低延时的用于图像处理系统的试验台技术方案

本发明专利技术涉及一种用于图像处理系统的试验台，其具有：第一计算单元用于运行具有虚拟物体的环境模型；第二计算单元用于基于虚拟物体的位置计算环境模型的图像投影；以及适配器模块用于处理图像数据并且将其馈入图像处理系统。第一计算单元设置用于从图像处理系统读入基于图像数据计算的控制数据并且在考虑控制数据的情况下将新速度向量配置给虚拟物体。试验台设置用于测量从通过第二计算单元计算图像数据开始直到适配器模块对图像数据的处理结束所经过的时间间隔的长度。第一计算单元设置用于借助该长度估计图像数据的延迟时间、借助该延迟时间求取虚拟物体的外推位置并且将其传输给第二计算单元。本发明专利技术还涉及一种用于测试图像处理系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
低延时的用于图像处理系统的试验台
本专利技术涉及一种用于图像处理系统的试验台、尤其是用于交通工具的图像处理辅助系统或自动控制装置的试验台。交通工具应被理解为任意的构造用于靠自身的力而运动的装置，例如陆地交通工具、飞行器、船或潜水艇。
技术介绍
作为安全关键的电子控制器的研发链和评估链的一部分，硬件在环仿真已经建立多年。在此，控制器原型与模拟器连接，该模拟器借助软件模拟控制器的环境，在此该模拟器例如通过模拟传感器产生用于控制器数据输入端的数据并且将这些数据馈入到所述数据输入端中。反过来，模拟器从控制器的数据输出端读取数据并且在计算所述模拟的下一个时间步长时例如通过模拟执行器来考虑所述数据。这样的模拟器也可以构造为试验台并且除控制器之外还包括其它的物理组件，这些物理组件与控制器配合作用并且同样结合到模拟中，在汽车控制器的情况下，所述物理组件例如是转向系统、电动机或成像传感装置。因此，所述控制器在大部分虚拟的环境中工作并且能在所述环境中无危险地并且可重复地在不同情况下被测试。因为控制器设置用于控制、调节和监控物理系统，所以该控制器在硬实时中工作。与此相应地，模拟器也必须在硬实时中工作，即，在确定的时间间隔内、例如1ms内必须保证完成所有由控制器需要的数据的计算。最近汽车工业已研发出多种驾驶辅助系统，这些驾驶辅助系统借助成像传感器在使用不同技术的情况下创建车辆环境的图像(例如雷达图像、激光雷达图像或者基于透镜的光学图像)，这些驾驶辅助系统通过控制器读入、使用和解释所述图像，并且这些驾驶辅助系统以所读入的图像为基础干预驾驶行为或者在实验性的自主车辆的情况下甚至与人类驾驶员无关地自主控制所述车辆。示例是基于雷达的自适应速度控制器、行人识别装置或交通指示牌识别装置。因此，用于这种辅助系统的试验台必须构造用于计算由控制器期待的图像并且将所述图像提供给控制器。在此提出如下问题：图像的计算是非常昂贵的并且相应地需要时间。由存储在模拟软件中的三维环境模型计算成像传感器所感知的二维投影根据当前的现有技术可能完全需要50ms至100ms。这种高延时与上述对试验台实时性的要求是不相符的并且不利地影响模拟结果的有效性。德国技术DE202015104345U1说明一种用于图像处理控制器的试验台，该试验台通过适配器模块来减少用于控制器的图像数据的延迟时间(Latenz)，该适配器模块将图像数据在绕过成像传感装置的情况下直接馈入到控制器中并且因此提供缩短的用于图像数据的数据路径。但是，以这种方式不能补偿由于图像数据的计算而产生的延迟时间。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的任务是降低由如下延迟时间所导致的不精确性，所述延迟时间在试验台中由于对用于图像处理系统的图像数据的计算而产生。所述任务通过一种具有权利要求1的特征的试验台和通过一种具有权利要求15的特征的方法来解决。有利的设计方案是从属权利要求的技术方案。实质上，本专利技术说明一种用于以延迟时间的测量为基础至少部分地补偿该延迟时间的方法，所述延迟时间由于存储在模拟器上的环境模型的时间外推(Extrapolation)而导致。详细地，本专利技术是一种具有第一计算单元、尤其是处理器(CPU)的试验台，该第一计算单元利用环境模型的模拟软件被编程。该模拟软件至少设置用于为在环境模型中的第一虚拟物体(例如虚拟车辆)优选周期性地且在硬实时中计算第一位置和第一速度向量并且将所述第一位置和所述第一速度向量配置给所述第一虚拟物体。试验台的优选至少包括图形处理器(GPU)的第二计算单元设置用于计算第一图像数据，所述第一图像数据代表环境模型的二维图形的第一投影并且所述第一图像数据尤其是仿效(nachstellen)第一虚拟物体的成像传感器的图像。为此，第二计算单元设置用于周期性地读入第一虚拟物体的第一位置并且基于该位置计算所述第一图像数据。此外，试验台包括用于将图像处理系统结合到试验台中或模拟中的适配器模块。该适配器设置用于：读入第一图像数据；仿真图像处理系统的第一成像传感装置，以便处理所述第一图像数据；并且将经处理的第一图像数据馈入到图像处理系统中。