DE10151594C1 - Verfahren zur Auswertung einer eine Szene repräsentierenden zweidimensionalen Abstandsmatrix - Google Patents

Abstract

Bei einer zweidimensionalen Abtastung einer Szene mittels eines Abstandsradars werden üblicherweise eine Vielzahl von auszuwertenden Abstandswerten als Elemente einer die Szene repräsentierenden Abstandsmatrix ermittelt. Durch Auswertung der Abstandsmatrix ist es möglich, Objekte aus der Szene zu erkennen. Das neue Verfahren soll eine zuverlässige Objekterkennung mit geringem Rechenaufwand ermöglichen. DOLLAR A Beim neuen Verfahren werden die Abstandswerte nach ihrer Relevanz für die Objekterkennung klassifiziert und nur relevante Abstandswerte zur Objekterkennung weiter ausgewertet. Dabei werden jeweils zwei benachbarte Abstandswerte aus benachbarten Zeilen der Abstandsmatrix als relevant klassifiziert, wenn sie sich um weniger als um einen vorgegebenen Schwellwert voneinander unterscheiden. DOLLAR A Verwendung zur Objekterkennung in Abstandsregelsystemen für Kraftfahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 41 15 747 C2 bekannt. Bei diesem Verfahren werden zweidimensionale Abstandsbilder mittels eines optischen Abtastvorrichtung aufgenommen und durch Bildverarbeitung ausgewertet. Die opti­ sche Abtastvorrichtung sendet dabei einen Laserstrahl zu einer vor einem Kraftfahr­ zeug befindlichen Szene aus, welcher in horizontaler und vertikaler Richtung über die Szene bewegt wird. Die Abtastvorrichtung ermittelt dann für die abgetasteten Punkte der Szene die Signallaufzeit des ausgesendeten und an Objekten der Szene reflektierten Laserstrahls. Als Ergebnis erhält man somit zweidimensionale Ab­ standsbilder, die die Szene vor dem Kraftfahrzeug repräsentieren. Diese Bilder wer­ den durch Bildverarbeitung ausgewertet, um Gefahrensituationen zu erkennen und den Fahrer hiervor zu warnen. Als nachteilig erweist sich dabei der zur Bildverarbei­ tung erforderliche hohe Rechenaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das mit geringem Rechenaufwand eine zu­ verlässige Erkennung von für die Fahrzeugführung relevanten Objekten ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Abstandsbild, das eine in zwei Richtungen abgetastete Szene repräsentiert und als zweidimensionale Abstandsmatrix mit Abstandswerten als Elementen vorliegt, ausgewertet, indem die jeweils einem Abtastpunkt der Szene zugeordneten und jeweils dem Abstand zum zugeordneten Abtastpunkt entspre­ chenden Abstandswerte nach ihrer Relevanz für die Objekterkennung klassifiziert werden. Dabei werden jeweils zwei benachbarte Abstandswerte aus benachbarten Zeilen der Abstandsmatrix als relevant klassifiziert, wenn sie sich um weniger als um einen vorgegebenen Schwellwert voneinander unterscheiden.

Vorzugsweise werden zwei benachbarte Abstandswerte aus benachbarten Zeilen der Abstandsmatrix als relevant klassifiziert, wenn sie sich sowohl um weniger als um einen vorgegebenen Schwellwert voneinander unterscheiden als auch innerhalb eines vorgegeben Entfernungsbereichs liegen, beispielsweise innerhalb eines Be­ reichs in dem mit dem Auftreten von relevanten Objekten gerechnet wird.

Vorzugsweise werden nur die als relevant klassifizierten Abstandswerte zur Erken­ nung von Objekten aus der Szene weiter ausgewertet. Durch die Ignorierung der nichtrelevanten Abstandswerte läßt sich der für die Objekterkennung erforderliche Rechenaufwand erheblich reduzieren.

