DE102008031861A1 - Tracking sensor for detecting optical marks on path to guide vehicle, has color filter and comparator that examines scenes using sensor with and without filters and compares scenes with one another - Google Patents

Tracking sensor for detecting optical marks on path to guide vehicle, has color filter and comparator that examines scenes using sensor with and without filters and compares scenes with one another

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DE102008031861A1
DE102008031861A1 DE200810031861 DE102008031861A DE102008031861A1 DE 102008031861 A1 DE102008031861 A1 DE 102008031861A1 DE 200810031861 DE200810031861 DE 200810031861 DE 102008031861 A DE102008031861 A DE 102008031861A DE 102008031861 A1 DE102008031861 A1 DE 102008031861A1
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DE
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sensor
filter
color
scenes
filters
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Application number
DE200810031861
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German (de)
Inventor
Hans-Heinrich Jun Goetting
Original Assignee
Götting jun., Hans-Heinrich
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    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
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    • G06K9/00Methods or arrangements for reading or recognising printed or written characters or for recognising patterns, e.g. fingerprints
    • G06K9/00624Recognising scenes, i.e. recognition of a whole field of perception; recognising scene-specific objects
    • G06K9/00791Recognising scenes perceived from the perspective of a land vehicle, e.g. recognising lanes, obstacles or traffic signs on road scenes
    • G06K9/00798Recognition of lanes or road borders, e.g. of lane markings, or recognition of driver's driving pattern in relation to lanes perceived from the vehicle; Analysis of car trajectory relative to detected road
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    • G06K9/00Methods or arrangements for reading or recognising printed or written characters or for recognising patterns, e.g. fingerprints
    • G06K9/20Image acquisition
    • G06K9/2018Identifying/ignoring parts by sensing at different wavelengths

Abstract

The sensor (6) has a color filter (7) that is selected for color spectrum of marks (2) or path, where the marks have color spectrum like the path and physical filter is utilized as filter. A comparator (9) i.e. microcontroller, examines scenes using the sensor with and without filters and compares the scenes with one another, where the marks on the path are differentiated by the filter effect and are fixed in a position. Sensor elements with different spectral sensitivity are utilized for filter. A camera (8) is connected to the color filter.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spursensor zur Erkennung von optischen Marken auf einer Bahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a tracking sensor for detecting optical marks on a web according to the preamble of claim 1.
  • Zur Spurführung von Fahrzeugen werden linienförmige optische Marken oder nach anderen Bezeichnungen Strichen, Streifen oder auch Kontraststreifen, wie aus der For tracking of vehicles are linear optical marks or by other names bars, strips or even contrasting stripes, as shown in the DE 100 13 767 A1 DE 100 13 767 A1 bekannt, genutzt. known used. Eine einzelne Marke auf der Bahn, z. A single mark on the web, for. B. ein kurzer Querstrich oder ein Punkt, kann dagegen auch als Referenz- oder Wegmarke zur Entfernungs- oder Positionsbestimmung genutzt werden. As a short horizontal line or a point, however, can be used as a reference or milestone for distance or position determination. Wichtig ist dabei, dass ein Kontrast der Marke zu dem Rest der Bahn bzw. zur Fahrbahnoberfläche entsteht. It is important that a contrast of the brand to the rest of the web or to the road surface. Ein solcher Kontrast kommt zustande durch zwei aneinandergrenzende Flächen, die sich in ihrer Intensität und/oder in der Wellenlänge des reflektierten Lichtes unterscheiden. Such a contrast is brought about by two adjacent surfaces, which differ in their intensity and / or in the wavelength of reflected light. Vorzugsweise wird eine Fläche in einer hellen Farbe ausgestaltet, wozu auch Weiß zählt, und die andere Fläche in einer dunklen Farbe, zu der auch Schwarz zählt. Preferably, a surface is configured in a light color, including white counts, and the other surface in a dark color, which includes Black counts. Es können aber auch ähnlich oder gleich helle oder dunkle Flächen sein, die sich nur in ihrem Spektrum, mit anderen Worten der Wellenlänge, also der Farbe, unterscheiden. but it may also be similar or the same light or dark areas, which differ only in their range, in other words the wavelength, ie color.
  • Mittels eines optischen Sensors und einer Auswertung, kann der Kontrast in seiner Position festgestellt werden und somit dann das Fahrzeug diesen Kontraststreifen nachgeführt werden. By means of an optical sensor and an evaluation of the contrast in position can be determined and thus the vehicle then be tracked these contrasting stripes.
  • Bei den Kontraststreifen, Kontrastmustern, Strichen, Linien oder Marken, die nachfolgend optische Marken oder nur Marken genannt werden, haben sich in der Regel möglichst helle bzw. dunkle, also weiße/schwarze Kontraste durchgesetzt. are called by the contrasting stripes, contrast patterns, strokes, lines or brands that optical subsequently trademarks or trademarks only, as bright as possible and dark, so white / black contrasts have become established as a rule. Ein Grund liegt ua darin, dass Schwarz-Weiß-Spursensoren, z. One reason is in the fact that black and white track sensors such. B. Schwarz-Weiß-Kameras, verfügbarer und preiswerter sind als Farbkameras. As black and white cameras, more available and less expensive than are color cameras. In der Szene, also dem mit dem Spursensor betrachteten Bahnbereich, in dem die Marke gesucht wird, lassen sich Schwarz-Weiß-Kontraste mit großem Helligkeitsunterschied darstellen. In the scene, so the observed with the track sensor path area in which the mark is sought is black and white contrasts can be represented with a large difference in brightness. Starke Kontraste lassen sich gut erkennen. Strong contrasts can be seen clearly.
