DE102011081456A1

DE102011081456A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verkehrszeichenerkennung

Info

Publication number: DE102011081456A1
Application number: DE201110081456
Authority: DE
Inventors: Marc Röber; Dirk Gunia; Torsten Wey; Gerald Dörne
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-02-28
Also published as: RU2597066C2; RU2012133984A; US9070293B2; US20130049988A1; CN102956118B; CN102956118A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verkehrszeichenerkennung, wobei in der Umgebung des Kraftfahrzeuges vorhandene Verkehrszeichen erfasst und dem Fahrer im Kraftfahrzeug angezeigt werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf: Bestimmen, auf Basis eines vorgegebenen Kriteriums, ob ein von der erfasstes Verkehrzeichen für eine aktuelle Fahrtsituation des Kraftfahrzeuges gültig ist, und Unterdrücken oder Anzeigen dieses Verkehrszeichens in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Bestimmung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verkehrszeichenerkennung.
Um den Fahrer eines Kraftfahrzeugs bei der Erfüllung seiner Aufgaben im Straßenverkehr zu unterstützen, sind in jüngster Zeit Verfahren zur automatischen Verkehrszeichenerkennung mit Hilfe einer geeigneten Umgebungserfassung entwickelt und von diversen Originalteilherstellern sowie Herstellern tragbarer Navigationsgeräte auf den Markt gebracht worden.
Typischerweise basieren tragbare Navigationssysteme im Wesentlichen auf GPS-(künftig Galileo-)Signalen in Verbindung mit Kartendaten, um den Fahrer mit Informationen hinsichtlich Verkehrszeichen zu versorgen, wobei einige Systeme zur Verbesserung der Erkennung und Robustheit eine Kameravorrichtung verwenden. Im Gegensatz hierzu verwenden die Fahrzeughersteller selbst in erster Linie Frontsichtkameravorrichtungen und eine Signalzusammenführung mit Daten, welche den aktuellen Fahrtzustand des Fahrzeuges betreffen. Optional wird auch die Signalzusammenführung mit Navigationsvorrichtungen vorgeschlagen.
Die gegenwärtig verfolgten Ansätze haben diverse Probleme gemeinsam:
Zum einen sind in den meisten Fällen Geschwindigkeitsbeschränkungen sowie Zeichen zur Regulierung von Überholvorgängen nach dem Verlassen der jeweiligen Straße nicht mehr länger gültig. Das Anzeigen entsprechender Verkehrsinformation wird somit nach Abbiegevorgängen in der Regel überflüssig. Des Weiteren weisen Ausfahrten, insbesondere auf Autobahnen, zugehörige Geschwindigkeitsbeschränkungen auf, welche häufig als eine Folge schrittweise abnehmender Höchstgeschwindigkeiten auftreten. Wenn die jeweilige Ausfahrt jedoch von dem Fahrer nicht genutzt wird, werden unzutreffende Geschwindigkeitsbeschränkungen angezeigt.
Je nach dem im konkreten Falle jeweils verwirklichten Konzept können die vorstehend beschriebenen Probleme mehr oder weniger stark ausgeprägt sein. Dabei ist den genannten Problemen insbesondere Rechnung zu tragen, wenn auf die Verknüpfung von mehreren Erfassungseinrichtungen verzichtet werden soll. Andererseits ist die Verwendung von lediglich einer einzigen Umwelterfassungsvorrichtung unter Kostengesichtspunkten und auch zur Steigerung der Erfassungsraten des jeweiligen Verkehrszeichenerkennungssystems bevorzugt.
Aus EP 1 327 969 B1 ist ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Erkennen eines Verkehrszeichens bekannt, bei welchem vermieden werden soll, dass versehentlich ein Zeichen als Verkehrszeichen interpretiert wird, welches sich an einem anderen Kraftfahrzeug befindet. Hierzu sind bei dem Kraftfahrzeug Verarbeitungs- und Auswertemittel derart ausgebildet, dass ein an einem anderen fahrenden oder stehenden, in einem aufgenommenen Bild gezeigten Kraftfahrzeug befindliches, einem Verkehrszeichen ähnliches Zeichen, das keinen im Rahmen einer über die Verarbeitungs- und Auswertemittel erfolgenden Steuerung oder Regelung zu berücksichtigenden Regelungsgehalt besitzt, im Rahmen der Steuerung oder Regelung unberücksichtigt bleibt.
Aus EP 2 023 265 A1 ist ein Verfahren zur Vorhersage der zu erwartenden Größe der Abbildung eines einer Fahrbahn zugeordneten unbewegten Gegenstandes wie z.B. eines Verkehrszeichens bekannt, wobei der Rechenaufwand verkürzt bzw. die Robustheit der Erkennung erhöht werden.
Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Verkehrszeichenerkennung sind z.B. aus DE 296 10 677 U1 , DE 298 02 953 U1 , DE 197 36 774 A1 , DE 36 19 824 A1 und DE 198 29 162 A1 bekannt.
Während die Verkehrszeichenerkennung mittels einer Kamera oder mit Hilfe von Navigationsvorrichtungen relativ ausgereift ist, ist bislang keine geeignete Filterund Unterdrückungslogik zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verkehrszeichenerkennung bereitzustellen, welche die Informationsbereitstellung für den Fahrer verbessert und den vorstehend beschriebenen Problemen Rechnung trägt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verkehrszeichenerkennung in einem Kraftfahrzeug, wobei in der Umgebung des Kraftfahrzeuges vorhandene Verkehrszeichen erfasst und dem Fahrer im Kraftfahrzeug angezeigt werden, weist folgende Schritte auf:

