KR20210008025A - 고밀도 프로젝션 패턴들을 사용한 거리 측정 방법 - Google Patents

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아키테루 키무라
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Abstract

일 예에서, 방법은, 거리 센서의 처리 시스템에 의해 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계로서, 상기 패턴은 복수의 프로젝션 아티팩트를 포함하는, 상기 지시하는 단계와, 광의 패턴을 포함하는 물체의 이미지에서 복수의 아티팩트들 중 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치를 처리 시스템에 의해 검출하는 단계로서, 제 1 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 1 궤적에 대응하는 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하고, 궤적은 거리 센서의 이미징 센서상의 제 1 프로젝션 아티팩트의 잠재적인 이동의 범위를 나타내는, 상기 검출하는 단계, 및 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치에 부분적으로 기초하여 처리 시스템에 의해 거리 센서에서 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

고밀도 프로젝션 패턴들을 사용한 거리 측정 방법
본 출원은 2018년 6월 6일에 출원된 미국 가특허출원 제62/681,236호를 우선권으로 주장하며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
미국 특허출원 제14/920,246호, 제15/149,323호 및 제15/149,429호는 거리 센서들의 다양한 구성들을 설명한다. 이러한 거리 센서들은 보안, 게임, 무인 차량들의 제어 및 다른 애플리케이션들을 포함한 다양한 애플리케이션들에 유용할 수 있다.
이러한 애플리케이션들에 설명된 거리 센서들은 인간의 눈에 실질적으로 보이지 않는 파장(예를 들어, 적외선)으로 광 빔들을 시야에 투영하는 프로젝션 시스템들(예, 레이저들, 회절 광학 요소들, 및/또는 다른 협력 구성요소들을 포함)을 포함한다. 광의 빔들은 발산되어, 적절한 광 수신 시스템(예, 렌즈, 이미지 캡처 디바이스, 및/또는 다른 구성 요소들)에 의해 검출될 수 있는 패턴(점들, 짧은 선들 또는 다른 아티팩트들)을 생성한다. 패턴이 시야에 있는 물체에 입사할 때, 센서에서 물체까지의 거리는 센서의 광 수신 시스템에 의해 캡처될 수 있는 시야의 하나 이상의 이미지들에서 패턴의 외관(예, 점들, 짧은 선들 또는 다른 아티팩트들의 위치 관계)을 기반으로 계산될 수 있다. 물체의 모양과 크기도 결정될 수 있다.
예를 들어, 패턴의 외관은 물체까지의 거리에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 패턴이 점들의 패턴을 포함하는 경우, 물체가 센서에 가까울 때, 점들은 서로 더 가까워 보일 수 있고, 물체가 센서에서 멀어질 때 서로 멀리 떨어져 보일 수 있다.
본 개시사항은 고밀도 프로젝션 패턴들을 사용하는 거리 측정을 위한 장치, 방법 및 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 광범위하게 설명한다. 위에서 논의한 바와 같이, 미국 특허출원 제14/920,246호, 제15/149,323호 및 제15/149,429호에 설명된 것과 같은 거리 센서들은, 물체를 포함하는 시야에서 발산되어 패턴(예 : 점, 짧은 선들 또는 다른 아티팩트들)을 생성하는 광의 빔들을 투영함으로써, 물체까지의 거리(그리고 잠재적으로 물체의 모양과 치수)를 결정한다. 광의 빔은 인간의 눈에는 실질적으로 보이지 않지만 적절한 검출기(예를 들어, 광 수신 시스템의)에는 보이는 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 레이저 광 소스들로부터 투영될 수 있다. 그런 다음 물체까지의 3 차원 거리는 삼각측량 기술을 사용하여 검출기에 대한 패턴의 외관을 기반으로 계산될 수 있다.
고밀도 패턴들(즉, 프로젝션 아티팩트들 사이의 거리가 작은 패턴들)은 더 높은 해상도의 거리 측정들이 이루어질 수 있도록 하기 때문에 종종 바람직하다. 그러나 이러한 패턴들의 고밀도는 거리 계산을 더 복잡하게 만들 수도 있다. 하나의 경우, 프로젝션 아티팩트들이 서로 가까울수록, 개별 프로젝션 아티팩트들의 궤적들의 이동(이동 영역들, 또는 잠재적 이동의 범위들)이 중첩할 가능성이 더 높다. 이러한 중첩은 센서가 개별 프로젝션 아티팩트들과 이들의 이동들을 구별하기 어렵게 만든다. 프로젝션 아티팩트의 이동이 프로젝션 아티팩트의 외관에 영향을 미치고, 프로젝션 아티팩트들의 외관을 기반으로 거리가 계산되기 때문에, 거리 측정을 복잡하게 하고, 더 긴 계산 시간을 초래한다.
또한, 물체가 센서에 가까울수록 심지어 더 낮은 밀도의 패턴도 밀도가 더 조밀하게 보일 수 있다. 특히 프로젝션 아티팩트들의 크기, 강도 및 간격은 물체까지의 거리에 따라 변한다. 센서가 물체에서 더 멀리 떨어질 때, 프로젝션 패턴은 덜 조밀하게 보일 것이고; 프로젝션 아티팩트들은 그 사이의 간격이 더 커지면서 더 작고 덜 밝게 보일 것이다. 센서가 물체에 더 가까울 때, 투영 패턴은 더 조밀하게 보일 것이고; 프로젝션 아티팩트는 그 사이의 간격이 더 작으면 더 크고 더 밝게 보일 것이다. 프로젝션 아티팩트들의 크기들, 강도들 및 모양들은 또한 물체의 모양, 반사율 및 반사율 분포에 따라 변할 수 있다.
