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    周圍環境感測系統技術方案

    技術編號:12995697 閱讀:164 留言:0更新日期:2016-03-10 05:05
    一種用于檢測對象的特征的系統(100)。系統(100包括用于生成輻射圖案的輻射源(101)。系統(100)還包括具有多個像素的檢測器(102)以及處理器(103),該處理器用于當來自輻射源的輻射被對象反射并被檢測器(102)檢測到時處理來自檢測器(102)的數據。該系統還包括同步裝置(104),該同步裝置對接在檢測器(102)和輻射源(101)之間。輻射源(101)被設計成用于以脈沖化模式操作,且同步裝置(104)可將輻射源(101)的脈沖與檢測器(102)的采樣同步。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】專利
    本專利技術涉及表征場景或其部分的領域。更具體地,本專利技術涉及用于檢測對象或人(尤其是在車輛附近的對象或人)的特性(例如特征(profile)或屬性)的系統和方法。專利技術背景存在與對象的3D特征的知識有關的大量應用。存在用于掃描對象的特征的不同技術。基本上,這些技術能被細分為基于雷達的系統、基于超聲波的系統和光學感測系統。基于雷達的系統具有它們能夠感測長距離的優點,但是它們也存在對于某些應用(例如跟蹤關于道路的特征)具有較差的角度和深度分辨率的缺點。基于超聲波的系統能用于短距離感測,但是它們的窄帶寬限制了深度靈敏性和采樣分辨率,并且在空氣中的強吸收性將距離限制至幾米。基于光學感測的方法能被細分為通過飛行測量的時間或通過三角測量來測量距離的不同類型。在飛行時間方法中,對象由光源照亮。能夠從發射和檢測之間的延遲中確定光行進的距離。飛行時間方法能夠利用脈沖照明。在基于三角測量的系統中,使用三角學計算對象的未知位置。這種系統的一個例子是在US8320621中描述的微軟的Kinect系統。在這個系統中,結構化紅外光(例如圓圈)被投影并且用3D照相機觀察到。這個系統最初旨在用于室內游戲和娛樂應用,其由于太陽光的強度而并不適合室外使用。在立體電視中,從由兩個相機在不同視角下獲得的或者由一臺立體相機用兩個鏡頭獲得的各圖像中的相應部件之間的局部移位來確定至對象的距離。基于立體視覺的系統能利用來自機器人視覺的現有設置和算法,能使用環境照明操作,且不需要投影。另一方面,基于立體視覺的系統具有需要具有足夠距離的校準的相機的缺點。另外,需要圖像中有足夠的結構來允許針對視差的交叉相關,檢測平面和水是困難的,需要足夠數量的像素,深度靈敏度受到限制,且所使用的相機應該具有大動態范圍以應對各種光條件。最大的障礙似乎是如果正被掃描的對象內沒有足夠的結構,則基于立體視覺的系統就無法工作。因此,還存在改善周圍環境感測掃描系統以可在室外場合中用于以高分辨率和高速度在大范圍內掃描對象的特征的空間。專利技術概述本專利技術的實施例的目的是提供用于確定對象的特征的良好系統和方法。本專利技術的各實施例的一個優點是:其對于可能在戶外環境(例如日光和/或雨)發生的光條件的變化是穩健的。另外,本專利技術的各實施例的一個優點是:其對于其他車輛的光是穩健的。本專利技術的各實施例的一個優點是:在1至15米的范圍內的掃描是可能的,在一些實施例中甚至在1至30米的距離范圍內的掃描是可能的,并且在一些實施例中在高達200米的范圍內的掃描是可能的。通過提供高達200米的范圍,本專利技術的實施例特別地適合在自動車輛中的使用。最大的范圍可以通過使用更好的相機和激光器來改善。使用可包括使用用于制造這樣的組件的半導體技術的益處。特征確定精度取決于被掃描的范圍。在根據本專利技術的實施例中,能夠獲得該范圍的1/1000的精度。此處的精度意味著小汽車與道路之間的距離的精度。垂直精度“道路的局部高度”甚至可以好10倍。本專利技術的各實施例的一個優點是:能夠獲得水平方向上1弧度和垂直方向上1弧度的視角。根據應用,能夠選擇不同的水平角度和垂直角度。另外,如果需要更大的視角,可以組合更多的系統。本專利技術的各實施例的一個優點是:其對于振動是穩健的。本專利技術的實施例的一個優點是:根據本專利技術的各實施例的系統中使用的組件典型地具有很長的壽命。本專利技術的各實施例的優點是:每個點的平均輻射功率低于1毫瓦。在100x100個點的輻射圖案被使用的情況下,這導致10瓦的總體平均輻射。