DE102010006521A1 - Method for determining change of bending angle of vehicle locomotive set, involves scanning environment besides one or multiple vehicles by man with sensor - Google Patents

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Abstract

The method involves scanning the environment besides one or multiple vehicles (1,2) by a man with a sensor, where the sensor is fitted at one of the vehicles in an imaging manner. The man transfers data on a data processor, where the data is measured by the imaging sensor. The data is calculated with an algorithm for corresponding search in temporary sequenced flux vectors (5). A bending angle is determined by the measured flux vectors. An independent claim is also included for a device for determining a bending angle of a vehicle locomotive set.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines Knickwinkels eines Fahrzeuggespanns, wobei das Fahrzeuggespann aus einem ersten Fahrzeug und mindestens einem zweiten Fahrzeug besteht, die mit einem Verbindungselement miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens.The The invention relates to a method and a device for determination at least one bending angle of a vehicle combination, the vehicle combination from a first vehicle and at least one second vehicle exists, which are connected to each other with a connecting element. Furthermore, the invention relates to the use of the method.

Der Knickwinkel (α) ist der Winkel den ein erstes Fahrzeug und ein zweites, das mit dem ersten verbunden ist, miteinander bilden. Sind beide Fahrzeuge in einer geraden Linie hintereinander angeordnet, beispielsweise bei einer Geradeausfahrt, so beträgt der Knickwinkel 180°.Of the Elbow angle (α) is the angle of a first vehicle and form a second, which is connected to the first, with each other. If both vehicles are arranged in a straight line one behind the other, for example, when driving straight ahead, so is the Bending angle 180 °.

Es ist bekannt, den Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns durch Knickwinkelsensoren an der Kupplung oder einen Kompass in beiden Fahrzeugen zu bestimmen. Dies erfordert jedoch zusätzliche Sensoren und führt daher zu erhöhten Kosten des Systems.It is known, the bending angle of a vehicle combination by kink angle sensors to determine at the clutch or a compass in both vehicles. However, this requires additional sensors and leads therefore at increased cost of the system.

Im Stand der Technik sind ist auch die Bestimmung des Knickwinkels über Dynamik-Modelle des Gespanns bekannt. Diese Modelle sind jedoch ungenau.in the State of the art is also the determination of the bending angle over Dynamics models of the team known. These models are inaccurate, however.

In der DE 10 2004 050 149 A1 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Deichsel- und des Trailerwinkels eines Anhängers eines Gelenkzuges beschrieben, bei dem aus einem Videostrom eines bildgebenden Sensors charakteristische Kanten und Linien mindestens der Deichsel und der Vorderseite des Anhängers ermittelt werden, aus deren geometrischen Verhältnissen und/oder relativen Lage zueinander der Deichselwinkel- und der Trailerwinkel des Anhängers bestimmt werden.In the DE 10 2004 050 149 A1 describes a method for determining the drawbar and the trailer angle of a trailer of a articulated train, are determined in a video stream of an imaging sensor characteristic edges and lines at least the drawbar and the front of the trailer, from their geometric relationships and / or relative position to each other the drawbar angle and trailer angle of the trailer are determined.

Ferner wird in der WO 2009/027067 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrzeugunterstützung beim Rangieren eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns beschrieben, dabei wird mit einem dynamischen Anzeigeeinheit die momentane Stellung und/oder eine zukünftige Änderung der Stellung der einzelnen zueinander geknickten oder geschwenkten Fahrzeugelemente angezeigt.Furthermore, in the WO 2009/027067 A1 describes a method and a device for vehicle assistance when maneuvering a vehicle or vehicle combination, it is displayed with a dynamic display unit, the current position and / or a future change in the position of each kinked or tilted vehicle elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu liefern, welches mit möglichst einfachen Mitteln eine zuverlässige Bestimmung des Knickwinkels an einem Fahrzeuggespann ermöglicht.Of the Invention has for its object to provide a method which with the simplest possible means a reliable Determining the bending angle on a vehicle combination allows.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass man mit einem an mindestens einem der Fahrzeuge angebrachten bildgebenden Sensor die Umgebung neben einem oder mehreren Fahrzeugen abtastet, die durch den bildgebenden Sensor gemessenen Daten an einen Rechner weiterleitet, der mit einem Algorithmus zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern Flussvektoren berechnet und mittels der gemessenen Flussvektoren den Knickwinkel (α) bestimmt. Diese Flussvektoren sind während der Fahrt des Fahrzeuggespanns auf dem zweiten Fahrzeug (Anhänger) sehr kurz (kaum Bewegung), während sie in der Umgebung des zweiten Fahrzeuges und auf dem Boden vor dem zweiten Fahrzeug aufgrund der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuggespanns länger sind. Dadurch kann die Silhouette des zweiten Fahrzeuges segmentiert und aufgrund deren Position im (Kamera-)Bild der Knickwinkel bestimmt werden. Weiterhin entsprechen die Flussvektoren auf dem zweiten Fahrzeug nicht der auf Basis eines einfachen Dynamik Modells erstellten Prädiktion.The The object of the invention is in a method of the aforementioned Art solved by one with at least one The vehicles mounted imaging sensor surrounding the environment one or more vehicles scanned by the imaging Transmits sensor measured data to a computer that with a Algorithm for correspondence search in chronological successive Flow vector images calculated and by means of the measured flow vectors the Bending angle (α) determined. These river vectors are during the drive of the vehicle combination on the second vehicle (trailer) very short (hardly any movement) while in the area of the second vehicle and on the ground in front of the second vehicle longer due to the driving speed of the vehicle combination are. As a result, the silhouette of the second vehicle can be segmented and due to their position in the (camera) image determines the bending angle become. Furthermore, the flow vectors correspond to the second one Vehicle not the prediction based on a simple dynamics model.

