CN113129223A - 对象检测设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种对象检测设备，可以包括：转换器，被配置为根据预定采样周期将朝对象发射的发送信号转换成数字发送信号，并将从对象反射的接收信号转换成数字接收信号；以及至少一个处理器，被配置为：在具有预定采样周期的数字发送信号和数字接收信号的元素之间进行内插，以获取内插发送信号和内插接收信号；从内插发送信号和内插接收信号中的每个中去除噪声；生成去除了噪声的内插发送信号与去除了噪声的内插接收信号之间的互相关信号；并且基于互相关信号的至少一个峰值获取对象的三维(3D)图像。

Description

对象检测设备及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月26日在美国专利局提交的第62/953,755号美国临时申请和于2020年4月2日在韩国知识产权局提交的第10-2020-00040467号韩国专利申请的权益，其公开内容通过引用全文一并于此。
技术领域
与示例实施例一致的装置和方法涉及基于光信号的对象检测。
背景技术
对象检测设备可以通过测量相对于对象的光的飞行时间(ToF)来生成对象的三维(3D)图像。具体地，对象检测设备可以通过测量直到从光源发射的光信号被对象反射为止的返回时间来计算到对象的距离，并且可以基于所计算的距离生成对象的深度图像。
对象检测设备通过将光信号转换成数字信号来计算ToF，但是现有技术的对象检测设备仅使用模数转换器(ADC)将光信号转换成数字信号。因此，可达到的距离分辨率是有限的。而且，存在现有技术的对象检测设备可能无法提供用于去除低频噪声的解决方案的问题。
发明内容
示例实施例提供了在增加距离分辨率的同时减少错误检测的可能性的对象检测设备及其操作方法。
要实现的技术问题不限于上述技术问题，并且可以从以下实施例中推断出其他技术问题。
根据示例实施例的一方面，提供了一种对象检测设备，包括：转换器，被配置为根据预定采样周期将朝对象发射的发送信号转换成数字发送信号并且将从对象反射的接收信号转换成数字接收信号；以及至少一个处理器，被配置为：在具有预定采样周期的数字发送信号和数字接收信号的元素之间进行内插，以获取内插发送信号和内插接收信号；从内插发送信号和内插接收信号中的每个中去除噪声；生成去除了噪声的内插发送信号与去除了噪声的内插接收信号之间的互相关信号；并且基于互相关信号的至少一个峰值获取对象的三维(3D)图像。
转换器可以被配置为：通过将发送信号和接收信号中的每个转换成列矢量或行矢量形式的矢量数据，来输出发送信号和接收信号中的每个。
至少一个处理器还可以被配置为：在矢量数据中包括的每个元素之间进行内插。
至少一个处理器还可以被配置为：通过在预定时间内对经内插的矢量数据中包括的每个元素进行累加并输出累加后的元素的平均值来去除高频噪声，其中，高频噪声可以是频率高于预定上限阈值的一部分噪声。
至少一个处理器还可以被配置为：接收去除了高频噪声的矢量数据作为第一输入数据；通过沿预定方向将第一输入数据中包括的每个第一元素移动预定大小来生成第二输入数据；并且通过从第一输入数据中包括的每个第一元素中减去第二输入数据中包括的每个第二元素，来输出去除了低频噪声的第三输入数据，其中，低频噪声可以是频率低于预定下限阈值的一部分噪声。
至少一个处理器还可以被配置为：当第二输入数据中没有与第一输入数据的任何第一元素相对应的第二元素时，在第三输入数据中***零。
至少一个处理器还可以被配置为：从互相关信号中检测至少一个峰值；基于至少一个峰值确定互相关信号的质量；并且基于互相关信号的质量获取对象的3D图像。
至少一个处理器还可以被配置为：检测互相关信号的至少一个峰值中具有最大绝对值的第一峰值；检测互相关信号的至少一个峰值中具有第二大绝对值的第二峰值；并且基于第一峰值的绝对值和第二峰值的绝对值确定互相关信号的质量。
至少一个处理器还可以被配置为：基于质量大于或等于预定参考质量的互相关信号生成点云，并且基于所生成的点云获取对象的3D图像。
根据另一个示例实施例的一方面，提供了一种用于对象检测的方法，该方法包括：根据预定采样周期将朝对象发送的发送信号转换成数字发送信号，并将从对象反射的接收信号转换成数字接收信号；在具有预定采样周期的数字发送信号和数字接收信号的元素之间进行内插，以获取内插发送信号和内插接收信号；从内插发送信号和内插接收信号中的每个中去除噪声；生成去除了噪声的内插发送信号与去除了噪声的内插接收信号之间的互相关信号；以及基于互相关信号的至少一个峰值获取对象的三维(3D)图像。
转换可以包括将发送信号和接收信号中的每个转换成列矢量或行矢量形式的矢量数据，并且内插可以包括在矢量数据中包括的每个元素之间进行内插。
去除噪声可以包括：通过在预定时间内对经内插的矢量数据中包括的每个元素进行累加并输出累加后的元素的平均值来去除高频噪声；接收去除了高频噪声的矢量数据作为第一输入数据；通过沿预定方向将第一输入数据中包括的每个第一元素移动预定大小来生成第二输入数据；以及通过从第一输入数据中包括的每个第一元素中减去第二输入数据中包括的每个第二元素，来输出去除了低频噪声的第三输入数据，其中，高频噪声是频率高于预定上限阈值的一部分噪声。
输出第三输入数据可以包括：当第二输入数据中没有与第一输入数据的任何第一元素相对应的第二元素时，在第三输入数据中***零。
获取可以包括：检测互相关信号中的至少一个峰值；基于至少一个峰值确定互相关信号的质量；以及基于互相关信号的质量获取对象的3D图像。
检测可以包括：检测互相关信号的至少一个峰值中具有最大绝对值的第一峰值；以及检测互相关信号的至少一个峰值中具有第二大绝对值的第二峰值。确定可以包括基于第一峰值的绝对值和第二峰值的绝对值确定互相关信号的质量。获取可以包括：基于质量大于或等于预定参考质量的互相关信号生成点云；以及基于所生成的点云获取对象的3D图像。
根据另一个示例实施例的一方面，提供了一种对象检测设备，包括：转换器，被配置为根据第一采样周期将要向对象发送的多个模拟发送信号转换成多个数字发送信号，并根据第一采样周期将从对象反射的多个模拟接收信号转换成多个数字接收信号；以及至少一个处理器，被配置为：根据第二采样周期对多个数字发送信号和多个数字接收信号进行内插；将经内插的多个数字发送信号彼此组合以获得第一组合信号并且将经内插的多个数字接收信号彼此组合以获得第二组合信号；基于第一组合信号和第二组合信号生成互相关信号；并且基于互相关信号获取对象的三维(3D)图像。
至少一个处理器还可以被配置为：通过分别将内插的多个数字发送信号彼此组合和将内插的多个数字接收信号彼此组合，来从经内插的多个数字发送信号和经内插的多个数字接收信号中去除频率大于预定上限阈值的噪声。
至少一个处理器还可以被配置为：沿第一预定方向将第一组合信号移动第一预定大小；沿第二预定方向将第二组合信号移动第二预定大小；并且基于移动后的第一组合信号和移动后的第二组合信号生成互相关信号。
至少一个处理器还可以被配置为：通过分别移动第一组合信号和第二组合信号，从第一组合信号和第二组合信号中去除频率小于预定下限阈值的噪声。
附图说明
通过参考附图描述某些示例实施例，上述和/或其他方面将更加显而易见，附图中：
图1是用于说明根据示例实施例的对象检测设备的操作的图；
图2是根据示例实施例的对象检测设备的内部框图；
图3是用于说明根据示例实施例的对发送信号和接收信号进行内插的方法的图；
图4是用于说明根据示例实施例的根据对发送信号和接收信号的内插而增加距离分辨率的效果的图；
图5是用于说明根据示例实施例的根据对发送信号和接收信号的内插而增加距离分辨率的效果的图；
图6是用于说明根据示例实施例的去除发送信号和接收信号的低频噪声的方法的图；
图7是用于说明根据示例实施例的当在第三输入数据的空白位置中***零时产生的效果的图；
图8A和图8B是用于说明根据示例实施例的根据去除发送信号和接收信号的低频噪声而增加检测距离的效果的图；
图9是用于说明根据示例实施例的根据去除发送信号和接收信号的低频噪声而增加检测距离的效果的图；
图10是用于说明根据示例实施例的计算互相关信号的质量的方法的曲线图；
图11是用于说明根据示例实施例的根据互相关信号的质量计算的防止错误检测的效果的图；
图12是根据示例实施例的对象检测方法的流程图；
图13是用于说明根据示例实施例的在图12的方法中去除高频噪声的方法的流程图；
图14是用于说明根据示例实施例的在图12的方法中去除低频噪声的方法的流程图；以及
图15是用于说明根据示例实施例的在图12的方法中获取3D图像的方法的流程图。
具体实施方式
下面参考附图更详细地描述示例实施例。
在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图标记也用于相同的元件。描述中所定义的事物(例如，详细的构造和元件)用以帮助全面理解示例实施例。然而，显而易见的是，可以在没有那些具体定义的事项的情况下实践示例实施例。此外，由于公知的功能或构造将以不必要的细节使描述不清楚，因此不对其进行详细描述。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。当诸如“至少一个”之类的表达在元素列表之前时，其修饰整个元素列表，而不修饰列表中的各个元素。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应被理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b、包括a和c、包括b和c、包括a、b和c全部或上述示例的任何变体。
在本说明书中的各个地方出现的短语“在一些实施例中”或“在一个实施例中”并不一定全都指代相同的实施例。
本公开的一些实施例可以被表示为功能块配置和各种处理步骤。一些或全部功能块可以以执行特定功能的各种数量的硬件和/或软件配置来实现。例如，本公开的功能块可以由一个或多个微处理器或由针对给定功能的电路配置来实现。另外，例如，本公开的功能块可以以各种编程或脚本语言来实现。功能块可以以在一个或多个处理器上运行的算法来实现。另外，本公开可以采用现有技术进行电子配置、信号处理和/或数据处理。诸如“机构”、“元件”、“装置”和“配置”之类的术语可以被广泛使用，并且不限于机械和物理配置。
另外，附图中所示的组件之间的连接线或连接构件仅是功能连接和/或物理或电路连接的例示。在实际的设备中，组件之间的连接可以由可被替换或添加的各种功能连接、物理连接或电路连接来表示。
图1是用于说明根据示例实施例的对象检测设备100的操作的图。
参照图1，对象检测设备100包括：发送器110，被配置为朝对象OBJ发射发送信号S1；接收器120，被配置为接收从对象OBJ反射的接收信号S2；以及控制器130，被配置为控制发送器110和接收器120。控制器130可以包括至少一个处理器和至少一个存储器。
对象检测设备100可以是生成对象OBJ的3D图像的三维(3D)传感器。例如，对象检测设备100可以包括光检测和测距(LiDAR)、雷达等，但是不限于此。
发送器110可以输出要用于分析对象OBJ的位置、形状等的光。例如，发送器110可以输出具有红外波段波长的光。当使用红外波段中的光时，可以防止与包括阳光的可见光波段中的自然光混合。然而，其不必限于红外波段，发送器110可以发射各种波长波段的光。
发送器110可以包括至少一个光源。例如，发送器110可以包括如下光源，例如，激光二极管(LD)、边缘发射激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈激光器、发光二极管(LED)、超发光二极管(SLD)等。
发送器110还可以生成和输出多个不同波长波段的光。而且，发送器110可以生成和输出脉冲光或连续光。由发送器110生成的光可以作为发送信号S1朝对象OBJ发射。
根据示例实施例，发送器110还可以包括用于改变发送信号S1的发射角度的光束控制设备。例如，光束控制设备可以是扫描镜或光学相控阵列。
控制器130可以控制发送器110以改变发送信号S1的发射角度。控制器130可以控制发送器110，使得发送信号S1扫描整个对象OBJ。在一个实施例中，控制器130可以控制发送器110，使得从多个光源的每个光源输出的发送信号S1以不同的发射角度扫描对象OBJ。在另一个示例实施例中，控制器130可以控制发送器110，使得从多个光源的每个光源输出的发送信号S1以相同的发射角度扫描对象OBJ。
接收器120可以包括至少一个光检测元件，并且光检测元件可以单独地检测和接收从对象OBJ反射的接收信号S2。根据示例实施例，接收器120还可以包括用于将接收信号S2收集到预定的光检测元件的光学元件。
预定的光检测元件可以是能够感测光的传感器，并且可以例如是被配置为通过光能生成电信号的光接收设备。光接收设备的类型没有特别限制。
控制器130可以通过使用由接收器120检测到的接收信号S2来执行用于获取关于对象OBJ的信息的信号处理。控制器130可以基于由发送器110输出的光的飞行时间来确定到对象OBJ的距离并且执行用于分析对象OBJ的位置和形状的数据处理。例如，控制器130可以基于到对象OBJ的距离信息生成点云，并基于点云获取对象OBJ的3D图像。
由控制器130获取的3D图像可以被发送到另一单元供其使用。例如，该信息可以被发送到诸如其中采用了对象检测设备100的无人驾驶车辆或无人机之类的自主驾驶设备的控制器。除上述之外，该信息可以用在智能电话、移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、个人计算机(PC)、可穿戴设备以及其他移动或非移动计算设备中。
另外，控制器130可以控制对象检测设备100的整体操作，包括对发送器110和接收器120的控制。例如，控制器130可以针对发送器110执行电源控制、开/关控制、脉冲波(PW)或连续波(CW)生成控制等。
除了图1的组件之外，本公开的对象检测设备100还可以包括其他通用组件。
例如，对象检测设备100还可以包括用于存储各种数据的存储器。存储器可以存储由对象检测设备100处理和将要处理的数据。而且，存储器可以存储将由对象检测设备100驱动的应用程序、驱动程序等。
存储器可以包括随机存取存储器(RAM)(例如，动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM))、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、CD-ROM、蓝光或其他光盘存储设备、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)或闪存，并且还可以包括可以与对象检测设备100进行存取的其他外部存储设备。
图2是根据示例实施例的对象检测设备100的内部框图。
参照图2，对象检测设备100可以包括发送器110、接收器120，转换器140、内插单元150、滤波器单元160和控制器130。内插单元150、滤波器单元160和控制器130可以由一个或多个处理器实现。
发送器110可以朝对象输出发送信号。而且，发送器110可以将发送信号的一部分输出到转换器140。发送信号的该部分可以用于计算光的飞行时间。接收器120可以接收从对象反射的接收信号。图2的发送器110可以对应于图1的发送器110，图2的接收器120可以对应于图1的接收器120。
转换器140可以根据预定采样周期将发送信号和接收信号中的每个转换成数字信号。例如，采样周期可以设定在100Hz至10GHz的范围内。转换器140可以输出作为列矢量或行矢量形式的矢量数据的数字信号。矢量数据可以表示包括一组元素的列矢量或行矢量形式的阵列。发送信号和接收信号的量化值可以存储在每个元素中。
具体地，转换器140可以包括第一模数转换器141和第二模数转换器142。
第一模数转换器141可以基于预定采样周期将发送信号转换成第一数字信号。换句话说，第一数字信号可以是经转换的发送信号。第一模数转换器141可以输出列矢量或行矢量形式的第一数字信号。根据采样周期的发送信号的量化值可以存储在每个元素中。
第二模数转换器142可以基于预定采样周期将接收信号转换成第二数字信号。换句话说，第二数字信号可以是经转换的接收信号。第二模数转换器142可以输出列矢量或行矢量形式的第二数字信号。根据采样周期的接收信号的量化值可以存储在每个元素中。
第一模数转换器141可以将第一数字信号输出到内插单元150中包括的第一重采样单元151。第二模数转换器142可以将第二数字信号输出到内插单元150中包括的第二重采样单元152。
内插单元150可以通过预测采样周期之间的元素来对第一数字信号和第二数字信号进行内插。内插单元150可以在矢量数据中包括的每个元素之间进行内插。例如，内插单元150可以通过使用线性内插法、多项式内插法、样条内插法、指数内插法、对数线性内插法、拉格朗日内插法、牛顿内插法和双线性内插法中的至少一种来对第一数字信号和第二数字信号进行内插。然而，上述内插方法仅是示例，可以使用各种内插方法来对第一数字信号和第二数字信号进行内插。
内插单元150可以根据预定内插周期在采样周期之间进行内插。预定内插周期可以设定在2到20的范围内。换句话说，内插单元150可以通过将采样周期划分成2到20个部分来对第一数字信号和第二数字信号进行内插。例如，当采样周期是100Hz时，内插单元150可以通过预测与50Hz相对应的元素来对第一数字信号和第二数字信号进行内插。
内插单元150可以包括第一重采样单元151和第二重采样单元152。第一重采样单元151可以对第一数字信号进行内插，第二重采样单元152可以对第二数字信号进行内插。在示例实施例中，可以在对采样信号进行积分、累加或组合之前对采样信号执行重采样(例如，诸如内插之类的升频(upscaling))，以获得附加信息并且提高距离分辨率。
第一重采样单元151可以将经内插的第一数字信号输出到滤波器单元160，第二重采样单元152可以将经内插的第二数字信号输出到滤波器单元160。
经内插的第一数字信号可以被称为内插发送信号，经内插的第二数字信号可以被称为内插接收信号。
由于本公开的对象检测设备100通过内插单元150增加了采样率，因此在不改***件设计(例如，使用具有高采样率的模数转换器)的情况下显著地提高了距离分辨率。
滤波器单元160可以去除经内插的发送信号和经内插的接收信号中的每个的噪声。滤波器单元160可以去除内插发送信号和内插接收信号的高频噪声。而且，滤波器单元160可以去除内插发送信号和内插接收信号的低频噪声。特别地，滤波器单元160可以从内插发送信号和内插接收信号中去除内插发送信号和内插接收信号中的频率大于预定上限阈值或小于预定下限阈值的一个或多个部分。为此，滤波器单元160可以包括第一去噪单元161和第二去噪单元162。例如，滤波器单元160可以通过积分来抑制或去除高频噪声，并且可以通过微分来抑制或去除低频噪声。
第一去噪单元161可以去除内插发送信号和内插接收信号的高频噪声。根据示例实施例，第一去噪单元161可以仅去除内插接收信号的高频噪声。
具体地，由于转换器140以矢量数据形式输出发送信号和接收信号，并且内插单元150在矢量数据中包括的每个元素之间进行内插，因此第一去噪单元161可以接收矢量数据形式的内插发送信号。
第一去噪单元161可以在预定时间内对内插矢量数据中包括的每个元素进行累加或组合。而且，第一去噪单元161可以通过输出累加后的元素的平均值来去除高频噪声。此时，预定时间可以是0.01ms，但是不限于此。
例如，当第一去噪单元161在预定时间内接收第一行矢量数据和第二行矢量数据，其中第一行矢量数据中包括的元素分别是2、4、7和9，第二行矢量数据中包括的元素分别是3、5、4和9时，第一去噪单元161可以获得元素为5、9、11和18的累加行矢量数据。而且，第一去噪单元161可以输出累加行矢量数据的平均元素为2.5、4.5、5.5和9的平均行矢量数据。
当第一去噪单元161在预定时间内对矢量数据进行累加并输出矢量数据的平均值时，可以去除内插发送信号和内捅接收信号的高频噪声。
第二去噪单元162可以去除内插发送信号和内插接收信号的低频噪声。
具体地，第二去噪单元162可以接收去除了高频噪声的矢量数据作为第一输入数据。另外，第二去噪单元162可以通过按照预定方向和预定大小对第一输入数据中包括的每个元素进行元素移动来生成第二输入数据。
预定方向可以是左、右、上和下方向中的任何一个。当矢量数据是行矢量时，预定方向可以设定为左或右。此时，左侧可以表示矢量数据的列地址减少的方向，而右侧可以表示矢量数据的列地址增加的方向。而且，当矢量数据是列矢量时，预定方向可以设定为上侧或下侧。此时，上侧可以表示矢量数据的行地址减少的方向，而下侧可以表示矢量数据的行地址增加的方向。预定大小可以设定为500个元素。
第二去噪单元162可以通过从第一输入数据中包括的每个元素中减去第二输入数据中包括的每个元素，来输出去除了低频噪声的第三输入数据。
当生成去除了低频噪声的第三输入数据时，第二去噪单元162可以在通过移动第一输入数据而产生的空白位置中***零。去除了低频噪声的第三输入数据可以被提供给互相关单元132，作为去除了噪声的第一数字信号。换句话说，第二去噪单元162可以去除经内插的第一数字信号的低频噪声，并且将去除了噪声的第一数字信号输出到控制器130的互相关单元132。而且，第二去噪单元162可以去除经内插的第二数字信号的低频噪声，并且将去除了噪声的第二数字信号输出到控制器130的互相关单元132。
去除了噪声的第一数字信号可以被称为去除了噪声的发送信号，去除了噪声的第二数字信号可以被称为去除了噪声的接收信号。
由于本公开的对象检测设备100不仅去除了发送信号和接收信号的高频噪声，而且还去除了其低频噪声，因此检测距离显著地增加。
控制器130可以生成指示去除了噪声的发送信号与去除了噪声的接收信号之间的相关性的互相关信号。而且，控制器130可以从互相关信号中检测至少一个峰值。而且，控制器130可以基于互相关信号的峰值来确定互相关信号的质量。而且，控制器130可以基于互相关信号的质量来获取对象的3D图像。为此，控制器130可以包括互相关单元132、峰值检测单元133、质量计算单元134和点云生成单元135。
互相关单元132可以从滤波器单元160接收去除了噪声的发送信号和去除了噪声的接收信号。
互相关单元132可以生成去除了噪声的发送信号与去除了噪声的接收信号之间的互相关信号。为此，互相关单元132可以包括相关器。在一个实施例中，互相关单元132可以通过下面的等式1生成互相关信号。
[等式1]
Figure BDA0002675634690000121
在等式1中，S1可以表示发送信号，S2可以表示接收信号，S3可以表示互相关信号。
互相关单元132可以将互相关信号输出到峰值检测单元133。
峰值检测单元133可以从互相关信号中检测至少一个峰值。峰值检测单元133可以检测互相关信号的峰值中具有最大绝对值的第一峰值。而且，峰值检测单元133可以检测除了第一峰值之外的其余峰值中具有最大绝对值的第二峰值。峰值检测单元133可以将第一峰值和第二峰值输出到质量计算单元134。
质量计算单元134可以基于第一峰值的绝对值和第二峰值的绝对值来计算互相关信号的质量。
质量计算单元134可以将互相关信号的质量信息提供给点云生成单元135。
点云生成单元135可以基于互相关信号的质量信息来生成点云。而且，点云生成单元135可以基于点云来获取对象的3D图像。
具体地，点云生成单元135可以基于具有预定参考质量或更大质量的互相关信号来生成点云。例如，参考质量可以设定为2，但是不限于此。
点云生成单元135可以基于具有参考质量或更大质量的互相关信号的第一峰值来计算发送信号的发送时间和接收信号的接收时间。而且，点云生成单元135可以基于发送时间和接收时间来计算从发送器110输出的光的飞行时间。而且，点云生成单元135可以基于光的飞行时间来计算到对象的距离。而且，点云生成单元135可以基于到对象的距离信息来生成3D点云。
点云生成单元135可以忽略低于参考质量的互相关信号的峰值。而且，点云生成单元135可以将最大检测距离信息映射到与质量小于参考质量的互相关信号相对应的点云。例如，当对象检测设备100的最大检测距离是200m时，点云生成单元135可以在与质量小于参考质量的互相关信号相对应的点云中均匀地存储200m的距离信息。
由于根据示例实施例的对象检测设备100通过考虑互相关信号的质量来生成点云，因此具有显著地降低对对象错误检测的可能性的效果。
在图2中，尽管描绘了转换器140、内插单元150和滤波器单元160被示出为与控制器130分开的配置，但是根据示例实施例，转换器140、内插单元150和滤波器单元160可以包括在控制器130中作为控制器130的部分配置。而且，根据示例实施例，控制器130中的互相关单元132、峰值检测单元133、质量计算单元134和点云生成单元135可以与控制单元130分开地作为附加配置来操作。
图3是用于说明根据示例实施例的对发送信号和接收信号进行内插的方法的图。
参照图3，转换器140可以将发送信号和接收信号转换成列矢量或行矢量形式的矢量数据并且可以输出矢量数据。在图3中或下文中，转换器140将发送信号和接收信号输出为行矢量形式的矢量数据310，但是以下描述也适用于列矢量形式的矢量数据。此时，行矢量的左方向和右方向可以分别对应于列矢量的上方向和下方向。
内插单元150可以通过预测采样周期之间的元素来对矢量数据310进行内插。由于基于采样周期的发送信号和接收信号的量化值存储在矢量数据310的每个元素中，因此内插单元150在采样周期之间进行内插的含义可以与内插单元150在矢量数据310中包括的每个元素之间进行内插的含义相同。
内插单元150可以在矢量数据310的第一元素E1和第二元素E2之间进行内插。
具体地，内插单元150可以计算第一元素E1值和第二元素E2值的平均值。内插单元150可以在第一元素E1与第二元素E2之间***第一元素E1值和第二元素E2值的平均值作为第一内插元素E1’。而且，内插单元150可以在第二元素E2与第三元素E3之间***第二元素E2值和第三元素E3值的平均值作为第二内插元素E2’。
内插单元150可以通过上述方法在矢量数据310中包括的每个元素之间进行内插。然而，通过平均值的元素之间的内插仅是示例，并且不限于此。换句话说，可以使用各种内插方法来对矢量数据310进行内插。
在图3中，示出了通过各种内插方法中的任何一种来内插的矢量数据320。
如图3所示，根据实施例的对象检测设备100具有在不使用高采样率的模数转换器的情况下显著地增加发送信号和接收信号的采样率的效果。
根据示例实施例的内插单元150设置在转换器140与滤波器单元160之间，以对去除高频噪声之前的发送信号和去除高频噪声之前的接收信号进行内插。
当内插单元150对去除高频噪声之前的发送信号和去除高频噪声之前的接收信号进行内插时，具有显著地提高对象检测设备100的距离分辨率的效果。将参考图4至图5更详细地描述根据对发送信号和接收信号的内插而增加距离分辨率的效果。
图4是用于说明根据对发送信号和接收信号的内插而增加距离分辨率的效果的图。图5是用于说明根据对发送信号和接收信号的内插而增加距离分辨率的效果的图。
为了便于说明，在图4至图5中，使用接收信号描述了增加距离分辨率的效果，但是以下描述也可以应用于发送信号。
参照图4，在图4中描绘了接收信号410。当对象检测设备100在去除高频噪声之后对接收信号进行内插时，对象检测设备100可以累加接收信号410。可以对由对象检测设备100累加的第一累加信号420进行内插。由于对象检测设备100在累加接收信号410的状态下对第一累加信号420进行内插，因此经内插的第一累加信号430可以包括多个峰值Pk1和Pk2。
如图4所示，当对象检测设备100在累加接收信号410之后对累加的第一累加信号420进行内插时，采样率可以增加，但是距离分辨率可以不增加。另一方面，根据实施例的对象检测设备100可以通过在去除高频噪声之前对接收信号进行内插来增加距离分辨率。
具体地，根据示例实施例的对象检测设备100可以对各个接收信号411、412、413和414进行重采样、放大或内插。而且，对象检测设备100可以对每个内插接收信号415、416、417和418进行重采样、放大或累加。当对象检测设备100对每个接收信号411、412、413和414进行内插，然后对内插接收信号415、416、417和418进行累加时，在第二累加信号440中可以包括一个峰值Pk3。
如图4所示，当对象检测设备100对每个接收信号411、412、413和414进行内插，然后对内插接收信号415、416、417和418进行累加时，到对象的距离可以被进一步精细划分。换句话说，由于根据示例实施例的对象检测设备100对每个接收信号411、412、413和414进行内插，然后对内插接收信号415、416、417和418进行累加，因此距离分辨率可以显著地增加。
图5示出了第一距离分辨率图510和第二距离分辨率图520，其中第一距离分辨率图510表示对象检测设备100对接收信号410进行累加然后对累加后的第一累加信号420进行内插的情况，第二距离分辨率图520表示对象检测设备100对接收信号411、412、413和414中的每个进行内插然后对经内插的各个接收信号415、416、417和418进行累加的情况。
如图5所示，当对象检测没备100在对接收信号410进行累加之后对累加后的第一信号420进行内插时，可能无法分辨8cm的距离，但是当对象检测设备100对接收信号411、412、413和414进行内插然后对内插接收信号415、416、417和418进行累加时，能够分辨8cm的距离。换句话说，根据实施例的对象检测设备100可以显著地提高距离分辨率。
图6是用于说明根据示例实施例的去除发送信号和接收信号的低频噪声的方法的图。
参照图6，第二去噪单元162可以接收去除了高频噪声的矢量数据作为第一输入数据610。
第二去噪单元162可以通过按照预定方向和预定大小移动第一输入数据610中包括的每个元素来生成第二输入数据620。当移动元素时，第二去噪单元162可以删除列地址范围之外的元素。因此，第二输入数据620的长度可以小于第一输入数据610的长度。
具体地，当第一输入数据610是行矢量的形式时，第二去噪单元162可以对第一输入数据610进行向左或向右的元素移动。在这种情况下，左侧可以表示行矢量的列地址减少的方向，而右侧可以表示行矢量的列地址增加的方向。而且，第二去噪单元162可以对第一输入数据610进行1至500个元素的元素移动。
例如，如图6所示，第二去噪单元162可以通过将第一输入数据610沿左方向移动2个元素来生成第二输入数据620。此时，可以通过将列地址减小2来将第一输入数据610中包括的第三元素E3设置在第二输入数据620的第一列中。而且，可以删除列地址范围之外的第一元素E1和第二元素E2。
第二去噪单元162可以通过基于列地址从第一输入数据610中包括的每个元素中减去第二输入数据620中包括的每个元素，来生成去除了低频噪声的第三输入数据630。
另一方面，当生成第三输入数据630时，第二去噪单元162可以在通过移动第一输入数据610而产生的第三输入数据630的空白位置631中捅入零。
具体地，第二去噪单元162可以将第一输入数据610和第二输入数据620中设置在彼此对应的列地址处的元素相减。
第二去噪单元162可以将相减后的元素存储在第三输入数据630中。此时，第二去噪单元162可以将相减后的元素存储在第三输入数据630中与第一输入数据610和第二输入数据620的列地址相对应的位置处。例如，当第一输入数据610和第二输入数据620中包括的元素中的设置在位置(1，1)处的元素相减时，第二去噪单元162可以将相减后的元素存储在第三输入数据630的位置(1，1)处。
当第二输入数据620中没有与从第一输入数据610中选择的元素相对应的元素时，第二去噪单元162可以在第三输入数据630中与第一输入数据610的列地址相对应的位置处***零。例如，在图6中，由于不存在与第一输入数据610的位置(1，9)和(1，10)相对应的第二输入数据，因此第二去噪单元162可以在第三输入数据630的位置(1，9)和(1，10)中***零。
图7是用于说明当在第三输入数据的空白位置中***零时产生的效果的图。
图7示出了当没有在第三输入数据的空白位置中***零时生成的第一接收信号711、第一接收信号711与发送信号之间的第一互相关信号712以及使用第一互相关信号712的第一检测距离曲线图713。而且，图7示出了当在第三输入数据的空白位置中***零时生成的第二接收信号714、第二接收信号714与发送信号之间的第二互相关信号715以及使用第二互相关信号715的第二检测距离曲线图716。
如图7所示，可以看出，当在第三输入数据的空白位置中***零后，第二接收信号714的不可计算区域714a得以稳定。因此，可以看出，第二互相关信号715的不可计算区域715a也得以稳定。
如在第一检测距离曲线图713和第二检测距离曲线图716中，第一互相关信号712是不稳定的，因此，检测距离在0m和80m之间快速变化。然而，由于第二互相关信号715是稳定的，因此第二检测距离曲线图716的检测距离的变化显著地小于第一检测距离曲线图713的检测距离的变化。
图8A至图8B和图9是用于说明根据去除发送信号和接收信号的低频噪声而增加检测距离的效果的图。
更具体地，图8A是用于说明在仅从接收信号812去除高频噪声之后，对象检测设备100生成发送信号811与接收信号812之间的互相关信号814时的互相关信号814的形状和噪声的效果的图。另外，图8B是用于说明在从接收信号816去除高频噪声和低频噪声之后，对象检测设备100生成发送信号815与接收信号817之间的互相关信号820时的互相关信号820的形状和噪声的效果的图。
参照图8A，对象检测设备100可以接收发送信号811和接收信号812。由于接收信号812是从对象反射的信号，因此接收信号812的大小可以小于发送信号811的大小。而且，噪声可以包括在接收信号812中。
对象检测设备100可以通过在预定时间内对接收信号812进行累加然后计算累加后的接收信号的平均值，来输出去除了高频噪声的接收信号813。接收信号812仍可以包括低频噪声分量。
对象检测设备100可以生成发送信号811与去除了高频噪声的接收信号813之间的互相关信号814。对象检测设备100可以基于互相关信号814的峰值来计算光的ToF并且可以基于光的ToF来生成点云。
如图8A所示，当对象检测设备100在仅去除高频噪声之后生成互相关信号814时，由于互相关信号814包括低频噪声并且互相关信号814的清晰度低，因此对象检测设备100可能未检测到互相关信号814中的准确峰值。而且，检测到不准确峰值导致检测距离的快速变化。
另一方面，根据示例实施例的对象检测设备100在不仅去除高频噪声而且还去除低频噪声之后生成互相关信号，从而改善了检测距离。
具体地，在图8B中，根据示例实施例的对象检测设备100可以接收发送信号815和接收信号816。图8B的发送信号815可以对应于图8A的发送信号811，图8B的接收信号816可以对应于图8A的接收信号812。
对象检测设备100可以通过在预定时间内对接收信号817进行累加并且计算累加后的接收信号的平均值，来输出去除了高频噪声的接收信号818。
而且，对象检测设备100可以通过在对发送信号815和接收信号818中的每个进行元素移动之后使彼此相对应的元素相减，来输出去除了低频噪声的发送信号816和去除了低频噪声的接收信号819。
对象检测设备100可以生成去除了低频噪声的发送信号816与去除了低频噪声的接收信号819之间的互相关信号820。对象检测设备100可以基于互相关信号820的峰值来计算光的ToF，并且可以基于光的ToF来生成点云。
如图8B所示，可以看出，互相关信号820的噪声大部分被去除。另外，由于互相关信号820是基于去除了低频噪声的发送信号816和去除了低频噪声的接收信号819而生成的，因此互相关信号820的清晰度可以高。因此，对象检测设备100可以从互相关信号820中更准确地检测峰值，因此，可以改善对象检测设备100的检测距离。
图9示出了第三检测距离曲线图911和第四检测距离曲线图912，其中第三检测距离曲线图911表示对象检测设备100在仅去除高频噪声之后生成互相关信号911的情况，第四检测距离曲线图912表示对象检测设备100在去除高频噪声和低频噪声两者之后生成互相关信号913的情况。在图9中，发送信号的大小为1V，接收信号被累加100次。
如图9所示，当对象检测设备100在仅去除高频噪声之后生成互相关信号911时，由于可能未在互相关信号911中检测到正确的峰值位置，因此检测距离可能在0m至150m之间快速变化。然而，当对象检测设备100在去除高频噪声和低频噪声之后生成互相关信号913时，由于可以在互相关信号913中检测到正确的峰值位置，因此检测距离的变化明显地减少。
图10是用于说明根据示例实施例的计算互相关信号的质量的方法的曲线图。
在图10中，x轴表示时间，y轴表示电压或电流。
参照图10，峰值检测单元133可以检测互相关信号S3的峰值中具有最大绝对值的第一峰值P1。而且，峰值检测单元133可以检测除了第一峰值P1之外的其余峰值中具有最大绝对值的第二峰值P2。峰值检测单元133可以将第一峰值P1和第二峰值P2输出到质量计算单元134。
质量计算单元134可以基于第一峰值P1的绝对值和第二峰值P2的绝对值来计算互相关信号的质量。
在一个实施例中，质量计算单元134可以通过使用以下等式2至5中的任何一个来计算互相关信号的质量。
[等式2]
SQos＝||P1|-|P2||
[等式3]
Figure BDA0002675634690000201
[等式4]
SQoS＝log(||P1|-|P2||)
[等式5]
Figure BDA0002675634690000211
在等式2至5中，SQoS可以是互相关信号的质量，P1可以是第一峰值，P2可以是第二峰值。
点云生成单元135可以基于具有预定参考质量或更大质量的互相关信号来生成点云。换句话说，点云生成单元135可以忽略在第一峰值P1与第二峰值P2之间的差异、比率等小的互相关信号。
当点云生成单元135基于具有预定参考质量或更大质量的互相关信号来生成点云后，可以显著地降低错误检测对象的可能性。
图11是用于说明根据互相关信号的质量计算的防止错误检测的效果的图。
参照图11，示出了原始图像、具有预定质量或更大质量的互相关信号以及去除了噪声的对象图像。
如图11所示，当确定互相关信号的质量并且基于所确定的质量生成3D图像后，对象检测设备100可以获取与原始图像相同的3D图像。
图12是根据示例实施例的对象检测方法的流程图。
参照图12，在操作S1210中，对象检测设备100可以接收朝对象发射的发送信号和从对象反射的接收信号。此时，发送信号可以表示朝对象发送的发送信号的一部分。
在操作S1220中，对象检测设备100可以根据预定采样周期将发送信号和接收信号中的每个转换成数字信号。
对象检测设备100可以将数字信号输出为列矢量或行矢量形式的矢量数据。矢量数据可以表示包括一组元素的列矢量或行矢量形式的阵列。发送信号和接收信号的量化值可以存储在每个元素中。
在操作S1230中，对象检测设备100可以在采样周期之间进行内插。
对象检测设备100可以通过预测采样周期之间的元素来在矢量数据中包括的每个元素之间进行内插。例如，对象检测设备100可以通过使用线性内插法、多项式内插法、样条内插法、指数内插法、对数线性内插法、拉格朗日内插法、牛顿内插法和双线性内插法中的至少一种来对发送信号和接收信号进行内插。然而，上述内插方法仅是内插方法的示例，可以使用各种内插方法来内插发送信号和接收信号。
在操作S1240中，对象检测设备100可以去除内插发送信号和内插接收信号中的每个的噪声。
对象检测设备100可以去除内插发送信号和内插接收信号中的每个的高频噪声，然后从去除了高频噪声的发送信号和去除了高频噪声的接收信号的每个中去除低频噪声。
将参考图14和图15更详细地描述由对象检测设备100去除噪声的方法。
在操作S1250中，对象检测设备100可以生成去除了噪声的发送信号与去除了噪声的接收信号之间的互相关信号。
对象检测设备100可以通过使用上述等式1生成去除了噪声的发送信号与去除了噪声的接收信号之间的互相关信号，但是不限于此。
在操作S1260中，对象检测设备100可以基于互相关信号的峰值来获取对象的3D图像。
图13是用于说明图12的去除高频噪声的方法的流程图。
参照图13，在操作S1310中，对象检测设备100可以在预定时间内对经内插的矢量数据中包括的每个元素值进行累加。
在操作S1320中，对象检测设备100可以通过输出累加后的元素的平均值来去除高频噪声。
根据示例实施例，可以仅对接收信号执行图13的每项操作。
图14是用于说明图12的去除低频噪声的方法的流程图。
参照图14，在操作S1410中，对象检测设备100可以接收去除了高频噪声的矢量数据作为第一输入数据。
在操作S1420中，对象检测设备100可以通过按照预定方向和预定大小移动第一输入数据中包括的每个元素来生成第二输入数据。
预定方向可以是左、右、上和下方向中的任何一个。当矢量数据是行矢量时，预定方向可以设定为左或右。此时，左侧可以表示矢量数据的列地址减少的方向，而右侧可以表示矢量数据的列地址增加的方向。而且，当矢量数据是列矢量时，预定方向可以设定为上侧或下侧。此时，上侧可以表示矢量数据的行地址减少的方向，而下侧可以表示矢量数据的行地址增加的方向。预定大小可以设定为500个元素。
当移动元素时，对象检测设备100可以删除列地址范围之外的元素。因此，第二输入数据的长度可以小于第一输入数据的长度。
在操作S1430中，对象检测设备100可以通过从第一输入数据中包括的每个元素中减去第二输入数据中包括的每个元素，来输出去除了低频噪声的第三输入数据。
对象检测设备100可以将第一输入数据和第二输入数据中布置在彼此对应的列地址处的元素相减。
对象检测设备100可以将相减后的元素存储在第三输入数据中。此时，对象检测设备100可以将相减后的元素存储在第三输入数据的与第一输入数据和第二输入数据的列地址相对应的位置中。
另一方面，当第二输入数据中没有与从第一输入数据中选择的元素相对应的元素时，对象检测没备100可以在第三输入数据的与第一输入数据的列地址相对应的位置处***零。
图15是用于说明图12的获取3D图像的方法的流程图。
参照图15，在操作S1510中，对象检测设备100可以检测互相关信号中的至少一个峰值。
对象检测设备100可以检测互相关信号的峰值中具有最大绝对值的第一峰值。而且，对象检测设备100可以检测除了第一峰值之外的其余峰值中具有最大绝对值的第二峰值。
在操作S1520中，对象检测设备100可以基于峰值来确定互相关信号的质量。
对象检测设备100可以基于第一峰值的绝对值和第二峰值的绝对值来确定互相关信号的质量。对象检测设备100可以根据等式2至5来确定互相关信号的质量。
在操作S1530中，对象检测设备100可以基于具有预定质量或更大质量的互相关信号来生成点云。
对象检测设备100可以基于具有参考质量或更大质量的互相关信号的第一峰值来计算发送信号的发送时间和接收信号的接收时间。而且，对象检测设备100可以基于发送时间和接收时间来计算从发送器110输出的光的ToF。而且，对象检测设备100可以基于光的ToF来计算到对象的距离。而且，对象检测设备100可以基于到对象的距离信息来生成3D点云。
对象检测设备100可以忽略质量小于参考质量的互相关信号的峰值。另外，对象检测设备100可以将最大检测距离信息映射到与质量小于参考质量的互相关信号相对应的点云。
在操作S1540中，对象检测设备100可以基于所生成的点云来获取3D图像。
尽管不限于此，但是示例实施例可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储其后可以由计算机***读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM，磁带、软盘和光学数据存储没备。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦联的计算机***上，从而以分布式方式存储和执行计算机可读代码。而且，示例实施例可以被写为在诸如载波之类的计算机可读传输介质上传输的计算机程序，并且在执行该程序的通用或专用数字计算机中被接收和实现。此外，应理解，在示例实施例中，上述装置和设备的一个或多个单元可以包括电路、处理器、微处理器等，并且可以执行存储在计算机可读介质中的计算机程序。
前述示例性实施例仅是示例性的，并且不应被解释为限制性的。本教导可以容易地应用于其他类型的装置。而且，对示例性实施例的描述旨在是说明性的，而不是限制权利要求的范围，许多替代方案、修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种对象检测设备，包括：
转换器，被配置为根据预定采样周期将朝对象发射的发送信号转换成数字发送信号，并将从所述对象反射的接收信号转换成数字接收信号；以及
至少一个处理器，被配置为：
在具有所述预定采样周期的所述数字发送信号和所述数字接收信号的元素之间进行内插，以获取内插发送信号和内插接收信号；
从所述内插发送信号和所述内插接收信号中的每个中去除噪声；
生成去除了噪声的内插发送信号与去除了噪声的内插接收信号之间的互相关信号；以及
基于所述互相关信号的至少一个峰值获取所述对象的三维3D图像。
2.根据权利要求1所述的对象检测设备，其中，所述转换器被配置为：通过将所述发送信号和所述接收信号中的每个转换成列矢量或行矢量形式的矢量数据，来输出所述发送信号和所述接收信号中的每个。
3.根据权利要求2所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：在所述矢量数据中包括的每个元素之间进行内插。
4.根据权利要求3所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：通过在预定时间内对经内插的矢量数据中包括的每个元素进行累加并输出累加后的元素的平均值来去除高频噪声，并且
其中，所述高频噪声是频率高于预定上限阈值的一部分噪声。
5.根据权利要求4所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
接收去除了所述高频噪声的矢量数据作为第一输入数据；
通过沿预定方向将所述第一输入数据中包括的每个第一元素移动预定大小来生成第二输入数据；并且
通过从所述第一输入数据中包括的每个第一元素中减去所述第二输入数据中包括的每个第二元素，来输出去除了低频噪声的第三输入数据，并且
其中，所述低频噪声是频率低于预定下限阈值的一部分噪声。
6.根据权利要求5所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：当所述第二输入数据中没有与所述第一输入数据的任何第一元素相对应的第二元素时，在所述第三输入数据中***零。
7.根据权利要求1所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
从所述互相关信号中检测所述至少一个峰值；
基于所述至少一个峰值确定所述互相关信号的质量；以及
基于所述互相关信号的质量获取所述对象的所述3D图像。
8.根据权利要求7所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
检测所述互相关信号的所述至少一个峰值中具有最大绝对值的第一峰值；
检测所述互相关信号的所述至少一个峰值中具有第二大绝对值的第二峰值；以及
基于所述第一峰值的绝对值和所述第二峰值的绝对值确定所述互相关信号的质量。
9.根据权利要求8所述的对象检测设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
基于质量大于或等于预定参考质量的互相关信号生成点云；以及
基于所生成的点云获取所述对象的所述3D图像。
10.一种用于对象检测的方法，包括：
根据预定采样周期将朝对象发送的发送信号转换成数字发送信号，并将从所述对象反射的接收信号转换成数字接收信号；
在具有所述预定采样周期的所述数字发送信号和所述数字接收信号的元素之间进行内插，以获取内插发送信号和内插接收信号；
从所述内插发送信号和所述内插接收信号中的每个中去除噪声；
在去除了噪声的内插发送信号与去除了噪声的内插接收信号之间生成互相关信号；以及
基于所述互相关信号的至少一个峰值获取所述对象的三维3D图像。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述转换包括：将所述发送信号和所述接收信号中的每个转换成列矢量或行矢量形式的矢量数据，以及
所述内插包括在所述矢量数据中包括的每个元素之间进行内插。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述去除包括：
通过在预定时间内对经内插的矢量数据中包括的每个元素进行累加并输出累加后的元素的平均值来去除高频噪声；
接收去除了所述高频噪声的矢量数据作为第一输入数据；
通过沿预定方向将所述第一输入数据中包括的每个第一元素移动预定大小来生成第二输入数据；以及
通过从所述第一输入数据中包括的每个第一元素中减去所述第二输入数据中包括的每个第二元素，来输出去除了低频噪声的第三输入数据，并且
其中，所述高频噪声是频率高于预定上限阈值的一部分噪声。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，输出所述第三输入数据包括：当所述第二输入数据中没有与所述第一输入数据的任何第一元素相对应的第二元素时，在所述第三输入数据中***零。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述获取包括：
检测所述互相关信号中的所述至少一个峰值；
基于所述至少一个峰值确定所述互相关信号的质量；以及
基于所述互相关信号的质量获取所述对象的所述3D图像。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述检测包括：
检测所述互相关信号的所述至少一个峰值中具有最大绝对值的第一峰值；以及
检测所述互相关信号的所述至少一个峰值中具有第二大绝对值的第二峰值；
所述确定包括：基于所述第一峰值的绝对值和所述第二峰值的绝对值确定所述互相关信号的质量；并且
其中，所述获取包括：
基于质量大于或等于预定参考质量的互相关信号生成点云；以及
基于所生成的点云获取所述对象的所述3D图像。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10027239A1 (de) 2000-05-31 2001-12-06 Sick Ag Verfahren zur Abstandsmessung und Abstandsmeßeinrichtung
WO2011076907A1 (en) 2009-12-22 2011-06-30 Leica Geosystems Ag Highly accurate distance measurement device
US20170242102A1 (en) 2016-02-18 2017-08-24 Aeye, Inc. Ladar System with Dichroic Photodetector for Tracking the Targeting of a Scanning Ladar Transmitter
US10234561B2 (en) 2016-05-09 2019-03-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Specular reflection removal in time-of-flight camera apparatus
US11016183B2 (en) 2016-09-29 2021-05-25 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Real time LiDAR signal processing FPGA modules
CN106970393B (zh) 2017-03-14 2019-12-03 南京航空航天大学 一种基于码分多址的面阵激光雷达三维成像方法
US10401495B2 (en) 2017-07-10 2019-09-03 Blackmore Sensors and Analytics Inc. Method and system for time separated quadrature detection of doppler effects in optical range measurements
CN110515054B (zh) 2019-08-23 2021-07-23 斯坦德机器人（深圳）有限公司 滤波方法和装置、电子设备、计算机存储介质

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