KR20210083147A - Object detection device and operating method of the same - Google Patents

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KR20210083147A
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이지산
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Abstract

An object detection device converts each of a transmission signal and a reception signal into digital signals according to preset sampling periods, and performs interpolation between the sampling periods. In addition, the object detection device removes the noise of the interpolated signal, calculates a cross correlation signal of the noise-removed signal, and acquires a three-dimensional image based on the quality of the cross correlation signal. It is possible to reduce the probability of misdetection while increasing distance resolution.

Description

객체 검출 장치 및 그 동작 방법{Object detection device and operating method of the same}Object detection device and operating method of the same

본 개시는 객체 검출 장치 및 그 동작 방법에 관한다.The present disclosure relates to an object detection apparatus and an operating method thereof.

객체 검출 장치는 광의 비행 시간(Time of Flight: ToF)을 측정함으로써, 객체(object)에 대한 3D 영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, 객체 검출 장치는 광원으로부터 방사된 광신호가 객체에 의해 반사되어 되돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 객체까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 기초하여 객체에 대한 깊이 영상을 생성할 수 있다.The object detection apparatus may generate a 3D image of an object by measuring a time of flight (ToF) of light. Specifically, the object detection apparatus calculates the distance to the object by measuring the time until the light signal emitted from the light source is reflected by the object and returns, and generates a depth image of the object based on the calculated distance. have.

이러한 객체 검출 장치는 광 신호를 디지털 신호로 변환하여 광의 비행 시간(ToF)을 계산하나, 종래의 객체 검출 장치는 오직 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter: ADC)만을 사용하여 광 신호를 디지털 신호로 변환하므로 거리 해상도의 제약이 존재한다는 문제가 있다. 또한 종래의 객체 검출 장치는 저주파 노이즈를 제거하기 위한 해결책을 제시하지 못한다는 문제가 있다.Such an object detection device converts an optical signal into a digital signal to calculate the time-of-flight (ToF) of light, but the conventional object detection device converts the optical signal into a digital signal using only an analog-to-digital converter (ADC). Since it is converted, there is a problem that there is a constraint on the distance resolution. In addition, there is a problem in that the conventional object detection apparatus does not provide a solution for removing low frequency noise.

본 개시는 거리 해상도를 증가시키면서 오탐지 가능성을 감소시킬 수 있는 객체 검출 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.The present disclosure provides an object detection apparatus capable of reducing the possibility of false detection while increasing distance resolution and an operating method thereof.

본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the above technical problems, and other technical problems can be inferred from the following embodiments.

일 측면에 따른 객체 검출 장치는 송신 신호 및 수신 신호 각각을 기 설정된 샘플링 주기에 따라 디지털 신호로 변환하는 변환부와, 상기 샘플링 주기 사이를 보간(interpolation)하는 보간부와, 상기 보간된 송신 신호 및 상기 보간된 수신 신호 각각의 노이즈를 제거하는 필터부와, 상기 노이즈가 제거된 송신 신호 및 상기 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호(cross correlation signal)를 생성하고, 상기 교차 상관 신호의 피크 값에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.An object detection apparatus according to one aspect includes a converter for converting each of a transmission signal and a reception signal into a digital signal according to a preset sampling period, an interpolator for interpolating between the sampling periods, the interpolated transmission signal and a filter unit that removes noise from each of the interpolated received signals, and generates a cross correlation signal between the noise-removed transmission signal and the noise-removed reception signal, and generates a peak of the cross-correlation signal The control unit may include a control unit for obtaining a 3D image of the object based on the value.

다른 측면에 따른 객체 검출 장치의 동작 방법은 객체를 향해 조사된 송신 신호 및 상기 객체로부터 반사된 수신 신호를 수신하는 단계와, 상기 송신 신호 및 상기 수신 신호 각각을 기 설정된 샘플링 주기에 따라 디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 샘플링 주기 사이를 보간하는 단계와, 상기 보간된 송신 신호 및 상기 보간된 수신 신호 각각의 노이즈를 제거하는 단계와, 상기 노이즈가 제거된 송신 신호 및 상기 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호를 생성하는 단계와, 상기 교차 상관 신호의 피크 값에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.A method of operating an object detection apparatus according to another aspect includes receiving a transmission signal irradiated toward an object and a reception signal reflected from the object, and converting each of the transmission signal and the reception signal into a digital signal according to a preset sampling period. converting, interpolating between the sampling periods, removing noise from each of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal, and the noise-removed transmission signal and the noise-removed reception signal The method may include generating a cross-correlation signal therebetween, and obtaining a three-dimensional image of the object based on a peak value of the cross-correlation signal.

도 1은 일 실시예에 객체 검출 장치의 예시적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 객체 검출 장치의 내부 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 송신 신호 및 수신 신호의 보간 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 송신 신호 및 수신 신호의 보간에 따른 거리 해상도 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 송신 신호 및 수신 신호의 보간에 따른 거리 해상도 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 송신 신호 및 수신 신호의 저주파 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제3 입력 데이터의 빈 영역에 제로를 삽입할 때 발생되는 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8b는 송신 신호 및 수신 신호의 저주파 노이즈 제거에 따른 탐지 거리 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 송신 신호 및 수신 신호의 저주파 노이즈 제거에 따른 탐지 거리 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 교차 상관 신호의 품질 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 교차 상관 신호의 품질 계산에 따른 오탐지 방지 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 객체 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 도 12의 고주파 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 도 12의 저주파 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 도 12의 3차원 이미지 획득 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a diagram for explaining an exemplary operation of an object detection apparatus according to an embodiment.
2 is an internal block diagram of an apparatus for detecting an object according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram for explaining a method of interpolating a transmission signal and a reception signal according to an embodiment.
4 is a diagram for explaining an effect of increasing distance resolution according to interpolation of a transmission signal and a reception signal.
5 is a diagram for explaining an effect of increasing distance resolution according to interpolation of a transmission signal and a reception signal.
6 is a view for explaining a method of removing low-frequency noise of a transmission signal and a reception signal according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining an effect generated when a zero is inserted into a blank area of third input data.
8A to 8B are diagrams for explaining an effect of increasing a detection distance according to the removal of low-frequency noise of a transmission signal and a reception signal.
9 is a view for explaining an effect of increasing a detection distance according to the removal of low-frequency noise of a transmission signal and a reception signal.
10 is a diagram for explaining a method of calculating the quality of a cross-correlation signal according to an embodiment.
11 is a diagram for explaining an effect of preventing false detection according to a quality calculation of a cross-correlation signal.
12 is a flowchart illustrating an object detection method according to an embodiment.
13 is a flowchart for explaining the method of removing high-frequency noise of FIG. 12 .
14 is a flowchart for explaining the low-frequency noise removal method of FIG. 12 .
15 is a flowchart illustrating the 3D image acquisition method of FIG. 12 .

본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.The appearances of the phrases "in some embodiments" or "in one embodiment" in various places in this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다.Some embodiments of the present disclosure may be represented by functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented in various numbers of hardware and/or software configurations that perform specific functions. For example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more microprocessors, or by circuit configurations for a given function. Also, for example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages. The functional blocks may be implemented as an algorithm running on one or more processors. Also, the present disclosure may employ prior art for electronic configuration, signal processing, and/or data processing, and the like. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “configuration” may be used broadly and are not limited to mechanical and physical components.

또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.In addition, the connecting lines or connecting members between the components shown in the drawings only exemplify functional connections and/or physical or circuit connections. In an actual device, a connection between components may be represented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that are replaceable or added.

도 1은 일 실시예에 객체 검출 장치의 예시적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an exemplary operation of an object detection apparatus according to an embodiment.

도면을 참조하면, 객체 검출 장치(100)는 객체(OBJ)를 향해 송신 신호(S1)를 조사하는 송신부(110), 객체(OBJ)로부터 반사된 수신 신호(S2)를 수신하는 수신부(120) 및 송신부(110)와 수신부(120)를 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the object detection apparatus 100 includes a transmitter 110 that radiates a transmission signal S1 toward an object OBJ, and a receiver 120 that receives a reception signal S2 reflected from the object OBJ. and a controller 130 for controlling the transmitter 110 and the receiver 120 .

객체 검출 장치(100)는 객체(OBJ)에 대한 3D 이미지를 생성하는 3D 센서일 수 있다. 예를 들어, 객체 검출 장치(100)는 라이다(LiDAR), 레이더(radar) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The object detecting apparatus 100 may be a 3D sensor that generates a 3D image of the object OBJ. For example, the object detection apparatus 100 may include a lidar (LiDAR), a radar (radar), and the like, but is not limited thereto.

송신부(110)는 객체(OBJ)의 위치, 형상 등의 분석에 사용할 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 송신부(110)는 적외선 대역 파장의 광을 출력할 수 있다. 적외선 대역의 광을 사용하면, 태양광을 비롯한 가시광선 영역의 자연광과 혼합되는 것이 방지될 수 있다. 그러나, 반드시 적외선 대역에 한정되는 것은 아니며 다양한 파장 대역의 빛을 방출할 수 있다.The transmitter 110 may output light to be used for analysis of the position and shape of the object OBJ. For example, the transmitter 110 may output light of an infrared band wavelength. When the light in the infrared band is used, mixing with natural light in the visible light region including sunlight can be prevented. However, it is not necessarily limited to the infrared band and may emit light of various wavelength bands.

송신부(110)는 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신부(110)는 LD(laser diode), 측면 발광 레이저 (Edge emitting laser), 수직 공진형 표면 발광 레이저 (Vertical-cavity surface emitting laser: VCSEL) 분포궤환형 레이저(Distributed feedback laser), LED(light emitting diode), SLD(super luminescent diode)등의 광원을 포함할 수 있다.The transmitter 110 may include at least one light source. For example, the transmitter 110 includes a laser diode (LD), an edge emitting laser, a vertical-cavity surface emitting laser (VCSEL), a distributed feedback laser, It may include a light source such as a light emitting diode (LED) or a super luminescent diode (SLD).

송신부(110)는 복수의 서로 다른 파장 대역의 광을 생성하여 출력할 수도 있다. 또한, 송신부(110)는 펄스광 또는 연속광을 생성하여 출력할 수 있다. 송신부(110)에서 생성된 광은 송신 신호(S1)로서 객체(OBJ)를 향해 조사될 수 있다.The transmitter 110 may generate and output light of a plurality of different wavelength bands. Also, the transmitter 110 may generate and output pulsed light or continuous light. The light generated by the transmitter 110 may be irradiated toward the object OBJ as the transmission signal S1 .

실시예에 따라 송신부(110)는 송신 신호(S1)의 조사 각도를 변경하기 위한 빔 스티어링 소자를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 스티어링 소자는 스캐닝 미러 또는 광학 위상 어레이(optical phased array)가 사용될 수 있다.According to an embodiment, the transmitter 110 may further include a beam steering element for changing the irradiation angle of the transmission signal S1. For example, the beam steering element may be a scanning mirror or an optical phased array.

제어부(130)는 송신부(110)를 제어하여 송신 신호(S1)의 조사 각도를 변경할 수 있다. 제어부(130)는 송신 신호(S1)가 객체(OBJ) 전체를 스캔하도록 송신부(110)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(130)는 복수의 광원들 각각에서 출력된 송신 신호(S1)가 서로 다른 조사 각도로 객체(OBJ)를 스캐닝하도록 송신부(110)를 제어할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어부(130)는 복수의 광원들 각각에서 출력된 송신 신호(S1)가 서로 동일한 조사 각도로 객체(OBJ)를 스캐닝하도록 송신부(110)를 제어할 수 있다.The controller 130 may control the transmitter 110 to change the irradiation angle of the transmit signal S1 . The controller 130 may control the transmitter 110 so that the transmission signal S1 scans the entire object OBJ. In an embodiment, the controller 130 may control the transmitter 110 to scan the object OBJ at different irradiation angles with the transmission signal S1 output from each of the plurality of light sources. In another embodiment, the controller 130 may control the transmitter 110 so that the transmission signal S1 output from each of the plurality of light sources scans the object OBJ at the same irradiation angle.

수신부(120)는 적어도 하나의 광 검출 요소를 포함하고, 광 검출 요소는 객체(OBJ)로부터 반사되는 수신 신호(S2)를 구분하여 검출할 수 있다. 실시예에 따라, 수신부(120)는 수신 신호를 소정 광 검출 요소에 모으기 위한 광학 요소를 더 포함할 수 있다.The receiving unit 120 includes at least one light detecting element, and the light detecting element may distinguish and detect the received signal S2 reflected from the object OBJ. According to an embodiment, the receiver 120 may further include an optical element for collecting the received signal on a predetermined light detection element.

광 검출 요소는 광을 센싱할 수 있는 센서로서, 예를 들어, 광 에너지에 의해 전기 신호를 발생시키는 수광 소자일 수 있다. 수광 소자의 종류는 특별히 한정되지 않는다.The light detection element is a sensor capable of sensing light, and may be, for example, a light receiving element that generates an electrical signal by light energy. The kind of light receiving element is not specifically limited.

제어부(130)는 수신부(120)에서 검출된 수신 신호를 이용하여 객체(OBJ)에 대한 정보 획득을 위한 신호 처리를 수행할 수 있다. 제어부(130)는 송신부(110)가 출력한 광의 비행 시간에 기초하여 객체(OBJ)까지의 거리를 결정하고, 객체(OBJ)의 위치, 형상 분석을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 객체(OBJ)까지의 거리 정보에 기초하여 포인트 클라우드(point cloud)를 생성하고, 포인트 클라우드에 기초하여 객체(OBJ)에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.The controller 130 may perform signal processing for obtaining information on the object OBJ by using the received signal detected by the receiver 120 . The controller 130 may determine a distance to the object OBJ based on the flight time of the light output by the transmitter 110 and perform data processing for analyzing the position and shape of the object OBJ. For example, the controller 130 may generate a point cloud based on distance information to the object OBJ, and may acquire a 3D image of the object OBJ based on the point cloud.

제어부(130)가 획득한 3차원 이미지는 다른 유닛으로 전송되어 활용될 수 있다. 예를 들어, 객체 검출 장치(100)가 채용되는 무인 자동차, 드론 등과 같은 자율 구동 기기의 제어부에 이러한 정보가 전송될 수 있다. 이외에도, 스마트폰, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 랩톱(laptop), PC(Personal Computer), 웨어러블(wearable) 기기 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치에서 이러한 정보가 활용될 수도 있다.The 3D image obtained by the controller 130 may be transmitted to another unit and utilized. For example, such information may be transmitted to the control unit of an autonomous driving device such as an unmanned vehicle or a drone to which the object detection apparatus 100 is employed. In addition, such information may be utilized in smartphones, cell phones, personal digital assistants (PDAs), laptops, personal computers (PCs), wearable devices, and other mobile or non-mobile computing devices.

또한, 제어부(130)는 송신부(110) 및 수신부(120)에 대한 제어를 포함하여, 객체 검출 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 송신부(110)에 대해 전원 공급 제어, 온/오프 제어, 펄스파(PW)나 연속파(CW) 발생 제어 등을 수행할 수 있다.In addition, the controller 130 may control the overall operation of the object detection apparatus 100 including control of the transmitter 110 and the receiver 120 . For example, the controller 130 may perform power supply control, on/off control, pulse wave (PW) or continuous wave (CW) generation control, etc. for the transmitter 110 .

한편, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 도 1의 구성 요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the object detecting apparatus 100 of the present disclosure may further include other general-purpose components in addition to the components shown in FIG. 1 .

예를 들어, 객체 검출 장치(100)는 각종 데이터들을 저장하는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리는 객체 검출 장치(100)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 객체 검출 장치에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있다.For example, the object detection apparatus 100 may further include a memory (not shown) for storing various data. The memory may store data processed by the object detection apparatus 100 and data to be processed. In addition, the memory may store applications, drivers, etc. to be driven by the object detection apparatus.

메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함하며, 나아가서, 객체 검출 장치(100)에 액세스될 수 있는 외부의 다른 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다.Memory includes random access memory (RAM), such as dynamic random access memory (DRAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), CD-ROM, blue Ray or other optical disk storage, hard disk drive (HDD), solid state drive (SSD), or flash memory, and may further include other external storage devices that can be accessed by object detection apparatus 100 . have.

도 2는 일 실시예에 따른 객체 검출 장치의 내부 블록도이다.2 is an internal block diagram of an apparatus for detecting an object according to an exemplary embodiment.

도면을 참조하면, 객체 검출 장치(100)는 송신부(110), 수신부(120), 변환부(140), 보간부(150), 필터부(160) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the object detection apparatus 100 may include a transmitter 110 , a receiver 120 , a converter 140 , an interpolator 150 , a filter unit 160 , and a controller 130 .

송신부(110)는 객체를 향해 송신 신호를 출력할 수 있다. 또한, 송신부(110)는 송신 신호의 일부를 변환부(140)에 출력할 수 있다. 송신 신호의 일부는 광의 비행 시간 연산에 사용될 수 있다. 수신부(120)는 객체로부터 반사된 수신 신호를 수신할 수 있다. 도 2의 송신부(110)는 도 1의 송신부(110)에 대응되고, 도 2의 수신부(120)는 도 1의 수신부(120)에 대응될 수 있다.The transmitter 110 may output a transmission signal toward the object. Also, the transmitter 110 may output a portion of the transmission signal to the converter 140 . Part of the transmitted signal can be used to calculate the light's time-of-flight. The receiver 120 may receive the received signal reflected from the object. The transmitter 110 of FIG. 2 may correspond to the transmitter 110 of FIG. 1 , and the receiver 120 of FIG. 2 may correspond to the receiver 120 of FIG. 1 .

변환부(140)는 송신 신호 및 수신 신호 각각을 기 설정된 샘플링 주기에 따라 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 샘플링 주기는 100Hz 내지 10GHz 범위에서 설정될 수 있다. 변환부(140)는 디지털 신호를 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 벡터 데이터로 출력할 수 있다. 벡터 데이터는 엘리먼트의 집합으로 이루어진 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 배열을 의미할 수 있다. 각각의 엘리먼트에는 송신 신호 및 수신 신호의 양자화된 값이 저장될 수 있다.The converter 140 may convert each of the transmission signal and the reception signal into a digital signal according to a preset sampling period. For example, the sampling period may be set in the range of 100 Hz to 10 GHz. The converter 140 may output the digital signal as vector data in the form of a column vector or a row vector. Vector data may mean an array in the form of a column vector or a row vector consisting of a set of elements. In each element, quantized values of the transmission signal and the reception signal may be stored.

구체적으로, 변환부(140)는 제1 아날로그 디지털 컨버터(141) 및 제2 아날로그 디지털 컨버터(142)를 포함할 수 있다.Specifically, the converter 140 may include a first analog-to-digital converter 141 and a second analog-to-digital converter 142 .

제1 아날로그 디지털 컨버터(141)는 기 설정된 샘플링 주기에 기초하여 송신 신호를 제1 디지털 신호로 변환할 수 있다. 다시 말해, 제1 디지털 신호는 변환된 송신 신호일 수 있다. 제1 아날로그 디지털 컨버터(141)는 제1 디지털 신호를 열 벡터 또는 행 벡터 형태로 출력할 수 있다. 각각의 엘리먼트에는 샘플링 주기에 따른 송신 신호의 양자화된 값이 저장될 수 있다.The first analog-to-digital converter 141 may convert the transmission signal into a first digital signal based on a preset sampling period. In other words, the first digital signal may be a converted transmission signal. The first analog-to-digital converter 141 may output the first digital signal in the form of a column vector or a row vector. A quantized value of a transmission signal according to a sampling period may be stored in each element.

제2 아날로그 디지털 컨버터(142)는 기 설정된 샘플링 주기에 기초하여 수신 신호를 제2 디지털 신호로 변환할 수 있다. 다시 말해, 제2 디지털 신호는 변환된 수신 신호일 수 있다. 제2 아날로그 디지털 컨버터(142)는 제2 디지털 신호를 열 벡터 또는 행 벡터 형태로 출력할 수 있다. 각각의 엘리먼트에는 샘플링 주기에 따른 수신 신호의 양자화된 값이 저장될 수 있다.The second analog-to-digital converter 142 may convert the received signal into a second digital signal based on a preset sampling period. In other words, the second digital signal may be a converted reception signal. The second analog-to-digital converter 142 may output the second digital signal in the form of a column vector or a row vector. A quantized value of a received signal according to a sampling period may be stored in each element.

제1 아날로그 디지털 컨버터(141)는 제1 디지털 신호를 보간부(150)에 포함된 제1 리샘플링부(151)에 출력할 수 있다. 제2 아날로그 디지털 컨버터(142)는 제2 디지털 신호를 보간부(1510)에 포함된 제2 리샘플링부(152)에 출력할 수 있다.The first analog-to-digital converter 141 may output the first digital signal to the first resampling unit 151 included in the interpolation unit 150 . The second analog-to-digital converter 142 may output the second digital signal to the second resampling unit 152 included in the interpolation unit 1510 .

보간부(150)는 샘플링 주기 사이의 엘리먼트를 예측함으로써, 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 보간(interpolation)할 수 있다. 보간부(150)는 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간할 수 있다. 예를 들어, 보간부(150)는 선형 보간(linear interpolation) 방법, 다항식 보간(polynomial interpolation) 방법, 스플라인 보간(spline interpolation) 방법, 지수 보간(exponential interpolation) 방법, 로그-선형 보간(log-linear interpolation) 방법, 라그랑지 보간(lagrange interpolation) 방법, 뉴튼 보간(newton interpolation) 방법, 2차원 보간(bilinear interpolation) 방법 중 적어도 어느 하나의 보간 방법을 이용하여 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 보간할 수 있다. 다만 상술한 보간 방법은 보간 방법의 예시일 뿐 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 보간하기 위한 다양한 보간 방법이 사용될 수도 있다.The interpolator 150 may interpolate the first digital signal and the second digital signal by predicting an element between sampling periods. The interpolator 150 may interpolate between each element included in the vector data. For example, the interpolation unit 150 may include a linear interpolation method, a polynomial interpolation method, a spline interpolation method, an exponential interpolation method, and log-linear interpolation (log-linear). The first digital signal and the second digital signal are interpolated using at least one of an interpolation method, a Lagrange interpolation method, a Newton interpolation method, and a two-dimensional interpolation method. can do. However, the above-described interpolation method is only an example of the interpolation method, and various interpolation methods for interpolating the first digital signal and the second digital signal may be used.

보간부(150)는 기 설정된 보간 주기에 따라 샘플링 주기 사이를 보간할 수 있다. 기 설정된 보간 주기는 2 내지 20 범위에서 설정될 수 있다. 다시 말해, 보간부(150)는 샘플링 주기 사이를 2 내지 20 구간으로 나누어 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 보간할 수 있다. 예를 들어, 샘플링 주기가 100Hz인 경우, 보간부(150)는 50Hz에 대응되는 엘리먼트를 예측함으로써, 제1 디지털 신호 및 제2 디지털 신호를 보간할 수 있다.The interpolator 150 may interpolate between sampling periods according to a preset interpolation period. The preset interpolation period may be set in the range of 2 to 20. In other words, the interpolator 150 may interpolate the first digital signal and the second digital signal by dividing the sampling period into 2 to 20 sections. For example, when the sampling period is 100 Hz, the interpolator 150 may interpolate the first digital signal and the second digital signal by predicting an element corresponding to 50 Hz.

보간부(150)는 제1 리샘플링부(151) 및 제2 리샘플링부(152)를 포함할 수 있다. 제1 리샘플링부(151)는 제1 디지털 신호를 보간하고, 제2 리샘플링부(152)는 제2 디지털 신호를 보간할 수 있다.The interpolation unit 150 may include a first resampling unit 151 and a second resampling unit 152 . The first resampling unit 151 may interpolate the first digital signal, and the second resampling unit 152 may interpolate the second digital signal.

제1 리샘플링부(151)는 보간된 제1 디지털 신호를 필터부(160)에 출력하고, 제2 리샘플링부(152)는 보간된 제2 디지털 신호를 필터부(160)에 출력할 수 있다. The first resampling unit 151 may output the interpolated first digital signal to the filter unit 160 , and the second resampling unit 152 may output the interpolated second digital signal to the filter unit 160 .

한편, 보간된 제1 디지털 신호를 보간된 송신 신호라고 명명하고, 보간된 제2 디지털 신호를 보간된 수신 신호라고 명명할 수 있다.Meanwhile, the interpolated first digital signal may be referred to as an interpolated transmission signal, and the interpolated second digital signal may be referred to as an interpolated reception signal.

본 개시의 객체 검출 장치(100)는 보간부(150)를 통해 샘플링 레이트(sampling rate)를 증가시키므로, 하드웨어의 설계 변경(예를 들어, 고 샘플링 레이트(high sampling rate)의 아날로그 디지털 컨버터 사용)없이도, 거리 해상도가 현저하게 증가되는 효과가 있다.Since the object detection apparatus 100 of the present disclosure increases a sampling rate through the interpolator 150 , a hardware design change (eg, a high sampling rate analog-to-digital converter is used) Even without it, there is an effect that the distance resolution is significantly increased.

필터부(160)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호 각각의 노이즈를 제거할 수 있다. 필터부(160)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호의 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 필터부(160)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호의 저주파 노이즈를 제거할 수 있다. 이를 위하여, 필터부(160)는 제1 노이즈 제거부(161) 및 제2 노이즈 제거부(162)를 포함할 수 있다.The filter unit 160 may remove noise of each of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal. The filter unit 160 may remove high-frequency noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal. Also, the filter unit 160 may remove low-frequency noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal. To this end, the filter unit 160 may include a first noise removing unit 161 and a second noise removing unit 162 .

제1 노이즈 제거부(161)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호의 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 노이즈 제거부(161)는 보간된 수신 신호의 고주파 노이즈만을 제거할 수도 있다.The first noise removing unit 161 may remove high-frequency noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal. According to an embodiment, the first noise removing unit 161 may remove only the high-frequency noise of the interpolated received signal.

구체적으로, 변환부(140)는 송신 신호 및 수신 신호를 벡터 데이터 형태로 출력하고, 보간부(150)는 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간하므로, 제1 노이즈 제거부(161)는 보간된 송신 신호를 벡터 데이터 형태로 수신할 수 있다.Specifically, since the converting unit 140 outputs the transmitted signal and the received signal in the form of vector data, and the interpolating unit 150 interpolates between each element included in the vector data, the first noise removing unit 161 is The interpolated transmission signal may be received in the form of vector data.

제1 노이즈 제거부(161)는 보간된 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 시간 동안 누적할 수 있다. 또한, 제1 노이즈 제거부(161)는 누적된 엘리먼트의 평균 값을 출력함으로써 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 이 때, 기 설정된 시간은 0.01ms일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The first noise removing unit 161 may accumulate each element included in the interpolated vector data for a preset time. Also, the first noise removing unit 161 may remove the high frequency noise by outputting an average value of the accumulated elements. In this case, the preset time may be 0.01 ms, but is not limited thereto.

예를 들어, 제1 노이즈 제거부(161)가 기 설정된 시간 동안 제1 행 벡터 데이터 및 제2 행 벡터 데이터를 수신하고, 제1 행 벡터 데이터에 포함된 엘리먼트가 각각 2, 4, 7, 9이고, 제2 행 벡터 데이터에 포함된 엘리먼트가 각각 3, 5, 4, 9인 경우, 제1 노이즈 제거부(161)는 5, 9, 11, 18을 엘리먼트로 갖는 누적 행 벡터 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 제1 노이즈 제거부(161)는 누적 행 벡터 데이터의 평균 값인 2.5, 4.5, 5.5, 9를 엘리먼트로 갖는 평균 행 벡터 데이터를 출력할 수 있다.For example, the first noise removing unit 161 receives the first row vector data and the second row vector data for a preset time, and elements included in the first row vector data are 2, 4, 7, and 9, respectively. , and when the elements included in the second row vector data are 3, 5, 4, and 9, respectively, the first noise removing unit 161 may obtain the accumulated row vector data having 5, 9, 11, and 18 as elements. can Also, the first noise removing unit 161 may output average row vector data having as elements 2.5, 4.5, 5.5, and 9, which are average values of the accumulated row vector data.

제1 노이즈 제거부(161)가 기 설정된 시간 동안 벡터 데이터를 누적하고, 벡터 데이터의 평균 값을 출력함으로써, 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호의 고주파 노이즈가 제거될 수 있다.The high frequency noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal may be removed by the first noise removing unit 161 accumulating vector data for a preset time and outputting an average value of the vector data.

제2 노이즈 제거부(162)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호의 저주파 노이즈를 제거할 수 있다.The second noise removing unit 162 may remove low-frequency noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal.

구체적으로, 제2 노이즈 제거부(162)는 고주파 노이즈가 제거된 벡터 데이터를 제1 입력 데이터로써 수신할 수 있다. 또한, 제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 방향 및 기 설정된 크기 만큼 엘리먼트 시프트하여 제2 입력 데이터를 생성할 수 있다.Specifically, the second noise removing unit 162 may receive vector data from which the high frequency noise is removed as the first input data. Also, the second noise removing unit 162 may generate the second input data by element-shifting each element included in the first input data by a preset direction and a preset size.

기 설정된 방향은 좌측, 우측, 상측, 하측 중 어느 하나의 방향일 수 있다. 벡터 데이터가 행 벡터인 경우, 기 설정된 방향은 좌측 또는 우측으로 설정될 수 있다. 이 때, 좌측은 벡터 데이터의 열 주소가 감소하는 방향을 의미하고, 우측은 벡터 데이터의 열 주소가 증가하는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 벡터 데이터가 열 벡터인 경우, 기 설정된 방향은 상측 또는 하측으로 설정될 수 있다. 이 때, 상측은 벡터 데이터의 행 주소가 감소하는 방향을 의미하고, 하측은 벡터 데이터의 행 주소가 증가하는 방향을 의미할 수 있다. 기 설정된 크기는 500엘리먼트로 설정될 수 있다.The preset direction may be any one of left, right, upper, and lower directions. When the vector data is a row vector, the preset direction may be set to the left or the right. In this case, the left side may mean a direction in which the column address of the vector data decreases, and the right side may indicate a direction in which the column address of the vector data increases. Also, when the vector data is a column vector, the preset direction may be set to the upper side or the lower side. In this case, the upper side may mean a direction in which the row address of the vector data decreases, and the lower side may indicate a direction in which the row address of the vector data increases. The preset size may be set to 500 elements.

제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트에서 제2 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 감산함으로써 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터를 출력할 수 있다.The second noise removing unit 162 may output third input data from which low-frequency noise is removed by subtracting each element included in the second input data from each element included in the first input data.

한편, 제2 노이즈 제거부(162)는 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터를 생성하는 경우, 제1 입력 데이터의 시프트에 의해 생성된 빈 영역에 제로(zero)를 삽입할 수 있다. 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터는 노이즈가 제거된 제1 디지털 신호로써 교차 상관부(132)에 제공될 수 있다. 다시 말해, 제2 노이즈 제거부(162)는 보간된 제1 디지털 신호의 저주파 노이즈를 제거하고 노이즈가 제거된 제1 디지털 신호를 제어부(130) 내의 교차 상관부(132)에 출력할 수 있다. 또한, 제2 노이즈 제거부(162)는 보간된 제2 디지털 신호의 저주파 노이즈를 제거하고 노이즈가 제거된 제2 디지털 신호를 제어부(130) 내의 교차 상관부(132)에 출력할 수 있다.Meanwhile, when generating the third input data from which the low frequency noise is removed, the second noise removing unit 162 may insert a zero into the blank area generated by the shift of the first input data. The third input data from which the low-frequency noise is removed may be provided to the cross-correlator 132 as the first digital signal from which the noise has been removed. In other words, the second noise removing unit 162 may remove the low-frequency noise of the interpolated first digital signal and output the noise-removed first digital signal to the cross-correlation unit 132 in the control unit 130 . Also, the second noise removing unit 162 may remove low-frequency noise of the interpolated second digital signal and output the noise-removed second digital signal to the cross-correlation unit 132 in the control unit 130 .

한편, 노이즈가 제거된 제1 디지털 신호를 노이즈가 제거된 송신 신호라고 명명하고, 노이즈가 제거된 제2 디지털 신호를 노이즈가 제거된 수신 신호라고 명명할 수 있다.Meanwhile, the noise-removed first digital signal may be referred to as a noise-removed transmission signal, and the noise-removed second digital signal may be referred to as a noise-removed reception signal.

본 개시의 객체 검출 장치(100)는 송신 신호 및 수신 신호의 고주파 노이즈뿐만 아니라, 저주파 노이즈까지 제거하므로, 탐지 거리가 현저하게 증가되는 효과가 있다.The object detection apparatus 100 of the present disclosure removes not only high-frequency noise of a transmission signal and a reception signal, but also low-frequency noise, so that the detection distance is remarkably increased.

제어부(130)는 노이즈가 제거된 송신 신호 및 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호(cross correlation signal)을 생성할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 교차 상관 신호에서 적어도 하나의 피크 값을 검출할 수 있다. 또한 제어부(130)는 교차 상관 신호의 피크 값에 기초하여 교차 상관 신호의 품질(quality)을 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 교차 상관 신호의 품질에 기초하여 객체에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(130)는 교차 상관부(132), 피크 검출부(133), 품질 계산부(134) 및 포인트 클라우드 생성부(135)를 포함할 수 있다.The controller 130 may generate a cross correlation signal between the noise-removed transmission signal and the noise-removed reception signal. Also, the controller 130 may detect at least one peak value from the cross-correlation signal. Also, the controller 130 may determine the quality of the cross-correlation signal based on the peak value of the cross-correlation signal. Also, the controller 130 may acquire a 3D image of the object based on the quality of the cross-correlation signal. To this end, the controller 130 may include a cross-correlator 132 , a peak detector 133 , a quality calculator 134 , and a point cloud generator 135 .

교차 상관부(132)는 필터부(160)로부터 노이즈가 제거된 송신 신호 및 노이즈가 제거된 수신 신호를 수신할 수 있다.The cross-correlator 132 may receive a noise-removed transmission signal and a noise-removed reception signal from the filter unit 160 .

교차 상관부(132)는 노이즈가 제거된 송신 신호 및 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호를 생성할 수 있다. 이를 위하여 교차 상관부(132)는 상관기(correlator)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 교차 상관부(132)는 다음의 수학식 1에 의해 교차 상관 신호를 생성할 수 있다.The cross-correlation unit 132 may generate a cross-correlation signal between a noise-removed transmission signal and a noise-removed reception signal. To this end, the cross-correlator 132 may include a correlator. In an embodiment, the cross-correlation unit 132 may generate a cross-correlation signal by Equation 1 below.

Figure pat00001
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수학식 1에서 S1은 송신 신호를 의미하고, S2는 수신 신호를 의미하고, S3은 교차 상관 신호를 의미할 수 있다.In Equation 1, S1 may mean a transmission signal, S2 may mean a reception signal, and S3 may mean a cross-correlation signal.

교차 상관부(132)는 교차 상관 신호를 피크 검출부(133)에 출력할 수 있다.The cross-correlation unit 132 may output a cross-correlation signal to the peak detector 133 .

피크 검출부(133)는 교차 상관 신호에서 적어도 하나의 피크 값을 검출할 수 있다. 피크 검출부(133)는 교차 상관 신호의 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제1 피크 값을 검출할 수 있다. 또한, 피크 검출부(133)는 제1 피크 값을 제외한 나머지 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제2 피크 값을 검출할 수 있다. 피크 검출부(133)는 제1 피크 값 및 제2 피크 값을 품질 계산부(134)로 출력할 수 있다.The peak detector 133 may detect at least one peak value from the cross-correlation signal. The peak detector 133 may detect a first peak value having the largest absolute value among peak values of the cross-correlation signal. Also, the peak detector 133 may detect a second peak value having the largest absolute value among the remaining peak values except for the first peak value. The peak detector 133 may output the first peak value and the second peak value to the quality calculator 134 .

품질 계산부(134)는 제1 피크 값의 절대 값 및 제2 피크 값의 절대 값에 기초하여 교차 상관 신호의 품질을 계산할 수 있다. The quality calculator 134 may calculate the quality of the cross-correlation signal based on the absolute value of the first peak value and the absolute value of the second peak value.

품질 계산부(134)는 교차 상관 신호의 품질 정보를 포인트 클라우드 생성부(135)에 제공할 수 있다.The quality calculator 134 may provide quality information of the cross-correlation signal to the point cloud generator 135 .

포인트 클라우드 생성부(135)는 교차 상관 신호의 품질 정보에 기초하여 포인트 클라우드(cloud)를 생성할 수 있다. 또한, 포인트 클라우드 생성부(135)는 포인트 클라우드에 기초하여 객체에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.The point cloud generator 135 may generate a point cloud based on the quality information of the cross-correlation signal. Also, the point cloud generator 135 may acquire a 3D image of the object based on the point cloud.

구체적으로, 포인트 클라우드 생성부(135)는 기 설정된 기준 품질 이상의 교차 상관 신호에 기초하여 포인트 클라우드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 기준 품질은 2로 설정될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.Specifically, the point cloud generator 135 may generate a point cloud based on a cross-correlation signal having a preset quality or higher. For example, the reference quality may be set to 2, but is not limited thereto.