Das Verfahren eignet sich bestens zur Erkennung von vor einem Kraftfahrzeug be­ findlichen ortsfesten oder bewegten Objekten. Insbesondere eignet es sich zur Iden­ tifizierung eines vorausfahrenden Fahrzeugs und zur Ermittlung des Abstands zu diesem Fahrzeug. Anhand dieses Abstands ist es möglich eine Abstandsregelung durchzuführen. Des weiteren ermöglicht das Verfahren eine zuverlässige Erkennung von Gefahrensituationen, beispielsweise das Unterschreiten eines Sicherheitsab­ stands zum vorausfahrenden Fahrzeug, so daß eine entsprechende Warnung an den Fahrer abgegeben werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Abstandsbildern,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines aufgenommenen Abstandsbilds.

Das Kraftfahrzeug 1 gemäß Fig. 1 weist eine Vorrichtung zur Aufnahme von zwei­ dimensionalen Abstandsbildern auf. Diese Vorrichtung ist Bestandteil eines Ab­ standregelsystems zur Identifizierung eines vorausfahrenden Fahrzeugs und Rege­ lung des Abstands zu diesem Fahrzeug. Sie ist als optischer Abstandsradar ausge­ führt, der einen Infrarot-Laserstrahl als Abtaststrahl in Fahrtrichtung des Kraftfahr­ zeugs 1 zu einer zu beobachtenden Szene aussendet, und der den an Objekten der Szene reflektierten Anteil des Abtaststrahls als Reflexionsstrahl detektiert und den Abstand zum Reflexionsort durch Erfassung der Signallaufzeit des ausgesendeten Abtaststrahls und des hieraus resultierenden Reflexionsstrahl ermittelt. Der Abtast­ strahl wird während der Bildaufnahme in horizontaler und vertikaler Richtung über die Szene geschwenkt. Die horizontale Auslenkung erfolgt dabei durch Schwenkung des Abtaststrahls entlang einer von mehreren übereinanderliegenden Abtastebenen L1, L2, L3 und die vertikale Auslenkung erfolgt durch Wechseln der Abtastebenen. Damit wird die Szene zeilenweise abgetastet.

Als Ergebnis erhält man ein die Szene repräsentierendes zweidimensionales Ab­ standsbild, das gemäß Fig. 2 mehrere in Zeilen Z1, Z2, Z3 und Spalten S1, S2, S3, . . . Sn angeordnete Elemente E11, E12, . . . E3n aufweist. Die Werte der Elemente E11, E12, . . . E3n sind in der Figur durch Grausstufen schematisch dargestellt. Bei diesen Werten handelt es sich um Abstandswerte, die jeweils einem Abtastpunkt der Szene zugeordnet sind und jeweils dem Abstand zum zugeordneten Abtastpunkt entspre­ chen. Das Abstandsbild ist somit eine zweidimensionale Abstandsmatrix mit Ab­ standswerten als Elementen.

Aus Fig. 1 ist des weiteren ersichtlich, daß die Abtastebenen L1, L2 in unter­ schiedlichen Abständen x1, x2 auf die Fahrbahn 2 auftreffen und dort reflektiert werden. Durch die Auswertung von aus der Bodenreflexion resultierenden Ab­ standswerten könnte die Fahrbahn 2 irrtümlich als Hindernis identifiziert werden. Um eine derartige Fehlinterpretation zu vermeiden, wird eine Klassifizierung der Ab­ standswerte nach ihrer Relevanz für die Objekterkennung vorgenommen. Hierbei wird vorausgesetzt, daß ein Hindernis als relevantes Objekt in mehreren der Ab­ tastebenen L1, L2, L3 abgetastet wird, und daß die dem Hindernis entsprechenden Abstandswerte aus den unterschiedlichen Abtastebenen im wesentlichen gleich sind. Demgegenüber erhält man bei der Abtastung der Fahrbahn für unterschiedli­ che Abtastebenen L1, L2 auch unterschiedliche Abstände x1, x2.

Zur Klassifizierung der Abstandswerte werden nacheinander jeweils zwei unmittelbar benachbarte Abstandswerte aus unmittelbar benachbarten Zeilen der Abstandsma­ trix, d. h. jeweils zwei in der gleichen Spalte S1 bzw. S2 bzw. . . . Sn benachbarte Abstandswerte, ausgewählt. Beispielsweise werden der dem Element E11 aus der Zeile Z1 entsprechende Abstandswert und der dem darüberliegenden Element E21 aus der Zeile Z2 entsprechende Abstandswert ausgewählt. Danach wird die Abwei­ chung zwischen den ausgewählten Abstandswerten ermittelt. Wenn das Element E11 beispielsweise dem in Fig. 1 dargestellten Abstand x1 entspricht und das Ele­ ment E21 beispielsweise dem Abstand x2 entspricht, dann stellt die ermittelte Ab­ weichung die Differenz Δx21 zwischen den Abstandswerten x2, x1 dar. Anschlie­ ßend wird geprüft, ob die ermittelte Abweichung Δx21 kleiner ist als ein vorgegebe­ ner Schwellwert. Trifft dies zu, werden die ausgewählten Abstandswerte als relevant klassifiziert. Als Schwellwert wird ein Wert vorgegeben, der etwas größer ist als ein vorgegebener Toleranzwert für die ermittelten Abstände zu potentiell relevanten Objekten wie zum Beispiel zu Fahrzeugen. Beispielsweise wird ein Wert von 0,5 m als Schwellwert vorgegeben. Es ist zudem denkbar, die ausgewählten Abstandswer­ te nur dann als relevant zu klassifizieren, wenn sie sich sowohl um weniger als um den vorgegebenen Schwellwert voneinander unterscheiden als auch innerhalb eines vorgebebenen, für die Fahrzeugführung relevanten Entfernungsbereichs liegen, bei­ spielsweise innerhalb eines vom Kraftfahrzeug 1 bis zu einer Entfernung ca. 30 m reichenden Nahbereichs. Die Klassifizierung der übrigen Abstandswerte wird in glei­ cher Weise vorgenommen.

Danach werden durch Auswertung der relevanten Abstandswerte die für die Fahr­ zeugführung relevanten Objekte ermittelt. Alle nicht als relevant klassifizierten Ab­ standswerte werden hierbei ignoriert. Bei ihnen wird davon ausgegangen, daß sie die Fahrbahn 2 repräsentieren und somit keine für die Fahrzeugführung relevanten Objekte darstellen.

Durch diese Maßnahme erreicht man neben der Gewährleistung einer zuverlässigen Objekterkennung auch einer Reduzierung der auszuwertenden Daten und somit eine schnelle Erkennung der für die Fahrzeugführung relevanten Objekte. Änderungen der Fahrzeugneigung, beispielsweise infolge der Beschleunigung, Abbremsung oder Beladung des Kraftfahrzeugs 1, und die hieraus resultierenden Änderungen des Ab­ stände x1, x2 haben keinen Einfluß auf das Ergebnis der Objekterkennung.

Claims (4)

1. Verfahren zur Auswertung einer eine Szene repräsentierenden zweidimensionalen Abstandsmatrix (E11, . . . E3n), die Abstandswerte als Elemente (E11, . . . E3n) auf­ weist, wobei die Abstandswerte jeweils einem Abtastpunkt der Szene zugeordnet sind und jeweils dem Abstand zum zugeordneten Abtastpunkt entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klassifizierung der Abstandswerte nach ihrer Relevanz für die Erkennung von Objekten vorgenommen wird, wobei zwei benachbarte Ab­ standswerte aus benachbarten Zeilen (Z1, Z2, Z3) der Abstandsmatrix (E11, . . . E3n) als relevant klassifiziert werden, wenn sie sich um weniger als um einen vorgegebe­ nen Schwellwert voneinander unterscheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur solche Abstands­ werte als relevant klassifiziert werden, die innerhalb eines vorgegebenen Entfer­ nungsbereichs liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur als relevant klassifizierte Abstandswerte zur Erkennung von Objekten aus der Szene ausgewertet werden.

4. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Objekterken­ nung in einem Abstandsregelsystem für Kraftfahrzeuge (1).