DE10164346A1

DE10164346A1 - Straßenüberwachungsverfahren für ein Fahrzeug und System dafür

Info

Publication number: DE10164346A1
Application number: DE10164346A
Authority: DE
Inventors: Kwang-Il Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: JP2002366936A; JP3711405B2; KR100435650B1; CN1388028A; KR20020090404A; US20030043269A1; DE10164346B4; US6842189B2; CN1230690C

Abstract

Um einen tatsächlichen Abstand von einem Fahrzeug zu einem Ziel zu messen, wird das Ziel aus einem Bildsignal erfasst, das durch eine Kamera erzeugt wird, die auf einem Fahrzeug montiert ist, ein horizontal geschätzter Abstand des Ziels wird berechnet, Variablen einschließlich eines vertikalen Winkels des Ziels auf einem Umkreis und ein Krümmungsradius des Umkreises werden berechnet, und dann wird der tatsächliche Abstand, basierend auf dem vertikalen Winkel und dem Krümmungsradius, berechnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Straße und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Straße, wobei Straßeninformation, wie ein Abstand zu einem vorherfahrenden Fahrzeug, unter Verwendung eines Bilds, das durch eine Kamera erfasst wird, gewonnen wird.

Beschreibung des Stands der Technik

In der jüngeren Vergangenheit war ein unbemanntes Fahrzeug, das Fahrbedingungen ermittelt und automatisch die Fahrleistung steuert, in der Entwicklung. Solch ein unbemanntes Fahrzeug umfasst gewöhnlich einen Spurmarkierungserfasser zum Erfassen von Spurmarkierungen, die verwendet werden, um das unbemannte Fahrzeug auf einer Spur fahren zu lassen, und einen Fahrzeugerfasser zum Erfassen eines vorherfahrenden Fahrzeugs, um zu verhindern, dass das unbemannte Fahrzeug gegen das vorherfahrende Fahrzeug stößt.
Der Spurmarkierungserfasser erfasst Spurmarkierungen durch ein Bild, das durch eine Eingabevorrichtung, wie eine Kamera, gewonnen wird, so dass die Straße, auf der das unbemannte Fahrzeug läuft, modelliert werden kann.
Markierungsobjekte, die auf der Straße gemäß einem vorbestimmten Schema angeordnet sind, werden zum Modellieren der Straße erfasst, und ein typisches Beispiel für die Markierungsobjekte ist eine Spurmarkierung.
Der Spurmarkierungserfasser, der eine Kamera zum Erfassen eines vorne liegenden Bilds umfasst, ermittelt gewöhnlich Spurmarkierungen von dem erfassten Bild basierend auf einer Helligkeitsdifferenz zwischen einer Straßenoberfläche und der Spurmarkierungen, da die Spurmarkierungen heller sind als die Straßenoberfläche.
Der Fahrzeugerfasser erfasst ein vorherfahrendes Fahrzeug durch unterschiedliche Verfahren.
Ein Beispiel dafür ist ein Stereokameraverfahren, wobei ein Abstand zu einem vorherfahrenden Fahrzeug basierend auf einer Winkeldifferenz von zwei Kameras berechnet wird, die auf das vorherfahrende Fahrzeug gerichtet sind.
Ein Laserradarverfahren und ein mm-Wellen-Radarverfahren (elektromagnetische Wellen, deren Wellenlänge in der Größe von Millimetern ist) werden ebenfalls verwendet, um einen Abstand zu einem vorherfahrenden Fahrzeug zu erfassen, und bei solchen Verfahren wird eine reflektierende Welle, die von dem vorherfahrenden Fahrzeug reflektiert wird, erfasst und zum Berechnen des Abstands verwendet.
Wie es oben beschrieben ist, muss gemäß dem Stand der Technik ein unbemanntes Fahrzeug mit zwei unterschiedlichen Vorrichtungen, einem Spurmarkierungserfasser und einem Fahrzeugerfasser, zur Abstandskontrolle des Fahrzeugs ausgerüstet sein.
Daher ist es offensichtlich, dass die Kosten zum Realisieren eines unbemannten Fahrzeugs verringert werden müssen, wenn ein Verfahren zum Berechnen eines Abstands zu einem vorherfahrenden Fahrzeug aus einem erfassten Bild vorgesehen wird.
