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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Lichtsignalen von Lichtzeichenanlagen für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
JP 2009 015 759 A ist eine fahrzeugseitig angeordnete Vorrichtung zur Erfassung von Lichtzeichenanlagen – auch als Lichtsignalanlagen oder Ampeln bezeichnet – bekannt, wobei die Vorrichtung eine Kamera umfasst, anhand welcher Bilder der Lichtzeichenanlagen erzeugbar sind. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Verarbeitungseinheit, mittels derer unterschiedlich farbige Lichtsignale der Lichtzeichenanlage aus den Bildern ermittelbar sind, und eine Speichereinheit, in welcher Farb- und Helligkeitsinformationen der Lichtsignale der Lichtzeichenanlagen speicherbar sind. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Beurteilungseinheit auf, welche anhand der gespeicherten Farb- und Helligkeitsinformationen der Lichtsignale das Lichtsignal mit der größten Helligkeit zur Beurteilung des Regelungsgehalts der Lichtzeichenanlage auswählt.
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Weiterhin ist aus der
DE 603 05 124 T2 ein optisches System bekannt, welches eine CCD- oder CMOS-Matrix mit einem empfindlichen Bereich und eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen, die unterschiedliche Ausrichtungen und/oder Erfassungsbereiche und/oder Betriebsarten einer optischen Trennung aufweisen, umfasst. Der empfindliche Bereich der Matrix ist in eine Vielzahl von getrennten Unterbereichen aufgeteilt, die für unterschiedliche spezifische Funktionen entwickelt sind, wobei ein Teil der Unterbereiche für eine Szenenüberwachung bestimmt ist und ein Teil der Unterbereiche für eine Erfassung von Umgebungsparametern bestimmt ist, wobei die Aufteilung durch die Vielzahl von optischen Vorrichtungen erreicht wird.
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Aus der
DE 10 2009 040 252 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Lichtsignalen von Lichtzeichenanlagen für ein Fahrzeug bekannt, umfassend eine erste Kamera zur Erfassung einer vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung und eine Bildverarbeiturigseinheit zur Verarbeitung erfasster Bilddaten der Umgebung. Erfindungsgemäß ist in einem Gehäuse der ersten Kamera oder in einer zwischen dem Gehäuse der ersten Kamera und einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordneten Streulichtblende zumindest eine weitere Kamera angeordnet, wobei die weitere Kamera derart ausgerichtet ist, dass deren Erfassungsbereich für Lichtzeichenanlagen typische Positionen einschließt und die weitere Kamera zur Auswertung der erfassten Lichtsignale mit der Bildverarbeitungseinheit gekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung von Lichtsignalen von Lichtzeichenanlagen für ein Fahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen von Lichtsignalen in Lichtsignalanlagen wird eine vor einem Fahrzeug befindliche Umgebung mittels mindestens einer Kamera oder eines anderen optischen Systems erfasst und als Abbildung einer Auswerteeinheit zugeführt. Durch die Auswerteeinheit wird mindestens ein definierter Bereich (auch ROI – region of interest genannt) entlang einer äußersten Fahrspur und/oder über der Fahrspur in der Abbildung auf Lichtzeichen überwacht. Als äußerste Fahrspur soll bei Rechtsverkehr die äußerste rechte Fahrspur und bei Linksverkehr die äußerste linke Fahrspur verstanden werden.
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Die erfassten Lichtzeichen werden dem Fahrer des Fahrzeugs auf einer geeigneten Anzeigeeinrichtung dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren verringert die Wahrscheinlichkeit der Fehlerkennung von Lichtsignalen, da Bildbereiche außerhalb des definierten Bereichs nicht oder mit geringerer Priorität überwacht werden, beispielsweise derart, dass eine geringere Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Lichtsignalanlage angenommen wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Auswerteeinheit, die Signale eines optischen Systems und weiterer Systeme auswertet und Lichtsignale auf einer Anzeigeeinrichtung in einem Fahrzeug darstellt.
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1 zeigt schematisch eine Auswerteeinheit 1, die Signale eines optischen Systems, beispielsweise einer Kamera 2, eines Navigationssystems 3, eines Verkehrsfluss-Erkennungssystems 4, einer Fahreraktivitätsüberwachung 5 und weiterer Fahrzeugdaten 6 auswertet, deren Daten gegebenenfalls fusioniert und anhand dessen Lichtsignale einer Lichtsignalanlage erkennt und auf einer Anzeigeeinrichtung 7 in einem Fahrzeug darstellt.
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Durch die Auswerteeinheit 1 wird mindestens ein definierter Bereich entlang einer äußersten Fahrspur und/oder über der Fahrspur in der Abbildung auf Lichtzeichen überwacht. Der definierte Bereich kann beispielsweise durch die gegebenenfalls landestypische Anordnung der Lichtsignalanlagen vorgegeben sein. Beispielsweise sind Lichtsignalanlagen neben der äußersten Fahrbahn meist mit ihrer Unterkante in einer Höhe von 2,10 m angeordnet. Lichtsignalanlagen über der Fahrbahn befinden sich meist in einer Höhe von 4,50 m.
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Es können Informationen erkannt und angezeigt werden, die den Fahrer über die Relevanz des Lichtsignals für seine gewählte Fahrspur oder Fahrtrichtung informieren, so dass er dementsprechend reagieren, beispielsweise beschleunigen, verzögern oder anhalten kann.
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Als Fahrzeugdaten 6 können beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Daten eines adaptiven Fernlichtassistenten und/oder eines Verkehrszeichen-Erkennungs-Assistenten des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
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Es können Daten weiterer Systeme in der Auswerteeinheit 1 berücksichtigt werden.
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Als Anzeigeeinrichtung 7 kann ein Kombiinstrument, eine Anzeige des Navigationssystems 3, ein Overhead-Display oder eine andere Anzeigeeinrichtung verwendet werden.
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Als Kamera 2 wird insbesondere eine Farbkamera verwendet. Die von der Kamera 2 aufgenommenen Bilder werden an die Auswerteeinheit 1 weitergeleitet, die einen Lichtzeichenanlagen-Erkennungs-Algorithmus darauf anwendet.
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Die Auswerteeinheit 1 kann mit der Kamera 2 integriert sein.
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Zur Bestimmung des definierten Bereichs können Daten eines adaptiven Fernlichtassistenten verwendet werden.
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Zur Bestimmung des definierten Bereichs und/oder zur Erhöhung einer Suchfrequenz und/oder -intensität und/oder -dauer nach Lichtsignalen können Daten eines Verkehrszeichen-Erkennungs-Assistenten oder Navigationssystems 3 verwendet werden.
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Die Suchfrequenz und/oder -intensität und/oder -dauer nach Lichtsignalen kann erhöht werden, wenn eine Kreuzung, ein Tunnel, eine Erhöhung der Anzahl von Fahrspuren, beispielsweise eine Linksabbiegerspur, eine Änderung eines Verkehrsflusses und/oder eine Änderung einer Fahreraktivität detektiert wird.
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Der Verkehrsfluss kann beispielsweise mittels eines radargestützten Systems ermittelt werden.
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Standortdaten einer mindestens einmalig erkannten Lichtsignalanlage können gespeichert und bei nachfolgenden Passagen des Standorts zur Erhöhung der Suchfrequenz und/oder -intensität verwendet werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, die Standortdaten mindestens zweimal zu erkennen und erst dann bei nachfolgenden Passagen des Standorts zur Erhöhung der Suchfrequenz und/oder -intensität und/oder -dauer zu verwenden. Auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit des Verfahrens bei Nachtfahrten verbessert werden.
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Aus dem Navigationssystem 3 können Standorte von Lichtsignalanlagen bekannt sein, so dass gezielt eine Suchfrequenz und/oder -intensität und/oder -dauer nach Lichtsignalen erhöht werden kann. Die Verwendung des Navigationssystems 3 erlaubt die genauere Bestimmung von Suchkriterien nach Lichtsignalanlagen, insbesondere wenn der Fahrer durch das Navigationssystem 3 geführt wird, da dann eine gewählte Route bekannt ist.
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Weiter können aus dem Kartenmaterial des Navigationssystems 3 bekannte Daten über eine Verkehrsinfrastruktur zur Schätzung einer Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Lichtsignalanlagen verwendet werden. Verkehrsinfrastrukturdaten umfassen beispielsweise Informationen über Straßenklassifikationen, die Lage von Straßen innerorts oder außerorts, etc.
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Eine erhöhte Wahrscheinlichkeit ist beispielsweise bei Kreuzungen von Straßen mit hoher Straßenklassifikation, beispielsweise Bundesstraßen oder bei einer Ortsumfahrung gegeben.
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Die Fahreraktivitätsüberwachung 5 kann aus dem Verhalten des Fahrers Hinweise auf zu erwartende Lichtsignalanlagen ableiten. Dabei kann das Verhalten des Fahrers im Vergleich zu anderen Verkehrsteilnehmern im Gegenverkehr oder Mitverkehr (mitfahrender Verkehr) oder zu seiner Umgebung analysiert werden, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Verkehrsinfrastrukturdaten des Navigationssystems 3.
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Reduziert der Fahrer beispielsweise vor einer erwarteten Lichtsignalanlage die Geschwindigkeit oder reduziert den Druck auf ein Fahrpedal, kann geschlussfolgert werden, dass das Lichtsignal rot anzeigt.
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Wenn auf einer Straße mit hoher Straßenklassifikation die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Mitverkehrs verringert wird, kann eine bevorstehende Lichtsignalanlage vermutet werden.
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Beim Fahren auf Straßen mit mehreren Fahrspuren kann eine Erkennung erfolgen, welches Lichtzeichen für die gewählte Fahrspur relevant ist. Das relevante Lichtzeichen kann dann in der Anzeige hervorgehoben werden.
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Ist beispielsweise die Absicht des Fahrers erkennbar, geradeaus zu fahren und ein erkanntes Lichtsignal für eine Rechtsabbiegerspur steht auf rot, kann diese als weniger relevant dargestellt werden, beispielsweise mit verringerter Größe.
