在表面上施加的涂层对于LiDAR传感器的可见性的模拟的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于模拟在表面上施加的涂层针对LiDAR传感器的可见性的方法，所述方法至少包括以下步骤：在表面上施加涂层(301)；以多个照明角度和/或测量角度测量来自采用涂层涂覆的表面的具有LiDAR传感器的工作波长的光的反射(302)；针对相应的所测量反射，根据照明角度和/或测量角度调节涂层的双向反射率分布函数(303)；借助于光线追踪应用基于所调节的双向反射率分布函数来模拟由LiDAR传感器发射并且由采用涂层涂覆的表面反射的光的传播(304)，LiDAR传感器被模拟为包括点光源和相机的单元，并且采用涂层涂覆的表面被模拟为轮廓，该轮廓在可变距离处以可变取向被布置在相机的前面；根据所调节的双向反射率分布函数输出亮度图像，该亮度图像示出在LiDAR传感器的方向中由轮廓反射的光的亮度(305)。方向中由轮廓反射的光的亮度(305)。方向中由轮廓反射的光的亮度(305)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在表面上施加的涂层对于LiDAR传感器的可见性的模拟的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于模拟在表面上施加的涂层对于LiDAR传感器的可见性的方法和对应的设备。

技术介绍

[0002]为了开发自动驾驶车辆和现代的驾驶员辅助系统，为了能够具有某些被自动执行的功能而需要多种传感器，这些功能以前被手动执行，特别是由驾驶员手动执行。在该上下文中，可以传递重要信息，特别是空间信息的一种类型的传感器是LiDAR传感器。
[0003]对于自动驾驶，LiDAR现在处于重要地位。LiDAR代表“光检测和测距”，即代表用于检测对象的光学测量系统。在该情况下，LiDAR传感器发出红外范围内的定向激光脉冲。当这种激光脉冲撞击对象时会被反射，反射光或反射激光脉冲进而被LiDAR传感器接收。根据激光脉冲的飞行时间，从激光脉冲发射开始直到在LiDAR传感器处接收激光脉冲为止，可以计算出从LiDAR传感器到被激光脉冲撞击的对象的距离。
[0004]这意味着，通过所发射的光或激光脉冲在对象上的反射直至光或激光脉冲在接收器(即LiDAR传感器本身)处的入射为止，对象的位置可以借助于光或激光脉冲的飞行时间来确定。
[0005]然而，仅当在LiDAR传感器的方向中从对象反射回足够量的光时，LiDAR传感器才能测量到对象的距离。这意味着，对于给定的对象距离，仅当在LiDAR传感器的工作波长处对象的反射或反射光量足够大时，对象才可以被检测到。
[0006]车辆的反射特性主要由车辆或车身所涂覆的涂层决定。
[0007]为了确保可以由LiDAR传感器在大范围内并且可靠地检测车辆，特别是检测在具有自动驾驶车辆的车流中的车辆，在这方面期望评估和优化相应车辆的车辆涂覆作业。
[0008]为了评估和优化相应车辆的车辆涂覆作业的反射，已知的是提供相应的车辆涂覆作业的大范围的样品表面，或者采用相应的涂层涂覆相应的车辆。然后，相对于通过LiDAR传感器的相应表面的可见性或可检测性，借助于LiDAR传感器对以该方式涂覆的样品表面进行测试，该LiDAR传感器位于相距相应表面预定距离处。这意味着相应样品表面首先被暴露于具有LiDAR传感器的工作波长的光(通常是激光脉冲)，并且由相应表面反射回来的光然后依次在LiDAR传感器处被接收，并且特别评估反射回来的光的光量和/或强度。将在该情况下对于各种样品表面产生的反射值彼此比较。基于这种比较，执行相应的涂覆作业或相应的涂层的连续修改，以便从给定的涂覆作业中最终选择针对LiDAR传感器检测的最优的涂覆作业。在LiDAR传感器与样品表面之间的距离在这种情况下可以被改变，以便能够模拟尽可能多的可想到的场景，特别是在道路交通中的场景。