該功率閾值與通常應用的安全規則相一致。另外,本專利技術的各實施例的一個優點是:根據本專利技術的各實施例的系統的功率消耗很低。這在車輛的功率系統必須不會因感測系統而過載的車載環境中特別重要。本專利技術的各實施例的一個優點是:它們能夠容易地安裝并且對準是容易的,甚至也是自動的。初始的對準可例如通過掃描平面并記錄被投影的點的位置作為初始參考來完成。在投影儀和檢測器之間的相對位置的可能改變可通過作為整體觀察所投影的圖案而容易地檢測到。本專利技術的各實施例的一個優點是:能夠提供低重量和緊湊的系統。本專利技術的各實施例的一個優點是:能夠獲得低成本的系統,例如其能夠基于能夠使用標準處理技術制造的組件。本專利技術的至少一些實施例的一個優點是:不需要對待研究對象進行機械掃描,從而導致在機械上不那么復雜的系統。因此,一個優點是基本組件可以是可獲得的組件,例如CMOS和CCD相機以及激光器陣列。這些組件是容易獲得的。當系統中使用了多個相機時,使用可包括用于使不同相機對準的一個或多個輻射分離器,例如半透明反光鏡、光束分離器、光束分離立方等。對于諸如CMOS和CCD相機以及激光器陣列之類的基本組件,從穩定的性能提升和價格下降中獲益。本專利技術的各實施例的一個優點是:性能是可擴展的。本專利技術的各實施例的一個優點是:該系統的設計和組件選擇使其使其可靠地運行,而不依賴于天氣條件(例如不管該系統是在晚上、雨中、霧中運行)、不依賴于道路質量、不依賴于所使用的表面材料等。根據本專利技術的各實施例的系統非常穩健,其在許多不同的環境條件下提供可靠的操作。操作可以基本上不依賴于道路表面、材料類型、氣候、白天或晚上等。本專利技術的各實施例的一個優點是:在表征系統(例如有源懸架系統)中使用經感測的和/或經處理的數據來節省能量和/或優化對能量的使用。在不改變該方法的基本原理的情況下,僅通過使用新版的相機和激光器來增加性能。例如,在3年內,CMOS相機從1百萬像素增加到4百萬像素,而費用相同。存在可取決于應用要求來調節的不同折衷(例如功率和視野之間的折衷),從而導致對于特定應用的最佳特征。在根據本專利技術的至少一些實施例中,將為其確定特性(如特征或屬性)的對象是車輛前面的道路。在根據本專利技術的一些實施例中,車輛前面的道路的信息被用來控制車輛的懸架系統。本專利技術的各實施例尤其在被應用于汽車應用時的一個優點是:其仍然以高達50米/秒的速度運行。本專利技術的各實施例的一個優點在于:除了受監視的對象的信息(諸如特征),還可以推導出若干其他參數。例如,當被應用于汽車環境中時,還可以獲得小汽車的3D方向、小汽車的速度、接近的小汽車或者其他對象的存在、道路表面上水的存在等。上述目標由根據本專利技術的方法和裝置來完成。本專利技術涉及用于檢測對象的特征的車輛可安裝的系統,該系統包括:輻射源,其適于生成由輻射點組成的同時脈沖化的本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種車輛可安裝的系統(100),用于檢測對象的特性,所述系統包括:?輻射源(101),所述輻射源被適配成生成同時脈沖化的輻射圖案,所述輻射圖案由各輻射點組成;?至少一個檢測器(102),所述至少一個檢測器具有多個像素;?處理器(103),所述處理器被適配成在來自所述輻射源的輻射被對象反射并被所述至少一個檢測器(102)檢測到時處理來自所述至少一個檢測器(102)的數據;?同步裝置(104),所述同步裝置對接在所述至少一個檢測器(102)和所述輻射源(101)之間;其中:?所述同步裝置(104)被適配成將所述至少一個檢測器(102)與所述輻射源(101)同步,使得所述檢測器對要被處理的輻射的檢測僅在輻射脈沖期間被檢測;以及?所述處理器(103)被適配成用于通過確定用所述至少一個檢測器檢測到的點相對于預定的參考點位置的位移來確定所述對象的特性。

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】2013.07.09 EP 13175826.0;2014.02.25 EP 14156673.7;1.一種車輛可安裝的系統(100),用于檢測對象的特性,所述系統包括:
    -輻射源(101),所述輻射源被適配成生成同時脈沖化的輻射圖案,所
    述輻射圖案由各輻射點組成;
    -至少一個檢測器(102),所述至少一個檢測器具有多個像素;
    -處理器(103),所述處理器被適配成在來自所述輻射源的輻射被對象
    反射并被所述至少一個檢測器(102)檢測到時處理來自所述至少一個檢測器
    (102)的數據;
    -同步裝置(104),所述同步裝置對接在所述至少一個檢測器(102)和
    所述輻射源(101)之間;
    其中:
    -所述同步裝置(104)被適配成將所述至少一個檢測器(102)與所述輻
    射源(101)同步,使得所述檢測器對要被處理的輻射的檢測僅在輻射脈沖期
    間被檢測;以及
    -所述處理器(103)被適配成用于通過確定用所述至少一個檢測器檢測
    到的點相對于預定的參考點位置的位移來確定所述對象的特性。
    2.根據權利要求1所述的系統(100),其特征在于,確定所述位移是通
    過對所述檢測到的點進行多像素擬合以亞像素準確度執行的。
    3.根據權利要求1或2所述的系統(100),其特征在于,所述輻射源(101)
    發射單色光,并且其中所述至少一個檢測器(102)配備有相應的濾光器。
    4.根據權利要求3所述的系統(100),其特征在于,所述濾光器是配備
    有光學器件的窄帶通濾波器,所述光學器件被布置成修改到所述窄帶通濾波器
    的入射角度,以將所述入射角度限制于所述窄帶通濾波器的主表面的法線周圍
    的預定范圍。
    5.根據權利要求3或4所述的系統(100),其特征在于,所述單色光具
    有小于±5納米的波長范圍,優選地具有小于±3納米的波長范圍,最優選地具
    有小于±1納米的波長范圍。
    6.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(100),其特征在于,所述
    輻射源(101)被適配成生成在700–1500納米的光譜內的激光,優選地生成在
    800–1000納米的光譜內的激光。
    7.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(100),其特征在于,所述
    輻射源(101)被適配成以至少100瓦/米2的強度將光投影在交點對象和發射
    的光處,優選地以至少500瓦/米2的強度將光投影在交點對象和發射的光處,
    且所述輻射源以被確定為保持每點的平均發射功率低于1毫瓦的脈沖寬度和脈
    沖頻率操作。
    8.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(100),其特征在于,所述
    輻射源(101)包括具有低光束發散度的VCSEL陣列,所述VCSEL陣列被配
    置成同時地發射所述輻射圖案的各個體點。
    9.根據權利要求8所述的系統(100),其特征在于,進一步包括微陣列
    光學器件,所述微陣列光學器件被配置成聚焦所述VCSEL陣列的每一個激光
    點和/或確定所述VCSEL陣列的每一個激光點的方向。
    10.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(100),其特征在于,所述
    輻射源(101)包括至少一個激光器,所述至少一個激光器被適配成生成構成
    所述經脈沖化的輻射圖案的多個激光點。
    11.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(100),其特征在于,所述
    處理器被適配成基于三角測量處理檢測到的數據。
    12.根據前述權利要求中的任一項所述的系統(100),其特征在于,所述
    輻射源(101)包括用于同時地生成所述輻射圖案的相位光柵。
    13.根據權利要求1至11中的任一項所述的系統(100),其特征在于,
    所述輻射源(101)被構建成生成作為輻射點的組合的輻射圖案,并且其中所
    述輻射點的群組是按時間順序生成的。
    14.根據權利要求13所述的...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:J·范登博瑟D·范德克
    申請(專利權)人:齊諾馬蒂賽股份有限公司
    類型:發明
    國別省市:比利時;BE

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