Ferner hat das Stereokameraverfahren Schwierigkeiten, beim Festlegen der zwei Kameras, das Laserradarverfahren neigt dazu, die Zuverlässigkeit zu verlieren, da ein Laserstrahl zu eng ist und leicht durch Feuchtigkeit in der Luft gescattert wird, und das mm-Wellen-Radar ist sehr teuer.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und ein System vorzusehen, bei dem ein Abstand zu einem vorherfahrenden Fahrzeug basierend auf einem Bildsignal berechnet wird, das von einer Bildeingabevorrichtung empfangen wird, die bereits in einem Spurmarkierungserfasser installiert ist.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, sieht die vorliegenden Erfindung ein Straßenüberwachungssystem für ein Fahrzeug vor, das eine Kamera zum Erzeugen eines Bildsignals und eine elektronische Steuereinheit zum Durchführen eines Straßenüberwachungsverfahrens dieser Erfindung umfasst.
Das Straßenüberwachungsverfahren dieser Erfindung für ein Fahrzeug unter Verwendung einer Kamera umfasst das Empfangen eines Bildsignals von der Kamera, das Erfassen eines Ziels aus dem Bildsignal, das Berechnen eines horizontal geschätzten Abstands von dem Fahrzeug zu dem Ziel, das Berechnen von Variablen, einschließlich eines vertikalen Winkels des Ziels auf einem Umriss und einen Krümmungsradius des Umrisses, und das Berechnen eines tatsächlichen Abstands von dem Fahrzeug zu dem Ziel basierend auf dem vertikalen Winkel und dem Krümmungsradius.
In der weiteren Beschreibung dieser Erfindung gelten folgende Definitionen für Symbole: α als ein Proportionalkoeffizient, f als ein fokaler Abstand der Kamera, h als eine Höhe einer Mitte der Kamera von einer Straßenoberfläche, y als eine vertikale Bildkoordinate des Ziels, c' als eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts in dem Bildsignal, c als eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts einer flachen Straße, θ als eine Konstante, die der Gleichung genügt: c = f x tan(θ), L als ein horizontaler geschätzter Abstand des Ziels, φ als ein vertikaler Winkel des Ziels auf dem Umkreis und R als ein Krümmungsradius des Umkreises.
Das Berechnen eines horizontal geschätzten Abstands berechnet den horizontal geschätzten Abstand als einen Wert L, der einer Gleichung genügt:
Das Berechnen der Variablen wird durchgeführt, indem einschließlich bestimmt wird, ob eine Straße nach oben oder unten gekrümmt wird, das Berechnen des vertikalen Winkels des Ziels auf dem Umkreis, und das Berechnen eines entsprechenden Krümmungsradius zwischen einem oberen Krümmungsradius und einem unteren Krümmungsradius gemäß einer Feststellung nach dem Bestimmen, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist.
Bei dem Bestimmen, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, kann basierend auf einer Gestalt von mehreren Spurmarkierungen bestimmt werden, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, wobei die mehreren Spurmarkierungen aus dem Bildsignal erfasst werden.
Alternativ kann beim Bestimmen, ob eine Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, ermittelt werden, dass die Straße nach oben gekrümmt ist, wenn eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts in dem Bildsignal höher ist als eine vorbestimmte vertikale Bildkoordinate, und dass die Straße nach unten gekrümmt ist, wenn eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts in dem Bildsignal niedriger ist als die vorbestimmte vertikale Bildkoordinate.
Der vertikale Winkel des Ziels kann als ein Wert φ berechnet werden, der einer Gleichung genügt: c' = f × tan(φ + 0).
Der obere Krümmungsradius kann als ein Wert R berechnet werden, der einer Gleichung genügt

wobei der Wert R, der der Gleichung

genügt, vorzugsweise basierend auf einer vorbestimmten Tabelle berechnet wird, die Variablen von L und φ enthält. Auch der Krümmungsradius nach unten kann als ein Wert von R berechnet werden, der einer Gleichung genügt:

wobei der Wert von R der der Gleichung

genügt, vorzugsweise basierend auf einer vorbestimmten Tabelle berechnet wird, die die Variablen von L und φ enthält.
Der tatsächliche Abstand kann dann als ein absoluter Wert von l berechnet werden, wobei l der Gleichung l = Rφ genügt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung eingefügt sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären:
Fig. 1A ist ein Blockdiagramm eines Straßenüberwachungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1B ist eine Zeichnung zum Zeigen eines geometrischen Verhältnisses zwischen dem Fahrzeug und einer darauf installierten Kamera;
Fig. 2 ist eine Zeichnung, die eine Vielfalt von Gestalten von Spurmarkierungen und einen Horizont zeigt, der von einem Bildsignal erfasst wird, das von der Kamera empfangen wird, gemäß der Tatsache, ob eine vorne liegende Straße, nach oben gekrümmt ist, flach ist oder nach unten gekrümmt ist;
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Straßenüberwachungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, das eine Kamera verwendet;
Fig. 4A bis 4E sind Zeichnungen, die eine Vielzahl von Gestalten von Spurmarkierungen und den Horizont zeigen, der von einem Bildsignal erfasst wird, das von der Kamera empfangen wird;
Fig. 5 ist eine Zeichnung zum geographischen Erklären, wie ein tatsächlicher Abstand zu einem Ziel berechnet werden kann, wenn die vorne liegende Straße nach oben gekrümmt ist; und
Fig. 6 ist eine Zeichnung zum geographischen Erklären, wie ein tatsächlicher Abstand zu einem Ziel berechnet werden kann, wenn eine vorne liegende Straße nach unten gekrümmt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten im einzelnen unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie es in Fig. 1A dargestellt ist, umfasst eine bevorzugte Ausführungsform eines Straßenüberwachungssystems der vorliegenden Erfindung eine Kamera 110, die ein Bildsignal erzeugt, und eine elektronische Steuereinheit 120 (untenstehend als "ECU" bezeichnet).
Die Kamera 110 ist vorzugsweise eine CCD Kamera (Charge Coupled Device), so dass ein erfasstes Bild einfach digitalisiert werden kann, so dass kontinuierlich Bildsignale erzeugt werden.
Die ECU 120 kann durch einen oder mehrere Prozessoren realisiert werden, die durch vorbestimmte Software aktiviert werden, und die vorbestimmte Software kann so programmiert werden, dass sie jeden Schritt des Straßenüberwachungsverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchführt.
Die ECU 120 kann an jedem Ort in einem Fahrzeug 130 angebracht werden, und die Kamera 110 ist, wie es in Fig. 1B dargestellt ist, an einer oberen vorderen Seite des Fahrzeugs 130 angebracht, beispielsweise zwischen einem Rückspiegel (nicht gezeigt) und einer Windschutzscheibe (nicht gezeigt).
Für untenstehende Verweise werden eine Höhe h und ein Winkel θ jeweils als eine Höhe einer Mitte der Kamera von einer Straßenoberfläche und als ein Winkel zwischen einer Linie, entlang derer die Kamera 110 blickt und einer horizontalen Linie definiert.
Die Höhe h und der Winkel θ, wenn sie auch entsprechend der Fahrgeschichte modifiziert werden können, können als Konstanten betrachtet werden, die festgelegt sind, wenn die Kamera 110 installiert ist.
Ein Winkel φ, der in Fig. 1B dargestellt ist, wird später diskutiert.
Eine Straße, auf der das Fahrzeug 130 läuft, kann flach sein, nach oben gekrümmt (d. h. in einer konkaven Gestalt), oder nach unten gekrümmt (d. h. in einer konvexen Gestalt).
Fig. 2 zeigt mehrere Straßen und folglichen Gestalten von Spurmarkierungen und dem Horizont, die aus einem Bildsignal erfasst werden, das von einer Kamera erfasst wird.
Die Gestalt (b) bezieht sich auf einen Fall, in dem die Straße flach ist, wo die Spurmarkierungen, die von beiden Seiten des Bodens des Bilds beginnen, sich an einem Punkt über dem Boden treffen und die Spurmarkierungen als gerade Linien geformt sind.
Der Punkt, an dem sich die Spurmarkierungen treffen, entspricht einem Horizont H0, und c bezeichnet die vertikale Bildkoordinate des Horizonts der flachen Straße.
Wenn eine vorne liegende Straße nach oben gekrümmt ist, sind die Spurmarkierungen gekrümmt, wie es in der Gestalt (a) gezeigt ist, wobei eine linke Spurmarkierung nach links gekrümmt ist und eine rechte Spurmarkierung nach rechts gekrümmt ist. Daher ist der Punkt, an dem sich die zwei Spurmarkierungen treffen, höher erhaben als c, oder die zwei Spurmarkierungen treffen sich nicht vor dem Horizont.
Wenn sich die Spurmarkierungen treffen, muss der Punkt, an dem die Spurmarkierungen sich treffen, auf dem Horizont Hu sein. Selbst wenn die Spurmarkierungen sich vor ihren Enden jedoch nicht treffen, muss eine Linie, die ihre Enden verbindet, der Horizont Hu sein.
Daher muss der Horizont Hu über dem Horizont H0 sein und sine vertikale Bildkoordinate wird als c' bezeichnet.
Im Gegensatz dazu bezieht sich eine Gestalt (c) auf einen Fall, in dem die Straße nach unten gekrümmt ist, eine linke Spurmarkierung nach rechts gekrümmt ist und eine rechte Spurmarkierung nach links gekrümmt ist, so dass der Punkt, an dem die Spurmarkierungen einander treffen oder eine Linie, die ihre Enden verbindet, niedriger als c liegt. Daher ist eine vertikale Bildkoordinate c' des zugehörigen Horizonts Hd kleiner als c.
Ein Punkt P, der in jeder der Gestalten (a), (b) und (c) gezeigt ist, bezeichnet ein Ziel, von dem ein Abstand ausgehend von Fahrzeug 130 berechnet werden soll, und y bezeichnet eine vertikale Bildkoordinate des Ziels P. Das Ziel P kann als jede Art von Objekt auf der Straße definiert werden, und ein vorherfahrendes Fahrzeug kann als das Ziel P festgelegt werden, wenn diese Ausführungsform dieser Erfindung für die Abstandssteuerung zwischen Fahrzeugen eingesetzt wird.
Ein Straßenüberwachungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird untenstehend im einzelnen unter Verweis auf Fig. 3 beschrieben.
Die Kamera 110, die in dem Fahrzeug 130 installiert ist, erfasst ein Bild einer vorne liegenden Straße, und nach dem Erzeugen eines entsprechenden Bildsignals überträgt sie das Bildsignal zur ECU 120 in Schritt S310.
Die ECU 120 erfasst das Ziel P aus dem empfangenen Bildsignal in Schritt S320. Mehrere Verfahren zum Erfassen des Ziels aus einem Bildsignal sind bereits dem Fachmann bekannt.
Wenn das Ziel P in Schritt S320 erfasst ist, berechnet die ECU 120 einen horizontal geschätzten Abstand L vom Fahrzeug 130 zum erfassten Ziel P bei S330.
Der horizontal geschätzte Abstand L bezeichnet einen Abstand zwischen dem Fahrzeug 130 und dem Ziel P, berechnet unter der Annahme, dass sie auf der gleichen Ebene sind, d. h. unter der Annahme, dass das Fahrzeug 130 auf einer flachen Straße fährt. Solch ein horizontal geschätzter Abstand L wird als en Wert berechnet, der einer Gleichung genügt:

