CN104340109B - 驾驶员辅助系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动控制车辆(1)上的光源(7)的驾驶员辅助系统，其包含摄像头(15)和图像分析单元(16)，设置所述图像分析单元用于在由所述摄像头(15)提供的图像中搜索描绘出打开的车辆前照灯(7)的第一亮区，并且在识别出第一亮区和第二亮区时关闭所述光源(7)，所述第二亮区比打开的车辆前照灯(7)的成像更大并且更暗。

Description

驾驶员辅助系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于自动控制车辆上的光源、尤其远光灯的驾驶员辅助系统。
背景技术
这种驾驶员辅助系统例如由DE 10 2004 033 705 A1已知。这种传统的驾驶员辅助系统包括雷达传感器，其波束被外部物体(如相向驶来的车辆)反射并且再由传感器接收。波束不能到达没有处于雷达传感器的直接视线连接范围内的车辆并且不能检测到这种车辆。作为对雷达传感器的备选或补充，可以设置摄像头，图像处理装置对摄像头的图像进行分析以确定图像显示的是否是机动车。在实际中，在这种摄像头的图像中，相向驶来的车辆只能根据车辆的前照灯在图像中呈现的两个亮区识别。车辆车身的轮廓通常被前照灯发光照射。
因为雷达传感器和摄像头均需要与相向驶来的车辆的视线接触，以便对其进行识别并且由此能够关闭远光灯，所以不能避免相向驶来的车辆的驾驶员在从车辆可见至通过驾驶员辅助系统识别出该车辆之间的时间间隔内被短时间地眩目。
发明内容
本发明的实施形式所要解决的技术问题在于，如此改进用于自动控制车辆上的光源的驾驶员辅助系统，从而将相向驶来的车辆的交通参与者被眩目的危险减至最小。
该技术问题根据本发明的设计方案通过一种具有摄像头和图像分析单元的驾驶员辅助系统解决，其中，设置所述图像分析单元用于在由所述摄像头提供的图像中搜索描绘出打开的车辆前照灯的第一亮区，并且在识别出第一亮区和第二亮区时关闭所述光源，所述第二亮区比打开的车辆前照灯的成像更大并且更暗。本发明的效果基于此，即在许多情况下，前照灯不是在靠近相向驶来的车辆时可看见的由该相向驶来的车辆发出的第一灯光，而是来自被该相向驶来的车辆的前照灯照射的物体的光亮。这些物体可能不比照射它们的前照灯更亮，并且通常它们也比前照灯更大。就此，如果与这些物体相应的图像亮区的尺寸过大或者亮度过小以至于无法被认为是车辆前照灯的影像的话，则这种可在摄像头图像中看到的一个较亮物体或者多个较亮物体可以被认定为被相向驶来的车辆的前照灯照射。
为了能够确保这种第二亮区真的只能在黑暗中识别，可以通过图像分析单元为第二亮区的识别规定这样的前提条件，即第二亮区在图像面积上所占的比例小于同时检测到的暗区。
在可以看到相向驶来的车辆之前，可以根据其前照灯在悬浮颗粒(尤其是当空气湿度较高时在晚间冷却的空气中形成的小水滴)处的光线散射识别出该车辆的靠近。当配置有按照本发明的驾驶员辅助系统的车辆和来自相反方向的另一台车辆靠近山丘的山顶路段时，这种散射光尤其可以清楚地看到。在这种情况下，山丘遮挡了看到另一台车辆的前照灯的直接视线，但是在晚间天空作为背景时可以良好地识别出散射光线。作为对这种情况的适配，可以相宜地设置图像分析单元，尤其当第二亮区处于水平面之上和/或连续地过渡为暗区时，才对第二亮区进行识别。
此外，可以设置图像分析单元，尤其当第二亮区包含处于较暗背景之前的较亮物体时，才对第二亮区进行识别。这种物体尤其可以是路边的被另一台车辆的前照灯照射的物体，但是也可以考虑由前照灯照射的被黑暗包围的车道表面区域。
另一种备选方案是，尤其在第二亮区在较暗物体之后形成较亮背景时，才对第二亮区进行识别。这种较亮背景例如可以由直接处于相向驶来的车辆之前的车道或者车道边缘处被相向驶来的车辆照射的物体构成，它们从配有驾驶员辅助系统的车辆的视角来看部分隐藏在未被照射的物体(如车道边缘处的树)之后。
