DE102006035207B4

DE102006035207B4 - Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006035207B4
Application number: DE102006035207.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Brenneke Christian; Dr. Hilgenstock Jörg; Arthur Schneider
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2026-07-30
Also published as: DE102006035207A1

Abstract

Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Objekts (32) innerhalb einer Umgebung eines Fahrzeugs mit
- einer Positionsbestimmungseinrichtung (30) zum Ermitteln von Positionsdaten des Objekts (32) relativ zu dem Fahrzeug und die dazu ausgelegt ist, für mindestens drei Oberflächenpunkte des Objekts (32) je deren Positionsdaten (D1 bis D3) zu bestimmen, wobei
- - in Abhängigkeit von den drei Positionsdaten (D1 bis D3) eine dreidimensionale Oberflächenstruktur für die der Positionsbestimmungseinrichtung (30) zugewandten Seite des Objektes (32) ermittelt wird, um daraus
- den Objekttyp des Objekts (32) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Wärmebildkamera (10) einen Wärmeschwerpunkt des Objekts bestimmt, wobei
- der Wärmeschwerpunkt nachfolgend zur Bestimmung eines Objekttyps für ein erfasstes Objekt herangezogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Objekts innerhalb einer Umgebung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren wird ein entsprechendes Verfahren zum Erfassen eines Objekts beschrieben.
Zur Ausstattung eines Fahrzeugs mit einem Sicherheitssystem zum Vermeiden eines Unfalls und/oder zum Minimieren von Unfallfolgen gehört auch eine Objekterfassungsvorrichtung, welche dazu ausgelegt sein sollte, jedes Objekt innerhalb einer Umgebung zu erfassen, zu lokalisieren, bezüglich seiner Objekteigenschaften zu klassifizieren und die daraus resultierende Unfallgefahr für das mit der Objekterfassungsvorrichtung ausgestattete Fahrzeug zu ermitteln. Allerdings kann dem Stand der Technik keine Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug entnommen werden, welche diese Voraussetzungen zufriedenstellend erfüllt.
Beispielsweise weisen Objekterfassungsvorrichtungen mit einer Video- oder einer Wärmebildkamera den Nachteil auf, dass sie die Position und die Größe eines Objekts mit zunehmendem Abstand zwischen der Objekterfassungsvorrichtung und dem Objekt nur näherungsweise bestimmen können. Dem gegenüber können mit einer Laser- und/oder Radareinrichtung ausgestattete Objekterfassungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise in der DE 101 54 321 A1 und der DE 103 44 299 A1 beschrieben werden, eine Breite und eine Position eines Objekts in Bezug auf das Fahrzeug zwar verlässlich bestimmen, sie eignen sich jedoch kaum für eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Objekttypen, beispielsweise zwischen Fußgängern und Radfahrern.
Die DE 199 49 496 A1 und die DE 100 25 678 A1 offenbaren Objekterfassungs-vorrichtungen, welche sowohl über eine Kameraeinrichtung, als auch über eine Laser- und/oder Radareinrichtung verfügen. Auf diese Weise soll es möglich sein, ein Objekt durch die Kameraeinrichtung zu erfassen, zu klassifizieren und eine Näherung für die Position des Objekts zu bestimmen und anschließend durch die Laser- und/oder Radareinrichtung eine genauere Positionsbestimmung durchzuführen. Allerdings weist eine Kameraeinrichtung nur eine geringe Reichweite auf. Zusätzlich scheitert das Zusammenwirken zwischen einer Kameraeinrichtung und einer Laser- und/oder Radareinrichtung häufig daran, dass es der Laser- und/oder Radareinrichtung nicht gelingt, anhand der von der Kameraeinrichtung bereitgestellten Näherung einer Objektposition das richtige Objekt zu fokussieren. Stattdessen erfasst die Laser- und/oder Radareinrichtung unter Umständen ein anderes Objekt, oder sie wertet das von der Kameraeinrichtung erfasste Objekt aufgrund eines Nichtwiederfindens als einen Fehler der Kameraeinrichtung. Diese Fehler beim Zusammenwirken der Kameraeinrichtung und der Laser- und/oder Radareinrichtung können zu einer Fehleinschätzung der aktuellen Verkehrssituation durch die Objekterfassungsvorrichtung führen, was das Unfallrisiko für ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Objekterfassungsvorrichtung erhöht.
Auch die in der DE 10 2005 016 288 A1 , und der DE 103 05 935 A1 offenbarten Möglichkeiten zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs gewährleisten keine verlässliche Klassifizierung und Positionsbestimmung für ein erfasstes Objekt.
