KR20210028589A - 거리 측정을 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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Abstract

광학적 거리 측정을 위한 방법(100)으로서, 적어도 하나의 프레임을 생성하는 단계(101)를 포함하며, 여기서 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역의 3D 정보가 상기 프레임의 일부로서 결정된다. 상기 방법(100)은 적어도 하나의 관심 영역을 평가하기 위한 제1 단계와 적어도 하나의 관심 영역으로부터 3D 정보를 결정하기 위한 제2 단계 사이에 상기 프레임을 생성하기 위한 시간 버짓을 분할하는 단계(102)를 포함한다. 상기 방법(100)은 제1 단계를 수행하는 단계(103)를 더 포함하고, 여기서 상기 제1 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스는 송신 유닛(11)에 의해 방출되고(107), 반사된 측정 펄스는 수신 유닛(12)에 의해 수신되며(108), 상기 제1 단계의 일부에서 상기 측정 영역의 2D 정보가 결정되고(109), 적어도 하나의 관심 영역이 2D 정보로부터 평가된다(111). 또한 상기 방법(100)은 제2 단계를 수행하는 단계(112)를 포함하며, 여기서 상기 제2 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스는 송신 유닛(11)에 의해 방출되고(116), 반사된 측정 펄스는 수신 유닛(12)에 의해 수신되며(117), 상기 제2 단계의 일부에서 상기 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보는 결정된다(118).

Description

거리 측정을 위한 방법 및 디바이스{Method and Device for Distance Measurement}
본 발명은 광학적 거리 측정을 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
특히 차량의 운전사 없는 내비게이션(navigation)에 사용하기 위한 광학적 거리 측정은 종래 기술로부터 알려져 있다. 이들은 물체 상에서 반사되는 측정 펄스를 주기적으로 방출하고, 반사된 측정 펄스를 검출하는 TOF(time-of-flight) 원리에 기초한다. 센서로부터 물체로 갔다가 돌아오는 측정 펄스의 비행 시간을 결정한 것으로부터 빛의 속도를 이용하여 이러한 물체까지의 거리를 도출할 수 있다.
광학적으로 거리를 측정하는 해당 장치는 일반적으로 LIDAR 센서(“Light Detection and Ranging”의 약자)로 구성되며, 이는 기계 부품을 사용하지 않고 측정 영역을 효율적으로 감지 할 수 있는 송신 및 수신 유닛으로 구성된다. 송신 측에서 전자 스캔 방법, 예를 들어 레이저 다이오드 또는 광학 위상 어레이(optical phased arrays)의 선택적 어드레싱(addressing)이 사용될 수 있다. 수신 측에서 수신 소자의 어레이는 마찬가지로 반사된 측정 펄스를 수신하는 데 사용될 수 있다. 제한된 메모리 양, 처리 할 데이터 양 및 수신 유닛의 전력 소비로 인해 많은 양의 수신 소자들을 동시에 평가할 수 없다. 종래 기술에서 이것은 시간 간격 (프레임 레이트) 동안 읽고 처리할 수 있는 수신 소자들의 수를 제한한다.
수신 측에서는 다양한 렌즈를 사용하여 해상도와 측정 영역을 변경할 수 있지만, 수신 소자들의 수는 항상 미리 결정된다. 그 결과로, 수신 소자들의 수가 미리 정해져 있기 때문에 큰 측정 영역은 저해상도로만 측정 할 수 있다. 또한 개별 수신 소자들의 발산으로 인해 범위(range)와 신호 대 잡음비(SNR)가 더 작아지므로 장치와 방법의 성능이 저하된다.
본 발명의 목적은 가능한 한 큰 측정 영역을 비용 효율적이고 신뢰성있게 측정 할 수 있으면서, 관심 영역의 범위가 가능한 크면서 동시에 가능한 높은 해상도를 달성할 수 있는 방식으로 광학 거리 측정 방법 및 해당 장치를 개선하는 것이다.
상기한 목적은 광학적 거리 측정 방법에 의해 달성된다. 여기서 상기 방법은 적어도 하나의 프레임, 특히 복수의 프레임을 생성하는 단계를 포함한다. 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역에 대한 3D 정보는 프레임의 일부로 결정된다. 프레임은 단일 이미지로 이해된다. 용어 "3D 정보"는 특히 상기 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역에 대한 거리 정보, 즉 깊이 정보로 이해되어야 한다. 특히 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역의 3D 깊이 맵이 결정된다.
특히 시간순으로 복수의 프레임이 생성된다. 상기 방법에서 프레임을 생성하는 속도를 특히 프레임 속도라고 한다. 따라서 프레임은 프레임에 할당된 시간 간격 내에서 결정되는 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역의 3D 정보, 즉 3 차원 "이미지"라고 할 수 있다. 상기 하위 영역은 바람직하게는 관심 영역이다.
상기 방법은 적어도 하나의 관심 영역을 평가하기 위한 제1 단계와 적어도 하나의 관심 영역으로부터 3D 정보를 결정하기 위한 제2 단계 사이에서 프레임을 생성하기 위한 시간 버짓(budget)을 분할하는 것을 포함한다. 상기 시간 버짓은 특히 상기 프레임에 할당되는 시간 간격이다. 이것은 특히 프레임 속도에 의한 것이다.
용어 "관심 영역(region of interest)"은 특히 "관심 범위(field of interest)"이다. 관심 영역은 측정 영역의 하위 영역이다. 본 발명에 따르면, 용어 "측정 영역"은 특히 방출된 측정 펄스의 반사가 수신될 수 있거나 수신되어야 하는 3차원 공간을 의미한다. 즉, 이 용어는 측정할 영역으로 이해되어야 한다. 측정 영역은 기술적일 수는 있지만 반드시 그럴 필요는 없지만 의도적으로 선택할 수 있다. 따라서 이것은 본 발명에 따른 방법에 의해 "측정"되는 영역, 즉 감지되는 영역이다.
상기 방법은 제1 단계를 수행하는 단계를 포함하며, 상기 제1 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스가 송신 유닛에 의해 방출되고, 반사된 측정 펄스가 수신 유닛에 의해 수신된다.