포인트 클라우드 생성부(135)는 기준 품질 이상의 교차 상관 신호의 제1 피크 값에 기초하여 송신 신호의 송신 시점 및 수신 신호의 수신 시점을 계산할 수 있다. 또한, 포인트 클라우드 생성부(135)는 송신 시점 및 수신 시점에 기초하여 송신부(110)에서 출력된 광의 비행 시간을 계산할 수 있다. 또한, 포인트 클라우드 생성부(135)는 광의 비행 시간에 기초하여 객체까지의 거리를 계산할 수 있다. 또한, 포인트 클라우드 생성부(135)는 객체까지의 거리 정보에 기초하여 3차원의 포인트 클라우드를 생성할 수 있다.The point cloud generator 135 may calculate the transmission time of the transmission signal and the reception time of the reception signal based on the first peak value of the cross-correlation signal of the reference quality or higher. In addition, the point cloud generator 135 may calculate the flight time of the light output from the transmitter 110 based on the transmission time and the reception time. Also, the point cloud generator 135 may calculate the distance to the object based on the flight time of the light. Also, the point cloud generator 135 may generate a three-dimensional point cloud based on distance information to the object.

한편, 포인트 클라우드 생성부(135)는 기준 품질 미만의 교차 상관 신호의 피크 값은 무시할 수 있다. 또한, 포인트 클라우드 생성부(135)는 기준 품질 미만의 교차 상관 신호에 대응되는 포인트 클라우드에는 최대 탐지 거리 정보를 맵핑할 수 있다. 예를 들어, 객체 검출 장치(100)의 최대 탐지 거리가 200m인 경우, 포인트 클라우드 생성부(135)는 기준 품질 미만의 교차 상관 신호에 대응되는 포인트 클라우드에는 일률적으로 200m의 거리 정보를 저장할 수 있다.On the other hand, the point cloud generator 135 may ignore the peak value of the cross-correlation signal less than the reference quality. Also, the point cloud generator 135 may map the maximum detection distance information to a point cloud corresponding to a cross-correlation signal of less than a reference quality. For example, when the maximum detection distance of the object detection apparatus 100 is 200 m, the point cloud generator 135 may uniformly store distance information of 200 m in the point cloud corresponding to the cross-correlation signal of less than the reference quality. .

본 개시의 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호의 품질까지 고려하여 포인트 클라우드를 생성하므로, 객체의 오탐지 가능성을 현저하게 감소시키는 효과가 있다.Since the object detection apparatus 100 of the present disclosure generates a point cloud in consideration of the quality of the cross-correlation signal, it has an effect of remarkably reducing the possibility of false detection of an object.

한편, 도 2에는 변환부(140), 보간부(150) 및 필터부(160)가 제어부(130)와 구분되는 별도 구성으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라, 변환부(140), 보간부(150) 및 필터부(160)는 제어부(130)의 일부 구성으로써 제어부(130)에 포함될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 제어부(130) 내의 교차 상관부(132), 피크 검출부(133), 품질 계산부(134) 및 포인트 클라우드 생성부(135)는 제어부(130)와 구별되는 별도 구성으로 동작할 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 2 , the transform unit 140 , the interpolator 150 , and the filter unit 160 are shown as separate components separated from the control unit 130 , but according to an embodiment, the transform unit 140 and the interpolator unit 160 . 150 and the filter unit 160 may be included in the control unit 130 as a part of the control unit 130 . In addition, according to an embodiment, the cross-correlation unit 132 , the peak detection unit 133 , the quality calculation unit 134 , and the point cloud generation unit 135 in the control unit 130 are configured as separate components distinct from the control unit 130 . It might work.

도 3은 일 실시예에 따른 송신 신호 및 수신 신호의 보간 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a method of interpolating a transmission signal and a reception signal according to an embodiment.

도면을 참조하면, 변환부(140)는 송신 신호 및 수신 신호를 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 벡터 데이터로 변환하여 출력할 수 있다. 도 3 이하에서는 변환부(140)가 송신 신호 및 수신 신호를 행 벡터 형태의 벡터 데이터(310)를 출력하는 것을 예시하나, 이하의 설명은 행 벡터 형태의 벡터 데이터에도 적용 가능하다. 이때, 행 벡터의 좌측 방향 및 우측 방향은 각각 열 벡터의 상측 방향 및 하측 방향에 대응될 수 있다.Referring to the drawings, the converter 140 may convert a transmission signal and a reception signal into vector data in the form of a column vector or a row vector and output the converted signal. 3 exemplifies that the transform unit 140 outputs the vector data 310 in the form of a row vector by the transmission signal and the received signal, but the following description is also applicable to vector data in the form of a row vector. In this case, the left direction and the right direction of the row vector may correspond to the upper direction and the lower direction of the column vector, respectively.

보간부(150)는 샘플링 주기 사이의 엘리먼트를 예측함으로써, 벡터 데이터(310)를 보간할 수 있다. 벡터 데이터(310)의 각각의 엘리먼트에는 샘플링 주기에 기초한 송신 신호 및 수신 신호의 양자화된 값이 저장되므로, 보간부(150)가 샘플링 주기 사이를 보간한다는 의미는 보간부(150)가 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간한다는 의미와 동일한 의미일 수 있다.The interpolator 150 may interpolate the vector data 310 by predicting elements between sampling periods. Since each element of the vector data 310 stores quantized values of the transmission signal and the reception signal based on the sampling period, the interpolation unit 150 interpolates between the sampling periods means that the interpolator 150 is applied to the vector data. It may have the same meaning as the meaning of interpolating between each included element.

보간부(150)는 벡터 데이터(310)의 제1 엘리먼트(E1)와 제2 엘리먼트(E2) 사이를 보간할 수 있다.The interpolator 150 may interpolate between the first element E1 and the second element E2 of the vector data 310 .

구체적으로, 보간부(150)는 제1 엘리먼트(E1) 값과 제2 엘리먼트(E2) 값의 평균 값을 계산할 수 있다. 보간부(150)는 제1 엘리먼트(E1) 값과 제2 엘리먼트(E2) 값의 평균 값을 제1 보간 엘리먼트(E1')로써, 제1 엘리먼트(E1) 및 제2 엘리먼트(E2) 사이에 삽입할 수 있다. 또한, 보간부(150)는 제2 엘리먼트(E2) 값과 제3 엘리먼트(E3) 값의 평균 값을 제2 보간 엘리먼트(E2')로써, 제2 엘리먼트(E2) 및 제3 엘리먼트(E3) 사이에 삽입할 수 있다.Specifically, the interpolator 150 may calculate an average value of the values of the first element E1 and the second element E2 . The interpolator 150 uses an average value of the values of the first element E1 and the second element E2 as the first interpolation element E1 ′, between the first element E1 and the second element E2 . can be inserted. In addition, the interpolator 150 uses an average value of the values of the second element E2 and the third element E3 as the second interpolation element E2', and the second element E2 and the third element E3. can be inserted between them.

보간부(150)는 상술한 방법을 통해 벡터 데이터(310)에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간할 수 있다. 다만 평균 값을 통해 각각의 엘리먼트 사이를 보간하는 것은 일 예일 뿐 이에 제한되지 않는다. 다시 말해, 벡터 데이터(310)를 보간하기 위한 다양한 보간 방법이 사용될 수도 있다.The interpolator 150 may interpolate between each element included in the vector data 310 through the above-described method. However, interpolation between each element through an average value is only an example and is not limited thereto. In other words, various interpolation methods for interpolating the vector data 310 may be used.

도 3에는 다양한 보간 방법 중 어느 하나의 보간 방법을 통해 보간된 벡터 데이터(320)가 도시되어 있다.3 shows vector data 320 interpolated through any one of various interpolation methods.

도 3에서와 같이, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 고 샘플링 레이트(high sampling rate)의 아날로그 디지털 컨버터의 사용 없이도, 송신 신호 및 수신 신호의 샘플링 레이트를 현저하게 증가시키는 효과가 있다.As shown in FIG. 3 , the object detection apparatus 100 of the present disclosure has an effect of significantly increasing the sampling rates of the transmission signal and the reception signal without using an analog-to-digital converter having a high sampling rate.

한편, 본 개시의 보간부(150)는 변환부(140)와 필터부(160) 사이에 배치되어, 고주파 노이즈가 제거되기 전의 송신 신호 및 고주파 노이즈가 제거되기 전의 수신 신호를 보간한다. Meanwhile, the interpolator 150 of the present disclosure is disposed between the transform unit 140 and the filter unit 160 , and interpolates the transmitted signal before the high frequency noise is removed and the received signal before the high frequency noise is removed.

보간부(150)가 고주파 노이즈가 제거되기 전의 송신 신호 및 고주파 노이즈가 제거되기 전의 수신 신호를 보간하는 경우, 객체 검출 장치(100)의 거리 해상도가 현저하게 증가되는 효과가 있다. 송신 신호 및 수신 신호의 보간에 따른 거리 해상도 증가 효과는 도 4 내지 도 5에서 보다 상세하게 살펴본다.When the interpolator 150 interpolates the transmitted signal before the high frequency noise is removed and the received signal before the high frequency noise is removed, the distance resolution of the object detection apparatus 100 is remarkably increased. The effect of increasing the distance resolution according to the interpolation of the transmitted signal and the received signal will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 5 .

도 4는 송신 신호 및 수신 신호의 보간에 따른 거리 해상도 증가 효과를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 송신 신호 및 수신 신호의 보간에 따른 거리 해상도 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining an effect of increasing distance resolution according to interpolation of a transmission signal and a reception signal, and FIG. 5 is a diagram for explaining an effect of increasing distance resolution according to interpolation of a transmission signal and a reception signal.

설명의 편의를 위하여 도 4 내지 도 5에서는 수신 신호를 중심으로 거리 해상도 증가 효과를 설명하나, 이하의 설명은 송신 신호에도 적용될 수 있다.For convenience of explanation, the effect of increasing the distance resolution is described with reference to the received signal in FIGS. 4 to 5 , but the following description may also be applied to the transmitted signal.

도면을 참조하면, 도 4에는 수신 신호들(410)이 도시되어 있다. 객체 검출 장치(100)가 고주파 노이즈 제거 후에 수신 신호를 보간하는 경우, 객체 검출 장치(100)는 수신 신호들(410)을 누적할 수 있다. 객체 검출 장치(100)에 의해 누적된 제1 누적 신호(420)는 보간될 수 있다. 객체 검출 장치(100)가 수신 신호들(410)을 누적한 상태에서 누적된 제1 누적 신호(420)를 보간하였으므로, 보간된 제1 누적 신호(430)에는 복수의 피크 값(Pk1, Pk2)이 포함될 수 있다.Referring to the drawings, the reception signals 410 are illustrated in FIG. 4 . When the object detecting apparatus 100 interpolates the received signal after removing the high frequency noise, the object detecting apparatus 100 may accumulate the received signals 410 . The first accumulated signal 420 accumulated by the object detecting apparatus 100 may be interpolated. Since the object detection apparatus 100 interpolates the accumulated first accumulated signal 420 while accumulating the received signals 410 , the interpolated first accumulated signal 430 includes a plurality of peak values Pk1 and Pk2 . may be included.

도 4에서와 같이, 객체 검출 장치(100)가 수신 신호들(410)을 누적한 후에 누적된 제1 누적 신호(420)를 보간하는 경우, 샘플링 레이트는 증가하였으나 거리 해상도는 증가하지 않는다. 반면에 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 고주파 노이즈 제거 전에 수신 신호를 보간함으로써, 거리 해상도를 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 4 , when the object detecting apparatus 100 interpolates the accumulated first accumulated signal 420 after accumulating the received signals 410 , the sampling rate is increased but the distance resolution is not increased. On the other hand, the object detection apparatus 100 of the present disclosure may increase the distance resolution by interpolating the received signal before removing the high-frequency noise.

구체적으로, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 각각의 수신 신호들(411, 412, 413, 414)을 보간할 수 있다. 또한, 객체 검출 장치(100)는 보간된 각각의 수신 신호들(415, 416, 417, 418)을 누적할 수 있다. 객체 검출 장치(100)가 각각의 수신 신호들(411, 412, 413, 414)을 보간한 후, 보간된 수신 신호들(415, 416, 417, 418)을 누적하는 경우, 누적된 제2 누적 신호(440)에는 하나의 피크 값(Pk3)이 포함될 수 있다.Specifically, the object detection apparatus 100 of the present disclosure may interpolate each of the received signals 411 , 412 , 413 , and 414 . Also, the object detection apparatus 100 may accumulate each of the interpolated received signals 415 , 416 , 417 , and 418 . When the object detection apparatus 100 interpolates each of the received signals 411 , 412 , 413 , and 414 and then accumulates the interpolated received signals 415 , 416 , 417 , and 418 , the accumulated second accumulation Signal 440 may include one peak value Pk3.

