DE102008062708A1

DE102008062708A1 - Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene einer Parklücke

Info

Publication number: DE102008062708A1
Application number: DE102008062708A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr. Auer; Stefan Dr. Brosig; Daniel Mossau; Dennis Rosebrock; Jens Spehr
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-10-01
Also published as: DE102009005566A1; DE102009005505B4; EP2263060B1; DE102009009815B4; DE102009005554A1; DE102008060684B4; EP2263060A1; DE102009009815A1; DE102009006335B4; WO2009118098A1; DE102009006331B4; DE102009006335A1; DE102009010006B4; DE102009006331A1; ATE483951T1; DE102009005566B4; DE102009006336A1; DE102009005553A1; DE102008060684A1; DE102009005505A1

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels einer kamerabasierten Erfassung von Umfelddaten umfasst die Schritte: Bestimmen bodennaher Punkte in der Umgebung des Fahrzeugs, Bestimmen einer virtuellen Ebene aus den bodennahen Punkten, Vergleichen der virtuellen Ebene mit der aus der Fahrzeugebene angenommenen Fahrbahnebene, und Betrachten der virtuellen Fahrbahnebene als Fahrbahnebene, wenn die Winkeldifferenz zwischen der angenommenen Fahrbahnebene und der virtuellen Fahrbahnebene größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels einer kamerabasierten Erfassung von Umfelddaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung des Verfahrens in einem Parkassistenten eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 6 sowie ein Parkassistent gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Parkassistenzsysteme und Verfahren zum unterstützenden oder autonomen Einparken von Kraftfahrzeugen in Parklücken sind teilweise bereits in Serienfahrzeugen als Sonderausstattung erhältlich oder befinden sich in der Entwicklung. Derartige Systeme basieren auf einer Umfelderkennung mittels geeigneter Sensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder kamerabasierte Systeme, zur Detektion und Bestimmung von möglichen Parklücken.
Ein derartiges Verfahren zum Erfassen von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs ist beispielsweise aus der EP 1801613 A2 bekannt. Dieses bekannte Verfahren erfasst Objekte insbesondere in der Umgebung eines Fahrzeugs mittels mehrerer Abstandssensoren, basierend auf Ultraschall, und kann zur Detektion von parkenden Fahrzeugen, Bordsteinen und Parklücken herangezogen werden. Die von den Sensoren ermittelten Abstandssignale werden von einer geeigneten Steuerung von einem Parklenk-Assistenten zur Unterstützung des Fahrers bei einem Einparkvorgang in eine detektierte Parklücke verwendet. Ferner können die Sensorsignale für die Parkdistanzkontrolle eingesetzt werden.
Ein weiteres Verfahren zur Fahrerunterstützung ist aus der DE 102005023177 A1 bekannt, bei dem die Fahrzeugumgebung mittels geeigneter Sensoren erfasst und aus den Signalen mögliche Parklücken bestimmt werden. Bei einer Anforderung einer Fahrerunterstützung wird eine Zielposition des Fahrzeugs in der Parklücke angegeben, welche das Fahrzeug erreichen kann. Diese Zielposition kann vom Fahrer innerhalb der berechneten Parklücke in gewissen Grenzen verändert und damit vom Fahrer vorgegeben werden.
Ein weiteres Verfahren zur Realisierung eines Parkassistenten ist dem Artikel E. Wahl et al.: "Realisierung eines Parkassistenten basierend auf Motion-Stereo", 16. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, 2007, S. 871–880, zu entnehmen, bei welchem die Parklückenvermessung durch ein videobasiertes Verfahren, das sich auf Motion-Stereo stützt, vermessen wird. In einem ersten Modus wird die Parklücke vermessen und ihre Länge bestimmt, und der zweite Modus dient der verfeinerten Rekonstruktion der Fahrumgebung beim Zurücksetzen in die Parklücke.
Bei all den bekannten Verfahren wird davon ausgegangen, dass die Fahrzeugebene und die Fahrbahnebene stets parallel zu einander sind und den gleichen Abstand zu einander haben. Dieser Abstand wird durch einmaliges Vermessen ermittelt, und diese Information wird in dem bekannten Verfahren benutzt, um Abstände und relative Lagen von Hindernissen und Parklücken bezüglich des Fahrzeugs, d. h., bezüglich der Fahrzeugebene, zu ermitteln. Sollten jedoch Fahrzeug- und Fahrbahnebene nicht parallel sein, so werden bei der Parklückenvermessung die genannten Abstände und relative Lagen bezüglich des Fahrzeugs bei einer kamerabasierten Parkumfelddetektion mittels Motion-Stereo falsch ermittelt. Gleiches gilt, wenn der durch die Kamera erfasste Bereich sich nicht auf gleicher Höhe mit der momentanen Fahrbahnebene befindet, wie dies beispielsweise aufgrund von Bordsteinen vorkommen kann. Werden die ermittelten dreidimensionalen Umfelddaten nun dazu benutzt, um beispielsweise Einparkvorgänge zu planen, sind diese Operationen nicht exakt ausführbar, und es kann im schlimmsten Fall zu Kollisionen kommen, falls die Voraussetzung der Parallelität von Fahrzeugebene und Fahrbahnebene nicht gegeben ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die tatsächliche Fahrbahnebene im Umfeld eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln und einen verbesserten Parkassistenten, basierend auf der tatsächlich ermittelten Fahrbahnebene, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels einer kamerabasierten Erfassung von Umfelddaten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung des Verfahrens in einem Parkassistenten mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und einem Parkassistenten mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels einer kamerabasierten Erfassung und Auswertung von Umfelddaten weist die folgenden Schritte auf:

– Bestimmung bodennaher, insbesondere Punkte auf der Oberfläche der Fahrbahn, in der Umgebung des Fahrzeugs,
– Bestimmung einer virtuellen Ebene aus den bodennahen Punkten,
– Vergleichen der virtuellen Ebene mit der aus der Fahrzeugebene abgeleiteten angenommenen Fahrbahnebene, und
– Identifizierung der virtuellen Ebene als Fahrbahnebene, wenn die Winkeldifferenz zwischen der angenommenen Fahrbahnebene und der virtuellen Fahrbahnebene größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Trifft die letzte Bedingung nicht zu, d. h., ist die Winkeldifferenz zwischen der aus der Fahrzeugebene resultierenden angenommenen Fahrbahnebene und der virtuellen Fahrbahnebene kleiner bzw. gleich dem genannten vorbestimmten Wert, so wird die angenommene Fahrbahnebene als Fahrzeugebene betrachtet. Vorzugsweise beträgt der vorbestimmte Wert 1°. Mittels der Bestimmung einer virtuellen Ebene aus von der Kamera gemessenen 3D-Punkten auf der Oberfläche kann entschieden werden, ob die Fahrbahnebene mit der angenommenen Fahrbahnebene übereinstimmt, mit anderen Worten, ob die Fahrbahnebene horizontal verläuft ist, oder ob sie ansteigt. Die gleiche Überlegung gilt natürlich auch für abfallende Parklücken.
Vorzugsweise wird die Fahrbahnebene einer möglichen Parklücke erfasst, die gegebenenfalls zum Einparken des Fahrzeugs geeignet wäre. Dadurch wird erreicht, dass eine ansteigende oder abfallende Fahrbahnebene einer Parklücke nicht als Hindernis gewertet wird, sondern aufgrund der vermessenen Steigung überhaupt erst als Parklücke erkannt werden kann.
Insbesondere wird durch die Bestimmung der virtuellen Fahrbahnebene der Neigungswinkel der Fahrbahnebene gegenüber der horizontalen bestimmt, und, da angenommen wird, dass die angenommene Fahrbahnebene üblicherweise mit der Horizontalen übereinstimmt.
Vorzugsweise kann die virtuellen Ebene einen maximalen Neigungswinkel gegenüber der angenommenen Fahrbahnebene annehmen. Übersteigt daher der Betrag des Neigungswinkels der virtuellen Ebene den maximalen Neigungswinkel, so wird die virtuelle Ebene als Hindernis betrachtet und scheidet als möglicher Parkplatz aus. Dabei beträgt der Betrag des maximale Neigungswinkels vorzugsweise 10°. Mit anderen Worten, übersteigt der Neigungswinkel der virtuellen Ebene den Wert von +10° für eine ansteigende Fläche oder unterschreitet der Neigungswinkel der virtuellen Ebene den Wert von –10° für eine abfallenden Fläche, so ist wegen zu starker Neigung der potentiellen Parklücke ein sicheres Parken nicht mehr möglich und die Fläche kann als potentielle Parklücke ausgeschlossen werden.
Vorzugsweise wird die Fahrbahnebene seitlich des Fahrzeugs bestimmt, da die Detektion möglicher Parkplätze üblicherweise beim Vorbeifahren des Fahrzeugs an den Parkplätzen vorgenommen wird.
Wie bereits im Vorangegangenen erwähnt, wird üblicherweise zuerst angenommen, dass Fahrzeugebene und Fahrbahnebene stets parallel sind und den gleichen Abstand zu einander haben. Dieser Abstand wird vorzugsweise durch einmaliges Vermessen der Lage der Fahrbahnebene bezüglich der Fahrzeugebene, d. h., bezüglich des Fahrzeugs, ermittelt.
Durch die Bestimmung der Neigung der Fahrbahn, d. h., der Neigung der möglichen Parklücke, kann die befahrbare Fläche einer Parklücke bestimmt werden. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Parkassistent eine ansteigende Oberfläche einer Parklücke nicht als vermeintliches Hindernis, wie beispielsweise ein Bordstein oder ähnliches, klassifiziert, sondern durch die Zuordnung der virtuellen Fahrbahnebene zur tatsächlichen Fahrbahnebene wird vermutet, dass es sich um kein Hindernis handelt, sondern dass die Parklücke befahrbar ist. Durch die Begrenzung des Neigungswinkels auf einen maximalen bzw. minimalen Wert
Vorzugsweise wird das oben erläuterte Verfahren in einem Parkassistenten eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei der Parkassistent beispielsweise auf einer kamerabasierten Ermittlung von Umfelddaten in Motion-Stereo basiert und mögliche Parklücken ermittelt sowie einen automatischen Einparkvorgang durchführt. Dabei identifiziert der Parkassistent die virtuelle Ebene mit einer geneigten Oberfläche einer Parklücke, so dass auf diese Weise die befahrbare Fläche der Parklücke bestimmt werden kann.
Ein erfindungsgemäßer Parkassistent eines Kraftfahrzeugs umfasst mindestens eine Kamera zur Bestimmung von Umfelddaten des Kraftfahrzeugs, wobei mittels einer Berechnungseinheit durch Motion-Stereo-Betrachtung der Kameradaten möglicher Parklücken vermessen und identifiziert werden können. Ferner weist der erfindungsgemäße Parkassistent eine Einrichtung zur Bestimmung einer virtuellen Fahrbahnebene aus gemessenen oberflächennahen 3D-Punkten auf.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung erläutert, wobei
1 die Situation bei einer ansteigenden Parklücke gemäß dem Stand der Technik, und
2 die Bestimmung der vermuteten befahrbaren Fläche der Parklücke darstellt.
1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches auf einer Fahrbahn 2 an einer Parklücke 3 vorbeifährt und mittels einer seitlich angebrachten Kamera 4, vorzugsweise im Seitenspiegel, das Umfeld vermisst und die Umfelddaten auswertet. Dabei ist der Sichtbereich 5 der Kamera 4 durch die gestrichelten Ränder angedeutet. Weiter dargestellt ist die in die Parklücke 3 fortgesetzte angenommene Fahrbahnebene 6, die einmalig bezüglich der nicht dargestellten Fahrzeugebene bestimmt wird. Aufgrund der angenommenen Fahrbahnebene 6 wird vermutet, dass die Parklücke 3 innerhalb gewisser Abweichungen von der Fahrbahnebene 6 befahrbar ist, wobei die Abweichungen in der Höhe, d. h., die zulässigen Toleranzen, durch die Geraden 7 und 8 dargestellt sind. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Parklücke 3, dargestellt durch die Fahrbahnebene 6, ansteigend. Dadurch schneidet die Oberfläche der Fahrbahnebene 6, mit anderen Worten die tatsächliche Fahrbahn der Parklücke 3, die zulässige Toleranzgerade 8 im Schnittpunkt 15, wodurch der Parkassistent den Fahrbahnabschnitt 16 der Parklücke 3 als vermeintliches Hindernis betrachtet und daher die Parklücke 3 zum Parken nicht freigibt.
Dem gegenüber zeigt 2 die Situation gemäß der Erfindung, wobei im Bereich 9 der Parklücke 3 von der Kamera 4 fahrbahnnahe 3D-Ebenen-Punkte ermittelt werden. Aus den ermittelten Ebenenpunkten wird eine virtuelle Fahrbahnebene 10 berechnet, die hier als Gerade in der Querschnittdarstellung dargestellt ist. Zwischen der angenommene Fahrbahnebene 6 und der virtuellen Fahrbahnebene 10 wird ein Neigungswinkel 11 bestimmt. Ist dieser Neigungswinkel 11 größer als ein vorgegebener Wert, beispielsweise 1°, so wird die virtuelle Fahrbahnebene 10 mit der tatsächlichen Fahrbahnebene der Parklücke 3 identifiziert, und es ergeben sich untere und obere Toleranzen 12 und 13 bezüglich der tatsächlichen Fahrbahnebene 10, die kleiner sind als diejenigen 7, 8 in 1. Das Parkassistenzsystem identifiziert nun die Oberfläche der tatsächlichen Fahrbahnebene als eine vermutete befahrbare Parklückenfläche 14, und die Parklücke 3 mit ihrer Neigungswinkel 11 wird als eine mögliche Parklücke gewertet. Der Betrag des Neigungswinkels 11 kann durch einen maximalen Wert begrenzt sein, da bei zu großer Steigung bzw. Gefälle ein sicheres Parken nicht möglich ist. Vorzugsweise beträgt der Betrag des maximalen Neigungswinkels 10°.

1: Fahrzeug
2: Fahrbahn
3: Parklücke
4: Kamera
5: Sichtbereich (field of view)
6: angenommene Fahrbahnebene
7: untere Toleranzgerade
8: obere Toleranzgerade
9: Bereich fahrbahnnaher 3D-Ebenenpunkte
10: virtuelle Fahrbahnebene
11: Neigungswinkel
12: untere Toleranz der virtuellen Fahrbahnebene
13: obere Toleranz der virtuellen Fahrbahnebene
14: vermutete befahrbare Fläche
15: Schnittpunkt
16: vermeintliches Hindernis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1801613 A2 [0003]
- DE 102005023177 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- E. Wahl et al.: ”Realisierung eines Parkassistenten basierend auf Motion-Stereo”, 16. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, 2007, S. 871–880 [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahnebene in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels einer kamerabasierten Erfassung von Umfelddaten, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umgebung des Fahrzeugs bodennahe Punkte bestimmt werden, aus den bodennahen Punkten eine virtuelle Ebene bestimmt wird, die virtuelle Ebene mit der aus der Fahrzeugebene angenommenen Fahrbahnebene verglichen wird, und die virtuelle Fahrbahnebene als Fahrbahnebene betrachtet wird, wenn die Winkeldifferenz zwischen der angenommenen Fahrbahnebene und der virtuellen Fahrbahnebene größer als eine vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnebene einer Parklücke bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der virtuellen Ebene ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Neigungswinkels kleiner oder gleich einem maximalen Neigungswinkel ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnebene seitlich des Fahrzeugs bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der angenommen Fahrbahnebene zur Fahrzeugebene durch einmaliges Vermessen bestimmt wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche in einem Parkassistenten eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die befahrbare Fläche einer Parklücke mittels der Neigung der Parklücke bestimmt wird.
Parkassistent eines Kraftfahrzeugs mit einer Kamera zur Bestimmung der Umfelddaten des Kraftfahrzeugs, einer Berechnungseinheit zur Bestimmung möglicher Parklücken, einer Parkeinrichtung zum automatischen Ein-/Ausparken des Fahrzeugs und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.