상기 송신 유닛은 특히 복수의 송신 소자를 포함하고, 각각의 송신 소자는 바람직하게는 적어도 하나의 측정 펄스를 상기 측정 영역의 정의된 하위 영역으로 전송한다. 따라서 각각의 송신 소자는 특정 하위 영역, 즉 측정 영역의 공간 요소에 할당된다. 수신 디바이스에도 동일하게 적용된다. 후자는 복수의 수신 소자를 포함하며, 측정 영역의 하위 영역은 각 수신 소자에 할당된다. 이는 특히 송신 유닛의 각각의 송신 소자와 수신 유닛의 수신 소자 사이의 명확한 할당을 초래한다. 수신 소자가 측정 펄스를 수신한다는 사실로부터 측정 펄스가 반사된 반사 물체의 위치에 대한 결론을 도출할 수 있다. 각각의 송신 소자는 특히 개별적으로 제어될 수 있다. 또한 각각의 수신 소자는 개별적으로 평가될 수 있다.
상기 제1 단계의 일부에서 상기 측정 영역의 2D 정보가 결정된다. 상기 측정 영역의 2D 인텐시티(intensity) 이미지가 생성된다. 즉, 수신되어 축적된 인텐시티는 상기 인텐시티 이미지를 생성하기 위해 각각의 수신 소자에 대해 결정될 수 있다.
특히 제1 단계의 일부에서 깊이 정보는 평가되지 않는다. 본 발명에 따르면, 상기 측정 영역의 3D 정보는 따라서 상기 제1 단계의 일부에서 결정되지 않는다. 상기 제1 단계의 상기 측정 펄스의 비행 시간은 평가되지 않는다. 2D 정보로부터 적어도 하나의 관심 영역이 평가된다. 즉 상기 방법은 적어도 하나의 관심 영역을 식별한다.
상기 방법은 상기 제2 단계를 수행하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 제2 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스는 송신 유닛에 의해 방출되고, 반사된 측정 펄스는 상기 수신 유닛에 의해 수신된다. 상기 제2 단계의 수신 유닛은 상기 제1 단계와 동일한 수신 유닛이다. 따라서 수신측에서는 동일한 유닛이 상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 위해 사용된다. 일반적으로 카메라는 상기 측정 영역의 이미지를 제공한다는 점에서 2D 정보의 결정을 지원할 수 있다. 그러나 상기 제1 단계의 도움으로 결정된 2D 정보는 특히 외부로부터 제공되지 않으며, 즉 예를 들면 레이더 센서 또는 카메라와 같은 추가 센서에 의해 결정되지 않으며, 상기 방법을 수행하기 위한 동일한 장치에 의해 내부적으로 결정된다.
상기 제2 단계의 일부에서 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보가 결정된다. 측정 펄스는 특히 제2 단계의 일부에서 이전에 평가된 적어도 하나의 관심 영역으로 방출된다. 상기 측정 영역에서 관심 영역의 대응하는 공간 위치에 대응하는 송신 소자는 특히 선택적으로 제어된다. 상기 반사된 측정 펄스에 의해 상기 측정 펄스의 비행 시간이 결정되고, 이에 따라 거리 정보 및 상기 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보가 결정된다. 상기 제2 단계의 일부에서 측정 펄스는 관심 영역으로 식별되지 않은 상기 측정 영역의 다른 하위 영역으로도 방출될 수 있다. 상기 3D 정보는 적어도 하나의 관심 영역의 3D 깊이 맵의 일부로 제공될 수 있다. 또한 예를 들어 상기 제1 단계로부터의 인텐시티 값을 추가하여 4D 맵을 생성할 수도 있다.
상기 방법은 또한 추가 단계들, 적어도 하나의 관심 영역을 평가하기 위한 제1 단계를 나타내는 적어도 하나의 단계와 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보를 평가하기 위한 제2 단계를 나타내는 적어도 하나의 단계를 더 포함할 수 있다.
모든 3D 정보, 특히 거리 값은 히스토그램을 통해 결정된다. 특히 제1 단계 및/또는 제2 단계의 일부에서 복수의 측정 사이클이 수행된다. 하나의 측정 사이클의 경우, 각 송신 소자 또는 관련된 송신 소자에 대해 적어도 하나의 측정 펄스가 각각 전송된다(예를 들어 관련 공간 영역에 할당되기 때문에 관련됨). 수신된 모든 측정 펄스의 비행 시간이 결정된다. 송신 소자에 의해 전송되고, 대응하는 수신 소자에 의해 수신되는 모든 측정 펄스의 비행 시간이 히스토그램에 입력된다. 복수의 인접한 수신 소자의 비행 시간도 역시 공통 히스토그램에 입력할 수 있다. 즉, 수신 소자 또는 수신 소자 블록 당 하나의 히스토그램이 프레임 당 생성될 수 있다. 거리 값은 각 히스토그램으로부터 결정되며, 상기 수신 소자 또는 상기 수신 소자 블록에 대응하는 공간 요소에 각각 할당된다.
위의 방법은 특히 모든 프레임에 대해 수행된다. 상기 제1 단계와 상기 제2 단계 사이에 프레임을 생성하기 위한 시간 버짓의 분할이 결정될 수 있거나, 특히 이전 프레임으로부터의 2D 또는 3D 정보의 함수로서 각 프레임에 대해 동적으로 결정될 수 있다.
특히 상기 제1 단계는 관심이 있을 수 있는 영역(관심 영역)을 식별하기 위해 상기 측정 영역을 "대략적으로" 감지하는 목적으로 사용된다. 대조적으로 상기 제2 단계는 가능한 가장 높은 해상도로 이러한 관심있는 영역을 감지하는 데 중점을 둔다. 상기 제1 단계에 할당된 시간 버짓 부분은 특히 제2 단계에 할당된 부분보다 훨씬 작다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 단계에 대한 시간 버짓 부분은 상기 제2 단계 부분의 최대 50%, 특별한 경우 최대 30%에 해당한다. 제1 및 제2 단계에 대한 전체 시간 버짓은 특히 10ms 이상, 바람직하게는 20ms 이상, 가장 바람직하게는 30ms 이상 및/또는 최대 100ms, 바람직하게는 최대 70ms, 가장 바람직하게는 최대 50ms이다.
상기 제1 단계에서 방출되는 측정 펄스는 특히 100 피코(pico) 초 이상, 더욱 바람직하게는 1 나노(nano) 초 이상, 바람직하게는 10 나노 초 이상 및/또는 최대 100 나노 초, 바람직하게는 최대 50 나노 초의 펄스 길이를 가진다. 상기 제1 단계에서 방출되는 측정 펄스는 1 마이크로(micro) 초 이상, 바람직하게는 10 마이크로 초 이상 및/또는 최대 100 마이크로 초, 바람직하게는 최대 50 마이크로 초의 펄스 길이를 더 가질 수 있다. 위에서 언급 한 펄스 길이를 가지는 많은 짧은 및/또는 적은 긴 측정 펄스가 제1 단계에서 방출될 수 있다. 따라서 전체 제1 단계는 1ms 이상, 바람직하게는 5ms 이상 및/또는 최대 15ms, 특히 최대 10ms, 특히 최대 7ms의 지속 시간을 가질 수 있다.
상기 제2 단계에서 방출되는 상기 측정 펄스는 특히 100 피코 초 이상, 더욱 바람직하게는 1ns 이상, 특히 2ns 이상, 가장 바람직하게는 3ns 이상 및/또는 최대 50ns 이상, 가장 바람직하게는 최대 30ns 이상의 펄스 길이를 가진다.
상기 제1 단계에 대한 방법은 특히 제1 송신 유닛을 독점적으로 사용할 수 있고, 상기 제2 단계에 대해 제2 송신 유닛을 독점적으로 사용할 수 있으며, 여기서 제1 송신 유닛과 제2 송신 유닛은 다르다. 이것은 특히 복수의 프레임에 적용된다. 특히 제1 송신 유닛 및 제2 송신 유닛은 동일하게 구성 될 수 있다. 상기 송신 유닛은 그들에게 할당된 단계에 대해 특별하게 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 단계를 위한 송신 유닛은 송신 소자로서 LED를 포함 할 수 있는 반면, 제2 단계를 담당하는 상기 송신 유닛은 VCSEL을 포함한다.
상기 방법은 제1 단계 및 제2 단계에 대해 상이한 프레임에 대해 상이한 제1 송신 유닛 및 제2 송신 유닛을 교대로 더 사용할 수 있다. 즉, 제1 프레임의 경우 상기 제1 송신 유닛은 상기 제1 단계를 담당하고, 상기 제2 송신 유닛은 상기 제2 단계를 수행한다. 제2 프레임의 경우 상기 송신 유닛들의 역할이 반전된다. 이는 송신 유닛들의 균일한 사용을 발생하고 개별 구성 요소의 조기 노화를 방지하는 이점을 가질 수 있다. 송신 유닛들의 사용에 있어 제1 단계와 제2 단계가 다르고, 송신 유닛들이 서로 다른 정도로 열적 스트레스를 받기 때문에 균일한 사용이 특히 유의하다.
상기 제1 단계는 유리하게는 상기 제2 단계와 시간적으로 병렬로 수행하며, 여기서 적어도 하나의 단계의 측정 펄스는 상기 제1 단계의 측정 펄스와 상기 제2 단계의 측정 펄스를 구별하도록 인코딩된다. 병렬의 제1 및 제2 단계는 전술한 바와 같이 제2 송신 유닛 및 제1 송신 유닛을 사용하는 것을 필요로 한다. 송신 유닛에 할당된 모든 송신 소자들은 특히 특정 시점에서 항상 동일한 단계에 할당된다. 인코딩은 수신된 측정 펄스들을 상기 제1 단계 또는 상기 제2 단계로 명확하게 할당하는 역할을 한다. 특히 펄스 시퀀스(sequences)를 사용하여 인코딩을 수행할 수 있다.
상기 방법은 특히 단일 송신 유닛만을 사용할 수 있으며, 여기서 상기 방법은 상기 제1 단계 및 상기 제2 단계에 대해 시간 다중화(multiplexing)에 의해 상기 송신 유닛을 사용한다. 시간 다중화로 인해 상기 제1 단계와 상기 제2 단계의 상기 측정 펄스들을 구별할 수 있다.
상기 제1 단계와 비교하여, 상기 제2 단계에서 특히 더 높은 인텐시티 및/또는 더 큰 펄스 길이 및/또는 더 높은 펄스 속도를 가지는 측정 펄스들을 즉 시간 단위당 더 많은 측정 펄스들을 방출할 수 있다. 상기 제2 단계의 측정 펄스의 인텐시티 및/또는 펄스 길이 및/또는 펄스 속도은 대응하는 상기 제1 단계의 파라미터에 대해 특히 1.2배 이상, 바람직하게는 1.5배 이상, 가장 바람직하게는 2배 이상에 해당한다. 상기 제1 단계와 비교하여, 더 많은 측정 사이클이 수행 될 수 있고 및/또는 상기 제2 단계에서 측정 사이클 당 더 많은 측정 펄스가 방출될 수 있다.
상기 펄스 속도는 특히 "왕복 여행 시간 제한(round trip time limit)"을 통해 증가 할 수 있다. 왕복 여행 시간 제한은 차례로 방출되는 두 측정 펄스의 "최소 거리"이다. 두 개의 방출된 측정 펄스들을 서로 명확하게 구분할 수 있도록 상기 측정 범위가 끝날 때까지 측정 펄스의 두 배의 비행 시간을 기다려야 하기 때문이다. 왕복 여행 시간 제한을 초과하면, 수신된 측정 펄스들을 정확하게 할당할 수 있도록 특히 인코딩된 시퀀스가 사용된다. 특히 더 높은 펄스 인텐시티를 가진 측정 펄스가 사용된다는 점에서 제2 단계에서 더 많은 에너지가 사용되므로 범위가 증가한다. 증가된 펄스 속도로 인해 더 많은 측정 펄스가 더 많이 사용될수록 범위도 증가한다.
상기 제1 단계는 특히 스캔 단계로 이해될 수 있으며, 이것은 상기 측정 영역의 완전한 감지 측면에서 스캐닝이 아니라 관심 영역의 발견 측면에서 스캐닝을 의미한다. 대조적으로, 상기 제2 단계는 특히 깊이 정보를 수신하는 것에 집중된 측정 단계로 이해될 수 있다. 따라서 제한된 하드웨어와 제한된 시간 버짓을 효과적으로 사용할 수 있으며, 동시에 SNR을 증가시킬 수 있다. 큰 범위의 방법과 적어도 하나의 관심 영역에 대한 높은 해상도가 얻어지므로 특히 먼 거리에서 매우 작은 물체를 감지하는 것이 가능하다.
