信要素が共通のヒストグラムに割り当てられる場合、ヒストグラムによって決定された距離値がこのようにより小さいピクセルブロックに割り当てられるので、空間分解能はより良い。

異なる関心領域は、関連性が変動するものとして分類され得、すなわち好ましくは、第１のフェーズの一部として、互いに比較され得る。本方法は、したがって、有利には、互いに比較して変動する関連性の関心領域の識別を含む。より関連性が高い関心領域の評価の一部として、より関連性が低い関心領域と比較して、より多い受信要素が同時に評価され得、および／または受信要素は、より関連性が高い関心領域の評価の一部として、より関連性が低い関心領域と比較してより少なく組み合わせられた様態で評価される。

より関連性が高い関心領域に割り当てられた受信要素のうち、特に、より関連性が低い関心領域よりも少ない受信要素が共通の評価ユニットに割り当てられる。より関連性が高い関心領域に関しては、特に受信要素と評価ユニットとの間の１：１の割当てが可能である。より関連性が低い関心領域に関しては、２：１、または３：１、または４：１の割当てが好ましくは可能である。

さらなる態様では、本発明は、光学距離測定のためのデバイスに関する。デバイスは、特に、第１のフェーズのための測定パルスを放出するための送信ユニットと、第２のフェーズのための測定パルスを放出するための送信ユニットとを含む。これらは、異なる送信ユニットまたは同じ送信ユニットであり得る。デバイスは、第１のフェーズの反射された測定パルスと第２のフェーズの反射された測定パルスとを受信するための単一の受信ユニットをさらに含む。

デバイスは、受信ユニットの受信要素を評価するための、したがって第２のフェーズの一部として測定領域の２Ｄ情報を決定するための、２Ｄ情報からの関心領域の査定を行うための、ならびに第２のフェーズの一部として３Ｄ情報を決定するための評価ユニットをさらに含む。評価ユニットは、特に、飛行時間カウンタ、いわゆる時間デジタル変換器によってそれぞれ形成される。

デバイスは、特に、ＬＩＤＡＲセンサー、特に、固体ＬＩＤＡＲセンサーであり、これは、特に測定パルスをそらすための機械的部品を含まない。

送信ユニットは、特に送信要素のアレイであり、送信要素は個々におよび選択的にアドレス指定され得る。送信要素は、特にＶＣＳＥＬ、すなわち、面エミッタである。送信ユニットは、さらに、光フェーズドアレイであり得る。送信要素は、さらに、レーザーダイオード、ファイバーレーザー、またはＬＥＤであり得る。送信要素は、アドレス指定可能な液晶をさらに備えることができる。

受信要素は、特に、特にアレイ、好ましくは焦点面アレイ、特にＡＰＤアレイ、最も好ましくはＳＰＡＤアレイの形態の検出器である。アレイは、量子ドットに基づいて量子膜構造をさらに備えることができる。受信要素は、特にピクセルを形成する。

デバイスは、有利には、２Ｄ情報に基づいて関心領域を査定する目的にかなう関心領域査定ユニットを備える。デバイスは、特に、「圧縮感知」および／または画像処理および／または少なくとも１つのニューラルネットワークを使用することができる。関心領域査定ユニットは、関心領域のサイズおよび／または関連性をさらに定義することができ、および／または関心領域中に位置する可能な物体をすでに識別することができる。

デバイスは、特に、第１のフェーズおよび／または第２のフェーズにおいて、送信側の照明、たとえば少なくとも１つの照明シーケンスを決定し、それに基づいて、照明を実行する送信ユニットを割り当てるために形成された、割振りユニットをさらに備えることができる。割当てユニットは、さらに、特に、関心領域が可能な限り最も高い分解能を有し、関心領域の外側に位置する領域が、より粗い分解能を有するか、または分解能をまったく有しないような形で、第２のフェーズにおいて照明を指定する目的にかなう。これは、特に、時間バジェット、特に第１のフェーズおよび第２のフェーズのための照明の部分、ハードウェア、特に限られた数の評価ユニット、ならびに受信要素および送信要素、および／または第１のフェーズにおいて査定された関心領域、特に関心領域のサイズおよび／または関連性など、パラメータの検討において行われる。割振りユニットは、このように、一定の照明を達成するために、送信側の送信要素を割り振る。割振りユニットは、さらに、対応する受信要素に評価ユニットを割り当てる、すなわち、受信要素が関心領域に割り当てられるかどうかに応じて、ならびに／あるいは関心領域のサイズおよび／または関連性に応じて割り当てる。これは、少なくとも１つの関心領域の可能な限り最も高い分解能を達成するという目的にかなう。