因此，如果图像处理系统例如将处理基于透镜的光学相机的图像，则适配器模块将接收并且处理第一图像数据，其中，经处理的第一图像数据相当于如下数据，相机的光学传感器将会把这些数据在通过模拟软件仿效的情况中馈入到图像处理系统中。因此可以这样说，适配器模块在模拟期间作为图像处理系统的成像传感装置的替代物起作用，其中，该适配器模块仿真所述成像传感装置并且该成像系统替代成像传感装置提供按照期待的图像数据。此外，所述第一计算单元设置用于从图像处理系统中读入以经处理的第一图像数据为基础计算的用于执行机构的控制数据并且在考虑所述控制数据的情况下将新的第一速度向量配置给所述第一虚拟物体。因此，当图像处理系统例如是驾驶辅助系统并且基于识别出的危险情况而输出控制数据以便引入自动的制动动作时，则第一计算单元设置用于利用第一虚拟物体(在该情况下为虚拟车辆)在环境模型中模仿所述制动动作。为了补偿由于第一图像数据的计算而出现的延迟时间，所述试验台设置用于求取从通过第二计算单元计算第一图像数据开始直到结束通过适配器模块对第一图像数据的处理为止所经过的时间间隔的长度△t。测得的长度△t被存储在存储器地址上、被第一计算单元读取并且被用于估计第一图像数据的延迟时间L。所估计的延迟时间L被第一计算单元或被在该第一计算单元上运行的模拟软件用于在考虑第一虚拟物体的第一位置x(t)、第一虚拟物体的第一速度向量v(t)以及所估计的延迟时间L的情况下求取第一外推位置x(t+L)。因此，所述第一外推位置x(t+L)是对第一虚拟物体在时刻t+L的未来位置的估计，其中，t为在系统时间中或在模拟中的当前时刻(因为所述模拟在硬实时中进行，所以这具有相同的意义)。第二计算单元此时设置用于：为了计算第一图像数据不读入当前的第一位置x(t)，而是读入第一外推位置x(t+L)。因此，第一图像数据的延迟时间至少部分地被补偿，其方式为：第二计算单元在计算第一图像数据时一开始就从模拟的环境模型的未来状态出发。当这样计算的第一图像数据最后被馈入到图像处理系统中时，在理想情况下在第一计算单元上的环境模型也已经达到所述未来状态，从而在图像处理系统中的第一图像数据与环境模型的当前状态匹配并且试验台提供符合实际的数据。为了求取所述第一外推位置，原则上可以使用用于数值积分的任意方法、例如一阶或更高阶的龙格-库塔法。本专利技术不保证完全补偿由于第一图像数据的延迟时间而产生的不精确性。因为为了估计所述第一外推位置优选在整个所估计的延迟时间L上进行积分并且L的长度在正常情况下明显大于在环境模型的模拟中的一个时间步长，所以不能期望第一外推位置x(t+L)等于在时刻t+L被配置给虚拟物体的实际位置。此外可能的是，所估计的延迟时间L稍微偏离于第一图像数据的实际延迟时间，因为例如用于计算第一图像数据的计算耗费根据环境模型的状态是可变的。但是，由于所提及的影响而出现的不精确性小于将由第一图像数据的未被补偿的延迟时间引起的不精确性，从而借助本专利技术至少能实现改进模拟结果。尤其是，第一虚拟物体可以构造为虚拟交通工具并且图像处理系统可以构造为用于交通工具的自动控制装置或辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于图像处理系统(UUT)的试验台，其中，在该试验台中布置有第一计算单元(CPU)，该第一计算单元利用环境模型(MOD)的模拟软件被编程，其中，所述模拟软件设置用于：计算第一位置x(t)和第一速度向量v(t)并且将所述第一位置x(t)和所述第一速度向量v(t)配置给在所述环境模型(MOD)中的第一虚拟物体(VEH1)，在所述试验台中布置有第二计算单元(GPU)并且该第二计算单元设置用于：周期性地读入第一虚拟物体(VEH1)在环境模型中的位置并且以至少所读入的位置为基础计算第一图像数据，所述第一图像数据代表环境模型(MOD)的二维图形的第一投影，在所述试验台中布置有适配器模块(AD)并且该适配器模块设置用于：读入所述第一图像数据；通过仿真所述图像处理系统(UUT)的第一成像传感装置来处理所述第一图像数据；并且将经处理的第一图像数据馈入到图像处理系统(UUT)中，其中，所述第一计算单元(CPU)设置用于：从图像处理系统(UUT)中读入以经处理的第一图像数据为基础计算的用于执行机构的控制数据并且在考虑所述控制数据的情况下将新的第一速度向量配置给第一虚拟物体(VEH1)，其特征在于，所述试验台设置用于测量从通过第二计算单元(GPU)计算第一图像数据开始直到结束通过适配器模块(AD)对第一图像数据的处理为止所经过的时间间隔的长度△t，所述第一计算单元(CPU)设置用于：读入所述时间间隔的长度△t并且借助该时间间隔的长度△t估计第一图像数据的延迟时间L，所述第一计算单元(CPU)设置用于：在考虑第一位置x(t)、第一速度向量v(t)以及所估计的延迟时间L的情况下求取第一虚拟物体的第一外推位置x(t+L)，从而该第一外推位置x(t+L)是对第一虚拟物体(VEH1)在时刻t+L的第一位置的估计，并且所述第二计算单元(GPU)设置用于：读入所述第一外推位置x(t+L)并且以至少所述第一外推位置x(t+L)为基础计算所述第一图像数据。...