도 4에서와 같이, 객체 검출 장치(100)가 각각의 수신 신호들(411, 412, 413, 414)을 보간한 후, 보간된 수신 신호들(415, 416, 417, 418)을 누적하는 경우, 객체까지의 거리를 보다 세밀하게 구분할 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 각각의 수신 신호들(411, 412, 413, 414)을 보간한 후, 보간된 수신 신호들(415, 416, 417, 418)을 누적하므로 거리 해상도가 현저하게 증가될 수 있다.As shown in FIG. 4 , when the object detection apparatus 100 interpolates each of the received signals 411 , 412 , 413 , and 414 , and then accumulates the interpolated received signals 415 , 416 , 417 , and 418 . , the distance to the object can be classified more precisely. In other words, the object detection apparatus 100 of the present disclosure interpolates each of the received signals 411 , 412 , 413 , and 414 , and then accumulates the interpolated received signals 415 , 416 , 417 and 418 , so the distance The resolution can be significantly increased.

도 5에는 객체 검출 장치(100)가 수신 신호들(410)을 누적한 후에 누적된 제1 누적 신호(420)를 보간하는 경우의 제1 거리 해상도 그래프(510)와 객체 검출 장치(100)가 각각의 수신 신호들(411, 412, 413, 414)을 보간한 후에, 보간된 수신 신호들(415, 416, 417, 418)을 누적하는 경우의 제2 거리 해상도 그래프(520)가 도시되어 있다.5 shows a first distance resolution graph 510 and an object detection apparatus 100 when the object detection apparatus 100 interpolates the accumulated first accumulated signals 420 after accumulating the received signals 410 . After interpolating each of the received signals 411 , 412 , 413 , and 414 , a second distance resolution graph 520 is shown in the case of accumulating the interpolated received signals 415 , 416 , 417 , 418 . .

도 5에서와 같이, 객체 검출 장치(100)가 수신 신호들(410)을 누적한 후에 누적된 제1 누적 신호(420)를 보간하는 경우, 8cm의 거리를 구분하지 못하는 반면, 객체 검출 장치(100)가 각각의 수신 신호들(411, 412, 413, 414)을 보간한 후에, 보간된 수신 신호들(415, 416, 417, 418)을 누적하는 경우 8cm의 거리도 구분하는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 거리 해상도를 현저하게 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 5 , when the object detecting apparatus 100 interpolates the accumulated first accumulated signal 420 after accumulating the received signals 410 , it cannot distinguish a distance of 8 cm, whereas the object detecting apparatus ( 100) after interpolating each of the received signals 411, 412, 413, and 414, when accumulating the interpolated received signals 415, 416, 417, 418, it can be seen that a distance of 8 cm is also distinguished. . In other words, the object detection apparatus 100 of the present disclosure may significantly increase the distance resolution.

도 6은 일 실시예에 따른 송신 신호 및 수신 신호의 저주파 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a method of removing low-frequency noise of a transmission signal and a reception signal according to an embodiment.

도면을 참조하면, 제2 노이즈 제거부(162)는 고주파 노이즈가 제거된 벡터 데이터를 제1 입력 데이터(610)로써 수신할 수 있다.Referring to the drawing, the second noise removing unit 162 may receive vector data from which the high frequency noise is removed as the first input data 610 .

제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터(610)에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 방향 및 기 설정된 크기만큼 엘리먼트를 시프트하여 제2 입력 데이터(620)를 생성할 수 있다. 제2 노이즈 제거부(162)는 엘리먼트를 시프트하는 경우, 열 주소 범위를 벗어나는 엘리먼트들을 삭제할 수 있다. 따라서, 제2 입력 데이터(620)의 길이는 제1 입력 데이터(610)의 길이보다 짧을 수 있다.The second noise removing unit 162 may generate the second input data 620 by shifting each element included in the first input data 610 by a preset direction and a preset size. When shifting an element, the second noise removing unit 162 may delete elements out of a column address range. Accordingly, the length of the second input data 620 may be shorter than the length of the first input data 610 .

구체적으로, 제1 입력 데이터(610)가 행 벡터 형태인 경우, 제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터(610)를 좌측 또는 우측으로 엘리먼트 시프트할 수 있다. 이때, 좌측은 행 벡터의 열 주소가 감소하는 방향을 의미하고, 우측은 행 벡터의 열 주소가 증가하는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 제2 노이즈 제거부(162)는 1 내지 500 엘리먼트만큼 제1 입력 데이터(610)를 엘리먼트 시프트할 수 있다.Specifically, when the first input data 610 is in the form of a row vector, the second noise removing unit 162 may element-shift the first input data 610 left or right. In this case, the left side may mean a direction in which the column address of the row vector decreases, and the right side may indicate a direction in which the column address of the row vector increases. Also, the second noise removing unit 162 may element-shift the first input data 610 by 1 to 500 elements.

예를 들어, 도 6에서와 같이, 제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터(610)를 좌측 방향으로 2 엘리먼트만큼 시프트시켜 제2 입력 데이터(620)를 생성할 수 있다. 이때, 제1 입력 데이터(610)에 포함된 제3 엘리먼트(E3)는 열주소가 2만큼 감소하여 제2 입력 데이터(620)의 1열에 배치될 수 있다. 또한, 열 주소 범위를 벗어나는 제1 엘리먼트(E1) 및 제2 엘리먼트(E2)는 삭제될 수 있다.For example, as shown in FIG. 6 , the second noise removing unit 162 may generate the second input data 620 by shifting the first input data 610 in the left direction by 2 elements. In this case, the third element E 3 included in the first input data 610 may be disposed in the first column of the second input data 620 by reducing the column address by two. Also, the first element E 1 and the second element E 2 outside the column address range may be deleted.

제2 노이즈 제거부(162)는 열 주소에 기초하여 제1 입력 데이터(610)에 포함된 각각의 엘리먼트에서 제2 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 감산함으로써 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터(630)를 생성할 수 있다.The second noise removing unit 162 subtracts each element included in the second input data from each element included in the first input data 610 based on the column address to remove the low frequency noise from the third input data. 630 may be generated.

한편, 제2 노이즈 제거부(162)는 제3 입력 데이터(630)의 생성 시, 제1 입력 데이터(610)의 시프트에 의해 생성된 제3 입력 데이터(630)의 빈 영역(631)에 제로(zero)를 삽입할 수 있다.Meanwhile, when the third input data 630 is generated, the second noise removing unit 162 places a zero in the blank area 631 of the third input data 630 generated by the shift of the first input data 610 . (zero) can be inserted.

구체적으로, 제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터(610) 및 제2 입력 데이터(620)에서 서로 대응되는 열 주소에 배치된 엘리먼트들끼리 감산할 수 있다.Specifically, the second noise removing unit 162 may subtract elements disposed at column addresses corresponding to each other from the first input data 610 and the second input data 620 .

제2 노이즈 제거부(162)는 감산된 엘리먼트를 제3 입력 데이터(630)에 저장할 수 있다. 이 때, 제2 노이즈 제거부(162)는 감산된 엘리먼트를 제1 입력 데이터(610) 및 제2 입력 데이터(620)의 열 주소에 대응되는 제3 입력 데이터(630) 위치에 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 입력 데이터(610) 및 제2 입력 데이터(620)에 포함된 엘리먼트들 중에서 (1, 1)에 배치된 엘리먼트들끼리 감산된 경우, 제2 노이즈 제거부(162)는 감산된 엘리먼트를 제3 입력 데이터(630)의 (1, 1) 위치에 저장할 수 있다.The second noise removing unit 162 may store the subtracted element in the third input data 630 . In this case, the second noise removing unit 162 may store the subtracted element at a location of the third input data 630 corresponding to column addresses of the first input data 610 and the second input data 620 . For example, when elements arranged at (1, 1) among the elements included in the first input data 610 and the second input data 620 are subtracted, the second noise removing unit 162 subtracts them. The selected element may be stored at a position (1, 1) of the third input data 630 .

한편, 제1 입력 데이터(610)에서 선택된 엘리먼트에 대응되는 제2 입력 데이터(620)의 엘리먼트가 없는 경우, 제2 노이즈 제거부(162)는 제1 입력 데이터(610)의 열 주소에 대응되는 제3 입력 데이터(630)의 위치에 제로(zero)를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 도 6에서 제1 입력 데이터(610)의 (1, 9) 및 (1, 10)에 대응되는 제2 입력 데이터가 없으므로, 제2 노이즈 제거부(162)는 제3 입력 데이터(630)의 (1, 9) 및 (1, 10) 위치에 제로(zero)를 삽입할 수 있다.On the other hand, when there is no element of the second input data 620 corresponding to the element selected in the first input data 610 , the second noise removing unit 162 is configured to correspond to the column address of the first input data 610 . A zero may be inserted at the position of the third input data 630 . For example, since there is no second input data corresponding to (1, 9) and (1, 10) of the first input data 610 in FIG. 6 , the second noise removing unit 162 may generate the third input data ( A zero may be inserted at (1, 9) and (1, 10) positions of 630 .

도 7은 제3 입력 데이터의 빈 영역에 제로를 삽입할 때 발생되는 효과를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining an effect generated when a zero is inserted into a blank area of third input data.

도면을 참조하면, 도 7에는 제3 입력 데이터의 빈 영역에 제로를 삽입하지 않은 경우, 생성되는 제1 수신 신호(711), 제1 수신 신호(711)와 송신 신호 사이의 제1 교차 상관 신호(712) 및 제1 교차 상관 신호(712)를 이용한 제1 탐지 거리 그래프(713)가 도시되어 있다. 또한, 도 7에는 제3 입력 데이터의 빈 영역에 제로를 삽입한 경우, 생성되는 제2 수신 신호(714), 제2 수신 신호(714)와 송신 신호 사이의 제2 교차 상관 신호(715) 및 제2 교차 상관 신호(715)를 이용한 제2 탐지 거리 그래프(716)가 도시되어 있다.Referring to the drawings, in FIG. 7 , when a zero is not inserted into the blank area of the third input data, a first reception signal 711 is generated, and a first cross-correlation signal between the first reception signal 711 and the transmission signal A first detection distance graph 713 using 712 and a first cross-correlation signal 712 is shown. In addition, in FIG. 7 , a second reception signal 714 generated when a zero is inserted in the blank area of the third input data, a second cross-correlation signal 715 between the second reception signal 714 and the transmission signal, and A second detection distance graph 716 using a second cross-correlation signal 715 is shown.

도 7에서와 같이, 제3 입력 데이터의 빈 영역에 제로를 삽입함에 따라, 제2 수신 신호(714의 연산 불가능한 영역(714a)이 안정화되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 제2 교차 상관 신호(715)의 연산 불가능한 영역(715a)도 안정화되는 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 7, it can be seen that the non-operational region 714a of the second reception signal 714 is stabilized by inserting a zero into the blank region of the third input data. Accordingly, the second cross-correlation signal ( It can be seen that the non-operational region 715a of 715 is also stabilized.

제1 탐지 거리 그래프(713) 및 제2 탐지 거리 그래프(716)에서와 같이, 제1 교차 상관 신호(712)는 불안정하므로, 탐지 거리가 0 내지 80m 사이에서 급격하게 변동되는 반면, 제2 교차 상관 신호(715)는 안정화되었으므로, 제2 탐지 거리 그래프(716)의 탐지 거리 변동은 제1 탐지 거리 그래프(713)의 탐지 거리 변동 보다 현저하게 작아진다.As in the first detection distance graph 713 and the second detection distance graph 716 , the first cross-correlation signal 712 is unstable, so that the detection distance fluctuates abruptly between 0 and 80 m, while the second intersection Since the correlation signal 715 is stabilized, the detection distance variation of the second detection distance graph 716 is significantly smaller than the detection distance variation of the first detection distance graph 713 .

도 8a, 8b 및 9는 송신 신호 및 수신 신호의 저주파 노이즈 제거에 따른 탐지 거리 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.8A, 8B, and 9 are diagrams for explaining an effect of increasing a detection distance according to the removal of low-frequency noise of a transmission signal and a reception signal.