如果图像分析单元与地图数据库和用于确定车辆地理位置的定位设备耦连，并且设置图像分析单元用于在识别第二亮区时考虑地图数据库的信息，则可以改善正确识别第二亮区的几率。这种地图数据库和定位设备集成在已知的车辆导航设备中。
如果例如第二亮区由于悬浮物处的光散射而形成，则当处于车辆之前的行驶路段具有山丘山顶路段时，可以相宜地提高图像分析单元识别第二亮区的预备程度。
以类似的方式，当处于车辆之前的行驶路段具有弯道并且在所述弯道的外侧存在较亮物体，以至于该物体可以被处于弯道外侧的尚不可见的行驶路段上靠近的车辆照射时，提高图像分析单元识别第二亮区的预备程度，。
此外，当处于车辆之前的行驶路段具有弯道并且在所述弯道的内侧存在较暗物体时，提高图像分析单元识别第二亮区的预备程度。
此外，所述图像分析单元可以与车对车接口相连，并且当接收到另一台车辆的车对车信号时，可以提高图像分析单元识别第二亮区的预备程度。这种信号的存在至少显示了附近有另一台车辆，因此不能排除该另一台车辆很快出现在视线范围内的可能性。
为了能够更准确地评估这种车辆可见的几率，相宜地设置所述图像分析单元用于从车对车信号中提取关于另一台车辆的位置、行驶方向、转向角和/或速度的信息。
所述技术问题根据本发明的另一设计方案通过一种用于自动控制车辆上的光源的方法解决，所述方法具有以下步骤：
-接收位于车辆前方的周围环境的图像；
-搜索所述图像，以寻找描绘打开的车辆前照灯的第一亮区，
-搜索所述图像，以寻找第二亮区，所述第二亮区比打开的车辆前照灯的成像更大并且更暗，
-在识别到第一亮区时关闭光源，并且
-在识别到第二亮区时关闭光源。
本发明的另一技术主题是一种包括指令的计算机程序产品，当在计算机上执行所述指令时，所述指令使得计算机能够作为驾驶员辅助系统的图像分析单元如上所述地工作或者执行如上所述的方法。
本发明的另一技术主题是一种计算机可读取的数据载体，其中保存有使计算机能够以上述方式工作的程序指令。
此外，建议一种用于自动控制车辆上的光源的设备，该设备可以理解为纯软件地或者说纯粹依靠计算机程序实现的功能模块构架。所述设备具有以下装置：
-用于接收位于车辆前方的周围环境的图像的装置；
-用于搜索所述图像以寻找描绘打开的车辆前照灯的第一亮区的装置，
-用于搜索所述图像以寻找第二亮区的装置，所述第二亮区比打开的车辆前照灯的成像更大并且更暗，
-用于在识别到第一亮区时关闭光源的装置，和
-用于在识别到第二亮区时关闭光源的装置。
附图说明
本发明的其它特征和优点由以下参照附图对实施例的说明得出。在附图中：
图1示出本发明的第一种典型应用情况；
图2示出第二种应用情况；
图3示出按照本发明的驾驶员辅助系统的方框图并且
图4示出在按照本发明的驾驶员辅助系统中运行的工作方法的流程图。
具体实施方式
图1以示意图示出在相同道路3上沿相反方向在黑暗的凸形隆起路段4中靠近的两台车辆，即一台配置有用于自动开关远光灯的驾驶员辅助系统的车辆或自身车辆1和另一台车辆2。如根据点划线5、6可以看出，两台车辆的前照灯7的光锥彼此被凸形隆起路段4遮住，因此没有驾驶员能够看到相向驶来的车辆的前照灯7。但是如果空气在晚间被冷却，则在空气湿度足够大时会形成使前照灯7的光线散射的小水滴。在这种情况下，从自身车辆的角度可以由此识别出另一台车辆2的靠近，即在道路3上方在凸形隆起路段4的区域内在黑暗的夜空下呈现出漫散射发光的雾团8。
在图2中示出第二种典型的应用情况。自身车辆1和另一台车辆2由弯道9的相反方向相互靠近。从自身车辆1的视角不能看到另一台车辆2，例如因为它仍隐藏在建筑物、丘陵地带10或类似物体之后。如果道路3具有适当的高度变化，即尤其如果道路是平的或者由至少一个方向朝弯道9向下倾斜，则由此可以预期，从自身车辆1的视角可以比相向驶来的车辆2更早地看到由另一台车辆2的前照灯7照亮的车道区域11。即使道路3的高度这样变化，使得从自身车辆1的视角不能看到由车辆2照亮的车道表面，则可以根据道路边缘处由另一台车辆2照亮的物体识别出另一台车辆2的靠近，在此例如通过弯道9外侧的树12，它们被车辆2照亮并且可以被自身车辆1毫无遮挡地看到并且在未被照亮的黑暗景物之前被良好地识别出。
