CN103958325B - 用于定位预定义的泊车位置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在将2D摄像机图像用于一维系统以提取泊车位标记或者泊车位边界的情况下减少预定义的泊车位置的识别。在此，根据摄像机图像内的预定义的并且预先已知的分析处理线测量亮度变化，以便使用泊车位边界相对于与其相邻的行车道路面或者铺石路面的光学对比度来识别泊车位边界。提出不同的算法，以便由一维的亮度变化推断出预定义的泊车位置的存在或不存在。

Description

用于定位预定义的泊车位置的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种方法以及一种相应的设备，借助所述方法或者所述设备车辆能够识别预定义的泊车位置或者能够确定与预定义的泊车位置的自身相对位置和定向。因此，发明主题适合于在用于在泊车时支持驾驶员的驾驶员辅助系统中以及在用于自动泊入车辆的系统中使用。

背景技术

EP 2 093 129 A2示出一种泊车辅助系统以及一种相应的方法，在所述泊车辅助系统中设有用于识别泊车位标记的装置，借助所述装置可以识别泊车位标记的方向。

US 2008/0140286 A1示出一种用于识别泊车位标记的设备，其具有用于提取泊车位边界线的装置，所述装置从车辆尾部获得摄像机图像。映射单元通过三维映射来求取泊车位边界线的方程。

从已知的现有技术出发提供一个任务、一种方法以及一种设备，借此能够以尽可能小的存储耗费和计算耗费以及低成本的硬件实现泊车位边界的位置。

发明内容

根据本发明的任务通过根据本发明的用于定位预定义的泊车位置的方法以及根据本发明的相应的设备来解决。在本发明的范畴内，“泊车位置”理解为辨识为泊车位的预定义的泊车位置。这通常通过直的边界线实现，所述直的边界线根据通过彩色标记的行车道路面、其他颜色的石块(在石块路面(Kopfsteinpflaster)或者由单独元素构成的其他行车道路面的情形中)以及附加地施加在行车道表面上的元素(例如由铝制成的标记钉)实现。路边石边缘也经常构成预定义的泊车位的侧边界或前边界。在本发明中，“预定义的泊车位置的定位”理解为以下过程：在所述过程中进行这样的预定义的泊车位置相对于车辆的地点确定和位置确定。根据本发明，在此借助光学的2D摄像机系统拍摄(即“成像”)车辆周围环境的地面区域。为此，例如可以使用原本为泊车辅助设置的倒车摄像机或者设置在车辆前部的区域中的用于交通标识识别的摄像机或者其他驾驶员辅助系统。根据本发明还提出，在摄像机图像内的预定义的分析处理线上进行单个“帧”(即图像)中的亮度变化的求取。优选地，所述分析处理线如此覆盖摄像机图像的重要区域，使得即使在泊车位置边界例如通过标记钉中断时足够数量的分析处理线也检测泊车位边界的区域。在实际中，线之间的间距如下证明是合适的：每米检测的行车道表面设有约6至20、优选8至14个分析处理线。随后，求取位于预定义的分析处理线上的图像元素的亮度变化。在此，本发明利用以下：对于驾驶员而言，通常通过相对于其余行车道路面的光学对比度的最低程度也表明泊车位置边界线。在此，标记比周围行车道路面更亮还是更暗是不重要的。在求取预定义的分析处理线上的亮度跳变时，在传统边界线的情形中预期从第一亮度值到第二亮度值的第一亮度跳变，紧接着预期从所述第二亮度值返回至所述第一亮度值的跳变。如果现在在一个方向上确定了足够数量的亮度跳变，则可以考虑：所述亮度跳变与泊车位边界线的一个纵侧相对应。如果亮度跳变位于与其平行的相反方向上，则可以考虑：所述亮度跳变与泊车位边界线的相对一侧相对应。因此，可以由分析处理线上的亮度变化求取行车道或者铺石路表面与泊车位边界线之间的界限，而不必实施用于从2D摄像机图像中提取线几何图形的复杂算法。

以下示出本发明的优选扩展方案。

根据本发明的方法还可以包括求取在分析处理线上成像的地面区域相对于车辆的位置的步骤。如果分析处理线固定在摄像机图像内并且摄像机相对于车辆固定，则可以在以下假设的情况下特别简单地进行分析处理线与所成像的地面区域之间的分配：车辆借助所有四个车轮位于平地上。在所述情形中，摄像机图像内的分析处理线始终位于所成像的地面区域上，所述地面区域相对于车辆具有相同的位置。因此，可以通过线性方程映射摄像机图像内的分析处理线的组，借助所述组能够进行亮度跳变与由2D摄像机系统检测的地面区域的唯一分配。

如果对于足够数量的分析处理线求取亮度跳变并且所求取的亮度跳变如此相邻，使得所述亮度跳变可分配给地面区域上的一条线，则判定存在一个泊车位边界(泊车位标记和/或路边石边缘)。通过所述方式识别的泊车位边界可以用于在车辆的泊车辅助系统和驾驶员辅助系统中定位预定义的泊车位置。

进一步有利地可以提出，紧接着在以下方面检查分析处理线上的亮度跳变：是否在预定义的间距范围内在分析处理线上存在相反方向(从“亮”至“暗”或者从“暗”至“亮”)上的另一亮度跳变。预定义的间距范围例如可以确定为方程(例如2米<x<4米)。因此，可以如下实施根据地面区域中的亮度跳变辨识的线的合理性验证：所述亮度跳变是否确实分配给一个泊车位界限或一个路边石或者是否不考虑第二泊车位标记的所属形式(例如斑马线或者禁区阴影线)。因此，仅当预定义的阈值以上的亮度区域彼此位于预定义的间距范围内时，才推断出所属的第二泊车位边界。

进一步有利地，可以通过摄像机系统的多个图像进行亮度跳变的求取。当车辆运动时，可以通过以下方式校正一些错误(例如摄像机镜头的污染、像素错误)：在摄像机图像的不同的点处成像地面区域的相对应的点。在此，使用车辆的里程计数据来支持图像的相关。

根据本发明的另一方面提出一种用于定位预定义的泊车位置的设备。在此，所述设备包括基于车辆的2D摄像机系统和分析处理单元。在此，所述基于车辆的2D摄像机系统可以包括倒车摄像机和/或用于交通标识检测的摄像机，而所述分析处理单元通过在车辆中存在的控制设备、例如汽车音响本体(Head unit)构成。因此，根据本发明的具体特征同样适合其他目的并且为了其他目的设置在车辆中，从而这些组件的根据本发明的构型能够通过逻辑的实现——例如以在汽车音响本体内实施的程序代码的形式限制。在此，根据本发明的步骤相应于根据本发明的方法的以上描述的方法步骤。

根据本发明的另一方面，提供一种用于在泊车时支持驾驶员的驾驶员辅助系统或者一种用于自动泊车的系统，其通过根据本发明的方法实施预定义的泊车位置的定位。为此，所述驾驶员辅助系统可以包括或者使用根据本发明的用于定位预定义的泊车位置的设备。

附图说明

以下参考附图详细描述本发明的实施例。附图示出：

图1：泊车位前方的装配有根据本发明的设备的车辆的立体图；

图2：图1中的泊车位的成像原理图；

图3a：沿着图2中的分析处理线5a的亮度图形；

图3b：沿着图2中的分析处理线5b的亮度图形；

图4：表示根据本发明的方法的一个实施例的步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出装配有2D摄像机系统2的车辆1。2D摄像机系统2设置在车辆1的尾部区域中并且朝向位于车辆后方的(地面)区域。此外，在车辆1中设有接收摄像机系统2的图像信号的分析处理单元3。分析处理单元3与存储装置14连接，在所述存储装置中其可以存储并且又从其中调取摄像机图像用于分析、尤其用于跨帧相关。两个平行的泊车位标记6、9以及基本上垂直于所述泊车位标记6、9设置的路边石12位于车辆的后方。第一泊车位标记6具有第一侧7以及第二侧8，所述第一泊车位标记在所述第一侧以及所述第二侧处与沥青的表面邻接。同样，第二泊车位标记9具有第一侧10和第二侧11，所述第二泊车位标记在所述第一侧和所述第二侧处与位于其下方的沥青邻接。

图2示出图1中的摄像机系统2的可能的视图。除预定义的泊车位置的结合图1描述的部分以外，在所述图像上叠加分析处理线5。在示出的实施例中，水平的分析处理线5a和垂直的分析处理线5b分别彼此平行地定向并且遍布整个摄像机图像。

在图3a中示出沿着分析处理线5a的可能的亮度变化。在横坐标上绘制了负的车辆横向方向上的位置，而在纵坐标上绘制了光强度。此外，作为虚线绘制了亮度阈值13的示例，其可以用于将亮度跳变分类为“可能属于泊车位标记”。尽管普遍的测量噪声或者地面的颜色非均匀性，可识别第二泊车位标记的第一侧的亮度跳变，其后是具有更高的并且超过所述阈值13的强度的区域。随后是第二泊车位标记的第一侧的负的亮度跳变10a，自所述负的亮度跳变起强度下降到阈值13以下到相应于沥青的亮度值上。在相应于泊车位边界线的间距的间距之后，可以识别至阈值13以上的一个强度值的正的亮度跳变8a，在所述正的亮度跳变之后在到达负的第二亮度跳变7a时强度水平再次下降到阈值13以下到正常值上。

图3b示出沿着图2中的分析处理线5b的亮度变化。分析处理线5b仅仅与路边石12的成像相交，所述路边石的亮度图形12a仅仅对于路边石12的垂直侧而言位于阈值13以上。虽然路边石通常比行车道标记或者泊车位标记6、9更暗些，但恰好仍将所述亮度图形12a识别为或者分类为“泊车位边界”。

图4示出表示根据本发明的方法的一个实施例的步骤的流程图。所述方法例如通过接通点火装置或者置入倒挡或由驾驶员或者系统用户操作一种功能开始，由此所述驾驶员表达其期望——实施根据本发明的方法。当然也可以通过安装在车辆中的驾驶员辅助系统或者泊车机器人给出这样的命令。在步骤100中，借助2D摄像机系统2拍摄图像并且将其转发给分析处理单元3。在步骤200中，在分析处理单元3中在所述摄像机图像上叠加分析处理线，在所述分析处理线上求取摄像机图像的亮度变化。分析处理线例如可以分别相应于2D摄像机系统2内的图像传感器的相邻设置的像素。在步骤300中检查：在所述摄像机图像中是否包含足够数量的具有预给定的阈值13以上的对比度的亮度跳变。如果不是所述情况(N)，则在步骤100中以摄像机图像的拍摄重新开始所述方法。如果在摄像机图像内求取了足够数量的亮度跳变，则在步骤400中检查：属于彼此的亮度跳变(即分别从“亮”至“暗”或者从“暗”至“亮”的亮度跳变)是否相应于所成像的地面区域中的直线。换言之，在步骤400中求取：亮度跳变是否分配给泊车位标记或者路边石。如果不是所述情况(N)，则在步骤100中继续所述方法。如果足够数量的亮度跳变分配给地面区域中的直线(Y)，则在步骤500中求取：在预给定的间距范围内平行于所求取的一个方向的亮度跳变设置的亮度跳变能否分配给另一方向。换言之，在步骤500中求取：所求取的直线的亮度变化能否分配给确定厚度的泊车位界边界。如果不是所述情况(N)，则以步骤100继续所述方法。如果求取预定义厚度的泊车位边界，则分析处理单元可以确定所求取的泊车位边界的位置和延展并且必要时将所述信息转发给驾驶员辅助系统或者泊车机器人。随后在步骤700中可以检查：是否满足预定义的终止条件。这例如可以是，关断车辆1的点火装置，或者用户输入装置(用于识别用户的期望)给出：停止根据本发明的方法。最后，使用根据本发明的用于定位预定义的泊车位置的方法的在后连接的驾驶员辅助系统或者泊车机器人也可以发送相应的终止条件。如果不满足终止条件(N)，则所述方法以步骤100重新开始。如果满足所述终止条件(Y)，则所述方法结束。

本发明的核心思想是，在将2D摄像机图像用于一维系统以提取泊车位标记或者泊车位边界的情况下减少预定义的泊车位置的识别。为此，根据摄像机图像内的预定义并且预先已知的分析处理线测量亮度变化，以便使用泊车位边界相对于其他行车道路面或者铺石路面的光学对比度来识别泊车位边界。提出不同的算法，以便由一维的亮度变化推断出预定义的泊车位置的存在或者不存在。

即使借助附图详细描述了本发明的以上讨论的特征和方面，对于本领域技术人员而言能够实现所述方法或者所述设备的全部认为位于本发明范围内的很多修改和扩展，如其仅仅通过所附权利要求限定的那样。

Claims (9)

1.一种用于定位预定义的泊车位置的方法，所述方法包括以下步骤：

借助光学的2D摄像机系统(2)检测地面区域；

求取摄像机图像(4)内的预定义的分析处理线(5a，5b)上的亮度变化；

求取所求取的亮度变化中的亮度跳变(7a，8a，10a，11a)，

其特征在于，所述方法还包括：

当关于预定义数量的分析处理线(5a，5b)所述亮度跳变(7a，8a，10a，11a)基本上位于一条线上时，判定存在泊车位标记(6，9)和/或路边石边缘(12)。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

求取在所述分析处理线(5a，5b)上成像的地面区域相对于车辆(1)的位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：

当关于预定义数量的分析处理线(5a，5b)所述亮度跳变(7a，8a，10a，11a)基本上位于两条平行的线上时，判定存在泊车位标记。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过至少两个在所述2D摄像机系统(2)的不同位置上拍摄的摄像机图像(4)进行亮度跳变(7a，8a，10a，11a)的求取。

5.一种用于定位预定义的泊车位置的设备，所述设备包括：

基于车辆的2D摄像机系统(2)；

分析处理单元(3)，其中，

所述2D摄像机系统(2)设置用于检测地面区域；并且

所述分析处理单元(3)设置用于求取所述摄像机图像(4)内的预定义的分析处理线上的亮度变化并且求取所述预定义的分析处理线(5a，5b)上的亮度跳变(7a，8a，10a，11a)，

其特征在于，所述分析处理单元(3)还设置用于当关于预定义数量的分析处理线(5a，5b)所述亮度跳变(7a，8a，10a，11a)基本上位于一条线上时判定存在泊车位标记(6，9)和/或路边石边缘(12)。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述分析处理单元(3)还设置用于求取在所述分析处理线(5a，5b)上成像的地面区域相对于所述车辆(1)的位置。

7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述分析处理单元(3)还设置用于当关于预定义数量的分析处理线(5a，5b)所述亮度跳变(7a，8a，10a，11a)基本上位于两条平行的线上时判定存在泊车位标记(6，9)。

8.根据权利要求5或6所述的设备，其中，通过至少两个在所述2D摄像机系统(2)的不同位置上拍摄的摄像机图像(4)进行亮度跳变(7a，8a，10a，11a)的求取。

9.一种用于在泊车时支持驾驶员的驾驶员辅助系统或者用于自动泊入车辆的泊车机器人，其包括设置用于实施在权利要求1至4中任一项中定义的方法的步骤的处理器或者包括根据权利要求5至8中任一项所述的设备。