示意性示出檢測(cè)設(shè)備的作用部件;
[0036] 圖3A至3C示意性示出不同運(yùn)行模式下的傳感區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 如圖1所示,車輛1配備有根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置2。傳感器裝置2檢測(cè)檢測(cè)區(qū) 域3中的過程和運(yùn)動(dòng),該檢測(cè)區(qū)域在這里用線示意出。向車輛靠近的使用者4可以在檢測(cè) 區(qū)域3中實(shí)施運(yùn)動(dòng)手勢(shì)以調(diào)用車輛功能。在這里所示的實(shí)施方式中,將檢測(cè)設(shè)備2側(cè)向安 裝在車輛上,例如安裝在B柱中。然而,這種類型的檢測(cè)設(shè)備也可以布置在車輛的任意其他 位置上,尤其是車尾區(qū)域或者前部區(qū)域中。
[0038] 圖2示意性示出檢測(cè)設(shè)備2的部件。在該圖中未示出車輛1,以避免圖示不清楚。
[0039] 裝置2具有光源10,該光源在該示例中由激光二極管11和放大光學(xué)器件12形成。 光學(xué)器件12擴(kuò)寬光束橫截面,從而形成寬的檢測(cè)區(qū)域3,使用者4可進(jìn)入到該檢測(cè)區(qū)域中并 在該檢測(cè)區(qū)域中實(shí)施運(yùn)動(dòng)手勢(shì)。該光學(xué)器件在這里例如可以是簡單的塑料光學(xué)器件,例如 菲涅耳透鏡。
[0040] 探測(cè)陣列20以敏感區(qū)域朝向檢測(cè)區(qū)域3地布置在光源附近。陣列20包含敏感像 素的列和行,并且在該示例中構(gòu)造成為CCD陣列。不僅光源10而且陣列20均與控制裝置 30聯(lián)接,該控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)光源和檢測(cè)裝置的定時(shí)且時(shí)控的運(yùn)行。如果驅(qū)控光源用以發(fā)射 出光脈沖并且驅(qū)控像素陣列系統(tǒng)用以進(jìn)行檢測(cè),那么各個(gè)像素將出現(xiàn)的光能積分。每個(gè)像 素的最終在積分之后存在的電荷在控制裝置中被評(píng)估,從而針對(duì)每個(gè)像素產(chǎn)生表征積分時(shí) 間段的檢測(cè)值。
[0041] 通過不僅對(duì)光源10而且對(duì)檢測(cè)裝置20的這種時(shí)間調(diào)諧且同步的驅(qū)控,對(duì)于檢測(cè) 裝置20的每個(gè)像素,可以進(jìn)行光傳播時(shí)間的檢測(cè)并且進(jìn)而進(jìn)行間距探測(cè)。關(guān)于準(zhǔn)確的功 能,參見上面提及的公開文獻(xiàn)的公開內(nèi)容,尤其是參見公知的飛時(shí)測(cè)距裝置。
[0042] 在圖2中示例性地示出,由光源10輻射的光的一部分被使用者4的手散射或反 射,并且射到探測(cè)裝置20上。在實(shí)踐中,光信息當(dāng)然不是僅由將光散射或反射的一個(gè)點(diǎn)發(fā) 出的,換而言之,將來自所有可見點(diǎn)的全部被接收的光進(jìn)行積分。環(huán)境也影響探測(cè)性能。然 而,傳感器系統(tǒng)的可以在很大程度上計(jì)算出周圍環(huán)境光的算法和運(yùn)行方式是公知的。尤其 是可以短時(shí)間相繼地并且以變化的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行多次采集,以計(jì)算出背景光。這樣的檢測(cè) 尤其可以以不同的積分時(shí)間進(jìn)行,以去除背景影響。也就是說,如果例如發(fā)射出具有相同持 續(xù)時(shí)間的光脈沖,但積分在其持續(xù)時(shí)間發(fā)生改變,那么背景影響與積分時(shí)間具有線性關(guān)系, 而光脈沖的影響僅僅針對(duì)光脈沖的持續(xù)時(shí)間存在。