Aus der gattungsgemäßen Druckschrift DE 102 27 221 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung des Innen- bzw. Außenraums eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit wenigstens einer Rundsichtkamera bekannt. Die Bilder der Rundsichtkamera werden beispielsweise im Rahmen einer Fußgängerüberwachung analysiert. Dabei kann ein Bereich als besonders relevant erfasst werden. Ein zweiter Sensor mit einer Zoomfunktion lässt sich auf diesen Bereich verschwenken, um den selektierten Bereich detaillierter zu erfassen.
Darüber hinaus beschreibt die Druckschrift DE 102 58 794 A1 ein Verfahren zur Erkennung und Verfolgung von Objekten. Hierzu wird bei einem Fahrzeug an der Frontseite ein Laserscanner angeordnet. Anhand der Laufzeit des reflektierten Signals wird auf die Entfernung zu einem Objekt geschlossen, so dass ein tiefenaufgelöstes Bild erstellt werden kann.
Die DE 103 35 601 A1 beschreibt ein Verfahren zur computergestützten Klassifizierung von dreidimensionalen Objekten zu einer oder mehreren vorgegebenen Objektklassen, bei dem ein Objekt messtechnisch erfasst wird. Das Verfahren basiert darauf, dass die Messdaten 3D-Daten sind und, dass eine sensierte Messdatenpunktwolke aus 3D-Daten mit gespeicherten 3D-Datenmodellen verglichen, und durch Variation der 3D-Lage des Modells im Raum auf die Messdatenpunktwolke abgestimmt wird, und dann die Klassifizierung zu der am besten passenden Klasse erfolgt. Die Erfassung kann dabei durch Radar, Ultraschall, Video-Kameras für den sichtbaren und infraroten Bereich, Lidar, Laser und Range-Kamera oder Kombinationen davon erfolgen. Dabei lassen sich durch Triangulation 3D-Messpunkte generieren.
Die US 2004 / 0 024 498 A1 beschreibt eine Fahrzeugumgebungsüberwachungsvorrichtung, die in der Lage ist, Objekte wie andere Fahrzeuge zu erfassen, die sich in der Umgebung eines betreffenden Fahrzeugs befinden. Die anderen Fahrzeuge sind mit einer entsprechenden Vorrichtung wie einer Abstandswarnvorrichtung für Fahrzeuge ausgestattet. Ferner ist eine Rückseitenwarnvorrichtung oder dergleichen zum Erzeugen einer Warnung oder zum Steuern des betreffenden Fahrzeugs auf der Grundlage der Entfernung des betreffenden Fahrzeugs zu anderen Fahrzeugen, die sich um das betreffende Fahrzeug herum befinden, vorgesehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zum Verbessern einer Klassifizierung und/oder einer Positionsbestimmung für ein in einer Umgebung eines Fahrzeugs erfasstes Objekt bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch eine Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 2 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung kann für ein Sicherheitssystem, ein Komfortsystem oder ein Steuersystem eines Fahrzeugs verwendet werden.
Gemäß einer in Anspruch 1 definierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Objekts innerhalb einer Umgebung eines Fahrzeugs die Positionsbestimmungseinrichtung zum Ermitteln von Positionsdaten des Objekts relativ zu dem Fahrzeug dazu ausgelegt, für mindestens drei Oberflächenpunkte des Objekts je deren Positionsdaten zu bestimmen, und in Abhängigkeit von den drei Positionsdaten eine dreidimensionale Oberflächenstruktur für die der Positionsbestimmungseinrichtung zugewandten Seite des Objektes zu ermitteln um daraus den Objekttyp des Objekts zu bestimmen, wobei eine Wärmebildkamera einen Wärmeschwerpunkt des Objekts bestimmt und der Wärmeschwerpunkt nachfolgend zur Bestimmung eines Objekttyps für ein erfasstes Objekt herangezogen wird.
Die Positionsdaten können üblicherweise als dreidimensionale Ortsvektoren oder als Abstandsvektoren zwischen der Positionsbestimmungseinrichtung und dem Objekt angegeben werden. Beispielsweise kann aus den bestimmten Positionsdaten der drei Oberflächenpunkte eine Näherungskurve zweiten Grades bestimmt werden, welche eine von einer Geraden verschiedene Kontur angibt. Die von der Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung ermittelte Kontur des Objekts kann anschließend zum Klassifizieren, d. h. zum Bestimmen des Objekttyps des Objekts, genutzt werden.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren nach Anspruch 2 bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen:

