三维室内相机的功能安全性制造技术

本发明专利技术涉及三维室内相机的功能安全性，尤其是针对陆用车辆的用于获得距离信息的成像传感器，其被实施成检测第一和第二信号，第一信号是在以射线脉冲照射的对象上反射的射线脉冲，第二信号是在以射线图案照射的对象上反射的射线图案，其具有评估装置和输出接口，评估装置被实施成依赖于第一信号获得第一距离信息、依赖于第二信号获得第二距离信息且依赖于第一和第二距离信息的比较获得第三距离信息，输出接口被实施成依赖于第三距离信息提供对象的图像，成像传感器被实施成使其通过距离测量在其中一个距离测量出现故障时在功能上得到保护。本发明专利技术还涉及成像系统及其用途、环境检测系统和用于对环境检测系统进行功能保障的方法。

Functional Safety of Three-dimensional Indoor Camera

【技术实现步骤摘要】
三维室内相机的功能安全性
本专利技术涉及一种根据权利要求1的用于获得距离信息的针对陆用车辆的成像传感器。此外，本专利技术还涉及一种根据权利要求6的用于获得距离信息的针对陆用车辆的成像系统。此外，本专利技术还涉及一种根据权利要求10的根据本专利技术的成像系统在陆用车辆的环境检测系统中的用途。此外，本专利技术还涉及一种根据权利要求11的针对陆用车辆的环境检测系统。最后，本专利技术涉及一种根据权利要求13用于对陆用车辆的环境检测系统进行功能保障的方法。
技术介绍
由现有技术公知有针对陆用车辆的室内相机。这种室内相机提供了车辆室内的二维或三维图像和/或这种图像的时间序列。尤其地，室内相机提供了位于陆用车辆的室内中的人员的、尤其是车辆驾驶员、乘客和/或其他乘客的这种图像和/或图像的序列。这种公知类型的室内相机是所谓的飞行时间相机(Time-Of-Flight-Kamera)，其基于相机与对象之间的光传播时间来计算对象到相机的距离。WO2014/195050A1公开了一种具有飞行时间成像传感器的成像系统，其中，该系统被实施成获得场景的图像，其中，该场景用至少两个不同的照射源照射。在汽车领域中，室内相机必须符合ISO26262“道路车辆功能安全(Roadvehicles–Functionalsafety)”的规范，以防止出现故障。
技术实现思路
这里开始本专利技术的说明。本专利技术的任务是提供一种针对陆用车辆的室内相机，其具有经改进的功能安全性。该任务利用具有权利要求1的特征的针对陆用车辆的用于获得距离信息的成像传感器来解决。此外，该任务利用具有权利要求6的特征的针对陆用车辆的用于获得距离信息的成像系统来解决。此外，该任务通过根据权利要求10的根据本专利技术的成像系统的用途来解决。此外，该任务利用具有权利要求11的特征的针对陆用车辆的环境检测系统来解决。此外，该任务通过具有权利要求13的特征的用于对陆用车辆的环境检测系统进行功能保障的方法来解决。根据本专利技术的针对陆用车辆的用于获得距离信息的成像传感器被实施成检测第一和第二信号。第一信号是在以第一辐射器的射线脉冲照射的对象上反射的射线脉冲。第二信号是在以第二辐射器的射线图案照射的对象上反射的射线图案。成像传感器具有评估装置。评估装置被实施成依赖于第一信号在第一距离测量中获得对象的第一距离信息。此外，评估装置被实施成依赖于第二信号在第二距离测量中获得对象的第二距离信息。此外，评估装置被实施成依赖于第一和第二距离信息的比较来获得对象的第三距离信息。此外，成像传感器具有输出接口，其实施成依赖于第三距离信息来提供对象的图像。成像传感器被实施成使其通过第一和第二距离测量在这些距离测量中的一个距离测量出现故障时在功能上得到保护。以下的定义适用于本专利技术的整个主题。成像传感器是从到达的信号，优选是射入的光产生图像的传感器。数字相机的成像传感器从射入传感器上的光产生所拍摄的场景的二维影像。辐射器是提供优选形式为射束的射线、例如光的设备。射束是多个射线，其中，这些射线彼此取向，优选彼此近似平行地延伸。辐射器利用射线照射对象。投影器是辐射器。射线脉冲是存在于时间上有限的时间段内的射线。该时间段可以优选周期性地重复。依赖于各自的应用，时间段的范围从纳秒量级到阿秒量级。具有时间上的脉冲序的经时间编码的信号是射线脉冲。