[0043] 控制和評(píng)估裝置30檢測(cè)信息并將其換算成間距信息陣列。由此,可以建立周圍環(huán) 境的3D圖。通過手控制的時(shí)間順序,可以檢測(cè)在檢測(cè)區(qū)域3中空間變化和物體運(yùn)動(dòng)的3D 信息。例如,可以探測(cè)使用者4的手的搖擺??刂蒲b置30與機(jī)動(dòng)車的中央控制裝置50聯(lián) 接,并且整個(gè)檢測(cè)裝置2通過該控制裝置與機(jī)動(dòng)車的中央控制裝置50聯(lián)接。運(yùn)動(dòng)手勢(shì)的識(shí) 別一方面可以借助控制和評(píng)估裝置30中的庫進(jìn)行,或者將3D空間數(shù)據(jù)的時(shí)間序列發(fā)送至 中央控制裝置50以便在那里進(jìn)行評(píng)估。最后,中央控制裝置50依賴于檢測(cè)到的數(shù)據(jù)啟動(dòng) 機(jī)動(dòng)車的功能觸發(fā),例如使側(cè)窗下降或者開門。
[0044] 如圖1所示,使用者4需要進(jìn)入到探測(cè)裝置2的檢測(cè)區(qū)域3中,以便能夠執(zhí)行操縱 觸發(fā)。然而,車輛在其使用壽命的大部分時(shí)間中處于靜止?fàn)顟B(tài),等待起動(dòng)。在該時(shí)間內(nèi)非常 重要的是使車輛上的所有裝置的功率或者能量需求保持很低。
[0045] 圖3A、3B、3C示出了 CCD陣列的示意圖,為了進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè),該CCD陣列 能以飛時(shí)測(cè)距方法運(yùn)行。在該示例中,陣列由具有8列和8行的正方形芯片組成。這僅是 示意性的值,在實(shí)踐中可以是高很多的分辨率。另一方面,這種類型的芯片基本不需要具有 用于詳細(xì)采集的光學(xué)芯片的分辨率來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的手勢(shì)檢測(cè)。1024個(gè)像素?cái)?shù)已經(jīng)允許 對(duì)使用者手勢(shì)的差別評(píng)估,這是因?yàn)閷?duì)這些像素中的每一個(gè)都執(zhí)行重復(fù)的距離測(cè)量并檢測(cè) 在時(shí)間序列中的運(yùn)動(dòng)軌跡。甚至利用更小的像素?cái)?shù)也仍然可以實(shí)現(xiàn)可靠的手勢(shì)檢測(cè)。
[0046] 在圖3A中示出了傳感器陣列20的一種狀態(tài),在該狀態(tài)下全部像素完全關(guān)閉,也就 是說是非激活的。利用這樣的像素區(qū)不能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)識(shí)別或者手勢(shì)識(shí)別。當(dāng)車輛例如完全停 止或者例如當(dāng)多日不使用車輛時(shí),采取這種狀態(tài)。
[0047] 圖3B示出車輛處于根據(jù)本發(fā)明的第一運(yùn)行模式,即息止模式的狀態(tài)。將像素系統(tǒng) 連成使得第一組激活像素占據(jù)像素系統(tǒng)的外框。在該運(yùn)行模式下,像素的內(nèi)區(qū)在該運(yùn)行模 式下保持無電流。外框的畫有陰影線的像素以第一時(shí)鐘頻率,例如IOHz詢問。由于隨著像 素?cái)?shù)的降低,分辨率和探測(cè)精確度的降低也隨之出現(xiàn),因此提供的數(shù)據(jù)很不詳細(xì)。也就是 說,在這種運(yùn)行模式下,不是在實(shí)施例中所示的64個(gè)像素運(yùn)行,而是僅28個(gè)像素運(yùn)行,并且 它們?cè)诒匾獣r(shí)以較低的詢問頻率運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明,在該實(shí)施例中為該運(yùn)行模式設(shè)置自己 的評(píng)估模型。通常,評(píng)估可以通過與模本模型的適配和/或例如也可以通過神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行。也就是說,例如在控制裝置30中存儲(chǔ)信號(hào)模型,其使得用這種減小的像素組進(jìn)行檢測(cè) 和評(píng)估成為可能。例如,針對(duì)時(shí)間信號(hào)序列存儲(chǔ)的模本庫可以針對(duì)人體模型的檢測(cè)進(jìn)行調(diào) 整。雖然在該運(yùn)行模式下不能進(jìn)行精確的手勢(shì)檢測(cè),但是在該實(shí)施例中可以區(qū)分人的接近 和其他物體、例如動(dòng)物或其他物品的接近。
[0048] 備選地,也可以使用簡單很多的評(píng)估模型。例如可以將提示有任意物體接近的時(shí) 間信號(hào)變化用于向激活模式的切換。一種簡單的可能性是也可以使用激活像素的信號(hào)的平 均值,并將該值在預(yù)先給定的時(shí)間內(nèi)隨時(shí)間改變了一個(gè)閾值用作觸發(fā)器。
[0049] 針對(duì)根據(jù)圖3B所示的像素激活模型以減小的像素?cái)?shù)檢測(cè)到有人進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域中 的情況,接通第二像素組,即傳感區(qū)的內(nèi)部,如圖3C所示?,F(xiàn)在,提供具有全部分辨率的檢 測(cè)用于手勢(shì)識(shí)別。當(dāng)預(yù)評(píng)估已經(jīng)滿足激活條件時(shí),這種功率加強(qiáng)的運(yùn)行(激活運(yùn)行)相應(yīng) 地被激活。
[0050] 如果在一定的時(shí)間窗內(nèi)沒有檢測(cè)到手勢(shì)控制并且物體又從檢測(cè)區(qū)域中離開,那么 裝置返回第一檢測(cè)模式,其中,電流消耗降低。
[0051] 重要的是激活詢問本身通過與稍后的敏感且詳細(xì)的實(shí)際評(píng)估相同的傳感區(qū)進(jìn)行。
[0052] 借助探測(cè)到的信息,通過控制裝置30進(jìn)行運(yùn)行模式之間的變換。然而,也可以給 控制裝置30提供來自中央車輛裝置50的信號(hào),該信號(hào)顯示出其余車輛參數(shù)的變化。例如, 在由使用者操縱遠(yuǎn)程控制發(fā)送器的情況下,可以針對(duì)特定的時(shí)間段激活全部傳感器。此外, 針對(duì)例如車輛被鎖住的情況,可以有針對(duì)性地變換到節(jié)能模式。
[0053] 在其余方面,圖3A至3C中所示的用于像素檢測(cè)的激活模型是示例的。代替像素 框,也可以進(jìn)行分行或者分區(qū)塊的激活。此外,也可以激活變換的像素區(qū),以確保檢測(cè)單元 的均勻的負(fù)荷。這些區(qū)塊或者像素組可以按周期被激活。
[0054] 對(duì)于本發(fā)明而言重要的是,用于接近車輛的3D檢測(cè)裝置的像素區(qū)可分組進(jìn)行驅(qū) 控,這使得用于檢測(cè)和激活識(shí)別的省電模式成為可能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于機(jī)動(dòng)車(1)的傳感器裝置(2),所述傳感器裝置具有光源(10)和檢測(cè)裝置 (20),其中,所述檢測(cè)裝置用光學(xué)像素陣列形成, 其中,所述光源(10)和所述檢測(cè)裝置(20)與控制和評(píng)估裝置(30)聯(lián)接,所述控制和 評(píng)估裝置驅(qū)控所述光源(10)以發(fā)出光脈沖并且驅(qū)控所述檢測(cè)裝置以進(jìn)行檢測(cè),以及評(píng)估 所述檢測(cè)裝置(20)檢測(cè)到的信號(hào), 其中,所述控制和評(píng)估裝置(30)、所述檢測(cè)裝置(20)和所述光源(10)共同作用為飛時(shí) 測(cè)距相機(jī)(ToF相機(jī)),從而檢測(cè)空間的距離數(shù)據(jù), 其特征在于, 所述控制和評(píng)估裝置(30)具有多個(gè)用于所述檢測(cè)裝置(20)的不同像素組的驅(qū)控模 型, 其中,第一驅(qū)控模型(息止模式)將像素子集作為第一像素組進(jìn)行驅(qū)控和評(píng)估, 其中,第二驅(qū)控模型(激活模型)將更大量的像素作為第二像素組進(jìn)行驅(qū)控和評(píng)估, 其中,依賴于按照所述第一驅(qū)控模型的評(píng)估結(jié)果,所述控制和評(píng)估裝置變換到按照所 述第二驅(qū)控模型的驅(qū)控。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置,其中,所述第二像素組包含所述第一像素組。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置,其中,所述光學(xué)像素陣列在一個(gè)平面中延 伸,并且其中,所述第一像素組由陣列的靠外的像素形成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置,其中,所述光學(xué)像素陣列在一個(gè)平面中延 伸,并且其中,能驅(qū)控多個(gè)第一像素組,所述多個(gè)第一像素組能交替地通過所述控制和評(píng)估 裝置進(jìn)行驅(qū)控,從而按照所述第一驅(qū)控模型激活檢測(cè)裝置的變換的像素子集。5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置,其中,按照所述第一驅(qū)控模型重復(fù) 地以第一檢測(cè)頻率fl進(jìn)行驅(qū)控,并且其中,按照所述第二驅(qū)控模型重復(fù)地以更高的第二檢 測(cè)頻率f2進(jìn)行驅(qū)控。6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置,其中,所述控制和評(píng)估裝置在按照 所述第一驅(qū)控模型進(jìn)行驅(qū)控時(shí)使用附屬的第一評(píng)估模型來評(píng)估檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù),并且其 中,所述控制和評(píng)估裝置在按照所述第二驅(qū)控模型進(jìn)行驅(qū)控時(shí)使用附屬的第二評(píng)估模型來 評(píng)估檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(1)的傳感器裝置(2)。該傳感器裝置具有光源(10)和檢測(cè)裝置(20),其中,檢測(cè)裝置用光學(xué)像素陣列形成。光源(10)和檢測(cè)裝置(20)與控制和評(píng)估裝置(30)聯(lián)接,該控制和評(píng)估裝置驅(qū)控光源(10)以發(fā)出光脈沖并且驅(qū)控檢測(cè)裝置以進(jìn)行檢測(cè)。控制和評(píng)估裝置(30)、檢測(cè)裝置(20)和光源(10)共同作用為飛時(shí)測(cè)距相機(jī)(ToF相機(jī)),從而檢測(cè)空間的距離數(shù)據(jù)。控制和評(píng)估裝置(30)具有多個(gè)用于檢測(cè)裝置(20)的不同像素組的驅(qū)控模型,其中,第一驅(qū)控模型(息止模式)將像素子集作為第一像素組進(jìn)行驅(qū)控和評(píng)估,而第二驅(qū)控模型(激活模式)將更大量的像素作為第二像素組進(jìn)行驅(qū)控和評(píng)估。依賴于按照第一驅(qū)控模型的評(píng)估結(jié)果,控制和評(píng)估裝置變換到按照第二驅(qū)控模型的驅(qū)控。
【IPC分類】G01S17/89, G01S7/486
【公開號(hào)】CN104919333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480005174
【發(fā)明人】米爾科·申德勒, 伯恩德·格德斯, 伯恩德·埃特
【申請(qǐng)人】胡夫·許爾斯貝克和福斯特有限及兩合公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2014年1月7日
【公告號(hào)】DE102013100521A1, EP2946227A1, US20150355707, WO2014111286A1