wobei α, f, c, und y jeweils einen Proportionalkoeffizienten bezeichnen, einen fokalen Abstand der Kamera 110, eine vertikale Bildkoordinate des Horizonts einer flachen Straße, und eine vertikale Bildkoordinate des Ziels P.
Es ist offensichtlich, dass die Werte von f und h bereits bestimmt sind, wenn das Ziel P in Schritt S320 erfasst ist.
Ein konstanter Wert des Proportionalkoeffizienten α kann in bezug auf die Kamera 110 und ihr Installationsschema variieren. Ein bevorzugter Wert von α kann jedoch einfach durch ein oder mehrere einfache Experimente bestimmt werden, nachdem die Kamera 110 installiert ist.
Wenn der horizontal geschätzte Abstand L in Schritt S330 berechnet ist, berechnet die ECU 120 einen vertikalen Winkel φ des Ziels P auf einem Umkreis und einen Krümmungsradius R des Umkreises in Schritt S350.
Der Umkreis ist ein Umfang eines Kreises, mit dem eine Straße nach vorne, die nach oben oder nach unten gekrümmt ist, angenähert wird.
Ein Verfahren zum Berechnen der Variablen φ und R wird untenstehend im einzelnen beschrieben.
Zuerst wird in Schritt S355 bestimmt, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist.
Ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, kann basierend auf den Gestalten von mehreren Spurmarkierungen bestimmt werden, wobei die mehreren Spurmarkierungen von dem Bildsignal erfasst werden, das genauer unter Verweis auf Fig. 4A bis 4E beschrieben wird.
Die aus dem Bildsignal erhaltenen Spurmarkierungen können wie in Fig. 4A bis 4E gezeigt gestaltet sein.
Im Fall, dass eine linke Spurmarkierung nach links gekrümmt ist und eine rechte Spurmarkierung nach rechts gekrümmt ist, wie es in Fig. 4A gezeigt ist, kann daraus geschlossen werden, dass die Straße nach oben gekrümmt ist.
Wenn die linke und rechte Spurmarkierung gerade Linien sind, wie es in Fig. 4B gezeigt ist, kann daraus geschlossen werden, dass die Straße flach ist.
In einem Fall, in dem die linke Spurmarkierung nach rechts gekrümmt ist und eine rechte Spurmarkierung nach links gekrümmt ist, wie es in Fig. 4A gezeigt ist, kann bestimmt werden, dass die Straße nach unten gekrümmt ist.
Wenn die linke und rechte Spurmarkierung in der gleichen Richtung gekrümmt sind, bestimmt die ECU 120 nicht, dass die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist.
Der Schritt S355 kann auf eine andere Weise realisiert werden.
Die ECU 120 kann bestimmen, dass die Straße nach oben gekrümmt ist, wenn eine vertikale Bildkoordinate c' eines von dem Bildsignal erfassten Horizonts größer ist als eine vertikale Bildkoordinate c eines Horizonts einer flachen Straße. Ferner kann die ECU 120 bestimmen, dass die Straße nach unten gekrümmt ist, wenn eine vertikale Bildkoordinate c' eines von dem Bildsignal erfassten Horizonts kleiner ist als eine vertikale Bildkoordinate c eines Horizonts einer flachen Straße.
