DE102011115354A1 - Method for absolute position determination for navigating trailer on base of e.g. factory, involves moving vehicle at maximum speed based on calculated rotational position - Google Patents
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Abstract
Description
I. AnwendungsgebietI. Field of application
Die Erfindung betrifft ein Navigationsverfahren für autonom, insbesondere in einer begrenzten Umgebung, unbemannt fahrende Fahrzeuge.The invention relates to a navigation method for autonomous, in particular in a limited environment, unmanned vehicles.
II. Technischer HintergrundII. Technical background
Für die Navigation werden bei bekannten Lösungen häufig optische, berührungslose Verfahren verwendet.For navigation, known solutions often use optical, non-contact methods.
Ein bekanntes Navigationsverfahren für Genauigkeitsanforderungen im Bereich von wenigen Metern ist die Navigation mittels GPS, die jedoch größere Genauigkeiten nicht erreichen kann und in geschlossenen Gebäuden in der Regel wegen der Abschirmung der Kommunikation gegenüber dem GPS Satelliten nicht anwendbar ist.A well-known navigation method for accuracy requirements in the range of a few meters is navigation by means of GPS, which, however, can not achieve greater accuracies and is not applicable in closed buildings because of the shielding of the communication from the GPS satellite.
Für die Navigation von Fahrzeugen mit höherer Genauigkeit, insbesondere innerhalb von geschlossenen Gebäuden, beispielsweise in Fabrikhallen, Krankenhäusern etc., und vor allem, wenn die Fahrzeuge damit selbsttätig an andere Fahrzeuge oder Anhänger andocken sollen, sind andere Verfahren bekannt.For the navigation of vehicles with higher accuracy, especially within closed buildings, for example in factory buildings, hospitals, etc., and especially when the vehicles are to dock with it automatically to other vehicles or trailers, other methods are known.
Aus der
Dieser besitzt zumindest eine Kamera, welche nach unten auf den Boden gerichtet ist, alternativ eine zusätzliche Kamera, die nach oben gegen die Decke gerichtet ist.This has at least one camera, which is directed down to the ground, alternatively an additional camera, which is directed upwards against the ceiling.
Die nach unten gerichtete Kamera nimmt Bodenbilder auf, aus der spezielle Merkmale der optisch ungleichmäßigen Bodengestaltung entnommen und dazu benutzt werden, beim Weiterfahren des Fahrzeuges Fahrtrichtung und zurückgelegte Distanz seit dem letzten Bild zu bestimmen, wofür sehr viele Bilder, beispielsweise 1500 pro Sekunde, aufgenommen werden.The downward-facing camera captures ground images from which special features of the optically uneven ground design are extracted and used to determine the direction of travel and the distance traveled since the last image as the vehicle continues, for which a large number of images, for example, 1500 per second, are taken ,
Hier wird also eine Relativnavigation gegenüber dem letzten vorhergehenden Bodenbild durchgeführt, was den Nachteil hat, dass bei jedem Schritt vorhandene Fehler kumuliert werden, so dass ein solches relatives Navigationsverfahren – je nach der geforderten Genauigkeit – nach einiger Zeit evtl. keine verwertbare Positioniergenauigkeit mehr liefert.Here, therefore, a relative navigation compared to the last previous floor image is performed, which has the disadvantage that at each step existing errors are cumulated, so that such a relative navigation method - depending on the required accuracy - after some time possibly no usable positioning accuracy provides more.
Da Fahrtrichtung und Fahrtstrecke für die Navigation nur sinnvoll verwendet werden können, wenn zunächst einmal ein Ausgangspunkt bekannt ist, wird vorab eine Positionsbestimmung durchgeführt. Diese erfolgt mittels der Deckenbilder, die die nach oben gerichtete Kamera aufnimmt.Since the direction of travel and the route can only be meaningfully used for the navigation, if initially a starting point is known, a position determination is carried out in advance. This is done by means of the ceiling pictures, which receives the upward-facing camera.
Dabei werden auffällige Elemente an der Decke zur Orientierung benutzt, beispielsweise Deckenleuchten. Unklar ist, ob hier nur eingeschaltete Deckenleuchten verwertbar sind.In this case, eye-catching elements are used on the ceiling for orientation, such as ceiling lights. It is unclear whether only switched-on ceiling lights are usable here.
Zum einen hat dies den Nachteil, dass hier ein hoher Streulichtanteil in die nach oben gerichtete Kamera eintreten kann, zum anderen, dass gerade Deckenleuchten häufig in einer regelmäßigen Anordnung vorhanden sind, wodurch eine eindeutige Positionsbestimmung erschwert wird oder vollkommen unmöglich wird.On the one hand, this has the disadvantage that here a high amount of stray light can enter the camera pointing upwards, on the other hand, that straight ceiling lights are often present in a regular arrangement, whereby a clear position determination is difficult or completely impossible.
Erst wenn zusätzliche Merkmale, die nicht regelmäßig vorhanden sind, hinzugenommen werden, beispielsweise Rauchmelder oder ähnliches, ist überhaupt eine eindeutige Positionsbestimmung möglich.Only when additional features that are not regularly available are added, for example smoke detectors or the like, can an unambiguous position determination be possible at all.
Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass sowohl für die Bodenbilder als auch für die Deckenbilder separate Datenbanken mit Bildern vorgehalten werden müssen, abgesehen vom Aufwand der zwei Kameras.Another disadvantage of this approach is that separate databases of images must be kept for both the floor images and the ceiling pictures, apart from the expense of the two cameras.
Gemäß der
Auch hier werden Deckenlampen als Unterscheidungsmerkmale an der Decke herangezogen, die jedoch die vorher erwähnten Nachteile besitzen.Here, ceiling lamps are used as distinguishing features on the ceiling, however, have the aforementioned disadvantages.
Wie bei allen Navigationsverfahren anhand von Deckenbilden besteht auch hier der Nachteil, dass der Abstand der Deckenkamera von der Decke nicht immer exakt gleich ist und damit die Größe der von der Deckenkamera aufgenommenen Deckenelemente nicht immer ihrer tatsächlichen Größe entspricht, so dass eine genaue Navigation damit unmöglich ist.As with all navigation methods based on Deckenbilden here is the disadvantage that the distance of the ceiling camera from the ceiling is not always exactly the same and thus the size of the ceiling camera recorded ceiling elements does not always correspond to their actual size, so that an accurate navigation impossible is.
Aus der
Wie erläutert, werden dabei jedoch die bei jedem Relativversatz zwischen vorangehendem und nächstem Bild auftretenden Fehler kumuliert, was nach bereits kurzer Fahrtstrecke eine zu stark verfälschte Positionsbestimmung ergibt, selbst wenn man von einem definierten Startpunkt aus losfährt.As explained, however, the errors occurring at each relative offset between the preceding and next image are cumulated, which results in an excessively distorted position determination even after a short journey even if one starts from a defined starting point.
III. Darstellung der Erfindung III. Presentation of the invention
a) Technische Aufgabea) Technical task
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein optisches, automatisches Navigationssystem für autonom, vorzugsweise in einer begrenzten Umgebung, mannlos fahrende sowie insbesondere auch an- und abkuppelnde Fahrzeuge zu schaffen, welches in der Lage ist, das Fahrzeug sehr genau, insbesondere im Genauigkeitsbereich von weniger als 1 cm, zu führen bei möglichst geringem technischen Aufwand.It is therefore the object of the invention to provide an optical, automatic navigation system for autonomous, preferably in a limited environment, unmanned and especially also on and uncoupling vehicles, which is able to the vehicle very accurately, especially in the accuracy range less than 1 cm, with the least possible technical effort.
b) Lösung der Aufgabeb) Solution of the task
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of
Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend einige Begriffe nachfolgend definiert:For the purposes of the present application, some terms are defined below:
Original-Muster:Original pattern:
Das auf dem Untergrund vorhandene Originalmuster, seien es die Schlieren eines Linoleumbodens oder die unterschiedlichen Einlagerungen in einem Beton oder Naturstein oder die hellen und dunklen, sich abwechselnden Fasern in einer Spanplatte.The original patterns present on the ground, be it the streaks of a linoleum floor or the different deposits in a concrete or natural stone or the light and dark, alternating fibers in a chipboard.
Muster-Merkmal:Template feature:
Die definierbaren optischen Details eines solchen Original-Musters, beispielsweise die dunklen Fasern gegenüber der Mehrzahl der hellen Fasern oder über einem Grenzwert liegende lange Fasern gegenüber den restlichen kürzeren Fasern bei einer Spanplatte.The definable optical details of such an original pattern, such as the dark fibers versus the majority of the light fibers or overlying long fibers versus the remaining shorter fibers in a chipboard.
Reduziertes Muster:Reduced pattern:
Das auf die definierbaren optischen Details reduzierte Muster.The pattern reduced to the definable optical details.
Gesamt-Muster:Total sample:
Das sich über der Gesamtfläche erstreckende Muster.The pattern extending over the total area.
Extrahiertes Merkmal:Extracted characteristic:
Eine aus einem Muster-Merkmal bestimmte, eindeutige geometrische Position, in aller Regel also ein Punkt, beispielsweise der Mittelpunkt oder Schwerpunkt eines flächigen Muster-Merkmals, und/oder die – z. B. in einer Richtung definierte – Spitze einer Faser oder das Ende einer Schliere.A unique geometrical position determined from a pattern feature, generally a point, for example the center or centroid of a two-dimensional pattern feature, and / or the -. B. defined in one direction - tip of a fiber or the end of a streak.
Extrahiertes Muster:Extracted pattern:
Die Absolutlage und/oder auch die Relativlage aller aus den Muster-Merkmalen extrahierten Merkmale zueinander, also in aller Regel ein Punkt-Muster.The absolute position and / or the relative position of all extracted from the pattern features features each other, so usually a dot pattern.
Merkmals-Gruppe:Feature group:
Eine Gruppe von extrahierten Merkmalen, in der Regel eine Gruppe von Punkten, erstellt nach vorgegebenen Gruppenbildungskriterien, z. B. Anzahl der Merkmale = Punkte pro Gruppe und definiert durch die Relativlage dieser extrahierten Merkmale innerhalb der Merkmals-Gruppe zueinander (Relativlage-Daten), und ggf. zusätzliche, insbesondere nicht geometrische, Aussagen, wie z. B. dass zwei Merkmale einer Gruppe Bestandteil derselben Holzfaser sind, etwa deren beide Enden.A group of extracted features, usually a group of points, created according to given grouping criteria, eg. B. number of features = points per group and defined by the relative position of these extracted features within the feature group to each other (relative position data), and possibly additional, in particular non-geometric, statements such. B. that two features of a group are part of the same wood fiber, such as both ends.
Dreieck:Triangle:
Beispiel der geometrischen Wiedergabe einer aus drei Punkten bestehenden Gruppe. Die Gruppe kann auch aus mehr als 3 Merkmalen bzw. Punkten bestehen. Gespiegelte Dreiecke sind nicht zueinander identisch wegen des nicht übereinstimmenden Drehsinnes.Example of geometric rendering of a group of three points. The group can also consist of more than 3 characteristics or points. Mirrored triangles are not identical because of the mismatched sense of rotation.
Datenbank:Database:
Das extrahierte Muster ist in der Datenbank hinterlegt, indem für jede Merkmals-Gruppe und/oder für jedes extrahierte Merkmal ein Datensatz existiert, der
- a) dessen Form und Größe (Relativlage-Daten) eindeutig definiert, indem mindestens die geometrischen Angaben (z. B. Strecken-Längen und/oder Winkel), die die Relativlage der Merkmale der Merkmals-Gruppe relativ zueinander eindeutig beschreiben
- b) als auch deren absolute Lage (Position und Orientierung) in Form der Absolutlage-Daten innerhalb der Gesamtfläche eindeutig definiert.
- a) its shape and size (relative position data) uniquely defined by at least the geometric information (eg, track lengths and / or angles) that clearly describe the relative position of the features of the feature group relative to each other
- b) as well as their absolute position (position and orientation) in the form of the absolute position data within the total area clearly defined.
Lage oder Position:Location or position:
Umfasst in aller Regel immer auch die in der Aufsicht betrachtete Drehlage dieses Objektes.As a rule, always includes the rotational position of this object considered in the plan view.
Der wichtigste Vorgang für das automatische Navigieren eines Fahrzeuges ist die Positionsbestimmung, in diesem Fall die Positionsbestimmung des Fahrzeuges auf dem Untergrund, auf dem sich die sichtbaren, aus einzelnen Mustermerkmalen bestehenden, Muster befinden.The most important process for the automatic navigation of a vehicle is the determination of the position, in this case the position of the vehicle on the ground, on which the visible patterns consisting of individual pattern features are located.
Dabei muss zunächst das über die gesamte mögliche Verfahrfläche des Fahrzeuges vorhandene Muster, also das Gesamtmuster, bekannt und in recherchierbarer Form hinterlegt sein, beispielsweise in einer Datenbank.First of all, the pattern existing over the entire possible traversing surface of the vehicle, that is to say the overall pattern, must be known and stored in searchable form, for example in a database.
Zur Positionsbestimmung des Fahrzeuges nimmt das Fahrzeug mittels einer oder mehrerer gegen den Untergrund gerichteten Kamera ein Bodenbild auf. Die Kamera befindet sich zumindest während des Anfertigens der Aufnahme, also des Bodenbildes, in einer definierten, bekannten Relativlage zum Fahrzeug und ist insbesondere fest im Fahrzeug in einer bekannten Relativlage montiert, so dass von der Lage des Bodenbildes auf dem optischen Sensor, beispielsweise einem CCD-Sensor der Kamera, auf die Lage des Fahrzeuges relativ zu diesem Bodenbild hinsichtlich Position und auch Drehlage des Fahrzeuges geschlossen werden kann.To determine the position of the vehicle, the vehicle picks up a ground image by means of one or more cameras directed against the ground. The camera is at least during the preparation of the recording, so the bottom image, in a defined, known relative position to the vehicle and in particular fixedly mounted in the vehicle in a known relative position, so that the position of the bottom image on the optical sensor, such as a CCD Sensor of the camera, the position of the vehicle relative to this ground image in terms of position and rotational position of the vehicle can be closed.
Zusätzlich jedoch muss ermittelt werden, wo sich der durch das Bodenbild aufgenommene Teil des Musters innerhalb des Gesamtmusters befindet.In addition, however, it must be determined where the part of the pattern taken up by the bottom image is located within the overall pattern.
Eine theoretische Möglichkeit bestünde darin, das Gesamtmuster in seiner Originalform abzuspeichern, und mittels EDV-Unterstützung den Bereich zu suchen, der mit dem als Bodenbild aufgenommenen Abschnitts des Originalmusters identisch übereinstimmt.A theoretical possibility would be to save the overall pattern in its original form, and to search by means of EDP support the area which coincides identically with the portion of the original pattern taken up as a bottom image.
In der Praxis führt diese Vorgehensweise jedoch so gut wie nie zum Erfolg, da die beim Erfassen des originalen Gesamtmusters angefertigten Aufnahmen mit den später beim Aufnehmen eines Bodenbildes auszugsweise hergestellten Aufnahmen sich meistens aufgrund von
- – dabei unterschiedlichen Lichtverhältnissen
- – demzufolge oft auch unterschiedlichen Blenden und anderen Einstellungen,
- – unterschiedlichem Verschmutzungsgrad des Bodens und damit des Musters usw.
- - while different light conditions
- - as a result often different apertures and other settings,
- - Different degree of contamination of the soil and thus the pattern, etc.
Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise ist der hohe Speicherbedarf, wenn das Originalmuster mit allen Details insgesamt gespeichert werden soll.Another disadvantage of this approach is the high memory requirements, if the original pattern with all the details should be stored in total.
Deshalb wird an Stelle des Originalmusters mit allen seinen Merkmalen nur das extrahierte Muster aus den extrahierten Merkmalen, meist einzelnen Punkten, für den späteren Vergleich mit den Bodenbildern verwendet.Therefore, instead of the original pattern with all its features, only the extracted pattern from the extracted features, mostly individual points, is used for later comparison with the floor images.
Diese Vorgehensweise ist nur unter der weiteren Einschränkung machbar, dass als Originalmuster und daraus abgeleitetes Muster nur solche ausgewählt werden, die
- – entweder für jeden Ort innerhalb des potentiellen Fahrbereiches des Fahrzeuges, also innerhalb des Gesamtmusters, nur einmal vorhanden sind
- – oder die innerhalb des Gesamtmusters mehrfach vorhanden sind, jedoch mit so großem Abstand, dass zwei bei maximaler Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges hintereinander aufgenommene Bodenbilder einen kleineren Abstand besitzen als der Abstand zwischen zwei Wiederholungen des Musters auf dem Gesamtmuster.
- - Either for each location within the potential driving range of the vehicle, so within the overall pattern, are present only once
- - or which are multiple in the overall pattern, but with such a large distance that two at a maximum speed of the vehicle consecutively recorded floor images have a smaller distance than the distance between two repetitions of the pattern on the overall pattern.
Für die Absolutbestimmung der Position und Orientierung hat man in der Regel nicht nur das Bodenbild zur Verfügung, sondern zusätzlich eine Grobbestimmung, in welchem Bereich sich das Fahrzeug befinden könnte, ausgehend z. B. von dem letzten berechneten Standort des Fahrzeuges und der seither zurückgelegten Fahrzeit, Fahrtrichtung und Fahrgeschwindigkeit, selbst wenn man Detailangaben wie den Schlupf und die exakte Fahrtrichtung nicht genau kennt.For the absolute determination of the position and orientation you usually have not only the bottom image available, but in addition a rough determination, in which area the vehicle could be, starting z. B. from the last calculated location of the vehicle and the travel time traveled since then, direction of travel and driving speed, even if you do not know details such as the slip and the exact direction of travel exactly.
Deshalb wird bevorzugt mit jedem angefertigten Bodenbild des Fahrzeuges erneut eine absolute Positions- und Lagebestimmung des Fahrzeuges durchgeführt, wobei mit absolut die Positionsbestimmung in Absolutwerten innerhalb der Gesamtfläche, also des gesamten potentiellen Fahrbereiches und damit des Gesamtmusters, zu verstehen ist.For this reason, an absolute position and position determination of the vehicle is again preferably carried out with each floor image of the vehicle produced, absolute absolute determination of the position in absolute values within the total area, that is to say the entire potential driving area and thus of the overall pattern.
Falls sich der Untergrund, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, aus einzelnen Platten zusammengesetzt ist, kann die Grobbestimmung der Fahrzeugposition auch durch Registrierung der seit der letzten Positionsbestimmung überfahrenen Grenzen zwischen einzelnen Bodenplatten dienen (wofür es aber notwendig ist, dass der Untergrund lückenlos mittels Bodenbildern beim Fahren des Fahrzeuges abgetastet wird), zusammen mit oder alternativ zu der Fahrtrichtung und der Fahrgeschwindigkeit und/oder Fahrzeit, so dass die Grobbestimmung insbesondere den Aufenthalt des Fahrzeuges innerhalb einer bestimmten Bodenplatte ergibt.If the ground on which the vehicle is moving is composed of individual plates, the coarse determination of the vehicle position can also serve by registering the boundaries between individual floor slabs run over since the last position determination (for which, however, it is necessary that the ground be completely covered by floor images is scanned when driving the vehicle), together with or as an alternative to the direction of travel and the driving speed and / or driving time, so that the coarse determination in particular results in the residence of the vehicle within a certain floor slab.
Ausgehend von der Grobbestimmung der Fahrzeugposition wird – unabhängig wie diese Grobbestimmung durchgeführt wird – ein möglicher Lagebereich des Fahrzeuges definiert und für die Feinbestimmung der Fahrzeugposition das Muster, insbesondere das abstrahierte Muster, aus dem Bodenbild ausschließlich mit den hinterlegten Mustern, insbesondere den abstrahierten Mustern, aus diesen möglichen Lagebereich verglichen, wodurch der Rechenaufwand ganz erheblich minimiert wird.Starting from the rough determination of the vehicle position, a possible positional range of the vehicle is defined independently of this coarse determination, and for the fine determination of the vehicle position, the pattern, in particular the abstracted pattern, from the bottom image exclusively with the stored patterns, in particular the abstracted patterns compared to this possible position range, whereby the computational effort is minimized considerably.
Der Speicher- und Rechenaufwand und vor allem die Ergebnisgenauigkeit und Reproduzierbarkeit werden erfindungsgemäß weiter dadurch verbessert, dass aus den Mustern – also sowohl dem Gesamtmuster des Bodens als auch den ausschnittweisen Mustern, wie sie in den Bodenbildern enthalten sind – nicht die originalen Mustermerkmale, also definierbaren optischen Details eines solchen Musters (beispielsweise die dunklen Fasern in einer Spanplatte gegenüber der Mehrzahl der hellen Fasern oder Ähnliches), erfasst und abgespeichert, sondern stattdessen aus diesen definierbaren optischen Details der Originalmuster extrahierte Merkmale und Muster erstellt werden, die somit eine möglichst eindeutige geometrische Position innerhalb des Gesamt-Musters und auch innerhalb des einzelnen Mustermerkmales repräsentieren sollen. In aller Regel handelt es sich bei den extrahierten Merkmalen um einzelne Punkte.The memory and computational effort and especially the accuracy of results and reproducibility are inventively further improved by the fact that from the patterns - ie both the overall pattern of the soil and the not the original pattern features, ie definable optical details of such a pattern (for example, the dark fibers in a particle board versus the majority of the light fibers or the like), captured and stored, but instead from these definable optical features of the original pattern extracted features and patterns are created, which are thus to represent the most unambiguous geometric position within the overall pattern and also within the individual pattern feature. As a rule, the extracted features are individual points.
So wird von flächigen Mustermerkmalen wie etwa der Faser einer Spanplatte, automatisch ein definierter Punkt, z. B. deren Mittelpunkt oder Schwerpunkt, berechnet und dieser Punkt als extrahiertes Merkmal verwendet.Thus, of flat pattern features such as the fiber of a chipboard, automatically a defined point, z. Their center or centroid, and that point is used as the extracted feature.
Im nächsten Schritt werden aus entweder den originalen Mustermerkmalen, insbesondere den extrahierten Merkmalen, des Gesamt-Musters Gruppen nach. vorgegebenen Gruppenbildungskriterien gebildet und später zwar nur die Relativlage-Daten (und ggf. die weiteren, z. B. nicht-geometrischen Aussagen) der Mustermerkmale oder extrahierten Merkmale innerhalb einer Gruppe für Vergleiche verwendet (und gegebenenfalls die weiteren, z. B. nicht geometrischen Aussagen), jedoch einschließlich der Absolutlage dieser Gruppe im Gesamtmuster inklusive Position und Drehlage um die Hochachse (Orientierung) in der Datenbank gespeichert, insbesondere als Datensatz hinterlegtIn the next step, groups of either the original pattern features, in particular the extracted features, of the overall pattern, become groups. Although only the relative position data (and possibly the further, eg non-geometric statements) of the pattern features or extracted features within a group is used for comparisons later (and optionally the other, eg non-geometric Statements), but including the absolute position of this group in the overall pattern including position and rotational position about the vertical axis (orientation) stored in the database, in particular stored as a record
Die Gruppenbildungskriterien umfassen beispielsweise die Anzahl von Merkmalen innerhalb einer Gruppe, beispielsweise indem drei Merkmale jeweils eine Gruppe bilden.For example, the grouping criteria include the number of features within a group, for example, where three features each form a group.
Ein anderes Gruppenbildungskriterium kann darin bestehen, dass die maximale Erstreckung einer Gruppe kleiner sein soll als der Durchmesser eines vom Fahrzeug aufgenommenen Bodenbildes.Another grouping criterion may be that the maximum extent of a group should be smaller than the diameter of a floor image taken by the vehicle.
Auf der anderen Seite kann als Gruppenbildungskriterium für den Abstand der Merkmale innerhalb einer Gruppe auch ein Mindestabstand vorgegeben werden, unterhalb dessen eine Gruppenbildung nicht durchgeführt wird. Ein solcher Mindestabstand kann in Relation zum Durchmesser eines Bodenbildes festgelegt werden, insbesondere mindestens ein Fünftel des Bilddurchmessers eines Bodenbildes betragen.On the other hand, as a group formation criterion for the distance of the features within a group, a minimum distance can also be specified below which a group formation is not carried out. Such a minimum distance can be set in relation to the diameter of a bottom image, in particular amount to at least one fifth of the image diameter of a bottom image.
In der Regel ist es auch nicht ausgeschlossen, dass ein Merkmal Mitglied in mehreren Gruppen sein kann.In general, it can not be ruled out that a feature can be a member of several groups.
Auf diese Art und Weise werden sämtliche möglichen Gruppenbildungen durchgeführt, jedoch jede Gruppe nur einmal gespeichert.In this way, all possible group formations are performed, but each group is stored only once.
Bei beispielsweise vier sichtbaren Merkmalen innerhalb eines Bodenbildes können aus diesen vier z. B. extrahierten Merkmalen oder Punkten maximal vier verschiedene Dreiecke gebildet werden, die jeweils eine Gruppe darstellen, falls eine Gruppe drei Merkmale umfassen soll.For example, four visible features within a floor image of these four z. B. extracted features or points a maximum of four different triangles are formed, each representing a group, if a group should include three features.
An ermittelten und gespeicherten Informationen für jede Gruppe wird die Relativlage der Merkmale innerhalb einer Gruppe (Relativlage-Daten) verwendet, also die zur eindeutigen Definition der Gruppe notwenige, geringste Anzahl von geometrischen Angaben, mit denen die geometrische Relativlage der Merkmale innerhalb der Gruppe beschrieben werden kann. Dies sind z. B. bei einem Dreieck drei notwendige Angaben, z. B. die Seitenlängen und/oder Winkel des Dreiecks.The relative position of the features within a group (relative position data) is used on ascertained and stored information for each group, that is to say the minimum number of geometrical indications necessary for unambiguously defining the group, with which the geometric relative position of the features within the group are described can. These are z. B. in a triangle three necessary information, eg. As the side lengths and / or angle of the triangle.
Hierbei können spezifische Vorgaben gemacht werden, indem beispielsweise pro Gruppe
- – der Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernten Merkmale der Gruppe als erste geometrische Angabe ermittelt und gespeichert wird,
- – von einem dieser beiden Merkmale Verbindungslinien zu allen verbleibenden Merkmalen der Gruppe gelegt und deren Länge und Winkel zur ersten Verbindungslinie bestimmt und abgespeichert wird zusammen mit der Richtung, in der der Winkel von der ersten Verbindungslinie aus aufgetragen wird, oder indem ein festgelegter Drehsinn des Winkels, z. B. der Uhrzeigersinn, vorgegeben wird.
- The distance between the two furthest apart features of the group is determined and stored as the first geometric indication,
- - By one of these two characteristics connecting lines to all remaining features of the group laid and whose length and angle to the first connecting line is determined and stored together with the direction in which the angle is applied from the first connecting line, or by a fixed sense of rotation of the angle , z. B. clockwise, is specified.
Ferner werden für jede Gruppe des Bodenbildes die Quasi-Absolutlage-Daten bestimmt und gespeichert, die die Lage dieser Gruppe innerhalb des Fahrzeuges beschreiben, z. B.
- – der Winkel der Verbindungslinie der beiden am weitesten voneinander entfernten Merkmale der Gruppe, also Abstandslinie bei einem Bodenbild, relativ zur Längsachse des Fahrzeuges.
- - The angle of the connecting line of the two furthest apart features of the group, ie distance line in a floor image, relative to the longitudinal axis of the vehicle.
Für die Positionsbestimmung werden nun zuerst von dem aktuell aufgenommenen Bodenbild, mittels dem die Positionsbestimmung erfolgen soll, sämtliche Gruppen von Merkmalen nach den gültigen Gruppenbildungskriterien erstellt, die dieses Bodenbild enthält und deren Relativlage-Daten zusammen mit deren Quasi-Absolutlage-Daten, die die Lage dieser Gruppe zum Fahrzeug wiedergeben, ermittelt und eventuell zwischengespeichert.For determining the position, all groups of features are then first created from the currently recorded floor image, by means of which the position determination is to take place, according to the valid group formation criteria that contains this floor image and their relative position data together with their quasi-absolute position data, the position play this group to the vehicle, determined and possibly cached.
Anschließend wird für jede im Bodenbild enthaltene Gruppe ein Vergleich mit der Datenbank und allen darin abgespeicherten Relativlage-Daten der Gruppen durchgeführt. Jede Übereinstimmung der Gruppe im Bodenbild mit einer der Gruppen in der Datenbank (im Rahmen eines vorgegebenen, insbesondere einstellbaren, Toleranzbereiches) stellt eine mögliche Position des Fahrzeuges dar.Then, for each group contained in the bottom image, a comparison with the database and all the relative position data stored therein is obtained Groups performed. Each match of the group in the floor image with one of the groups in the database (within the scope of a predetermined, in particular adjustable, tolerance range) represents a possible position of the vehicle.
Es wird oft vorkommen, dass die Relativlage-Daten einer der im Bodenbild enthaltene Gruppe sogar auf mehrere in der Datenbank – selbst in dem durch die Grobbestimmung der Position und/oder den „möglichen Aufenthaltsbereich” des Fahrzeuges eingeschränkten Umfang der Datenbank – abgespeicherte Relativlage-Daten von Gruppen passt.It will often happen that the relative position data of one of the groups contained in the ground image even affects a plurality of relative position data stored in the database even in the limited scope of the database by the rough determination of the position and / or the "possible location area" of the vehicle fits groups.
Jede Übereinstimmung wird – vorzugsweise lediglich mittels Hinterlegung der entsprechenden Position und Drehlage des Fahrzeuges – als so genannter Theorieeintrag zwischengespeichert.Each match is - preferably stored only by depositing the corresponding position and rotational position of the vehicle - as a so-called theory entry.
Aus der Liste der Theorieeinträge wird dann als die tatsächliche Position inklusiv Drehlage des Fahrzeuges (die aus der Relation der Absolutlage-Daten und der Quasi-Absolutlage-Daten errechnet wird) derjenige Theorieeintrag ausgewählt, vorzugsweise ohne weitere Maßnahmen, der die meisten Nennungen beim Vergleich sämtlicher im Bodenbild enthaltenen Muster mit den in der Datenbank hinterlegten Mustern auf sich vereint hat.From the list of theoretical entries is then selected as the actual position including rotational position of the vehicle (which is calculated from the relation of the absolute position data and the quasi-absolute position data) that theory entry, preferably without further measures, the most mentions in the comparison of all pattern in the bottom image with the patterns stored in the database.
Dafür müssen für das Bodenbild jedoch die Position und Drehlage der einzelnen Gruppen relativ zur Fläche des optischen Sensors ermittelt und zwischengespeichert werden, was jedoch in aller Regel geschieht, da nur aus dieser Information auch die Relativlage und Drehrichtung der in Bodenbild enthaltenen Gruppe zu einem Bezugspunkt am Fahrzeug und einer Bezugsrichtung des Fahrzeuges ermittelt werden kann.For the bottom image, however, the position and rotational position of the individual groups relative to the surface of the optical sensor must be determined and cached, but this usually happens because only from this information, the relative position and direction of rotation of the group contained in ground image to a reference on Vehicle and a reference direction of the vehicle can be determined.
Dabei sollte die Anzahl der meisten Nennungen wesentlich höher, mindestens doppelt, besser dreimal so hoch, wie die der zweitmeisten Nennungen sein. Ferner sollte die Anzahl der meisten Nennungen maximal der Anzahl von Gruppen innerhalb des Bodenbildes entsprechen.The number of most mentions should be much higher, at least twice, better than three times as high as the second most mentions. Furthermore, the number of most mentions should correspond at most to the number of groups within the floor image.
Die auf diese Art und Weise ermittelte Absolutposition des Fahrzeuges auf der Bodenfläche, also innerhalb des Gesamtmusters, wird nicht exakt stimmen, allein bereits aufgrund des vorgegebenen Toleranzbereiches beim Vergleich der Gruppen des Bodenbildes mit den Gruppen aus dem Gesamtbild, der notwendig ist, da sich hier immer geringfügige Unterschiede aufgrund von anderen Lichtverhältnissen, aktuellen Verschmutzungen und Ähnlichem ergeben werden.The determined in this way absolute position of the vehicle on the floor surface, ie within the overall pattern will not vote exactly, just because of the predetermined tolerance range when comparing the groups of the floor image with the groups from the overall picture, which is necessary here always slight differences due to other lighting conditions, current pollution and the like.
Deshalb wird vorzugsweise als weiterer Schritt nach der Feinpositionierung eine Feinstpositionierung durchgeführt, gegebenenfalls jedoch nicht immer, sondern z. B. nur, wenn ein Ankuppeln des Fahrzeuges z. B. an einen Anhänger oder ein anderes Fahrzeug oder eine Festposition erfolgen soll, oder wenn besonders schwierige Fahrmanöver zu bewältigen sind:
Hierfür wird eine besonders geeignete Gruppe aus dem aktuellen Bodenbild für die Positionsbestimmung des Fahrzeuges – also für die Verrechnung der Quasi-Absolutlage-Daten dieser Gruppe aus dem Bodenbild mit den Absolutlagedaten der entsprechenden Gruppe aus dem gesamten Muster – verwendet.Therefore, a fine positioning is preferably carried out as a further step after the fine positioning, but possibly not always, but z. B. only if a coupling of the vehicle z. B. to a trailer or another vehicle or a fixed position, or if particularly difficult maneuvers are to be mastered:
For this purpose, a particularly suitable group from the current ground image for the position determination of the vehicle - that is, for the calculation of the quasi-absolute position data of this group from the ground image with the absolute position data of the corresponding group from the entire pattern - used.
Eine besonders geeignete Gruppe ist beispielsweise ein Dreieck, welches im Vergleich zur Gesamtfläche des Bodenbildes eine möglichst große Erstreckung einnimmt, da dann Lageungenauigkeiten der Eckpunkte des Dreiecks vergleichsweise geringe Auswirkungen auf den Mittelpunkt oder Schwerpunkt oder einen anderen definierten Punkt des Dreiecks, der aus diesen drei Eckpunkten errechnet wird, hat.A particularly suitable group is, for example, a triangle, which occupies the greatest possible extent in comparison to the total area of the floor image, since then position inaccuracies of the vertices of the triangle comparatively little effect on the center or center of gravity or another defined point of the triangle, from these three vertices is calculated.
Als besonders geeignete Gruppe kann jedoch auch z. B. eine Gruppe herangezogen werden, bei der die Lage seiner Eckpunkte besonders geringen Unsicherheiten unterliegt.However, as a particularly suitable group can also z. B. a group are used, in which the position of its vertices is subject to particularly low uncertainties.
Speziell für diese Feinstpositionierung als auch bereits möglicherweise für den vorherigen Schritt der lediglich Feinpositionierung, also den Vergleich des Bodenbildes mit der Datenbank, könnten bezogen auf die Größe des Fahrzeuges möglichst große Bodenbilder Vorteile bringen:
Bevorzugt wird deshalb vorgeschlagen, nicht nur eine Bodenkamera einzusetzen, sondern mehrere Bodenkameras, nämlich z. B. mit einer solchen Anzahl, wie sie der Anzahl von Merkmalen einer Gruppe entspricht, also beispielsweise drei Bodenkameras bei Dreiergruppen.Especially for this Feinstpositionierung as well as possibly for the previous step of merely fine positioning, so the comparison of the floor image with the database, could bring in terms of the size of the vehicle as large ground images advantages:
Preference is therefore proposed not only use a ground camera, but several ground cameras, namely z. B. with such a number as corresponds to the number of features of a group, so for example, three floor cameras in groups of three.
Diese drei Bodenkameras werden dann innerhalb des Fahrzeuges in einem Dreieck, vorzugsweise jedoch nicht in Form eines gleichschenkligen Dreiecks, angeordnet. Die Bodenbilder jeder einzelnen Kamera sind im Vergleich zur Entfernung der Bodenkameras voneinander klein, so dass sich die Bodenbilder vorzugsweise gegenseitig nicht überlappen. Dennoch können damit nunmehr mittels entsprechender Gruppenbildungskriterien Gruppen, also z. B. Dreiecke, ermittelt werden, von denen jede Ecke in jeweils einem der drei Bodenbilder der drei Bodenkameras liegt.These three floor cameras are then placed within the vehicle in a triangle, but preferably not in the form of an isosceles triangle. The floor images of each individual camera are small compared to the distance of the floor cameras, so that the floor images preferably do not overlap each other. Nevertheless, it can now by means of appropriate grouping criteria groups, ie z. As triangles are determined, each corner is located in each one of the three floor images of the three floor cameras.
Mit Blick auf die Feinstpositionierung spielen bei der Auswahl eines so großen Dreieckes die Positionsunschärfen seiner Eckpunkte im Vergleich zu seinem Mittelpunkt oder Schwerpunkt nur eine sehr untergeordnete Rolle.With regard to the finest positioning, when selecting such a large triangle, the positional blurring of its corner points in comparison to its center or center of gravity only plays a very minor role.
Zumindest nach der Feinstpositionierung ist damit die Absolutlage des Fahrzeuges innerhalb der gesamten Verfahrfläche, also innerhalb des Gesamtmusters, sehr exakt bekannt. At least after Feinstpositionierung so that the absolute position of the vehicle within the entire travel surface, ie within the overall pattern, very accurately known.
Diese Positionierung des Fahrzeuges wird in kurzen Zeitabständen wiederholt und läuft insbesondere in Echtzeit ab während des Verfahrens des Fahrzeuges.This positioning of the vehicle is repeated at short intervals and proceeds in particular in real time during the procedure of the vehicle.
Um die Auswertung zu erleichtern, wird die Kamera immer in gleichem Abstand zum Untergrund geführt. Wenn das Chassis des Fahrzeuges ein gefedertes Fahrwerk besitzt, kann durch die Federung der Abstand der Kamera zum Boden verändert werden, wenn sich diese am Chassis befindet. In diesem Fall wird die Kamera vorzugsweise direkt am Fahrwerk montiert oder die Bewegungen der Federung werden in Echtzeit abgetastet und entsprechend dieser Abstandsänderungen das aktuelle Bodenbild skaliert.To facilitate the evaluation, the camera is always guided at the same distance from the ground. If the chassis of the vehicle has a sprung suspension, the suspension can change the distance of the camera to the ground when it is on the chassis. In this case, the camera is preferably mounted directly on the chassis or the movements of the suspension are scanned in real time and scaled according to these distance changes the current floor image.
Das Gesamtmuster wird z. B. dadurch aufgenommen, indem auf einer Lernfahrt eine Vielzahl von Bodenbildern erstellt wird, die sich teilweise überlappen, und diese Bodenbilder anschließend EDV-technisch zum Gesamtmuster zusammen gesetzt werden. Vorzugsweise wird diese Lernfahrt mit dem gleichen Fahrzeug und insbesondere der gleichen Kameraeinstellung durchgeführt, wie es anschließend für die Positionsbestimmung benutzt wird. Dies erspart Umrechnungen wie Skalierungen wegen anderem Kameraabstand, anderem Blickwinkel der Kamera und Ähnlichem.The overall pattern is z. B. recorded by a variety of floor images is created on a learning trip, which partially overlap, and then these floor images are computer-technically set to the overall pattern together. Preferably, this learning run is performed with the same vehicle and in particular the same camera setting, as it is then used for the position determination. This saves conversions such as scaling due to other camera distance, different viewing angle of the camera and the like.
Eine solche Lernfahrt wird insbesondere mit bekannter Fahrtroute und eventuell auch bekannten Zwischenpositionen durchgeführt.Such a learning journey is carried out in particular with a known route and possibly also known intermediate positions.
Um den Auswertungsaufwand für die Positionsbestimmung zu reduzieren, werden Bodenbilder beim fahrenden Fahrzeug in einem solchen zeitlichen Abstand hergestellt, dass die einzelnen Bodenbilder hinsichtlich ihrer Lage auf dem Untergrund nicht überlappen, also keine Verbindung zueinander besitzen.In order to reduce the evaluation effort for determining the position, ground images are produced in the moving vehicle at such a time interval that the individual floor images do not overlap with respect to their position on the ground, ie have no connection to one another.
Auch die Position und Ausdehnung von Hindernissen innerhalb des potentiellen Fahrbereiches sollte dem Navigationssystem vor Beginn der Navigation vorzugsweise vorgegeben werden.The position and extent of obstacles within the potential driving range should also preferably be predefined for the navigation system before navigation begins.
Falls das Gesamtmuster sich periodisch wiederholend ein Muster enthält, wird beim Fahren des Fahrzeuges vorzugsweise ein Wiederholungszähler mitgespeichert, der die überfahrenen Wiederholungen des sich periodisch wiederholenden Musters zählt, wobei dieser Wiederholungszähler, insbesondere für die Grobbestimmung der Position des Fahrzeuges, verwendet wird. Vorraussetzung dafür ist, dass dabei alle sich periodisch wiederholenden Muster, die von dem Fahrzeug überfahren werden, auch erkannt werden, also überall dort, wo sich ein überfahrenes periodisches Muster befindet, auch ein Bodenbild angefertigt wird.If the overall pattern contains a pattern that repeats periodically, when driving the vehicle, preferably a repeat counter is counted, which counts the overtravelled repetitions of the periodically repeating pattern, this repeat counter being used, in particular for the rough determination of the position of the vehicle. The prerequisite for this is that all the periodically repeating patterns which are run over by the vehicle are also recognized, ie wherever a crossed-over periodic pattern is present, a bottom image is also produced.
Eine andere Möglichkeit bei einem aus einzelnen Platten zusammengesetzten Fahrbereich besteht darin, die einzelnen Platten vor ihrer Verbauung im Fahrbereich einzeln hinsichtlich ihres Musters, z. B. in einen stationären, großen Scanner einzulesen und dann
- – entweder die eingescannten Platten in einer vorgegebenen Orientierung und Position im Fahrbereich einzubauen
- – oder die Platten willkürlich im Untergrund zu verbauen und anschließend ihre Lage wiederum mittels einer Lernfahrt des Fahrzeuges zu bestimmen.
- - Install either the scanned plates in a given orientation and position in the driving area
- - Or install the plates arbitrarily in the underground and then determine their location again by means of a learning drive of the vehicle.
Als Untergrundmaterialien und darauf vorhandenen Mustern kommen sehr unterschiedliche Materialien in Frage:
Ein typischer Anwendungsfall sind handelsübliche Spanplatten als Untergrund, bei denen auf der Oberfläche die Zusammensetzung der Fläche aus einzelnen Fasern sichtbar ist. Die Mehrzahl der Fasern sind dabei helle Fasern, jedoch sind eine geringe Anzahl dunkle Fasern vorhanden, die als definierbare extrahierte Mustermerkmale dienen können. Gleiches gilt für Fasern, deren Länge über einem vorgegebenen Maximalwert liegt, und deren Mittelpunkt, Schwerpunkt oder eine bestimmte ihrer Spitzen als extrahiertes Merkmal dienen können.As background materials and samples there are very different materials in question:
A typical application is commercially available chipboard as a substrate, where on the surface of the composition of the surface of individual fibers is visible. The majority of the fibers are light fibers, but there are a small number of dark fibers that can serve as definable extracted pattern features. The same applies to fibers whose length is above a predetermined maximum value, and whose center, center of gravity or a specific one of their tips can serve as an extracted feature.
Bei Verwendung eines Linoleumbodens als Untergrund können die Schlieren der zufällig entstehenden Marmorierungsmuster bei der Herstellung des Linoleumbodens als Muster verwendet werden.When using a linoleum floor as a base, the streaks of the randomly arising marbling patterns can be used as a pattern in the production of the linoleum floor.
Bei einem Laminatboden, bei dem die einzelnen Platten des Laminatbodens mit einer imitierten Holzmaserung bedruckt sind und nur eine begrenzte Anzahl von Druckvorlagen bei der Herstellung der Laminatplatten verwendet wird, wiederholt sich somit bei einem verlegten Laminatboden das auf den Platten vorhandene Muster, und zwar vorzugsweise periodisch, jedenfalls wenn nach der Verlegevorschrift vorgegangen wird.In the case of a laminate floor in which the individual panels of the laminate floor are imprinted with an imitation wood grain and only a limited number of printing templates are used in the production of the laminate panels, the pattern present on the panels is thus repeated, preferably periodically, in the case of a laid laminate floor at least if the procedure is followed.
Falls der Untergrund ein Dielenboden aus Naturholz ist, stellt die gewachsene Holzmaserung in der Regel ein bei jedem Brett einmaliges Muster dar, dessen abwechselnd helle und dunkle Bereiche als extrahierte Merkmale dienen können, insbesondere die linienförmigen Grenzen zwischen diesen belief und dunkleren Bereichen. Auch ein Rohbetonboden und die darin enthaltenen sichtbaren, unterschiedlichen, in ihrer relativen Anordnung jeweils individuellen Einschlüssen wie große und kleine Kiesel, Splittanteile und Ähnliches, können als Muster dienen, wobei als definierbare Mustermerkmale wiederum Einschlüsse, z. B. oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Größen-Grenzwertes oder Helligkeits-Grenzwertes liegende, dienen können.If the ground is a wooden floorboard, the grown wood grain usually represents a unique pattern on each board, alternately bright and dark areas of which may serve as extracted features, in particular the line-shaped boundaries between these levels and darker areas. Also, a raw concrete floor and contained therein visible, different, in their relative arrangement each individual inclusions such as large and small pebbles, chippings and the like, can serve as a pattern, with as definable pattern features again inclusions, z. B. above or below a certain size limit or brightness limit lying, can serve.
c) Ausführungsbeispielec) embodiments
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:
Das Originalmuster wird gebildet durch eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter und in ihrer Farbgebung ebenfalls unterschiedlicher Fasern, die bei entsprechender Vergrößerung jeweils eine flächige Struktur besitzen.The original pattern is formed by a variety of differently shaped and in their coloring also different fibers, which each have a planar structure with appropriate magnification.
Als definierbare extrahierte Mustermerkmale
Bei der Darstellung der
In
Wie
As
Anschließend werden aus diesen extrahierten Merkmalen
Es wird für das vorliegende Beispiel angenommen, dass die Gruppenbildungskriterien Folgendes umfassen:
- – Die Gruppe muss sich vollständig innerhalb des
Bodenbildes 7 befinden, mit der Folge, dass der Maximalabstand zwischen zwei extrahierten Merkmalen15a , b nicht größer als der Durchmesser22 des in diesemFall runden Bodenbildes 7 sein darf, - – eine Gruppe umfasst drei extrahierte Merkmale, die nicht auf einer Linie liegen und somit geometrisch betrachtet ein Dreieck bilden,
- – ein extrahiertes Merkmal, z. B.
15a kann Bestandteil mehrerer Gruppen sein, - – der minimalste Abstand zwischen den zu einer Gruppe verbundenen extrahierten Merkmalen muss mindestens ein Fünftel des Durchmessers
22 desBodenbildes 7 betragen.
- - The group must be completely within the
floor image 7 with the result being that the maximum distance between two extractedfeatures 15a , b not larger than thediameter 22 of the in this case roundbottom picture 7 may be, - A group comprises three extracted features which do not lie on a line and thus geometrically form a triangle,
- An extracted feature, e.g. B.
15a can be part of several groups, - - The minimum distance between the extracted features connected to a group must be at least one fifth of the
diameter 22 of thefloor image 7 be.
Es sei unterstellt, dass sich mit diesen Gruppenbildungskriterien aus den in
Jede dieser Gruppen
Eine Möglichkeit, die eindeutig definierenden geometrischen Parameter innerhalb einer Gruppe z. B.
- – Zunächst wird von den beiden am weitesten voneinander entfernten Merkmalen
15a , e der Gruppe,deren Abstand 21 , also dieLänge dieser Verbindungslinie 24a , ermittelt und gespeichert, - – Anschließend wird von den verbleibenden Merkmalen der Gruppe, in diesem Fall nur noch
dem Merkmal 15b , zum einen der beiden Merkmale15a , b, z. B. dem weiter entfernten Merkmal15a ,eine Verbindungslinie 24b gelegt und deren Länge ermittelt und abgespeichert sowie deren Winkel23b zur Verbindungslinie 24a zwischen den ersten beiden Merkmalen15a , e ermittelt und abgespeichert.Das Merkmal 15a bildet dann den Scheitel dieser beiden Verbindungslinien. Dabei wird dieser Winkel23b in einem festgelegten Winkel-Drehsinn, hier dem Uhrzeigersinn, beginnend von der ersten Verbindungslinie24a aus, gemessen.
One possibility, the clearly defining geometric parameters within a group z. B.
- - First, of the two most
distant characteristics 15a , e of the group whosedistance 21 , ie the length of this connectingline 24a , determined and stored, - - Subsequently, of the remaining characteristics of the group, in this case only the
feature 15b , for one of the twocharacteristics 15a , b, z. B. the moredistant feature 15a , a connectingline 24b placed and their length determined and stored and their angle23b to the connectingline 24a between the first twofeatures 15a , e determined and stored. Thefeature 15a then forms the apex of these two connecting lines. Thereby this angle becomes23b in a fixed angular direction of rotation, here in the clockwise direction, starting from the first connectingline 24a measured.
Damit sind Form und Größe des Dreiecks bestimmt.This determines the shape and size of the triangle.
Zusätzlich wird der Winkel
In gleicher Weise, also nach den gleichen Gruppenbildungskriterien, ist für das Gesamtmuster
Für die Positionsbestimmung aus dem aktuellen Bodenbild
Jede Übereinstimmung, also jeder Theorieeintrag, stellt eine mögliche Position dieser Gruppe z. B.
Falls ein der Gruppe
Bei der Überprüfung der einzelnen Gruppen
Diese tatsächliche Position und Orientierung wird nach Vergleich aller Gruppen
Um den Rechenaufwand für den Vergleich aller Gruppen
Der Vergleich gemäß
Wenn von der Position 1 aus das Fahrzeug
If from
Ausgehend von der ermittelten Grob-Position kann nun ein möglicher Lagebereich
Nun wird für die Fein-Position ermittelt nach den Vorgehensweisen gemäß der
Auf diese Art und Weise nähert sich das Fahrzeug
Für die Fahrt zum Ziel sollte dem Navigationssystem auch die Lage von Hindernissen bekannt sein, wie sie beispielsweise in
Dabei handelt es sich zum einen um dasjenige Fahrzeug
Dieses Fahrzeug
Durch eine spezielle Gestaltung der Räder
Im Zentrum des Fahrzeuges
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Untergrundunderground
- 33
- Mustertemplate
- 3a, b, c3a, b, c
- Mustermerkmalpattern feature
- 3'3 '
- Gesamtmusteroverall pattern
- 44
- potentieller Fahrbereichpotential driving range
- 55
- DatenbankDatabase
- 66
- Kameracamera
- 77
- Bodenbild, BildFloor picture, picture
- 8a, b8a, b
- Radwheel
- 9a, b9a, b
- Motorengine
- 1010
- Fahrtrichtung, LängsachseDirection of travel, longitudinal axis
- 1111
- Grenzeborder
- 1212
- Bodenplattebaseplate
- 1313
- Muster im BodenbildPattern in the ground image
- 1414
- möglicher Lagebereichpossible location area
- 15a, b15a, b
- extrahiertes Merkmalextracted feature
- 1616
- Spanplattechipboard
- 1717
- Faserfiber
- 1818
- Antenneantenna
- 1919
- MittelpunktFocus
- 20a, b20a, b
- Merkmals-GruppeFeature group
- 2121
- Abstanddistance
- 2222
- Durchmesserdiameter
- 23a, b23a, b
- Winkelangle
- 24a, b24a, b
- Verbindungslinieconnecting line
- 2525
- Theorieeintragtheory entry
- 2626
- DatenbankDatabase
- 103103
- extrahiertes Musterextracted pattern
- 113 113
- extrahiertes Musterextracted pattern
- D1, D2D1, D2
- Datensatzrecord
- Th1, Th2Th1, Th2
- Theorieeintragtheory entry
-
Pos 1, Pos 2
Pos 1,Pos 2 - Fahrzeug-PositionenVehicle positions
- S1S1
- Fahrstreckedriving route
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6868307 [0005] US 6868307 [0005]
- EP 0366350 [0014] EP 0366350 [0014]
- DE 102004025149 [0017] DE 102004025149 [0017]
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011115354B4 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9170581B2 (en) | 2013-09-30 | 2015-10-27 | Crown Equipment Limited | Industrial vehicles with overhead light based localization |
US9174830B1 (en) | 2014-09-29 | 2015-11-03 | Crown Equipment Limited | Industrial vehicles with point fix based localization |
CN106926216A (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 波音公司 | Self-positioning robot |
DE102017220634A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Evocortex Gmbh | Vehicle with locating device, system, locating device, industrial robot and method |
DE102020214002B3 (en) | 2020-11-08 | 2022-04-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Device and method for determining a position of a detection unit and method for storing extraction information in a database |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0366350A2 (en) | 1988-10-25 | 1990-05-02 | Tennant Company | Guiding an unmanned vehicle by reference to overhead features |
DE10024559A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Helmut Krabb | Detecting stationary or moving objects such as images or texts by selecting search section within search window |
US6868307B2 (en) | 2002-10-31 | 2005-03-15 | Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. | Robot cleaner, robot cleaning system and method for controlling the same |
DE102004025194A1 (en) * | 2004-05-22 | 2005-12-08 | MLR System GmbH für Materialfluss- und Logistiksysteme | Device for contactless movement measurement of a free ranging automated guided vehicle has sensor chip detecting light sent from source and reflected at floor |
DE102004025149A1 (en) | 2004-05-21 | 2005-12-15 | Voith Paper Patent Gmbh | Pressure sorted for sieving a pulp suspension |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6084610A (en) * | 1983-10-17 | 1985-05-14 | Hitachi Ltd | Guiding device |
US4933864A (en) * | 1988-10-04 | 1990-06-12 | Transitions Research Corporation | Mobile robot navigation employing ceiling light fixtures |
US5999866A (en) * | 1996-11-05 | 1999-12-07 | Carnegie Mellon University | Infrastructure independent position determining system |
-
2011
- 2011-10-07 DE DE102011115354.7A patent/DE102011115354B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0366350A2 (en) | 1988-10-25 | 1990-05-02 | Tennant Company | Guiding an unmanned vehicle by reference to overhead features |
DE10024559A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Helmut Krabb | Detecting stationary or moving objects such as images or texts by selecting search section within search window |
US6868307B2 (en) | 2002-10-31 | 2005-03-15 | Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. | Robot cleaner, robot cleaning system and method for controlling the same |
DE102004025149A1 (en) | 2004-05-21 | 2005-12-15 | Voith Paper Patent Gmbh | Pressure sorted for sieving a pulp suspension |
DE102004025194A1 (en) * | 2004-05-22 | 2005-12-08 | MLR System GmbH für Materialfluss- und Logistiksysteme | Device for contactless movement measurement of a free ranging automated guided vehicle has sensor chip detecting light sent from source and reflected at floor |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9170581B2 (en) | 2013-09-30 | 2015-10-27 | Crown Equipment Limited | Industrial vehicles with overhead light based localization |
US9606540B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-03-28 | Crown Equipment Corporation | Industrial vehicles with overhead light based localization |
US9174830B1 (en) | 2014-09-29 | 2015-11-03 | Crown Equipment Limited | Industrial vehicles with point fix based localization |
US9340399B2 (en) | 2014-09-29 | 2016-05-17 | Crown Equipment Corporation | Industrial vehicles with point fix based localization |
JP2017159441A (en) * | 2015-12-29 | 2017-09-14 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Self-locating robots |
EP3187312A3 (en) * | 2015-12-29 | 2017-08-02 | The Boeing Company | Self-locating robots |
CN106926216A (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 波音公司 | Self-positioning robot |
US9937625B2 (en) | 2015-12-29 | 2018-04-10 | The Boeing Company | Self-locating robots |
AU2016247095B2 (en) * | 2015-12-29 | 2020-10-01 | The Boeing Company | Self-locating robots |
JP7027036B2 (en) | 2015-12-29 | 2022-03-01 | ザ・ボーイング・カンパニー | Self-positioning robot |
DE102017220634A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Evocortex Gmbh | Vehicle with locating device, system, locating device, industrial robot and method |
DE102017220634B4 (en) | 2017-11-17 | 2021-09-16 | Evocortex Gmbh | Arrangement and procedure |
DE102020214002B3 (en) | 2020-11-08 | 2022-04-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Device and method for determining a position of a detection unit and method for storing extraction information in a database |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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