射线图案是照射的几何形状，该形状通过产生这些图案的相应的辐射器利用这些射线来实现。图案例如是几何形状，如例如线或圆形。图案也意味着一系列这样的形状。这些图案通过对信号的空间编码来实现。具有射线图案的照明英语称为structuredlighting(结构化照明)。红外波长范围内的光射线尤其被当作射线。评估装置是处理到达的信息并输出由该处理形成的结果的设备。尤其地，评估装置是电子电路，如例如中央处理器单元或图形处理器。第一距离测量是传播时间测量。在第一距离测量中，评估装置检测射线脉冲的为了从第一辐射器到达对象并从对象作为经反射的射线脉冲到达评估装置所需的时间。基于该传播时间，在知道射线脉冲的扩散速度的情况下得到对象到评估装置的距离。第二距离测量是几何测量，并且优选是第一距离测量的冗余。在第二距离测量中，评估装置检测在对象上反射的射线图案与利用第二辐射器发送的射线图案相比的几何上的变化。依赖于对象的大小和远近，与所发送的射线图案的图案相比，经反射的射线图案的图案看起来失真。例如，所发送的点图案在远处的拱曲的表面上的点相比在近处的平坦的平面上看起来失真。也就是说，依赖于该几何上的变化来确定对象的远近。接口是至少两个功能单元之间的装置，在其上要么仅单向地要么双向地进行逻辑变量(例如数据)或物理变量(例如电信号)的交换。该交换可以模拟地或数字地进行。该交换可以无线或有线地进行。由输出接口提供的图像是三维图像，其中，对象以三维示出。在此，各个对象点的距离优选依赖于灰度级示出。在正常的、也就是说无错的运行中，系统的构件正确地实施与安全相关的功能。功能安全性意味着：在构件发生故障时，系统尤其要么通过转移到被提前限定的安全的状态下要么通过激活接管有故障的构件的功能的另外的构件来被安全掌控。具有功能安全性的系统具有低故障概率。特别是在汽车领域中，根据标准ISO26262来区分不同的安全等级，这些安全等级基于所建议的或要求的故障概率来区分。这些等级叫做ASIL等级，英文是AutomotiveSafetyIntegrityLevel(汽车安全完整性等级)。ASILA建议的是：在109个运行小时内发生少于1000次的故障。ASILB建议的是：在109个运行小时内发生少于100次的故障。ASILC要求的是：在109个运行小时内发生少于100次的故障。ASILD要求的是，在109个运行小时内发生少于10次的故障。例如，针对如下的实施一个功能的构件要求ASILD，其中，功能故障导致用户的严重伤害，并且使用户难以生存，其中，功能故障可能会连续地发生，也就是说具有高的出现概率，例如在加速、制动或转向时，并且是难以掌控的。如果第一距离信息与第二距离信息一致，则第三距离信息等于第一距离信息等于第二距离信息。如果在第一距离信息中出现错误，也就是说第一距离测量的结果是零，而第二测量距离的结果不为零，则第三距离信息等于第二距离信息。如果在第二距离测量中出现了错误，也就是说第二距离信息的结果是0而第一距离信息的结果不是0，则第三距离信息等于第一距离信息。通过这种在距离测量中的冗余，使得成像传感器在功能上受到保护。此外，可以将第一距离测量的结果与第二距离测量的结果进行比较，用以提高结果的准确度。在本专利技术的优选的实施方式中，成像传感器是传播时间法传感器，英语称为Time-Of-FlightSensor(飞行时间传感器)。在飞行时间传感器中，传感器的每个像素收集射入的光，并且同时测量光从源头到对象并且从对象返回到像素所花费的传播时间。飞行时间传感器的其中每个像素均将光转换成电流。像素利用多个开关和分别配属于开关的存储元件来工作。在最简单的情况下，每个像素均具有两个开关和两个存储元件。通过发送射线脉冲来驱控开关并且被打开持续了射线脉冲的时间段，也就是或脉冲长度。在此，各个开关的控制信号分别在时间上移位了一个脉冲长度。当反射的射线脉冲延迟地射到像素上时，仅其中一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.