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Der Verkehrszeichen-Erkennungs-Assistent kann beispielsweise die Verkehrszeichen „Lichtzeichenanlage” (Nummer 131) oder „grüner Pfeil” (Nummer 720) erkennen und die Suche nach dem Lichtzeichen entsprechend beeinflussen.
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Das Verkehrszeichen Lichtzeichenanlage steht im Allgemeinen außerhalb geschlossener Ortschaften 105 m bis 250 m vor der Lichtzeichenanlage. Bei geringerer Entfernung kann diese auf einem Zusatzschild angegeben sein, das vom Verkehrszeichen-Erkennungs-Assistenten erkannt werden kann. Innerhalb geschlossener Ortschaften steht das Verkehrszeichen Lichtzeichenanlage im Allgemeinen kurz vor der Lichtzeichenanlage. Zusatzschilder, die eine Art der zu erwartenden Gefahr und eine Länge der Gefahrenstrecke angeben, können ebenfalls erkannt und berücksichtigt werden.
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Das Zeichen „grüner Pfeil” ist direkt an der Lichtsignalanlage angeordnet. Bei Erkennung des Zeichens „grüner Pfeil” kann dem Fahrer in geeigneter Weise angezeigt werden, dass er unter Beachtung der entsprechenden Vorschriften rechts abbiegen darf.
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Der Verkehrszeichen-Erkennungs-Assistent kann zur Erkennung von Geschwindigkeitsbegrenzungen verwendet werden, anhand derer erkannte Lichtsignalanlagen plausibilisiert werden können. Lichtsignalanlagen werden gewöhnlich nur bis zu einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h installiert oder anders ausgedrückt: Vor Lichtsignalanlagen ist die zulässige Höchstgeschwindigkeit meist auf höchstens 70 km/h begrenzt. Auf einer Bundesstraße, die außer der gesetzlichen Geschwindigkeitsbegrenzung keine durch Verkehrszeichen angegebene Geschwindigkeitsbegrenzung vorsieht, ist eine Lichtsignalanlage unwahrscheinlich.
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Bei einer Geschwindigkeit von 70 km/h kann ein Anhalteweg von 45,5 m bei trockener Fahrbahn und 70 m bei nasser Fahrbahn angenommen werden. Dementsprechend soll die Lichtsignalanlage bei 70 km/h mindestens 75 m vor dem Fahrzeug erkannt und angezeigt werden.
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Bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h kann ein Anhalteweg von 27,5 m bei trockener Fahrbahn und 40 m bei nasser Fahrbahn angenommen werden. Dementsprechend soll die Lichtsignalanlage bei 50 km/h mindestens 45 m vor dem Fahrzeug erkannt und angezeigt werden.
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Bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h kann ein Anhalteweg von 13,5 m bei trockener Fahrbahn und 18 m bei nasser Fahrbahn angenommen werden. Dementsprechend soll die Lichtsignalanlage bei 30 km/h mindestens 20 m vor dem Fahrzeug erkannt und angezeigt werden.
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Dies erlaubt die Erkennung der Lichtsignalanlage in bis zu 75 m Entfernung vor dem Fahrzeug abhängig von der Geschwindigkeitsbegrenzung, gegebenenfalls unter zusätzlicher Berücksichtigung eines Abstands einer Haltelinie bis zur Lichtsignalanlage. Dieser Abstand beträgt mindestens 2,50 m, typischerweise 3,50 m.
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Die Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kreuzung mit Lichtsignalanlage kann ermittelt werden, indem eine Häufung von Verkehrszeichen mit Richtungsangaben, meist in einer bestimmten Farbe, beispielsweise gelb, eine Verbreiterung der Straße und/oder eine Erhöhung der Anzahl von Fahrspuren detektiert wird. Eine bevorstehende Kreuzung kann zudem aus Daten des Navigationssystems 3 ermittelt werden.
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Der in einigen Fahrzeugen vorgesehene adaptive Fernlichtassistent umfasst eine Rotlichterkennung. Wird ein rotes Licht bei Nacht erkannt, kann dies als Hinweis auf eine Lichtsignalanlage interpretiert werden. Gegebenenfalls ist ein Bewertungsalgorithmus erforderlich, der eine Unterscheidung zu Rücklichtern oder Bremslichtern vorausfahrender Fahrzeuge vornimmt.
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Das Verfahren kann landesspezifisch ausgeführt werden, um bestehende Unterschiede in Verkehrsinfrastruktur, Aussehen der Verkehrsschilder, Position der Lichtsignalanlagen, Verkehrsregeln zu berücksichtigen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug anhand eines erkannten Lichtsignals automatisch verzögert oder bis zum Stillstand abgebremst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auswerteeinheit
- 2
- Kamera
- 3
- Navigationssystem
- 4
- Verkehrsfluss-Erkennungssystem
- 5
- Fahreraktivitätsüberwachung
- 6
- weitere Fahrzeugdaten
- 7
- Anzeigeeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009015759 A [0002]
- DE 60305124 T2 [0003]
- DE 102009040252 A1 [0004]
