信号处理设备和信号处理方法技术

本技术涉及用于使得能够以更高精度获得传感器之间的相对位置关系的信号处理设备和信号处理方法。该信号处理设备包括位置关系估计部，该位置关系估计部基于由第一传感器获得的第一坐标系中的多个平面与由第二传感器获得的第二坐标系中的多个平面之间的对应关系，来估计第一坐标系和第二坐标系之间的位置关系。本发明专利技术例如可以应用于估计空间分辨率相差较大的第一传感器和第二传感器之间的位置关系的信号处理设备等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信号处理设备和信号处理方法
本技术涉及信号处理设备和信号处理方法。更具体地，本技术涉及以更高精度获得传感器之间的相对位置关系的信号处理设备和信号处理方法。
技术介绍
近年来已经出现了安装在诸如汽车的车辆上的防撞系统，以检测前方的车辆和行人来避免碰撞。通过识别由立体摄像装置捕获的图像或通过使用来自毫米波雷达或激光雷达的雷达信息来检测诸如前方的汽车和行人的对象。还在开发的是在被称为传感器融合的方案中使用立体摄像装置和激光雷达二者的对象检测系统。传感器融合涉及将由立体摄像装置检测的对象与由激光雷达检测的对象进行匹配。这需要校准立体摄像装置的坐标系和激光雷达的坐标系。例如，专利文献1公开了一种方法，其中，使用吸收激光材料和反射激光材料交替排列成栅格状图案的专用校准板，以采用两个传感器检测板上每个栅格的角位置。然后使用角点坐标之间的对应关系来估计两个传感器之间的平移向量和旋转矩阵。[引用列表][专利文献][PTL1]日本专利特开第2007-218738号
技术实现思路
[技术问题]然而，在使用由传感器检测到的点对点对应关系来估计关于传感器之间的校准的信息时，如果这些传感器具有显著不同的空间分辨率水平，则可能导致估计精度水平较低。本技术是鉴于上述情况而提出的，并且被设计为以更高精度获得传感器之间的相对位置关系。[问题的解决方案]根据本技术的一个方面，提供了一种信号处理设备，包括：位置关系估计部，被配置成：基于由第一传感器获得的第一坐标系中的多个平面与由第二传感器获得的第二坐标系中的多个平面之间的对应关系，来估计第一坐标系和所述第二坐标系之间的位置关系。根据本技术的另一方面，提供了一种信号处理方法，包括以下步骤：使得信号处理设备基于由第一传感器获得的第一坐标系中的多个平面与由第二传感器获得的第二坐标系中的多个平面之间的对应关系，估计第一坐标系与第二坐标系之间的位置关系。因此，根据本技术的一些方面，基于由第一传感器获得的第一坐标系中的多个平面与由第二传感器获得的第二坐标系中的多个平面之间的对应关系，估计第一坐标系与第二坐标系之间的位置关系。信号处理设备可以是独立设备或构成单个设备的一部分的内部块。此外，可以通过使计算机执行程序来实现信号处理设备。用于使计算机用作信号处理设备的程序在被提供给计算机时可以经由传输介质传输或记录在存储介质上。[本专利技术的有益效果]因此，根据本技术的一个方面，可以以更高的精度获得传感器之间的相对位置关系。注意，上面概述的有益效果不限制本公开内容。根据后面的描述，本公开的其他优点将变得明显。附图说明图1是说明要通过校准处理获得的参数的说明图。图2是说明使用点和点之间的对应关系的校准方法的说明图。图3是说明使用点和点之间的对应关系的校准方法的另一说明图。图4是图示应用本技术的信号处理系统的第一实施方式的典型配置的框图。图5是说明要由立体摄像装置和激光雷达测量的对象的说明图。图6是说明由平面检测部执行的平面检测处理的说明图。图7是由平面对应检测部执行的对应平面检测处理的概念图。图8是说明用于获得平移向量T的第二计算方法的说明图。图9是说明由第一实施方式执行的校准处理的流程图。图10是示出应用本技术的信号处理系统的第二实施例的典型配置的框图。图11是说明峰值法向量的说明图。图12是说明由峰值对应检测部执行的处理的说明图。图13是说明由第二实施方式执行的校准处理的流程图。图14是说明由第二实施方式执行的校准处理的另一流程图。图15是说明用于检测多个平面的方法的说明图。图16是说明在信号处理系统安装在车辆上的情况下执行的校准处理的说明图。图17是说明运行时校准处理的流程图。图18是说明根据本技术的校准处理的效果的的说明图。图19是说明根据本技术的校准处理的效果的另一说明图。图20是图示应用本技术的计算机的典型配置的框图。图21是图示车辆控制系统的典型整体配置的框图。图22是图示车辆外部信息检测部和成像部被附接至的典型位置的说明图。具体实施方式下面将描述用于实现本技术的优选方式(称为实施方式)。将在以下标题下给出描述：1.处理概述2.信号处理系统的第一实施方式3.信号处理系统的第二实施方式4.作为检测目标的多个平面5.车辆安装示例6.典型计算机配置7.车辆控制系统的典型配置<1.处理概述>首先，将参照图1描述在由后面要描述的信号处理设备执行的校准处理中获得的参数。例如，充当第一传感器的传感器A和充当第二传感器的传感器B检测存在于检测目标空间中的同一对象1。传感器A基于传感器A的三维坐标系(传感器A坐标系)来检测对象1的位置XA＝[xAyAzA]’。传感器B基于传感器B的三维坐标系(传感器B坐标系)来检测对象1的位置XB＝[xByBzB]’。这里，传感器A坐标系和传感器B坐标系各自是以下坐标系，其中，x轴在水平方向(横穿(crosswise)方向)上，y轴在竖直方向(上下方向)上，而z轴在深度方向(前后方向)上。对象1的位置XA＝[xAyAzA]’和位置XB＝[xByBzB]’的“’”表示矩阵的转置。由于传感器A和传感器B检测同一对象1，因此存在例如将对象1在传感器B坐标系中的位置XB＝[xByBzB]’转换成对象1在传感器A坐标系上的位置XA＝[xAyAzA]’的旋转矩阵R和平移向量T。换言之，使用旋转矩阵R和平移向量T，建立下面表示传感器A坐标系和传感器B坐标系之间的对应关系的关系表达式(1)。XA＝RXB+T...(1)旋转矩阵R由三行三列(3×3)矩阵表示，而平移向量T由三行一列(3×1)向量表示。下面要描述的信号处理设备执行校准处理，用于估计表达式(1)中的旋转矩阵R和平移向量T，所述旋转矩阵R和平移向量T表示由传感器A和传感器B单独拥有的坐标系之间的相对位置关系。用于估计由传感器A和传感器B单独拥有的坐标系之间的相对位置关系的校准方法例如是如下方法：使用由传感器A和传感器B检测的点之间的对应关系。下面参照图2和图3，说明使用传感器检测到的点之间的对应关系的校准方法。假定传感器A是立体摄像装置并且传感器B是激光雷达。还假定如下情况，如图2中所图示的，立体摄像装置和激光雷达检测图1所示的对象1的给定平面的栅格状图案中的交点2的坐标。对于要检测的三维位置坐标的分辨率(空间分辨率)，一般来说立体摄像装置的空间分辨率高而激光雷达的空间分辨率低。如图3中的子图A所示，具有高空间分辨率的立体摄像装置能够密集地设置采样点11。因此，根据密集采样点11估计的交点2的估计位置坐标12与正确的交点2的位置近似匹配。另一方面，如图3的子图B所图示的，具有低空间分辨率的激光雷达稀疏地设置采样点13。因此，根据稀疏采样点13估计的交点2的估计位置坐标14相对于正确的交点2的位置具有较大的误差。由此，在传感器的空间分辨率具有显著差异的情况下，使用由这些传感器检测到的点之间的对应关系的校准方法可能导致低的估计精度水平。鉴于上述情况，下面要描述的信号处理设备不使用由传感器检测的点之间的对应关系，而使用由传感器检测的平面之间的对应关系，以实现不同类型的传感器之间的较高校准水平。<2.信号处理系统的第一实施方式><框图>图4是图示应用本技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理设备，包括：位置关系估计部，被配置成：基于由第一传感器获得的第一坐标系中的多个平面与由第二传感器获得的第二坐标系中的多个平面之间的对应关系，来估计所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的位置关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.16 JP 2016-0526681.一种信号处理设备，包括：位置关系估计部，被配置成：基于由第一传感器获得的第一坐标系中的多个平面与由第二传感器获得的第二坐标系中的多个平面之间的对应关系，来估计所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的位置关系。2.根据权利要求1所述的信号处理设备，还包括：平面对应检测部，被配置成：检测由所述第一传感器获得的所述第一坐标系中的多个平面与由所述第二传感器获得的所述第二坐标系中的多个平面之间的所述对应关系。3.根据权利要求2所述的信号处理设备，其中，所述平面对应检测部通过使用构成关于所述第一坐标系和所述第二坐标系的预先的位置关系信息的预先布置信息，来检测所述第一坐标系中的多个平面与所述第二坐标系中的多个平面之间的所述对应关系。4.根据权利要求3所述的信号处理设备，其中，所述平面对应检测部检测通过使用所述预先布置信息将所述第一坐标系中的多个平面转换至所述第二坐标系而获得的多个转换平面与所述第二坐标系中的多个平面之间的所述对应关系。5.根据权利要求3所述的信号处理设备，其中，所述平面对应检测部基于由使用平面的法线之间的内积的绝对值和平面上的点群的重心之间的距离的绝对值的算术表达式限定的代价函数，来检测所述第一坐标系中的多个平面与所述第二坐标系中的多个平面之间的所述对应关系。6.根据权利要求1所述的信号处理设备，其中，所述位置关系估计部估计旋转矩阵和平移向量来作为所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的位置关系。7.根据权利要求6所述的信号处理设备，其中，所述位置关系估计部估计使所述第一坐标系中的平面的法向量乘以旋转矩阵而得到的向量与所述第二坐标系中的平面的法向量之间的内积最大化的旋转矩阵来作为所述旋转矩阵。8.根据权利要求7所述的信号处理设备，其中，所述位置关系估计部将峰值法向量用作所述第一坐标系中的平面的法向量或者用作所述第二坐标系中的平面的法向量。9.根据权利要求6所述的信号处理设备，其中，限定平面的平面方程式由法向量和系数部表示，所述位置关系估计部通过求解如下方程来估计所述平移向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：元山琢人，周藤泰广，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP