DE102011101990B3

DE102011101990B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels

Info

Publication number: DE102011101990B3
Application number: DE201110101990
Authority: DE
Inventors: Stefan Miemietz; Jähnisch Marco
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug, wobei der Gliederzug ein Zugteil (4) und einen Anhänger (5) umfasst, wobei der Zugteil (4) und der Anhänger (5) über eine drehbar gelagerte Deichsel (8) mechanisch gekoppelt sind, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung (2) zur Bilderfassung und mindestens eine Auswerteeinrichtung (3) umfasst, wobei die Einrichtung (2) zur Bilderfassung ein zweidimensionales Bild erfasst, wobei in das Bild zumindest ein Teil der Deichsel (8) abgebildet wird, wobei mittels der Auswerteeinrichtung (3) zu einem ersten Zeitpunkt einem ersten Bild ein erster Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang mindestens einer ersten Trajektorie bestimmbar ist, wobei die erste Trajektorie einen Kreisbogen (12) um einen Drehpunkt der Deichsel (8) abbildet, wobei zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt in einem weiteren Bild ein weiterer Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der ersten Trajektorie bestimmbar ist, wobei ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem ersten Bild und einer Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild bestimmbar ist, wobei die verschobenen weiteren Intensitäts- und Farbverläufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild verschoben werden, wobei der relative Deichselwinkel in Abhängigkeit der Ähnlichkeitsmaße bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7.
Gliederzüge bestehen aus mindestens einem Zugteil, beispielsweise einem Kraftfahrzeug, und mindestens einem Anhänger. Der Zugteil kann ein aktiver oder passiver Zugteil sein, wobei ein aktiver Zugteil über eine Antriebsquelle zur Erzeugung einer Antriebsenergie, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, verfügt. Ein passiver Zugteil kann beispielsweise ein seinerseits an einen weiteren Zugteil angehängter Anhänger sein, an den wiederum ein Anhänger angehängt ist.
Der Zugteil und der Anhänger können über eine drehbar gelagerte Deichsel mechanisch gekoppelt sein, wobei der Anhänger eine Drehbewegung um einen Drehmittelpunkt, beispielsweise einen Kupplungskopf am Ende einer Anhängerkupplung, durchführen kann. Die Anhängerkupplung ist hierbei in der Regel fest an dem Zugteil angeordnet, zumeist auf oder parallel zu einer zentralen Längsachse des Zugteils.
Ein Führen des Gliederzuges erfordert aufgrund der Drehbarkeit des Anhängers eine zusätzliche Aufmerksamkeit des Gliederzugführers. Insbesondere bei einem Rückwärtsfahren kann es leicht zu unerwünschten Bewegungen des Anhängers kommen, die intuitiv nicht oder nur schwer durch den Gliederzugführer ausgeglichen werden können.
Es ist daher wünschenswert, eine Führung eines Gliederzuges zu vereinfachen, indem beispielsweise automatisch in eine Lenkung des Zugteils eingegriffen wird und/oder visuelle und/oder optische und/oder haptische Führungsinformationen ausgegeben werden.
Eine zentrale Größe für derartige Assistenzverfahren stellt ein Deichselwinkel des Gliederzuges dar, der einen Winkel zwischen einer zentralen Längsachse des Zugteiles und einer zentralen Längsachse der Deichsel, der im Regelfall auch einer zentralen Längsachse des Anhängers entspricht, beschreibt.
Die DE 10 2005 042 957 A1 offenbart, dass bei einem Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Deichselwinkels und eines Anhängerwinkels eines Anhängers eines Gliederzuges mit Hilfe eines Laserscanners die Entfernungen zu Messpunkten an der Vorderseite des Anhängers ermittelt werden. Weiter wird eine Ausgleichsgerade durch alle Messpunkte bestimmt und eine die Mitte der Ausgleichsgeraden schneidende Senkrechte bestimmt. Mit Hilfe der Deichsellänge und der Lage der Senkrechten wird der Drehpunkt der Deichsel bestimmt und ein Schnittpunkt der Senkrechten mit einer X-Achse bestimmt. Weiter werden die Winkel in dem aus Ursprung, Drehpunkt und Schnittpunkt gebildeten Dreieck bestimmt.