– Bestimmen, auf Basis eines vorgegebenen Kriteriums, ob ein erfasstes Verkehrzeichen für eine aktuelle Fahrtsituation des Kraftfahrzeuges gültig ist; und
– Unterdrücken oder Anzeigen dieses Verkehrszeichens in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Bestimmung.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, erkannte Verkehrszeichen in Abhängigkeit vom Fahrerverhalten und der Fahrspurinformation auszusondern bzw. zu unterdrücken, wobei eine hohe Verkehrszeichenabdeckung in der Fahrzeugumgebung (im Sinne einer großen Fahrdistanz bzw. Reichweite, für welche noch Verkehrszeicheninformation angezeigt wird) sowie eine hohe Erfassungsrate (im Sinne einer großen Fahrdistanz bzw. Reichweite mit korrekt angezeigter Verkehrszeicheninformation) erzielt werden kann. Dabei wird insbesondere eine vorteilhafte und weiterentwickelte Verwendung einer funktionsübergreifenden Kamerafunktionalität sowie von Fahrzeugsensorinformationen realisiert, um das Fahrverhalten in Relation zu erkannten und/oder angezeigten Verkehrszeichen sowie gegebenenfalls verfügbarer Information hinsichtlich der Fahrspurbedingungen zu setzen.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren eine Wahrscheinlichkeit der Gültigkeit des Verkehrzeichens in Abhängigkeit von Verkehrszeicheninformation und Fahrtsituationsinformation ermittelt. Dabei kann die Verkehrszeicheninformation zumindest einen Parameter aus der Gruppe Verkehrszeichentyp, durch das Verkehrszeichen vorgeschriebener Grenzwert, Position des Verkehrszeichens und durch Zusatzzeichen definierte Einschränkung des Verkehrszeichens aufweisen. Die Fahrtsituationsinformation kann zumindest einen Parameter aus der Gruppe Fahrtgeschwindigkeit, Gierrate, Lenkradwinkel, Status des Fahrtrichtungsanzeigers und zurückgelegte Entfernung bzw. Strecke aufweisen.
Des Weiteren kann bei dem Verfahren die Wahrscheinlichkeit der Gültigkeit des Verkehrzeichens ferner basierend auf fahrspurbezogener Information ermittelt werden.
Dabei ist gemäß einer Ausführungsform die fahrspurbezogene Information auf einen Autobahnausfahrtsbeginn und/oder ein Autobahnausfahrtsende bezogen. Des Weiteren kann die fahrspurbezogene Information auf das Erfolgen eines Fahrspurwechsels bezogen sein.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Verkehrszeichenerkennung in einem Kraftfahrzeug, welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen auszuführen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert.
Es zeigen:
1 eine Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 eine schematische Darstellung einer Autobahnausfahrt zur Veranschaulichung eines Anwendungsbeispiels der Erfindung.
Im Folgenden wird lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) auf eine Untergruppe von Verkehrszeichen, nämlich Geschwindigkeitsbeschränkungen – gegebenenfalls mit Information über bestimmte Einschränkungen – Bezug genommen.
Erfindungsgemäß wird insbesondere eine Unterdrückungslogik definiert, welche gemäß nachfolgender Gleichung (1) die Wahrscheinlichkeit dafür ermittelt, dass erkannte Verkehrszeichen für die aktuelle Situation gültig sind, wobei dies in Abhängigkeit von der Fahrtsituation (DS = "Driving Situation") und den erkannten Verkehrszeichen (= TS_n) selbst abhängig ist, z.B. das Ignorieren von Verkehrszeichen an Ausfahrten: p_TS = f(TS_n, DS) (1)
Je nach der ermittelten Wahrscheinlichkeit kann ein erfasstes Verkehrszeichen akzeptiert oder zurückgewiesen werden. In manchen Fällen wird ein angezeigtes Verkehrszeichen, welches nicht unmittelbar zurückgewiesen werden kann, abhängig von den weiteren Bedingungen, wie Ausfahrtsituationen, verworfen.
Die Verkehrszeicheninformation kann gemäß nachfolgender Gleichung (2) Daten betreffend den Verkehrszeichentyp (= T), einen durch das Verkehrszeichen vorgeschriebenen Grenzwert (= V) und eine Position (= P) des Verkehrszeichens umfassen. Mögliche Einschränkungen (= q), welche typischerweise in Form von Zusatzzeichen vorgegeben werden, können an dem jeweiligen Verkehrszeichen angebracht sein. Einschränkungsverkehrszeichen wie z.B. Ausfahrtspurpfeile werden verwendet, um den Wahrscheinlichkeitswert präziser zu definieren. TS_n = f(T, V, P, q) (2)
Die Information, welche auf das das System enthaltende Fahrzeug bezogen ist, kann gemäß nachfolgender Gleichung (3) die Fahrtgeschwindigkeit (= v), die Gierrate (= Y), den Lenkradwinkel (= SWA), den Status des Fahrtrichtungsanzeigers (= TI) und die zurückgelegte Entfernung bzw. Strecke (= x) umfassen. DS = f(Y, TSE, v, LI, SWA, TI, x) (3)
Des Weiteren können fahrspurbezogene Daten verwendet werden, welche weitere Merkmale in Form von Fahrspurinformation (= LI) enthalten. Autobahnausfahrtsbeginn (ERS= "Exit Ramp Start") und Autobahnausfahrtsende (ERE= "Exit Ramp End") sowie Fahrbahnwechselinformationen werden verwendet, welche üblicherweise von Spurhalteassistents-Algorithmen verfügbar sind, welche in der Frontsichtkamera ablaufen. Zusätzlich sollte die Kamera Informationen über den Verkehrstyp (Rechtsverkehr/Linksverkehr) mittels einen Verkehrstypschätzalgorithmus (TSE= "Traffic Style Estimation") liefern, wenn diese Daten nicht auf dem Fahrzeugbus verfügbar sind:
Gemäß 1 werden in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein Verkehrszeichen zum einen mittels einer Frontkamera 10 Verkehrszeicheninformation (TS_n), einschließlich etwaiger zu dem Verkehrszeichen gehöriger Einschränkungen, welche typischerweise in Form von Zusatzzeichen vorgegeben werden, sowie die Fahrzeugumgebung 20 betreffende Informationen (wie Fahrspurinformation sowie Wetterinformation) erfasst. Diese Informationen werden zusammen mit Fahrtsituationsinformation 30 (welche von den vom Fahrer 50 durchgeführten Fahrtmanövern abhängt und z.B. Fahrtgeschwindigkeit v, Gierrate Y, Lenkradwinkel SWA, Status des Fahrtrichtungsanzeigers TI und zurückgelegte Entfernung bzw. Strecke x umfasst) einer Einheit 40 zur Abschätzung der Wahrscheinlichkeit der Gültigkeit des betreffenden Verkehrzeichens zugeführt, welche entscheidet, ob das betreffende Verkehrszeichen dem Fahrer 50 angezeigt oder unterdrückt wird.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können beispielsweise die nachfolgenden Funktionalitäten verwirklicht werden, wobei zur Veranschaulichung auf 2 Bezug genommen wird.
Gemäß einer Ausführungsform können Geschwindigkeitsbeschränkungszeichen als auf eine Autobahnausfahrt bezogen interpretiert werden, wenn die nachfolgenden Bedingungen erfüllt sind (wobei die im Weiteren genannten Größen in 2 veranschaulicht sind):

– Sämtliche Geschwindigkeitsbeschränkungen befinden sich auf der rechten Seite (bei Rechtsverkehr; für Linksverkehr umgekehrt);
– erste optionale Geschwindigkeitsbeschränkung (= Lim1) vor Autobahnausfahrtsbeginn (= ERS) ist von diesem Autobahnausfahrtsbeginn nicht weiter entfernt als max1;
– maximale Distanz zwischen Autobahnausfahrtsbeginn (= ERS) und Autobahnausfahrtsende (= ERE): max2; und
– letzte optionale Geschwindigkeitsbeschränkung (= LimN) nach Autobahnausfahrtsende (= ERE) nicht weiter entfernt als max3.

Die Verkehrszeichenerkennungseinrichtung (TSR-Modul, TSR= "Traffic Sign Recoginition") sollte sämtliche auf die Autobahnausfahrt bezogene Geschwindigkeitsbeschränkungen unterdrücken, wenn auf die Autobahnausfahrt nicht abgebogen wurde, d.h.

– wenn das Fahrzeug die Spur nicht wechselt; oder
– wenn das Fahrzeug einen Spurwechsel nach links vornimmt.

Solange das Fahrzeug nicht auf die Autobahnausfahrt abgebogen ist und andere Geschwindigkeitsbeschränkungszeichen erfasst werden, nämlich

– als Geschwindigkeitsbeschränkung nur auf der linken Seite; oder
– als Geschwindigkeitsbeschränkung auf beiden Seiten; werden die Geschwindigkeitsbeschränkungen wie üblich gehandhabt.

Die Verkehrszeichenerkennungseinrichtung sollte das zuletzt passierte, auf eine Autobahnausfahrt bezogene Geschwindigkeitsbeschränkungszeichen anzeigen, sobald auf die Autobahnausfahrt abgebogen wurde, nämlich

– wenn das Fahrzeug einen Spurwechsel nach rechts vornimmt; oder
– wenn der Fahrer den Fahrtrichtungsanzeiger nach rechts betätigt.

Sobald auf die Autobahnausfahrt abgebogen wurde, werden sämtliche nachfolgenden Verkehrszeichen wie üblich gehandhabt.
Die Verkehrszeichenerkennungseinrichtung kann schließlich sämtliche auf eine Autobahnausfahrt bezogene Geschwindigkeitsbeschränkungszeichen verwerfen, sobald das Autobahnausfahrtsende (= ERE) verlassen wurde.
Wenn kein Autobahnausfahrtsende (= ERE) (etwa von einem Spurerfassungsmodul bzw. dem Spurhalteassistenten) innerhalb der definierten Distanz max2 erfasst wurde, werden die zuletzt erkannten Verkehrszeichen dem Fahrer entsprechend der üblichen Vorschrift angezeigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt können auch Geschwindigkeitsbeschränkungen unterdrückt werden, die bei bestimmten Geschwindigkeiten hochgradig unplausibel sind. Wenn z.B. das Bildgerät eine Geschwindigkeitsbeschränkung von 30 km/h erfasst, während das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 110 km/h fährt, kann die Anzeige der 30 km/h-Geschwindigkeitsbeschränkung aufgrund der hohen Differenzgeschwindigkeit unterdrückt werden.
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

EP 1327969 B1 [0006]
EP 2023265 A1 [0007]
DE 29610677 U1 [0008]
DE 29802953 U1 [0008]
DE 19736774 A1 [0008]
DE 3619824 A1 [0008]
DE 19829162 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Verkehrszeichenerkennung in einem Kraftfahrzeug, wobei in der Umgebung des Kraftfahrzeuges vorhandene Verkehrszeichen erfasst und dem Fahrer im Kraftfahrzeug angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bestimmen, auf Basis eines vorgegebenen Kriteriums, ob ein erfasstes Verkehrzeichen für eine aktuelle Fahrtsituation des Kraftfahrzeuges gültig ist; und a) Unterdrücken oder Anzeigen dieses Verkehrszeichens in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Bestimmung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) eine Wahrscheinlichkeit der Gültigkeit des Verkehrzeichens in Abhängigkeit von Verkehrszeicheninformation (TS_n) und Fahrtsituationsinformation (DS) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrszeicheninformation (TS_n) zumindest einen Parameter aus der Gruppe Verkehrszeichentyp (T), durch das Verkehrszeichen vorgeschriebener Grenzwert (V), Position (P) des Verkehrszeichens und durch Zusatzzeichen definierte Einschränkung (q) des Verkehrszeichens aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtsituationsinformation (DS) zumindest einen Parameter aus der Gruppe Fahrtgeschwindigkeit (v), Gierrate (Y), Lenkradwinkel (SWA), Status des Fahrtrichtungsanzeigers (TI) und zurückgelegte Entfernung bzw. Strecke (x) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) die Wahrscheinlichkeit der Gültigkeit des Verkehrzeichens ferner basierend auf fahrspurbezogener Information (FI) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrspurbezogene Information (FI) auf einen Autobahnausfahrtsbeginn (ERS) und/oder ein Autobahnausfahrtsende (ERE) bezogen ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrspurbezogene Information (FI) auf das Erfolgen eines Fahrspurwechsels bezogen ist.
Vorrichtung zur Verkehrszeichenerkennung in einem Kraftfahrzeug, welche dazu ausgelegt ist, in der Umgebung des Kraftfahrzeuges vorhandene Verkehrszeichen zu erfassen und dem Fahrer im Kraftfahrzeug anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.