Der Rechner ist mit einer Software bzw. einem (Computer-)Programm ausgestattet, die es ihm ermöglicht, mit Algorithmen zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinander folgenden Bildern Flussvektoren zu berechnen. Geeignete Algorithmen sind beispielsweise Census Flow, Sift, Surf oder ähnliche dem Fachmann bekannte Algorithmen.Of the Computer is equipped with a software or a (computer) program, which allows him to use correspondence search algorithms temporally successive images to calculate flow vectors. Suitable algorithms include Census Flow, Sift, Surf or similar algorithms known to those skilled in the art.

Census Flow ist ein Algorithmus zur Extraktion lokaler Bildmerkmale aus Abbildungen und ist vor allem im Zusammenhang mit der Bilderkennung besonders geeignet. Dabei stellt Census Flow eine sehr effiziente Lösung des Korrespondenzproblems dar und basiert auf einer Census-Transformation lokaler Bildregionen. Der Ansatz ist insbesodere bei langen Bewegungsvektoren besonders gut geeignet.Census Flow is an algorithm for extracting local image features Pictures and is mainly in connection with the image recognition particularly suitable. Census Flow is a very efficient one Solution of the correspondence problem and is based on a Census transformation of local image regions. The approach is in particular particularly suitable for long motion vectors.

Sift (scale-invariant feature transform; skaleninvariante Merkmalsformation) ist ein Algorithmus zur Extraktion lokaler Bildmerkmale aus Abbildungen. Er kann vor allem bei der Bilderkennung verwendet werden. Die Bilder werden mit einem Gauß-Filter geglättet, um das Bildrauschen zu vermindern. Das Bild wird danach in lokale Merkmalspunkte unterteilt, die unempfindlich gegen perspektivische Verzerrungen sind. Die Merkmale von Körpern, die vom Hintergrund abweichen, können als Vektoren gespeichert werden.Sift (scale-invariant feature transform; is an algorithm for extracting local image features from images. It can be used especially for image recognition. The pictures are smoothed with a Gaussian filter to make the To reduce image noise. The image then becomes local feature points divided, insensitive to perspective distortions are. The characteristics of bodies that deviate from the background can be saved as vectors.

Surf (speed up robust features) ist ein Algorithmus zur Erkennung von Bildmerkmalen für maschinelles Sehen. Surf ersetzt die in Sift verwendeten Gauß-Filter durch Mittelwertfilter, welche durch die Verwendung von Integralbildern mit konstantem Zeitaufwand berechenbar sind, wodurch die Berechnung beschleunigt wird.Surf (speed up robust features) is an algorithm for the detection of Image features for machine vision. Surf replaces the Gaussian filters used in Sift by mean value filters, which through the use of integral images with constant time are calculable, which speeds up the calculation.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es eine höhere Präzision bei der Bestimmung des Knickwinkels ermöglicht, als Verfahren, die auf Dynamik-Modellen beruhen.The inventive method has the advantage that it allows a higher precision in the determination of the bending angle, as a method, the based on dynamics models.

Als bildgebenden Sensor verwendet man vorteilhafterweise eine (Video-)Kamera. Dies hat den Vorteil, dass bereits am Fahrzeug installierte Kameras anderer Systeme zur Fahrerunterstützung für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden können.When Imaging sensor is advantageously used a (video) camera. This has the advantage that already installed on the vehicle cameras other driver assistance systems for the invention Procedure can be used.

Der Rechner leitet vorteilhafterweise den bestimmten Knickwinkel an eine Ausgabeeinheit weiter. Die Übertragung kann dabei über Kabel oder kabellos erfolgen. Die Ausgabe- bzw. Anzeigeeinheit befindet sich sinnvollerweise im Führerstand des ersten Fahrzeuges (Zugfahrzeuges) und unterstützt den Fahrer durch die gelieferten Daten bei der Steuerung des Fahrzeuges, beispielsweise bei der Rückwärtsfahrt mit einem Anhänger oder beim Einparken eines Fahrzeuggespanns.Of the Computer advantageously initiates the specific bending angle an output unit on. The transmission can be over Cable or wireless. The output or display unit is located usefully in the cab of the first vehicle (Towing vehicle) and assists the driver through the delivered Data in the control of the vehicle, for example, when reversing with a trailer or when parking a vehicle combination.

In einer bevorzugten Ausführungsform tastet man mit einem an einem der Fahrzeuge angebrachten bildgebenden Sensor sowohl das zweite Fahrzeug (und/oder das Verbindungselement) als auch die Umgebung neben dem zweiten Fahrzeug ab. Die durch den bildgebenden Sensor gemessenen Daten leitet man an einen Rechner weiter, der mit einem Algorithmus zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern Flussvektoren berechnet und mittels der gemessenen Flussvektoren die Silhouette des zweiten Fahrzeuges (und/oder des Verbindungselements) von der Umgebung segmentiert und anhand der Position des zweiten Fahrzeugs im (Kamera-)Bild den Knickwinkel bestimmt.In In a preferred embodiment one scans with one attached to one of the vehicles imaging sensor both the second vehicle (and / or the connecting element) and the environment next to the second vehicle. The through the imaging sensor measured data are passed on to a computer, which with a Algorithm for correspondence search in chronological successive Calculated images of flow vectors and by means of the measured flow vectors the silhouette of the second vehicle (and / or the connecting element) segmented by the environment and by the position of the second Vehicle in the (camera) image determines the bending angle.

Bei einem solchen Verfahren wird ein Bild von dem zweiten Fahrzeug und/oder dem Verbindungselement zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug erstellt. Anhand der verwendeten Algorithmen werden Flussvektoren dargestellt, die je nach Bewegung des betrachteten Köpers eine unterschiedliche Richtung und Länge aufweisen, so dass es möglich ist, die bewegten Köper von den statischen Körpern zu segmentieren und somit die Silhouette des zweiten Fahrzeuges und/oder des Verbindungselements zu erkennen. Anhand der Position der erkannten Silhouette des zweiten Fahrzeuges und/oder des Verbindungselements kann der Knickwinkel bestimmt werden.at Such a method is an image of the second vehicle and / or the connecting element between the first and second vehicle created. Based on the algorithms used become flow vectors shown, depending on the movement of the considered body have a different direction and length, so that it is possible for the moving bodies of the to segment static bodies and thus the silhouette to recognize the second vehicle and / or the connecting element. Based on the position of the recognized silhouette of the second vehicle and / or of the connecting element, the bending angle can be determined.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung tastet man mit mindestens einem an jedem der Fahrzeuge angebrachten bildgebenden Sensor die Umgebung neben dem Fahrzeug ab. Die durch die bildgebenden Sensoren gemessenen Daten leitet man an einen Rechner weiter, der mit einem Algorithmus zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern Flussvektoren berechnet und mittels der gemessenen Flussvektoren aller bildgebenden Sensoren den Knickwinkel bestimmt.In a further preferred embodiment of the invention one gropes with at least one attached to each of the vehicles imaging sensor the environment next to the vehicle. By The data measured by the imaging sensors are routed to a computer Next, with an algorithm for correspondence search in temporal consecutive images of flow vectors and calculated by means of the measured flux vectors of all imaging sensors the kink angle certainly.

Bei diesem Verfahren sind die bildgebenden Sensoren bzw. (Video-)Kameras seitlich am Zugfahrzeug und am Anhänger befestigt und bestimmen die Lage der Fahrzeuge anhand der Umgebung der Fahrzeuge, die auch hier durch die Darstellung von Flussvektoren erkannt wird.at These methods are the imaging sensors or (video) cameras attached to the side of the towing vehicle and the trailer and determine the location of the vehicles based on the environment of the vehicles, too is recognized here by the representation of flow vectors.

Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Änderung des Knickwinkels (α), gelöst, bei dem man mit Algorithmen zur Eigenbewegungsschätzung mit mindestens einem bildgebenden Sensor am ersten Fahrzeug und mindestens einem zweiten bildgebenden Sensor am zweiten Fahrzeug die Bewegung zwischen zwei Zeitpunkten (t1, t2) (Zeitschritten) ermittelt und daraus die Änderung des Knickwinkels (α) bestimmt. Die Änderung des Knickwinkels kann dem Fahrer des Fahrzeuggespanns als zusätzliche Information über die Ausgabeeinheit zugeführt werden, und so beispielsweise beim Einparken oder bei Rückwärtsfahren Unterstützung bieten. Beispielsweise kann die Änderung des Knickwinkels auch über die Zeit aufakkumuliert bzw. aufintegriert werden, um absolute Knickwinkel zu bestimmen.Of Furthermore, the object of the present invention by a Use of the method according to the invention for Determination of a change in the bending angle (α), solved by using algorithms for self-motion estimation with at least one imaging sensor on the first vehicle and at least one second imaging sensor on the second vehicle the movement between two times (t1, t2) (time steps) determines and determines the change of the bending angle (α). The change of the bending angle can the driver of the vehicle combination as additional information about the output unit be fed, and so for example when parking or when reversing support Offer. For example, the change in the bending angle be accumulated or integrated over time, to determine absolute bending angles.

Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines Knickwinkels eines Fahrzeuggespanns oder zur Bestimmung einer Änderung des Knickwinkels bestehend aus einem Pkw und mindestens einem Anhänger oder einem Lkw und mindestens einem Anhänger gelöst.Farther The object of the present invention is achieved by use the method of the invention for the determination at least one bending angle of a vehicle combination or for determination a change in the bending angle consisting of a car and at least one trailer or truck and at least solved a trailer.

Das Fahrzeuggespann kann jede denkbare Kombination einer Zugmaschine, wie zum Beispiel ein Lkw, ein Pkw oder ein Traktor mit einem beliebigen Anhänger/Trailer sein. Die Verbindung zwischen den einzelnen Fahrzeugen erfolgt dabei durch Verbindungselemente, wie beispielsweise eine Deichsel.The Vehicle combination can be any conceivable combination of a tractor, such as a truck, a car or a tractor with any one Be trailer / trailer. The connection between the individual Vehicles takes place by connecting elements, such as a drawbar.

Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Fahrzeuggespann mehrere Anhänger/Trailer aufweist. Bei solchen Fahrzeuggespannen kann es sinnvoll sein, mehrere Knickwinkel zu bestimmen. Hierzu sollte das Fahrzeuggespann mehrere bildgebende Sensoren bzw. (Video)Kameras aufweisen, die ihre Daten an den Rechner zur Auswertung weiterleiten.Also It is conceivable that a vehicle combination several trailer / trailer having. In such vehicle combinations, it may be useful to have several To determine bending angle. For this purpose, the vehicle combination should be several Imaging sensors or (video) cameras have their data forward to the computer for evaluation.

Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung der eingangs beschrieben Art gelöst, bei der eines der Fahrzeuge oder beide Fahrzeuge mindestens einen bildgebenden Sensor und einen Rechner mit einem Programm bzw. Algorithmus zur Berechnung von Flussvektoren aufweisen, wobei der Rechner mit dem bildgebenden Sensor und einer Ausgabeeinheit verbunden ist.Further The object of the present invention is achieved by a device solved the type described above, in which one of Vehicles or both vehicles at least one imaging sensor and a calculator with a program or algorithm for the calculation having flow vectors, wherein the computer with the imaging sensor and an output unit.

Wie oben bereits ausgeführt, kann der bildgebende Sensor eine (Video-)Kamera sein, die bereits für andere Fahrerunterstützungssysteme an dem Fahrzeug montiert ist.As stated above, the picture be a sensor (video) camera, which is already mounted on the vehicle for other driver assistance systems.

Der Rechner kann in das Gehäuse der Kamera oder der Ausgabeeinheit integriert sein oder als separates Bauteil vorliegen.Of the Calculator can into the housing of the camera or the output unit be integrated or present as a separate component.

Die Ausgabeeinheit kann ein Bildschirm oder ein Lautsprecher zur Erzeugung von Signaltönen sein, der beispielsweise ab einem bestimmten Knickwinkel ein akustisches Signal ertönen lässt. Sinnvollerweise ist die Ausgabeeinheit in das Armaturenbrett des Zugfahrzeuges eingebaut und mit dem Rechner direkt oder per Kabel bzw. kabellos, wie zum Beispiel per Funk, verbunden.The Output unit can be a screen or a speaker for generating be of beeps, for example, from a certain Kink angle sounds an acoustic signal. Logically, the output unit is in the dashboard of the Traction vehicle installed and with the computer directly or by cable or wireless, such as by wireless, connected.

Das erste Fahrzeug ist vorzugsweise ein Zugfahrzeug und das zweite Fahrzeug ein Anhänger, wobei der bildgebende Sensor an dem Zugfahrzeug befestigt ist.The The first vehicle is preferably a towing vehicle and the second vehicle a trailer, wherein the imaging sensor attached to the towing vehicle is.

Weiter bevorzugt ist der bildgebende Sensor eine Kamera mit einem Objektiv, wobei das Objektiv einen Öffnungswinkel besitzt, der sowohl ein weiteres Fahrzeug als auch dessen Umgebung umfasst. Durch eine rückwärtig am Zugfahrzeug befestigte Kamera mit einem großen Öffnungswinkel kann sowohl der Anhänger als auch die Umgebung neben dem Anhänger und neben dem Zugfahrzeug sowie der Boden vor dem Anhänger erfasst werden. Der bildgebende Sensor kann dabei wahlweise am Zugfahrzeug oder am Anhänger angeordnet sein, wobei in Hinblick auf die Übermittlung der Daten zum Zugfahrzeug der bildgebende Sensor sinnvollweise am Zugfahrzeug nach hinten, auf den Anhänger gerichtet angeordnet sein sollte.Further Preferably, the imaging sensor is a camera with a lens, wherein the lens has an opening angle, both another vehicle and its environment includes. By a Rear mounted on towing vehicle camera a large opening angle can be both the trailer as well as the area next to the trailer and next to the Towing vehicle and the ground in front of the trailer are detected. The imaging sensor can either on the towing vehicle or be arranged on the trailer, with respect to the transmission the data on the towing vehicle of the imaging sensor meaningful to the towing vehicle to the rear, to be aimed at the trailer should.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben.in the The invention will be described in more detail below with reference to figures.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines Kamerabildes, 1 a schematic representation of a camera image,

2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Kamera-basierten Knickwinkelbestimmung eines Fahrzeuggespanns und 2 a schematic representation of a method for camera-based kink angle determination of a vehicle combination and

3 eine weitere schematische Darstellung eines Verfahrens zur Kamerabasierten Knickwinkelbestimmung eines Fahrzeuggespanns. 3 a further schematic representation of a method for camera-based kink angle determination of a vehicle combination.

1 zeigt ein Kamerabild, wie es durch einen bildgebenden Sensor (8), beispielsweise eine Videokamera, erzeugt wird. Hierbei ist es denkbar vorhandene Kamerasysteme eines Fahrzeuges mitzuverwenden, wie zum Beispiel Surround-View Systeme (Umgebungsbeobachtungssysteme). 1 shows a camera image as seen through an imaging sensor ( 8th ), for example a video camera. It is conceivable to use existing camera systems of a vehicle, such as surround-view systems (environment observation systems).

Der bildgebende Sensor (8) ist auf der Rückseite eines ersten Fahrzeuges (1) montiert und auf ein weiteres Fahrzeug (2), in diesem Fall einem Anhänger/Trailer (Anhängerfront), der mit einem Verbindungselement (3), hier eine Deichsel, mit dem ersten Fahrzeug (1) verbunden ist gerichtet.The imaging sensor ( 8th ) is on the back of a first vehicle ( 1 ) and onto another vehicle ( 2 ), in this case a trailer / trailer (trailer front), with a connecting element ( 3 ), here a drawbar, with the first vehicle ( 1 ) is addressed.

Die Bestimmung des Knickwinkels (α) erfolgt dabei in drei Schritten (Modulen). Im ersten Schritt (Modul 1) erfolgt die Extraktion von Bewegungsinformationen im Kamerabild, im zweiten Schritt (Modul 2) erfolgt die Segmentierung, d. h. die Erkennung der Silhouette (4) des zweiten Fahrzeuges (2) und/oder des Verbindungselements (3) und im dritten Schritt (Modul 3) die eigentliche Bestimmung des Knickwinkels (α).The determination of the bending angle (α) takes place in three steps (modules). In the first step (module 1) the extraction of movement information takes place in the camera image, in the second step (module 2) the segmentation takes place, ie the recognition of the silhouette ( 4 ) of the second vehicle (2) and / or the connecting element ( 3 ) and in the third step (module 3) the actual determination of the bending angle (α).

Modul 1:Module 1:

Die Extraktion von Bewegungsinformationen im Kamerabild erfolgt durch existierende Verfahren zur Korrespondenzsuche, die auf jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgende Kamerabilder angewandt werden. Beispiele hierfür sind bekannte Algorithmen wie Census Flow, Surf, Sift, oder ähnliche, dem Fachmann bekannte Verfahren.The Extraction of motion information in the camera image is done by existing methods for correspondence search, each on two temporally successive camera images are applied. Examples known algorithms such as Census Flow, Surf, Sift or similar methods known to those skilled in the art.

Korrespondenzalgorithmen versuchen, dieselben Weltpunkte in unterschiedlichen Bildern miteinander zu assoziieren. Ergebnis hiervon sind Bewegungsvektoren von Weltpunkten im Bild.correspondence algorithms try to share the same world points in different pictures to associate. The result of this is motion vectors of world points in the picture.

Modul 2 (Segmentierung):Module 2 (Segmentation):

Mittels eines (der Geschwindigkeit angepassten) Schwellwertes für die Länge der Flussvektoren (5) kann das Bild in Boden (6)/Umgebung und zweites Fahrzeug (2)/Verbindungselement (3) (Anhänger/Deichsel) segmentiert werden („Flow-Segmentierung”). Weiterhin ist es möglich, die Länge und Richtung der Flussvektoren (5) auf dem Boden (6) zu prädizieren. Dies kann mit sehr einfachen Dynamik-Modellen für das erste Fahrzeug (1) (Zugfahrzeug) erfolgen. Diese Prädiktion wird jedoch nur von den Flussvektoren (5) auf dem Boden (6) erfüllt und nicht von den Flussvektoren (5) auf dem zweiten Fahrzeug (2) oder dem Verbindungselement (3) (Deichsel). Auch durch diesen Unterschied lässt sich das Bild in Boden (6)/Umgebung und zweites Fahrzeug (2)/Verbindungselement (3) segmentieren.By means of a (adapted to the speed) threshold value for the length of the flow vectors ( 5 ) the image in ground ( 6 ) / Environment and second vehicle ( 2 ) / Connecting element ( 3 ) (Trailer / drawbar) are segmented ("flow segmentation"). Furthermore, it is possible to determine the length and direction of the flow vectors ( 5 ) on the ground ( 6 ) to predict. This can be done with very simple dynamics models for the first vehicle ( 1 ) (Towing vehicle). However, this prediction is only affected by the flow vectors ( 5 ) on the ground ( 6 ) and not from the flow vectors ( 5 ) on the second vehicle ( 2 ) or the connecting element ( 3 ) (Drawbar). Also by this difference, the image in ground ( 6 ) / Environment and second vehicle ( 2 ) / Connecting element ( 3 ) segment.

Wie in 1 gezeigt, sind die Flussvektoren (5) auf dem Boden (6), bedingt durch die Bewegung des Fahrzeuges länger als die Flussvektoren (5) auf dem zweiten Fahrzeug (2) und dem Verbindungselement (3). Dieser Unterschied ermöglicht die Segmentierung des Bildes, bei der die Umgebung des ersten Fahrzeuges (1) in bewegte (zweites Fahrzeug (2) und Verbindungselement (3)) und unbewegte Körper (Boden (6)) unterteilt (segmentiert) wird.As in 1 shown are the flow vectors ( 5 ) on the ground ( 6 ), caused by the movement of the vehicle longer than the flow vectors ( 5 ) on the second vehicle ( 2 ) and the connecting element ( 3 ). This difference enables the segmentation of the image in which the environment of the first vehicle ( 1 ) in moving (second vehicle ( 2 ) and connecting element ( 3 )) and unmoved bodies (ground (ground) 6 )) is subdivided (segmented).