Die DE 10 2009 012 253 A1 offenbart ein Verfahren zur Unterstützung beim Rückwärtsfahren eines Gespanns aus Zugfahrzeug und Anhänger. Eine in der Druckschrift offenbarte Fahrerassistenzvorrichtung umfasst ein nicht näher beschriebenes Mittel zur Erfassung eines Trailerwinkels zwischen den Längsachsen von Zugfahrzeug und Anhänger.
Aus der DE 10 2004 022 113 A1 ist ein System zur Überwachung von Kraftfahrzeuganhängern im Fahrbetrieb bekannt, mit einer Kamera-Einrichtung zur bildlichen Erfassung der relativen Ausrichtung von Zugfahrzeugheckbereich und Anhängerfrontbereich, einem Auswertesubsystem für die erfassten Daten und Schnittstellen zur fahrbetriebsrelevanten Weiterverarbeitung der ausgewerteten Daten, wobei in dem Auswertesubsystem ein oder mehrere, jeweils eine bestimmte relative Ausrichtung definierende Templates gespeichert sind, die dem Auswertesubsystem als Referenzdaten für zugehörige Ausrichtungswinkel des Fahrzeuggespanns dienen, wobei das Auswertesubsystem durch Programmierung eingerichtet ist zur Durchführung von Korrelationen zwischen Bildern der jeweils aktuell erfassten, relativen Ausrichtung und des/den Templates (n), um Informationen über den momentanen Ausrichtungswinkel zwischen den Längs- und/oder Querachsen und/oder Hochachsen von Zugfahrzeug und Anhänger zu bestimmen, und um Ausrichtungswinkel, die auf eine kritische Fahrsituation hindeuten, zu erkennen, und um entsprechende Signale an die Schnittstellen zur fahrbetriebsrelevanten Weiterverarbeitung zu übermitteln.
Aus der DE 10 2008 045 436 A1 ist ein System zum Bestimmen eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bekannt, umfassend eine Bilderfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Bildes des Anhängers, einen Bildspeicher zum Speichern mehrerer Referenzbilder des Anhängers und mehrerer Referenzbild-Knickwinkel, wobei jedem Referenzbild ein Referenzbild-Knickwinkel zugeordnet ist, und eine Verarbeitungseinheit, welche mit der Bilderfassungsvorrichtung und dem Bildspeicher gekoppelt ist, wobei die Verarbeitungseinheit ausgestaltet ist, um ein Bild des Anhängers mit Hilfe der Bilderfassungsvorrichtung zu erfassen, das erfasste Bild mit den mehreren Referenzbildern des Bildspeichers zu vergleichen, und den Knickwinkel abhängig von dem Vergleich des erfassten Bildes mit den Referenzbildern und den Referenzbild-Knickwinkeln zu bestimmen.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 008 324 A1 ist eine Kombination aus einem Kraftfahrzeug und einem vom Kraftfahrzeug unabhängigen mobilen elektronischen Gerät mit einem Prozessor und einer Kamera bekannt, wobei die Kamera vom Kraftfahrzeug aus auf einem Anhänger des Kraftfahrzeugs gerichtet ist, wobei der Prozessor von der Kamera aufgenommene Bilder des Anhängers auswertet, um eine Lagebeziehung zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Anhänger zu ermitteln.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug zu schaffen, welche eine bildbasierte Bestimmung des relativen Deichselwinkels ermöglichen, wobei eine zeitlich schnelle und einen Rechenaufwand reduzierende Bestimmung des relativen Deichselwinkels bei gleichzeitig hoher Robustheit der Bestimmung ermöglicht wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug. Der Gliederzug umfasst einen Zugteil und einen Anhänger. Der Zugteil und der Anhänger sind über eine drehbar gelagerte Deichsel mechanisch gekoppelt. Der Deichselwinkel beschreibt einen Winkel zwischen einer zentralen Längsachse des Zugfahrzeuges bzw. des Zugteils und einer zentralen Längsachse des Anhängers. Auch kann der Deichselwinkel einen Winkel zwischen einer zentralen Längsachse des Zugteils und einer zentralen Längsachse eines Deichselabschnitts des Anhängers beschreiben. Hierbei kann der Anhänger selbst gegenüber dem Deichselabschnitts verschwenkbar sein, beispielsweise über eine so genannte Drehtelleranordnung.