보다 상세하게는 도 8a는 객체 검출 장치(100)가 수신 신호(812)에서 고주파 노이즈만을 제거한 후, 송신 신호(811)와 수신 신호(812) 사이의 교차 상관 신호(814)를 생성한 경우, 교차 상관 신호(814)의 형태와 노이즈의 영향을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 8b는 객체 검출 장치(100)가 수신 신호(816)에서 고주파 노이즈 및 저주파 노이즈를 제거한 후, 송신 신호(815)와 수신 신호(817) 사이의 교차 상관 신호(820)를 생성한 경우, 교차 상관 신호(820)의 형태와 노이즈의 영향을 설명하기 위한 도면이다.In more detail, FIG. 8A shows when the object detection apparatus 100 removes only high-frequency noise from the received signal 812 and then generates a cross-correlation signal 814 between the transmitted signal 811 and the received signal 812 , It is a diagram for explaining the shape of the cross-correlation signal 814 and the influence of noise. Also, FIG. 8B shows a case in which the object detecting apparatus 100 removes high-frequency noise and low-frequency noise from the received signal 816 , and then generates a cross-correlation signal 820 between the transmitted signal 815 and the received signal 817 . , a diagram for explaining the shape of the cross-correlation signal 820 and the influence of noise.

도면을 참조하면, 도 8a에서 객체 검출 장치(100)는 송신 신호(811) 및 수신 신호(812)를 수신할 수 있다. 수신 신호(812)는 객체로부터 반사된 신호이므로, 수신 신호(812)의 크기는 송신 신호(811)의 크기 보다 작을 수 있다. 또한, 수신 신호(812)에는 노이즈(712a)가 포함될 수 있다.Referring to the drawings, in FIG. 8A , the object detecting apparatus 100 may receive a transmission signal 811 and a reception signal 812 . Since the received signal 812 is a signal reflected from an object, the magnitude of the received signal 812 may be smaller than the magnitude of the transmission signal 811 . Also, the received signal 812 may include noise 712a.

객체 검출 장치(100)는 수신 신호(812)를 기 설정된 시간 동안 누적하고, 누적된 수신 신호의 평균 값을 계산함으로써 고주파 노이즈가 제거된 수신 신호(813)를 출력할 수 있다. 수신 신호(812)에는 여전히 저주파 노이즈 성분이 포함될 수 있다.The object detection apparatus 100 may output the received signal 813 from which the high frequency noise has been removed by accumulating the received signal 812 for a preset time and calculating an average value of the accumulated received signal. The received signal 812 may still include a low-frequency noise component.

객체 검출 장치(100)는 송신 신호(811)와 고주파 노이즈가 제거된 수신 신호(813)의 사이의 교차 상관 신호(814)를 생성할 수 있다. 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호(814)의 피크에 기초하여 광의 비행 시간(ToF)을 계산하고, 광의 비행 시간에 기초하여 포인트 클라우드를 생성할 수 있다.The object detection apparatus 100 may generate a cross-correlation signal 814 between the transmission signal 811 and the reception signal 813 from which the high frequency noise is removed. The object detection apparatus 100 may calculate a time-of-flight (ToF) of the light based on the peak of the cross-correlation signal 814 , and generate a point cloud based on the time-of-flight of the light.

한편, 도 8a와 같이 객체 검출 장치(100)가 고주파 노이즈만을 제거한 후, 교차 상관 신호(814)를 생성하는 경우, 교차 상관 신호(814)에는 저주파 노이즈가 포함되어 있을 뿐만 아니라, 교차 상관 신호(814)의 첨예도(sharpness)가 낮으므로, 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호(814)에서 정확한 피크를 검출 할 수 없다. 또한, 부정확한 피크의 검출은 탐지 거리의 급격한 변동을 초래한다.Meanwhile, as shown in FIG. 8A , when the object detection apparatus 100 removes only the high-frequency noise and then generates the cross-correlation signal 814, the cross-correlation signal 814 includes not only low-frequency noise but also the cross-correlation signal ( Since the sharpness of 814 is low, the object detection apparatus 100 cannot accurately detect a peak in the cross-correlation signal 814 . In addition, the detection of an inaccurate peak results in a sharp change in the detection distance.

반면, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 고주파 노이즈는 물론 저주파 노이즈까지 제거한 후 교차 상관 신호를 생성하므로, 탐지 거리 개선의 효과가 있다.On the other hand, since the object detection apparatus 100 of the present disclosure generates a cross-correlation signal after removing high-frequency noise as well as low-frequency noise, there is an effect of improving the detection distance.

구체적으로, 도 8b에서, 본 개시의 객체 검출 장치(100)는 송신 신호(815) 및 수신 신호(816)를 수신할 수 있다. 도 8b의 송신 신호(815)는 도 8a의 송신 신호(811)에 대응되고, 도 8b의 수신 신호(816)는 도 8b의 수신 신호(812)에 대응될 수 있다.Specifically, in FIG. 8B , the object detection apparatus 100 of the present disclosure may receive a transmission signal 815 and a reception signal 816 . The transmission signal 815 of FIG. 8B may correspond to the transmission signal 811 of FIG. 8A , and the reception signal 816 of FIG. 8B may correspond to the reception signal 812 of FIG. 8B .

객체 검출 장치(100)는 수신 신호(817)를 기 설정된 시간 동안 누적하고, 누적된 수신 신호의 평균 값을 계산함으로써 고주파 노이즈가 제거된 수신 신호(818)를 출력할 수 있다.The object detection apparatus 100 may output the received signal 818 from which the high frequency noise is removed by accumulating the received signal 817 for a preset time and calculating an average value of the accumulated received signal.

또한, 객체 검출 장치(100)는 송신 신호(815) 및 수신 신호(818) 각각을 엘리먼트 시프트 한 후, 서로 대응되는 엘리먼트들끼리 감산함으로써, 저주파 노이즈가 제거된 송신 신호(816) 및 저주파 노이즈가 제거된 수신 신호(819)를 출력할 수 있다.In addition, the object detection apparatus 100 element-shifts each of the transmission signal 815 and the reception signal 818 and then subtracts elements corresponding to each other so that the transmission signal 816 from which the low-frequency noise is removed and the low-frequency noise are generated. The removed reception signal 819 may be output.

객체 검출 장치(100)는 저주파 노이즈가 제거된 송신 신호(816) 및 저주파 노이즈가 제거된 수신 신호(819) 사이의 교차 상관 신호(820)를 생성할 수 있다. 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호(820)의 피크게 기초하여 광의 비행 시간(ToF)을 계산하고, 광의 비행 시간에 기초하여 포인트 클라우드를 생성할 수 있다.The object detection apparatus 100 may generate a cross-correlation signal 820 between the low-frequency noise-removed transmission signal 816 and the low-frequency noise-removed reception signal 819 . The object detection apparatus 100 may calculate a time-of-flight (ToF) of light based on the peak of the cross-correlation signal 820 , and generate a point cloud based on the time-of-flight of the light.

도 8b에서와 같이, 교차 상관 신호(820)의 노이즈는 대부분 제거되었음을 알 수 있다. 또한, 교차 상관 신호(820)는 저주파 노이즈가 제거된 송신 신호(816) 및 저주파 노이즈가 제거된 수신 신호(819)에 기초하여 생성되므로, 교차 상관 신호(820)의 첨예도가 높은 것을 수 있다. 따라서, 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호(820)로부터 피크 값을 보다 정확하게 검출할 수 있으며, 이에 따라, 객체 검출 장치(100)의 탐지 거리가 개선되는 효과가 있다.As shown in FIG. 8B , it can be seen that most of the noise of the cross-correlation signal 820 has been removed. In addition, since the cross-correlation signal 820 is generated based on the transmission signal 816 from which the low-frequency noise has been removed and the reception signal 819 from which the low-frequency noise has been removed, the cross-correlation signal 820 may have high sharpness. . Accordingly, the object detection apparatus 100 may more accurately detect a peak value from the cross-correlation signal 820 , and accordingly, the detection distance of the object detection apparatus 100 is improved.

도 9에는 객체 검출 장치(100)가 고주파 노이즈만을 제거한 후에 교차 상관 신호(911)를 생성하는 경우의 제3 탐지 거리 그래프(911)와 객체 검출 장치(100)가 고주파 및 저주파 노이즈 모두를 제거한 후에 교차 상관 신호(913)를 생성하는 경우의 제4 탐지 거리 그래프(912)가 도시되어 있다. 도 9에서 송신 신호의 크기는 1V이고, 수신 신호는 100번 누적하였다.9 shows a third detection distance graph 911 when the object detection apparatus 100 generates a cross-correlation signal 911 after only removing high-frequency noise and after the object detection apparatus 100 removes both high-frequency and low-frequency noise. A fourth detection distance graph 912 in the case of generating the cross-correlation signal 913 is shown. 9, the magnitude of the transmission signal is 1V, and the reception signal is accumulated 100 times.

도 9에서와 같이, 객체 검출 장치(100)가 고주파 노이즈만을 제거한 후에 교차 상관 신호(911)를 생성하는 경우, 교차 상관 신호(911)에서 정확한 피크 위치를 탐색할 수 없으므로, 탐지 거리가 0 내지 150m에서 급격하게 변동한다. 반면에 객체 검출 장치(100)가 고주파 노이즈 및 저주파 노이즈를 제거한 후에 교차 상관 신호(913)를 생성하는 경우, 교차 상관 신호(913)에서 정확한 피크 위치를 탐색할 수 있으므로, 탐지 거리의 변동이 현저하게 작아진다.As shown in FIG. 9 , when the object detection apparatus 100 generates the cross-correlation signal 911 after only removing high-frequency noise, an accurate peak position cannot be searched for in the cross-correlation signal 911, so the detection distance is 0 to It fluctuates rapidly at 150 m. On the other hand, when the object detection apparatus 100 generates the cross-correlation signal 913 after removing the high-frequency noise and the low-frequency noise, an accurate peak position can be searched for in the cross-correlation signal 913, so the change in the detection distance is significant. gets smaller

도 10은 일 실시예에 따른 교차 상관 신호의 품질 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining a method of calculating the quality of a cross-correlation signal according to an embodiment.

도 10에서 x축은 시간을 나타내고, y축은 전압 또는 전류를 나타낸다.In FIG. 10 , the x-axis represents time, and the y-axis represents voltage or current.

도면을 참조하면, 피크 검출부(133)는 교차 상관 신호(S3)의 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제1 피크 값(P1)을 검출할 수 있다. 또한, 피크 검출부(133)는 제1 피크 값(P1)을 제외한 나머지 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제2 피크 값(P2)을 검출할 수 있다. 피크 검출부(133)는 제1 피크 값(P1) 및 제2 피크 값(P2)을 품질 계산부(134)로 출력할 수 있다.Referring to the drawing, the peak detector 133 may detect a first peak value P1 having the largest absolute value among peak values of the cross-correlation signal S3 . Also, the peak detector 133 may detect the second peak value P2 having the largest absolute value among the remaining peak values excluding the first peak value P1 . The peak detector 133 may output the first peak value P1 and the second peak value P2 to the quality calculator 134 .

품질 계산부(134)는 제1 피크 값(P1)의 절대 값 및 제2 피크 값(P2)의 절대 값에 기초하여 교차 상관 신호의 품질을 계산할 수 있다.The quality calculator 134 may calculate the quality of the cross-correlation signal based on the absolute value of the first peak value P1 and the absolute value of the second peak value P2 .

일 실시예에서, 품질 계산부(134)는 다음의 수학식 2 내지 수학식 5 중 어느 하나를 이용하여 교차 상관 신호의 품질을 계산할 수 있다.In an embodiment, the quality calculator 134 may calculate the quality of the cross-correlation signal by using any one of Equations 2 to 5 below.

Figure pat00002
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Figure pat00003
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Figure pat00004
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Figure pat00005
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수학식 2 내지 5에서 SQoS는 교차 상관 신호의 품질이고, P1는 제1 피크 값이고, P2는 제2 피크 값일 수 있다.In Equations 2 to 5, S QoS may be the quality of the cross-correlation signal, P1 may be a first peak value, and P2 may be a second peak value.

한편, 포인트 클라우드 생성부(135)는 기 설정된 기준 품질 이상의 교차 상관 신호에 기초하여 포인트 클라우드를 생성할 수 있다. 다시 말해, 포인트 클라우드 생성부(135)는 제1 피크 값(P1) 및 제2 피크 값(P2)의 차이, 비율 등이 작은 교차 상관 신호는 무시할 수 있다.Meanwhile, the point cloud generator 135 may generate a point cloud based on a cross-correlation signal having a preset quality or higher. In other words, the point cloud generator 135 may ignore a cross-correlation signal having a small difference or ratio between the first peak value P1 and the second peak value P2 .

