DE102009009100A1

DE102009009100A1 - Verfahren zur Prädiktion einer Position eines Objekts

Info

Publication number: DE102009009100A1
Application number: DE102009009100A
Authority: DE
Inventors: Michael Sachse
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2009-02-14
Filing date: 2009-02-14
Publication date: 2010-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prädiktion einer Position eines Objekts, wobei mindestens ein an einem Fahrzeug angeordnetes Sensorsystem zu diskreten Zeitpunkten Bilder einer Umgebung erfasst. Erfindungsgemäß wird jedes Bild nach relevanten Objekten durchsucht, und die Koordinaten des relevanten Objekts werden mittels einer bivariaten Wahrscheinlichkeitsfunktion in eine Karte eingetragen. Von der Karte wird zu jedem diskreten Zeitpunkt ein virtuelles Bild erzeugt. Für jedes Objekt wird ein Bewegungsvektor anhand eines Vergleiches zweier zeitlich aufeinanderfolgender virtueller Bilder ermittelt, und anhand des Bewegungsvektors wird die Position des Objekts prädiziert.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prädiktion einer Position eines Objekts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 103 51 778 A1 ist ein Verfahren zur Korrespondenzanalyse in Bilddatensätzen bekannt. Um innerhalb von zwei Bilddatensätzen miteinander korrespondierende Bildpunkte zu identifizieren, wird in einem ersten Schritt der eine Bilddatensatz mit einem Signaloperator derart transformiert, dass für jedes Pixel ein Signaturstring berechnet und in einer Signaturtabelle gemeinsam mit den Pixelkoordinaten abgelegt wird.
In einem nächsten Schritt wird jedes Pixel des anderen Bilddatensatzes mittels desselben Signaturoperators transformiert, worauf die resultierenden Signaturstrings gemeinsam mit den jeweiligen Pixelkoordinaten in einer weiteren Signaturtabelle abgelegt werden.
Die Einträge der beiden Signaturtabellen werden dahingehend untersucht, ob Signaturstrings vorliegen, welche in beiden Tabellen aufzufinden sind, worauf in diesen Fällen für die diesen Signaturstrings zugeordneten Koordinaten eine Korrespondenzhypothese generiert und in einer Hypothesenliste zur Weiterverarbeitung gespeichert wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es erforderlich, jeden Bilddatensatz vollständig zu transformieren und für jedes Pixel einen Signaturstring zu berechnen, welcher in einer Signaturtabelle abgelegt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Bereitstellung eines Verfahrens zugrunde, welches eine effizientere Ausnutzung der Rechenkapazität und -zeit gewährleistet.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Bewegungsvektoren von relevanten Objekten, beispielsweise Fahrzeuge, anhand eines Vergleichs zweier zeitlich aufeinanderfolgender virtueller Bilder ermittelt.
Jedes virtuelle Bild umfasst eine Karte, die neben der Position, d. h. den Koordinaten, des relevanten Objekts zusätzlich einen bivariaten Wahrscheinlichkeitswert für dieses Objekt beinhaltet.
Ein relevantes Objekt wird mittels eines sensorspezifischen Auswerteverfahrens (beispielsweise ein Bildverarbeitungsverfahren für Kameradaten) aus einem Bild, welches einem Sensordatensatz eines Sensorsystems entspricht, ermittelt.
Das Sensorsystem, beispielsweise eine Kamera, Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren, ist an einem Fahrzeug angeordnet und erfasst zu diskreten Zeitpunkten die Umgebung des Fahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt lediglich eine Verarbeitung von relevanten Objekten der Sensorausgabe durch, so dass die als nicht relevant eingestuften übrigen Informationen/Daten der Sensorausgabe nicht weiter berücksichtigt werden.
Hierdurch wird im Vergleich zu einer vollständigen Bilddatenverarbeitung weniger Rechenkapazität beansprucht, so dass eine Echtzeitfähigkeit des Verfahrens möglich ist.
Die Ermittlung von relevanten und nicht relevanten Objekten eines Sensordatensatzes erfolgt mittels sensorspezifischer Auswerteverfahren.
Die Koordinaten des relevanten Objektes werden mittels einer bivariaten Wahrscheinlichkeitsfunktion in eine Karte eingetragen. Die bivariate Wahrscheinlichkeitsfunktion kann von dem eingesetzten Sensorsystem abhängig sein und ist als Eingabeparameter definiert. Die Karte ist mindestens zweidimensional, so dass eine räumliche Lage (Position) eines Objekts bezüglich einer x-Achse und y-Achse (Horizontalebene, Fahrbahnebene) eingetragen werden kann.
Jedem relevanten Objekt sind in der Karte die Koordinatenwerte, beispielsweise bezüglich eines fahrzeugfesten Koordinatensystems nach DIN 70 000, sowie ein bivariater Wahrscheinlichkeitswert zugeordnet.
Die Karte wird zu jedem diskreten Zeitpunkt aktualisiert.
Weiterhin wird zu jedem diskreten Zeitpunkt von der Karte ein virtuelles Bild erstellt, in dem der Zellzustand mithilfe eines Farbwertes pro Pixel repräsentiert wird. Zusätzlich zu den Informationen der Karte (Koordinaten- und bivariate Wahrscheinlichkeitswerte) können weitere Informationen/Daten, beispielsweise fahrzeuginterne Daten (Geschwindigkeit, Beschleunigung), dem virtuellen Bild zugefügt werden.
Für jedes virtuelle Bild wird eine Erkennung von Merkmalen, beispielsweise mittels des sog. Harris-Corner-Detektionsverfahrens (Quelle: Proceedings of the 4th Alvey Vision Conference, 1988, S. 17–151), durchgeführt.
Ein Merkmal entspricht den mit einem bivariaten Wahrscheinlichkeitswert versehenen Koordinaten des relevanten Objekts.
Für zwei zeitlich aufeinanderfolgende virtuelle Bilder wird eine Verfolgung der Merkmale, beispielsweise mittels des sog. Lucas-Kanade-Trackingverfahrens (Quelle: Proceedings of Imaging Understanding Workshop, 1987, S 121–130), durchgeführt.
Anhand der Position eines Merkmals in dem virtuellen Bild zu einem diskreten Zeitpunkt t = 1 und der Position dieses Merkmals zu dem diskreten Zeitpunkt t = 2 kann ein entsprechender Bewegungsvektor gebildet werden.
Auf Basis des Bewegungsvektors, der Informationen über die Geschwindigkeit (zeitliche Ableitung der Position) und Beschleunigung (zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit) enthält, und eines diskreten Zeitpunkts t = 3 in der Zukunft kann die Position des Merkmals und somit des Objekts zum diskreten Zeitpunkt t = 3 durch Integration prädiziert werden.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, für die Positionsprädiktion zusätzlich aus den Daten des Bewegungsvektors weitere Faktoren/Koeffizienten, beispielsweise der dem relevanten Objekt zugeordnete bivariate Wahrscheinlichkeitswert, zu berücksichtigen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10351778 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 70 000 [0016]
- Proceedings of the 4th Alvey Vision Conference, 1988, S. 17–151 [0019]
- Proceedings of Imaging Understanding Workshop, 1987, S 121–130 [0021]

Claims

Verfahren zur Prädiktion einer Position eines Objekts, wobei mindestens ein an einem Fahrzeug angeordnetes Sensorsystem zu diskreten Zeitpunkten Bilder einer Umgebung erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bild nach relevanten Objekten durchsucht wird, und die Koordinaten des relevanten Objekts mittels einer bivariaten Wahrscheinlichkeitsfunktion in eine Karte eingetragen werden, und von der Karte zu jedem diskreten Zeitpunkt ein virtuelles Bild erzeugt wird, und für jedes Objekt ein Bewegungsvektor anhand eines Vergleiches zweier zeitlich aufeinanderfolgender virtueller Bilder ermittelt wird, und anhand des Bewegungsvektors die Position des Objekts prädiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Suche nach relevanten Objekten mittels eines sensorspezifischen Auswerteverfahrens erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem virtuellen Bild eine Suche nach Merkmalen durchgeführt wird, wobei ein Merkmal den mit dem bivariaten Wahrscheinlichkeitswert versehenen Koordinaten des relevanten Objekts entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Suche mittels eines Harris-Corner-Detektionsverfahrens erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Verfolgung der Positionen der detektierten Merkmale mittels eines Lucas-Kanade-Trackingverfahrens erfolgt.