더욱 복잡한 문제들로, 검출기에 의해 캡쳐된 이미지는 프로젝션 패턴에 추가하여 시각적 잡음을 포함할 수 있다. 이러한 시각적 잡음은 물체의 특성들(예 : 반사율) 및/또는 주변 조명 조건들의 결과로 발생할 수 있다. 시각적 잡음은 특히 프로젝션 패턴이 매우 조밀할 때 프로젝션 아티팩트를 효율적인 방식으로 정확하게 인식하는 것을 더 어렵게 만들 수 있다.
본 개시사항의 예들은 고밀도 프로젝션 패턴의 이미지에서 개별 프로젝션 아티팩트들을 신뢰성 있게 식별하는 방법을 제공하며, 여기서 이미지는 프로젝션 패턴에 추가하여 시각적 잡음을 포함할 수 있다. 특히, 본 개시사항의 예들은 종래 2-차원 문제였던 프로젝션 아티팩트 위치를 검출하는 문제를 1-차원 문제로 감소시킨다. 일 예에서, 각 프로젝션 아티팩트의 궤적에는 윈도우, 예를 들어 프로젝션 아티팩트가(삼각 측량 원리에 따라) 프로젝션 패턴에 나타날 것으로 예상되는 위치들의 고정된 물리적 범위가 할당된다. 본 개시사항의 예들은 거리 센서가 이들 윈도우들을 결정하도록 교정되었다고 가정한다. 그런 다음 주어진 프로젝션 아티팩트의 해당 궤적 윈도우 내에서 피크 광 강도 영역이 식별된다; 피크 광 강도의 이러한 영역은 프로젝션 아티팩트의 위치에 해당하는 것으로 간주된다. 프로젝션 아티팩트들의 위치들은 이러한 방식으로 빠르게 식별될 수 있어, 물체 거리의 신속한 삼각측량 및 계산을 허용할 수 있다. 추가 예들에서, 임계값들은 윈도우의 먼 단부들에 적용될 수 있어, 피크 광 강도가 이들 임계값들 너머에(예를 들어, 윈도우 가장자리들 중 하나에 너무 가깝게) 위치할 때, 프로젝션 아티팩트가 거리 계산으로부터 제거된다. 이것은 정확한 거리 계산을 허용하기 위해 센서에 너무 가까운 시각적 잡음 및 물체를 보상한다.
일 예에서, 방법은, 거리 센서의 처리 시스템에 의해 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계로서, 패턴은 복수의 프로젝션 아티팩트를 포함하며, 복수의 프로젝션 아티팩트들의 각 프로젝션 아티팩트는 거리 센서의 이미징 센서 상에서 각 프로젝션 아티팩트의 잠재적 이동 범위를 나타내는 궤적과 관련되며, 궤적들의 이동 방향에 대해 평행한 방향으로 인접한 두 궤적들 사이에 적어도 제 1 임계 거리가 존재하며, 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향으로 인접한 2개의 궤적들 사이에 적어도 제 2 임계 거리가 존재하는, 지시하는 단계, 광의 패턴을 포함하는 물체의 이미지에서 복수의 아티팩트들 중 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치를 처리 시스템에 의해 검출하는 단계로서, 제 1 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 1 궤적에 대응하는 제 1 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하는, 검출하는 단계, 및 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치에 부분적으로 기초하여 처리 시스템에 의해 거리 센서에서 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 비-일시적 기계-판독가능 저장 매체는 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들로 인코딩된다. 실행될 때, 명령들은 프로세서로 하여금 일 예에서 방법을 포함하는 동작들을 수행하게 하고, 이러한 방법은, 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계로서, 패턴은 복수의 프로젝션 아티팩트를 포함하며, 복수의 프로젝션 아티팩트들의 각 프로젝션 아티팩트는 거리 센서의 이미징 센서 상에서 각 프로젝션 아티팩트의 잠재적 이동 범위를 나타내는 궤적과 관련되며, 궤적들의 이동 방향에 대해 평행한 방향으로 인접한 두 궤적들 사이에 적어도 제 1 임계 거리가 존재하며, 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향으로 인접한 2개의 궤적들 사이에 적어도 제 2 임계 거리가 존재하는, 지시하는 단계, 광의 패턴을 포함하는 물체의 이미지에서 복수의 아티팩트들 중 제 1 아티팩트의 위치를 검출하는 단계로서, 제 1 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 1 궤적에 대응하는 제 1 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하는, 검출하는 단계, 및 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치에 부분적으로 기초하여 거리 센서에서 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 방법은 거리 센서의 처리 시스템에 의해 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계로서, 패턴은 복수의 프로젝션 아티팩트를 포함하는, 지시하는 단계, 광의 패턴을 포함하는 물체의 이미지에서 복수의 아티팩트들 중 제 1 아티팩트의 위치를 처리 시스템에 의해 검출하는 단계로서, 검출하는 단계는 제 1 프로젝션 아티팩트의 궤적에 대응하는 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하고, 궤적은 거리 센서의 이미징 센서상의 제 1 프로젝션 아티팩트의 잠재적인 이동의 범위를 나타내는, 검출하는 단계, 및 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치에 부분적으로 기초하여 처리 시스템에 의해 거리 센서에서 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 개시사항의 예들에 따른, 거리 센서의 프로젝션 시스템에 의해 생성된 프로젝션 패턴에서 프로젝션 아티팩트들의 위치들을 검출하기 위한 윈도우들의 사용을 개념적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 개시사항의 예들에 따른 복수의 프로젝션 아티팩트들의 궤적들의 확대도.