Eine Einrichtung zur Bilderfassung erfasst ein zweidimensionales Bild, wobei in das Bild zumindest ein Teil der Deichsel abgebildet wird. Auch kann in das Bild zumindest ein Teil des Zugteiles, vorzugsweise zumindest ein Teil der Anhängerkupplung, abgebildet werden.
Erfindungsgemäß wird zu einem ersten Zeitpunkt in einem ersten Bild ein erster Intensität- und/oder Farbverlauf entlang mindestens einer ersten Trajektorie bestimmt. Der Intensitätsverlauf kann beispielsweise ein Grauwertverlauf sein. Ein Farbverlauf kann beispielsweise ein Rotanteilverlauf und/oder ein Grünanteilverlauf und/oder ein Blauanteilverlauf sein. Die erste Trajektorie bildet einen Kreisbogen um den Drehpunkt der Deichsel ab. Die erste Trajektorie kann in dem Bild beispielsweise teilkreisförmig oder teilellipsenförmig sein. Die erste Trajektorie kann auch mittels einer mathematischen Funktion oder über eine gespeicherte Anzahl von die Trajektorie definierenden Bildpunkten beschreibbar sein. Erzeugt die mindestens eine Einrichtung zur Bilderfassung eine exakte Draufsicht auf zumindest einen Teil der Deichsel, so ist die erste Trajektorie teilkreisförmig, wobei ein Mittelpunkt durch den Drehpunkt der Deichsel, beispielsweise durch den Kupplungskopf, gegeben ist. Erzeugt die mindestens eine Einrichtung zur Bilderfassung eine perspektivische Ansicht zumindest eines Teils des Zugteils und zumindest eines Teils der Deichsel, was in der Regel der Fall sein wird, so kann die erste Trajektorie gegenüber dem kreisförmigen Verlauf verzerrt, beispielsweise teilellipsenförmig, sein.
Die Deichsel und somit auch der Anhänger wird sich, insbesondere auf einer ebenen Fahrbahn, um den Drehpunkt herum bewegen oder verschwenken, wobei einzelne Abschnitte oder Punkte der Deichsel sich auf teilkreisförmigen Trajektorien bewegen. Je nach Position und Orientierung der mindestens einen Einrichtung zur Bilderfassung wird eine solche Trajektorie nicht teilkreisförmig, sondern z. B. teilellipsenförmig in das mindestens erste Bild abgebildet. Ein Verlauf der ersten Trajektorie kann also auch in Abhängigkeit intrinsischer und/oder extrinsischer Abbildungsparameter der mindestens einen Einrichtung zur Bilderfassung bestimmt werden.
Die Informationen des Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der ersten Trajektorie können z. B. in einem Speichervektor mit einer vorbestimmten Anzahl von Speicherstellen gespeichert werden.
Analog wird zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt in einem weiteren Bild ein weiterer Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der ersten Trajektorie bestimmt. Informationen, beispielsweise Intensitätswerte und/oder Farbwerte, können in einem weiteren Speichervektor gespeichert werden.
Weiter wird ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem ersten Bild und einer Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild bestimmt. Die verschobenen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverläufe werden hierbei entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild verschoben. Die Verschiebung bildet eine Kreisbewegung mit einem vorbestimmten Winkelmaß entlang des durch die erste Trajektorie abgebildeten Kreisbogens ab. Die Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe kann hierbei einen vorbestimmten Verschiebungsbereich abdecken, der wiederum zu einem vorbestimmten Winkelbereich entlang des mittels der ersten Trajektorie abgebildeten Kreisbogens korrespondiert, beispielsweise zu einem Winkelbereich von –1° bis +1. Hierbei können Verschiebungen mit vorbestimmten Winkelschritten, beispielsweise 0,1°, bestimmt werden, die dann die Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe bilden. Die Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe kann auch einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlauf umfassen, der nicht verschoben ist, wobei ein Winkel der Verschiebung 0° beträgt.
Eine Verschiebung kann beispielsweise durch eine Verschiebung der in den Speicherstellen des zweiten Speichervektors gespeicherten Werte bezüglich dieser Speicherstellen erfolgen. Beispielsweise kann eine Verschiebung der in den Speicherstellen gespeicherten Werte um eine Speicherstelle einem vorbestimmten Winkelschritt, beispielsweise 0,1°, entsprechen.
Ein Ähnlichkeitsmaß zwischen den Intensitäts- und/oder Farbverläufen kann beispielsweise mittels einer Korrelation zwischen den Intensitäts- und/oder Farbverläufen, beispielsweise zwischen den Speichervektoren, bestimmt werden. Hierdurch kann ein Korrelationskoeffizient als Ähnlichkeitsmal bestimmt werden. Auch kann das Ähnlichkeitsmaß mittels einer normierten Korrelation zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf und der Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe bestimmt werden.
Der Deichselwinkel wird dann in Abhängigkeit der einzelnen Ähnlichkeitsmaße, die die Ähnlichkeit des ersten Intensitäts- und/oder Farbverlaufs zu den einzelnen verschobenen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverläufen repräsentieren, bestimmt. Beispielsweise kann der Deichselwinkel als der zu der Verschiebung des weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs, der einen maximalen Korrelationskoeffizienten aufweist, korrespondierender Winkel bestimmt werden. Somit lässt sich in vorteilhafter Weise eine relative Änderung des Deichselwinkels, also ein relativer Deichselwinkel, in Abhängigkeit der Ähnlichkeitsmaße bestimmen.
Die Einrichtung zur Bilderfassung kann am Zugteil fest angeordnet sein und eine vorbekannte Position und/oder Orientierung bezüglich einer zentralen Längsachse des Zugteils aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung zur Bilderfassung eine Rückfahrkamera sein.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass durch eine eindimensionale Bildanalyse, nämlich einer Analyse der Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang einer Trajektorie, ein relativer Deichselwinkel bestimmt werden kann. Hierdurch kann ein Rechenaufwand bei der Bestimmung der Intensitäts- und/oder Farbverläufe sowie bei der Bestimmung des oder der Ähnlichkeitsmaße minimiert werden. Gleichzeitig ergibt sich in. vorteilhafter Weise eine hohe Robustheit. Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren in Echtzeit und mit einer geringen Latenz durchgeführt werden. Somit sind hohe Wiederholraten von beispielsweise 30 Hz mit vergleichsweise geringem Hardwareeinsatz erreichbar.