상기 방법은 특히 제1 및/또는 제2 단계에 대한 조명을 정의하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 특히 측정 영역의 어느 하위 영역이 조명되는지 또는 전체 측정 영역이 조명되는지 여부가 이에 의해 정의된다. 특히 제1 단계의 일부에서 전체 측정 영역이 감지될 수 있다. 그러면 조명이 전체 측정 영역을 포함한다.
상기 제1 단계의 일부에서, 상기 방법은 상기 측정 펄스를 방출하기 위해 적어도 하나의 무작위(randomize) 조명 시퀀스, 즉 무작위 조명 패턴 시퀀스를 추가로 사용할 수 있으며, 여기서 측정 영역의 2D 정보는 재구성을 통해 결정된다. 상이한 무작위 조명 패턴은 방출 송신 유닛 자체에 의해 유리하게 생성된다. 조명 패턴을 생성하기 위해 특히 미러와 같은 빔 경로에 추가 요소가 사용되지 않는다. 조명 패턴에 대한 지식을 바탕으로 2D 정보의 결정은 재구성을 통해 매우 빠르게 수행될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 관심 영역은 2D 정보로부터 도출될 수 있다. 위에서 언급 한 단계를 특히 "압축 센싱(compressive sensing)"이라고 칭한다.
상기 제1 단계의 일부에서, 적어도 하나의 신경망이 상기 적어도 하나의 관심 영역을 결정하는데 더 사용될 수 있다. 상기 방법은 관심 영역을 2D 정보로부터 도출하는데 도움을 주는 이미지 처리를 더 포함할 수 있다.
상기 수신 소자는 특히 평가 유닛을 통해 평가된다. 상기 제2 단계의 일부에서, 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 상기 적어도 하나의 하위 영역에 대한 수신 소자들뿐만 아니라 상기 적어도 하나의 관심 영역에 대한 수신 소자들이 평가될 수 있다. 상기 관심 영역과 관련하여, 상기 적어도 하나의 관심 영역 외부에 위치한 상기 측정 영역의 하위 영역에서보다 평가의 일부로서 더 많은 수신 소자들이 동시에 평가된다. 상기 관심 영역과 관련하여, 수신 소자들은 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 하위 영역에 비해 덜 결합된 방식으로 평가될 수도 있다.
측정 펄스들은 상기 관심 영역뿐만 아니라 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 하위 영역으로도 전송될 수 있다. 상기 관심 영역으로 전송되는 측정 펄스들은 송신 소자들의 제1 그룹에 의해 전송된다. 송신 소자들의 제1 그룹은 상기 관심 영역의 공간 영역에 할당된다. 송신 소자들의 제1 그룹은 대응하는 수신 소자들, 즉 수신 소자들의 제1 그룹에 아울러 할당된다. 역으로, 측정 펄스들은 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역으로 송신 소자들의 제2 그룹에 의해 방출된다. 제2 그룹은 하위 영역과 수신 소자들의 제2 그룹에 대응한다.
상기 수신 소자들의 제2 그룹과 비교하여, 가능한 높은 해상도를 얻기 위해 상기 수신 소자들의 제1 그룹의 더 많은 수신 소자들을 동시에 평가할 수 있다. 이는 특히 가능한 한 많은 수신 소자들이 각각의 평가 유닛에 할당되어 개별적으로 평가될 수 있다는 점에서 달성된다. 상기 관심 영역의 외부에서 상기 수신 소자들의 제2 그룹과 관련하여 수신 소자들은 결합된 방식으로 평가 될 수 있다. 이것은 특히 결합된 수신 소자들이 공통 평가 유닛에 할당되어 그에 따라 수신된 정보를 평균화한다는 점에서 달성된다. 이에 의해 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역이 더 조잡한 해상도를 갖는 것이 달성된다. 이것은 특히 상기 관심 영역을 제외하고 상기 측정 영역의 전체 나머지 부분과 관련된다. 상기 관심 영역의 외부에 있는 상기 측정 영역의 하위 영역도 아울러 평가할 수 없다.
상기 적어도 하나의 관심 영역, 즉 수신 소자들의 제1 그룹과 관련하여, 수신 소자들은 마찬가지로 결합된 방식으로 평가 될 수 있으며, 상기 제2 그룹에 관한 것보다 더 적은 수신 소자들이 결합된다. 따라서 "덜 결합된"이라는 용어는 더 적은 수의 수신 소자들이 동일한 평가 유닛에 할당되는 방식으로 이해되어야 한다. 즉, 상기 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 하위 영역에서보다 상기 관심 영역에 할당된 수신 소자들 중 적은 수의 수신 소자가 공통 평가 유닛에 할당된다. 특히 상기 관심 영역과 관련하여 수신 소자들과 평가 유닛들 간에 1 : 1 할당이 가능하다. 아울러 외부에서는 2 : 1 또는 3 : 1 또는 4 : 1 할당이 가능하다.
상기 송신 소자들의 제1 그룹은 또한 펄스 속도가 다른 측정 펄스를 방출할 수 있다. 상기 송신 소자들의 제1 그룹은 상기 송신 소자들의 제2 그룹보다 더 많은 측정 사이클을 수행할 수 있다. 또한 상기 송신 소자들의 제2 그룹에 비해 송신 소자 당 측정 사이클 당 더 많은 측정 펄스가 방출될 수 있다. 가능한 큰 SNR을 가지는 히스토그램을 얻을 수 있도록 상기 제1 그룹의 측정 펄스들의 펄스 길이와 펄스 인텐시티를 설정할 수 있다. 펄스 속도, 펄스 속도에서의 측정 펄스의 수, 펄스 길이 및/또는 상기 송신 소자들의 제2 그룹의 펄스 인텐시티는 상기 제1 그룹에 비해 더 작을 수 있다. 전반적으로, 상기 언급된 파라미터들은 상기 시스템의 실시간 기능이 가능한 방식으로 전체 시간 버짓의 함수로 설정된다.
상기 관심 영역의 외부에서, 상기 대응하는 수신 소자들은 특히 나머지 평가 유닛들에 할당되거나 전혀 평가되지 않을 수 있다. 그 결과 측정 영역이 매우 높은 해상도 영역(관심 영역)과 저해상도 영역으로 분할된다. 이 원리에 따라 매우 제한된 수의 평가 유닛들만으로 매우 많은 수의 수신 유닛들을 평가할 수 있다.
용어 "덜 결합된"은 또한 적어도 하나의 관심 영역에 대한 비행 시간이 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 하위 영역의 수신 소자들의 비행 시간에 비해, 덜 결합된 방식으로 입력되는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 수신 소자들의 제2 그룹의 경우 여러 인접한 수신 소자들의 비행 시간을 공통 히스토그램에 입력 할 수 있다. 예를 들어 제1 그룹은 2, 3 또는 4 개의 수신 소자들의 비행 시간이 공통 히스토그램에 입력되는 방식으로 세분화 될 수 있다. 상기 수신 소자들의 제1 그룹의 경우, 각 수신 소자들의 비행 시간을 별도의 히스토그램에 입력하거나 적어도 공통 히스토그램에 할당된 수신 소자들의 수가 상기 제2 그룹의 경우보다 더 적을 수 있다. "덜 결합된" 평가의 효과는 더 나은 해상도이다. 예를 들어, 더 적은 수의 수신 소자들이 공통 히스토그램에 할당되면, 상기 히스토그램에 의해 결정된 거리 값이 더 작은 픽셀 블록에 할당되기 때문에 공간 해상도가 더 좋다.
제1 단계의 일부에서 서로 다른 관심 영역들은 바람직하게는 서로 비교하여, 즉 관련성에서 다른 것으로 분류될 수 있다. 따라서 상기 방법은 유리하게는 서로를 비교하여 다른 관련성의 관심 영역을 식별하는 것을 포함한다. 덜 관련된 관심 영역과 비교하여 더 관련된 관심 영역 평가의 일부로서 더 많은 수신 소자들을 동시에 평가할 수 있고, 및/또는 더 관련된 관심 영역에 대한 평가의 일부로서 덜 관련된 관심 영역과 비교하여 수신 소자들을 덜 결합된 방식으로 평가한다.
더 관련성 있는 관심 영역에 할당된 수신 소자들 중에서 공통 평가 유닛에 할당되는 수신 소자들이 관련성이 낮은 관심 영역에서보다 더 적다. 보다 관련성이 높은 관심 영역과 관련하여 특히 수신 소자와 평가 유닛 간의 1 : 1 할당이 가능하다. 덜 관련된 관심 영역과 관련하여 2 : 1 또는 3 : 1 또는 4 : 1 할당이 바람직하게는 가능하다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 광학적 거리 측정 디바이스에 관한 것이다. 상기 디바이스는 특히 제1 단계를 위한 측정 펄스를 방출하기 위한 송신 유닛 및 상기 제2 단계를 위한 측정 펄스를 방출하기 위한 송신 유닛을 포함한다. 이들은 다른 송신 유닛 또는 동일한 송신 유닛일 수 있다. 상기 디바이스는 아울러 제1 단계 및 제 2 단계의 반사된 측정 펄스를 수신하기 위한 하나의 단일 수신 유닛을 포함한다.
상기 디바이스는 상기 수신 유닛의 상기 수신 소자들을 평가하고, 상기 제2 단계의 일부에서 상기 측정 영역의 2D 정보를 결정하고, 상기 제2 단계의 일부에서 3D 정보를 결정하기 위한 것에 더하여 상기 2D 정보로부터 상기 관심 영역의 평가를 위한 평가 유닛들을 더 포함할 수 있다. 상기 평가 유닛들은 특히 소위 시간-디지털 변환기로 불리는 비행 시간 카운터들에 의해 각각 구성될 수 있다.
상기 디바이스는 특히 LIDAR 센서, 특히 고체 상태 LIDAR 센서이며, 특히 측정 펄스를 전환하기 위한 어떠한 기계 부품도 포함하지 않는다.
송신 유닛은 특히 송신 소자들의 어레이이고, 송신 소자들은 개별적으로 그리고 선택적으로 어드레스(address)될 수 있다. 상기 송신 소자들은 특히 VCSEL, 즉 표면 방출기이다. 상기 송신 유닛은 또한 광학 위상 어레이일 수 있다. 상기 송신 소자들은 레이저 다이오드, 파이버(fiber) 레이저 또는 LED 일 수 있다. 상기 송신 소자들은 어드레서블 액정(addressable liquid crystals)을 더 포함 할 수 있다.
수신 소자들은 특히 어레이, 바람직하게는 초점면 어레이(focal plane array), 특히 APD 어레이, 가장 바람직하게는 SPAD 어레이 형태의 검출기이다. 어레이는 양자점에 기초한 양자 필름 구조를 추가로 포함 할 수 있다. 특히 수신 소자들은 픽셀을 형성한다.
상기 디바이스는 유리하게는 2D 정보에 기초하여 상기 관심 영역을 평가하는 목적을 제공하는 관심 영역 평가 유닛을 포함한다. 이것은 특히 "압축 감지" 및/또는 이미지 처리 및/또는 적어도 하나의 신경망을 사용할 수 있다. 상기 관심 영역 평가 유닛은 상기 관심 영역의 크기 및/또는 관련성을 추가로 정의 할 수 있고, 및/또는 이미 상기 관심 영역에 위치할 가능성 있는 물체를 식별할 수 있다.
상기 디바이스는 특히 송신측에서 조명, 예를 들어, 제1 단계 및/또는 제2 단계에서 적어도 하나의 조명 시퀀스를 결정하도록 형성되고, 이에 기초하여 조명을 수행하는 송신 유닛을 할당하도록 형성되는 할당 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 할당 유닛은 특히 관심 영역이 가능한 가장 높은 해상도를 갖는 반면, 관심 영역의 외부에 위치한 영역은 더 조잡한 해상도를 갖거나 전혀 해상도가 없는 방식으로 제2 단계에서 조명을 지정하는 목적으로 사용된다. 이는 특히 시간 버짓, 특히 제1 단계와 제2 단계에 대한 부분, 하드웨어, 특히 평가 유닛, 수신 소자 및 송신 소자 등의 제한된 수, 및/또는 제1 단계에서 평가된 관심 영역, 특히 그것의 크기 및/또는 관련성 등과 같은 파라미터들을 고려하여 이루어진다. 따라서 할당 유닛은 특정 조명을 얻기 위해 송신 측에서 송신 소자들을 할당한다. 이는 또한 평가 유닛을 대응하는 수신 소자에 할당하는데, 즉 수신 소자들이 상기 관심 영역에 할당되는지 여부의 함수 및/또는 그것의 크기 및/또는 관련성의 함수로 할당됩니다. 이것은 상기 적어도 하나의 관심 영역에 대해 가능한 가장 높은 해상도를 달성하는 목적을 제공한다.
상기 관심 영역 평가 유닛 및 상기 할당 유닛은 그렇게 함으로써 하나의 단일 유닛으로 구현 될 수 있다.
상기 디바이스는 상기 할당 유닛으로부터의 정보에 기초하여 상기 송신 소자 및/또는 상기 수신 소자 및/또는 상기 평가 유닛을 제어하는 제어 유닛을 더 포함한다.
본 발명은 가능한 한 큰 측정 영역을 비용 효율적이고 신뢰성있게 측정 할 수 있으면서, 관심 영역의 범위가 가능한 크면서 동시에 가능한 높은 해상도를 달성할 수 있는 방식으로 광학 거리 측정 방법 및 해당 장치를 개선할 수 있다.
도 1은 거리 측정을 위한 본 발명에 따른 방법의 프로세스 다이어그램을 도시한다.
도 2는 거리 측정을 위한 본 발명에 따른 장치를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 장치의 수신 유닛에 대한 평면도를 도시한다.
도 1은 거리 측정을 위한 본 발명에 따른 방법의 프로세스 다이어그램을 도시한다.
방법(100)은 적어도 하나의 프레임을 생성하는 단계(101)를 포함하고, 여기서 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역의 3D 정보는 상기 프레임의 일부로서 결정된다. 상기 프레임에 대한 시간 버짓(budget)은 적어도 하나의 관심 영역을 평가하기 위한 제1 단계과 상기 적어도 하나의 관심 영역으로부터 3D 정보를 결정하기 위한 제2 단계 사이에서 분할된다(102).
방법(100)은 제1 단계의 수행(103)을 포함하며, 상기 제1 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스들은 송신 유닛(11)에 의해 방출되고(107), 반사된 측정 펄스들은 수신 유닛(12)에 의해 수신된다(108). 반사된 측정 펄스에 기초하여, 상기 측정 영역의 2D 정보가 결정된다(109). 특히 2D 인텐시티 이미지(intensity image)가 추가로 생성된다(110).
상기 제1 단계의 일부에서 상기 제1 단계에 대한 조명이 추가로 결정될 수 있다(104). 조명에 의해 구현되는 도움으로, 조명에 기초하여 송신 측에서 송신 소자들이 할당될 수 있다(105). 상기 반사된 측정 펄스를 평가하기 위해, 평가 유닛들(15)의 수신 측에서 수신 소자들(12a)에 대한 할당(106)이 추가로 일어날 수 있다.
상기 측정 영역의 2D 정보에 기초하여 적어도 하나의 관심 영역이 평가된다. 특히 "압축 센싱(compressive sensing)" 및/또는 신경망 및/또는 이미지 처리가 사용될 수 있다. 또한 관심 영역의 크기와 관련성도 결정할 수 있다.
방법(100)은 제2 단계의 수행(112)을 더 포함하고, 여기서 복수의 측정 펄스들이 송신 유닛(11)에 의해 다시 방출되고(116), 반사된 측정 펄스들이 수신된다 (117). 상기 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보는 상기 제2 단계의 일부에서 추가로 결정된다(118).
상기 측정 영역의 어느 하위 영역이 조명되는지를 결정하는 상기 제2 단계에 대한 조명은, 또한 바람직하게는 상기 제2 단계의 일부에서 결정된다(113). 이것은 특히 미리 결정된 상기 관심 영역과 관련이 있다. 송신 측에서는 송신 소자들은 다시 제2 단계의 조명에 할당되고(114), 수신 측에서는 평가 유닛들이 수신 소자들(12a)에 할당되어(115), 상기 관심 영역이 가능한 가장 높은 해상도를 가질 수 있다.
도 2는 송신 소자들을 포함하는 송신 유닛(11) 및 수신 소자들(12a)을 포함하는 수신 유닛(12)을 가지는 거리 측정을 위한 디바이스(10)를 도시한다.
디바이스(10)는 상기 제1 단계로부터의 상기 2D 정보에 기초하여 상기 관심 영역을 결정하도록(109) 형성된 관심 영역 평가 유닛(13)을 더 포함한다. 디바이스(10)는 상기 수신 소자들(12a)에 의해 검출되는 상기 반사된 측정 펄스들을 평가하는 역할을 하는 평가 유닛(15)을 포함한다. 상기 측정 영역의 해당하는 하위 영역이 얼마나 높게 분해될 수 있는지의 함수로서, 장치(10)는 송신측에서는 상기 제1 단계 및/또는 상기 제2 단계의 미리 정의된 조명에 상기 송신 소자들을 할당하고, 수신측에서는 평가 유닛들을 수신 소자들(12a)에 할당하도록 구성된 할당 유닛(14)을 더 포함한다. 디바이스(10)는 상술한 유닛들을 제어하도록 구성된 제어 유닛(16)을 더 포함한다.
도 3은 도 2의 장치의 수신 유닛(12)에 대한 평면도를 도시하며, 여기서 개별 수신 소자들(12a)을 명확하게 볼 수 있다.
4 개의 음영 처리된 수신 소자들(12a)이 제1 단계의 일부에서 평가된 관심 영역에 할당되는 방법이 도 3에 도시되어 있다. 상기 제2 단계의 일부에서 상기 관심 영역이 고해상도로 측정될 수 있도록, 별도 평가 유닛(15)이 각각의 경우에 이들 4개의 수신 소자들(12a) 각각에 할당된다. 수신 유닛(12)의 다른 수신 소자들(12a)은 결합된 방식으로 평가된다. 예를 들어, 관심 영역에 할당되지 않은 3개의 수신 소자들(12a)이 공통 평가 유닛(15)에 할당되는 방식이 제안된다.
