DE102009052868A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrassistenzsystems eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs, wobei mittels zumindest zweier Kameras Bilder einer Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden und mittels einer Bildverarbeitungseinheit stereoskopisch zu einer Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte verarbeitet werden. Erfindungsgemäß wird ein Gesamtbild (G) der Umgebung des Fahrzeugs anhand einer Anzeigeeinheit (1) optisch ausgegeben und Bildbereiche (B1, B2) werden auf dem Gesamtbild (G) in Abhängigkeit mindestens eines Bildbereichsabstands mindestens einer Bildbereichsgrenze zu dem Fahrzeug in zumindest zwei unterschiedlichen Farbtönen dargestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs, wobei mittels zumindest zweier Kameras Bilder einer Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden und mittels einer Bildverarbeitungseinheit stereoskopisch zu einer Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte verarbeitet werden.
  • Aus der DE 10 2008 017 834 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Korrespondenzen von Bildpunkten in mindestens zwei stereoskopisch aufgenommenen Bildern bekannt, bei dem für jedes Pixel (= Bildpunkt) eines der Bilder eine Berechnung der Kosten einer Unähnlichkeit anhand von Intensitäten des Pixels und eines als potentiell korrespondierend betrachteten Pixels des anderen Bildes durchgeführt wird. Entlang einer Anzahl von eindimensionalen Pfaden, die im Pixel münden, erfolgt eine Akkumulierung der Kosten, wobei aus den als potentiell korrespondierend betrachteten Pixeln des anderen Bildes dasjenige zur Erstellung einer Disparitätskarte ausgewählt wird, bei dem eine globale Energie minimal ist, die zumindest die Kosten der Unähnlichkeit umfasst. Das Bild wird zur Bestimmung der Korrespondenz in Bildausschnitte der Größe (n + 1) × (n + 1) unterteilt, wobei die in jedem der eindimensionalen Pfade akkumulierten Kosten für jede n-te Zeile und jede n-te Spalte gespeichert werden, wobei jeweils einer der Bildausschnitte geladen wird. Die für einen Rand des Bildausschnitts gespeicherten akkumulierten Kosten werden geladen, wobei die in jedem der eindimensionalen Pfade akkumulierten Kosten für ein Inneres des Bildausschnitts neu berechnet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs werden mittels zumindest zweier Kameras Bilder einer Umgebung des Fahrzeugs erfasst und mittels einer Bildverarbeitungseinheit stereoskopisch zu einer Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte verarbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird ein Gesamtbild der Umgebung des Fahrzeugs anhand einer Anzeigeeinheit optisch ausgegeben und Bildbereiche werden auf dem Gesamtbild in Abhängigkeit mindestens eines Bildbereichsabstands mindestens einer Bildbereichsgrenze zu dem Fahrzeug in zumindest zwei unterschiedlichen Farbtönen dargestellt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet einem Fahrer des Fahrzeugs eine Unterstützungsfunktion bei der Einschätzung des Abstands zu entgegenkommenden Fahrzeugen, so dass der Fahrer in einfacher und schneller Weise entscheiden kann, ob er ein vor ihm befindliches Fahrzeug mit ausreichendem Sicherabstand zu dem entgegenkommenden Fahrzeug überholen kann. Gleichzeitig ist es dem Fahrer allein freigestellt, ob er den Überholvorgang ausführen möchte. Somit bleibt der Entscheidungsspielraum beim Fahrer des Fahrzeugs. Aufgrund der Möglichkeit des schnellen Erkennens des Abstands zu dem entgegenkommenden Fahrzeug und der Färbung der Bildbereiche, welche insbesondere in Abhängigkeit von einer Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Geschwindigkeit des entgegenkommenden Fahrzeugs erfolgt, wird die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und anderer Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr erhöht. Darüber hinaus wird der Fahrzeugführer vor sicherheitskritischen Fahrsituationen gewarnt und beim Führen des Fahrzeugs entlastet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 schematisch ein Gesamtbild einer Umgebung eines Fahrzeugs.
  • In der einzigen 1 ist ein Gesamtbild G einer Umgebung eines Fahrzeugs dargestellt, wobei das Gesamtbild G insbesondere mittels einer im Frontbereich des Fahrzeugs angeordneten Kamera erfasst und im Innenraum des Fahrzeugs anhand einer Anzeigeeinheit 1 optisch ausgegeben wird. Die Anzeigeeinheit 1 ist dabei im Blickfeld eines Fahrers des Fahrzeugs angeordnet und Bestandteil eines oder mehrerer nicht näher dargestellter Fahrerassistenzsysteme. Bei den Fahrerassistenzsystemen handelt es sich insbesondere um ein so genanntes Überholassistenzsystem, eine Einparkhilfe und/oder ein Verkehrszeichenerkennungssystem.
  • Das Gesamtbild G ist in einen ersten Bildbereich B1 und einen zweiten Bildbereich B2 unterteilt. Die Bildbereiche B1, B2 sind anhand einer Grenzlinie GL voneinander getrennt, wobei die Grenzlinie GL in einem Abstand zu dem Fahrzeug angeordnet wird, welcher einem Abstandsgrenzwert AG entspricht. Die Grenzlinie GL wird dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer oberen Bildbereichsgrenze des zweiten Bildbereichs B2 und einer unteren Bildbereichsgrenze des ersten Bildbereichs B1 gebildet. Das heißt, die Bildbereiche B1, B2 werden auf dem Gesamtbild G in Abhängigkeit eines Bildbereichsabstands, d. h. einer Entfernung zu dem Fahrzeug, in zumindest zwei unterschiedlichen Farbtönen dargestellt.
  • Zur Erzeugung der Unterteilung des Gesamtbilds G in die zwei Bereiche B1, B2 werden jeweilige Objektabstände d1 bis d9 von Objekten O1 bis O9 in der Umgebung zu dem Fahrzeug ermittelt. Bei den Objekten O1 bis O9 handelt es sich beispielsweise um Fußgänger, Radfahrer, Fahrzeuge, Tiere, ortsfeste Objekte, wie beispielsweise Randbebauungen und Pflanzen, sowie andere Verkehrsteilnehmer.
  • Zur Ermittlung dieser Objektabstände d1 bis d9 sind an dem Fahrzeug in nicht dargestellter Weise zumindest zwei Kameras angeordnet, welche die vor und/oder seitlich neben dem Fahrzeug befindliche Umgebung erfassen. Die Kameras sind dabei insbesondere in einem Abstand, der so genannten Basisbreite, zueinander angeordnet, welcher größer als ein Meter ist. Mittels der Kameras erfasste Bilder der Umgebung des Fahrzeugs werden in bekannter Weise mittels einer Bildverarbeitungseinheit stereoskopisch zu einer Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte verarbeitet, aus welchen die Objektabstände d1 bis d9 zu den Objekten O1 bis O9 ermittelt werden.
  • Dabei wird aus einem Abstand korrespondierender Bildpunkte der Bilder zueinander, der so genannten Disparität, und dem bekannten Abstand der Kameras, d. h. der Basisbreite, der Objektabstand d1 bis d9 eines Objekts O1 bis O9, welches die Bildpunkte aufweist, zu den Kameras bestimmt. Nach diesem Algorithmus werden Disparitäten für alle Bildpunkte der Bilder ermittelt und die Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte erzeugt. Die Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte stellen mittels Disparitätsbildpunkten und/oder Tiefenbildpunkten eine dreidimensionale Repräsentation aller erfassten Objekte O1 bis O9 in ihrem Kontext dar. Auf diese Weise ist die Entfernung und räumliche Lage der erfassten Objekte O1 bis O9 im Verhältnis zu den Kameras ermittelbar.
  • Die Erzeugung der Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte erfolgt beispielsweise anhand eines so genannten, aus ”H. Hirschmüller: Accurate and Efficient Stereo Processing by Semi-Global Matching and Mutual Information; 2005 IEEE Computer Society Conference an Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR'05) – Volume 2, pp. 807–814” bekannten Semi-Global-Matching-Algorithmus, wobei die mittels der Kamera erfassten Bilder abgetastet und Kosten entsprechend der Ähnlichkeit der Bildpunkte horizontal, vertikal und diagonal akkumuliert werden. Die Kostenberechnung basiert dabei auf einer Berechnung der auf die einzelnen Bildpunkte der Bilder bezogenen Transinformation. Dabei werden insbesondere aus Gründen der Rechenzeiteffizienz und einer Robustheit gegen Dekalibrierungen der Kameras nicht-lineare Bewertungsfunktionen, bevorzugt ein so genannter Census-Operator, verwendet. Dieser Census-Operator zeichnet sich unter anderem durch eine hohe Robustheit gegenüber Kalibrier-, Rektifizier- und Belichtungsfehlern sowie seine Effizienz bei der Implementierung in Stereo-Systeme aus.
  • Zur Unterteilung des Gesamtbilds G in die Bildbereiche B1, B2 ist weiterhin der Abstandsgrenzwert AG vorgegeben.
  • Dabei sind alle Objekte O1 bis O9, deren Objektabstände d1 bis d9 größer als der Abstandsgrenzwert AG sind, dem ersten Bildbereich B1 und alle Objekte O1 bis O9, deren Objektabstände d1 bis d9 kleiner als der Abstandsgrenzwert AG sind, dem zweiten Bildbereich B2 zugeordnet.
  • Die ermittelten Objektabstände d1 und d2 der Objekte O1 bis O2, bei welchen es sich um ein dem Fahrzeug auf einer Gegenfahrbahn entgegenkommendes Fahrzeug und um einen Baum handelt, sind größer als der Abstandsgrenzwert AG, so dass sich diese im ersten Bildbereich B1 hinter der Grenzlinie GL befinden.
  • Die ermittelten Objektabstände d3 bis d9 der Objekte O3 bis O9 sind kleiner als der Abstandsgrenzwert AG, so dass sich diese im zweiten Bildbereich B1 vor der Grenzlinie GL befinden.
  • Bei dem Objekt O3 handelt es sich um ein auf der Gegenfahrbahn dem Fahrzeug entgegenkommendes Fahrzeug und das Objekt O4 ist ein in gleicher Richtung fahrendes Fahrzeug. Die Objekte O5 bis O9 sind ortsfeste Objekte, im dargestellten Ausführungsbeispiel Bäume. Bei dem Objekt O9 handelt es sich um ein in gleicher Richtung fahrendes Fahrzeug, welches sich aufgrund eines Überholvorgangs neben dem Fahrzeug befindet.
  • Zur Realisierung des als Überholassistenzsystem ausgebildeten Fahrerassistenzsystems werden die Bildbereiche B1, B2 erfindungsgemäß in unterschiedlichen Farbtönen dargestellt, so dass der Fahrer des Fahrzeugs durch einen kurzen Blick auf die Anzeigeeinheit 1 erkennt, ob ein Objektabstand d1, d3 zu einem entgegenkommenden Fahrzeug, wie dem Objekt O1 oder O3, ausreichend ist, um einen Überholvorgang des eines oder mehrerer Fahrzeuge, wie den Objekten O4, O9 sicher durchzuführen und abzuschließen.
  • Vorzugsweise ist dem ersten Bildbereich B1 ein erster Farbton, insbesondere der Farbton Grün, und dem zweiten Bildbereich B2, in welchem sich die Objekte O3 bis O9 in einem geringeren Abstand zu dem Fahrzeug befinden, ein zweiter Farbton, insbesondere der Farbton Rot, zugeordnet. Daraus folgend ist für den Fahrer des Fahrzeugs in einfacher und schneller Weise ersichtlich, ob eines der Objekte O1 bis O9 eine Gefahr für ihn darstellt.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das entgegenkommende Fahrzeug (= Objekt O3) im zweiten Bildbereich B2 und ist somit auf der Anzeigeeinheit 1 mit dem Farbton Rot dargestellt. Dies zeigt dem Fahrer, dass dieser seinen aktuellen Überholvorgang des Objekts O9 abbrechen und hinter dem Objekt O4 einscheren sollte, so dass eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug (= Objekt O3) oder andere gefährliche Situationen vermieden werden.
  • Um festzulegen, welche der Objekte O1 bis O9 sich im ersten Bildbereich B1 oder zweiten Bildbereich B2 befinden, wird der Abstandsgrenzwert AG, beispielsweise mit einem Betrag von 400 m, fest vorgegeben und es wird von einer fest vorgegebenen eigenen Beschleunigung des Fahrzeugs und einer konstanten, fest vorgegebenen Geschwindigkeit des entgegenkommenden Fahrzeugs (= Objekt O3), beispielsweise 120 km/h, ausgegangen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der Abstandsgrenzwert AG und somit die Grenzlinie GL in Abhängigkeit von einer Eigengeschwindigkeit und/oder einer Eigenbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder einer realen, erfassten Geschwindigkeit des entgegenkommenden Fahrzeugs (= Objekt O3) vorgegeben. Das heißt, der Abstandsgrenzwert AG ist je nach einer aktuellen Verkehrssituation flexibel vorgebbar.
  • Zur Ermittlung der Eigengeschwindigkeit wird insbesondere ein Signal des Geschwindigkeitsmessers des Fahrzeugs und zur Ermittlung der Beschleunigung ein Signal eines Beschleunigungssensors, welcher beispielsweise Bestandteil eines Elektronischen Stabilitätsprogramms ist, verwendet. Zur Ermittlung der Geschwindigkeit des entgegenkommenden Fahrzeugs (= Objekt O3) sind vorzugsweise Radarsensoren vorgesehen, welche z. B. Bestandteil eines so genannten Abstandsradars sind.
  • Bei einer Fahrt eines Fahrzeugs hinter einem als Lastkraftwagen, Omnibus, Landmaschine oder als anderes Fahrzeug mit großen Abmessungen ausgebildeten Fahrzeug ist eine Erfassung der vor dem eigenen Fahrzeug befindlichen Umgebung mittels der Kameras sehr schwierig oder nicht möglich. Um dem Fahrer des Fahrzeugs dennoch das Gesamtbild G mit den farblich markierten Bereichen B1, B2 auszugeben, weist das Fahrzeug eine nicht dargestellte Übertragungseinheit auf, anhand welcher das Gesamtbild G mit den farblich markierten Bereichen B1 und B2 von vor dem eigenen Fahrzeug befindlichen weiteren Fahrzeugen, wie z. B. den Lastkraftwagen, Omnibussen oder Landmaschinen, empfangen werden oder an hinter dem Fahrzeug befindliche Fahrzeuge übermittelt werden. Bei der Übertragungseinheit handelt es sich beispielsweise um eine Funk-Übertragungseinheit.
    • 1
    Anzeigeeinheit
    AG
    Abstandsgrenzwert
    B1
    Erster Bildbereich
    B2
    Zweiter Bildbereich
    d1 bis d9
    Objektabstand
    G
    Gesamtbild
    GL
    Grenzlinie
    O1 bis O9
    Objekt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102008017834 A1 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - H. Hirschmüller: Accurate and Efficient Stereo Processing by Semi-Global Matching and Mutual Information; 2005 IEEE Computer Society Conference an Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR'05) – Volume 2, pp. 807–814 [0017]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs, wobei mittels zumindest zweier Kameras Bilder einer Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden und mittels einer Bildverarbeitungseinheit stereoskopisch zu einer Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamtbild (G) der Umgebung des Fahrzeugs anhand einer Anzeigeeinheit (1) optisch ausgegeben wird und Bildbereiche (B1, B2) auf dem Gesamtbild (G) in Abhängigkeit mindestens eines Bildbereichsabstands mindestens einer Bildbereichsgrenze zu dem Fahrzeug in zumindest zwei unterschiedlichen Farbtönen dargestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Disparitätskarte und/oder Tiefenkarte Objektabstände (d1 bis d9) von Objekten (O1 bis O9) in der Umgebung des Fahrzeugs zu dem Fahrzeug ermittelt werden, wobei die Objekte (O1 bis O9) in Abhängigkeit der Objektabstände (d1 bis d9) den Bildbereichen (B1, B2) zugeordnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abstandsgrenzwert (AG) vorgegeben ist, wobei ein erster Bildbereich (B1) des Gesamtbilds (G), dessen Bildbereichsabstand größer als der Abstandgrenzwert (AG) ist, in einem ersten Farbton dargestellt wird und ein zweiter Bildbereich (B2) des Gesamtbilds (G), dessen Bildbereichsabstand kleiner als der Abstandgrenzwert (AG) ist, in einem zweiten Farbton dargestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Farbton Grün und der zweite Farbton Rot ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsgrenzwert (AG) fest vorgegeben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsgrenzwert (AG) in Abhängigkeit von einer Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder einer Geschwindigkeit von entgegenkommenden Objekten (O1, O3) vorgegebenen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der entgegenkommenden Objekte (O1, O3) fest vorgegeben oder mittels zumindest eines Sensors ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbild (G) mit den farblich markierten Bereichen mittels einer Übertragungseinheit an weitere Fahrzeuge übermittelt wird.
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