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Verschiebung des weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild unter Anwendung einer Intensitäts- und/oder Farbinterpolation. Die Intensitäts- und/oder Farbinterpolation bestimmt einen Intensitäts- und/oder Farbwert eines Bildpunktes auf der mindestens ersten Trajektorie in Abhängigkeit von Intensitäts- und/oder Farbwerten benachbarter Bildpunkte, wobei die benachbarten Bildpunkte in einem Interpolationsbereich liegen, der sich um ein vorbestimmtes Maß in Radialrichtung zur ersten Trajektorie und um ein vorbestimmtes Maß entlang der ersten Trajektorie um den Bildpunkt herum in dem weiteren Bild erstreckt. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise zur Interpolation nicht ausschließlich benachbarte Bildpunkte entlang der ersten Trajektorie berücksichtigt, sondern auch Bildpunkte, die nicht genau auf der ersten Trajektorie, sondern radial benachbart zu der ersten Trajektorie liegen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vermeidung von Alias-Effekten eines Bildpunktmusters und eine Verbesserung der Bestimmung der weiteren verschobenen Intensitäts- und/oder Farbverläufe und somit auch eine Verbesserung der Genauigkeit der Bestimmung des Deichselwinkels. Insbesondere kann mittels der Interpolation eine Winkelbestimmung auch in einem Subpixelbereich erfolgen. Hierdurch können insbesondere sehr kleine Winkelschritte bei der Verschiebung der weiteren Intensitäts- und/oder Farbverläufe berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden zeitlich vor der Bestimmung oder Auswertung des mindestens einen Intensitäts- oder Farbverlaufs im ersten und im weiteren Bild jeweils ein Kontrast und/oder eine Helligkeit des Bildes normiert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Reduktion einer Kontrast- und/oder Helligkeitsabhängigkeit bei der erfindungsgemäßen Bestimmung des relativen Deichselwinkels. Beispielsweise kann eine Kontrastabhängigkeit reduziert werden, indem lokal z. B. unter Anwendung von Wavelet-Funktionen oder ähnlichen Funktionen eine Texturenergie bestimmt wird und zur lokalen Normierung verwendet wird. Auch können Verfahren angewendet werden, die eine Bewertung eines Kontrastes in Abhängigkeit einer Varianz eines Bildsignals bestimmen können.
Alternativ oder kumulativ kann eine Normierung einer Helligkeit z. B. durch eine Mittelwertbereinigung der Bildwerte erreicht werden. Hierzu kann das Bildsignal z. B. mit einer gleichanteilsfreien Wavelet-Funktion, z. B. einer Garborfunktion, oder Ähnlichem gefaltet werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden an dem ersten und dem weiteren Zeitpunkt in dem zweidimensionalen Bild Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang mehrerer, voneinander verschiedener, Trajektorien bestimmt. Der Deichselwinkel kann dann als mittlerer Deichselwinkel bestimmt werden, der sich aus den Deichselwinkeln der einzelnen korrespondierenden Trajektorien ergibt. Korrespondierende Trajektorien bezeichnen hierbei Trajektorien im ersten und im weiteren Bild, die jeweils denselben Kreisbogen um den Drehpunkt der Deichsel abbilden.
Auch kann der Deichselwinkel mittels einer gewichteten Mittelwertsbildung bestimmt werden, wobei die sich aus den einzelnen korrespondierenden Trajektorien ergebenden Deichselwinkel mittels eines Gewichtungsfaktors gewichtet werden. Beispielsweise kann der Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit eines Korrelationskoeffizienten einer normierten Korrelation bestimmt werden. Der Korrelationskoeffizient einer normierten Korrelation gibt hierbei einen Absolutwert über eine Ähnlichkeit von Intensitäts- und/oder Farbverläufen entlang korrespondierender Trajektorien wieder und erlaubt daher eine entsprechende Gewichtung des sich aus den korrespondierenden Trajektorien ergebenden Deichselwinkels. Ist beispielsweise der Korrelationskoeffizient der normierten Korrelation niedrig, so kann davon ausgegangen werden, dass sich die Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang der korrespondierenden Trajektorien nicht sehr ähnlich sind, wobei dieser Deichselwinkel bei der folgenden Mittelwertbildung mit einem niedrigen