CN102693428A - 用于确定车辆和物体之间的距离的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆(100)和物体(104)之间的距离(106)的方法。所述方法包括以下步骤：确定所述物体(104)的图像中所述物体(104)的所成像的组成部分的所成像的大小，其中，所述图像代表由所述车辆(100)的检测装置(102)检测到的所述物体(104)的摄影；以及基于所述物体(104)的所成像的组成部分的所成像的大小和所成像的组成部分的参考大小来确定所述物体(104)的距离(106)。

Description

用于确定车辆和物体之间的距离的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定车辆和物体之间的距离的方法、一种相应的设备以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

借助于周围环境检测系统能够检测车辆的周围环境。这也能够求得车辆和位于车辆的周围环境中的物体之间的距离。

DE 10 2009 028 029 A1描述了一种用于提高车辆的安全性的方法，其中，扫描车辆周围的区域并且在至少一个方向上测量车辆上的至少一个位置和所述区域的实体边界之间的距离。

发明内容

在这种背景下通过本发明提供根据主权利要求所述的用于确定车辆和物体之间的距离的方法、使用所述方法的设备以及相应的计算机程序产品。有利的构型由相应的从属权利要求和以下说明得出。

本发明基于以下认识：通过使用物体或物体的组成部分的已知的尺寸可以改善车辆和物体之间的距离确定。如果从所述车辆拍摄的物体当前图像可供使用，则可以使用所述方案。为了改善距离的确定，可以将物体的已知尺寸与物体图像中物体的尺寸相关联。

本发明实现了一种用于确定车辆和物体之间的距离的方法，所述方法包括以下步骤：

确定物体的图像中物体的所成像的组成部分的所成像的大小，其中所述图像代表由车辆的检测装置检测到的物体摄影；以及

基于物体的所成像的组成部分的所成像的大小和所成像的组成部分的参考大小来确定物体的距离。

所述车辆可以是一个机动车。所述物体可以是另一个车辆。在这种情况下，所述物体的组成部分可以是车辆的一个元件，其真实尺寸是已知的。例如，所述组成部分可以是车辆的号码牌。对于号码牌，例如形状、宽度和高度是已知的。替代地，所述物体可以是建筑物、交通指示牌或者道路边界，而所述组成部分是这些物体的相应元件，其真实尺寸是已知的。理想地，使用位于确定的物体类型、例如物体类型车辆的每一个或尽可能多的物体上的组成部分。借助用于产生图像的检测装置可以检测车辆的周围环境的区域。所述检测装置可以是摄像机。图像可以包括整个物体或者物体的一个区段，所述组成部分设置在所述区段中。基于所述图像可以确定在产生物体的图像的时刻所述物体的距离。所成像的大小可以相应于图像的两个像点之间的距离，所述两个像点对应于组成部分的角点或边缘。组成部分的参考大小的值可以存储在存储器中，并且可以在识别和测量图像中的组成部分时从存储器中读取。参考大小的值可以存放在存储器中，在执行所述方法时可以访问所述存储器，以便获得参考大小的值。因此不需要确定参考大小的值。参考大小可以相应于组成部分的真实大小。参考大小也可以相应于组成部分的参考图像中组成部分的尺寸，其中，参考图像成像位于车辆的参考距离上的组成部分。相应的参考大小也可以由组成部分的真实大小和检测装置的已知参数来确定。物体的距离可以在使用截线定理(Strahlensatz)的情况下基于组成部分的所成像的大小和参考大小来确定。在此，可以使用参考大小和所成像的大小之间的比例，以便确定距离。因此，对于车辆的应用示例而言，在考虑已知的车辆组成部分、优选号码牌的情况下实现交通参与者的稳健的、基于视频的距离估计。

所述方法可以包括确定物体的图像中物体的所成像的大小的步骤。所述方法还可以包括基于所成像的组成部分的所成像的大小、所成像的组成部分的参考大小和物体的所成像的大小来确定物体的参考大小的步骤。物体的所成像的大小可以根据组成部分的所成像的大小来确定。所成像的大小可以相应于图像的两个像点之间的距离，所述两个像点对应于物体的角点或边缘。物体的大小可以是车辆的车辆宽度。物体的大小也可以是车辆的两个前大灯之间或两个尾灯之间的距离。参考大小也可以代表物体的参考图像中物体的尺寸，其中，参考图像成像位于车辆的参考距离上的物体。通过所述方式可以验证或修正物体的假定的大小，其为真实大小或者为另一应用所需的参考大小。

在确定物体的距离的步骤中，也可以基于物体的所成像的大小和物体的参考大小来确定距离。通过所述方式可以防止基于物体的大小的距离确定由于物体大小方面的不准确性而出错。即可以首先确定物体的参考大小，随后基于物体的参考大小和物体的所成像的大小来确定物体的距离。

根据一种实施方式，本发明可以包括分析图像的步骤，以便确定图像中所成像的组成部分的特有特征(charakteristisches Merkmal)。本发明还可以包括基于所述特有特征从一组组成部分的一组参考大小中选出所成像的组成部分的参考大小的步骤。因此，关于多个组成部分的参考大小可供使用。不同的组成部分可以是一个组成部分的变型，例如不同类型的号码牌。不同的组成部分也可以是不同物体的组成部分。对于可以借助于所述方法确定其距离的每一种物体类型，分别有一个或多个组成部分可供使用。确定的组成部分可以通过特有特征来定义。特有特征例如可以通过形状、颜色、亮度分布、结构、尺寸及其组合来定义。可以借助图像分析在图像中识别特有特征。为了能够确定图像中的特有特征，可以实施物体识别。借助于物体识别或者可以直接识别组成部分，或者可以首先识别物体随后识别物体的组成部分。一旦识别到组成部分，则可以选择对应于所述组成部分的参考大小。这能够实现：即使当所述物体类型的物体可能配备有不同的组成部分时，也可以确定所述种物体类型的物体的距离。这例如涉及配备不同形状的号码牌的车辆。不同的组成部分也能够实现通常具有不同组成部分的不同物体类型的物体的距离。

在此，在分析的步骤中还可以基于关于车辆和物体之间的距离的信息来确定特有特征。所述距离可以通过替代的距离确定来确定，其中，车辆和物体之间的距离基于物体的图像中物体的所测量的大小和物体的假定大小来确定。借助于所述距离可以检验组成部分的所成像的大小。所述距离也可以用于图像分析，以便缩放所述图像或者为了确定特有特征而存储的数据。由此可以简化特有特征的确定。

根据一种实施方式，本方法可以包括以下步骤：选择图像中物体的至少两个所成像的组成部分中的一个作为在确定的步骤中为其确定所成像的大小的所成像的组成部分。有利的是，物体具有两个不同的组成部分，这两个不同的组成部分都可以考虑用于确定距离。在这种情况下，可以选择这些组成部分中更适合的组成部分。例如可以选择组成部分中较大的组成部分或者以更高的质量在图像中成像的组成部分。

根据一种实施方式，可以在确定物体的距离的步骤中基于截线定理来确定距离。可以可简单且快速执行地实现截线定理的计算规定。

本方法也可以包括通过通向车辆的检测装置的接口来接收图像的步骤。通过所述方式可以始终使用当前的图像来确定距离。

本发明还实现了一种设备，其被构造用于在相应的装置中实施或实现根据本发明的方法的步骤。通过本发明的设备形式的实施变型方案也可以快速且有效地解决本发明所基于的任务。

设备在此可理解为处理输入信号并且据此输出输出信号的电设备。所述设备可以具有接口，所述接口可以按照硬件和/或按照软件来构造。在按照硬件的构造中，所述接口例如可以是包含所述设备的各种功能的所谓的系统ASIC的组成部分。然而，所述接口也可以是单独的集成电路或者至少部分由分立的构件组成。在按照软件的构造中，所述接口可以是例如在微控制器上与其他软件模块并存的软件模块。

具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，其可以存储在机器可读的载体、如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器上，并且当在相应于计算机的设备上执行所述程序时，实施根据以上所述实施方式之一的方法。

附图说明

以下根据附图示例性地详细阐述本发明。附图示出：

图1：根据本发明的一个实施例的车辆的示意图；

图2：根据本发明的一个实施例的具有一个组成部分的物体的示意图；

图3：根据本发明的一个实施例的一个组成部分的图像的示图；

图4：根据本发明的一个实施例的另一个组成部分的示图；和

图5：根据本发明的一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的以下描述中，对于在不同附图中示出并且作用类似的元件使用相同的或相似的附图标记，其中，省略这些元件的重复描述。

图1示出根据本发明的一个实施例的车辆100。所述车辆100具有形式为摄像机的周围环境检测装置102。在周围环境检测装置102的检测区域中有一个物体，在这里是另一个车辆104。周围环境检测装置102被构造用于产生车辆104的图像。所述图像可以是车辆104的数字图像。所述另一个车辆104位于车辆100的待确定的距离106上。车辆100、104中的一个或两个可以处于运动中。例如，两个车辆100、104可以在一个方向上在道路的行车道上运动。

车辆100具有用于确定车辆100和另一个车辆104之间的距离106的设备。所述设备具有用于确定所成像的大小的装置110、用于确定物体的距离的装置112和存储器114。

装置110被构造用于通过合适的接口从周围环境检测装置102接收并且分析图像。为此，装置110被构造用于在图像中识别车辆104的组成部分并且求得图像中所述组成部分的大小。根据所述实施例，所述组成部分是车辆104的号码牌，并且所述大小是号码牌的宽度。装置110被构造用于向装置112输出图像中所述组成部分的所求得的大小的值。

在存储器114中存储了所述组成部分的已知的参考大小的对应于所述组成部分的值。装置112被构造用于从存储器114中读取已知的参考大小的值，并且基于已知的参考大小的值和所求得的大小的值来确定另一个车辆104的距离106。在此，在确定距离106时可以一起考虑车辆的已知的尺寸，例如周围环境检测装置102和车辆100的朝向另一个车辆104的端部之间的距离。

图2示出根据本发明的一个实施例的具有组成部分204的物体104的示图。所述物体可以是在图1中示出的另一个车辆而所述组成部分204可以是车辆的号码牌。

图3示出根据本发明的一个实施例的组成部分204的图像304。所述组成部分204是号码牌204。号码牌204具有几乎正方形的形状。号码牌204具有明亮背景上的深颜色的字母和数字。号码牌204具有彼此叠置的两行的结构，在这些行中设置有字母和数字。

图4示出根据本发明的一个实施例的另一个组成部分204的图像304。所述另一个组成部分204是另一个号码牌204。所述另一个号码牌204具有长形的矩形形状，其中，所述另一个号码牌204的长度比高度大得多。所述另一个号码牌204具有明亮背景上的深颜色的字母和数字。根据一个实施例，明亮背景是白色的。在号码牌设置在车辆的正面时可以是这种情况。根据另一个实施例，明亮背景是有颜色的，例如是黄色的。在号码牌设置车辆的后面时可以是这种情况。所述另一个号码牌204具有一行的结构，在所述行中设置有字母和数字。

在图3和4中示出的图像304可以由在图1中示出的周围环境检测装置产生。为了识别图像340中的相应的号码牌204，可以查找相应的号码牌204的特有特征。特有特征可以涉及相应的号码牌204的形状、尺寸、颜色或结构。为了确定相应的号码牌204的距离而使用的相应的号码牌204的大小可以通过相应的号码牌204的宽度、高度或对角线来表示。

图5示出根据本发明的一个实施例的方法的流程图。所述方法可以由在图1中示出的装置实施。

在步骤520中，接收物体的图像。所述图像可以由在图1中示出的周围环境检测装置102产生。在步骤522中，在图像中查找物体和所述物体的已知的组成部分的特有特征。如果在所述图像中找到所述物体的已知的组成部分，则在步骤524中确定图像中所述组成部分的大小和图像中所述物体的大小。所述大小可以分别通过图像的像点数量来确定。在步骤526中，由图像中组成部分的大小和物体的大小以及所述组成部分的已知的参考大小来确定所述物体的参考大小。所述参考大小可以涉及参考距离。在步骤528中，由物体的参考大小和图像中物体的大小来确定所述物体的距离。在此，距离可以由物体的参考大小和图像中所述物体的大小的大小比例来确定。

替代地，在步骤524中，仅仅确定图像中组成部分的大小。在步骤526中，确定组成部分的已知的参考大小，例如从存储器中读取。在步骤528中，由组成部分的参考大小和图像中组成部分的大小来确定物体的距离。在此，距离可以由组成部分的参考大小和图像中组成部分的大小的大小比例来确定。

在步骤522中，可以首先确定物体的大致距离。为此可以确定图像中物体的大小。所述大致距离可以由图像中物体的大小和物体的假定的大小的比例来确定。可以使用关于距离的信息，以便定位图像中的组成部分，并且如此唯一地识别图像中的组成部分，使得可以在步骤526中使组成部分与参考大小相对应。

根据一个实施例，可以借助两个探测到的前大灯或尾灯通过假定的平均车辆宽度实施车辆的距离估计。通过图像中测量到的灯的像素距离借助于截线定理来计算假定的车辆宽度，并且由此估计距离。对于在前行驶的或者相向行驶的车辆的基于视频的距离估计由于假定的车辆宽度是具有误差的。可以通过以下方式减小所述误差：通过探测和测量在其大小方面已知的车辆组成部分来重新估计所观察的车辆的车辆宽度，所述车辆宽度又可以用于改善的距离估计。

可以在探测所期望的车辆组成部分——例如号码牌时通过图像中物体大小与图像中车辆大小的比较来优化假定的车辆宽度。应当考虑在白天和在夜晚均可以在车辆上在相关的距离区域中探测到的车辆组成部分。通过车辆组成部分的已知的大小可以快速地并且简单地确定当前观察的车辆的宽度。

所述信息还可以用于各种各样的应用，例如距离保持(ACC)、碰撞警告或者灯光控制。

作为大小已知的车辆组成部分，根据一个实施例建议号码牌，因为其在白天清楚可见，而在夜晚被明显地照亮。照明可以来自号码牌照明装置和可能来自自身的光。如果将来存在定义大小的车辆组成部分，例如标准化的反光镜，则这些也可以考虑用于距离估计。

在欧洲，号码牌的大小是标准化的。其具有小的高度并且相当宽。在不具有用于通常号码牌的足够位置的车辆上可看到另一种号码牌大小(更正方形)。对于这种情况可以实施明确的号码牌分类，或者动用距离估计。

替代地，实施初始的距离估计。借助所述估计进行通常的号码牌大小的可信度检验或者分类。最后在此基础上优化距离估计。在此涉及一种迭代的方法。

在标准化的几何形状的基础上可以通过图像中号码牌的测量在使用截线定理的情况下估计车辆的距离。所述方法可用于具有特有的并且在其大小方面已知的车辆组成部分的所有交通参与者，例如车辆和摩托车。

所描述的和在附图中示出的实施例仅仅是示例性选择的。不同的实施例可以完全或者关于单个特征彼此组合。也可以为一个实施例补充另一个实施例的特征。此外，本发明的方法步骤可以重复并且可以以不同于所描述的顺序的顺序执行。

Claims (10)

1.用于确定车辆(100)和物体(104)之间的距离(106)的方法，所述方法包括以下步骤：

确定(524)所述物体的图像(304)中所述物体(104)的所成像的组成部分(204)的所成像的大小，其中，所述图像代表由所述车辆(100)的检测装置(102)检测到的物体摄影；以及

基于所述物体的所成像的组成部分的所成像的大小和所成像的组成部分的参考大小来确定(528)所述物体的距离(106)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有确定(524)所述物体的图像(304)中所述物体(104)的所成像的大小的步骤，并且具有基于所成像的组成部分的所成像的大小、所成像的组成部分的参考大小和所述物体的所成像的大小来确定(526)所述物体的参考大小的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定(528)所述物体(104)的距离(106)的步骤中，基于所述物体的所成像的大小和所述物体的参考大小来确定所述距离。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法具有分析(522)所述图像(304)的步骤，以便确定所述图像中所成像的组成部分(204)的特有特征，并且具有基于所述特有特征从一组组成部分的一组参考大小中选出所成像的组成部分的参考大小的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述分析(522)的步骤中，还基于关于所述车辆(100)和所述物体(104)之间的距离的信息来确定所述特有特征。

6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：选择所述图像(304)中所述物体(104)的至少两个所成像的组成部分中的一个，作为在所述确定(528)的步骤中为其确定所成像的大小的那个所成像的组成部分。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定(528)所述物体(104)的距离的步骤中，基于截线定理确定所述距离(106)。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法具有通过通向所述车辆(100)的检测装置(102)的接口来接收(520)所述图像(304)的步骤。

9.用于确定车辆(100)和物体(104)之间的距离(106)的设备，所述设备被构造用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

10.具有程序代码的计算机程序产品，用于当在设备上执行所述程序时实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

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