Wenn in Schritt S355 bestimmt ist, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, berechnet die ECU 120 den vertikalen Winkel φ in Schritt S360.
Der vertikale Winkel φ kann als ein Wert bestimmt werden, der einer Gleichung c' = f × tan(φ+θ) genügt, wobei θ einen Wert bezeichnet, der einer Gleichung genügt c = f × tan(θ).
Die Gleichung c' = f × tan(φ+θ) muss zu einem korrekten Wert von φ führen, da angenommen werden kann, wie es in Fig. 1B gezeigt ist, dass ein Zielwinkel der Kamera 110 um den Winkel φ abweicht, wenn c', das aus dem Bildsignal erfasst ist, nicht gleich c ist.
In diesem Fall muss die Gleichung c' = f × tan(φ+θ) gelten, da sie nur eine andere Form der Gleichung c = f × tan(θ) ist, die ein korrektes Verhältnis zwischen einer vertikalen Bildkoordinate c und einem Kamerawinkel θ ist.
Wenn der vertikale Winkel φ in Schritt S360 berechnet ist, berechnet die ECU 120 einen entsprechenden Krümmungsradius aus einem Krümmungsradius nach oben und einem Krümmungsradius nach unten entsprechend einer Bestimmung in Schritt S355.
Das bedeutet, die ECU 120 berechnet einen Krümmungsradius nach oben, wenn die Straße nach oben gekrümmt ist, und einen Krümmungsradius nach unten wenn die Straße nach unten gekrümmt ist, und jedes Berechnungsverfahren für den Krümmungsradius nach oben/nach unten wird untenstehend beschrieben.
Ein Berechnungsverfahren für einen Krümmungsradius nach oben wird unter Verweis auf Fig. 5 beschrieben, in der der Krümmungsradius nach oben mit R bezeichnet ist.
Die Punkte A, B und C bezeichnen jeweils einen Ort der Kamera 110, einen tatsächlichen Ort des Ziels P und einen horizontal geschätzten Ort des Ziels P, der in Schritt S330 geschätzt wird unter der Annahme, dass das Ziel P auf der gleichen Ebene mit dem Fahrzeug 130 ist.
Ferner bezeichnen h, φ, R und l jeweils die Höhe einer Mitte der Kamera 110 über der Straßenoberfläche, einen vertikalen Winkel des Ziels P auf einem Umkreis 510, einen Krümmungsradius des Umkreises 510 und einen tatsächlichen Abstand des Ziels P von der Position O des Fahrzeugs 130. Der tatsächliche Abstand l wird als die Länge eines Bogens OB definiert.
Aufgrund ihres geometrischen Bezugs genügen die Variablen L, R, h und φ einer Gleichung
Die ECU 120 kann einen Wert von R als einen Wert berechnen, der dieser Gleichung genügt, da h bei der Installation der Kamera 110 bestimmt ist und L und φ Werte sind, die in Schritten S330 und S360 berechnet sind.
Der Wert von R, der der Gleichung