Gewichtungsfaktor gewichtet wird. Umgekehrt können Deichselwinkel, die sich aus stark ähnlichen Trajektorien (hoher Korrelationskoeffizient) ergeben, bei der Mittelwertbildung stark gewichtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden an dem ersten und dem weiteren Zeitpunkt in dem zweidimensionalen Bild Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang mehrerer, voneinander verschiedener, Trajektorien ausgewertet und mehrere, aus den korrespondierenden Trajektorien resultierende, Deichselwinkel bestimmt. Für jeden dieser Deichselwinkel wird eine Anzahl der ähnlichen Deichselwinkel bestimmt, die in einem vorbestimmten Winkelbereich um den Deichselwinkel herum liegen. Ein mittlerer Deichselwinkel wird bestimmt, der sich aus dem Deichselwinkel mit der maximalen Anzahl ähnlicher Deichselwinkel und diesen ähnlichen Deichselwinkeln ergibt. Auch hierbei kann eine gewichtete Mittelwertbildung, wie vorhergehend beschrieben, für die Berechnung des mittleren Deichselwinkels herangezogen werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Erhöhung einer Robustheit bei der Bestimmung des relativen Deichselwinkels. Insbesondere können hiermit signifikant falsche Teilergebnisse, also Deichselwinkel entfernt werden, so dass diese keinen negativen Einfluss auf das Gesamtergebnis haben.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Verschiebung des mindestens einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild in Abhängigkeit eines absoluten Deichselwinkels, wobei der absolute Deichselwinkel anhand eines Bewegungsmodells geschätzt und/oder aus Bildinformationen bestimmt wird. Das Bewegungsmodell kann hierbei als Beobachter ausgebildet sein. Mittels des Bewegungsmodells kann in Abhängigkeit weiterer zugteil- und/oder anhängerbezogener Messgrößen, beispielsweise in Abhängigkeit einer Gierrate, eines Lenkwinkels, einer Geschwindigkeit und weiteren Größen, ein absoluter Deichselwinkel geschätzt werden. Aus der Differenz eines geschätzten absoluten Deichselwinkels an dem ersten Zeitpunkt und dem weiteren Zeitpunkt ergibt sich somit in vorteilhafter Weise ein Startwert für eine Verschiebung des mindestens einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild.
Analog kann ein absoluter Deichselwinkel auch aus Bildinformationen bestimmt werden, wobei z. B. das von der Einrichtung zur Bilderfassung erzeugte Bild hinsichtlich einer Bestimmung des absoluten Deichselwinkels ausgewertet wird. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Verfahren weiter beschleunigen.
Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels ohne eine so genannte Teach-In-Phase bestimmt werden. Hierbei macht sich das erfindungsgemäße Verfahren die Eigenschaft zu nutze, dass der Anhänger und die Deichsel aus Sicht des Zugteils konzentrisch um z. B. einen Kupplungskopf (Drehpunkt) rotieren. Ein derartiges Verhalten ist in den Bilddaten dann zu beobachten. Wird also eine Farb- und/oder Intensitätsverteilung entlang konzentrischer Kreisbahnen um den Kupplungskopf herum betrachtet, so sind Muster von Deichsel und Straße als Funktion eines Winkels zu erkennen. Hierbei ist das Muster der Deichsel die einzige Struktur, die sich entlang der Kreisbahn bewegt. Strukturen der Straße bewegen sich beispielsweise auf einer die Kreisbahn schneidenden Bahn. Somit erzeugt nur die Deichsel ein, von unter Umständen Änderungen in der Helligkeit abgesehen, konstantes Muster bei einer Verschwenkung des Anhängers.
Allerdings kann eine so genannte Teach-In-Phase (Lernphase) oder eine Einbeziehung von Daten des Zugteils (Lenkwinkel, Odometrie oder Feedback der Regelung) zur Verbesserung einer absoluten Genauigkeit beitragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei zur Plausibilisierung und Fehlererkennung weiterer Analyseergebnisse genutzt werden. Beispielsweise kann eine Überprüfung eines, mittels eines Bewegungsmodells geschätzten absoluten Deichselwinkels verifiziert werden.