Modul 3:Module 3:

Es besteht ein Zusammenhang zwischen Knickwinkel (α) und Position der Silhouette (4) des zweiten Fahrzeuges (2) im (Kamera-)Bild. Dieser Zusammenhang kann, zum Beispiel mittels einer zu erstellenden Funktion (evtl. Anhänger/Deichsellänge abhängig) oder über eine Look-Up-Tabelle hergestellt werden. Eine solche Look-Up-Tabelle enthält vorberechnete Daten in einer geeigneten Datenstruktur und erspart somit aufwändige Berechnungen.There is a relationship between kink angle (α) and position of the silhouette ( 4 ) of the second vehicle ( 2 ) in the (camera) image. This relationship can be established, for example, by means of a function to be created (possibly trailer / drawbar length dependent) or via a look-up table. Such a look-up table contains precalculated data in a suitable data structure and thus saves time-consuming calculations.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der ein weiterer Ansatz zur Fluss/Korrespondenz-basierten Knickwinkelschätzung beschrieben wird. 2 shows a schematic representation of another embodiment of the invention, in which a further approach to the flow / correspondence-based kink angle estimation is described.

Das in der 2 gezeigte Fahrzeuggespann (7) besteht aus einem ersten Fahrzeug (1), beispielsweise einem Pkw oder einem Lkw, und einem zweiten Fahrzeug (2), beispielsweise einem Trailer. Beide Fahrzeuge (1, 2) sind mit einem Verbindungselement (3) miteinander verbunden.That in the 2 shown vehicle combination ( 7 ) consists of a first vehicle ( 1 ), such as a car or a truck, and a second vehicle ( 2 ), for example a trailer. Both vehicles ( 1 . 2 ) are connected to a connecting element ( 3 ) connected with each other.

Sowohl das erste Fahrzeug (1) als auch das zweite Fahrzeug (2) sind mit bildgebenden Sensoren (8), beispielsweise (Video-)Kameras, ausgerüstet. Jeder bildgebende Sensor (8) erfasst separat mit Algorithmen zur temporalen Korrespondenzsuche (z. B. Census Flow, Surf, Sift) Flussvektoren (5) im (Kamera-)Bild.Both the first vehicle ( 1 ) as well as the second vehicle ( 2 ) are equipped with imaging sensors ( 8th ), for example (video) cameras equipped. Each imaging sensor ( 8th ) collects separately with algorithms for temporal correspondence search (eg Census Flow, Surf, Sift) flow vectors ( 5 ) in the (camera) image.

Für das Fahrzeuggespann (7) existiert ein Dynamik-Modell, welches sich auf Fahrdistanz und Lenkwinkel stützt. Die einzige Unbekannte in diesem System ist der Knickwinkel (α). Auf Basis dieses Modells werden für verschiedene oder alle möglichen Knickwinkel (α) die Flussvektoren für die beiden hinteren bildgebenden Sensoren (8) prädiziert. Der Knickwinkel (α), für den die prädizierten Flussvektoren (5) mit den im Bild gemessenen übereinstimmen, ist der tatsächliche Knickwinkel (α).For the vehicle combination ( 7 ) exists a dynamic model, which is based on driving distance and steering angle. The only unknown in this system is the kink angle (α). Based on this model, for different or all possible bending angles (α), the flow vectors for the two rear imaging sensors ( 8th ) predicts. The bending angle (α) for which the predicted flow vectors ( 5 ) correspond to those measured in the image, is the actual kink angle (α).

In der 3 wird eine schematische Darstellung für eine Herangehensweise, die die Berechnung der Änderung des Knickwinkels (α) erlaubt, dargestellt. Als Bezugspunkt ist das Fahrzeug Koordinatensystem (9) eingezeichnet.In the 3 Fig. 12 is a schematic representation of an approach that allows the calculation of the change of the kink angle (α). As a reference, the vehicle is coordinate system ( 9 ).

Ausgangswert (t1) ist dabei der Knickwinkel (α1) zum letzten Zeitschritt und berechnet wird der neue Knickwinkel (α2) zum Zeitpunkt t2.

  • 1. Mit Algorithmen zur Eigenbewegungsschätzung („Ego-Motion Estimation”) wird mit den bildgebenden Sensoren (8) am ersten Fahrzeug (1) die Bewegung des ersten Fahrzeugs (1) zwischen beiden Zeitschritten (t1 und t2) ermittelt. Hieraus resultieren die Translation und die Rotation des Fahrzeuges (A) (Translation-Truck & Rotation-Truck).
  • In gleicher Weise verfährt man mit den bildgebenden Sensoren (8) am zweiten Fahrzeug (2). Hieraus resultiert die Translation und Rotation des zweiten Fahrzeugs (B) (Translation-Trailer & Rotation-Trailer).
  • 2. Da der Knickwinkel (α1) zum Zeitpunkt t1 bekannt war, kann eine Modelldarstellung des Fahrzeuggespanns (7) erzeugt werden (siehe 1(a)). Werden nun die Bewegungen Translation-Truck & Rotation-Truck (A) und Translation-Trailer & Rotation-Trailer (B) jeweils auf das erstes Fahrzeug (1) (Truck) und das zweites Fahrzeug (2) (Trailer) im Fahrzeugkoordinatensystem (9) separat angewandt, entsteht die Modelldarstellung (b) wieder im Fahrzeugkoordinatensystem (9). Aus dieser Darstellung kann nun der neue Knickwinkel (α2) abgelesen beziehungsweise bestimmt werden.
Output value (t1) is the bending angle (α1) at the last time step and the new bending angle (α2) is calculated at time t2.
  • 1. With algorithms for self-motion estimation ("Ego-Motion Estimation") is used with the imaging sensors ( 8th ) on the first vehicle ( 1 ) the movement of the first vehicle ( 1 ) between both time steps (t1 and t2). This results in the translation and rotation of the vehicle (A) (Translation Truck & Rotation Truck).
  • In the same way one proceeds with the imaging sensors ( 8th ) on the second vehicle ( 2 ). This results in the translation and rotation of the second vehicle (B) (Translation Trailer & Rotation Trailer).
  • 2. Since the bending angle (α1) was known at time t1, a model representation of the vehicle combination (FIG. 7 ) are generated (see 1 (a) ). Now the movements Translation Truck & Rotation Truck (A) and Translation Trailer & Rotation Trailer (B) are moved to the first vehicle ( 1 ) (Truck) and the second vehicle ( 2 ) (Trailer) in the vehicle coordinate system ( 9 ) applied separately, the model representation (b) arises again in the vehicle coordinate system ( 9 ). From this representation, the new bending angle (α2) can now be read or determined.

11
(erstes) Fahrzeug(First) vehicle
22
(zweites) Fahrzeug(Second) vehicle
33
Verbindungselementconnecting element
44
Silhouettesilhouette
55
Flussvektorflux vector
66
Bodenground
77
Fahrzeuggespannvehicle combination
88th
bildgebender Sensorimaging sensor
99
FahrzeugkoordinatensystemVehicle coordinate system
AA
Translation-Truck & Rotation-TruckTranslation Truck & Rotation Truck
BB
Translation-Trailer & Rotation-TrailerTranslation Trailer & Rotation Trailer
aa
Modelldarstellung zum Zeitpunkt t1 Model representation at time t 1
bb
Modelldarstellung zum Zeitpunkt t2 Model representation at time t 2
αα
Knickwinkelbending angle
α1α1
Knickwinkel zum Zeitpunkt t1 Bending angle at time t 1
α2α2
Knickwinkel zum Zeitpunkt t2 Bending angle at time t 2

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  • - WO 2009/027067 A1 [0006] WO 2009/027067 A1 [0006]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Knickwinkels (α) eines Fahrzuggespanns (7), wobei das Fahrzeuggespann (7) aus einem ersten Fahrzeug (1) und mindestens einem zweiten Fahrzeug (2) besteht, die mit einem Verbindungselement (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einem an mindestens einem der Fahrzeuge (1, 2) angebrachten bildgebenden Sensor (8) die Umgebung neben einem oder mehreren Fahrzeugen (1, 2) abtastet, die durch den bildgebenden Sensor (8) gemessenen Daten an einen Rechner weiterleitet, der mit einem Algorithmus zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern Flussvektoren (5) berechnet und mittels der gemessenen Flussvektoren (5) den Knickwinkel (α) bestimmt.Method for determining at least one bending angle (α) of a vehicle-trailer combination ( 7 ), the vehicle combination ( 7 ) from a first vehicle ( 1 ) and at least one second vehicle ( 2 ), which is connected to a connecting element ( 3 ), characterized in that with one on at least one of the vehicles ( 1 . 2 ) attached imaging sensor ( 8th ) the environment next to one or more vehicles ( 1 . 2 ) detected by the imaging sensor ( 8th ) passes on measured data to a computer, which uses an algorithm for correspondence search in temporally successive images of flow vectors ( 5 ) and by means of the measured flow vectors ( 5 ) determines the bending angle (α). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner den bestimmten Knickwinkel (α) an eine Ausgabeeinheit weiterleitet.Method according to claim 1, characterized in that that the computer the specific bending angle (α) to a Forwarding output unit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einem an einem der Fahrzeuge (1, 2) angebrachten bildgebenden Sensor (8) sowohl das zweite Fahrzeug (2) als auch die Umgebung neben dem zweiten Fahrzeug (2) abtastet, die durch den bildgebenden Sensor (8) gemessenen Daten an einen Rechner weiterleitet, der mit einem Algorithmus zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern Flussvektoren (5) berechnet und mittels der gemessenen Flussvektoren (5) die Silhouette (4) des zweiten Fahrzeuges (2) von der Umgebung segmentiert und anhand der Position des zweiten Fahrzeugs (2) im Bild den Knickwinkel (α) bestimmt.Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that with one on one of the vehicles ( 1 . 2 ) attached imaging sensor ( 8th ) both the second vehicle ( 2 ) as well as the environment next to the second vehicle ( 2 ) detected by the imaging sensor ( 8th ) passes on measured data to a computer, which uses an algorithm for correspondence search in temporally successive images of flow vectors ( 5 ) and by means of the measured flow vectors ( 5 ) the silhouette ( 4 ) of the second vehicle ( 2 ) is segmented by the environment and by the position of the second vehicle ( 2 ) determines the bending angle (α) in the picture. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man mit mindestens einem an jedem der Fahrzeuge (1, 2) angebrachten bildgebenden Sensor (8) die Umgebung neben dem Fahrzeug abtastet, die durch die bildgebenden Sensoren (8) gemessenen Daten an einen Rechner weiterleitet, der mit einem Algorithmus zur Korrespondenzsuche in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern Flussvektoren (5) berechnet und mittels der gemessenen Flussvektoren (5) aller bildgebenden Sensoren (8) den Knickwinkel (α) bestimmt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that with at least one on each of the vehicles ( 1 . 2 ) attached imaging sensor ( 8th ) scans the environment adjacent to the vehicle, which is detected by the imaging sensors ( 8th ) passes on measured data to a computer, which uses an algorithm for correspondence search in temporally successive images of flow vectors ( 5 ) and by means of the measured flow vectors ( 5 ) of all imaging sensors ( 8th ) determines the bending angle (α). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickwinkel (α) durch einen Vergleich von prädizierten Flussvektoren (5) mit tatsächlich berechneten Flussvektoren bestimmt wird, wobei ein Dynamikmodell der Fahrzeuge (1, 2) existiert, auf dessen Grundlage die Flussvektoren (5) für mögliche Knickwinkel (α) durch den Rechner prädiziert werden.A method according to claim 4, characterized in that the bending angle (α) by a comparison of predicted flow vectors ( 5 ) is determined with actually calculated flow vectors, whereby a dynamics model of the vehicles ( 1 . 2 ), on the basis of which the flow vectors ( 5 ) are predicted by the computer for possible bending angles (α). Verwendung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Bestimmung einer Änderung des Knickwinkels (α), dadurch gekennzeichnet, dass man mit Algorithmen zur Eigenbewegungsschätzung mit mindestens einem bildgebenden Sensor (8) des ersten Fahrzeugs (1) und mindestens eines zweiten bildgebenden Sensors (8) am zweiten Fahrzeug (2) die Bewegung zwischen zwei Zeitpunkten (t1, t2) ermittelt und daraus die Änderung des Knickwinkels (α) bestimmt.Use of the method according to one of the preceding claims for determining a change in the bending angle (α), characterized in that with algorithms for self-motion estimation with at least one imaging sensor ( 8th ) of the first vehicle ( 1 ) and at least one second imaging sensor ( 8th ) on the second vehicle ( 2 ) determines the movement between two times (t 1 , t 2 ) and determines therefrom the change in the bending angle (α). Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bestimmung von mindestens einem Knickwinkels (α) eines Fahrzeuggespanns (7) oder zur Bestimmung einer Änderung des Knickwinkels (α) bestehend aus einem Pkw und mindestens einem Anhänger oder einem Lkw und mindestens einem Anhänger.Use of a method according to one of claims 1 to 5 for determining at least one bending angle (α) of a vehicle combination ( 7 ) or for determining a change in the bending angle (α) consisting of a car and at least one trailer or a truck and at least one trailer. Vorrichtung zur Bestimmung von mindestens einem Knickwinkel (α) eines Fahrzeuggespanns (7) mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einem ersten Fahrzeug (1) und einem zweiten Fahrzeug (2), wobei das erste Fahrzeug (1) und das zweite Fahrzeug (2) mit einem Verbindungselement (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Fahrzeuge (1, 2) oder beide Fahrzeuge (1, 2) mindestens einen bildgebenden Sensor (8) und einen Rechner mit einem Programm zur Berechnung von Flussvektoren (8) aufweisen, wobei der Rechner mit dem bildgebenden Sensor (8) und einer Ausgabeeinheit verbunden ist.Device for determining at least one articulation angle (α) of a vehicle combination ( 7 ) with a method according to claims 1 to 5, consisting of a first vehicle ( 1 ) and a second vehicle ( 2 ), the first vehicle ( 1 ) and the second vehicle ( 2 ) with a connecting element ( 3 ), characterized in that one of the vehicles ( 1 . 2 ) or both vehicles ( 1 . 2 ) at least one imaging sensor ( 8th ) and a computer with a program for calculating flow vectors ( 8th ), wherein the computer with the imaging sensor ( 8th ) and an output unit. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeug (1) ein Zugfahrzeug ist und das zweite Fahrzeug (2) ein Anhänger ist, wobei der bildgebende Sensor (8) an dem Zugfahrzeug befestigt ist.Device according to claim 8, characterized in that the first vehicle ( 1 ) is a towing vehicle and the second vehicle ( 2 ) is a trailer, wherein the imaging sensor ( 8th ) is attached to the towing vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bildgebende Sensor (8) eine Kamera mit einem Objektiv ist, wobei das Objektiv einen Öffnungswinkel besitzt, der sowohl ein weiteres Fahrzeug (1, 2) als auch dessen Umgebung umfasst.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the imaging sensor ( 8th ) is a camera with a lens, wherein the lens has an opening angle, which is both another vehicle ( 1 . 2 ) as well as its surroundings.
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