由相向驶来的车辆2照亮的车道表面区域11或者车道边缘处的物体(在此是灌木丛13)也可以由自身车辆1感知到，如果它们被弯道9内侧的物体(例如树干14)部分遮挡的话。在此处示出的实施例中，树干14没有被车辆2的光锥照到并且因此在由车辆2照亮的物体(如车道区域11或者灌木丛13)之前形成暗影。即使车辆2的光线照到了树干14，光线也只在基本上背离自身车辆1的一侧照射树干，因此在这种情况下较暗的树干也能在较亮的背景之前凸显出来。
自身车辆1配置有用于控制远光灯的驾驶员辅助系统，其在图3中作为框图显示。所述驾驶员辅助系统包括摄像头15，所述摄像头15沿自身车辆1的行驶方向向前指向，以便检测处于车辆前面的道路3和道路边缘。摄像头15的视角应比自身车辆1的前照灯7的光锥更大，以便尤其检测这种环境区域，其中可以清楚地识别相向驶来的车辆的光反射，而无需由自身车辆1的前照灯发光照射。
摄像头15将其图像提供给图像分析单元16，所述图像分析单元16还耦连在导航设备17和/或车对车无线电接口18上。图像分析单元16可以从导航设备17获得关于自身车辆1周围环境的信息，例如道路3的走向、高度变化、道路边缘处的建筑物和/或植物，它们通常包含在保存于导航设备17的地图数据。通过车对车无线电接口18可以接收另外的配有相应接口的车辆的信号，所述信息说明这种车辆的存在并且在必要时说明其位置、行驶方向和/或速度。
图4示出由图像分析单元16实施的工作方法的流程图。图像分析单元16以有规律的时间间隔从摄像头15获得环境图像(S1)。在步骤S2中，确定图像的黑暗部分比例，也就是图像亮度低于预设边界值的图像面积所占的比例。因为为了补偿不同的环境亮度，摄像头需要使用不同的色彩加强和/或综合延时，所以也可以参考摄像头的相关参数的信息，以便评估车辆1是否在黑暗环境中运动、例如在夜间无照明的道路上或者无照明的隧道中运动。
如果确定图像的黑暗部分比例小于阈值或者图像的拍摄参数表示较亮的环境，则中断步骤S3中的处理过程。而如果确定图像基本上显示为黑暗，则在步骤S4中确定图像的亮区，即亮度明显高于图像中绝大部分区域的图像区域。
通常在每个图像中均能够找到这种亮区，即至少是由自身车辆1的前照灯7的光锥本身照射到的物体的影像。如果没有这些影像，则可以向驾驶员输出警告，以便使其打开前照灯7。
在步骤S5中选择亮区。在步骤S6中研究其亮度。如果所选的亮区是相向驶来的车辆打开的前照灯的影像，则可以预期的是，摄像头15的感光至少在该亮区的中央部分内达到较高的亮度值并且通常甚至已经饱和。如果摄像头15是彩色摄像头，那么所有颜色的感光达到饱和的亮区的中央部分的存在就是前照灯成像的有力证据。如果观察到较高亮度或者饱和，则在步骤S7中检验相关亮区的大小是否与假设其为车辆前照灯时的大小一致。为此，也可以参考由摄像头15的图像或者例如雷达传感器的输出内容所推导出的关于光源距离和由此得到的其成像比例的信息。
如果亮区的大小在考虑到所述成像比例的情况下与假设其为前照灯成像时的大小一致，则图像分析单元16关闭自身车辆1的前照灯7上的远光灯(S8)。
如果在步骤S7中，亮区的大小与假设其为前照灯成像时的大小不匹配，则处理过程可以跳到步骤S9，在该步骤中检验图像是否包含另一个未被研究的亮区。如果没有，则结束处理过程，如果有，则返回到步骤S5，以便选择尚未研究的亮区。作为备选，所述方法也可以从S7跳到步骤S10，当在步骤S6的亮度检验中得出该亮度预期小于前照灯成像的亮度时，也进入步骤S10。
在步骤S10中检验是否具有接口18的实时的车对车数据。在最简单的情况下，在步骤S11中对这些数据的分析可以包括确定具有车对车能力的车辆在附近范围内，并且接下来在步骤S12中，以待描述的方式使图像分析单元16更倾向于将所观察到的亮区判断为这种车辆前照灯的反射。
按照另一种扩展的设计方案，也可以在步骤S11中考虑包含在车对车数据中的量化信息、尤其是关于发送所述信息的车辆的位置和行驶方向，以便判断该车辆是否在道路3上朝自身车辆1相向而行。对这些信息的分析已经可以提供如此明确的结果，使得所述方法如附图中通过虚线箭头所示的那样直接跳到S8并且关闭远光灯。如果对车对车数据的分析不能明确得出有车辆相向而行，但是这种假设看上去有道理，则在步骤S12中降低点数阈值，所观察的亮区必须在接下来的研究中达到或者超过所述点数阈值，以便被判断为相向驶来的车辆的反射。
接下来参考来自导航设备17的信息对亮区进行评估。因此例如在步骤S13中检验是否在自身车辆1行驶的道路3前方存在凸形隆起路段4，相向驶来的车辆2可能隐藏在该凸形隆起路段4之后。如果是，则亮区可能是雾团8的影像，如参照图1描述的那样。这种雾团应至少具有道路3的宽度，并且其距离应大致与凸形隆起路段4的距离相同。根据这些假设计算出云雾8的影像在摄像头15的图像中的最小尺寸并且与亮区的大小进行比较。如果亮区比预期的小(并且摄像头15的视野没有受到沿相同方向在前行驶的车辆的限制)，则可以认为其不是被照射的雾团8，并且所述方法转向步骤S17。而如果所述大小与假设亮区是雾团8时的大小一致，则继续(在步骤S15中)检验该亮区是否处于道路3的车道上。如果不是，则需要假设该亮区由其它原因产生并且所述方法又过渡到步骤S17。
此外，雾团8的影像应至少在局部具有模糊的边缘，也就是连续过渡为暗区。如果在步骤S16中证明也满足了这个条件，则将所述亮区认定为由相向交通照射的雾团8的影像并且关闭远光灯(S8)。
如果亮区是被照射的雾团8的这种假设在上述步骤S13至S16的任一个中都没有得到肯定，则在步骤S17中检验在道路3前方是否存在弯道9。如果不是这种情况，则相向交通应能根据其直接可见的前照灯被识别出并且应该已经在步骤S7中被认定。因此在这种情况下在此位置终止对所选亮区的处理，并且所述方法跳至后续步骤S9。
出于完整性原因应该注意，弯道在此可以理解为任何形式的道路走向，其迫使车辆改变方向，尤其也可以是道路交汇口。
在步骤S18中检验亮区是否是处于自身车辆1前方的道路3的车道的影像的一部分。如果是，则很大的可能性是尚不可见的另一台车辆照亮了道路3。如果被照亮的车道区域(相应于图2的区域11)的尺寸和其亮度与假设其是相向驶来的车辆的反射时的尺寸一致，则方法过渡至步骤S8。车对车数据表示有另一台车辆2相向驶来的几率越大，就可以事先在步骤S12中将所观察的亮区必要的亮度大小的区间界限设置得越大。
如果亮区没有处于车道上，则作为第二可能的假设在步骤S19中检验亮区是否处于弯道9的外侧并且因此可能是由该处被照射的物体(如图2中的树12)产生的。如果是，则在步骤S20中例如根据雷达数据或者通过与之前摄像头15提供的图像进行的比较来估算与被照射物体12的距离，以便判断所述物体是否出现在较暗的背景之前。如果是，则所述物体被相向驶来的车辆2照射的假设是有道理的，并且关闭远光灯(S8)。
相反，如果在步骤S21中确定，亮区从自身车辆1的角度观察处于弯道9的内侧，则处于前方的较暗物体(如树干14)表示被照射的物体(如灌木丛13)从自身车辆1的角度观察处于弯道9的自身一侧的路边上，并且在这种情况下也假设(S22)有另一台车辆2靠近，并且关闭远光灯(S8)。
如果亮区既没有处于道路本身之上也没有在弯道9附近，则假设其不是由相向驶来的车辆产生的，并且所述方法过渡至步骤S9。
如果没有图像的那个亮区来源于相向驶来的车辆，则所述方法在研究最后的亮区后结束，并且至少在重复所述方法之前保持远光灯打开。
驾驶员可以听任重新打开远光灯。但是也可以规定，远光灯例如通过以下方式再次自动地打开，例如方法是，图4所示方法的检验过程在远光灯关闭时也有规律地重复进行并且当在预设时长内不具备关闭(S8)远光灯的条件之后或者当在步骤S7中识别出相向驶来的车辆的前照灯并且所述前照灯不再包含在之后拍摄的图像中时，再次打开远光灯。在这种情况下认为，车辆1、2已经从彼此旁边驶过并且因此不再存在眩目危险。
应该理解到，虽然上述详细说明和附图展示了本发明特定的示例性设计方案，但是它们只起到说明作用，并且不应该限制本发明的保护范围。所述设计方案的变型是可行的，只要不超过权利要求的保护范围。尤其还存在权利要求中未提及的由说明书和附图中得到的实施例的特征。这些特征也可以在另外的在此特定公开的组合中出现。实际上，大多数这种特征都已经以相同的语句或其它的结合上下文的方式被提及，因此所述特征只在特定公开的组合中出现是不正确的；反而，原则上还能够减少或改变多个所述特征，只要其不涉及本发明的功能特性。
附图标记清单
1 自身车辆
2 另一台车辆
3 道路
4 凸形隆起路段
5 线
6 线
7 前照灯
8 雾团
9 弯道
10 丘陵地带
11 区域
12 树
13 灌木丛
14 树干
15 摄像头
16 图像分析单元
17 导航设备
18 车对车无线电接口

Claims (12)

1.一种用于自动控制车辆(1)上的光源(7)的驾驶员辅助系统，其包含摄像头(15)和图像分析单元(16)，所述图像分析单元被设置用于在由所述摄像头(15)提供的图像中搜索描绘打开的车辆前照灯(7)的第一亮区，并且既在识别出第一亮区时也在识别出比打开的车辆前照灯(7)的成像更大并且更暗的第二亮区时关闭所述光源(7)，其中，所述图像分析单元(16)被设置成，当所述第二亮区在较暗物体(14)的后面形成较亮背景(11；13)时，才对所述第二亮区进行识别。
2.按权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述图像分析单元(16)被设置成，当所述第二亮区在图像面积中的所占比例小于暗区时(S2、S3)，才对所述第二亮区进行识别。
3.按权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述图像分析单元(16)被设置成，当所述第二亮区处于水平面之上和/或连续地过渡为暗区时，才对所述第二亮区进行识别。
4.按权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述图像分析单元(16)被设置成，当所述第二亮区包含处于较暗背景之前的较亮物体时，才对所述第二亮区进行识别。
5.按权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述图像分析单元(16)与地图数据库和用于确定车辆地理位置的定位设备耦连，并且被设置用于在识别所述第二亮区时考虑所述地图数据库的信息。
6.按权利要求3所述的驾驶员辅助系统，其中，当处于车辆之前的行驶路段(3)具有隆起(4)时，提高所述图像分析单元(16)识别所述第二亮区的预备程度。
7.按权利要求4所述的驾驶员辅助系统，其中，当处于车辆之前的行驶路段具有弯道(9)并且在所述弯道(9)的外侧存在较亮物体(12)时，提高所述图像分析单元(16)识别所述第二亮区的预备程度。
8.按权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，当处于车辆(1)之前的行驶路段(3)具有弯道(9)并且在所述弯道的内侧存在较暗物体(14)时，提高所述图像分析单元(16)识别所述第二亮区的预备程度。
9.按权利要求1所述的驾驶员辅助系统，其中，所述图像分析单元(16)与车对车接口(18)相连接，当接收到另一台车辆的车对车信号时，提高所述图像分析单元(16)识别所述第二亮区的预备程度。
10.按权利要求9所述的驾驶员辅助系统，其中，所述图像分析单元(16)被设置用于从车对车信号中提取关于所述另一台车辆的位置、行驶方向、转向角和/或速度的信息。
11.按权利要求1至10之一所述的驾驶员辅助系统，其中，所述光源(7)是远光灯。
12.一种用于自动控制车辆(1)上的光源(7)的方法，其中，所述方法由按照权利要求1至11之一所述的用于自动控制车辆(1)上的光源(7)的驾驶员辅助系统实施，所述方法具有以下步骤：
-接收位于车辆前方的周围环境的图像；
-搜索所述图像，以寻找描绘打开的车辆前照灯的第一亮区，
-搜索所述图像，以寻找第二亮区，所述第二亮区比打开的车辆前照灯的成像更大并且更暗，
-在识别到所述第一亮区时关闭光源(7)，并且
-在识别到所述第二亮区时关闭光源。
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