In vorteilhafter Weise kann der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte relative Deichselwinkel als Eingangsgröße für eine Einrichtung zur Regelung eines Fahrerassistenzsystems genutzt werden, die, wie eingangs beschrieben, eine Gliederzugführung unterstützt.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Bilderfassung und mindestens eine Auswerteeinrichtung. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend beschriebenen Verfahren durchführbar. Insbesondere kann die Einrichtung zur Bilderfassung eine Rückfahrkamera sein.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Deichselwinkels,
3 eine schematische Darstellung eines Gliederzuges und
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Interpolation.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Einrichtung 2 zur Bilderfassung, beispielsweise eine Rückfahrkamera. Diese ist datentechnisch mit einer Auswerteeinrichtung 3 verbunden, die beispielsweise in einem Zugteil 4 (siehe 2) angeordnet sein kann.
In 2 ist ein Gliederzug dargestellt, der aus einem Zugteil 4 und einem Anhänger 5 besteht. Der Zugteil 4 weist hierbei eine Anhängerkupplung 6 mit einem Kupplungskopf 7 auf. Der Anhänger 5 weist eine Deichsel 8 auf, die drehbar auf dem Kupplungskopf 7 gelagert ist. Weiter dargestellt ist eine zentrale Längsachse 9 des Zugteils 4 und eine zentrale Längsachse 10 des Anhängers 5. Ein Deichselwinkel α beschreibt einen Winkel zwischen der zentralen Längsachse 9 und der zentralen Längsachse 10. Des Weiteren ist ein Erfassungsbereich 11 der Einrichtung 2 zur Bilderfassung dargestellt.
In 3 ist eine Seitenansicht eines Gliederzuges dargestellt. Der Zugteil 4 ist hierbei als Kraftfahrzeug mit einer Anhängerkupplung 6, die wiederum einen Kupplungskopf 7 aufweist, ausgebildet. In einem Heckbereich des Zugteils 4 ist die Einrichtung 2 zur Bilderfassung angeordnet und schematisch ein Erfassungsbereich 11 dieser Einrichtung 2 zur Bilderfassung dargestellt. Die Einrichtung 2 zur Bilderfassung erfasst somit einen Teil der Anhängerkupplung 6, insbesondere den Kupplungskopf 7 und einen Teil der Deichsel 8 des Anhängers 5.
In 4 ist schematisch eine erfindungsgemäße Interpolation dargestellt. Hierbei ist in 4 wiederum ein Zugteil 4 und ein Anhänger 5 dargestellt, die über eine Kupplung 6 mit einem Kupplungskopf 7 und eine Deichsel 8 mechanisch gekoppelt sind. Ein Deichselpunkt DP bewegt sich bei einer Verschwenkung des Anhängers 5 um den Kupplungskopf 7 herum entlang eines Kreisbogens 12. Um einen Intensitätswert eines Bildpunktes BP auf diesem Kreisbogen 12 zu bestimmen, kann zwischen benachbarten Bildpunkten P interpoliert werden, die sich in einem Interpolationsbereich befinden, der sich mit einer vorbestimmten radialen Breite Δr radial zu der Kreisbahn 12 und mit einer vorbestimmten Länge Δφ entlang der Kreisbahn 12 erstreckt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Einrichtung zur Bilderfassung
3: Auswerteeinrichtung
4: Zugteil
5: Anhänger
6: Kupplung
7: Kupplungskopf
8: Deichsel
9: zentrale Längsachse
10: zentrale Längsachse
11: Erfassungsbereich
12: Kreisbogen
α: Deichselwinkel
DP: Deichselpunkt
BP: Bildpunkt
P: benachbarte Bildpunkte
Δr: radiale Breite
Δφ: Länge

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug, wobei der Gliederzug ein Zugteil (4) und einen Anhänger (5) umfasst, wobei der Zugteil (4) und der Anhänger (5) über eine drehbar gelagerte Deichsel (8) mechanisch gekoppelt sind, wobei eine Einrichtung (2) zur Bilderfassung ein zweidimensionales Bild erfasst, wobei in das Bild zumindest ein Teil der Deichsel (8) abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem ersten Zeitpunkt in einem ersten Bild ein erster Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang mindestens einer ersten Trajektorie bestimmt wird, wobei die erste Trajektorie einen Kreisbogen (12) um einen Drehpunkt der Deichsel (8) abbildet, wobei zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt in einem weiteren Bild ein weiterer Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der ersten Trajektorie bestimmt wird, wobei ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der mindestens ersten Trajektorie, in dem ersten Bild und einer Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe bestimmt wird, wobei die verschobenen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild verschoben werden, wobei der relative Deichselwinkel in Abhängigkeit der Ähnlichkeitsmaße bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebung des weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild unter Anwendung einer Intensitäts- und/oder Farbinterpolation erfolgt, wobei die Intensitäts- und/oder Farbinterpolation einen Intensitäts- und/oder Farbwert eines Bildpunktes BP in Abhängigkeit von Intensitätsund/oder Farbwerten benachbarter Bildpunkte P bestimmt, wobei die benachbarten Bildpunkte P in einem Interpolationsbereich liegen, der sich um ein vorbestimmtes Maß Δr in Radialrichtung zur ersten Trajektorie und um ein vorbestimmtes Maß Δφ entlang der ersten Trajektorie um den Bildpunkt BP herum in dem weiteren Bild erstreckt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor Auswertung des mindestens einen Intensitäts- und/oder Farbverlaufs im ersten und im weiteren Bild ein Kontrast und/oder eine Helligkeit des Bildes normiert werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten und dem weiteren Zeitpunkt in dem Bild Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang mehrerer, voneinander verschiedener, Trajektorien bestimmt werden, wobei der Deichselwinkel als mittlerer Deichselwinkel der sich aus den Deichselwinkeln ergibt, die aus den Vergleichen der einzelnen korrespondierenden Trajektorien resultieren.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten und dem weiteren Zeitpunkt in dem Bild Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang mehrerer, voneinander verschiedener, Trajektorien ausgewertet und mehrere Deichselwinkel bestimmt werden, wobei für jeden Deichselwinkel eine Anzahl ähnlicher Deichselwinkel bestimmt wird, die in einem vorbestimmten Winkelbereich um den Deichselwinkel herum liegen, wobei ein mittlerer Deichselwinkel bestimmt wird, der sich aus dem Deichselwinkel mit der maximalen Anzahl ähnlicher Deichselwinkel und diesen ähnlichen Deichselwinkeln ergibt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des mindestens einen weiteren Intensitäts- und/oder Farbverlaufs entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem zweiten Bild in Abhängigkeit eines absoluten Deichselwinkeis erfolgt, wobei der absolute Deichselwinkel anhand eines Bewegungsmodells geschätzt und/oder aus Bildinformationen bestimmt wird.
Vorrichtung zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug, wobei der Gliederzug ein Zugteil (4) und einen Anhänger (5) umfasst, wobei der Zugteil (4) und der Anhänger (5) über eine drehbar gelagerte Deichsel (8) mechanisch gekoppelt sind, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung (2) zur Bilderfassung und mindestens eine Auswerteeinrichtung (3) umfasst, wobei die Einrichtung (2) zur Bilderfassung ein zweidimensionales Bild erfasst, wobei in das Bild zumindest ein Teil der Deichsel (8) abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinrichtung (3) zu einem ersten Zeitpunkt einem ersten Bild ein erster Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang mindestens einer ersten Trajektorie bestimmbar ist, wobei die erste Trajektorie einen Kreisbogen (12) um einen Drehpunkt der Deichsel (8) abbildet, wobei zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt in einem weiteren Bild ein weiterer Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der ersten Trajektorie bestimmbar ist, wobei ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem ersten Bild und einer Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild bestimmbar ist, wobei die verschobenen weiteren Intensitäts- und Farbverläufe entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem weiteren Bild verschoben werden, wobei der relative Deichselwinkel in Abhängigkeit der Ähnlichkeitsmaße bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zur Bilderfassung eine Rückfahrkamera ist.