【技术特征摘要】
1.用于图像处理系统(UUT)的试验台，其中，在该试验台中布置有第一计算单元(CPU)，该第一计算单元利用环境模型(MOD)的模拟软件被编程，其中，所述模拟软件设置用于：计算第一位置x(t)和第一速度向量v(t)并且将所述第一位置x(t)和所述第一速度向量v(t)配置给在所述环境模型(MOD)中的第一虚拟物体(VEH1)，在所述试验台中布置有第二计算单元(GPU)并且该第二计算单元设置用于：周期性地读入第一虚拟物体(VEH1)在环境模型中的位置并且以至少所读入的位置为基础计算第一图像数据，所述第一图像数据代表环境模型(MOD)的二维图形的第一投影，在所述试验台中布置有适配器模块(AD)并且该适配器模块设置用于：读入所述第一图像数据；通过仿真所述图像处理系统(UUT)的第一成像传感装置来处理所述第一图像数据；并且将经处理的第一图像数据馈入到图像处理系统(UUT)中，其中，所述第一计算单元(CPU)设置用于：从图像处理系统(UUT)中读入以经处理的第一图像数据为基础计算的用于执行机构的控制数据并且在考虑所述控制数据的情况下将新的第一速度向量配置给第一虚拟物体(VEH1)，其特征在于，所述试验台设置用于测量从通过第二计算单元(GPU)计算第一图像数据开始直到结束通过适配器模块(AD)对第一图像数据的处理为止所经过的时间间隔的长度△t，所述第一计算单元(CPU)设置用于：读入所述时间间隔的长度△t并且借助该时间间隔的长度△t估计第一图像数据的延迟时间L，所述第一计算单元(CPU)设置用于：在考虑第一位置x(t)、第一速度向量v(t)以及所估计的延迟时间L的情况下求取第一虚拟物体的第一外推位置x(t+L)，从而该第一外推位置x(t+L)是对第一虚拟物体(VEH1)在时刻t+L的第一位置的估计，并且所述第二计算单元(GPU)设置用于：读入所述第一外推位置x(t+L)并且以至少所述第一外推位置x(t+L)为基础计算所述第一图像数据。2.根据权利要求1所述的试验台，其中，该试验台设置用于在硬实时中周期性地计算所述第一位置x(t)和所述第一速度向量v(t)。3.根据上述权利要求之一所述的试验台，其中，所述第一虚拟物体(VEH1)是虚拟交通工具并且所述图像处理系统(UUT)是用于交通工具的自动控制装置或辅助系统。4.根据上述权利要求之一所述的试验台，其中，所述第一投影模仿第一成像传感装置的视场。5.根据上述权利要求之一所述的试验台，其中，所述试验台、尤其是所述第二计算单元(GPU)设置用于为所述第一图像数据设置时间戳，试验台的第一系统时间在开始计算第一图像数据时被存储在该时间戳中，并且所述适配器模块(AD)设置用于：读取存储在所述时间戳中的第一系统时间并且在结束对第一图像数据的处理之后将该第一系统时间与当前系统时间进行对比，以便求取时间间隔的长度△t并且将该长度△t存储在存储器地址上。6.根据权利要求1至4之一所述的试验台，其中，所述试验台设置用于：在计算第一图像数据之前创建用于第一图像数据的数字标识；将该数字标识传输给适配器模块；并且在传输数字标识的时刻将试验台的第一系统时间传输给适配器模块(AD)；其中，所述试验台设置用于为第一图像数据设置所述数字标识；所述适配器模块(AD)设置用于：借助所述数字标识将第一图像数据配置给所述第一系统时间并且在结束对第一图像数据的处理后将试验台的当前系统时间与所述第一系统时间进行对比，以便求取时间间隔的长度△t并且将该长度△t存储在存储器地址上。7.根据上述权利要求之一所述的试验台，其中，在第一计算单元(CPU)与第二计算单元(GPU)之间设置具有实时能力的第一数据连接(BS)，在第二计算单元(GPU)与适配器模块(AD)之间设置具有实时能力的第二数据连接(HDMI)并且在适配器模块(AD)与第一计算单元之间设置具有实时能力的第三数据连接(ETH)。8.根据权利要求7所述的试验台，其中，所述第一数据连接由试验台的总线(BS)提供。9.根据上述权利要求之一所述的试验台，其中，所述第二计...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·许特，H·豪皮特，C·格拉舍，
申请(专利权)人：帝斯贝思数字信号处理和控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE