DE102008041761A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines relativen Gierwinkels - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines relativen Gierwinkels Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln eines relativen Gierwinkels eines ersten Fahrzeugs zu einem zweiten Fahrzeug. Vom zweiten Fahrzeug wird zunächst ein Bild des ersten Fahrzeugs aufgenommen. Eine Wandfläche des ersten Fahrzeugs wird erfasst, indem aus dem Bild, mindestens eine erste und zweite Kante werden, die im Bild wesentlich horizontal verlaufen und wesentlich übereinander angeordnet sind. Anschließend wird ein Orientierungswinkel der Wandfläche relativ zur Bildaufnahmerichtung berechnet, basierend auf einer relativen Neigung der ersten zur zweiten Kante. Unter weiteren Gesichtspunkten schafft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines relativen Gierwinkels eines ersten Fahrzeugs zu einem zweiten Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes des ersten Fahrzeugs vom zweiten Fahrzeug aus, und eine Bildverarbeitungeinheit zum Erfassen einer Wandfläche des ersten Fahrzeugs durch Ermitteln, aus dem Bild, mindestens einer ersten und zweiten Kante, welche im Bild wesentlich horizontal verlaufen und wesentlich übereinander angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Winkelberechnungseinheit zum Berechnen eines Orientierungswinkels der Wandfläche relativ zur Bildaufnahmerichtung, basierend auf einer relativen Neigung der ersten zur zweiten Kante.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines relativen Gierwinkels eines ersten Fahrzeugs zu einem zweiten Fahrzeug. Unter weiteren Gesichtspunkten betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines relativen Gierwinkels.
  • Im Falle eines Unfalls mit einer Kollision zweier Fahrzeuge bietet ein Kraftfahrzeug dann einen optimalen Schutz, wenn die Fahrzeuge möglichst mit parallelen Wandflächen aufeinandertreffen. Sind die Fahrzeuge gegeneinander vergiert, trifft ein Fahrzeug mit einer seiner Ecken eine Fläche des anderen und Fahrzeugs und dringt in dieses im Allgemeinen tiefer ein, als bei einer planparallelen Kollision möglich wäre. Erfahrungsweise sind Fahrer der unfallbeteiligten Fahrzeuge kurz vor einer unvermeidbaren Kollision nicht mehr in der Lage, ein Lenkmanöver durchzuführen, durch welche der relative Gierwinkel der Fahrzeuge verringert und die Schwere des Unfalls gemindert werden könnte.
  • Infolgedessen besteht ein Bedürfnis dafür, Fahrerassistenzsysteme zu schaffen, die in einer derartigen Situation in die Lenkung eines Fahrzeugs eingreifen, um die Schwere eines an sich unvermeidlichen Unfalls zu mindern. Notwendige Voraussetzung zur Korrektur des relativen Gierwinkels der Fahrzeuge ist zunächst ein Verfahren, mit welchem ein Maß für den relativen Gierwinkel ermittelt werden kann.
  • Die DE 10 2005 000 652 A1 offenbart ein Verfahren für die Objekterfassung, bei dem mittels bordeigener Sensorsysteme wie Stereokameras, Radar usw. das Fahrzeugumfeld erfasst und aus den Messwerten der Sensoren Objekten wie z. B. weiteren Fahrzeugen zugeordnete POI (Points of Interest) abgeleitet werden. Aus den POI wird die Orientierung des Objekts abgeleitet. Die für dieses Verfahren notwendigen Sensorsysteme, die dreidimensionale Bilder des Fahrzeugumfelds liefern, sind jedoch aufwändig und teuer.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zum Ermitteln eines relativen Gierwinkels eines ersten Fahrzeugs zu einem zweiten Fahrzeug. Vom zweiten Fahrzeug wird zunächst ein Bild des ersten Fahrzeugs aufgenommen, d. h. ein Bild von einer Kamera, die auf dem zweiten Fahrzeug montiert ist. Eine Wandfläche des ersten Fahrzeugs wird erfasst, indem aus dem Bild mindestens eine erste und zweite Kante ermittelt werden, die im Bild horizontal bzw. im wesentlichen horizontal verlaufen und bzw. im wesentlichen übereinander angeordnet sind, also parallel bzw. im wesentlichen parallel sind. Üblicherweise weisen äußere Wandflächen, z. B. Rückwandflächen herkömmlicher Kraftfahrzeuge nämlich eine Vielzahl paralleler, horizontaler Kanten auf, was ermöglicht, die Wandfläche in dem aufgenommenen Bild anhand der Kanten zu erfassen. Anschließend wird ein Orientierungswinkel der Wandfläche relativ zur Bildaufnahmerichtung berechnet, basierend auf einer relativen Neigung der ersten zur zweiten Kante. Ausgehend von der Parallelität der Kanten auf der Wandfläche des ersten Fahrzeugs zeigt so die relative Neigung der ersten zur zweiten Kante im Bild an, in welchem Winkel das erste Fahrzeug zur Bildaufnahmerichtung orientiert ist, woraus der Gierwinkel bei bekannter Orientierung der Kamera auf dem zweiten Fahrtzeug und damit bekannter Bildaufnahmerichtung relativ zum zweiten Fahrzeug unmittelbar folgt.
  • Dieses Verfahren ist äußerst kostengünstig zu implementieren, da es ermöglicht, den Gierwinkel mit Hilfe eines mit einer gewöhnlichen Kamera aufgenommenen zweidimensionalen Bildes zu ermitteln, so dass darauf verzichtet werden kann, Kraftfahrzeuge mit aufwändigen, dreidimensionale Bilder liefernden Sensorsystemen wie Stereokameras oder hochauflösenden RADAR- oder LIDAR-Systemen auszurüsten. Da viele Fahrerassistenzsysteme ohnehin eine Videokamera enthalten, die den Verkehrsraum vor dem Fahrzeug aufnimmt, können Bilder dieser Kamera verwendet werden, so dass keine Kosten für Sensorsysteme anfallen.
  • Unter weiteren Gesichtspunkten schafft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zum Ermittlung eines relativen Gierwinkels eines ersten Fahrzeugs zu einem zweiten Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes des ersten Fahrzeugs vom zweiten Fahrzeug aus, und eine Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen einer Wandfläche des ersten Fahrzeugs durch Ermitteln, aus dem Bild, mindestens einer ersten und zweiten Kante, die im Bild wesentlich horizontal verlaufen und wesentlich übereinander angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Winkelberechnungseinheit zum Berechnen eines Orientierungswinkels der Wandfläche relativ zur Bildaufnahmerichtung, basierend auf einer relativen Neigung der ersten zur zweiten Kante. Eine derartige Vorrichtung kann z. B. in ein allgemeines Fahrerassistenzsystems integriert sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Aufnehmen des Bildes in Richtung einer Fahrzeuglängsachse des zweiten Fahrzeugs. Auf diese Weise liefert der Orientierungswinkel der Wandfläche (d. h. einer Flächennormalen der Wandfläche) zur Bildaufnahmerichtung ohne weitere Umrechnung den relativen Gierwinkel der Fahrzeuge.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden zum Erfassen der Wandfläche Kanten ermittelt, die relativ zu einer Horizontalrichtung des Bildes nicht stärker als um einen vorgebbaren Maximalwinkel geneigt sind. Dies ermöglicht, Kanten im Bild, die Abbilder von am realen ersten Fahrzeug horizontal verlaufender Kanten und daher für die Winkelberechnung verwendbar sind, besonders zuverlässig von in der Realität geneigt oder senkrecht verlaufenden Kanten zu unterscheiden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden zum Erfassen der Wandfläche Kanten ermittelt, die einen Abstand zur Fahrbahnoberfläche innerhalb eines vorgebbaren Intervalls aufweisen. Dies ermöglicht beispielsweise, nur solche Kanten für die Winkelberechnung heranzuziehen, die eine ähnliche Höhe über der Fahrbahnoberfläche aufweisen, wie die aufnehmende Kamera des zweiten Fahrzeugs, sodass besonders exakte Bilddaten zur Verfügung stehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens eine der Kanten eine Unterkante und/oder eine Oberkante eines Fahrzeugkennzeichenschilds. Dies ermöglicht eine besonders hohe Zuverlässigkeit des Verfahrens, da aufgrund der gesetzlichen normierten Form des Fahrzeugkennzeichenschilds mit großer Zuverlässigkeit davon ausgegangen werden kann, dass die betreffende Kante am realen ersten Fahrzeug horizontal verläuft.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin ein Schritt des Ermittelns einer Entfernung zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug vorgesehen, wobei das Berechnen des Orientierungswinkels weiterhin basierend auf der Entfernung erfolgt. Dies ermöglicht eine besonders exakte Ermittlung des Gierwinkels, da die im Bild zu erwartende Neigung zwischen der ersten und zweiten Kante neben dem Orientierungswinkel der Wandfläche zur Bildaufnahmerichtung auch von der Entfernung der Fahrzeuge voneinander abhängt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Berechnen des Orientierungswinkels einen Unterschritt des Ermittelns eines Schnittpunkts entsprechender Verlängerungsgeraden der mindestens ersten und zweiten Kante. Dies ermöglicht insbesondere, wenn mehr als zwei Kanten ermittelt werden, die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen, da das Vorhandensein des gemeinsamen Schnittpunkts der Verlängerungsgeraden ein zuverlässiger Hinweis darauf ist, dass es sich bei den Kanten tatsächlich um an der realen Wandfläche parallel verlaufende Kanten handelt, deren Abbilder im aufgenommenen Bild bzw. deren Verlängerungsgeraden sich aufgrund der Neigung der Wandfläche zur Bildaufnahmerichtung in einem Fluchtpunkt schneiden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin ein Schritt des Eingreifens in eine Lenkung des zweiten Fahrzeugs derart vorgesehen, dass der relative Gierwinkel verringert wird. Dies ermöglicht, die Schwere eines unvermeidlichen Unfalls zu mindern. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass bei einem notwendigerweise geringen Abstand der Fahrzeuge voneinander, der in einer derartigen Situation besteht, die Neigung der ersten und zweiten Kante im Bild zueinander besonders stark mit dem relativen Gierwinkel variiert, was das Verfahren gerade in dieser Situation besonders zuverlässig und genau werden lässt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. Von den Figuren zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein erstes Fahrzeug und ein zweites Fahrzeug, das eine Vorrichtung zum Ermitteln eines relativen Gierwinkels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist;
  • 2 eine Bildaufnahme des ersten Fahrzeugs aus 1, aus welcher gemäß einer Ausführungsform Kanten ermittelt werden;
  • 3 das Beispielbild aus 1, aus welchem nach gemäß einer Ausführungsform ein Schnittpunkt der Kanten ermittelt wird; und
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nicht explizit anders angegeben.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht senkrecht von oben ein erstes Fahrzeug 101 und ein zweites Fahrzeug 102, die auf einer in der Zeichenebene liegenden Oberfläche einer nicht gezeigten Fahrbahn angeordnet sind. Das erste und zweite Fahrzeug 101, 102 weisen eine jeweilige erste und zweite Fahrzeugslängsachse 111, 112 auf, die sich in ihrer Projektion auf die Zeichenebene unter einem Winkel 100 schneiden, der als relativer Gierwinkel 100 der Fahrzeuge bezeichnet wird.
  • Im Folgenden soll angenommen werden, dass das zweite Fahrzeug 102 sich in der dargestellten Situation in Richtung seiner Längsachse 112 auf das erste Fahrzeug 101 zu bewegt und das erste Fahrzeug 101 vollständig oder im Vergleich zur Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 102 nahrungsweise stillsteht. Würde in dieser Situation das zweite Fahrzeug 102 seine Bewegung unverändert fortsetzen, wäre eine Kollision der Fahrzeuge 101, 102 zu erwarten, bei der eine rechte vordere Ecke 150 des zweiten Fahrzeugs auf die annähernd ebene und zur Zeichenebene senkrecht verlaufende Rückwand 104 des ersten Fahrzeugs trifft, wobei aufgrund ihrer spitzen Form die Ecke 150 die Rückwand 104 des ersten Fahrzeugs 101 bis zu einer erheblich größeren Eindringtiefe deformieren würde, als bei einem vergleichbaren Auffahrunfall mit geringerem relativen Gierwinkel der beteiligten Fahrzeuge zu erwarten wäre.
  • Für die dargestellte Situation der beiden Fahrzeuge 101, 102 soll ferner angenommen werden, dass alle fahrphysikalisch noch möglichen Trajektorien des zweiten Fahrzeugs 102 auf dem ersten Fahrzeug 101 enden, d. h. ein Unfall unvermeidlich ist. Der Führer des zweiten Fahrzeugs 102 hätte jedoch insbesondere noch die Möglichkeit, durch eine Lenkbewegung nach rechts Einfluss auf den relativen Gierwinkel 100 der Fahrzeuge 101, 102 zu nehmen, um zu erreichen, dass zum Zeitpunkt der unvermeidlichen Kollision die Frontwand 152 des zweiten Fahrzeugs 102 z. B. planparallel oder zumindest unter einem verkleinerten Winkel auf die Rückwand 104 des ersten Fahrzeugs 101 trifft.
  • Das zweite Fahrzeug 102 ist mit einer Fahrerassistenzvorrichtung 120 ausgestattet, um in einer Situation wie der oben beschriebenen den Fahrer des zweiten Fahrzeugs 102 durch Eingreifen in die Lenkung 142 dahingehend zu unterstützen, dass bei der unvermeidlichen Kollision ein größtmöglicher Schutz für die Insassen der Fahrzeuge erreicht wird.
  • Die Fahrerassistenzvorrichtung 120 weist eine Videokamera 122 auf, die in der Frontwand 152 des zweiten Fahrzeugs 102 angeordnet ist und den vor dem Fahrzeug 102 liegenden Verkehrsraum einschließlich des ersten Fahrzeugs 101 aufnimmt. Die Kamera 122 ist parallel zur Fahrzeuglängsachse 112 ausgerichtet, sodass die Bildaufnahmerichtung 132 der mit der Kamera 122 aufgenommenen Videobilder stets parallel zur Fahrzeuglängsachse 112 nach vorn weist. Die Fahrerassistenzvorrichtung umfasst weiterhin eine Bildverarbeitungseinheit 124, die mit der Videokamera 122 verbunden ist und von dieser laufend die aufgenommenen Bilder des Verkehrsraums erhält. Die Bildverarbeitungseinheit 124 ist ausgebildet, in den empfangenen Bilddaten Wandflächen von vor dem zweiten Fahrzeug 102 befindlichen weiteren Fahrzeugen wie z. B. die Rückwand 104 oder eine Seitenwand 105 des ersten Fahrzeugs 101 zu erkennen, indem sie aus den Daten eines Bildes mindestens zwei Kanten extrahiert, die im Bild annähernd horizontal verlaufen und übereinander angeordnet sind.
  • Die Fahrerassistenzvorrichtung 120 umfasst weiterhin eine Winkelberechnungseinheit 126, die mit der Bildverarbeitungseinheit 124 verbunden ist und von dieser die Daten der ermittelten Kanten erhält. Die Winkelberechnungseinheit 126 ist dazu ausgebildet, einen Orientierungswinkel zu ermitteln, um den die mittels der Kanten erfasste Wandfläche – im vorliegenden Fall z. B. die Rückwand 104 des ersten Fahrzeugs 101 – gegenüber der Aufnahmerichtung 132 des Bildes verkippt ist, indem sie untersucht, ob und in welchem Maße die ermittelten Kanten zueinander geneigt sind.
  • Der von der Winkelberechnungseinheit 126 berechnete Orientierungswinkel der erfassten Wandfläche ist für den gezeigten Fall einer Fahrzeugrückwand wie der Rückwand 104 des ersten Fahrzeugs 101 und einer wie gezeigt zur Fahrzeuglängsachse 112 des zweiten Fahrzeugs parallelen Bildaufnahmerichtung 132 gleich dem relativen Gierwinkel 100. Die ist deswegen der Fall, da die Rückwand 104 sich zumindest in ihrer Projektion auf die Zeichenebene bzw. Fahrbahnoberfläche senkrecht zur Fahrzeuglängsachse 111 des ersten Fahrzeugs erstreckt. Anders ausgedrückt ist die Projektion der Flächennormalen 131 der Rückwand 104 auf die Zeichenebene bzw. bei einer exakt senkrechten Rückwand 104 die Flächennormale 131 selbst parallel zur Fahrzeuglängsachse 111 des ersten Fahrzeugs 101.
  • Die Funktion der Bildverarbeitungseinrichtung 124 und der Winkelberechnungseinheit 126 soll nun anhand der 2 und 3 näher erläutert werden. 2 zeigt in einem gestrichelten Rahmen den Inhalt eines von der Videokamera 122 aufgenommenen Einzelbildes, wobei zur deutlicheren Darstellung willkürlich ein Bildausschnitt gezeigt ist, der hauptsächlich Bilddaten des ersten Fahrzeugs 101 enthält. Das Bild 200 zeigt das erste Fahrzeug 101 entsprechend der relativen Anordnung der beiden Fahrzeuge 101, 102 mit seiner rechten hinteren Ecke 154 dem Betrachter zugekehrt.
  • Wie im Bild zu sehen, weist die Rückwand 104 mehrere zur Bildhorizontalen wesentlich parallel verlaufende und im Bild übereinander angeordnete Kanten 202, 204, 206, 208, 210, 212 auf. Dies sind für den vorliegenden beispielhaften Fahrzeugtyp etwa die Unterkante 202 der Heckscheibe, die Oberkante 204 des Fahrzeugkennzeichens, die Unterkante 206 des Fahrzeugkennzeichens, eine wulstartige Vorwölbung 208 des Karosserieblechs, eine Unterkante 210 der Heckklappe und eine abschließende untere Begrenzung 212 der Rückwand 104. Allgemein weisen herkömmliche Fahrzeugtypen typischerweise an ihrer Rückwand derartige horizontaler Kanten auf, wobei Anzahl, Art und Verteilung über die Rückwand variieren. Insbesondere weist die Rückwand jedes zugelassenen Fahrzeugtyps aufgrund gesetzlicher Vorschriften zumindest die Ober- und Unterkante 204, 206 eines amtlichen Kennzeichens auf. Auch an der Seitenwand 105 des gezeigten Fahrzeugtyps finden sich horizontale Kanten wie z. B. die Zierleiste 214, was der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht, auch die Winkelorientierung der Seitenwand 105 zu ermitteln.
  • Im Betrieb extrahiert die Bildverarbeitungseinrichtung 124 mittels geeigneter im Stand der Technik bekannter Extraktionsverfahren aus den Daten des Bildes 200 alle Kanten, die gegenüber der Bildhorizontalen parallel oder nur geringfügig geneigt sind, z. B. alle Kanten, die mit der Bildhorizontalen einen Neigungswinkel einschließen, der kleiner als ein vorgebbarer Grenzwinkel von z. B. 2°, 5° oder 10° ist. Anschließend sucht die Bildverarbeitungseinheit 124 nach einer Bildregion, in der mehrere der ermittelten Kanten übereinander gestapelt angeordnet sind, um auf diese Weise innerhalb des Bildes die Wandfläche eines Fahrzeugs aufzufinden. Die Bildverarbeitungseinheit 124 gibt die als einer Fahrzeugwandfläche zugehörig erkannten Kanten an die Winkelberechnungseinheit 126 weiter. Dabei kann sie vorab unter den ermittelten Kanten eine weitere Auswahl treffen, z. B. nur solche Kanten auswählen, die einen Abstand zur Fahrbahnoberfläche 230 aufweisen, der größer als ein Mindestabstand 231 und/oder kleiner als ein Höchstabstand 232 ist.
  • Die Winkelberechnungseinheit 126 untersucht die von der Bildverarbeitungseinheit 124 erhaltenen Kantendaten daraufhin, ob und in welchem Maße die in den Daten beschriebenen Kanten zueinander geneigt sind. Hierzu ermittelt die Winkelberechnungseinheit 126 rechnerisch, ob durch die erhaltenen Kanten 204, 206, 208, 210 führende und diese verlängernde Geraden 244, 246, 248, 250 sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt 300 schneiden. Zur Beurteilung, ob ein derartiger Schnittpunkt 300 zumindest näherungsweise existiert, können geeignete rechnerische oder geometrisch abgeleitete Kriterien definiert sein.
  • Schneiden sich die erhaltenen Kanten nicht bzw. nur im Unendlichen, so sind diese im Bild parallel. Ausgehend von der Grundannahme, dass es sich bei den erhaltenen Kanten um Abbilder realer Kanten 204, 206, 208, 210 einer Wandfläche 104 eines realen Fahrzeugs 101 handelt, die am Fahrzeug 101 ebenfalls parallel sind, folgt, dass die Fahrzeugwandfläche 104 senkrecht zur Bildaufnahmerichtung 132 orientiert ist. Dies entspricht einem Orientierungswinkel von 0°. Schneiden sich die Verlängerungsgeraden 244, 246, 248, 250 der erhaltenen Kanten in einem Schnittpunkt 300 in endlicher Entfernung, so bedeutet dies, dass die Wandfläche 104 des Fahrzeugs 101 zur Bildaufnahmerichtung 132 schräg steht, und die Fahrzeuge 101, 102 relativ zueinander um einen endlichen Gierwinkel vergiert sind.
  • Der Abstand des Schnittpunkts zur Wandfläche im Bild gibt dabei ein Maß für den relativen Gierwinkel, wobei bei gleicher Entfernung der Fahrzeuge voneinander auf einen umso größeren relative Gierwinkel geschlossen werden kann, je geringer der Abstand des Schnittpunkts zur Wandfläche im Bild ist.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln und aktiven Korrigieren eines relativen Gierwinkels eines ersten und eines zweiten Fahrzeugs, wie es z. B. von der in 1 gezeigten Fahrerassistenzvorrichtung 120 des zweiten Fahrzeugs ausführbar ist.
  • In Schritt 301 wird mittels einer Kamera, die im zweiten Fahrzeug z. B. unter der Kühlerhaube angebracht und parallel zur Längsachse des zweiten Fahrzeugs ausgerichtet ist, ein digitales Bild des vor dem zweiten Fahrzeug liegenden Verkehrsraums aufgenommen. Im Folgenden soll angenommen werden, dass das Bild in einem Abschnitt das erste Fahrzeug zeigt.
  • In Schritt 302 wird das digitale Bild mittels eines Kantenextraktionsverfahrens auf Kanten hin untersucht, die gegenüber der Bildhorizontalen parallel oder nur um einen geringen Winkelbetrag geneigt sind, der kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwinkel von z. B. zwischen 5° und 10°.
  • In Schritt 304 wird untersucht, ob das Bild einen Abschnitt enthält, in welchem mehrere der aufgefundenen Kanten übereinander angeordnet sind. Ein derartiger Bildabschnitt stellt mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Wandfläche, insbesondere eine Rückwandfläche eines Kraftfahrzeugs dar. Im vorliegenden Beispiel soll angenommen werden, dass mehrere übereinander angeordnete Kanten aufgefunden werden, die Abbilder von an einer Rückwand des ersten Fahrzeugs angeordneten Kanten sind. In alternativen Ausführungsformen kann die Erkennung des ersten Fahrzeugs in den Bilddaten an sich auf andere Weise mit einem geeigneten Verfahren erfolgen, wobei zweckmäßig die Erkennung des Fahrzeugs der Extraktion der Kanten in Schritt 302 vorausgeht, und die Kanten gezielt im Bereich des erkannten Fahrzeugs ermittelt werden.
  • In Schritt 304 wird mit einem geeigneten Verfahren eine Entfernung des ersten Fahrzeugs vom zweiten Fahrzeug ermittelt. Dies kann z. B. aus den aufgenommenen Bilddaten über die Position und Größe des ersten Fahrzeugs im Bild, aber auch auf andere Weise erfolgen, wie z. B. mittels eines RADAR- oder LIDAR-Systems.
  • In Entscheidungsschritt 308 wird beurteilt, ob das zweite Fahrzeug auf unvermeidlich mit dem ersten Fahrzeug zusammenstoßen wird oder nicht, wozu nach einem geeigneten Verfahren geeignete Kriterien wie die Richtung, Entfernung und Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs und die eigene Geschwindigkeit herangezogen werden. Falls keine Gefahr einer Kollision droht oder eine Kollision mit dem ersten Fahrzeug durch Fahrmanöver des Führers des zweiten Fahrzeugs noch ausgewichen werden kann, springt das Verfahren zurück zu Schritt 301 und setzt die Überwachung des Verkehrsraums vor dem zweiten Fahrzeug fort.
  • Falls in Entscheidungsschritt 308 festgestellt wird, dass eine Kollision mit dem ersten Fahrzeug aus fahrphysikalischen Gründen durch den Führer des zweiten Fahrzeugs nicht mehr verhinderbar ist, wird in Schritt 309 unter den in Schritt 302 extrahierten Kanten eine Untermenge von Kanten ausgewählt, die zur Berechnung des relativen Gierwinkels der Fahrzeuge verwendet werden sollen. Beispielsweise sind dies Kanten aus dem Bildabschnitt, wo die Rückwandfläche des ersten Fahrzeugs detektiert wurde. Ein weiteres Selektionskriterium kann z. B. sein, dass die Kanten sich zusätzlich innerhalb eines vorgegebenen horizontalen Streifens des Bildes befinden müssen, der einem vorgebbaren vertikalen Winkelbereich der aufnehmenden Kamera bzw. bei Berücksichtigung der Entfernung des ersten Fahrzeugs einem vorgebbaren Höhenbereich über der Fahrbahnoberfläche am realen ersten Fahrzeug entspricht.
  • In Schritt 310 wird ein Schnittpunkt festgestellt, in dem die in Schritt 309 ausgewählten Kanten bzw. Verlängerungsgeraden dieser Kanten sich, nach einem vorgebbaren Näherungskriterium, näherungsweise schneiden. Dieser Schnittpunkt kann z. B. bei exakt parallelen Kanten auch im Unendlichen liegen.
  • In Schritt 312 wird der relative Gierwinkel der beiden Fahrzeuge berechnet, gestützt auf die Entfernung des in Schritt 310 ermittelten Schnittpunkts vom Ort der Wandfläche im Bild, und auf die in Schritt 306 ermittelte Entfernung der beiden Fahrzeuge voneinander in der Realität. Falls der in Schritt 310 ermittelte Schnittpunkt im Unendlichen liegt, wird ein relativer Gierwinkel von 0° berechnet.
  • In Entscheidungsschritt 314 wird festgestellt, ob der relative Gierwinkel mehr oder nicht mehr als 45° beträgt. Beträgt der relative Gierwinkel maximal 45° so wird in Schritt 316 derart korrigierend in die Lenkung des zweiten Fahrzeugs eingegriffen, dass sich der relative Gierwinkel verringert, um eine möglichst planparallele Kollision der Frontseite des zweiten Fahrzeugs mit der in Schritt 304 erfassten Wandfläche des ersten Fahrzeugs herbeizuführen. Beträgt der relative Gierwinkel über 45°, so wird in Schritt 318 derart korrigierend in die Lenkung des zweiten Fahrzeugs eingegriffen, dass sich der relative Gierwinkel vergrößert, um eine möglichst planparallele Kollision der Frontseite des zweiten Fahrzeugs mit einer weiteren Wandfläche des ersten Fahrzeugs herbeizuführen, die dem zweiten Fahrzeug näher zugekehrt ist als die in Schritt 304 erfasste Wandfläche. Falls z. B. die in Schritt 304 erfasste Wandfläche die Rückwand des ersten Fahrzeugs war, ist dies eine der Seitenflächen des ersten Fahrzeugs.
  • In alternativen Ausführungsformen kann das gezeigte Verfahren z. B. fortlaufend wiederholt werden, um so in wiederholten Lenkeingriffen den relativen Gierwinkel bis zur Kollision auf einen Zielwinkel von 0° zu einer Flächennormalen der vier Wandflächen (d. h. der Rückwand, Frontwand und den beiden Seitenwänden) des ersten Fahrzeugs einzuregeln.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005000652 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ermitteln eines relativen Gierwinkels (100) eines ersten Fahrzeugs (101) zu einem zweiten Fahrzeug (102), mit folgenden Schritten: – Aufnehmen (500) eines Bildes (200) des ersten Fahrzeugs (101) vom zweiten Fahrzeug (102) aus; – Erfassen (502) einer Wandfläche (104) des ersten Fahrzeugs (101) durch Ermitteln, aus dem Bild, mindestens einer ersten und zweiten Kante (204210), welche im Bild (200) wesentlich horizontal verlaufen und wesentlich übereinander angeordnet sind; und – Berechnen (504) eines Orientierungswinkels der Wandfläche relativ zur Bildaufnahmerichtung (132), basierend auf einer relativen Neigung der ersten zur zweiten Kante.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufnehmen (500) des Bildes in Richtung einer Fahrzeuglängsachse (112) des zweiten Fahrzeugs (102) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Erfassen (502) der Wandfläche (104) Kanten ermittelt werden, die relativ zu einer Horizontalrichtung des Bildes (200) nicht stärker als um einen vorgebbaren Maximalwinkel geneigt sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erfassen (502) der Wandfläche (104) Kanten ermittelt werden, die einen Abstand zur Fahrbahnoberfläche (230) innerhalb eines vorgebbaren Intervalls (231, 232) aufweisen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Kanten (204210) eine Unterkante (206) und/oder eine Oberkante (204) eines Fahrzeugkennzeichenschilds sind.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin ein Schritt des Ermittelns einer Entfernung zwischen dem ersten (101) und zweiten (102) Fahrzeug vorgesehen ist, und das Berechnen (504) des Orientierungswinkels weiterhin basierend auf der Entfernung erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Berechnen (504) des Orientierungswinkels einen Unterschritt des Ermittelns eines Schnittpunkts entsprechender Verlängerungsgeraden (246250) der mindestens ersten und zweiten Kante (204210) umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin ein Schritt des Eingreifens in eine Lenkung (142) des zweiten Fahrzeugs (102) derart vorgesehen ist, dass der relative Gierwinkel (100) verringert wird.
  9. Computerprogrammprodukt mit Programmanweisungen, die auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn die Programmanweisungen auf einem Computer oder einer Steuervorrichtung (120) ausgeführt werden.
  10. Vorrichtung (120) zur Ermittlung eines relativen Gierwinkels (100) eines ersten Fahrzeugs (101) zu einem zweiten Fahrzeug (102), mit: – einer Kamera (122) zum Aufnehmen eines Bildes des ersten Fahrzeugs (101) vom zweiten Fahrzeug (102) aus; – einer Bildverarbeitungseinheit (124) zum Erfassen einer Wandfläche (104) des ersten Fahrzeugs (101) durch Ermitteln, aus dem Bild (200), mindestens einer ersten und zweiten Kante (204210), welche im Bild (200) wesentlich horizontal verlaufen und wesentlich übereinander angeordnet sind; und – einer Winkelberechnungseinheit (126) zum Berechnen eines Orientierungswinkels der Wandfläche (104) relativ zur Bildaufnahmerichtung (132), basierend auf einer relativen Neigung der ersten zur zweiten Kante.
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