도 3은 본 개시사항에 따른, 단일 프로젝션 아티팩트에 대한 윈도우 및 관련 기하학적 외형을 도시하는 도면.
도 4는 물체가 거리 센서에 너무 가까워서 패턴의 영역에 있는 프로젝션 아티팩트들이 너무 크거나 밝아서 프로젝션 아티팩트들이 서로 겹치게 되어 개별 프로젝션 아티팩트들을 구별하기 어려운 예시적인 프로젝션 패턴을 도시하는 도면.
도 5는 광학 잡음이 프로젝션 패턴의 영역에서 개별 프로젝션 아티팩트들을 구별하기 어렵게 하는 예시적인 프로젝션 패턴을 도시하는 도면.
도 6은 도 3의 윈도우에 광학 잡음이 존재하는 경우를 나타내는 도면.
도 7은 본 개시사항에 따른 고밀도 프로젝션 패턴들을 이용한 거리 측정 방법의 일 예를 나타내는 흐름도.
도 8은 센서로부터 물체까지의 거리를 계산하기 위한 예시적인 전자 디바이스의 상위-레벨 블록도.
도 1은 본 개시사항의 예들에 따른 거리 센서의 프로젝션 시스템에 의해 생성된 프로젝션 패턴에서 프로젝션 아티팩트들의 위치를 검출하기 위한 윈도우의 사용을 개념적으로 도시한다. 도 1의 예에서, 프로젝션 아티팩트들은 점들로 도시된다; 그러나 프로젝션 아티팩트들은 짧은 선들, x, 등과 같은 다른 형태들을 취할 수 있다. 따라서,도 1은 예시를 위해 점들을 사용한다. 프로젝션 아티팩트들은 그리드의 x 및 y 축을 따라 배열될 수 있어, 복수의 행들과 복수의 열들이 형성된다. 이러한 배열은 y 축에 평행한(예를 들어, 행에 직교하는) 중심선(미도시)에 대해 대칭일 수 있다. 프로젝션 아티팩트의 궤적들(1021-102n)(이하 개별적으로 "궤적(102)" 또는 집합적으로 "궤적들(102")로 지칭됨)은 x 축에 평행이다(x 축을 따라, 이동한다).
일 예에서, 각각의 궤적(102)은 대응하는 윈도우(1041-104n)(이하 개별적으로 "윈도우(104)" 또는 집합적으로 "윈도우들(104)"로 지칭됨)와 관련된다. 위에서 논의된 바와 같이, 궤적(102)에 대한 윈도우(104)는 프로젝션 패턴이 거리가 계산될 물체에 투영될 때 대응하는 프로젝션 아티팩트가 프로젝션 패턴에 나타날 것으로 예상되는 위치들의 고정된 물리적 범위를 나타낸다. 일 예에서, 각각의 윈도우(104)는 실질적으로 원추형 또는 테이퍼진 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에서, 각 윈도우(104)의 좌측은 각 윈도우의 우측보다 더 좁은 것으로 도시되었다. 이 모양은 물체 거리로 인한 프로젝션 아티팩트 크기의 변화들을 설명한다. 특히 거리 센서가 물체에서 멀어 질수록, 프로젝션 아티팩트는 물체 상에서 더 작게 보일 것이다. 반대로, 거리 센서가 물체에 가까울수록, 프로젝션 아티팩트는 물체 상에서 더 크게 보일 것이다. 따라서, 각 윈도우(104)의 더 좁은 단부(106)는 대응하는 프로젝션 아티팩트를 검출하기 위한 먼 한계 거리를 나타내는 반면, 윈도우의 더 넓은 단부(108)는 대응하는 프로젝션 아티팩트를 검출하기 위한 가까운 한계 거리를 나타낸다.
예시된 예에서, 동일 직선상의 인접한 궤적들(102) 사이에 중첩이 없음에 주목해야 한다. 즉, 프로젝션 패턴의 동일한 행에 나타나는 2개의 인접한 프로젝션 아티팩트들의 궤적들(102)(궤적(1021 및 1022)과 같은)은 중첩되지 않는다. 이것은 도 2에 개념적으로 도시되어 있고, 도 2는 본 개시사항의 예들에 따른 복수의 프로젝션 아티팩트들의 궤적들(2001-200m)(이하 개별적으로 "궤적(200)"또는 집합적으로 "궤적들(200)"로 지칭됨)의 클로즈업 뷰를 도시한다. 예시된 바와 같이, 동일한 행 내에서 주어진 궤적의 가까운 한계 거리(예를 들어, 대응하는 윈도우의 넓은 단부)와 인접 궤적의 먼 한계 거리(예를 들어, 윈도우의 좁은 단부) 사이에 적어도 하나의 임계 거리(d1)(d1> 0)가 존재한다. 또한, 주어진 궤적(200)의 궤적 중심(예를 들어, x 축에 평행한 궤적(200)을 통과하는 가상의 선(2021-202m))과 y 축을 따라 이동하는 인접한 궤적(200)의 궤적 중심 사이에 적어도 하나의 임계 거리(d2)(d2> 0)가 존재한다. 따라서, 어떠한 2개의 프로젝션 아티팩트들도 동일한 궤적 중심(202)을 공유할 수 없다. 또한, 어떠한 2개의 윈도우들도 중첩하지 않는다. 도 2의 패턴은 단순화되었음을 주목해야 한다. 예를 들어, 인접한 행들 사이(예: x 축을 따라) 또는 인접한 열들 사이(예: y 축을 따라)에 오프셋이 존재할 수 있다.
도 3은 본 개시사항에 따른, 단일 프로젝션 아티팩트(302)에 대한 윈도우(300) 및 관련된 기하학적 외형을 도시한다. 도 3은 또한 윈도우(300)를 가로질러 광 강도(또는 "픽셀 값")의 분포의 그래프(304)를 도시한다. 여기서, "픽셀 값"은 거리 센서의 이미징 센서(310)의 특정 픽셀에서 측정된 이미지 내의 광 강도를 표시하는 값을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 피크 광 강도(그래프(304)의 피크(306)로 표시)는 윈도우(300) 내에서 프로젝션 아티팩트(302)의 위치와 일치한다.
일 예에서, 윈도우(300) 내의 광 강도의 불-균일성의 영향을 줄이기 위해, y 방향의 광 강도(lΔxk)의 평균은 윈도우(300)의 서브-윈도우(예: 미세한 영역)에 대해 계산될 수 있다. 이러한 하위-윈도우는 윈도우(300)의 y 방향 전체에 걸쳐, 하지만 윈도우(300)의 x 방향(예: 프로젝션 아티팩트의 이동 방향)의 미세한 또는 제한된 부분(예: 5% 이하)에 걸쳐 늘어날 수 있다.
추가적으로, x 방향에서의 광 강도(lΔxk)의 분포뿐만 아니라 임계 범위 또는 값(s)을 초과하는 광 강도의 x 방향에서의 분포(도 3에 선(308)으로 표시)가 결정될 수 있다. 일 예에서, 광 강도 분포 임계 범위의 한계들(Rxmin 및 Rxmax)은 x 방향에서 프로젝션 아티팩트의 위치(x1)(즉:Rx1min, Rx1max)에 대해 일정하거나 다른 값들을 갖는다. 추가적인 예에서, 임계 값(s)은 x 방향에서의 위치(xk)에 대해 일정한 값 또는 다른 값을 가질 수 있다.
따라서, 거리 센서의 이미지 센서에 의해 획득된 이미지가 프로젝션 아티팩트(302)에 대응하는지 여부를 결정하기 위해, 다음 단계들이 수행될 수 있다. 먼저, 광 강도(lΔxk)의 x 방향의 픽셀 x1(Rx1)에서 광 강도 분포 범위는 광 강도 분포 임계 범위(Rx1min, Rx1max)와 비교된다. 광 강도 분포 임계 값 범위(Rx1min, Rx1max)는 윈도우(300)의 원거리 한계 거리 및 근거리 한계 거리를 고려에서 제거함으로써 윈도우(300)를 단축시킬 수 있다.
광 강도(lΔxk)의 x 방향의 x1(Rx1)에서의 광 강도 분포 범위가 광 강도 분포 임계 범위(Rx1min, Rx1max)를 벗어날 때, 프로젝션 아티팩트(302)은 무시될 수 있다(예: 거리 측정 계산에서 배제될 수 있다). 예를 들어, Rx1이 Rx1max보다 클 때, 이것은 물체가 거리 센서에 너무 가까워, 거리 센서가 프로젝션 아티팩트(302)를 신뢰성 있게 관찰할 수 없음을 나타낼 수 있다. 이 상황의 일 예가 도 3에 도시되었고, 도 4는 물체가 거리 센서에 너무 가까워서 패턴(400)의 영역(402)에 있는 프로젝션 아티팩트가 너무 크거나 밝아서 프로젝션 아티팩트가 서로 겹쳐 개별 프로젝션 아티팩트들을 구별하는 것을 어렵게 하는 예시적인 프로젝션 패턴(400)을 도시한다.
유사하게, Rx1이 Rx1min보다 작을 때, 검출된 광은 프로젝션 아티팩트(302)보다는 잡음의 결과일 가능성이 높다. 이러한 상황의 일 예가 도5에 도시되었고, 도 5는 광학 잡음(502)이 프로젝션 패턴(500)의 영역에서 개별 프로젝션 아티팩트들을 구별하는 것을 어렵게 하는 예시적인 프로젝션 패턴(500)을 도시한다. 도 6은 또한 도 3의 윈도우(300)에 광학 잡음이 존재하는 경우를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이. 광학 잡음의 존재는 Rx1이 광 강도 분포 임계 범위(Rx1min, Rx1max)를 벗어나게 한다.
그러나, 광 강도(lΔxk)의 x 방향의 x1(Rx1)에서의 광 강도 분포 범위가 광 강도 분포 임계 범위(Rx1min, Rx1max)에 포함되면, 프로젝션 아티팩트(302)의 위치는추가 동작들을 통해 검출될 수 있다. 일 예에서, 광 강도 분포 임계 범위(Rx1min, Rx1max)에 포함되는 각 픽셀 값에 대해, X0(프로젝션 아티팩트)의 값이 미리 결정된 알고리즘(예: 중심값, 중간값, 등을 취함)에 따라 계산된다. 그러나 광 강도 분포와 프로젝션 아티팩트 위치 사이의 관계가 렌즈 특성들, 빔 프로젝션 특성들, 및 다른 요인들로 인해 변할 수 있음에 주목해야 한다.
도 7은 본 개시사항에 따른 고밀도 프로젝션 패턴들을 사용하는 거리 측정을 위한 방법(700)의 일 예를 도시하는 흐름도이다. 방법(700)은 예를 들어, 거리 센서의 프로세서 또는 도 8에 도시된 프로세서(802)와 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(700)은 처리 시스템에 의해 수행되는 것으로 설명된다.
방법(700)은 단계(702)에서 시작할 수 있다. 단계(704)에서, 처리 시스템은 광의 패턴이 물체에 투영되게 할 수 있다. 광의 패턴은 거리 센서의 프로젝션 시스템의 복수의 빔들에 의해 생성될 수 있다. 복수의 빔들은 복수의 프로젝션 아티팩트들을 물체에 투영할 수 있고, 여기서 프로젝션 아티팩트들은 집합적으로 광의 패턴 또는 "프로젝션 패턴"을 형성한다. 프로젝션 패턴의 기하학적 제약들은 위의 도 2에 의해 한정될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 광은 인간의 눈에는 실질적으로 보이지 않지만 거리 센서의 이미징 센서에 의해 감지될 수 있는 파장(예를 들어, 적외선)일 수 있다.
단계(706)에서, 처리 시스템은 복수의 빔들 중 제 1 빔에 할당된 윈도우를 식별할 수 있다. 일 예에서, 복수의 빔들 중 적어도 일부 빔들에는 위에서 논의된 바와 같이 빔들이 물체 상에서 생성하는 각각의 프로젝션 아티팩트에 대해 각각의 검출 영역들 또는 "윈도우들"이 할당된다고 가정한다. x 방향의 윈도우들의 길이들은 미리 결정될 수 있고, 중첩되지 않는다. 일 예에서, 제 1 빔에 할당된 윈도우는 거리 센서의 이미지 센서 상의 제 1 빔의 프로젝션 아티팩트의 이미지 직경 이하인 프로젝션 패턴의 y 방향의 폭을 갖는다.
단계(708)에서, 처리 시스템은 윈도우의 y 방향(예: 프로젝션 아티팩트들의 궤적들에 수직인 방향)에서 광 강도(예: 거리 센서의 이미징 센서에 의해 수신된 광)의 양(예: 합계 또는 평균)을 계산할 수 있다. y 방향의 광 강도의 양은 y 방향으로 윈도우 전체를 가로질러, 하지만 x 방향에서 윈도우의 미세 부분(예: 5% 이하)을 가로질러 늘어나는 하위-윈도우에 대해 계산될 수 있다.
단계(710)에서, 처리 시스템은 윈도우의 x 방향(예: 프로젝션 아티팩트들의 궤적들에 평행한 방향)을 가로지르는 광 강도 분포가 제 1 미리한정된 임계값을 초과하는 윈도우의 영역을 식별할 수 있다. 일 예에서, 미리한정된 제 1 임계의 값은 x 방향을 따른 위치에 따라 설정된다. 윈도우의 이러한 영역은 x1로 표시될 수 있다.
다음으로, 처리 시스템은 단계(708)에서 식별된 윈도우의 영역 x1에서의 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위(Rx1min, Rx1max)를 벗어나는지 여부를 결정할 수 있다. 일 예에서, 광 강도 분포 임계 값 범위의 최소값과 최대값은 x 방향을 따른 위치에 따라 다른 값들을 갖는다. 임계 범위(Rx1min, Rx1max)
단계(712)에서, 처리 시스템은 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위의 최대값(Rx1max)을 초과하는지 여부를 결정할 수 있다. 처리 시스템이 단계(712)에서 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위의 최대값을 초과한다고 결정하면, 처리 시스템은 단계(714)로 진행할 수 있다. 단계(714)에서, 처리 시스템은 제 1 빔과 관련된 프로젝션 아티팩트를 거리 계산에서 배제할 수 있다.
이 경우, 처리 시스템은 거리가 검출되는 물체가 거리 센서에 너무 가까워서 제 1 빔과 관련된 프로젝션 아티팩트를 사용하여 정확한 거리 측정을 허용할 수 없다고 가정할 수 있다. 일 예에서, 프로세싱 시스템은 이러한 가정을 메모리에 저장할 수 있다. 후속적으로, 인접한 윈도우들의 적어도 하나의 임계 수가 광 강도 분포 임계 범위의 최대값을 초과하는 광 강도 분포를 포함하는 것으로 결정되면, 처리 시스템은 물체가 거리 센서에 너무 가깝다고 결론을 내릴 수 있다. 처리 시스템은 사용자로 하여금 물체와 거리 센서 사이의 거리를 조정하도록 경고하는 신호를 생성할 수 있다. 대안적으로, 인접 윈도우들의 임계 수 미만이 광 강도 분포 임계 범위의 최대값을 초과하는 광 강도 분포를 포함하는 것으로 결정되면, 처리 시스템은 광학/광 잡음이 존재한다고 결론을 내릴 수 있다. 이 경우, 처리 시스템은 거리 센서의 이미지 캡처 수단의 설정들(예: 노출 시간)을 조정할 수 있거나, 사용자로 하여금 조정하도록 경고하는 신호를 생성할 수 있다.