针对陆用车辆(1)的用于获得距离信息的成像传感器(10)，其中，·所述成像传感器(10)被实施成检测第一信号(11)和第二信号(12)，其中，ο所述第一信号(11)是在以第一辐射器(21)的射线脉冲(13)照射的对象(2)上反射的射线脉冲(13)，并且ο所述第二信号(12)是在以第二辐射器(22)的射线图案(15)照射的对象(2)上反射的射线图案(15)，所述成像传感器具有评估装置(30)，所述评估装置被实施成·依赖于所述第一信号(11)在第一距离测量中获得所述对象(2)的第一距离信息，并且·依赖于所述第二信号(12)在第二距离测量中获得所述对象(2)的第二距离信息，并且·依赖于所述第一距离信息和所述第二距离信息的比较来获得所述对象(2)的第三距离信息，并且所述成像传感器还具有输出接口(40)，所述输出接口被实施成依赖于所述第三距离信息来提供所述对象(2)的图像，其中，所述成像传感器(10)被实施成使其通过所述第一距离测量和所述第二距离测量在这些距离测量中的一个距离测量出现故障的情况下在功能上得到保护。

【技术特征摘要】
2018.03.29 DE 102018204902.51.针对陆用车辆(1)的用于获得距离信息的成像传感器(10)，其中，·所述成像传感器(10)被实施成检测第一信号(11)和第二信号(12)，其中，ο所述第一信号(11)是在以第一辐射器(21)的射线脉冲(13)照射的对象(2)上反射的射线脉冲(13)，并且ο所述第二信号(12)是在以第二辐射器(22)的射线图案(15)照射的对象(2)上反射的射线图案(15)，所述成像传感器具有评估装置(30)，所述评估装置被实施成·依赖于所述第一信号(11)在第一距离测量中获得所述对象(2)的第一距离信息，并且·依赖于所述第二信号(12)在第二距离测量中获得所述对象(2)的第二距离信息，并且·依赖于所述第一距离信息和所述第二距离信息的比较来获得所述对象(2)的第三距离信息，并且所述成像传感器还具有输出接口(40)，所述输出接口被实施成依赖于所述第三距离信息来提供所述对象(2)的图像，其中，所述成像传感器(10)被实施成使其通过所述第一距离测量和所述第二距离测量在这些距离测量中的一个距离测量出现故障的情况下在功能上得到保护。2.根据权利要求1所述的成像传感器(10)，其特征在于，所述成像传感器(10)是传播时间法传感器。3.根据权利要求1或2所述的成像传感器(10)，其特征在于，所述评估装置(30)被实施成获得所述对象(2)的彩色图像数据，并且依赖于所述彩色图像数据和所述第三距离信息来获得所述对象(2)的三维彩色图像，其中，所述输出接口(40)被实施成提供该彩色图像。4.根据权利要求3所述的成像传感器(10)，其特征在于，所述评估装置(30)被实施成执行所述第一信号(11)和/或所述第二信号(12)与所述彩色图像数据的比较。5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像传感器(10)，其特征在于，所述成像传感器(10)是所述陆用车辆(1)的室内相机(3)的成像传感器(10)，并且/或者所述输出接口(40)是所述陆用车辆(1)的人机接口，优选形式为信息娱乐系统的屏幕。6.针对陆用车辆(1)的用于获得距离信息的成像系统(20)，所述成像系统具有：·第一辐射器(21)，所述第一辐射器被实施成以射线脉冲(13)照射对象(2)，·第二辐射器(22)，所述第二辐射器被实施成以射线图案(15)照射所述对象(2)，·成像传感器(10)，所述成像传感器被实施成检测第一信号(11)和第二信号(12)，其中，ο所述第一信号(11)是在以所述射线脉冲(13)照射的对象(2)上反射的射线脉冲(13)，并且ο所述第二信号(12)是在以所述射线图案(15)照射的对象(2)上反射的射线图案(15)，·评估装置(30)，所述评估装置被实施成ο依赖于所述第一信号(11)在第一距离测量中获得所述对象(2)的第一距离信息，并且ο依赖于所述第二信号(12)在第二距离测量中获得所述对象(2)的第二距离信息，并且ο依赖于所述第一距离信息和所述第二距离信息的比较来获得所述对象(2)的第三距离信息，以及·输出接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·沙勒，
申请(专利权)人：ZF腓德烈斯哈芬股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE