DE102011101990B3 - Method for determining relative drawbar angle in articulated train, involves coupling tensile unit and trailer by rotatably mounted shaft and two-dimensional image is captured by unit for imaging two-dimensional image - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7.The invention relates to a method and a device for determining a relative drawbar angle in a articulated train according to the preamble of
Gliederzüge bestehen aus mindestens einem Zugteil, beispielsweise einem Kraftfahrzeug, und mindestens einem Anhänger. Der Zugteil kann ein aktiver oder passiver Zugteil sein, wobei ein aktiver Zugteil über eine Antriebsquelle zur Erzeugung einer Antriebsenergie, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, verfügt. Ein passiver Zugteil kann beispielsweise ein seinerseits an einen weiteren Zugteil angehängter Anhänger sein, an den wiederum ein Anhänger angehängt ist.Link trains consist of at least one pulling part, for example a motor vehicle, and at least one trailer. The tensile part may be an active or passive tensile part, wherein an active tensile part has a drive source for generating a drive energy, for example an internal combustion engine. A passive pulling part can be, for example, a trailer which is in turn attached to another pulling part and to which a trailer is attached.
Der Zugteil und der Anhänger können über eine drehbar gelagerte Deichsel mechanisch gekoppelt sein, wobei der Anhänger eine Drehbewegung um einen Drehmittelpunkt, beispielsweise einen Kupplungskopf am Ende einer Anhängerkupplung, durchführen kann. Die Anhängerkupplung ist hierbei in der Regel fest an dem Zugteil angeordnet, zumeist auf oder parallel zu einer zentralen Längsachse des Zugteils.The tension member and the trailer may be mechanically coupled via a rotatably mounted drawbar, wherein the trailer can perform a rotational movement about a center of rotation, such as a coupling head at the end of a trailer hitch. The trailer hitch is usually fixedly arranged on the tension member, usually on or parallel to a central longitudinal axis of the tension member.
Ein Führen des Gliederzuges erfordert aufgrund der Drehbarkeit des Anhängers eine zusätzliche Aufmerksamkeit des Gliederzugführers. Insbesondere bei einem Rückwärtsfahren kann es leicht zu unerwünschten Bewegungen des Anhängers kommen, die intuitiv nicht oder nur schwer durch den Gliederzugführer ausgeglichen werden können.Guiding the articulated train requires due to the rotatability of the trailer additional attention of the articulated train driver. In particular, when reversing it can easily come to unwanted movements of the trailer, which can not be easily or intuitively balanced by the link train driver.
Es ist daher wünschenswert, eine Führung eines Gliederzuges zu vereinfachen, indem beispielsweise automatisch in eine Lenkung des Zugteils eingegriffen wird und/oder visuelle und/oder optische und/oder haptische Führungsinformationen ausgegeben werden.It is therefore desirable to simplify guidance of an articulated train by, for example, automatically intervening in a steering of the pulling part and / or outputting visual and / or optical and / or haptic guidance information.
Eine zentrale Größe für derartige Assistenzverfahren stellt ein Deichselwinkel des Gliederzuges dar, der einen Winkel zwischen einer zentralen Längsachse des Zugteiles und einer zentralen Längsachse der Deichsel, der im Regelfall auch einer zentralen Längsachse des Anhängers entspricht, beschreibt.A central variable for such assistance procedures is a drawbar angle of the articulated train, which describes an angle between a central longitudinal axis of the pulling part and a central longitudinal axis of the drawbar, which usually also corresponds to a central longitudinal axis of the trailer.
Die
Die
Aus der
Aus der
Aus der nachveröffentlichten
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug zu schaffen, welche eine bildbasierte Bestimmung des relativen Deichselwinkels ermöglichen, wobei eine zeitlich schnelle und einen Rechenaufwand reduzierende Bestimmung des relativen Deichselwinkels bei gleichzeitig hoher Robustheit der Bestimmung ermöglicht wird.The technical problem arises of providing a method and a device for determining a relative drawbar angle in an articulated train, which permit an image-based determination of the relative drawbar angle, wherein a determination of the relative drawbar angle which reduces the calculation time and calculates the relative drawbar angle while simultaneously ensuring high robustness of the determination is possible.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects having the features of
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug. Der Gliederzug umfasst einen Zugteil und einen Anhänger. Der Zugteil und der Anhänger sind über eine drehbar gelagerte Deichsel mechanisch gekoppelt. Der Deichselwinkel beschreibt einen Winkel zwischen einer zentralen Längsachse des Zugfahrzeuges bzw. des Zugteils und einer zentralen Längsachse des Anhängers. Auch kann der Deichselwinkel einen Winkel zwischen einer zentralen Längsachse des Zugteils und einer zentralen Längsachse eines Deichselabschnitts des Anhängers beschreiben. Hierbei kann der Anhänger selbst gegenüber dem Deichselabschnitts verschwenkbar sein, beispielsweise über eine so genannte Drehtelleranordnung.A method for determining a relative drawbar angle in a train is proposed. The articulated train comprises a train part and a trailer. The tension member and the trailer are mechanically coupled via a rotatably mounted drawbar. The drawbar angle describes an angle between a central longitudinal axis of the towing vehicle or the tensile member and a central longitudinal axis of the trailer. Also, the drawbar angle can describe an angle between a central longitudinal axis of the pulling part and a central longitudinal axis of a drawbar section of the trailer. In this case, the trailer itself can be pivoted relative to the drawbar section, for example via a so-called turntable arrangement.
Eine Einrichtung zur Bilderfassung erfasst ein zweidimensionales Bild, wobei in das Bild zumindest ein Teil der Deichsel abgebildet wird. Auch kann in das Bild zumindest ein Teil des Zugteiles, vorzugsweise zumindest ein Teil der Anhängerkupplung, abgebildet werden.A device for image capture captures a two-dimensional image, wherein at least part of the drawbar is imaged in the image. Also, at least a part of the tensile part, preferably at least part of the trailer hitch, can be imaged in the image.
Erfindungsgemäß wird zu einem ersten Zeitpunkt in einem ersten Bild ein erster Intensität- und/oder Farbverlauf entlang mindestens einer ersten Trajektorie bestimmt. Der Intensitätsverlauf kann beispielsweise ein Grauwertverlauf sein. Ein Farbverlauf kann beispielsweise ein Rotanteilverlauf und/oder ein Grünanteilverlauf und/oder ein Blauanteilverlauf sein. Die erste Trajektorie bildet einen Kreisbogen um den Drehpunkt der Deichsel ab. Die erste Trajektorie kann in dem Bild beispielsweise teilkreisförmig oder teilellipsenförmig sein. Die erste Trajektorie kann auch mittels einer mathematischen Funktion oder über eine gespeicherte Anzahl von die Trajektorie definierenden Bildpunkten beschreibbar sein. Erzeugt die mindestens eine Einrichtung zur Bilderfassung eine exakte Draufsicht auf zumindest einen Teil der Deichsel, so ist die erste Trajektorie teilkreisförmig, wobei ein Mittelpunkt durch den Drehpunkt der Deichsel, beispielsweise durch den Kupplungskopf, gegeben ist. Erzeugt die mindestens eine Einrichtung zur Bilderfassung eine perspektivische Ansicht zumindest eines Teils des Zugteils und zumindest eines Teils der Deichsel, was in der Regel der Fall sein wird, so kann die erste Trajektorie gegenüber dem kreisförmigen Verlauf verzerrt, beispielsweise teilellipsenförmig, sein.According to the invention, a first intensity and / or color gradient along at least one first trajectory is determined at a first time in a first image. The intensity profile can be, for example, a gray scale gradient. A color gradient can be, for example, a red-color profile and / or a green-content profile and / or a blue-content profile. The first trajectory forms a circular arc around the pivot point of the drawbar. The first trajectory may be, for example, partially circular or partially ellipsoidal in the image. The first trajectory can also be described by means of a mathematical function or via a stored number of pixels defining the trajectory. If the at least one device for image acquisition produces an exact plan view of at least part of the drawbar, then the first trajectory is part-circular, with a center being given by the pivot point of the drawbar, for example by the coupling head. If the at least one device for image acquisition produces a perspective view of at least part of the tensile part and at least part of the drawbar, which will generally be the case, the first trajectory may be distorted, for example partially elliptical, with respect to the circular course.
Die Deichsel und somit auch der Anhänger wird sich, insbesondere auf einer ebenen Fahrbahn, um den Drehpunkt herum bewegen oder verschwenken, wobei einzelne Abschnitte oder Punkte der Deichsel sich auf teilkreisförmigen Trajektorien bewegen. Je nach Position und Orientierung der mindestens einen Einrichtung zur Bilderfassung wird eine solche Trajektorie nicht teilkreisförmig, sondern z. B. teilellipsenförmig in das mindestens erste Bild abgebildet. Ein Verlauf der ersten Trajektorie kann also auch in Abhängigkeit intrinsischer und/oder extrinsischer Abbildungsparameter der mindestens einen Einrichtung zur Bilderfassung bestimmt werden.The drawbar and thus also the trailer will, especially on a flat roadway, move or pivot around the pivot point, with individual sections or points of the drawbar moving on part-circular trajectories. Depending on the position and orientation of the at least one image capture device such a trajectory is not part-circular, but z. B. partial ellipsoidal in the at least first image. A course of the first trajectory can therefore also be determined as a function of intrinsic and / or extrinsic imaging parameters of the at least one device for image acquisition.
Die Informationen des Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der ersten Trajektorie können z. B. in einem Speichervektor mit einer vorbestimmten Anzahl von Speicherstellen gespeichert werden.The information of the intensity and / or color gradient along the first trajectory can z. B. stored in a memory vector with a predetermined number of memory locations.
Analog wird zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt in einem weiteren Bild ein weiterer Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der ersten Trajektorie bestimmt. Informationen, beispielsweise Intensitätswerte und/oder Farbwerte, können in einem weiteren Speichervektor gespeichert werden.Analogously, at least one further time in a further image, a further intensity and / or color gradient along the first trajectory is determined. Information, for example intensity values and / or color values, can be stored in a further memory vector.
Weiter wird ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem ersten Bild und einer Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild bestimmt. Die verschobenen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverläufe werden hierbei entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild verschoben. Die Verschiebung bildet eine Kreisbewegung mit einem vorbestimmten Winkelmaß entlang des durch die erste Trajektorie abgebildeten Kreisbogens ab. Die Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe kann hierbei einen vorbestimmten Verschiebungsbereich abdecken, der wiederum zu einem vorbestimmten Winkelbereich entlang des mittels der ersten Trajektorie abgebildeten Kreisbogens korrespondiert, beispielsweise zu einem Winkelbereich von –1° bis +1. Hierbei können Verschiebungen mit vorbestimmten Winkelschritten, beispielsweise 0,1°, bestimmt werden, die dann die Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe bilden. Die Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe kann auch einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlauf umfassen, der nicht verschoben ist, wobei ein Winkel der Verschiebung 0° beträgt.Furthermore, a similarity measure between the first intensity and / or color gradient along the at least first trajectory in the first image and a number of shifted further intensity and / or color gradients along the at least first trajectory in the further image is determined. The shifted further intensity and / or color gradients are hereby shifted along the at least first trajectory in the further image. The displacement forms a circular motion with a predetermined angular extent along the circular arc imaged by the first trajectory. The number of shifted further intensity and / or color gradients can in this case cover a predetermined displacement range, which in turn is at a predetermined angular range along the By means of the first trajectory depicted circular arc corresponds, for example, to an angular range of -1 ° to +1. In this case, displacements with predetermined angular steps, for example 0.1 °, can be determined, which then form the number of shifted further intensity and / or color gradients. The number of shifted further intensity and / or color gradients can also comprise a further intensity and / or color progression which is not shifted, wherein an angle of the displacement amounts to 0 °.
Eine Verschiebung kann beispielsweise durch eine Verschiebung der in den Speicherstellen des zweiten Speichervektors gespeicherten Werte bezüglich dieser Speicherstellen erfolgen. Beispielsweise kann eine Verschiebung der in den Speicherstellen gespeicherten Werte um eine Speicherstelle einem vorbestimmten Winkelschritt, beispielsweise 0,1°, entsprechen.A shift can take place, for example, by a shift of the values stored in the memory locations of the second memory vector with respect to these memory locations. For example, a shift of the values stored in the memory locations by one memory location may correspond to a predetermined angular step, for example 0.1 °.
Ein Ähnlichkeitsmaß zwischen den Intensitäts- und/oder Farbverläufen kann beispielsweise mittels einer Korrelation zwischen den Intensitäts- und/oder Farbverläufen, beispielsweise zwischen den Speichervektoren, bestimmt werden. Hierdurch kann ein Korrelationskoeffizient als Ähnlichkeitsmal bestimmt werden. Auch kann das Ähnlichkeitsmaß mittels einer normierten Korrelation zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf und der Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe bestimmt werden.A similarity measure between the intensity and / or color gradients can be determined, for example, by means of a correlation between the intensity and / or color gradients, for example between the storage vectors. As a result, a correlation coefficient can be determined as a similarity time. The similarity measure can also be determined by means of a normalized correlation between the first intensity and / or color progression and the number of shifted further intensity and / or color gradients.
Der Deichselwinkel wird dann in Abhängigkeit der einzelnen Ähnlichkeitsmaße, die die Ähnlichkeit des ersten Intensitäts- und/oder Farbverlaufs zu den einzelnen verschobenen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverläufen repräsentieren, bestimmt. Beispielsweise kann der Deichselwinkel als der zu der Verschiebung des weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs, der einen maximalen Korrelationskoeffizienten aufweist, korrespondierender Winkel bestimmt werden. Somit lässt sich in vorteilhafter Weise eine relative Änderung des Deichselwinkels, also ein relativer Deichselwinkel, in Abhängigkeit der Ähnlichkeitsmaße bestimmen.The drawbar angle is then determined as a function of the individual similarity measures, which represent the similarity of the first intensity and / or color progression to the individual shifted further intensity and / or color progressions. For example, the drawbar angle can be determined as the angle corresponding to the displacement of the further intensity and / or color curve, which has a maximum correlation coefficient. Thus, advantageously, a relative change in the drawbar angle, ie a relative drawbar angle, can be determined as a function of the similarity measures.
Die Einrichtung zur Bilderfassung kann am Zugteil fest angeordnet sein und eine vorbekannte Position und/oder Orientierung bezüglich einer zentralen Längsachse des Zugteils aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung zur Bilderfassung eine Rückfahrkamera sein.The device for image acquisition can be fixedly arranged on the pulling part and have a previously known position and / or orientation with respect to a central longitudinal axis of the pulling part. By way of example, the device for image acquisition can be a reversing camera.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass durch eine eindimensionale Bildanalyse, nämlich einer Analyse der Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang einer Trajektorie, ein relativer Deichselwinkel bestimmt werden kann. Hierdurch kann ein Rechenaufwand bei der Bestimmung der Intensitäts- und/oder Farbverläufe sowie bei der Bestimmung des oder der Ähnlichkeitsmaße minimiert werden. Gleichzeitig ergibt sich in. vorteilhafter Weise eine hohe Robustheit. Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren in Echtzeit und mit einer geringen Latenz durchgeführt werden. Somit sind hohe Wiederholraten von beispielsweise 30 Hz mit vergleichsweise geringem Hardwareeinsatz erreichbar.The inventive method results in an advantageous manner that a relative drawbar angle can be determined by a one-dimensional image analysis, namely an analysis of the intensity and / or color gradients along a trajectory. As a result, a computational effort in the determination of the intensity and / or color gradients as well as in determining the or similarity measures can be minimized. At the same time results in. Advantageously, a high degree of robustness. Overall, the inventive method can be performed in real time and with a low latency. Thus, high repetition rates of, for example, 30 Hz can be achieved with comparatively little hardware usage.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Verschiebung des weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild unter Anwendung einer Intensitäts- und/oder Farbinterpolation. Die Intensitäts- und/oder Farbinterpolation bestimmt einen Intensitäts- und/oder Farbwert eines Bildpunktes auf der mindestens ersten Trajektorie in Abhängigkeit von Intensitäts- und/oder Farbwerten benachbarter Bildpunkte, wobei die benachbarten Bildpunkte in einem Interpolationsbereich liegen, der sich um ein vorbestimmtes Maß in Radialrichtung zur ersten Trajektorie und um ein vorbestimmtes Maß entlang der ersten Trajektorie um den Bildpunkt herum in dem weiteren Bild erstreckt. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise zur Interpolation nicht ausschließlich benachbarte Bildpunkte entlang der ersten Trajektorie berücksichtigt, sondern auch Bildpunkte, die nicht genau auf der ersten Trajektorie, sondern radial benachbart zu der ersten Trajektorie liegen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vermeidung von Alias-Effekten eines Bildpunktmusters und eine Verbesserung der Bestimmung der weiteren verschobenen Intensitäts- und/oder Farbverläufe und somit auch eine Verbesserung der Genauigkeit der Bestimmung des Deichselwinkels. Insbesondere kann mittels der Interpolation eine Winkelbestimmung auch in einem Subpixelbereich erfolgen. Hierdurch können insbesondere sehr kleine Winkelschritte bei der Verschiebung der weiteren Intensitäts- und/oder Farbverläufe berücksichtigt werden.In a further embodiment, the further intensity and / or color gradient is shifted along the at least first trajectory in the further image using intensity and / or color interpolation. The intensity and / or color interpolation determines an intensity and / or color value of a pixel on the at least first trajectory as a function of intensity and / or color values of adjacent pixels, wherein the adjacent pixels lie in an interpolation range which is a predetermined amount in Radial direction to the first trajectory and extends by a predetermined amount along the first trajectory around the pixel in the other image. As a result, not only adjacent pixels along the first trajectory are taken into account for the purpose of interpolation, but also pixels which are not located exactly on the first trajectory but radially adjacent to the first trajectory. This advantageously results in an avoidance of aliasing effects of a pixel pattern and an improvement in the determination of the further shifted intensity and / or color gradients and thus also an improvement in the accuracy of the determination of the drawbar angle. In particular, by means of the interpolation, an angle determination can also take place in a subpixel area. In this way, in particular very small angular steps can be taken into account when shifting the further intensity and / or color gradients.
In einer weiteren Ausführungsform werden zeitlich vor der Bestimmung oder Auswertung des mindestens einen Intensitäts- oder Farbverlaufs im ersten und im weiteren Bild jeweils ein Kontrast und/oder eine Helligkeit des Bildes normiert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Reduktion einer Kontrast- und/oder Helligkeitsabhängigkeit bei der erfindungsgemäßen Bestimmung des relativen Deichselwinkels. Beispielsweise kann eine Kontrastabhängigkeit reduziert werden, indem lokal z. B. unter Anwendung von Wavelet-Funktionen oder ähnlichen Funktionen eine Texturenergie bestimmt wird und zur lokalen Normierung verwendet wird. Auch können Verfahren angewendet werden, die eine Bewertung eines Kontrastes in Abhängigkeit einer Varianz eines Bildsignals bestimmen können.In a further embodiment, in each case a contrast and / or a brightness of the image are normalized before the determination or evaluation of the at least one intensity or color gradient in the first and in the further image. This advantageously results in a reduction of a contrast and / or brightness dependence in the determination of the relative drawbar angle according to the invention. For example, a contrast dependence can be reduced by locally z. B. using wavelet functions or similar functions, a texture energy is determined and used for local normalization. Also, methods that can determine an evaluation of a contrast as a function of a variance of an image signal can be used.
Alternativ oder kumulativ kann eine Normierung einer Helligkeit z. B. durch eine Mittelwertbereinigung der Bildwerte erreicht werden. Hierzu kann das Bildsignal z. B. mit einer gleichanteilsfreien Wavelet-Funktion, z. B. einer Garborfunktion, oder Ähnlichem gefaltet werden. Alternatively or cumulatively, a normalization of a brightness z. B. be achieved by averaging the image values. For this purpose, the image signal z. B. with an equal-share wavelet function, z. Garbage function, or the like.
In einer weiteren Ausführungsform werden an dem ersten und dem weiteren Zeitpunkt in dem zweidimensionalen Bild Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang mehrerer, voneinander verschiedener, Trajektorien bestimmt. Der Deichselwinkel kann dann als mittlerer Deichselwinkel bestimmt werden, der sich aus den Deichselwinkeln der einzelnen korrespondierenden Trajektorien ergibt. Korrespondierende Trajektorien bezeichnen hierbei Trajektorien im ersten und im weiteren Bild, die jeweils denselben Kreisbogen um den Drehpunkt der Deichsel abbilden.In a further embodiment, intensity and / or color gradients along a plurality of different trajectories are determined at the first and the further time in the two-dimensional image. The drawbar angle can then be determined as a mean drawbar angle, which results from the drawbar angles of the individual corresponding trajectories. Corresponding trajectories here designate trajectories in the first and in the further image, each of which depicts the same circular arc around the pivot point of the drawbar.
Auch kann der Deichselwinkel mittels einer gewichteten Mittelwertsbildung bestimmt werden, wobei die sich aus den einzelnen korrespondierenden Trajektorien ergebenden Deichselwinkel mittels eines Gewichtungsfaktors gewichtet werden. Beispielsweise kann der Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit eines Korrelationskoeffizienten einer normierten Korrelation bestimmt werden. Der Korrelationskoeffizient einer normierten Korrelation gibt hierbei einen Absolutwert über eine Ähnlichkeit von Intensitäts- und/oder Farbverläufen entlang korrespondierender Trajektorien wieder und erlaubt daher eine entsprechende Gewichtung des sich aus den korrespondierenden Trajektorien ergebenden Deichselwinkels. Ist beispielsweise der Korrelationskoeffizient der normierten Korrelation niedrig, so kann davon ausgegangen werden, dass sich die Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang der korrespondierenden Trajektorien nicht sehr ähnlich sind, wobei dieser Deichselwinkel bei der folgenden Mittelwertbildung mit einem niedrigen Gewichtungsfaktor gewichtet wird. Umgekehrt können Deichselwinkel, die sich aus stark ähnlichen Trajektorien (hoher Korrelationskoeffizient) ergeben, bei der Mittelwertbildung stark gewichtet werden.The drawbar angle can also be determined by means of a weighted mean value formation, wherein the drawbar angles resulting from the individual corresponding trajectories are weighted by means of a weighting factor. For example, the weighting factor can be determined as a function of a correlation coefficient of a normalized correlation. In this case, the correlation coefficient of a normalized correlation reproduces an absolute value via a similarity of intensity and / or color gradients along corresponding trajectories and therefore permits a corresponding weighting of the drawbar angle resulting from the corresponding trajectories. If, for example, the correlation coefficient of the normalized correlation is low, it can be assumed that the intensity and / or color gradients along the corresponding trajectories are not very similar, this angle being weighted in the following averaging with a low weighting factor. Conversely, tiller angles resulting from highly similar trajectories (high correlation coefficient) can be heavily weighted in averaging.
In einer weiteren Ausführungsform werden an dem ersten und dem weiteren Zeitpunkt in dem zweidimensionalen Bild Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang mehrerer, voneinander verschiedener, Trajektorien ausgewertet und mehrere, aus den korrespondierenden Trajektorien resultierende, Deichselwinkel bestimmt. Für jeden dieser Deichselwinkel wird eine Anzahl der ähnlichen Deichselwinkel bestimmt, die in einem vorbestimmten Winkelbereich um den Deichselwinkel herum liegen. Ein mittlerer Deichselwinkel wird bestimmt, der sich aus dem Deichselwinkel mit der maximalen Anzahl ähnlicher Deichselwinkel und diesen ähnlichen Deichselwinkeln ergibt. Auch hierbei kann eine gewichtete Mittelwertbildung, wie vorhergehend beschrieben, für die Berechnung des mittleren Deichselwinkels herangezogen werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Erhöhung einer Robustheit bei der Bestimmung des relativen Deichselwinkels. Insbesondere können hiermit signifikant falsche Teilergebnisse, also Deichselwinkel entfernt werden, so dass diese keinen negativen Einfluss auf das Gesamtergebnis haben.In a further embodiment, intensity and / or color gradients along a plurality of mutually different trajectories are evaluated at the first and the further time in the two-dimensional image, and a plurality of drawbar angles resulting from the corresponding trajectories are determined. For each of these drawbar angles, a number of similar drawbar angles are determined which lie in a predetermined angular range around the drawbar angle. An average drawbar angle is determined, which results from the drawbar angle with the maximum number of similar drawbar angles and these similar drawbar angles. Here, too, a weighted averaging, as previously described, can be used for the calculation of the average drawbar angle. This advantageously results in an increase in robustness in the determination of the relative drawbar angle. In particular, hereby significantly false partial results, ie tiller angle can be removed so that they have no negative impact on the overall result.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Verschiebung des mindestens einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild in Abhängigkeit eines absoluten Deichselwinkels, wobei der absolute Deichselwinkel anhand eines Bewegungsmodells geschätzt und/oder aus Bildinformationen bestimmt wird. Das Bewegungsmodell kann hierbei als Beobachter ausgebildet sein. Mittels des Bewegungsmodells kann in Abhängigkeit weiterer zugteil- und/oder anhängerbezogener Messgrößen, beispielsweise in Abhängigkeit einer Gierrate, eines Lenkwinkels, einer Geschwindigkeit und weiteren Größen, ein absoluter Deichselwinkel geschätzt werden. Aus der Differenz eines geschätzten absoluten Deichselwinkels an dem ersten Zeitpunkt und dem weiteren Zeitpunkt ergibt sich somit in vorteilhafter Weise ein Startwert für eine Verschiebung des mindestens einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild.In a further embodiment, the displacement of the at least one further intensity and / or color gradient takes place along the at least first trajectory in the further image as a function of an absolute drawbar angle, the absolute drawbar angle being estimated using a motion model and / or determined from image information. The movement model can be designed as an observer. By means of the movement model, an absolute tiller angle can be estimated as a function of further measured and / or trailer-related measured variables, for example as a function of a yaw rate, a steering angle, a speed and other variables. From the difference of an estimated absolute drawbar angle at the first time point and the further time point, a starting value for a displacement of the at least one further intensity and / or color gradient along the at least first trajectory in the further picture thus advantageously results.
Analog kann ein absoluter Deichselwinkel auch aus Bildinformationen bestimmt werden, wobei z. B. das von der Einrichtung zur Bilderfassung erzeugte Bild hinsichtlich einer Bestimmung des absoluten Deichselwinkels ausgewertet wird. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Verfahren weiter beschleunigen.Similarly, an absolute drawbar angle can also be determined from image information, wherein z. B. the image generated by the device for image acquisition is evaluated with respect to a determination of the absolute drawbar angle. As a result, the method according to the invention can advantageously be further accelerated.
Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels ohne eine so genannte Teach-In-Phase bestimmt werden. Hierbei macht sich das erfindungsgemäße Verfahren die Eigenschaft zu nutze, dass der Anhänger und die Deichsel aus Sicht des Zugteils konzentrisch um z. B. einen Kupplungskopf (Drehpunkt) rotieren. Ein derartiges Verhalten ist in den Bilddaten dann zu beobachten. Wird also eine Farb- und/oder Intensitätsverteilung entlang konzentrischer Kreisbahnen um den Kupplungskopf herum betrachtet, so sind Muster von Deichsel und Straße als Funktion eines Winkels zu erkennen. Hierbei ist das Muster der Deichsel die einzige Struktur, die sich entlang der Kreisbahn bewegt. Strukturen der Straße bewegen sich beispielsweise auf einer die Kreisbahn schneidenden Bahn. Somit erzeugt nur die Deichsel ein, von unter Umständen Änderungen in der Helligkeit abgesehen, konstantes Muster bei einer Verschwenkung des Anhängers.Overall, the inventive method for determining a relative drawbar angle can be determined without a so-called teach-in phase. Here, the method of the invention makes use of the property that the trailer and the drawbar from the perspective of the tension member concentric to z. B. rotate a coupling head (pivot point). Such behavior is then observed in the image data. Thus, when viewing a color and / or intensity distribution along concentric orbits around the coupling head, patterns of drawbar and road can be seen as a function of angle. Here, the pattern of the drawbar is the only structure that moves along the circular path. Structures of the road move, for example, on a path cutting the circular path. Thus, only the drawbar generates, apart from changes in brightness, a constant pattern when the trailer is pivoted.
Allerdings kann eine so genannte Teach-In-Phase (Lernphase) oder eine Einbeziehung von Daten des Zugteils (Lenkwinkel, Odometrie oder Feedback der Regelung) zur Verbesserung einer absoluten Genauigkeit beitragen. However, a so-called teach-in phase or inclusion of data of the tensile component (steering angle, odometry or feedback of the control) can contribute to the improvement of an absolute accuracy.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei zur Plausibilisierung und Fehlererkennung weiterer Analyseergebnisse genutzt werden. Beispielsweise kann eine Überprüfung eines, mittels eines Bewegungsmodells geschätzten absoluten Deichselwinkels verifiziert werden.The method according to the invention can be used for plausibility checking and error detection of further analysis results. For example, a check of an absolute tiller angle estimated by means of a movement model can be verified.
In vorteilhafter Weise kann der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte relative Deichselwinkel als Eingangsgröße für eine Einrichtung zur Regelung eines Fahrerassistenzsystems genutzt werden, die, wie eingangs beschrieben, eine Gliederzugführung unterstützt.Advantageously, the relative drawbar angle determined by means of the method according to the invention can be used as an input variable for a device for controlling a driver assistance system, which, as described at the beginning, supports a linkage train.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Bilderfassung und mindestens eine Auswerteeinrichtung. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend beschriebenen Verfahren durchführbar. Insbesondere kann die Einrichtung zur Bilderfassung eine Rückfahrkamera sein.Further proposed is a device for determining a relative drawbar angle. The device comprises at least one device for image acquisition and at least one evaluation device. By means of the proposed device, one of the previously described methods can be carried out in an advantageous manner. In particular, the device for image acquisition can be a reversing camera.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical characteristics.
In
In
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Einrichtung zur BilderfassungDevice for image acquisition
- 33
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 44
- Zugteilpulling part
- 55
- Anhängerpendant
- 66
- Kupplungclutch
- 77
- Kupplungskopfcoupling head
- 88th
- Deichselshaft
- 99
- zentrale Längsachsecentral longitudinal axis
- 1010
- zentrale Längsachsecentral longitudinal axis
- 1111
- Erfassungsbereichdetection range
- 1212
- Kreisbogenarc
- αα
- Deichselwinkel drawbar angle
- DPDP
- Deichselpunktpedestrian point
- BPBP
- Bildpunktpixel
- PP
- benachbarte Bildpunkteneighboring pixels
- Δr.delta..sub.R
- radiale Breiteradial width
- ΔφΔφ
- Längelength
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