基于图像传感器和下变频技术的深度成像系统和方法技术方案

一种确定目标对象到车辆的范围的车辆成像系统和方法。成像系统包括光源、接收器和处理器。光源被配置成以源频率传输源信号在目标对象处，其中源信号从目标对象反射以产生反射信号。接收器包括传感器阵列，并被配置为以混合频率调制反射信号以生成下变频信号，并在传感器阵列处记录下变频信号。处理器被配置成使用下变频信号来确定目标对象到车辆的范围。用下变频信号来确定目标对象到车辆的范围。用下变频信号来确定目标对象到车辆的范围。

【技术实现步骤摘要】
基于图像传感器和下变频技术的深度成像系统和方法


[0001]本公开内容涉及成像系统，尤其涉及使用信号下转换的深度成像系统和方法。

技术介绍

[0002]深度成像在各种领域都很有用，例如用于确定车辆穿过的环境中目标对象的位置。一种深度成像方法包括间接飞行时间成像。在间接飞行时间成像中，用调幅连续波(AMCW)源信号照亮场景，并且测量源信号和反射信号之间的相位差。通常，AMCW源信号的频率在兆赫范围内。当捕获这种高频信号的相位时，标准图像传感器的带宽是有限的。因此，期望使用信号处理技术来使用标准图像传感器在高频捕获信息。

技术实现思路

[0003]在一个示例性实施例中，公开了一种在车辆处确定目标对象范围的方法。源信号以源频率从车辆发射到目标对象处，其中源信号从目标对象反射以产生反射信号。反射信号使用混频频率进行调制以形成下变频信号(a down
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converted signal)。下变频信号记录在车辆的传感器阵列上。目标对象到车辆的范围是使用下变频信号确定的。
[0004]在一个实施例中，除了本文所述的一个或多个特征之外，调制反射信号包括在目标对象和传感器阵列之间使用调制器以混合频率调制反射信号的强度。在另一实施例中，调制反射信号包括在混频频率处调制传感器阵列的量子效率。在包括四行的像素单元处记录下变频信号，每行具有四个像素。四行中的每一行的四个像素被组合以获得四个组合像素，每个组合像素具有行信号幅度和时间戳。该方法还包括确定来自行信号幅度的反射信号的相位和来自行信号幅度的反射信号的幅度或量级中的至少一个。该方法还包括确定反射信号的飞行时间和从飞行时间到目标对象的距离。
[0005]在另一个示例性实施例中，公开了一种车辆的成像系统。成像系统包括光源、接收器和处理器。光源被配置成以源频率发射源信号在目标对象处，其中源信号从目标对象反射以产生反射信号。接收器包括传感器阵列并且被配置成以混合频率调制反射信号以产生下变频信号并在传感器阵列处记录下变频信号。处理器被配置成使用下变频信号来确定目标对象到车辆的范围。
[0006]除了本文所述的一个或多个特征之外，成像系统还包括调制器，其被配置为以混频频率调制反射信号的强度以产生下变频信号。在另一实施例中，以混合频率调整传感器阵列的量子效率以产生下变频信号。处理器还被配置成生成包括四行的像素单元，每行具有四个像素，并且使用该像素单元记录下变频信号。处理器进一步配置为对四行中的每一行的四个像素进行组合以获得四个组合像素，每个组合像素具有行信号幅度和时间戳。处理器还被配置成确定来自行信号幅度的反射信号的相位和来自行信号幅度的反射信号的幅度中的至少一个。处理器还被配置成确定下变频信号的飞行时间和从飞行时间到目标对象的范围。
[0007]在另一个示例性实施例中，公开了一种车辆。该车辆包括光源、接收器和处理器。
光源被配置成以源频率发射源信号在目标对象处，其中源信号从目标对象反射以产生反射信号。接收器包括传感器阵列并且被配置成以混合频率调制反射信号以产生下变频信号并在传感器阵列处记录下变频信号。处理器被配置成使用下变频信号来确定目标对象的范围。
[0008]除了本文描述的一个或多个特征之外，调制器被配置成以混频频率调制反射信号的强度以产生下变频信号。在另一实施例中，以混合频率调整传感器阵列的量子效率以产生下变频信号。处理器还被配置成生成包括四行的像素单元，每行具有四个像素，并且使用该像素单元记录下变频信号。处理器进一步配置为对四行中的每一行的四个像素进行组合以获得四个组合像素，每个组合像素具有行信号幅度和时间戳。处理器还被配置成确定来自行信号幅度的反射信号的相位和来自行信号幅度的反射信号的幅度中的至少一个。
[0009]上述特征和优点以及本专利技术的其他特征和优点在结合附图进行以下详细描述时显而易见。
附图说明
[0010]其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，其中：
[0011]图1示出了示例性实施例中的自主车辆；
[0012]图2示出了实施例中车辆的深度成像系统的示意图；
[0013]图3示出了说明实施例中深度成像系统的操作的框图；
[0014]图4示出了深度成像系统的信号处理器的操作；
[0015]图5示出了使用像素单元来处理像素，以根据像素测量来确定深度和强度信息；
[0016]图6示出了深度成像系统的图像处理器的操作；
[0017]图7示出了替代实施例中的成像系统的示意图；
[0018]图8示出了一个实施例中替代成像系统的调制传感器阵列的像素；
[0019]图9显示了具有不同掺杂浓度的PN结的量子效率图；和
[0020]图10示出了说明替代成像系统的操作的框图。
具体实施方式
[0021]以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。
[0022]根据示例性实施例，图1示出了自主车辆10。在示例性实施例中，自主车辆10是所谓的四级或五级自动化系统。四级系统表示“高度自动化”，指的是自动驾驶系统在动态驾驶任务的所有方面的特定驾驶模式性能，即使人类驾驶员没有对干预请求做出适当响应。五级系统表示“完全自动化”，指的是自动驾驶系统在驾驶员可以管理的所有道路和环境条件下，对动态驾驶任务的所有方面的全职表现。应当理解，本文公开的系统和方法也可以用于在一级至五级中的任何一级运行的自主车辆。
[0023]自主车辆10通常至少包括导航系统20、推进系统22、传动系统24、转向系统26、制动系统28、传感器系统30、致动器系统32和控制器34。导航系统20确定用于自主车辆10的自动驾驶的道路等级路线计划。推进系统22提供用于为自主车辆10产生动力的动力，并且在
各种实施例中，可以包括内燃机、诸如牵引马达的电机和/或燃料电池推进系统。传动系统24被配置成根据可选择的速度比将动力从推进系统22传递到自主车辆10的两个或更多个车轮16。转向系统26影响两个或多个车轮16的位置。虽然为了说明的目的而被描述为包括方向盘27，但是在本公开范围内设想的一些实施例中，转向系统26可以不包括方向盘27。制动系统28被构造成向两个或多个车轮16提供制动扭矩。
[0024]传感器系统30感测自主车辆10的外部环境中的目标对象50，并确定诸如目标对象50相对于自主车辆10的位置和/或速度的参数。这些参数可以被提供给控制器34用于导航目的。在一个实施例中，参考图2讨论传感器系统30的操作。传感器系统30包括用于识别道路特征等的附加传感器，例如数码相机。
[0025]控制器34基于传感器系统30的输出为自主车辆10建立轨迹。控制器34可以向致动器系统32提供轨迹，以控制推进系统22、传动系统24、转向系统26和/或制动系统28，从而相对于目标对象50导航自主车辆10。
[0026]控制器34包括处理器36和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定车辆处目标对象范围的方法，包括:以源频率从车辆发送源信号在目标对象处，其中源信号从目标对象反射以产生反射信号；使用混合频率调制反射信号以形成下变频信号；在车辆的传感器阵列处记录下变频信号；和使用下变频信号确定目标对象到车辆的范围。2.根据权利要求1所述的方法，其中调制反射信号包括使用目标对象和传感器阵列之间的调制器以混合频率调制反射信号的强度。3.根据权利要求1所述的方法，其中调制反射信号包括以混合频率调制传感器阵列的量子效率。4.根据权利要求1所述的方法，还包括在包括四行的像素单元处记录下变频信号，每行具有四个像素，并且将四行中的每一行的四个像素组合以获得四个组合像素，每个组合像素具有行信号幅度和时间戳。。5.根据权利要求4所述的方法，还包括确定以下至少一项:(i)来自于行信号幅度的反射信号的相位；以及(ii)来自行信号幅度的反射信号的幅度。6.一种车辆的成像系统，包括:光源，其被配置为以源频率发送源信号在目标对象处，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：E莫德蔡，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：