다시 단계(712)를 참조하면, 처리 시스템이 단계(712)에서 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위의 최대값을 초과하지 않는다고 결정하면, 처리 시스템은 단계(716)로 진행할 수 있다. 단계(716)에서, 처리 시스템은 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위의 최소값(Rx1min) 미만으로 떨어지는지 여부를 결정할 수 있다.
처리 시스템이 단계(716)에서 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위의 최소값 아래로 떨어지는 것으로 결정하면, 처리 시스템은 단계(718)로 진행할 수 있다. 단계(718)에서, 처리 시스템은 제 1 빔과 관련된 프로젝션 아티팩트를 거리 계산에서 배제할 수 있다. 이 경우, 처리 시스템은 윈도우 내에서 검출된 광이 프로젝션 아티팩트가 아니라 광학/광 잡음이라고 간주할 수 있다.
대안으로, 처리 시스템이 단계(716)에서 광 강도 분포가 광 강도 분포 임계 범위의 최소값 미만으로 떨어지지 않는다고 결정하면, 방법(700)은 단계(720)으로 진행할 수 있다. 단계(720)에서, 처리 시스템은 단계(708)에서 식별된 영역 x1에서 광 강도의 양에 따라 이미징 센서 상의 프로젝션 아티팩트의 위치를 결정할 수 있다. 일 예에서, 이러한 양은 광 강도의 중심값 및/또는 중간값(프로젝션 아티팩트의 중심을 나타낼 수 있음)을 포함할 수 있다..
프로젝션 아티팩트가 단계(714) 또는 단계(718)에 따라 거리 계산에서 배제되거나, 프로젝션 아티팩트의 위치가 단계(720)에서 결정되면, 방법(700)은 단계(722)로 진행한다. 단계(722)에서, 처리 시스템은 광 강도에 기초하여 식별된 복수의 프로젝션 아티팩트의 위치에 따라(예를 들어, 방법(700)에 따라) 물체로부터 거리 센서까지의 거리를 계산할 수 있다. 따라서, 방법(700)은 복수의 빔들과 관련된 복수의 윈도우들에 대해 수행될 수 있으므로, 다수의 프로젝션 아티팩트들의 위치들이 식별될 수 있다.
방법(700)은 단계(724)에서 종료될 수 있다.
따라서, 방법(700)은 고정된 윈도우 내에서 피크 광 강도의 영역들을 찾음으로써, 프로젝션 아티팩트 위치를 결정하는 종래의 2-차원 문제를 1-차원 문제로 변환한다. 이러한 피크 강도 영역들은 특정 임계 기준을 충족하는 경우 프로젝션 아티팩트들의 위치들을 나타내는 것으로 간주할 수 있다.
일부 경우들에서, 윈도우 내의 다수의 영역들이 임계 기준을 충족할 수 있다는 점(예: 다수 영역들이 광 강도 분포 임계 범위 내에 포함되는 피크 광 강도를 가질 수 있음)에 주목해야 한다. 이러한 경우, 이들 윈도우들과 관련된 빔들에 의해 생성된 프로젝션 아티팩트들은 거리 계산에서 배제될 수 있다.
명시적으로 언급되지는 않았지만, 상술한 방법(700)의 블록들, 기능들 또는 동작들 중 일부는 특정 애플리케이션을 위한 저장, 디스플레이 및/또는 출력을 포함할 수 있음에 주목해야 한다. 즉, 방법(700)에서 논의된 임의의 데이터, 기록들, 필드들 및/또는 중간 결과들은 특정 애플리케이션에 따라 다른 디바이스에 저장, 디스플레이 및/또는 출력될 수 있다. 더욱이, 결정 동작을 열거하거나, 결정을 포함하는 도 7의 블록들, 기능들 또는 동작들은 결정 동작의 두 가지 분기가 모두 실행된다는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 결정 동작의 결과들에 따라, 결정 동작의 분기들 중 하나는 수행되지 않을 수 있다.
도 8은 센서로부터 물체까지의 거리를 계산하기 위한 예시적인 전자 디바이스(800)의 상위-레벨 블록도를 도시한다. 이와 같이, 전자 디바이스(800)는 거리 센서와 같은 전자 디바이스 또는 시스템의 프로세서로 구현될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(800)는 하드웨어 프로세서 요소(802), 예를 들어 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 프로세서, 또는 멀티-코어 프로세서, 메모리(804), 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 판독 전용 메모리(ROM), 센서에서 물체까지의 거리를 계산하기 위한 모듈(805), 및 다양한 입/출력 디바이스들(806), 예를 들어 테이프 드라이브, 플로피 드라이브, 하드 디스크 드라이브 또는 컴팩트 디스크 드라이브를 포함하지만 이에 제한되지 않는 저장 디바이스들, 수신기, 송신기, 디스플레이, 출력 포트, 입력 포트 및 키보드, 키패드, 마우스, 마이크, 카메라, 레이저 광원, LED 광원, 등과 같은 사용자 입력 디바이스를 포함한다.