  • Der Spursensor besteht aus Sensorelementen, die Licht im sichtbaren oder ggf. auch benachbarten infraroten oder ultravioletten Bereich in ein entsprechendes elektrisches Signal umsetzen. The tracking sensor comprises sensor elements which convert light in the visible or possibly also adjacent the infrared or ultraviolet range into a corresponding electrical signal. Grundsätzlich funktioniert die Technologie auch im IR- und UV-Bereich auch, wenn nachfolgend von Licht bzw. optischen Sensoren gesprochen wird. the technology in IR and UV range also works in principle, when it is said below of light or optical sensors.
  • Während man für das Verfolgen einer linienförmigen Marke zur Spurführung zwei oder besser mehrere, gern auch über 100 Sensorelemente, z. While for keeping track of a linear mark for tracking two or more better, like well over 100 sensor elements, eg. B. einzeilige Kameras oder auch 2D-Kameras verwendet, kann für eine querliegende Marke, die nur als Wegmarke benutzt wird, ein einzelnes Sensorelement ausreichen. As used one-line cameras or 2D cameras, can be used for a transverse brand that is used only as a milestone, suffice a single sensor element. Bei Überfahrt wird die Marke z. When crossing the mark z. B. durch Änderung der Helligkeit festgestellt. As determined by changing the brightness.
  • Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, dass bei Alterung, Ausbleichung, Verschmutzung sowie insbesondere bei ungünstiger Schattenwirkung oder Feuchtigkeit sowie bei Kombination dieser Störungen, die Marken auf der Fahrbahn nicht mehr deutlich erkannt werden. A disadvantage of the known method is that with aging, bleaching, pollution and in particular in unfavorable shadow effect or moisture, as well as combination of these disorders, the marks on the roadway no longer be clearly detected. Störend wirkt sich aus, wenn durch einen starken Schatten ein falscher Bahn-/Markenkontrast erzeugt wird. Distracting affect when a false path / brand contrast is generated by a strong shadows. Des gleichen ist es störend, wenn Fahrzeuge mit ihren Rädern aus einem nassen Bereich auf eine trockene Betonfahrbahn fahren und dann die nasse und deshalb dunkle Spur z. Equally, it is disturbing when vehicles with their wheels from a wet area drive on a dry concrete road and then the wet and therefore dark track z. B. mit einem Kontraststreifen verwechselt wird. B. is mistaken for a contrasting stripes. Auch der Gummiabrieb von den Rädern kann aufgrund des dann gebildeten Hell-/Dunkelkontrastes mit einer Marke verwechselt werden. Also, the rubber marks from the wheels may be confused because of the then formed light / dark contrast with a brand.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Spursensor zur Erkennung von optischen Marken auf einer Bahn zu schaffen, der insbesondere bei Störungen in der Lichtintensität, z. Object of the present invention is therefore to provide a tracking sensor for detecting optical marks on a track, in particular in disorders in light intensity, z. B. durch Schattenwirkung, Feuchtigkeitseinflüsse, Gummiabrieb und andere, insbesondere dunkle Verschmutzungen – nachfolgend allgemein Störungen genannt – auch noch eine zuverlässige Erkennung von optischen Marken ermöglicht. Example by shadow effect, the effects of moisture, rubber marks and other, particularly dark stains - hereinafter generally called interference - also enables reliable detection of optical brands.
  • Diese Aufgabe wird von einem Spursensor nach Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a track sensor according to Claim. 1 Die anderen Ansprüche enthalten weitere erfindungsgemäße Ausführungen. The other claims contain further elaboration of the invention.
  • Es ist nach Anspruch 1 von Vorteil, die Szene Bahn/Marke auch mit Hilfe eines Farbfilters zu betrachten. It is claimed in claim 1 advantageous to view the scene train / brand with the help of a color filter. Vorausgesetzt ist dabei natürlich, dass sich Marke und Bahn im Farbspektrum unterscheiden. , It is assumed that this brand and track are different in the color spectrum, of course. Wenn man bspw. eine helle Betonfahrbahn ohne Filter betrachtet, wird mehr oder weniger das gesamte Farbspektrum vorhanden sein, also rot, orange, gelb, grün und blau. If one considers, for example. A light concrete pavement without a filter, the entire color spectrum will be available, so red, orange, yellow, green and blue, more or less. Bei einer reinen gelben Marke wird jedoch nur der Gelbbereich des Spektrums sichtbar. In a pure yellow mark but only the yellow part of the spectrum is visible. Bei Betrachtung von Marken und Bahn durch ein nur für gelb durchlässiges Filter wird die gelbe Marke dann in ihrer Intensität kaum nachlassen, während von der Bahn jetzt nur noch der gelbe Lichtanteil sichtbar wird. In consideration of brands and web through a permeable only for yellow filter yellow mark is then unlikely to diminish in intensity, while now only the yellow light component is visible from the web. Die Lichtanteile Rot, Orange, Grün und Blau entfallen und somit ist das Ausgangssignal an dem Sensorelement entsprechend kleiner. The light components of red, orange, green, and blue omitted and thus the output signal of the sensor element is correspondingly smaller. Die Sensorelemente, die die Bahn betrachten, werden mit Filter eine deutlich kleinere Lichtintensität anzeigen, als ohne Filter. The sensor elements who consider the web are, show a much smaller light intensity with filters than without filter.
  • Der Vergleicher oder auch Auswerter wird also feststellen, dass hier die Bahn betrachtet wird. The comparator or evaluator will therefore find that here the web is considered. Wenn ein anderes Sensorelement keine deutliche Änderung in der Intensität im Vergleich mit und ohne Filter anzeigt, ist offensichtlich gerade eine Marke bzw. ein Teil einer Marke betrachtet worden. If another sensor element indicates no significant change in intensity in comparison with and without filter, obviously has been considered just a brand or a part of a brand.