関心領域査定ユニットおよび割振りユニットは、それによって単一のユニットによって実施され得る。

デバイスは、割当てユニットからの情報に基づいて送信要素および／または受信要素および／または評価ユニットを制御する、制御ユニットをさらに備える。

概略的に、距離測定のための本発明による方法のプロセスダイヤグラムを示す図である。 概略的に、距離測定のための本発明によるデバイスを示す図である。 概略的に、図２によるデバイスの受信ユニットの上面を示す図である。

図１は、距離測定のための本発明による方法１００のプロセスダイヤグラムを示す。

方法１００は、測定領域の少なくとも１つの下位領域の３Ｄ情報がフレームの一部として決定される、少なくとも１つのフレームの作成１０１を含む。フレームのための時間バジェットは、少なくとも１つの関心領域を査定するための第１のフェーズと、少なくとも１つの関心領域からの３Ｄ情報を決定するための第２のフェーズとの間でスプリットされる１０２。

方法１００は、複数の測定パルスが送信ユニット１１によって第１のフェーズの一部として放出され１０７、反射された測定パルスが受信ユニット１２によって受信される１０８、第１のフェーズの実行１０３を含む。反射された測定パルスに基づいて、測定領域の２Ｄ情報が決定される１０９。特に２Ｄ強度画像がさらに作成される１１０。

第１のフェーズのための照明が、さらに、第１のフェーズの一部として決定され得る１０４。照明に基づいて、送信要素が送信側で割り当てられ得１０５、それの助けを借りて、照明が実装される。反射した測定パルスを評価するために、受信要素１２ａへの評価ユニット１５の受信側での割当て１０６がさらに行われ得る。

少なくとも１つの関心領域は、測定領域の２Ｄ情報に基づいて査定される。特に、「圧縮感知」および／またはニューラルネットワークおよび／または画像処理がそれによって使用され得る。関心領域のサイズおよび関連性が、その上決定され得る。

方法１００は、複数の測定パルスがこの場合も送信ユニット１１によって放出され１１６、反射された測定パルスが受信される１１７、第２のフェーズの実行１１２をさらに含む。少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報が、さらに、第２のフェーズの一部として決定される１１８。

測定領域のどの下位領域が照明されるかを決定する第２のフェーズのための照明も、好ましくは第２のフェーズの一部として決定される１１３。これは、特に、あらかじめ決定された関心領域に関係する。関心領域が可能な限り最も高い分解能を有することができるように、送信側では、送信要素がこの場合も第２のフェーズの照明に割り当てられ１１４、受信側では、評価ユニットが受信要素１２ａに割り当てられる１１５。

図２は、送信要素を備える送信ユニット１１と、受信要素１２ａを備える受信ユニット１２とを有する、距離を測定するためのデバイス１０を示す。

デバイス１０は、第１のフェーズからの２Ｄ情報に基づいて関心領域を決定する１０９ために形成された、関心領域査定ユニット１３をさらに備える。デバイス１０は、受信要素１２ａによって検出された、反射された測定パルスを評価するために役立つ評価ユニット１５を備える。デバイス１０は、測定領域の対応する下位領域がどのくらい高度に分解されるかに応じて、送信側で第１のフェーズおよび／または第２のフェーズの前に定義された照明に送信要素を割り当て、受信側で受信要素１２ａに評価ユニットを割り当てるように構成された、割振りユニット１４をさらに備える。デバイス１０は、上述のユニットを制御するように構成された制御ユニット１６をさらに備える。

図３は、個々の受信要素１２ａが明らかに見られ得る、図２のデバイスの受信ユニット１２の上面を示す。

図３には、４つの影付き受信要素１２ａが、第１のフェーズの一部として査定された関心領域にどのように割り当てられるかが示されている。関心領域が第２のフェーズの一部として高い分解能で測定され得るように、別個の評価ユニット１５が、各場合において、これらの４つの受信要素１２ａの各々に割り当てられる。受信ユニット１２の他の受信要素１２は組み合わせられた様態で評価される。例として、関心領域に割り当てられない３つの受信要素１２ａが共通の評価ユニット１５にどのように割り当てられるかが示唆される。

１００ 方法
１０１ フレームを作成する
１０２ 第１のフェーズと第２のフェーズとの間で時間バジェットをスプリットする
１０３ 第１のフェーズを実行する
１０４ 第１のフェーズのための照明を定義する
１０５ 送信側で第１のフェーズの照明に送信要素を割り当てる
１０６ 受信側で受信要素に評価ユニットを割り当てる
１０７ 複数の測定パルスを放出する
１０８ 反射された測定パルスを受信する
１０９ 測定領域の２Ｄ情報を決定する
１１０ ２Ｄ強度画像を作成する
１１１ 少なくとも１つの関心領域を査定する
１１２ 第２のフェーズを実行する
１１３ 第２のフェーズのための照明を定義する
１１４ 送信側で第２のフェーズの照明に送信要素を割り当てる
１１５ 受信側で受信要素に評価ユニットを割り当てる
１１６ 複数の測定パルスを放出する
１１７ 反射された測定パルスを受信する
１１８ 少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報を決定する
１０ デバイス
１１ 送信ユニット
１２ 受信ユニット
１２ａ 受信要素
１３ 関心領域査定ユニット
１４ 割振りユニット
１５ 評価ユニット
１６ 制御ユニット

Claims (15)

