DE102012107886A1 - Method for the electronic detection of traffic signs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Erkennung von Verkehrszeichen, bei welchem aus den Bilddaten einer in einem Fahrzeug (10) angeordneten Kamera (2) verkehrszeichentypische Grundmuster eines Verkehrszeichens erkannt werden, erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass über eine Kommunikationseinrichtung (7) des Fahrzeugs (10) zum Senden und Empfangen von Daten die Daten des erkannten Grundmusters drahtlos an eine externe Servereinheit (9) übermittelt werden, mittels eines Mustererkennungsalgorithmus von der externen Servereinheit (9) eine Mustererkennung durchgeführt wird, und als Ergebnis der Mustererkennung die Daten des erkannten Verkehrszeichens an die Kommunikationseinheit (7) des Fahrzeugs (10) übermittelt werden und insbesondere auf einer Anzeigeeinheit (5) ein entsprechendes Verkehrszeichen dargestellt wird.The invention relates to a method for the electronic recognition of traffic signs, in which basic patterns of a traffic sign typical of traffic signs are recognized from the image data of a camera (2) arranged in a vehicle (10); according to the invention, it is provided that a communication device (7) of the vehicle (10 ) for sending and receiving data, the data of the recognized basic pattern are transmitted wirelessly to an external server unit (9), a pattern recognition is carried out by the external server unit (9) using a pattern recognition algorithm, and as a result of the pattern recognition, the data of the recognized traffic sign is sent to the Communication unit (7) of the vehicle (10) are transmitted and in particular a corresponding traffic sign is displayed on a display unit (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Erkennung von Verkehrszeichen, bei welchem aus den Bilddaten einer in einem Fahrzeug angeordneten Kamera verkehrszeichentypische Grundmuster eines Verkehrszeichens erkannt werden. The invention relates to a method for the electronic detection of traffic signs, in which from the image data of a vehicle arranged in a vehicle traffic sign typical basic pattern of a traffic sign are detected.
Bereits viele Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge sind mit einer elektronischen Verkehrszeichenerkennung ausgestattet. So ist bspw. aus der
Die
Dieses gemäß der
Voraussetzung für eine hohe Zuverlässigkeit dieses aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur elektronischen Erkennung von Verkehrszeichen zu schaffen, welches zu einer gegenüber dem Stand der Technik höheren Erkennungsrate führt. The object of the invention is to provide a method for the electronic detection of traffic signs, which leads to a comparison with the prior art higher detection rate.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This object is achieved by a method having the features of
Ein solches Verfahren zur elektronischen Erkennung von Verkehrszeichen, bei welchem aus den Bilddaten einer in einem Fahrzeug angeordneten Kamera verkehrszeichentypische Grundmuster eines Verkehrszeichens erkannt werden, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- – über eine Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs zum Senden und Empfangen von Daten die Daten des erkannten Grundmusters drahtlos an eine externe Servereinheit übermittelt werden,
- – mittels eines Mustererkennungsalgorithmus von der externen Servereinheit eine Mustererkennung durchgeführt wird, und
- – als Ergebnis der Mustererkennung die Daten des erkannten Verkehrszeichens an die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs übermittelt werden. Das erkannte Verkehrszeichen kann auf einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs entsprechend dargestellt werden.
- Via a communication device of the vehicle for transmitting and receiving data, the data of the detected basic pattern are transmitted wirelessly to an external server unit,
- - Pattern recognition is performed by means of a pattern recognition algorithm from the external server unit, and
- - As a result of the pattern recognition, the data of the detected traffic sign are transmitted to the communication unit of the vehicle. The recognized traffic sign may be displayed on a display unit of the vehicle accordingly.
Damit werden in dem Fahrzeug lediglich die Grundmuster von Verkehrszeichen aus den Bilddaten der Kamera erfasst und detektiert, wobei die eigentliche Klassifizierung des übermittelten Grundmusters in die externe Servereinheit ausgelagert ist. Thus, in the vehicle, only the basic patterns of traffic signs are detected and detected from the image data of the camera, wherein the actual classification of the transmitted basic pattern is outsourced to the external server unit.
So ist es möglich, den in dieser Servereinheit für die Mustererkennung verwendeten Mustererkennungsalgorithmus ständig aktuell zu halten, wodurch sich die Erkennungsrate deutlich steigern lässt. Insbesondere können alle Weiterentwicklungen hinsichtlich einer Verkehrszeichenerkennung mittels der Servereinheit abgebildet werden, so dass die Verkehrszeichenerkennung des Fahrzeugs auch hinsichtlich solcher Weiterentwicklungen sich ständig auf dem neuesten Stand der Technik befindet. Thus, it is possible to constantly keep the pattern recognition algorithm used in this pattern recognizer server unit up-to-date, which can significantly increase the recognition rate. In particular, all further developments with regard to traffic sign recognition can be imaged by means of the server unit, so that the traffic sign recognition of the vehicle is always state-of-the-art with regard to such further developments.