1 eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Objekterfassungsvorrichtung mit einer Kameraeinrichtung und einer Lasereinrichtung schematisch darstellt; und
2 eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Positionsbestimmungseinrichtung schematisch darstellt.

Anhand von der schematischen 1 wird die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Objekterfassungsvorrichtung im Folgenden dargestellt. Eine an einem (nicht gezeigten) Fahrzeug angeordnete Objekterfassungsvorrichtung umfasst eine Kameraeinrichtung 10, eine Lasereinrichtung 12 und eine Auswerteeinrichtung 14. Die Kameraeinrichtung 10 kann eine Videokamera oder eine Wärmebildkamera sein. Die Objekterfassungsvorrichtung kann zusätzlich oder anstelle der Lasereinrichtung 12 eine Radareinrichtung aufweisen.
Die Kameraeinrichtung 10 nimmt mit einer vorgegebenen Frequenzrate ein Bild von einer Fahrzeugumgebung auf und untersucht dieses Bild anschließend auf ein verkehrsrelevantes Objekt hin. In dem Beispiel der 1 ist dies ein Objekt 16, welches sich in einem Abstand D von der nicht dargestellten Einfallslinse der Kameraeinrichtung 10 befindet. Allerdings ist eine Video- oder Wärmebildkamera nur zu einer ungefähren Bestimmung des Abstands D ausgebildet. Dies liegt daran, dass sich mit zunehmendem Abstand D die Auflösung, mit welcher das Objekt 16 durch eine Video- oder Wärmebildkamera erfassbar ist, entsprechend verringert. Fehlerhaft wird die Entfernungsschätzung für das Objekt 16 auch, wenn sich das Objekt 16 beispielsweise auf einem Bordstein befindet und der Abstand D zwangsläufig größer geschätzt wird als bei einem auf einer Straße stehenden Objekt gleicher Größe. Durch die Ungenauigkeit der Positionsbestimmung ist für ein erfasstes Objekt 16 häufig auch keine genauere Zuweisung eines Objekttyps möglich. Beispielsweise kann bei einer entfernt von der Kameraeinrichtung 10 stehenden Person kaum zwischen einem Erwachsenen oder einem Kind unterschieden werden. Zusätzlich werden bei der Erfassung eines Objekts 16 durch eine Wärmebildkamera häufig Fehlobjekte erfasst, welche in der Umgebung des Fahrzeugs mit der Wärmebildkamera nicht vorkommen. Dieses Erfassen von Fehlobjekten lässt sich beispielsweise auf eine Spiegelung von Wärmestrahlen an einer Fahrbahnfläche zurückführen.
Aus diesem Grund ist die Kameraeinrichtung 10 zum Zusammenwirken mit der Lasereinrichtung 12 und der Auswerteeinrichtung 14 ausgebildet. Die Kameraeinrichtung 10 bestimmt eine Näherung für den Abstand D und einen Winkel α, welcher die Richtung einer gedachten Verbindungsachse zwischen der Einfallslinse der Kameraeinrichtung 10 und dem Objekt 16 relativ zu einer senkrecht zur Kameraeinrichtung 10 verlaufenden Achse 18 angibt. Anschließend wird die Näherung für den Abstand D und einen Winkel α als Sensorsignal 20 an die Auswerteeinrichtung 14 ausgegeben. Die Auswerteeinrichtung 14 ermittelt daraufhin in Abhängigkeit von dem Sensorsignal 20 einen Bereich, in welchem sich das Objekt 16 ungefähr befindet. Die diesen Bereich definierenden Grenzwerte, welche unter Berücksichtigung des Abstands d zwischen der Kameraeinrichtung 10 und der Lasereinrichtung 12 bestimmbar sind, werden anschließend von der Auswerteeinrichtung 14 über ein Aktivierungssignal 22 an die Lasereinrichtung 12 ausgegeben.
Die Lasereinrichtung 12 ist so ausgelegt, dass sie nach Empfang des Aktivierungssignals 22 den Bereich zwischen den Grenzwerten des Aktivierungssignals 22 mit den Abtastsignalen 24a bis 24e nach dem Objekt 16 abrastert. Wie durch den Pfeil 26 in 1 dargestellt ist, werden die Abtastsignale 24a bis 24e nacheinander so ausgesendet, dass sich die Abtastsignale 24a bis 24e von der Seite der Lasereinrichtung 12, auf welcher die Kameraeinrichtung 10 angeordnet ist, auf die Position des Objekts 16 zu bewegen. Damit ist sichergestellt, dass die Lasereinrichtung 12 auch wirklich das von der Kameraeinrichtung 10 erfasste Objekt 16 als solches wiederfindet und verifiziert. Dies soll verhindern, dass beispielsweise ein mögliches anderes Objekt (nicht gezeigt) fälschlicherweise durch die Lasereinrichtung 12 als Objekt 16 erfasst wird. Nach einem Erfassen des Objekts 16 wird eine genaue Position des Objekts 16 relativ zum Fahrzeug durch die Lasereinrichtung 12 bestimmt.
In 2 ist eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen, an einem nicht skizzierten Fahrzeug angeordneten Positionsbestimmungseinrichtung 30 zur Ermittlung einer dreidimensionalen Oberflächeninformation für ein Objekt 32 in einer Umgebung des Fahrzeugs schematisch dargestellt. Beispielsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 30 eine Laser- und/oder eine Radareinrichtung. Die Positionsbestimmungseinrichtung 30 ist so ausgelegt, dass sie nach einem Erfassen eines Objekts 32 die ihr zugewandte Oberfläche des Objekts 32 mit den Abtastsignalen 34a bis 34c abrastert. Dabei bestimmt die Positionsbestimmungseinrichtung 30 für jeden erfassten Oberflächenpunkt des Objekts 32 eine Positionsangabe. Die Winkel, in denen die Abstände D1 bis D3 ermittelt werden, sind der Positionsbestimmungseinrichtung 30 bekannt, so dass als Positionsdaten beispielsweise Abstandsvektoren definierbar sind. In dem Beispiel der 2 ist jede dieser Positionsangaben ein Abstand D1 bis D3 zwischen einem Oberflächenpunkt des Objekts 32 und der Positionsbestimmungseinrichtung 30. Anschließend wird in Abhängigkeit von den ermittelten Abständen D1 bis D3 eine dreidimensionale Oberflächenstruktur für die der Positionsbestimmungseinrichtung 30 zugewandte Seite des Objekts 32 bestimmt. Diese ermittelte dreidimensionale Oberflächenstruktur des Objekts 32 kann anschließend zur Bestimmung eines Objekttyps des Objekts 32 herangezogen werden.
Beispielsweise kann die Positionsbestimmungseinrichtung 30 auf diese Weise zwischen einem seitlich erfassten Motorrad und einem seitlich erfassten Fahrrad unterscheiden. Die Höhe und die Länge eines seitlich erfassten Motorrads unterscheidet sich zwar kaum von der Höhe und der Länge eines seitlich erfassten Fahrrads. Jedoch weist ein Motorrad gegenüber einem Fahrrad eine deutlich stärker gewölbte Oberflächenstruktur auf, so dass über die vorliegende Erfindung diese beiden unterschiedlichen Verkehrsmittel unterscheidbar sind.
Eine erfindungsgemäße Positionsbestimmungseinrichtung 30 kann zusätzlich noch mit einer Kameraeinrichtung 10, beispielsweise einer Wärmebildkamera, zusammenwirken. Nach einem Bestimmen einer Position, einer Länge, einer Höhe und einer Breite eines Objekts kann durch die Wärmebildkamera ein Wärmeschwerpunkt des Objekts bestimmt werden. Dieser Wärmeschwerpunkt kann nachfolgend zur Bestimmung eines Objekttyps für ein erfasstes Objekt herangezogen werden.
Bezugszeichenliste

10: Kameraeinrichtung
12: Lasereinrichtung
14: Auswerteeinrichtung
16: Objekt
18: Achse
20: Sensorsignal
22: Aktivierungssignal
24a bis 24e: Abtastsignale
26: Pfeil
30: Positionsbestimmungseinrichtung
32: Objekt
34a bis 34c: Abtastsignale
D, D1 bis D3: Abstände
d: Abstand

Claims

Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Objekts (32) innerhalb einer Umgebung eines Fahrzeugs mit - einer Positionsbestimmungseinrichtung (30) zum Ermitteln von Positionsdaten des Objekts (32) relativ zu dem Fahrzeug und die dazu ausgelegt ist, für mindestens drei Oberflächenpunkte des Objekts (32) je deren Positionsdaten (D1 bis D3) zu bestimmen, wobei - - in Abhängigkeit von den drei Positionsdaten (D1 bis D3) eine dreidimensionale Oberflächenstruktur für die der Positionsbestimmungseinrichtung (30) zugewandten Seite des Objektes (32) ermittelt wird, um daraus - den Objekttyp des Objekts (32) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Wärmebildkamera (10) einen Wärmeschwerpunkt des Objekts bestimmt, wobei - der Wärmeschwerpunkt nachfolgend zur Bestimmung eines Objekttyps für ein erfasstes Objekt herangezogen wird.
Verfahren zum Erfassen eines Objekts (32) innerhalb einer Umgebung eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: - Ermitteln von Positionsdaten des Objekts (32) relativ zu dem Fahrzeug, - Bestimmen je der zugehörigen Positionsdaten (D1 bis D3) für mindestens drei Oberflächenpunkte des Objekts (32) und - Ermitteln einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur für die der Positionsbestimmungseinrichtung (30) zugewandten Seite des Objektes (32), sowie - Nutzen der dreidimensionalen Oberflächenstruktur zum Bestimmen eines Objekttyps des Objekts, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - Bestimmen eines Wärmeschwerpunkts des Objekts durch die Wärmebildkamera (10) und - Heranziehen des Wärmeschwerpunkts zur Bestimmung eines Objekttyps für ein erfasstes Objekt.