100: 방법
101: 프레임 생성
102: 제1 단계과 제2 단계 사이에 시간 버짓(budget) 분할
103: 제1 단계 수행
104: 제1 단계에 대한 조명 정의
105: 송신 측에서 제1 단계의 조명에 송신 소자들을 할당
106: 수신 측에서 수신 소자들에 평가 유닛들을 할당
107: 복수의 측정 펄스 방출
108: 반사된 측정 펄스 수신
109: 측정 영역의 2D 정보 결정
110: 2D 인텐시티(intensity) 이미지 만들기
111: 적어도 하나의 관심 영역 평가
112: 제2 단계 수행
113: 제2 단계에 대한 조명 정의
114: 송신 측에서 제2 단계의 조명에 송신 소자들을 할당
115: 수신 측에서 수신 소자들에 평가 유닛 할당
116: 복수의 측정 펄스 방출
117: 반사된 측정 펄스 수신
118: 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보 결정
10: 디바이스
11: 송신 유닛
12: 수신 유닛
12a: 수신 소자
13: 관심 영역 평가 유닛
14: 할당 유닛
15: 평가 유닛
16: 제어 유닛

Claims (15)

  1. 광학식 거리 측정을 위한 방법(100)에서,
    상기 방법(100)은 적어도 하나의 프레임을 생성하는 단계(101) - 프레임은 단일 이미지로 이해되어야 함 - 를 포함하고,
    측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역에 대한 3D 정보는 상기 프레임의 일부로 결정되며,
    상기 방법(100)은, 적어도 하나의 관심 영역을 평가하기 위한 제1 단계와 상기 적어도 하나의 관심 영역으로부터 3D 정보를 결정하기 위한 제2 단계 사이에 상기 프레임을 생성하기 위한 시간 버짓(budget)을 분할하는 단계(102)를 포함하고,
    상기 방법(100)은, 상기 제1 단계의 수행(103)을 포함하고,
    상기 제1 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스는 송신 유닛(11)을 통해 방출되고(107), 반사되는 측정 펄스는 수신 유닛(12)에 의해 수신되며(108),
    상기 제1 단계의 일부에서 상기 측정 영역의 2D 정보가 결정되며(109),
    상기 2D 정보는 상기 측정 영역의 2D 인텐시티(intensity) 이미지로 이해되어야 하고,
    상기 측정 영역의 3D 정보와 이에 따른 상기 제1 단계의 상기 측정 펄스의 비행 시간은 상기 제1 단계의 일부에서 결정되지 않으며,
    적어도 하나의 관심 영역은 상기 2D 정보로부터 평가되고(111),
    상기 관심 영역은 상기 측정 영역의 하위 영역이고,
    상기 방법(100)은 상기 제2 단계의 수행(112)을 포함하며,
    상기 제2 단계의 일부에서 복수의 측정 펄스는 송신 유닛(11)에 의해 방출되고(116), 반사되는 측정 펄스는 상기 수신 유닛(12)에 의해 수신되며(117),
    상기 제2 단계의 일부에서 상기 적어도 하나의 관심 영역의 3D 정보는 결정되고(118),
    상기 제1 단계를 위한 상기 시간 버짓 부분은 상기 제2 단계 부분의 최대 50%인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 따른 상기 방법(100)에서,
    상기 방법(100)은 복수의 프레임을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 방법(100)은 모든 프레임들의 상기 제1 단계를 위해 제1 송신 유닛만을 사용하고, 모든 프레임들의 상기 제2 단계를 위해 제2 송신 유닛만을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 따른 상기 방법(100)에서,
    상기 방법(100)은 복수의 프레임을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 방법(100)은 상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 위해 서로 다른 프레임들에 제1 송신 유닛과 제2 송신 유닛을 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 따른 상기 방법(100)에서,
    상기 제1 단계는 상기 제2 단계와 시간적으로 병렬로 수행되고,
    적어도 하나의 단계의 측정 펄스들은 상기 제1 단계의 상기 측정 펄스들과 상기 제2 단계의 상기 측정 펄스들을 구분하도록 인코딩되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 따른 상기 방법(100)에서,
    상기 방법(100)은 하나의 송신 유닛(11)을 사용하고,
    상기 방법(100)은 상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 위해 시간 다중화(multiplexing)를 통해 상기 송신 유닛(11)을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 상기 청구항들 중 하나에 따른 상기 방법(100)은,
    상기 제1 단계와 비교하여, 보다 높은 인텐시티 및/또는 보다 큰 펄스 길이 및/또는 보다 높은 펄스 속도(rate)를 가지는 측정 펄스들이 상기 제2 단계에서 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 청구항들 중 하나에 따른 상기 방법(100)은,
    상기 제1 단계의 일부에서 상기 방법(100)은 적어도 하나의 무작위적인 조명 시퀀스(sequence)를 사용하여 상기 측정 펄스들을 방출하고, 상기 측정 영역의 2D 정보는 재구성을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 상기 청구항들 중 하나에 따른 상기 방법(100)은,
    상기 제1 단계의 일부에서, 상기 방법(100)은 적어도 하나의 신경망을 이용하여 상기 적어도 하나의 관심 영역을 결정(111)하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 상기 청구항들 중 하나에 따른 상기 방법(100)은,
    상기 수신 유닛(12)은 복수의 수신 소자들(12a)을 포함하고,
    상기 제2 단계의 일부에서, 적어도 하나의 관심 영역에 관한 수신 소자들(12a) 및 상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 적어도 하나의 하위 영역에 관한 수신 소자들(12a)이 평가되며,
    상기 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 측정 영역의 상기 하위 영역과 비교하여, 상기 관심 영역과 관련하여 더 많은 수신 소자들(12a)이 상기 평가의 일부로서 동시에 평가되고, 및/또는
    상기 적어도 하나의 관심 영역 외부에 위치한 상기 측정 영역의 상기 하위 영역과 비교하여, 상기 관심 영역과 관련하여 수신 소자들(12a)이 상기 평가의 일부로서 덜 결합된 방식으로 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 따른 상기 방법(100)에서,
    수신된 측정 펄스의 비행 시간이 결정되어, 상기 평가의 일부로 히스토그램에 입력되며,
    적어도 하나의 관심 영역에 관한 수신 소자들(12a)의 비행 시간은, 적어도 하나의 관심 영역의 외부에 위치한 상기 관심 영역의 상기 하위 영역의 수신 소자들(12a)의 비행 시간과 비교하여 덜 결합된 방식으로, 히스토그램에 입력되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 상기 청구항들 중 하나에 따른 상기 방법(100)은,
    다른 관심 영역들은 관련성이 다른 것으로 분류되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 따른 상기 방법(100)에서,
    덜 관련된 관심 영역과 비교하여 더 많은 수신 소자들(12a)이 더 관련된 관심 영역의 평가의 일부로서 동시에 평가되고,
    덜 관련된 관심 영역과 비교하여 수신 소자들(12)은 더 관련된 관심 영역의 상기 평가의 일부로서 덜 결합된 방식으로 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 광학적 거리 측정을 위한 디바이스(10)에서,
    상기 디바이스(10)는 제1항 내지 제12항 중 한 항에 따른 방법(100)을 수행하도록 구성되고,
    상기 디비이스(10)는 상기 제1 단계를 위해 측정 펄스들을 방출하기 위한 송신 유닛(11) 및 상기 제2 단계를 위해 측정 펄스들을 방출하기 위한 송신 유닛(11)을 포함하며,