Vorzugsweise werden von der Servereinheit nicht nur bei einer erfolgreichen Mustererkennung das erkannte Verkehrszeichen an die Kommunikationseinheit übermittelt, sondern auch das Nichterkennen eines Verkehrszeichens als Ergebnis der Mustererkennung. Damit können diese Informationen zu statistischen Zwecken im Fahrzeug verwendet werden. The recognized traffic sign is preferably transmitted to the communication unit by the server unit not only in the case of a successful pattern recognition, but also the non-recognition of a traffic sign as a result of the pattern recognition. So that information can be too used for statistical purposes in the vehicle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass vor der Übermittlung der Daten des Grundmusters an die externe Servereinheit eine Mustererkennung mittels eines Musterkennungsalgorithmus einer Objekterkennungseinheit des Fahrzeugs durchgeführt wird, und erst bei Nichterkennen eines Verkehrszeichens die Daten des Grundmusters an die externe Servereinheit übermittelt wird. Damit ist es möglich in der Servereinheit eine aufwändigere Mustererkennung durchzuführen, die so in der Objekterkennungseinheit des Fahrzeugs nicht möglich wäre, da in einer solchen Servereinheit größere Rechenkapazitäten als in der Objekterkennungseinheit zur Verfügung gestellt werden können und die Mustererkennung Echtzeit erfolgen muss. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that before the transmission of the data of the basic pattern to the external server unit pattern recognition by means of a pattern recognition algorithm of an object recognition unit of the vehicle is performed, and only when not recognizing a traffic sign, the data of the basic pattern is transmitted to the external server unit , This makes it possible to carry out a more complex pattern recognition in the server unit, which would not be possible in the object recognition unit of the vehicle, since larger computing capacities than in the object recognition unit can be made available in such a server unit and pattern recognition must take place in real time.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zunächst die Erkennungshäufigkeit der von der Objekterkennungseinheit des Fahrzeugs durchgeführten Mustererkennungen und die Erkennungshäufigkeit der von der externen Servereinheit durchgeführten Mustererkennungen bestimmt, anschließend das Häufigkeitsverhältnis aus der Erkennungshäufigkeit der Objekterkennungseinheit des Fahrzeugs und der Erkennungshäufigkeit der externen Servereinheit gebildet und dann der Wert des Häufigkeitsverhältnisses auf der Anzeigeeinheit des Fahrzeugs angezeigt. Damit werden dem Fahrer Informationen bereitgestellt, anhand derer der Fahrer selbst abschätzen kann, wann sich ein Update des Mustererkennungsalgorithmus lohnen würde. According to another aspect of the present invention, first, the frequency of recognition of the pattern recognition performed by the object recognition unit of the vehicle and the recognition frequency of the pattern recognition performed by the external server unit are determined, then the frequency ratio of the recognition frequency of the object recognition unit of the vehicle and the recognition frequency of the external server unit is formed and then Value of the frequency ratio displayed on the display unit of the vehicle. This provides the driver with information that the driver can use to estimate when it would be worthwhile to update the pattern recognition algorithm.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dann, wenn bei einem Wert des Häufigkeitsverhältnisses, welcher kleiner als ein vorgegebener Häufigkeitsschwellwert ist ein Update des Mustererkennungsalgorithmus durch die externe Servereinheit durchgeführt wird. Dieses Update kann vorzugsweise automatisch durchgeführt werden. Dies führt zu einem hohen Komfort. According to an embodiment of the invention, it is particularly advantageous if, for a value of the frequency ratio which is smaller than a predefined frequency threshold value, an update of the pattern recognition algorithm is carried out by the external server unit. This update can preferably be carried out automatically. This leads to a high level of comfort.