  • Im Prinzip ist auch mit der Verwendung eines gelb sperrenden Filters bei Betrachtung einer gelben Marke der Nachweis dieser Marke möglich, weil dann kein Licht von der Marke empfangen wird. In principle, the proof of this brand is also possible with the use of a yellow barrier filter when viewing a yellow mark because no light is then received by the brand. Allerdings kann die gelbe Marke dann nur von einer schwarzen Marke oder Bahn unterschieden werden, weil sie bei Betrachtung ohne Filter heller erscheint als die schwarze Marke oder Bahn. However, the yellow mark can only be distinguished by a black mark or train then because it appears brighter when viewed without filters as the black mark or train.
  • Das Verfahren bietet sich auch dann an, wenn die Bahn selbst eher dunkel ist, z. The procedure is useful, even if the web is even more dark, z. B. bei Asphalt oder ein bestimmtes Farbspektrum hat, z. As in asphalt or a particular color spectrum has such. B. Gelb und die Marken weiß oder schwarz sind oder auch ein anderes bestimmtes Farbspektrum haben, z. As yellow and brands are white or black or have another specific color spectrum, eg. B. blaue Marken auf roter Bahn usw. Im letzteren Fall bietet sich auch die Verwendung von zwei Farbfiltern, z. B. blue marks on red train, etc. In the latter case also offers the use of two color filters, for example. B. eines blauen und eines roten Filters an. B. on a blue and a red filter.
  • Wichtig ist, dass die relative Abschwächung der Lichtintensität mit Filter gegenüber der Messung ohne Filter erfasst bzw. ausgewertet wird. It is important that the relative attenuation of the light intensity is detected, or with filter with respect to the measurement without filter evaluated. Bei Betrachtung einer gelben Marke mit und ohne gelbem Filter wird sich hierbei kaum ein Unterschied einstellen. Considering a yellow mark with and without yellow filter is hardly any difference here is set. Dabei sollten natürlich gleiche Szenenausschnitte betrachtet werden. This should of course be considered same scene segments.
  • Die Entscheidung, ob das, was das Sensorelement betrachtet zu der Bahn oder zu einer Marke gehört, hängt in diesem Beispiel von dem Gelbanteil im Verhältnis zum Restlichtanteil ab. Deciding whether what regarded the sensor element is part of the web or to a brand depends in this example on the yellow portion relative to the rest of light fraction. Die absolute Lichtstärke spielt hierbei keine Rolle. The absolute light intensity is irrelevant. In diesem Farbbeispiel wird der Kontrast durch einen möglichst hohen Gelbanteil in der einen Fläche und durch einen neutralen oder möglichst geringen Gelbanteil in der anderen Fläche gebildet. In this example, the color contrast is formed by the highest possible amount of yellow in the one surface, and by a neutral or the lowest possible amount of yellow in the other surface.
  • Unterschiedliche Lichtverhältnisse durch z. Different lighting conditions by z. B. Abschattungen, nasse Stellen oder schwarzen Reifenabrieb stören dann nicht oder weniger. B. shadowing, wet spots or black tire wear will not interfere or less.
  • Der Spursensor wird zur Erkennung der optischen Marken auf der Bahn in der Regel mehrere optische Sensorelemente nutzen, die jedes für sich, auf verschiedene, in der Regel jedoch benachbarte Szenensegmente gerichtet sind. The track sensor is used to recognize the optical marks on the web usually several optical sensor elements each for itself, but adjacent scene segments are directed to different, usually. Die Sensorelemente können Teil einer ein- oder vielzeiligen Kamera sein und somit mit jeder Aufnahme die Szene abbilden. The sensor elements may be part of a single or multilinear camera and thus reflect with each shot the scene.
  • Um die Unterschiede in den Farben von Marken und Bahn festzustellen, wird die Szene dann mit einem Filter aufgenommen, dass entweder die Marken- oder Bahnfarbe sperrt. To determine the differences in the colors of brands and train, the scene is then taken up with a filter that either the brand or train color blocks. Bei einer weiteren Aufnahme wird dieses Filter weggelassen oder bei Bedarf ein anderes Filter verwendet, das dann ggf. die andere Farbe sperrt, um im Vergleich die Wirkung des ersten Filters zu erhöhen. In a further inclusion of this filter is omitted or uses a different filters as needed, which then, if necessary, blocks the other color in order to increase the effect of the first filter in comparison. Nachfolgend wird allgemein von Vergleich mit oder ohne Filter gesprochen, auch wenn zwei unterschiedliche Filter verwendet werden. Below is commonly spoken by comparison with or without filters, even if two different filters are used. Dann sperrt ein Filter die Bahnfarbe und das andere Filter die Markenfarbe bzw. ein Filter lässt nur die Markenfarbe durch und das andere Filter nur die Bahnfarbe. Then a filter closes the track color and the other filter brand color or a filter only the brand color by and the other filter only the railway color.
  • Diese Beschreibung verwendet zum besseren Verständnis Beispiele, die von idealisierten Verhältnissen, z. This description used for better understanding examples of idealized proportions for. B. purem Rot oder purem Gelb usw. und idealen Filtern ausgehen. As pure red or pure yellow, etc., and ideal filters out. Die Erkennung der Marken auf der Bahn funktioniert natürlich auch mit den üblichen Filtern und den üblichen Farben. Of course, the detection of the marks on the web also works with the usual filters and the usual colors.
  • Nach Anspruch 2 wird der Spursensor zur Führung eines Fahrzeugs verwendet. According to claim 2 of the track sensor is used for guiding a vehicle. Der Spursensor ist dazu am Fahrzeug befestigt und auf die Fahrbahn ausgerichtet. The tracking sensor is to fixed to the vehicle and oriented to the roadway. Es wird die Position der Marke, z. It is the position of the brand, for. B. eines Kontraststreifens, in Bezug auf den Spursensor bzw. das Fahrzeug festgestellt. As a contrast strip, determined with respect to the track sensor and the vehicle. Hiermit kann das Fahrzeug ggf. automatisch geführt werden und/oder auch zur Fahrerassistenz verwendet werden. With this, the vehicle can be possibly performed automatically and / or be used for driver assistance. Der Fahrer kann gewarnt werden, wenn er sich zu weit von der Fahrspur bzw. der linienförmigen Marke entfernt hat. The driver can be warned when he has moved too far away from the lane or the line-shaped mark.
  • Die linienförmige Marke muss nicht ununterbrochen sein. The line-shaped mark need not be continuous. Es kann sich auch um gestrichelte Linien oder allgemein unterbrochene Linien handeln. It can also be broken lines or generally broken lines. Die Marken können sogar auch aus einzelnen Punkten mit großen Abständen dazwischen bestehen. The marks can be made with large spaces between them even also of individual dots. Es ist allerdings von Nachteil, wenn die Unterbrechungen so groß werden, dass die Führungsqualität des Fahrzeugs darunter leidet. However, it is disadvantageous if the interruptions are so great that the leadership of the vehicle suffer.
  • Nach Anspruch 3 kann der Spursensor aber auch zur Erkennung von Wegmarken verwendet werden. According to claim 3 but the track sensor can also be used to identify milestones. Derartige Marken können ua auch als Striche quer und/oder längs zur Fahrbahn angeordnet sein. Such marks may inter alia be arranged as lines transversely and / or longitudinally to the roadway. Sie dienen im Wesentlichen zur Informationsgabe, quasi als Kilometerstein zur Wegstreckenbestimmung, als Hinweis auf Geschwindigkeitsbeschränkungen, Abbiegungen, Haltestellen usw.. Einfache Wegmarken können über eine zeitliche Veränderung der Farbverteilung festgestellt werden. They are used mainly for information transfer, as a kind of milestone for distance determination, as an indication of speed limits, turns, stops, etc .. Simple milestones can be found on a temporal change in the color distribution. Wegmarken können aber auch zweidimensional codiert sein, sodass zur Erkennung mehrere Sensorelemente notwendig sind. but milestones may also be two-dimensional codes, allowing multiple sensor elements are required for recognition.
  • Auch linienförmige Marken können durch absichtliche Unterbrechungen codiert sein. Also linear marks can be encoded by deliberate interruptions. Die Information liegt ggf. in der Markenlänge, der Länge der Unterbrechung und/oder der Häufigkeit der Unterbrechungen bzw. Kombinationen davon. The information is, if necessary, in which the mark length, the length of the interruption and / or the frequency of interruptions or combinations thereof. Der Spursensor kann sowohl zur Erkennung von linienförmigen Marken, als auch zur Erkennung von Wegmarken verwendet werden. The track sensor can be used both to detect linear marks, as well as for the recognition of milestones.
  • Die Marken können unterschiedliche Farbspektren haben, also z. The brands may have different color spectra, ie for. B. klassischerweise rot, orange, gelb, grün oder blau. B. classically red, orange, yellow, green or blue. So kann eine rote Marke auch als Langsam- oder Stoppmarke verstanden werden, während eine grüne Marke als Expressspur ausgewertet wird. So a red mark can be seen as a low-and-stop, or brand, while a green mark is evaluated as an express lane. Auch Marken mit unterschiedlichen Farben können nebeneinander oder im ständigen Wechsel, z. Even brands with different colors side by side or in constant change such. B. rot/grün/rot/grün aus Sicherheitsgründen verwendet werden. As are red / green / red / green used for safety reasons.
  • Somit wird durch Erkennung der einen Farbmarke bei gleichzeitigem Erkennen der anderen bzw. bei Erkennen des Farbwechsels die eine Auswertung mit der anderen Auswertung verifiziert werden. Thus, an evaluation with the other analysis will be verified by detection of a color mark at the same time recognizing the other and upon detection of the color change. Mit der Anzahl der verwendeten Farben steigt auch der Bedarf an Filtern. With the number of colors used, the need for filtering rises.
  • Nach Anspruch 5 wird die Erkennung der Marke ua mit physikalischen Filtern, z. According to claim 5, the detection of the mark is, inter alia, with physical filters, such. B. einer farbselektiven Scheibe oder Optik, durchgeführt. For example, a color-selective optical disk or performed. Bei Verwendung von physikalischen Filtern lassen sich preiswerte Schwarz-Weiß-Kameras einsetzen. When using physical filters, low-cost black-and-white cameras can be used. Geeignet ist ua die Verwendung von zwei Kameras, von denen die eine z. Suitable is inter alia the use of two cameras, one of which is z. B. ein Filter hat, das nur die gewählte Markenfarbe durchlässt. B. has a filter that passes only the selected brand color. Die andere Kamera betrachtet im Wesentlichen die gleiche Szene. The other camera views the same scene substantially. Diese Kamera benötigt jedoch keinen Filter. However, this camera does not need a filter. In einer anderen Auswertung ist aber auch die Verwendung eines Filters möglich, welches die Markenfarbe sperrt und nur die Bahnfarbe durchlässt. In another evaluation, but also the use of a filter is possible which blocks the mark color and only the sheet color to pass through. Wichtig ist, dass die Ergebnisse mit Filter mit den Ergebnissen ohne Filter verglichen werden. It is important that the results are compared with filter with the results without filters. Selbstverständlich müssen beide Kameras die gleiche Szene betrachten und sich die Sensorelemente der einen Kamera den Sensorelementen der anderen Kamera zuordnen lassen. Of course, both cameras have to look at the same scene and let the sensor elements of a camera map the sensor elements of the other camera.
  • Grundsätzlich ist auch die Verwendung von nur einer Kamera notwendig. In principle, the use is necessary from only one camera. Dann muss die Szene nacheinander einmal mit und einmal ohne Filter betrachtet werden. Then the scene must be considered with and once without filters one at a time.
  • Selbst die Verwendung einer 2D-Kamera mit einem geteilten Filter ist möglich. Even the use of a 2D camera with a split filter is possible.
  • Physikalische Filter stehen sowohl als breite oder schmale, als Hoch- oder als Tiefpass oder als Band- oder Sperrfilter zur Verfügung. Physical filters are both as wide or narrow as high or as low-pass or band or blocking filters. Somit können bestimmte Farbspektren bevorzugt durchgelassen oder auch herausgefiltert werden. Thus, preferably transmitted or be filtered out certain color spectrums. Ggf. Possibly. sind Kombinationen verschiedener Filter geeignet, um eine gute Filterwirkung zu erzielen. Combinations of different filter suitable to obtain a good filtering effect. Physikalische Filter lassen sich sehr schmalbandig herstellen, wodurch ebenfalls eine hohe Filterwirkung erzielt wird, wenn auch die Marke bzw. Bahn dazu ein entsprechendes schmalbandiges Spektrum hat. Physical filters are very narrow produce, which also has a high level of filtration is achieved when the brand or train to have a corresponding narrowband spectrum.
  • Letztendlich sind alle Kombinationen bzgl. weiß/schwarz bzw. aller Farbvarianten möglich. Ultimately, all combinations with respect. White / black or all colors possible. Wichtig ist lediglich, dass sich Marken und Bahn im Farbspektrum unterscheiden. What is important is that brands and rail differ in the color spectrum.
  • Nach Anspruch 6 kann man für den Spursensor Sensorelemente mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, z. According to claim 6 it is possible for the sensor track sensor elements having different spectral sensitivity, z. B. eine Farbkamera einsetzen. B. use a color camera. Üblicherweise haben Farbkameras sehr viele Sensorelemente, die zu je einem Drittel rot-, grün- bzw. blauempfindlich sind. Typically, color cameras have many sensor elements, the red-to one third, green-, and blue are sensitive. Bei diesen Farbkameras ist jedoch zu beachten, dass ihre Filterwirkung relativ schwach ist und die Farben zum Teil nicht eindeutig zugeordnet werden können. These color cameras should be noted however that their filtering effect is relatively weak, and the colors can not be clearly assigned to the part. Da es bei diesen Farbkameras keine echten Gelbfilter gibt, kann man nicht erkennen, ob es sich bei dem Gelb um ein reines Gelb handelt oder ob es sich um eine Mischfarbe aus Rot und Grün handelt. Because there is no real yellow filter in these color cameras, you can not tell whether it is in the yellow is a pure yellow, or whether it is a mixed color of red and green. Daher haben die Farbkameras in der Anwendung oft eine schlechtere Qualität als Schwarz-Weiß Kameras, die eine farbselektive Filterscheibe oder Optik verwenden. Therefore, the color cameras in use often have a poorer quality than black and white cameras that use a color-selective filter disk or optical.
  • Farbkameras können dann sinnvoll sein, wenn der Hauptbestandteil der Markenfarbe im Spektrum möglichst weit entfernt ist von dem Hauptbestandteil der Bahnfarbe. Color cameras can be useful if the main component of the brand color is far away in the spectrum of the main component of the track color. Die jeweiligen Hauptbestandteile sollten dann auch den Farben entsprechen für die die unterschiedlichen Sensorelemente empfindlich sind, also bspw. Rot oder Grün oder Blau. The respective main components should then also the colors correspond to the different sensor elements are sensitive, so, for example. Red or green or blue. Ein geeignetes Beispiel für eine Farbkamera wäre der Einsatz von roten Marken auf blauer Bahn bzw. umgekehrt. A suitable example of a color camera would be the use of red marks on blue web or vice versa. Hier wird die Filterwirkung einer Farbkamera evtl. ausreichend sein. Here, the filter effect of a color camera may be sufficient. Damit auch in dieser Anwendung nicht die Lichtstärke, sondern nur der relative Farbanteil von Rot bzw. Blau gewertet wird, kann dann in dem betrachteten Szenesegment das gesamte Licht der roten, grünen und blauen Sensorelemente zusammen quasi als ungefilteter Referenzwert genutzt werden. Lest the light intensity, but only the relative amount of color is regarded by red and blue, in this application, can then all of the light of red, green and blue sensor elements are used together as a kind of unfiltered reference value in the viewed scene segment. In diesem Beispiel ist es aber auch möglich, dass nur das Verhältnis Rot zu Blau benutzt wird, um zu entscheiden, ob es sich um ein Bahn- oder ein Markensegment handelt. but in this instance, it is also possible that only the ratio of red to blue is used to determine whether there is a train or a brand segment.
  • Der Vorteil der Farbkameras liegt eher in der schnellen Konfigurierbarkeit bzw. Umstellung auf andere Farbzusammensetzungen. The advantage of the color cameras lies more in the fast configurability or conversion to other color compositions.
  • Eine Filterwirkung kann nach Anspruch 7 auch dadurch festgestellt werden, dass die Szene mit künstlichem, gefärbtem Licht beleuchtet wird. A filtering effect can according to claim 7 also be noted that the scene is illuminated with artificial, colored light. Bei hellem Sonnenschein im Außenbereich kann dies schwierig sein. In bright sunshine outside this can be difficult. Der Einsatz ist daher sinnvollerweise eher für abgeschattete Bereiche, den Innenbereich oder nachts sinnvoll. The stakes are therefore more appropriately sense rather shaded areas, indoors or at night. Häufig haben Beleuchtungen von Straßen oder Arbeitsflächen einen relativ starken gelblichen Stich. Frequently lighting of roads or working surfaces have a relatively strong yellowish tinge. Es wäre dann sinnvoll, mit einem künstlichen Licht, das eher starke Blauanteile hat, die zu betrachtende Szene aus Bahn und Marke zu beleuchten. It would be useful with an artificial light that has rather strong blue components to illuminate the scene to be viewed from railway and brand. Das zusätzliche bläuliche Licht sollte abwechselnd an- und ausgeschaltet werden, z. The additional bluish light should be alternately turned on and off for. B. als Blitzlicht. B. as a flashlight. Dabei muss dann der Spursensor, z. Here then the track sensor has such. B. mit einer Kamera, jeweils eine Szene mit dem gelbstichigen Licht und dem blaustichigen Licht getrennt aufnehmen und danach vergleichen. record as separated with a camera, in each case a scene with the light yellowish and bluish light and compare it. Bei einer gelben Marke auf einer hellen oder auch weißen Betonbahn wird dann bei dem bläulichen Blitzlicht eine stärkere Aufhellung auf der weißen Betonbahn auftreten, als auf den gelben Marken. In a yellow mark on a light or white concrete runway stronger whitening on the white concrete runway will occur then at the bluish flash when the yellow marks. Bei anderen Marken- und Bahnfarben sind entsprechend andere Blitzlichtfarben zu wählen. In other brand and rail colors other flash colors are available according to choose.
  • Das Filter sitzt in dieser Anwendung nicht direkt vor dem optischen Sensorelement, sonder vor der künstlichen Beleuchtung oder ist Teil der künstlichen Beleuchtung. The filter sits in this application is not directly in front of the optical sensor element, special before artificial lighting or is part of the artificial lighting. Vorteilhafterweise liefert die künstliche Beleuchtung, physikalisch bedingt, im Wesentlichen genau das geeignete Farbspektrum. Advantageously provides the artificial lighting, for physical reasons, mainly just the appropriate color spectrum. Die künstliche Beleuchtung gehört dann mit zum Spursensor, auch wenn sie etwas beabstandet ist. Artificial lighting then belongs to the track sensor, even if it is slightly spaced.
  • Es ist auch möglich eine an sich weiße künstliche Beleuchtung derart mit Filtern zu verwenden, dass der eine Teil der Szene mit Filter und der andere Teil der Szene ohne Filter beleuchtet ist. It is also possible to white in itself artificial lighting to use such filters with that of a part of the scene with filter and the other part of the scene is illuminated without a filter. Beim Führen eines Fahrzeugs wird dann der gleiche Szenenteil nacheinander mit und ohne Filter betrachtet und ausgewertet. While driving a vehicle of the same scene portion is then considered successively with or without filters and analyzed. Insbesondere, wenn die allgemeine Beleuchtung relativ schwach ist, bietet es sich an, zwei unterschiedlich gefärbte Beleuchtungen zu verwenden, z. Especially when the general lighting is relatively weak, it lends itself to the use of two differently colored lighting, eg. B. eine rötliche und eine bläuliche. As a reddish and bluish. Wenn sich Marken und Bahn in ihren Rot- und Blauwerten unterscheiden, kann dieser Unterschied dann auch mit einer Schwarz-Weiß-Kamera festgestellt werden. When brands and rail differ in their red and blue values, this difference can then be detected with a black and white camera.
  • Bei Wechsel der allgemeinen Helligkeit, z. When changing the general brightness, z. B. durch die Beleuchtung mit hellem Sonnenlicht am Tag und relativ schwachem Kunstlicht in der Nacht, treten starke Lichtschwankungen auf. For example, by illumination with bright sunlight during the day and relatively weak artificial light at night, appear strong light fluctuations. Der Spursensor ist nach Anspruch 8 so ausgelegt, dass er mit oder ohne Sonnenlicht arbeiten kann. The track sensor is designed according to claim 8, that it can operate with or without sunlight. Das Fahrzeug wird bei Bedarf eine fahrzeugeigene Beleuchtung nutzen. The vehicle will use an on-board lights when needed. Des weiteren passt sich der Spursensor in der Empfindlichkeit, z. Furthermore, the track sensor adjusts the sensitivity of such. B. durch Regelung der Blende und/oder Belichtungszeit, an. For example, by controlling the aperture and / or exposure time, of. Um Übersteuerung zu vermeiden ist es vorteilhaft, bei einer hellen Bahn die Empfindlichkeit des Spursensors entsprechend der Helligkeit der Fahrbahn zu regeln. To avoid overdriving, it is advantageous to regulate the sensitivity of the tracking sensor corresponding to the brightness of the road in a light path.
  • Bei Verwendung von mehreren Kameras bzw. einer Verwendung mit und ohne Filter können verschiedene Empfindlichkeiten bzw. Blendenöffnungen oder Belichtungszeigen gewählt werden, damit geeignete Signale für Vergleich und Auswertung vorliegen. When using several cameras or a use with or without filters different sensitivities or apertures or exposure show can be chosen so that appropriate signals for comparison and evaluation are present.
  • Ausführungsbeispiel: Embodiment:
  • Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings:
  • Es zeigt: It shows:
  • 1 1 das Prinzip einer linienförmigen Markenerkennung mit zwei Sensorelementen. the principle of a linear mark detection with two sensor elements.
  • 2 2 das gleiche Prinzip bei Schwankungen in der Lichtstärke durch eine Abschattung. the same principle in case of fluctuations in the light intensity by shading.
  • 3 3 ein Blockschaltbild des Spursensors mit Filter, Kamera und Auswerter. a block diagram of the tracking sensor with filter, the camera and evaluator.
  • In In 1 1 ist eine Marke is a trademark 2 2 in Form eines Streifens auf einer Fahrbahn in the form of a strip on a road 1 1 zu sehen. to see. An der linken Kante der Marke On the left edge of the mark 2 2 ist das linke Erfassungssegment is the left detection segment 3 3 eines Sensorelementes und auf der rechten Seite das rechte Erfassungssegment eines zweiten Sensorelementes zu sehen. a sensor element and see to the right of the right acquisition segment of a second sensor element. Ein Erfassungssegment ist der Bereich auf der Fahrbahn A detection segment is the area on the road 1 1 oder Marke or brand 2 2 , der von einem bestimmten Sensorelement betrachtet wird. , Which is viewed from a specific sensor element. Der Bereich außerhalb dieses Erfassungssegmentes wird von diesem Sensorelement nicht gesehen. The area outside the detection segment is not seen by this sensor element.
  • Darunter ist der Intensitätsverlauf für ein optisches Sensorelement ohne Filterung zu erkennen. Including the intensity profile for an optical sensor element can be seen without filtering. Wenn sich das Sensorelement über der gelben Marke befindet, kommt nur die relativ geringe Lichtintensität des schmalen gelben Spektrums zur Auswertung. If the sensor element is above the yellow mark, only the relatively low light intensity of the narrow yellow spectrum comes for evaluation. Die Marke The mark 2 2 besteht idealisiert aus reinem gelbem Licht und nicht aus einem rot, orangem oder grünem Farbgemisch. is idealized pure yellow light and not from a red, orange or green color mixture. Rechts und links neben der Marke Right and left of the mark 2 2 ist die höhere Intensität der hellen Reflektion von der Fahrbahn is the higher intensity of light reflection from the roadway 1 1 zu erkennen. to recognize. Dadurch, dass auf der Fahrbahn Because on the road 1 1 auch die roten, orangen, grünen und blauen Lichtanteile hinzukommen, ist hier das Ausgangssignal am Sensorelement natürlich stärker. added the red, orange, green and blue light components, here is the output of the sensor element, of course, stronger. Wenn man in diesem Beispiel annimmt, dass alle Farben rot, orange, gelb, grün und blau zu je 20% zum Ausgangssignal eines Sensorelementes beitragen und kein Filter Assuming in this example that all the colors, orange red, yellow, green and blue contribute 20% each to the output of a sensor element and no filter 7 7 verwendet wird, dann liegt das Ausgangssignal für die gelbe Marke is used, the output signal is for the yellow mark 2 2 bei 20%. at 20%.
  • Im Übergangsbereich zwischen der Marke zur Fahrbahn In the transition area between the brand to the road 1 1 ändert sich Ausgangssignal am Sensorelement entsprechend zur Verschiebung. Output signal changes at the sensor element corresponding to the displacement.
  • Wenn der Spursensor When the track sensor 6 6 mit beiden Sensorelementen nach links verschoben wird, erhält das linke Sensorelement mehr Licht, das rechte Sensorelement wird dann schwächer. is displaced with the two sensor elements to the left, the left sensor element receives more light, and the right sensor element is then weaker. Somit kann man durch Vergleich der Ausgangssignal an dem linken bzw. rechten Sensorelement die Verschiebung nach links erkennen. Thus, one can recognize the shift to the left by comparing the output signal to the left and right sensor element.
  • In In 2 2 ist in der rechten Hälfte eine Störung is in the right half of a disturbance 5 5 zu erkennen. to recognize. Hierbei kann es sich z. This can be such. B. um einen Schatten, eine nasse Fahrspur auf einer sonst hellen Fahrbahn B. a shade, a wet lane on an otherwise bright roadway 1 1 oder auch um schwarzen Reifenabrieb handeln. or also be black tire wear. Wenn man nur die Helligkeit auf der gestörten Oberfläche auswertet, könnte ohne Berücksichtigung der Farbe diese Störung If one evaluates only the brightness of the disturbed surface without consideration of color could this disorder 5 5 mit einer Marke with a brand 2 2 verwechselt werden. be confused. Die Szene wird von einer einzeiligen Kamera The scene is of a one-line camera 10 10 , die eine Vielzahl von Sensorelementen hat, betrachtet. That has a plurality of sensor elements considered. Dargestellt ist quasi die Projektion der einzeiligen Kamera Shown is the projection of the quasi one-line camera 10 10 bzw. die benachbarten Szenesegmente, die von den einzelnen Sensorelementen der einzahligen Kamera gesehen werden. or the adjacent scene segments that are seen by the individual sensor elements of the camera einzahligen.