1. 光学距離測定のための方法（１００）であって、
   該方法（１００）は、少なくとも１つのフレームの作成（１０１）を含み、
   フレームが単一の画像として理解され、
   測定領域の少なくとも１つの下位領域の３Ｄ情報が前記フレームの一部として決定され、
   前記方法（１００）は、少なくとも１つの関心領域を査定するための第１のフェーズと、前記少なくとも１つの関心領域から３Ｄ情報を決定するための第２のフェーズとの間に、前記フレームを作成するための時間バジェットのスプリット（１０２）を含み、
   前記方法（１００）は、前記第１のフェーズの実行（１０３）を含み、複数の測定パルスが送信ユニット（１１）によって放出され（１０７）、反射された測定パルスが前記第１のフェーズの一部として受信ユニット（１２）によって受信され（１０８）、
   前記測定領域の２Ｄ情報が前記第１のフェーズの一部として決定され（１０９）、
   前記２Ｄ情報が前記測定領域の２Ｄ強度画像として理解されるべきであり、
   前記測定領域の３Ｄ情報、したがって前記第１のフェーズの前記測定パルスの飛行時間が前記第１のフェーズの一部として決定されず、
   少なくとも１つの関心領域が前記２Ｄ情報から査定され（１１１）、
   前記関心領域が前記測定領域の下位領域であり、
   前記方法（１００）は、前記第２のフェーズの実行（１１２）を含み、
   複数の測定パルスが送信ユニット（１１）によって放出され（１１６）、反射された測定パルスが前記第２のフェーズの一部として前記受信ユニット（１２）によって受信され（１１７）、
   前記少なくとも１つの関心領域の３Ｄ情報が前記第２のフェーズの一部として決定され（１１８）、
   前記第１のフェーズのための前記時間バジェットの部分が前記第２のフェーズの部分の最大で５０％である、
   方法（１００）。
2. 前記方法（１００）は、いくつかのフレームの作成を含み、
   前記方法（１００）は、すべてのフレームの前記第１のフェーズのために第１の送信ユニットのみを使用し、すべてのフレームの前記第２のフェーズのために第２の送信ユニットのみを使用する、
   請求項１に記載の方法（１００）。
3. 前記方法（１００）は、いくつかのフレームの作成を含み、
   前記方法（１００）は、前記第１のフェーズと前記第２のフェーズとのための異なるフレームのために第１の送信ユニットと第２の送信ユニットとを交互に使用する、
   請求項１に記載の方法（１００）。
4. 前記第１のフェーズが前記第２のフェーズと時間的に並行して行われ、
   前記第１のフェーズの前記測定パルスと前記第２のフェーズの前記測定パルスとを区別するために少なくとも１つのフェーズの測定パルスが符号化される、
   請求項１または２に記載の方法（１００）。
5. 前記方法（１００）は、ただ１つの送信ユニット（１１）を使用し、
   前記方法（１００）は、前記第１のフェーズのためにおよび前記第２のフェーズのために時分割多重化によって前記送信ユニット（１１）を使用する、
   請求項１に記載の方法（１００）。
6. 前記第１のフェーズと比較して、より高い強度および／またはより長いパルス長および／またはより高いパルスレートをもつ測定パルスが前記第２のフェーズにおいて放出される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（１００）。
7. 前記第１のフェーズの一部として、前記方法（１００）は、前記測定パルスを放出するために少なくとも１つのランダム化された照明シーケンスを使用し、前記測定領域の前記２Ｄ情報が再構成によって決定される、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（１００）。
8. 前記第１のフェーズの一部として、前記方法（１００）は、前記少なくとも１つの関心領域を決定する（１１１）ために少なくとも１つのニューラルネットワークを使用する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の方法（１００）。
9. 前記受信ユニット（１２）が複数の受信要素（１２ａ）を含み、
   前記第２のフェーズの一部として、少なくとも１つの関心領域に関する受信要素（１２ａ）と、前記少なくとも１つの関心領域の外側に位置する前記測定領域の少なくとも１つの下位領域に関する受信要素（１２ａ）とが評価され、
   前記関心領域に関して、前記少なくとも１つの関心領域の外側に位置する前記測定領域の前記下位領域と比較して、より多い受信要素（１２ａ）が、前記評価の一部として同時に評価され、および／または
   前記関心領域に関して、受信要素（１２ａ）が、前記少なくとも１つの関心領域の外側に位置する前記測定領域の前記下位領域と比較して、前記評価の一部として、より少なく組み合わせられた様態で評価される、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方法（１００）。
10. 受信された測定パルスの飛行時間が決定され、前記評価の一部としてヒストグラムに入力され、
    少なくとも１つの関心領域に関する受信要素（１２ａ）の飛行時間が、前記少なくとも１つの関心領域の外側に位置する前記測定領域の下位領域の受信要素（１２ａ）の飛行時間と比較して、より少なく組み合わせられた様態でヒストグラムに入力される、
    請求項９に記載の方法（１００）。
11. 異なる関心領域が、関連性が変動するものとして分類される、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法（１００）。
12. より関連性が高い関心領域の前記評価の一部として、より関連性が低い関心領域と比較して、より多い受信要素（１２ａ）が同時に評価され、および／または
    受信要素（１２）が、より関連性が高い関心領域の前記評価の一部として、より関連性が低い関心領域と比較して、より少なく組み合わせられた様態で評価される、
    請求項１１に記載の方法（１００）。
13. 光学距離測定のためのデバイス（１０）であって、
    該デバイス（１０）は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法（１００）を実行するように構成され、
    前記デバイス（１０）は、前記第１のフェーズのための測定パルスを放出するための送信ユニット（１１）と、前記第２のフェーズのための測定パルスを放出するための送信ユニット（１１）とを備え、
    前記デバイス（１０）は、前記第１のフェーズの反射された測定パルスと前記第２のフェーズの反射された測定パルスとを受信するための受信ユニット（１２）を備える、
    デバイス（１０）。
14. プログラムがコンピュータのメモリにロードされた後、コンピュータが、請求項１３に記載のデバイス（１０）と一緒に、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法（１００）を実行することを可能にする、前記プログラムがそこに記憶された、コンピュータ可読記憶デバイスを備える、コンピュータプログラム製品。
15. プログラムがコンピュータのメモリにロードされた後、コンピュータが、請求項１３に記載のデバイス（１０）と一緒に、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法（１００）を実行することを可能にする、前記プログラムがそこに記憶された、コンピュータ可読記憶デバイス。

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