Alternativ ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass mit einer Hinweismeldung auf der Anzeigeeinheit dem Fahrer des Fahrzeugs die Information bereitgestellt wird, dass ein Update veranlasst werden kann, dessen Durchführung durch den Fahrer über die externe Servereinheit initiiert werden kann. Damit bleibt es dem Fahrer überlassen, zu welchem Zeitpunkt ein Update durchgeführt wird. Alternatively, it is provided according to further development that the information is provided to the driver of the vehicle with an information message on the display unit, that an update can be initiated, the implementation of which can be initiated by the driver via the external server unit. This leaves it to the driver, at which time an update is performed.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Mustererkennungsalgorithmen zur Erkennung landesspezifischer Verkehrszeichen von der Servereinheit an die Kommunikationseinheit übermittelt. Dies stellt eine weitere Komfortverbesserung dar, da nach einem Überfahren von Landesgrenzen die Erkennung von Verkehrszeichen auch des neuen Landes gewährleistet sein muss. Alternativ ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass zur Erkennung landesspezifischer Verkehrszeichen von der Servereinheit die erforderlichen Erkennungsparameter für den Mustererkennungsalgorithmus des Fahrzeugs übermittelt werden, um damit ebenso die sichere Erkennung von Verkehrszeichen des nach dem Überfahren einer Landesgrenze erreichten Landes sicherzustellen. In a further embodiment of the invention, pattern recognition algorithms for recognizing country-specific traffic signs are transmitted from the server unit to the communication unit. This represents a further improvement in comfort, since after crossing national borders, the recognition of traffic signs must be ensured even in the new country. Alternatively, it is provided according to the further development that the required recognition parameters for the pattern recognition algorithm of the vehicle are transmitted by the server unit for the purpose of recognizing country-specific traffic signs in order to ensure the secure recognition of traffic signs of the land reached after crossing a national border.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn die Mustererkennungsalgorithmen zur Erkennung der landesspezifischen Verkehrszeichen bzw. die Erkennungsparameter erst dann von der Servereinheit an die Kommunikationseinheit übermittelt werden, wenn zuvor von der Kommunikationseinheit die Daten eines nichterkannten Grundmusters übermittelt werden und die Servereinheit hieraus ein Verkehrszeichen eines Landes erkennt, welches von dem Mustererkennungsalgorithmus des Fahrzeugs nicht erkannt werden kann. However, according to a development of the invention, it is particularly advantageous if the pattern recognition algorithms for recognizing the country-specific traffic signs or the recognition parameters are only transmitted from the server unit to the communication unit when the data of a non-recognized basic pattern is previously transmitted by the communication unit and the server unit is therefrom a traffic sign of a country recognizes which can not be recognized by the pattern recognition algorithm of the vehicle.
Eine dynamische Anpassung der von der Objekterkennungseinheit einzusetzenden Mustererkennungsalgorithmen ist gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, dass in Abhängigkeit des aus dem von der Kommunikationseinheit übermittelten Grundmuster erkannten Verkehrszeichens die Servereinheit Informationen an die Kommunikationseinheit übermittelt, so dass anhand dieser Informationen die Objekterkennungseinheit die zur Erkennung des Verkehrszeichens erforderlichen Mustererkennungsalgorithmen anwendet oder die zur Erkennung des Verkehrszeichen erforderlichen Erkennungsparameter für den Mustererkennungsalgorithmus einstellt. A dynamic adaptation of the pattern recognition algorithms to be used by the object recognition unit is possible according to another embodiment of the invention in that the server unit transmits information to the communication unit as a function of the traffic sign detected by the basic pattern transmitted by the communication unit, so that the object recognition unit uses this information to identify it the traffic sign required pattern recognition algorithms or sets the necessary recognition of the traffic signs recognition parameters for the pattern recognition algorithm.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
- – aus einer elektronischen Straßenkarte Informationen hinsichtlich des Standortes von Verkehrszeichen zur Verfügung gestellt werden,
- – mittels eines Ortungssystems des Fahrzeugs, vorzugsweise nach dem GPS-System ein Abgleich des Standortes des Fahrzeugs mit den aus der Straßenkarte ermittelten Standorten von Verkehrszeichen durchgeführt wird,
- – bei Nichterkennung eines Grundmusters eines erwarteten Verkehrszeichens die zugehörigen Bilddaten mittels der Kommunikationseinheit an die externe Servereinheit übermittelt werden, und
- – von der externen Servereinheit eine Auswertung der Bilddaten hinsichtlich eines verkehrszeichentypisches Grundmuster eines Verkehrszeichens und/oder eines Verkehrszeichens mittels eines Mustererkennungsalgorithmus durchführt wird.
- - information about the location of traffic signs is provided from an electronic road map,
- By means of a location system of the vehicle, preferably according to the GPS system, a comparison of the location of the vehicle with the locations of traffic signs determined from the road map is carried out,
- - If a basic pattern of an expected traffic sign is not recognized, the associated image data is transmitted to the external server unit by means of the communication unit, and
- - By the external server unit, an evaluation of the image data with respect to a traffic sign-type basic pattern of a traffic sign and / or a traffic sign is performed by means of a pattern recognition algorithm.
Das Ergebnis dieser Auswertung kann dann wieder an die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs übermittelt werden, so zum Bsp. das erkannte Verkehrszeichen oder die Information des Nichterkennens eines Verkehrszeichens. The result of this evaluation can then be transmitted again to the communication unit of the vehicle, for example the recognized traffic sign or the information of not recognizing a traffic sign.