  • Darunter ist in dem Diagramm das zugehörige Signalbild ohne Filter SOF dargestellt. Including the associated signal pattern is shown without a filter SOF in the diagram. Ohne Filter Without filter 7 7 wird das gesamte Lichtspektrum durchgelassen. is transmitted the entire light spectrum. In den Bereichen In the fields of 12 12 und and 13 13 erfolgt eine Absenkung, weil hier die rot, orangen, grünen und blauen Lichtanteile fehlen und in diesem Beispiel dann nur noch das gelbe Licht mit nur 20% der Gesamtlichtstärke festgestellt wird. a lowering, because here the red, orange, green and blue light components are missing and in this example, then only the yellow light is detected with only 20% of the total light intensity. Eine weitere Abschwächung erfolgt dadurch, dass in den Bereichen A further attenuation is achieved in that in the areas of 13 13 und and 14 14 durch die Störung by disruption 5 5 noch einmal 75% herausgefiltert werden. again 75% are filtered out. Als Referenzsignal mit der Vergleichstärke As a reference signal with the comparative strength 1 1 gilt die ungefilterte und nicht gestörte helle Fahrbahn applies the unfiltered and not disturbed bright road 1 1 . ,
  • In einer weiteren, darunter liegenden Darstellung wird die gesamte Szene mit dem Signal mit Gelbfiltern SGF dargestellt. In a further underlying representation of the entire scene is represented by the signal with yellow filters SGF. Die weiße Fahrbahn The white road 1 1 und die gelbe Marke and the yellow mark 2 2 sind in den Bereichen are in the areas of 11 11 , . 12 12 und and 15 15 gleich stark. equally strong. Es zeigt sich jedoch eine Abschwächung aufgrund der Störung However, it shows a slowdown due to the disturbance 5 5 in den Bereichen in the fields of 13 13 und and 14 14 . ,
  • Die Wirkung des Filters The effect of the filter 7 7 ist im Diagramm Filterwirkung FW zu erkennen. can be seen filtering action FW in the diagram. Hier zeigt sich, dass in den Bereichen This shows that in the areas 12 12 und and 13 13 die Erfassung der Szene mit Filtern detecting the scene with filters 7 7 gegenüber der Erfassung ohne Filtern relative to the detection without filtering 7 7 keine Änderung gebracht hat. has brought no change. Das Filter the filter 7 7 ist in der Filterwirkung FW neutral, dh hat den neutralen Faktor 1. Dieser Bereich entspricht der gelben Marke is neutral in the filtering action FW, that has the neutral factor 1. This range corresponds to the yellow mark 2 2 . , Die Bereiche The areas 11 11 , . 14 14 und and 15 15 zeigen, dass das Filter show that the filter 7 7 nur 20% des Lichtes durchgelassen hat. has passed only 20% of the light. In diesem Bereich handelt es sich also um eine Fahrbahn In this area, so it is a road 1 1 . ,
  • Ein einfaches Blockschaltbild ist in A simple block diagram in 3 3 dargestellt. shown. Spursensor track sensor 6 6 besteht in diesem Beispiel ua aus einer Kamera in this example, among other things, a camera 8 8th , der ein Filter That a filter 7 7 zugeschaltet werden kann. can be switched on. Des weiteren ist ein Vergleicher Furthermore, a comparator 9 9 dargestellt, der die Szene aus Fahrbahn illustrated, the scene of road 1 1 und Marke and brand 2 2 betrachtet und mit und ohne Filter considered and with or without filter 7 7 auswertet. evaluates.
  • Der Vergleicher the comparator 9 9 kann ein kleiner Rechner, z. may be a small computer, z. B. ein Mikrokontroller, sein. As a microcontroller be. Die Kamera The camera 8 8th kann analoge oder auch digitale Signale an den Vergleicher may analog or digital signals to the comparator 9 9 liefern. deliver. Das physikalische Filter The physical filter 7 7 kann eine Scheibe aus Glas oder Kunststoff mit stark selektiver Wirkung sein, z. may be a disc of glass or plastic with highly selective action, eg. B. mit einem schmalen Durchlass im Gelbbereich. B. with a narrow passage in the yellow area.
  • Der Spursensor The track sensor 6 6 kann an einem nicht dargestellten Fahrzeug befestigt sein und zur Spurführung über einer linienförmigen Marke may be fixed to an unillustrated vehicle, and for tracking over a line-shaped mark 2 2 entlanglaufen. walk along.
  • Eine Abweichung nach links oder rechts wird dabei von dem Spursensor A deviation to the left or right will be supported by the track sensor 6 6 detektiert und ggf. für eine Lenkkorrektur verwendet. detected and, if used for a steering correction.
  • Ebenso ist es möglich, dass es sich bei der Marke It is also possible that it is in brand 2 2 um eine Wegmarke handelt und mit dem Spursensor is a milestone and with the tracking sensor 6 6 diese Marke this brand 2 2 zur Referenzpunkt oder auch als Information auf einer Fahrbahn to the reference point or as an information on a roadway 1 1 erkannt wird. is recognized.
  • Mit dem Spursensor With the track sensor 6 6 ist es entsprechend der Auslegung möglich, Marken It is possible, as designed, brands 2 2 zur Spurführung als auch zur Referenzierung oder Information zu erkennen. for tracking and to reference or information to detect.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • - DE 10013767 A1 [0002] - DE 10013767 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Spursensor zur Erkennung von optischen Marken auf einer Bahn, dadurch gekennzeichnet , – dass die Marken im wesentlichen ein anderes Farbspektrum haben als die Bahn, – dass mit Hilfe eines Farbfilters, das für das Farbspektrum der Marken oder die Bahn ausgewählt ist und eines Vergleichers, die Szene mit dem Spursensor mit und ohne Filter betrachtet und miteinander verglichen wird und – dass durch die Filterwirkung die Marken von der Bahn unterschieden und in ihrer Position festgestellt werden. Track sensor for detecting optical marks on a web, characterized in - that the marks substantially have a different color gamut than the web, - that with the aid of a color filter which is selected for the color spectrum of the marks or the web, and a comparator which viewed scene with the track sensor with or without filters and compared with each other and - that distinguished by the filtering action of the brands from the web and found in place.
  2. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der Spursensor zur Führung eines Fahrzeugs verwendet wird. Track sensor according to any one of the preceding claims, characterized - in that the track sensor is used for guiding a vehicle.
  3. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass hiermit Wegmarken auf der Fahrbahn erkannt werden According to one of the preceding claims, characterized in that the track sensor - that hereby landmarks on the roadway are detected
  4. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass je nach Bedeutung der Marken unterschiedliche Farbspektren verwendet werden. Track sensor according to any one of the preceding claims, characterized in - that different color spectra are used depending on the meaning of the marks.
  5. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass als Filter ein physikalisches Filter verwendet wird. Track sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that - a physical filter is used as filter.
  6. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass zum Filtern Sensorelemente mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit eingesetzt werden. Track sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that - for filtering sensor elements with different spectral sensitivities can be used.
  7. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Filterwirkung durch einen Wechsel im Farbspektrum der Beleuchtung erzielt wird. Track sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that - the filter effect is achieved by a change in the color spectrum of the illumination.
  8. Spursensor, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Empfindlichkeit angepasst wird und somit auch bei unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen gearbeitet werden kann. Track sensor according to any one of the preceding claims, characterized - in that the sensitivity is adjusted and can therefore be worked even with different lighting conditions.
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