하나의 프로세서 요소가 도시되어 있지만, 전자 디바이스(800)는 복수의 프로세서 요소들을 사용할 수 있음에 주목해야 한다. 또한, 하나의 전자 디바이스(800)가 도면에 도시되어 있지만, 위에서 논의된 방법(들)이 특정 예시적인 예를 위해 분산 또는 병렬 방식으로 구현되는 경우, 즉, 위의 방법(들)의 블록들 또는 전체 방법(들)이 다수의 또는 병렬 전자 디바이스들에 걸쳐 구현되는 경우, 본 도면의 전자 디바이스(800)는 이들 다수의 전자 디바이스들의 각각을 나타내도록 의도된다.
본 개시사항이 예를 들어 ASIC(주문형 집적 회로), FPGA(필드-프로그램 가능 게이트 어레이)를 포함하는 PLA(프로그램 가능한 로직 어레이)를 사용하여, 기계 판독가능 명령들에 의해 및/또는 기계 판독가능 명령들 및 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있거나, 또는 하드웨어 디바이스에 전개된 상태 머신, 범용 컴퓨터 또는 임의의 다른 하드웨어 등가물, 예를 들어 위에서 논의한 방법(들)에 관련된 컴퓨터 판독가능 명령들이 상술한 방법(들)의 블록들, 기능들 및/또는 동작들을 수행하는 하드웨어 프로세서를 구성하는데 사용될 수 있음에 주목해야 한다.
일 예에서, 센서로부터 물체까지의 거리를 계산하기 위한 본 모듈 또는 프로세스(805)에 대한 명령들 및 데이터, 예를 들어, 기계 판독가능 명령들은, 방법(700)과 관련하여 위에서 논의된 블록들, 기능들 또는 동작들을 구현하기 위하여, 메모리(804)에 로드되어 하드웨어 프로세서 요소(802)에 의해 실행될 수 있다. 또한, 하드웨어 프로세서가 "동작들"을 수행하기 위하여 명령들을 실행할 때, 이것은 동작들을 수행하기 위해, 동작을 직접 수행하고/하거나 다른 하드웨어 디바이스 또는 구성요소를 촉진, 지시 또는 협력하는 하드웨어 프로세서, 예를 들어 코프로세서, 등를 포함할 수 있다.
상술한 방법(들)과 관련된 기계 판독가능 명령들을 실행하는 프로세서는 프로그래밍된 프로세서 또는 특수 프로세서로 인식될 수 있다. 이와 같이, 센서로부터 물체까지의 거리를 계산하기 위한 본 개시사항의 본 모듈(805)은, 유형 또는 물리적(넓게는 비-일시적) 컴퓨터-판독가능 저장 디바이스 또는 매체, 예를 들어, 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리, ROM 메모리, RAM 메모리, 자기 또는 광학 드라이브, 디바이스 또는 디스켓, 등에 저장될 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨터-판독가능 저장 디바이스는 안전 센서 시스템의 컴퓨터 또는 컨트롤러와 같은 프로세서 또는 전자 디바이스에 의해 액세스될 데이터 및/또는 명령들과 같은 정보를 저장하는 능력을 제공하는 임의의 물리적 디바이스들을 포함할 수 있다.
상술한 다른 특징들 및 기능들의 변형들, 또는 그 대안들은 많은 다른 상이한 시스템들 또는 애플리케이션들에 결합될 수 있음이 이해될 것이다. 현재 생각치 않은 또는 예상치 못한 다양한 대안들, 수정들 또는 변경들이 후속적으로 만들어 질 수 있으며, 이들은 또한 다음의 청구항들에 포함되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 방법에 있어서,
    거리 센서의 처리 시스템에 의해, 상기 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계로서, 상기 패턴은 복수의 프로젝션 아티팩트들을 포함하며, 상기 복수의 프로젝션 아티팩트들의 각 프로젝션 아티팩트는 상기 거리 센서의 이미징 센서 상에서 상기 각 프로젝션 아티팩트의 잠재적 이동 범위를 나타내는 궤적과 관련되며, 상기 궤적들의 이동 방향에 평행한 방향으로 인접한 두 궤적들 사이에 적어도 제 1 임계 거리가 존재하며, 상기 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향으로 인접한 2개의 궤적들 사이에 적어도 제 2 임계 거리가 존재하는, 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계;
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 광의 패턴을 포함하는 상기 물체의 이미지에서 상기 복수의 아티팩트들 중 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치를 검출하는 단계로서, 상기 제 1 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 1 궤적에 대응하는 제 1 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하는, 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치상에 부분적으로 기초하여 상기 거리 센서에서 상기 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 복수의 프로젝션 아티팩트들 중 제 2 프로젝션 아티팩트의 위치를, 상기 제 2 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 2 궤적에 대응하는 제 2 윈도우 내의 피크 광 강도의 영역이 미리 한정된 임계 범위 밖에 포함될 때, 계산에서 배제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 2 윈도우 내의 피크 광 강도 영역이 상기 임계 범위의 최대 값보다 클 때, 그리고 상기 제 2 윈도우에 인접한 윈도우들의 적어도 임계 수가 또한 상기 최대 값보다 큰 피크 광 강도들을 나타낼 때, 상기 물체가 상기 거리 센서에 너무 가까워 상기 제 2 프로젝션 아티팩트의 신뢰성 있는 관찰을 허용할 수 없다고 간주하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 사용자로 하여금 상기 물체와 상기 거리 센서 사이의 거리를 조정하도록 경고하는 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 2 윈도우 내의 상기 피크 광 강도 영역이 상기 임계 범위의 최대값보다 클 때, 그리고 상기 제 2 윈도우에 인접한 임계 수 미만의 윈도우들이 또한 상기 최대값보다 큰 피크 광 강도를 나타낼 때, 광학 잡음이 너무 많아서 상기 제 2 프로젝션 아티팩트의 신뢰성 있는 관찰을 허용할 수 없다고 간주하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 사용자로 하여금 상기 거리 센서의 이미지 캡처 수단의 설정들을 조정하도록 경고하는 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 2 윈도우 내의 상기 피크 광 강도 영역이 임계 범위의 최소값보다 작을 때, 너무 많은 광학 잡음이 존재하여 상기 제 2 프로젝션 아티팩트의 신뢰성 있는 관찰을 허용할 수 없다고 간주하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향에서 상기 제 1 윈도우의 폭은 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 직경 이하인, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 검출 단계 이전에,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 1 윈도우의 하위-윈도우에 걸친 광 강도의 양을 계산하는 단계로서, 상기 하위-윈도우는 상기 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향으로 상기 제 1 윈도우 전체를 가로질러 늘어나지만, 상기 궤적들의 이동 방향에 평행한 방향으로 상기 제 1 윈도우 전체 미만을 가로질러 늘어나는, 상기 광 강도의 양을 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 양은 상기 광 강도의 합인, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 양은 상기 광 강도의 평균인, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 피크 광 강도는 상기 제 1 윈도우 내의 상기 광 강도의 중심 값을 포함하는, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 피크 광 강도는 상기 제 1 윈도우 내의 광 강도의 중간 값(median value)을 포함하는, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 피크 광 강도의 적어도 2개 영역들이 상기 제 2 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 2 궤적에 대응하는 제 2 윈도우 내에서 검출될 때, 상기 복수의 프로젝션 아티팩트들 중 제 2 프로젝션 아티팩트의 위치를 계산에서 제외하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 거리 센서의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령으로 인코딩된 비일시적 기계-판독가능 저장 매체로서, 실행될 때, 상기 명령은 상기 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하고, 상기 동작들은:
    상기 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계로서, 상기 패턴은 복수의 프로젝션 아티팩트들을 포함하고, 상기 복수의 프로젝션 아티팩트들의 각 프로젝션 아티팩트는 상기 거리 센서의 이미징 센서 상에서 상기 각 프로젝션 아티팩트의 잠재적 이동 범위를 나타내는 궤적과 관련되며, 상기 궤적들의 이동 방향에 평행한 방향으로 인접한 2개의 궤적들 사이에 적어도 제 1 임계 거리가 존재하며, 상기 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향으로 인접한 2개의 궤적들 사이에 적어도 제 2 임계 거리가 존재하는, 상기 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계;
    상기 광의 패턴을 포함하는 상기 물체의 이미지에서 상기 복수의 아티팩트들 중 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치를 검출하는 단계로서, 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 궤적에 대응하는 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하는, 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치에 부분적으로 기초하여 상기 거리 센서에서 상기 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함하는, 비일시적 기계-판독가능 저장 매체.
  16. 방법에 있어서,
    거리 센서의 처리 시스템에 의해, 상기 거리 센서의 패턴 프로젝터로 하여금 물체에 복수의 프로젝션 아티팩트를 포함하는 광의 패턴을 투영하도록 지시하는 단계;
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 광의 패턴을 포함하는 상기 물체의 이미지에서 상기 복수의 아티팩트들 중 제 1 아티팩트의 위치를 검출하는 단계로서, 상기 검출하는 단계는 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 궤적에 대응하는 윈도우 내의 피크 광 강도 영역을 식별하는 단계를 포함하고, 상기 궤적은 상기 거리 센서의 이미징 센서 상의 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 잠재적인 이동의 범위를 나타내는, 상기 검출하는 단계; 및
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 위치에 부분적으로 기초하여 상기 거리 센서에서 상기 물체까지의 거리를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 2 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 2 궤적에 대응하는 제 2 윈도우 내의 피크 광 강도의 영역이 미리 한정된 임계 범위 밖에 포함될 때, 상기 복수의 프로젝션 아티팩트들 중 제 2 프로젝션 아티팩트의 위치를 계산에서 배제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향에서 상기 제 1 윈도우의 폭은 상기 제 1 프로젝션 아티팩트의 직경 이하인, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 검출 단계 이전에,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 1 윈도우의 하위-윈도우에 걸친 광 강도의 양을 계산하는 단계로서, 상기 하위-윈도우는 상기 궤적들의 이동 방향에 수직인 방향으로 상기 제 1 윈도우 전체를 가로질러 늘어나지만, 상기 궤적들의 이동 방향에 평행한 방향으로 상기 제 1 윈도우 전체 미만을 가로질러 늘어나는, 상기 광 강도의 양을 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 처리 시스템에 의해, 상기 제 2 프로젝션 아티팩트과 관련된 제 2 궤적에 대응하는 제 2 윈도우 내에서 피크 광 강도의 적어도 2개 영역들이 검출될 때, 상기 복수의 프로젝션 아티팩트들 중 제 2 프로젝션 아티팩트의 위치를 계산에서 배제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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