포인트 클라우드 생성부(135)가 기 설정된 기준 품질 이상의 교차 상관 신호에 기초하여 포인트 클라우드를 생성함에 따라, 객체의 오탐지 가능성이 현저하게 감소될 수 있다.As the point cloud generator 135 generates a point cloud based on a cross-correlation signal having a predetermined reference quality or higher, the possibility of false detection of an object may be remarkably reduced.

도 11은 교차 상관 신호의 품질 계산에 따른 오탐지 방지 효과를 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining an effect of preventing false detection according to a quality calculation of a cross-correlation signal.

도면을 참조하면, 도 11에는 원본 이미지, 기 설정된 품질 이상의 교차 상관 신호 및 노이즈가 제거된 객체 이미지가 도시되어 있다.Referring to the drawings, FIG. 11 shows an original image, a cross-correlation signal having a predetermined quality or higher, and an object image from which noise is removed.

도 11에서와 같이, 교차 상관 신호의 품질을 판단하고, 판단된 품질에 기초하여 3D 이미지를 생성함에 따라, 객체 검출 장치(100)는 원본과 동일한 3D 이미지를 획득할 수 있다.11 , as the quality of the cross-correlation signal is determined and a 3D image is generated based on the determined quality, the object detecting apparatus 100 may acquire the same 3D image as the original.

도 12는 일 실시예에 따른 객체 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.12 is a flowchart illustrating an object detection method according to an embodiment.

도면을 참조하면, S1210 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 객체를 향해 조사된 송신 신호 및 객체로부터 반사된 수신 신호를 수신할 수 있다. 이때, 송신 신호는, 객체를 향해 송신된 송신 신호의 일부를 의미할 수 있다.Referring to the drawings, in step S1210 , the object detecting apparatus 100 may receive a transmission signal irradiated toward the object and a reception signal reflected from the object. In this case, the transmission signal may mean a part of the transmission signal transmitted toward the object.

S1220 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 송신 신호 및 수신 신호 각각을 기 설정된 샘플링 주기에 따라 디지털 신호로 변환할 수 있다.In operation S1220, the object detection apparatus 100 may convert each of the transmission signal and the reception signal into a digital signal according to a preset sampling period.

객체 검출 장치(100)는 디지털 신호를 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 벡터 데이터로 출력할 수 있다. 벡터 데이터는 엘리먼트의 집합으로 이루어진 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 배열을 의미할 수 있다. 각각의 엘리먼트에는 송신 신호 및 수신 신호의 양자화된 값이 저장될 수 있다.The object detection apparatus 100 may output the digital signal as vector data in the form of a column vector or a row vector. Vector data may mean an array in the form of a column vector or a row vector consisting of a set of elements. In each element, quantized values of the transmission signal and the reception signal may be stored.

S1230 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 샘플링 주기 사이를 보간할 수 있다.In operation S1230, the object detection apparatus 100 may interpolate between sampling periods.

객체 검출 장치(100)는 샘플링 주기 사이의 엘리먼트를 예측함으로써, 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간할 수 있다. 예를 들어, 객체 검출 장치(100)는 선형 보간(linear interpolation) 방법, 다항식 보간(polynomial interpolation) 방법, 스플라인 보간(spline interpolation) 방법, 지수 보간(exponential interpolation) 방법, 로그-선형 보간(log-linear interpolation) 방법, 라그랑지 보간(lagrange interpolation) 방법, 뉴튼 보간(newton interplation) 방법, 2차원 보간(bilinear interpolation) 방법 중 적어도 어느 하나의 보간 방법을 이용하여 송신 신호 및 수신 신호를 보간할 수 있다. 다만 상술한 보간 방법은 보간 방법의 예시일 뿐 송신 신호 및 수신 신호를 보간하기 위한 다양한 보간 방법이 사용될 수도 있다.The object detection apparatus 100 may interpolate between each element included in the vector data by predicting an element between sampling periods. For example, the object detection apparatus 100 may include a linear interpolation method, a polynomial interpolation method, a spline interpolation method, an exponential interpolation method, a log-linear interpolation method, and a log-linear interpolation method. A transmission signal and a reception signal may be interpolated using at least one of a linear interpolation method, a Lagrange interpolation method, a Newton interpolation method, and a two-dimensional interpolation method. . However, the above-described interpolation method is only an example of the interpolation method, and various interpolation methods for interpolating the transmitted signal and the received signal may be used.

S1240 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호 각각의 노이즈를 제거할 수 있다.In operation S1240 , the object detection apparatus 100 may remove noises of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal.

객체 검출 장치(100)는 보간된 송신 신호 및 보간된 수신 신호 각각의 고주파 노이즈를 제거한 후에 고주파 노이즈가 제거된 송신 신호 및 고주파 노이즈가 제거된 수신 신호 각각의 저주파 노이즈를 제거할 수 있다.After removing the high-frequency noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal, the object detection apparatus 100 may remove the low-frequency noise of each of the transmission signal from which the high-frequency noise is removed and the reception signal from which the high-frequency noise is removed.

객체 검출 장치(100)의 노이즈 제거 방법에 대해서는 도 14 내지 도 15에서 보다 상세하게 살펴본다.The noise removal method of the object detection apparatus 100 will be described in more detail with reference to FIGS. 14 to 15 .

S1250 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 노이즈가 제거된 송신 신호 및 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호를 생성할 수 있다.In operation S1250 , the object detection apparatus 100 may generate a cross-correlation signal between a noise-removed transmission signal and a noise-removed reception signal.

객체 검출 장치(100)는 상술한 수학식 1을 이용하여 노이즈가 제거된 송신 신호 및 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호를 생성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The object detection apparatus 100 may generate a cross-correlation signal between a noise-removed transmission signal and a noise-removed reception signal using Equation 1, but is not limited thereto.

S1260 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호의 피크 값에 기초하여 객체에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.In operation S1260 , the object detection apparatus 100 may acquire a 3D image of the object based on the peak value of the cross-correlation signal.

도 13은 도 12의 고주파 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.13 is a flowchart for explaining the method of removing high-frequency noise of FIG. 12 .

도면을 참조하면, S1310 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 보간된 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 값을 기 설정된 시간 동안 누적할 수 있다.Referring to the drawing, in operation S1310, the object detection apparatus 100 may accumulate each element value included in the interpolated vector data for a preset time.

S1320 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 누적된 엘리먼트의 평균 값을 출력함으로서 고주파 노이즈를 제거할 수 있다.In operation S1320 , the object detection apparatus 100 may remove the high-frequency noise by outputting an average value of the accumulated elements.

실시예에 따라 도 13의 각 단계는 수신 신호에 대해서만 수행될 수도 있다.According to an embodiment, each step of FIG. 13 may be performed only for a received signal.

도 14는 도 12의 저주파 노이즈 제거 방법을 설명하기 위한 순서도이다.14 is a flowchart for explaining the low-frequency noise removal method of FIG. 12 .

도면을 참조하면, S1410 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 고주파 노이즈가 제거된 벡터 데이터를 제1 입력 데이터로써 수신할 수 있다.Referring to the drawings, in operation S1410 , the object detection apparatus 100 may receive vector data from which high frequency noise is removed as first input data.

S1420 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 방향 및 기 설정된 크기 만큼 시프트하여 제2 입력 데이터를 생성할 수 있다.In operation S1420 , the object detecting apparatus 100 may generate second input data by shifting each element included in the first input data by a preset direction and a preset size.

기 설정된 방향은 좌측, 우측, 상측, 하측 중 어느 하나의 방향일 수 있다. 벡터 데이터가 행 벡터인 경우, 기 설정된 방향은 좌측 또는 우측으로 설정될 수 있다. 이 때, 좌측은 벡터 데이터의 열 주소가 감소하는 방향을 의미하고, 우측은 벡터 데이터의 열 주소가 증가하는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 벡터 데이터가 열 벡터인 경우, 기 설정된 방향은 상측 또는 하측으로 설정될 수 있다. 이 때, 상측은 벡터 데이터의 행 주소가 감소하는 방향을 의미하고, 하측은 벡터 데이터의 행 주소가 증가하는 방향을 의미할 수 있다. 기 설정된 크기는 500엘리먼트로 설정될 수 있다.The preset direction may be any one of left, right, upper, and lower directions. When the vector data is a row vector, the preset direction may be set to the left or the right. In this case, the left side may mean a direction in which the column address of the vector data decreases, and the right side may indicate a direction in which the column address of the vector data increases. Also, when the vector data is a column vector, the preset direction may be set to the upper side or the lower side. In this case, the upper side may mean a direction in which the row address of the vector data decreases, and the lower side may indicate a direction in which the row address of the vector data increases. The preset size may be set to 500 elements.

객체 검출 장치(100)는 엘리먼트를 시프트하는 경우, 열 주소 범위를 벗어나는 엘리먼트들을 삭제할 수 있다. 따라서, 제2 입력 데이터의 길이는 제1 입력 데이터의 길이보다 짧을 수 있다.When shifting an element, the object detecting apparatus 100 may delete elements out of a column address range. Accordingly, the length of the second input data may be shorter than the length of the first input data.

S1430 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트에서 제2 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 감산함으로써 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터를 출력할 수 있다.In operation S1430 , the object detection apparatus 100 may output third input data from which low-frequency noise is removed by subtracting each element included in the second input data from each element included in the first input data.

객체 검출 장치(100)는 제1 입력 데이터 및 제2 입력 데이터에서 서로 대응되는 열 주소에 배치된 엘리먼트들끼리 감산할 수 있다.The object detection apparatus 100 may subtract elements disposed at column addresses corresponding to each other from the first input data and the second input data.

객체 검출 장치(100)는 감산된 엘리먼트를 제3 입력 데이터에 저장할 수 있다. 이 때, 객체 검출 장치(100)는 감산된 엘리먼트를 제1 입력 데이터 및 제2 입력 데이터의 열 주소에 대응되는 제3 입력 데이터의 위치에 저장할 수 있다.The object detection apparatus 100 may store the subtracted element in the third input data. In this case, the object detection apparatus 100 may store the subtracted element at positions of the third input data corresponding to column addresses of the first input data and the second input data.

한편, 제1 입력 데이터에서 선택된 엘리먼트에 대응되는 제2 입력 데이터의 엘리먼트가 없는 경우, 객체 검출 장치(100)는 제1 입력 데이터의 열 주소에 대응되는 제3 입력 데이터의 위치에 제로(zero)를 삽입할 수 있다.On the other hand, when there is no element of the second input data corresponding to the element selected in the first input data, the object detection apparatus 100 sets the position of the third input data corresponding to the column address of the first input data to zero. can be inserted.

도 15는 도 12의 3차원 이미지 획득 방법을 설명하기 위한 순서도이다.15 is a flowchart illustrating the 3D image acquisition method of FIG. 12 .

도면을 참조하면, S1510 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호에서 적어도 하나의 피크 값을 검출할 수 있다.Referring to the drawing, in operation S1510, the object detection apparatus 100 may detect at least one peak value from the cross-correlation signal.

객체 검출 장치(100)는 교차 상관 신호의 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제1 피크 값을 검출할 수 있다. 또한, 객체 검출 장치(100)는 제1 피크 값을 제외한 나머지 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제2 피크 값을 검출할 수 있다.The object detection apparatus 100 may detect a first peak value having the largest absolute value among peak values of the cross-correlation signal. Also, the object detection apparatus 100 may detect a second peak value having the largest absolute value among the remaining peak values except for the first peak value.

S1520 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 피크 값에 기초하여 교차 상관 신호의 품질을 판단할 수 있다.In operation S1520, the object detection apparatus 100 may determine the quality of the cross-correlation signal based on the peak value.

객체 검출 장치(100)는 제1 피크 값의 절대 값 및 제2 피크 값의 절대 값에 기초하여, 교차 상관 신호의 품질을 판단할 수 있다. 객체 검출 장치(100)는 수학식 2 내지 수학식 5에 의하여 교차 상관 신호의 품질을 판단할 수 있다.The object detection apparatus 100 may determine the quality of the cross-correlation signal based on the absolute value of the first peak value and the absolute value of the second peak value. The object detection apparatus 100 may determine the quality of the cross-correlation signal according to Equations 2 to 5.

S1530 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 기 설정된 품질 이상의 교차 상관 신호에 기초하여 포인트 클라우드를 생성할 수 있다.In operation S1530 , the object detection apparatus 100 may generate a point cloud based on a cross-correlation signal having a quality greater than or equal to a preset quality.

객체 검출 장치(100)는 기준 품질 이상의 교차 상관 신호의 제1 피크 값에 기초하여 송신 신호의 송신 시점 및 수신 신호의 수신 시점을 계산할 수 있다. 또한, 객체 검출 장치(100)는 송신 시점 및 수신 시점에 기초하여 송신부(110)에서 출력된 광의 비행 시간을 계산할 수 있다. 또한, 객체 검출 장치(100)는 광의 비행 시간에 기초하여 객체까지의 거리를 계산할 수 있다. 또한, 객체 검출 장치(100)는 객체까지의 거리 정보에 기초하여 3차원의 포인트 클라우드를 생성할 수 있다.The object detection apparatus 100 may calculate the transmission time of the transmission signal and the reception time of the reception signal based on the first peak value of the cross-correlation signal of the reference quality or higher. Also, the object detection apparatus 100 may calculate the flight time of the light output from the transmitter 110 based on the transmission time and the reception time. Also, the object detecting apparatus 100 may calculate a distance to the object based on the flight time of the light. Also, the object detection apparatus 100 may generate a three-dimensional point cloud based on distance information to the object.

한편, 객체 검출 장치(100)는 기준 품질 미만의 교차 상관 신호의 피크 값은 무시할 수 있다. 또한, 객체 검출 장치(100)는 기준 품질 미만의 교차 상관 신호에 대응되는 포인트 클라우드에는 최대 탐지 거리 정보를 맵핑할 수 있다. Meanwhile, the object detection apparatus 100 may ignore the peak value of the cross-correlation signal having a lower quality than the reference quality. Also, the object detection apparatus 100 may map the maximum detection distance information to a point cloud corresponding to a cross-correlation signal of less than a reference quality.

S1540 단계에서, 객체 검출 장치(100)는 생성된 포인트 클라우드에 기초하여 3차원 이미지를 획득할 수 있다.In operation S1540, the object detection apparatus 100 may acquire a 3D image based on the generated point cloud.

한편, 상술한 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 실시예들에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments can be written as a program that can be executed on a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of data used in the above-described embodiments may be recorded in a computer-readable recording medium through various means. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optically readable medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 실시예가 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 실시예에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those of ordinary skill in the art related to the present embodiment will understand that the embodiment may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the above description. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the rights is indicated in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as included in the present embodiment.

100: 객체 검출 장치
110: 송신부
120: 수신부
130: 제어부
132: 교차 상관부
133: 피크 검출부
134: 품질 계산부
135: 포인트 클라우드 생성부
140: 변환부
150: 보간부
160: 필터부
100: object detection device
110: transmitter
120: receiver
130: control unit
132: cross-correlation part
133: peak detection unit
134: quality calculator
135: point cloud generator
140: conversion unit
150: interpolation unit
160: filter unit

Claims (15)

객체(object)를 향해 송신 신호를 조사하고, 상기 객체로부터 반사된 수신 신호를 수신하는 객체 검출 장치에 있어서,
상기 송신 신호 및 상기 수신 신호 각각을 기 설정된 샘플링 주기에 따라 디지털 신호로 변환하는 변환부;
상기 샘플링 주기 사이를 보간(interpolation)하는 보간부;
상기 보간된 송신 신호 및 상기 보간된 수신 신호 각각의 노이즈를 제거하는 필터부; 및
상기 노이즈가 제거된 송신 신호 및 상기 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호(cross correlation signal)를 생성하고, 상기 교차 상관 신호의 피크 값에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 제어부;를 포함하는 객체 검출 장치.
In the object detection apparatus for irradiating a transmission signal toward an object and receiving a received signal reflected from the object,
a converter converting each of the transmission signal and the reception signal into a digital signal according to a preset sampling period;
an interpolation unit for interpolating between the sampling periods;
a filter unit for removing noise of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal; and
A controller for generating a cross correlation signal between the noise-removed transmission signal and the noise-removed reception signal, and obtaining a three-dimensional image of the object based on a peak value of the cross-correlation signal ; object detection device including.
제1항에 있어서,
상기 변환부는
상기 송신 신호 및 상기 수신 신호 각각을 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 벡터 데이터로 변환하여 출력하는 객체 검출 장치.
According to claim 1,
the conversion unit
The object detection apparatus converts each of the transmission signal and the reception signal into vector data in a column vector or row vector format and outputs the converted vector data.
제2항에 있어서,
상기 보간부는
상기 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간하는 객체 검출 장치.
3. The method of claim 2,
The interpolation unit
An object detection apparatus for interpolating between each element included in the vector data.
제1항에 있어서,
상기 필터부는
보간된 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 시간 동안 누적하고, 상기 누적된 엘리먼트의 평균 값을 출력함으로써 고주파 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 제거부를 포함하는 객체 검출 장치.
According to claim 1,
the filter unit
and a first noise removing unit for accumulating each element included in the interpolated vector data for a preset time and outputting an average value of the accumulated elements to remove high-frequency noise.
제4항에 있어서,
상기 필터부는
상기 고주파 노이즈가 제거된 벡터 데이터를 제1 입력 데이터로써 수신하고,
상기 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 방향 및 기 설정된 크기 만큼 시프트하여 제2 입력 데이터를 생성하고,
상기 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트에서 상기 제2 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 감산함으로써 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터를 출력하는 제2 노이즈 제거부를 더 포함하는 객체 검출 장치.
5. The method of claim 4,
the filter unit
receiving the vector data from which the high-frequency noise has been removed as first input data;
generating second input data by shifting each element included in the first input data by a preset direction and a preset size;
and a second noise remover configured to output third input data from which low-frequency noise is removed by subtracting each element included in the second input data from each element included in the first input data.
제5항에 있어서,
상기 제2 노이즈 제거부는
상기 제1 입력 데이터의 엘리먼트에 대응되는 상기 제2 입력 데이터의 엘리먼트가 없는 경우, 제로(zero)를 제3 입력 데이터에 삽입하는 객체 검출 장치.
6. The method of claim 5,
The second noise removing unit
When there is no element of the second input data corresponding to the element of the first input data, a zero is inserted into the third input data.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 교차 상관 신호에서 적어도 하나의 피크 값을 검출하고,
상기 피크 값에 기초하여 상기 교차 상관 신호의 품질(quality)을 판단하고,
상기 교차 상관 신호의 품질에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 객체 검출 장치.
According to claim 1,
the control unit
detecting at least one peak value in the cross-correlation signal;
determining the quality of the cross-correlation signal based on the peak value,
An object detecting apparatus for obtaining a three-dimensional image of the object based on the quality of the cross-correlation signal.
제7항에 있어서,
상기 제어부는
상기 교차 상관 신호의 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제1 피크 값을 검출하고,
상기 제1 피크 값을 제외한 나머지 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제2 피크 값을 검출하고,
상기 제1 피크 값의 절대 값 및 상기 제2 피크 값의 절대 값에 기초하여, 상기 교차 상관 신호의 품질을 판단하는 객체 검출 장치.
8. The method of claim 7,
the control unit
detecting a first peak value having the largest absolute value among the peak values of the cross-correlation signal;
detecting a second peak value having the largest absolute value among the remaining peak values except for the first peak value;
The object detection apparatus is configured to determine the quality of the cross-correlation signal based on the absolute value of the first peak value and the absolute value of the second peak value.
제8항에 있어서,
상기 제어부는
기 설정된 기준 품질 이상의 상기 교차 상관 신호에 기초하여 포인트 클라우드(point cloud)를 생성하고,
상기 생성된 포인트 클라우드에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 객체 검출 장치.
9. The method of claim 8,
the control unit
generating a point cloud based on the cross-correlation signal equal to or greater than a preset reference quality;
An object detection apparatus for obtaining a three-dimensional image of the object based on the generated point cloud.
객체 검출 방법에 있어서,
객체를 향해 조사된 송신 신호 및 상기 객체로부터 반사된 수신 신호를 수신하는 단계;
상기 송신 신호 및 상기 수신 신호 각각을 기 설정된 샘플링 주기에 따라 디지털 신호로 변환하는 단계;
상기 샘플링 주기 사이를 보간하는 단계;
상기 보간된 송신 신호 및 상기 보간된 수신 신호 각각의 노이즈를 제거하는 단계;
상기 노이즈가 제거된 송신 신호 및 상기 노이즈가 제거된 수신 신호 사이의 교차 상관 신호를 생성하는 단계; 및
상기 교차 상관 신호의 피크 값에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 객체 검출 방법.
In the object detection method,
Receiving the transmitted signal irradiated toward the object and the received signal reflected from the object;
converting each of the transmission signal and the reception signal into a digital signal according to a preset sampling period;
interpolating between the sampling periods;
removing noise from each of the interpolated transmission signal and the interpolated reception signal;
generating a cross-correlation signal between the noise-removed transmission signal and the noise-removed reception signal; and
and obtaining a three-dimensional image of the object based on the peak value of the cross-correlation signal.
제10항에 있어서,
상기 변환하는 단계는
상기 송신 신호 및 상기 수신 신호 각각을 열 벡터 또는 행 벡터 형태의 벡터 데이터로 변환하여 출력하는 단계를 포함하고,
상기 보간하는 단계는
상기 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트 사이를 보간하는 단계를 포함하는 객체 검출 방법.
11. The method of claim 10,
The converting step is
converting each of the transmission signal and the reception signal into vector data in the form of a column vector or a row vector and outputting,
The interpolation step is
and interpolating between each element included in the vector data.
제10항에 있어서,
상기 제거하는 단계는
보간된 벡터 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 시간 동안 누적하고, 상기 누적된 엘리먼트의 평균 값을 출력함으로써 고주파 노이즈를 제거하는 단계;
상기 고주파 노이즈가 제거된 벡터 데이터를 제1 입력 데이터로써 수신하는 단계;
상기 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 기 설정된 방향 및 기 설정된 크기 만큼 시프트하여 제2 입력 데이터를 생성하는 단계;
상기 제1 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트에서 상기 제2 입력 데이터에 포함된 각각의 엘리먼트를 감산함으로써 저주파 노이즈가 제거된 제3 입력 데이터를 출력하는 단계;를 포함하는 객체 검출 방법.
11. The method of claim 10,
The removing step
removing high-frequency noise by accumulating each element included in the interpolated vector data for a preset time and outputting an average value of the accumulated elements;
receiving the vector data from which the high frequency noise has been removed as first input data;
generating second input data by shifting each element included in the first input data by a preset direction and a preset size;
and outputting third input data from which low-frequency noise is removed by subtracting each element included in the second input data from each element included in the first input data.
제12항에 있어서,
상기 제3 입력 데이터를 출력하는 단계는
제1 입력 데이터의 엘리먼트에 대응되는 제2 입력 데이터의 엘리먼트가 없는 경우, 제로(zero)를 제3 입력 데이터에 삽입하는 단계를 포함하는 객체 검출 방법.
13. The method of claim 12,
The step of outputting the third input data is
and inserting a zero into third input data when there is no element of the second input data corresponding to the element of the first input data.
제10항에 있어서,
상기 획득하는 단계는
상기 교차 상관 신호에서 적어도 하나의 피크 값을 검출하는 단계;
상기 피크 값에 기초하여 상기 교차 상관 신호의 품질(quality)을 판단하는 단계; 및
상기 교차 상관 신호의 품질에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 객체 검출 방법.
11. The method of claim 10,
The obtaining step is
detecting at least one peak value in the cross-correlation signal;
determining a quality of the cross-correlation signal based on the peak value; and
and obtaining a three-dimensional image of the object based on the quality of the cross-correlation signal.
제14항에 있어서,
상기 검출하는 단계는
상기 교차 상관 신호의 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제1 피크 값을 검출하는 단계; 및
상기 제1 피크 값을 제외한 나머지 피크 값들 중에서 절대 값의 크기가 가장 큰 제2 피크 값을 검출하는 단계;를 포함하고,
상기 판단하는 단계는
상기 제1 피크 값의 절대 값 및 상기 제2 피크 값의 절대 값에 기초하여, 상기 교차 상관 신호의 품질을 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 획득하는 단계는
기 설정된 기준 품질 이상의 상기 교차 상관 신호에 기초하여 포인트 클라우드(point cloud)를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 포인트 클라우드에 기초하여 상기 객체에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 객체 검출 방법.
15. The method of claim 14,
The detecting step
detecting a first peak value having the largest absolute value among the peak values of the cross-correlation signal; and
detecting a second peak value having the largest absolute value among the remaining peak values except for the first peak value;
The judging step
determining the quality of the cross-correlation signal based on the absolute value of the first peak value and the absolute value of the second peak value;
The obtaining step is
generating a point cloud based on the cross-correlation signal of a preset reference quality or higher; and
and obtaining a three-dimensional image of the object based on the generated point cloud.
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