技术实现思路

[0009]在本公开的范围内，术语涂覆作业、涂覆、车辆涂覆和车辆涂覆作业彼此同义地使
用。
[0010]为了尽可能有效地评估和优化采用其涂覆相应车辆的相应涂层的反射，本专利技术的目的是提供一种模拟和可视化如果车辆已经或将要被采用预定的涂层或预定的涂覆作业进行涂覆，则车辆对于LiDAR传感器可见程度如何的可能性。
[0011]通过独立专利权利要求的特征提供对于该目的的解决方案。有利的配置可以在相应的从属权利要求和说明书中找到。
[0012]提供了一种用于模拟在表面上施加的涂层对于LiDAR传感器的可见性的方法。根据本专利技术的方法至少包括以下步骤：
[0013]‑
在表面上施加涂层；
[0014]‑
以多个照明和/或测量角度测量来自采用涂层涂覆的表面的具有LiDAR传感器的工作波长的光的相应反射；
[0015]‑
根据相应的照明和/或测量角度，针对相应的所测量反射调节涂层的双向反射率分布函数；
[0016]‑
借助于光线追踪应用基于所调节的双向反射率分布函数来模拟由LiDAR传感器发射并且由采用涂层涂覆的表面反射的光的传播，将LiDAR传感器模拟为包括点光源和相机的单元，并且将采用涂层涂覆的表面模拟为在可变距离处以可变取向被布置或能够被布置在相机前的轮廓，其中，优选通过使用所调节的双向反射率分布函数将计算机图形模型而被应用于所述轮廓；
[0017]‑
在考虑所调节的双向反射率分布函数的同时输出亮度图像，该亮度图像(以模拟的方式)示出在LiDAR传感器或包括光源和相机的单元的方向中由轮廓反射的光的亮度。
[0018]在该情况下，“输出”亮度图像意为基于模拟的先前步骤确定，特别是计算出亮度图像，并显示从中得出的结果。在该情况下，显示的结果可以是亮度图像本身或从亮度图像得出的图像，例如可见度的图像。可以以各种方式配置亮度图像的表示/显示。例如，可以相应地借助于不同的图案/阴影或不同的颜色来彼此区别地表示或显示不同亮度的区域。也可以设想任何其它合适类型的表示/显示。
[0019]LiDAR传感器的典型工作波长为905nm或1550nm。这意味着LiDAR传感器只能发出905nm或1550nm的波长的光，并且也只能检测到这种光(弹性反向散射)。
[0020]在根据本专利技术的方法的一种可能的配置中，基于涂层配方生产的并且将要研究其对于LiDAR传感器的可见性的涂层被施加到狭窄的平坦样品表面上，并且还可选地采用透明涂层覆盖。在随后的方法步骤中，即，在具有LiDAR传感器的工作波长的光从采用涂层涂覆的表面的相应反射的测量期间，通常使用测角分光光度计。以多个照明和/或测量角度执行测量，其中照明和观察或测量方向或角度近似相等的那些测量几何学也被包括在内。
[0021]在该情况下，可以确定测角分光光度计，也称为分光测角仪、测角反射仪、反射测角仪、反射率测角仪，或为了简便起见称为测角仪，其中测角仪本质上是一种用于角度确定的设备，一种用于测量表面的反射行为(并且特别是表面或该表面被采用其涂覆的涂层的角度相关特性)的设备。
[0022]通常，以相对于表面或相应样品表面的相应给定照明和测量角度确定涂层的反射率分布函数(BRDF)，即根据光入射和传感器位置或测量位置确定反射或相应的反射值。在该情况下，方位角(从基本方向(通常为北)测量的照明的角度方向，沿顺时针方向从0
°
最高
到360
°
)和天顶角(从表面测量的在表面上的照明的角位置(0
°
到90
°
))被考虑作为测量几何中的变量。BRDF是反射涂层或涂层所基于的涂层配方的基本光学特性。由于BRDF的巨大可变性，根据本专利技术提供模拟LiDAR传感器本身以及采用涂层涂覆的表面的模拟，或者在描述LiDAR传感器和涂层二者的特征特性的模型中表示它们。特别是各向异性反射行为，即由LiDAR传感器发射并且由表面反射的光的方向相关的反向散射行为(也被称为各向异性反射率或微分光谱反射率)在很大程度上影响待研究的涂层的BRDF。
[0023]在一种可能的配置中，用于涂层的双向反射率分布函数由加权的漫射朗伯项和具有至少一个镜面波瓣的Cook<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于模拟在表面上施加的涂层对于LiDAR传感器的可见度，所述方法至少包括以下步骤：
‑
在所述表面上施加所述涂层(301)；
‑
以多个照明和/或测量角度测量来自采用所述涂层涂覆的所述表面的具有所述LiDAR传感器的工作波长的光的相应反射(302)；
‑
根据相应的照明和/或测量角度，针对相应的所测量反射来调节所述涂层的双向反射率分布函数(303)；
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借助于光线追踪应用基于所调节的双向反射率分布函数来模拟由所述LiDAR传感器发射并且由采用所述涂层涂覆的所述表面反射的所述光的传播(304)，所述LiDAR传感器被模拟为包括点光源(101)和相机(102)的单元，并且采用所述涂层涂覆的所述表面被模拟为在可变距离处以可变取向被布置在所述相机(102)的前面的轮廓(103、202)；
‑
在考虑所调节的双向反射率分布函数的同时输出亮度图像(201)(305)，所述亮度图像示出在所述LiDAR传感器的方向中由所述轮廓(103、202)反射的所述光的亮度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于已经被输出的所述亮度图像(201)确定模拟所述表面的所述轮廓(103、202)的不同区域反射了多少光。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，由具有10％的漫反射的参考模板的反射亮度定义的亮度阈值被应用于所述亮度图像(201)。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，针对与所模拟的LiDAR传感器相关的所述轮廓(103、202)的当前取向或设置，模拟所述表面的所述轮廓(103、202)的可见区域被量化为模拟所述表面的所述轮廓(103、202)的最大可见区域的一部分。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述涂层的所述双向反射率分布函数由加权的漫射朗伯项和具有至少一个镜面波瓣的Cook
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Torrance照明模型项形成。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在调节所述涂层的所述双向反射率分布函数期间，相对于成本函数来优化所述双向反射率分布函数的参数。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述成本函数基于惩罚项以及所测量的相应反射与基于所述双向反射率分...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：