genügt, wird bevorzugt basierend auf einer vorbestimmten Tabelle berechnet, die Variablen von L und φ enthält, um die Berechnungszeit zu verkürzen.
Ein Berechnungsverfahren eines Krümmungsradius nach unten wird unter Verweis auf Fig. 6 beschrieben, wobei der Krümmungsradius nach unten mit R bezeichnet ist.
Die Punkte A, B und C und die Variablen L, h und φ sind gleich wie in Fig. 5 definiert und R bezeichnet einen Krümmungsradius nach unten.
Aufgrund des geometrischen Verhältnisses in Fig. 6 genügen die Variablen L, R, h und φ einer Gleichung

und die ECU 120 kann einen Wert von R als einen Wert berechnen, der dieser Gleichung genügt.
Der Wert eines Krümmungsradius R nach unten, der der Gleichung

genügt, wird auch bevorzugt basierend auf einer vorbestimmten Tabelle berechnet, die die Variablen von L und φ enthält, um die Berechnungszeit zu verkürzen.
Wenn die Werte der Variablen φ und L berechnet sind, berechnet die ECU 120 den tatsächlichen Abstand l auf der Basis der Werte der Variablen φ und R in Schritt S370.
Es ist offensichtlich, dass der tatsächliche Abstand l durch die Gleichung l = Rφ berechnet werden kann.
Die Wirkung der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird unten beschrieben.
Die unten gezeigte Tabelle 1 zeigt Werte des horizontal geschätzten Abstands L bei verschiedenen Werten eines Krümmungsradius R nach oben einer Straße und einem tatsächlichen Abstand l des Ziels auf der Straße, wobei eine Höhe einer Mitte der Kamera 110 von der Straße als 1,2 m angenommen wird. Tabelle 1
Ein wesentlicher Unterschied zwischen einem tatsächlichen Abstand zum Ziel und einen horizontal geschätzter Abstand ist, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, vorhanden. Wenn beispielsweise ein Krümmungsradius nach oben 7000 m ist und das Ziel tatsächlich 100 m von dem Fahrzeug 130 entfernt ist, ist ein horizontal geschätzter Abstand 247 m. Solch eine Differenz wird durch Berechnen des tatsächlichen Abstands basierend auf dem Krümmungsradius nach oben und dem vertikalen Winkel gelöst.
Die ausgewiesene Geschwindigkeit zeigt eine maximal erlaubte ausgewiesene Geschwindigkeit für eine Straße mit solch einem Krümmungsradius. Wenn daher eine ausgewiesene Geschwindigkeit 70 km/h ist, muss die Straße ihren Krümmungsradius größer als 2000 m haben. Wie es aus Tabelle 1 zu erkennen ist, ist ein solcher Krümmungsradius sehr groß und daher muss ein durch die Annäherung der Straße als ein Kreis erzeugter möglicher Fehler sehr klein sein.
Die unten gezeigte Tabelle 2 bezeichnet Werte des horizontal geschätzten Abstands L bei verschiedenen Werten eines Krümmungsradius R nach unten einer Straße und einem tatsächlichen Abstand l eines Ziels auf der Straße, wobei eine Höhe einer Mitte der Kamera 110 von der Straße als 1,2 m angenommen wird.
Tabelle 2 zeigt, dass ein möglicherweise aus einer Annäherung der Straße als Kreis erzeugter Fehler klein sein muss und daher ein genauerer tatsächlicher Abstand durch ein Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung erreicht werden kann. Tabelle 2
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein unbemanntes Fahrzeug ohne einen zusätzlichen Fahrzeugerfasser realisiert werden, da der Abstand von einem Fahrzeug zu einem Ziel auf der Basis eines Bilds gemessen werden kann, das durch eine Kamera erfasst wird, und daher ein unbemanntes Fahrzeug billiger produziert werden kann. Ferner wird die Genauigkeit vergrößert, da die Straße durch einen Kreis angenähert wird.
Wenn diese Erfindung auch in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als die am praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die im Rahmen der beigefügten Ansprüche umfasst sind.

Claims

1. Straßenüberwachungsverfahren für ein Fahrzeug unter Verwendung einer Kamera, umfassend:
Empfangen eines Bildsignals von der Kamera;
Erfassen eines Ziels aus dem Bildsignal;
Berechnen eines horizontal geschätzten Abstands von dem Fahrzeug zu dem Ziel;
Berechnen von Variablen einschließlich eines vertikalen Winkels des Ziels auf einem Umkreis und eines Krümmungsradius des Umkreises; und
Berechnen eines tatsächlichen Abstands von dem Fahrzeug zu dem Ziel basierend auf dem vertikalen Winkel und dem Krümmungsradius.

2. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen eines horizontal geschätzten Abstands den horizontal geschätzten Abstand als einen Wert L berechnet, der einer Gleichung

genügt, wobei α, f, c, und y jeweils einen Proportionalkoeffizienten, einen fokalen Abstand der Kamera, eine Höhe einer Mitte der Kamera von einer Straßenoberfläche, eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts einer flachen Straße, und eine vertikale Bildkoordinate des Ziels bezeichnen.

3. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der Variablen umfasst:
Bestimmen, ob eine Straße nach oben oder unten gekrümmt ist;
Berechnen des vertikalen Winkels des Ziels auf dem Umkreis; und
Berechnen eines entsprechenden Krümmungsradius aus einem Krümmungsradius nach oben und einem Krümmungsradius nach unten entsprechend einem Ergebnis bei dem Bestimmen, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist.

4. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem Bestimmen, ob eine Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, mehrere Spurmarkierungen von dem Bildsignal erfasst werden, und basierend auf einer Gestalt der mehreren Spurmarkierungen bestimmt wird, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist.

5. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem Bestimmen, ob eine Straße nach oben oder unten gekrümmt ist, bestimmt wird, dass die Straße nach oben gekrümmt ist, wenn eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts in dem Bildsignal höher ist als eine vorbestimmte vertikale Bildkoordinate, und bestimmt wird, dass die Straße nach unten gekrümmt ist, wenn eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts in dem Bildsignal niedriger ist als die vorbestimmte vertikale Bildkoordinate.

6. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem Berechnen des vertikalen Winkels des Ziels der vertikale Winkel des Ziels als ein Wert φ berechnet wird, der einer Gleichung genügt c' = f × tan(φ+θ), wobei c', f und θ jeweils eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts in dem Bildsignal, einen fokalen Abstand der Kamera, einen Wert, der einer Gleichung c = f × tan(θ) genügt, bezeichnen, wobei c eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts auf einer flachen Straße ist.

7. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem Berechnen eines entsprechenden Krümmungsradius der Krümmungsradius nach oben als ein Wert von R berechnet wird, der einer Gleichung genügt:

wobei L, h und φ jeweils den horizontal geschätzten Abstand, eine Höhe einer Mitte der Kamera von einer Straßenoberfläche und den vertikalen Winkel des Ziels bezeichnen.

8. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Wert von R, der einer Gleichung

genügt, basierend auf einer vorbestimmten Tabelle berechnet wird, die Variablen von L und φ enthält.

9. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem Berechnen eines entsprechenden Krümmungsradius der Krümmungsradius nach unten als ein Wert von R berechnet wird, der einer Gleichung

genügt, wobei L, h und φ jeweils den horizontal geschätzten Abstand, eine Höhe einer Mitte der Kamera von einer Straßenoberfläche und den vertikalen Winkel des Ziels bezeichnen.

10. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 9, wobei der Wert von R, der einer Gleichung

genügt, basierend auf einer vorbestimmten Tabelle berechnet wird, die Variablen von L und φ enthält.

11. Straßenüberwachungsverfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Berechnen eines tatsächlichen Abstands der tatsächliche Abstand als ein Absolutwert von l berechnet wird, wobei l einer Gleichung l = Rφ genügt, wobei R und φ jeweils einen Krümmungsradius des Umkreises bezeichnen.

12. Straßenüberwachungssystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Kamera zum Erzeugen eines Bildsignals und eine elektronische Steuereinheit zum Empfangen des Bildsignals und zum Überwachen einer Straße basierend auf dem empfangenen Bildsignal, wobei die elektronische Steuereinheit ausführt:
Erfassen eines Ziels aus dem Bildsignal;
Berechnen eines horizontal geschätzten Abstands von dem Fahrzeug zu dem Ziel;
Berechnen von Variablen einschließlich eines vertikalen Winkels des Ziels auf einem Umkreis und einen Krümmungsradius des Umkreises; und
Berechnen eines tatsächlichen Abstands von dem Fahrzeug zu dem Ziel, basierend auf dem vertikalen Winkel und dem Krümmungsradius.

13. Straßenüberwachungssystem nach Anspruch 12, wobei das Berechnen eines horizontal geschätzten Abstands den horizontal geschätzten Abstand als ein Wert L berechnet, der einer Gleichung

genügt,
wobei α, f, h, c, und y jeweils einen Proportionalkoeffizienten, einen fokalen Abstand der Kamera, eine Höhe der Mitte der Kamera von einer Straßenoberfläche, eine vertikale Bildkoordinate eines Horizonts einer flachen Straße und eine vertikale Bildkoordinate des Ziels bezeichnen.

14. Straßenüberwachungssystem nach Anspruch 12, wobei das Berechnen der Variablen umfasst:
Bestimmen, ob eine Straße nach oben oder unten gekrümmt ist;
Berechnen des vertikalen Winkels des Ziels auf dem Umkreis; und
Berechnen eines entsprechenden Krümmungsradius aus einem Krümmungsradius nach oben und einem Krümmungsradius nach unten gemäß einer Erkenntnis beim Bestimmen, ob die Straße nach oben oder unten gekrümmt ist.

15. Straßenüberwachungssystem nach Anspruch 12, wobei bei dem Berechnen eines tatsächlichen Abstands der tatsächliche Abstand als ein absoluter Wert von l berechnet wird, wobei l einer Gleichung l = Rφ genügt, wobei R und φ jeweils einen Krümmungsradius des Umkreises bezeichnen.