CN109643365B - 用于识别车库门的开启状态的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于识别车库门或诸如此类限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的方法与装置。控制装置(12)产生预定义光型(10)。照明灯装置(14)将所述预定义光型(10)投射到所述门(8)上，摄像机装置(18)则对投射在所述门(8)上的光型(20)进行检测。所述控制装置(12)将所述摄像机装置(18)检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)进行比较，并且根据所述检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)之间的差别输出相应的信息信号。所述差别定义了所述门(8)的开启状态。

Description

用于识别车库门的开启状态的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种用于识别车库门或诸如此类限定车辆入口的门的开启状态的方法与装置。
背景技术
借助于安装在传统车辆(例如乘用车)中的泊车系统的超声波传感器无法可靠识别车库门的开启状态。尽管超声波传感器在正常行车时具有1米左右的有效距离，并且在泊车时常用的低速度下具有大约5至6米的有效距离，但是鉴于其在泊车系统中的安装高度，超声波传感器只有在不超过50cm左右的高度下才提供可靠反馈。然而，确定车库门的开启程度是否允许车辆安然无恙地驶入车库，这特别是对于自动泊车而言非常重要。
车辆中也越来越多地使用摄像机，摄像机在行车过程中检测车辆前方的道路并且例如记录道路标记或交通标志。传统摄像机很难对门进行正确分类，也就是将门识别成车库门并识别其开启状态。
例如用来测量与前方车辆之间的距离的雷达传感器应用于车库门时，会受门后方正在开启的空间内的反射影响而提供不清晰的结果，或者提供不了雷达所发出的无线电波的可被明确定位的回波。
使用激光束来进行光学测距的激光雷达大多提供过小的张角，因而对检测向上开启的门同样造成了极大限制。
借助传统技术只能不可靠地测定向上开启的车库门的开启状态。举例而言，当车库门在开启过程中停在一半高度上，从而妨碍车辆驶入时，也很难检测。侧向滑动的非实心门同样会提供不可靠的回波。
上述情况也可参考US 2014/0118111 A1。该案描述一种警报系统，该警报系统在门意外开启时向负责人发出警报，以便能再度关闭车库。其中描述了各种确定门已开启的物理方法。这些方法例如基于门开启时相对于门关闭时的亮度变化和噪声电平变化，基于门上的RFID芯片，或者也基于门开启时的存储图像与门关闭时的存储图像的图像比较。这些方法需要使用复杂的设备且/或仅可用于自有的已知的门。其他原理是利用激光或超声波来测量门与被泊车辆之间的距离。这些原理从门的角度来说更为灵活，但是也像前述方法中的个别方法那样存在无法识别半开启的门或非实心门(例如格栅门)这个问题。
由现有技术已知用照明灯照亮车辆前方区域的系统。
由DE 10 2011 119923 A1已知一种为车辆提供导航和操作辅助的智能照明系统。除了正常照明外，这种系统还将车辆及其部件的尺寸或者说作用半径投射到道路上。车辆宽度的这种可视化的目的是要形成某种在狭窄的通行区域(例如庭院入口和车库入口)内也能提供帮助的报警系统。一旦限制射束在入口边界(例如车库门左右两侧的墙壁)上变得可见，对于车辆驾驶员来说，这就意味着可能的碰撞。然而，这种已知的照明系统无法用来检测车库门的开启状态，因为车辆的投影主要出现在车辆前方的地面上。另外，这种系统不能自动检测开启状态。
由DE 10 2015 224 792 A1已知一种操作汽车照明灯的方法，所述照明灯具有至少一个发光的可控照明灯元件。照明灯的照明灯元件产生由摄像机监测的光分布。摄像机生成图像数据，借助这些图像数据测定照明灯的实际工作状态。通过将推导出来的实际工作状态与预期的额定工作状态进行比较，测定照明灯所存在的功能限制。摄像机整合在汽车中并且布置在汽车挡风玻璃后面，例如整合在后视镜装置中。借助这种已知的方法可以在行车期间识别照明灯元件减弱了的功能并采取相应措施。但是，这种已知方法仅监测照明灯自身的功能，因而无法用来检测车库门的开启状态。
CN 105 222 752 A和CN 203 094 055 U这两个中国专利说明书描述的是通过投射在道路上的线条图案来识别路面不平度的方法。其优点在于，借助2D摄像机的记录最终可生成道路表面的3D图像。
关于进一步的现有技术，可进一步参考DE 103 36 681 A1，该案描述一种选择性照亮车辆环境中被识别到的物体的方法。为此而使用复杂的照明灯，该照明灯能够将其光束选择性地对准待照亮的物体。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够可靠识别车库门或诸如此类限定车辆入口的门的开启状态的方法与装置。
根据本发明，这个目的通过一种具有权利要求1中的特征的方法而达成。有利的技术方案和进一步方案产生于相关的从属权利要求。此外，上述目的还通过一种根据权利要求4所述的装置而达成。在此，有利的进一步方案也提供在从属权利要求中。
根据所述方法，产生预定义光型/光样式(Lichtmuster)并将其投射到所述门上。对投射在所述门上的光型进行检测并将其与所述预定义光型进行比较。根据所述检测到的光型与所述预定义光型之间的差别，产生相应的信息信号，其中所述差别定义了所述门的开启状态。本发明的方法简单地通过将光型投射到待检测的门上并进行观测，就能识别门关闭着、部分开启还是完全开启。其中，将预设图案与真实检测到的图案进行比较。
为了识别所述门的至少部分地开启着的区域，可对所述检测到的光型的相对于所述预定义光型改变了的区域进行检测。其中在检测到的或者说被观测的光型中，预定义光型的一些部分不出现、不完整地出现或失真地出现在至少部分地开启着的区域中，因为在这些区域中，预定义光型未被投射到车库门的任何一个部分上。
其中，所述预定义光型具有由相同几何形状和相同面积的同类型光图/光图案(Lichtfigur)所形成的矩阵布局。这种布局便于将预定义光型与检测到的光型进行比较，因为能清楚地识别出差别。
通过以下方式也能检测所述门的开启过程：对投射在所述门上的所述光型所实施的所述检测以及对所述检测到的光型与所述预定义光型所实施的所述比较为连续进行或反复进行。其中，对检测到的光图的数量随时间推移而发生的变化以及所述光图的面积随时间推移而发生的变化进行评估。
所述装置设有用于产生预定义光型的控制装置以及用于将所述预定义光型投射到所述门上的照明灯装置。摄像机装置对投射在所述门上的光型进行检测或观测。所述控制装置将所述摄像机装置检测到的光型与所述预定义光型进行比较，并且根据所述检测到的光型与所述预定义光型之间的差别输出相应的信息信号，其中所述差别定义了所述门的开启状态。本发明的装置简单地通过将光型投射到待检测的门上以及投射到门后面的空间上并进行观测，就能识别门关闭着、部分开启还是完全开启。其中，将预设图案与真实检测到的图案进行比较。
根据优选实施方式，所述照明灯装置可具有至少一个配备有可由所述控制装置独立控制的LED芯片的格栅式光源(Raster-Lichtquelle)或诸如此类具有投射能力的照明灯。这种照明灯又称多光束LED照明灯，能够将清晰的光型投射到一个面(例如车库门)上。同样可以使用所谓的激光照明灯。这种光型便于摄像机装置识别并且便于在控制装置中处理，从而能可靠识别与投射面之间的距离。
在进一步的实施方式中，所述照明灯装置可具有红外二极管(IR二极管)并且在红外波长范围内投射所述光型。肉眼看不到红外线，因此对门的开启状态的识别可以不为观测者所察觉地进行，也不会不必要地使人目眩。替代性地，也可以借助TOF摄像机例如进行所谓的飞行时间(TOF)测量，其中像闪光式激光雷达那样借助激光扫描实施飞行时间法。
可以在所述车辆内部设置显示装置，根据所述控制装置所产生的信息信号在所述显示装置上为所述车辆的驾驶员显示所述门的开启状态。这可以以声学和/或图解的方式来进行。其中，显示装置在车库内的泊车过程中和/或通过门的过程中为驾驶员提供支持。
在另一有利的实施方式中，所述控制装置可与所述车辆的全自动或半自动泊车系统连接。根据所述控制装置所产生的信息信号，可将所述门的开启状态用于所述车辆的泊车过程的控制。举例而言，借助所谓的多向遥控泊车(Remote Park-Piloten)，可以在智能手机的遥控下停泊增设了超声波泊车传感器的车辆。其中，对于所谓的车库内遥控泊车而言，重要的是系统将车库门的开启状态考虑在内。
本发明方法和本发明装置的进一步的有利技术方案通过实施例而变得清楚，下面参考附图对该实施例进行详细说明。
附图说明
其中：
图1为定位于车库门前方的车辆的侧面示意图，该车辆装备有根据本发明实施方式的用于识别车库门的开启状态的装置；
图2为图1所示的定位于车库门前方的车辆的俯视示意图；
图3为图1和图2所示的车库门处于完全关闭位置时的正面示意图，其中预定义光型被投射在车库门上；以及
图4为图1至图3所示的车库门处于部分开启位置时的正面示意图，具有相对于预定义光型改变了的光型。
具体实施方式
图1以侧面示意图示出定位于车库门8前方的车辆6，该车辆装备有根据本发明实施方式的用于识别车库门的开启状态的装置，下面对该装置进行详细说明。
车辆6的照明灯装置14将图1中用带有附图标记10的光锥示意性示出的预定义光型投射在图中未详细示出的车库的门8上。门8关闭着。预定义光型10被完整地投射在门8上并产生投射光型20。
预定义光型10由通过车辆总线与照明灯装置14连接的控制装置12产生，该控制装置安装在车辆6中。控制装置12是具有相应图形特性的车载计算机。
连接在车辆总线上的摄像机装置18在前挡风玻璃后面布置在车辆6的后视镜装置区域内并且对投射在门8上的光型20进行检测或记录。
控制装置12将摄像机装置18检测到的光型20与预定义光型10进行比较。由于门8关闭着，摄像机记录到与预定义光型10相一致的完整的投射光型20。控制装置12基于这个比较结果而产生相应的信息信号，其值为“门关闭”。在连接在车辆总线上的、定位于车辆6内部的显示装置24上为车辆6的驾驶员显示这个信息。显示装置24是安装在车辆6中的驾驶员信息系统的屏幕。
根据图中未示出的替代性实施方式，控制装置12可与车辆6的全自动或半自动泊车系统连接。这样就可以将关于门8的开启状态的信息信号用来控制车辆6的泊车过程。
图2以俯视示意图示出图1所示的定位于车库门8前方的车辆6。
照明灯装置具有多光束LED照明系统的两个LED照明灯14和16。多光束LED照明系统的LED照明灯14和16各自具有反应速度极快的精密照明模块作为格栅式光源，该精密照明模块配备24个独立的高性能LED芯片。这些LED芯片中的每一者均可不受其他LED芯片影响地由控制装置12以电子方式控制。因此，控制装置12根据预定义光型10对照明灯14和16的LED芯片进行相应控制。在车辆6的行驶方向上位于右侧的照明灯14产生预定义子光型10a，在车辆6的行驶方向上位于左侧的照明灯16产生预定义子光型10b。通过两个子光型10a和10b的叠加而产生预定义光型10，该预定义光型被投射到如图1和图2所示关闭着的车库门8上并且在该处产生投射光型20。
根据图中未示出的替代性实施方式，可以只将其中一个照明灯14或16用于光型20的投射。在此情况下，预定义光型10不是由两个子光型产生。
根据图中未示出的又一替代性实施方式，照明灯14和16可以具有在红外波长范围内投射光型的红外二极管(IR二极管)。
根据图中未示出的另一实施方式，可以借助附加光源(如第三探照灯或单独的激光扫描仪)将光型投射到车库门上。
图3以正面示意图示出图1和图2所示的处于完全关闭位置的车库门8，其中预定义光型10被投射在车库门8上。
控制装置12所产生的预定义光型10由十二个相同面积的、布置成矩阵的同类型矩形光图(Lichtfigur)22组成。这些矩形按矩阵样式布置成若干列和若干行。照明灯14和16将预定义光型10投射到关闭的车库门上。投射在关闭的车库门8上的光型20与预定义光型10相一致。
摄像机装置18对光型20进行检测。控制装置12将摄像机装置18检测到的光型20，特别是将矩形光图22的分布、数量和面积与预定义光型10的矩形光图的分布、数量和面积进行比较。由于门8如图3所示关闭着，摄像机记录到完整的投射光型20。投射光型20的矩形光图22的分布、数量和面积与预定义光型10的矩形光图22的分布、数量和面积相一致。
控制装置12基于这个比较结果而产生值为“门关闭”的信息信号，在显示装置24上为车辆6的驾驶员显示该信息信号。
图4以正面示意图示出图1至图3所示的处于部分开启位置的车库门8，具有相对于预定义光型10改变了的光型20。
照明灯14和16将预定义光型10投射到部分开启的车库门8上。投射在部分开启的车库门8上的光型20与预定义光型10不一致。确切而言，在车库门的开启区域B内出现两个光型10和20的差别。
摄像机装置18对投射在部分开启的车库门8上的光型20进行检测。控制装置12对摄像机装置18检测到的光型20进行比较，特别是比较两个光型10和20的矩形光图22的分布、数量和面积。
由于门8如图4所示部分开启着，摄像机记录到投射在车库门8上的光型20，该光型有别于照明灯14和16所射出的预定义光型10。投射光型20的矩形光图22的分布、数量和面积与预定义光型10的矩形光图22的分布、数量和面积不一致。确切而言，最初的十二个矩形光图22中只有九个光图还能在投射光型20的上部中被看到。在图4中由区域B形成的下部则不具有任何光图。确切而言，车库门最靠近开启区域B的下部的三个布置成一行的光图22'被切割掉一部分，因而具有不同于预定义光型10的、减小了的面积。
控制装置12基于这个比较结果而产生值为“门部分开启”的信息信号，其中基于对区域B的测量，也能提供车库门8的开启程度。在显示装置24上为车辆6的驾驶员显示这些信息。
当车库门完全开启时(图未示)，摄像机装置18连同控制装置12在投射光型20中识别不到光图22。控制装置12基于这个比较结果而产生值为“门完全开启”的信息信号。在显示装置24上为车辆6的驾驶员显示这些信息。
连续地或者以周期性的时间间隔检测投射在门8上的光型20并将检测到的光型20与预定义光型10进行比较，借此检测门8的开启过程。对检测到的光图22的数量变化和光图22'的面积变化进行连续评估并显示给驾驶员看。

Claims (9)

1.一种识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的方法，
其特征在于，
产生预定义光型(10)，其具有由相同几何形状和相同面积的同类型光图(22)所形成的矩阵布局，其中，同类型光图的矩阵布局包括布置成行和列的同类型光图，并且同类型光图的矩阵布局中的每个同类型光图与同类型光图的矩阵布局中的行和列中的相邻的同类型光图间隔开；
将所述预定义光型(10)投射到所述门(8)上；
对投射在所述门上的光型(20)进行检测；
将所检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)进行比较；
根据所检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)之间的差别，产生值为“门关闭”、“门部分开启”或“门完全开启”的信息信号，其中所述差别定义了所述门(8)的开启状态。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
对所检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)所实施的所述比较包括对所检测到的光型(20)的相对于所述预定义光型(10)改变了的区域(B)进行测定，其中将所述区域(B)识别为所述门(8)的至少部分地开启着的区域。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，
其特征在于，
对投射在所述门上的所述光型(20)所实施的所述检测以及对所检测到的光型(20)与所述预定义光型所实施的所述比较为连续进行或反复进行，借此检测所述门(8)的开启过程，其中对检测到的光图(22)的数量的变化、所述光图(22、22')的面积的变化或所述光图(22、22')的分布的变化进行评估。
4.一种用于识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的装置，
其特征在于，该装置包括：
用于产生预定义光型(10)的控制装置(12)，所述预定义光型具有由相同几何形状和相同面积的同类型光图(22)所形成的矩阵布局，其中，同类型光图的矩阵布局包括布置成行和列的同类型光图，并且同类型光图的矩阵布局中的每个同类型光图与同类型光图的矩阵布局中的行和列中的相邻的同类型光图间隔开；
用于将所述预定义光型(10)投射到所述门(8)上的照明灯装置(14、16)；以及
用于检测投射在所述门(8)上的光型(20)的摄像机装置(18)；
其中所述控制装置(12)将所述摄像机装置(18)检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)进行比较，并且根据所检测到的光型(20)与所述预定义光型(10)之间的差别输出值为“门关闭”、“门部分开启”或“门完全开启”的信息信号，其中所述差别定义了所述门(8)的开启状态。
5.根据权利要求4所述的用于识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的装置，
其特征在于，
所述照明灯装置(14、16)具有至少一个具有投射能力的照明灯，所述照明灯具有配备有能够由所述控制装置独立控制的LED芯片的格栅式光源。
6.根据权利要求4或5所述的用于识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的装置，
其特征在于，
所述照明灯装置(14、16)具有红外二极管(IR二极管)并且在红外波长范围内投射所述光型。
7.根据权利要求4或5所述的用于识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的装置，
其特征在于，
所述车辆(6)内部设有显示装置(24)，根据所述信息信号将所述门(8)的开启状态显示在所述显示装置上。
8.根据权利要求4或5所述的用于识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的装置，
其特征在于，
所述控制装置(12)与所述车辆(6)的全自动或半自动泊车系统连接，并且根据所述信息信号，将所述门(8)的开启状态用于所述车辆(6)的泊车过程的控制。
9.根据权利要求4或5所述的用于识别限定车辆(6)入口的门(8)的开启状态的装置，用于实施根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
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