    상기 디바이스(10)는 상기 제1 단계 및 상기 제2 단계의 반사된 측정 펄스들을 수신하기 위한 수신 유닛(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 장치를 포함하고, 컴퓨터의 메모리에 로드된 후 컴퓨터가 제1항 내지 제12항 중 한 항에 따른 방법(100)을 제13항에 따른 디바이스(10)와 함께 수행할 수 있도록 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 컴퓨터의 메모리에 로드된 후 컴퓨터가 제1항 내지 제12항 중 한 항에 따른 방법(100)을 제13항에 따른 디바이스(10)와 함께 수행할 수 있도록 하는 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112799097B (zh) * 2021-04-14 2023-11-28 深圳阜时科技有限公司 深度图和灰度图的获取方法、深度相机、以及电子设备
WO2023152016A1 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 Sony Semiconductor Solutions Corporation Time-of-flight light event detection circuitry and time-of-flight light event detection method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170272651A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Analog Devices, Inc. Reducing power consumption for time-of-flight depth imaging
US20180113216A1 (en) * 2016-10-25 2018-04-26 Innoviz Technologies Ltd. Methods Circuits Devices Assemblies Systems and Functionally Associated Machine Executable Code for Active Optical Scanning of a Scene
WO2018100082A1 (en) * 2016-11-30 2018-06-07 Sony Semiconductor Solutions Corporation Apparatus and method
WO2018126248A1 (en) * 2017-01-02 2018-07-05 Okeeffe James Micromirror array for feedback-based image resolution enhancement

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07333339A (ja) 1994-06-03 1995-12-22 Mitsubishi Electric Corp 自動車用障害物検知装置
JPH11153664A (ja) 1997-09-30 1999-06-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 繰り返しパルス光を利用した物体検知装置
JP2001050723A (ja) 1999-08-11 2001-02-23 Minolta Co Ltd 距離測定装置
DE10147807A1 (de) * 2001-09-27 2003-04-24 Conti Temic Microelectronic Verfahren zur dreidimensionalen Erfassung von Objekten oder Szenen
EP2026246A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-18 Harman/Becker Automotive Systems GmbH Method and apparatus for evaluating an image
US20110102763A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Microvision, Inc. Three Dimensional Imaging Device, System and Method
KR20110064622A (ko) * 2009-12-08 2011-06-15 삼성전자주식회사 티오에프 카메라를 이용한 3차원 에지 추출 방법 및 장치
DE102011089629B4 (de) * 2010-12-22 2022-08-04 pmdtechnologies ag Lichtlaufzeitkamera und Verfahren zum Betreiben einer solchen
WO2013128427A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-06 Leddartech Inc. System and method for multipurpose traffic detection and characterization
US20140139632A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Lsi Corporation Depth imaging method and apparatus with adaptive illumination of an object of interest
US9773155B2 (en) * 2014-10-14 2017-09-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Depth from time of flight camera
KR20240051293A (ko) * 2016-09-20 2024-04-19 이노비즈 테크놀로지스 엘티디 Lidar 시스템 및 방법
US10416293B2 (en) * 2016-12-12 2019-09-17 Sensl Technologies Ltd. Histogram readout method and circuit for determining the time of flight of a photon
CN110325818B (zh) * 2017-03-17 2021-11-26 本田技研工业株式会社 经由多模融合的联合3d对象检测和取向估计
JP7021885B2 (ja) 2017-09-11 2022-02-17 株式会社日立エルジーデータストレージ 距離測定装置
JP6914158B2 (ja) 2017-09-25 2021-08-04 シャープ株式会社 測距センサ
US10942244B2 (en) * 2017-12-12 2021-03-09 Waymo Llc Systems and methods for LIDARs with adjustable resolution and failsafe operation
DE102017129609A1 (de) * 2017-12-12 2019-06-13 Sick Ag Erkennen von Veränderungen in einem Erfassungsbereich
EP3531167B1 (de) * 2018-02-21 2021-04-07 Ibeo Automotive Systems GmbH Verfahren und vorrichtung zur optischen distanzmessung
EP3531166B1 (de) * 2018-02-21 2023-06-07 MicroVision, Inc. Verfahren und vorrichtung zur optischen distanzmessung
CN113167901A (zh) * 2018-12-03 2021-07-23 ams国际有限公司 利用强度信息的三维成像

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170272651A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Analog Devices, Inc. Reducing power consumption for time-of-flight depth imaging
US20180113216A1 (en) * 2016-10-25 2018-04-26 Innoviz Technologies Ltd. Methods Circuits Devices Assemblies Systems and Functionally Associated Machine Executable Code for Active Optical Scanning of a Scene
WO2018100082A1 (en) * 2016-11-30 2018-06-07 Sony Semiconductor Solutions Corporation Apparatus and method
WO2018126248A1 (en) * 2017-01-02 2018-07-05 Okeeffe James Micromirror array for feedback-based image resolution enhancement

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