Die elektronische Straßenkarte kann im Fahrzeug zur Verfügung stehen oder es können auch die zur aktuellen Position des Fahrzeugs gehörigen Verkehrszeichendaten aus einer externen Datenquelle über die Kommunikationseinheit empfangen werden. The electronic road map can be available in the vehicle or the traffic sign data associated with the current position of the vehicle can also be received from an external data source via the communication unit.
Die Verifizierung der Verkehrszeichendaten, insbesondere der Positionsdaten aus der digitalen Straßenkarte anhand der solchen Positionsdaten entsprechenden und von der Kamera erzeugten Bilddaten führt sowohl zur Verbesserung der Erkennungssicherheit als auch zu einer erhöhten Verkehrssicherheit. The verification of the traffic sign data, in particular the position data from the digital road map based on the image data corresponding to such position data and generated by the camera leads both to improving the reliability of detection and to increased traffic safety.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die drahtlose Kommunikation der Kommunikationseinheit mit der externen Servereinheit durch eine Mobilfunk- oder Satelliten- oder WLAN- oder Bluetooth- oder Internet-Verbindung aufgebaut, wobei vorzugsweise die drahtlose Kommunikation durch kryptografische Methoden gesichert werden kann. According to one embodiment of the invention, the wireless communication of the communication unit with the external server unit is established by a mobile or satellite or WLAN or Bluetooth or Internet connection, wherein preferably the wireless communication can be secured by cryptographic methods.
Die Servereinheit kann weiterbildungsgemäß als über ein Netzwerk verbundene verteile Server oder als Cloud-Server aufgebaut werden. The server unit can be further developed according to education as distributed over a network sharing server or as a cloud server.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich zur Erkennung von Verkehrszeichen auch Verkehrsampeln, Straßenmarkierungen, Fahrzeugsilhouetten bzw. Objektsilhouetten ausgebildet werden. Finally, the inventive method can be formed in addition to the detection of traffic signs and traffic lights, road markings, vehicle silhouettes or object silhouettes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:
Das in
Die Objekterkennungseinheit
Das Display
Desweiteren weist das Fahrzeug
So kann das Fahrerassistenzsystem
Dieses Fahrerassistenzsystem
Ferner ist in dem Fahrzeug auch ein Navigationssystem
Schließlich ist in dem Fahrzeug
Im Folgenden wird anhand der
Wie bereits oben ausgeführt, wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 von der Kamera
Bei einer Erkennung eines Verkehrszeichen (Verfahrensschritt S4) wird gemäß Verfahrensschritt S5 die Information über dieses erkannte Verkehrszeichen von der Objekterkennungseinheit
Wird allerdings von dem Klassifikator der Objekterkennungseinheit
In dieser Servereinheit
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S8 wird das Ergebnis aus dem Verfahrensschritt S6 an die Kommunikationseinheit
Falls die externe Servereinheit
So wird die Erkennungshäufigkeit der von der Objekterkennungseinheit
Anhand dieser Information kann der Fahrer entscheiden, ob ein Update der Verkehrszeichenerkennungssoftware erforderlich ist, da ihm evtl. der Wert des Häufigkeitsverhältnisses zu gering erscheint. Dieser Wert des Häufigkeitsverhältnisses kann sich auch auf einen bestimmten Zeitraum beziehen, um dadurch dem Fahrer des Fahrzeugs
Ein Update kann auch automatisch über die Kommunikationseinheit
Mit dem Verfahrensschritt S6 wird nicht nur eine Auswertung des übermittelten Grundmusters durchgeführt, sondern es wird auch geprüft, ob das nicht erkannte Verkehrszeichen von der Objekterkennungseinheit
Falls dies gemäß Verfahrensschritt S7 zutrifft, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt S9 die Information an die Kommunikationseinheit
Auch ist es möglich, dass über einen solchen Download die zur Erkennung dieser landesspezifischen Verkehrszeichen erforderlichen Erkennungsparameter für den in der Objekterkennungseinheit
Nach einer Installation der zur Erkennung der landesspezifischen Verkehrszeichen erforderlichen Mustererkennungsalgorithmen oder entsprechenden Erkennungsparameter gemäß Verfahrensschritt S10 erfolgt ein Rücksprung auf den Verfahrensschritt S1. After installation of the pattern recognition algorithms or corresponding detection parameters required for recognizing the country-specific traffic signs in accordance with method step S10, a return to method step S1 takes place.
Ein solcher Download kann automatisch über die Funkverbindung
Eine weitere Möglichkeit die in der Objekterkennungseinheit
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß
Das Fahrzeug
Somit kann jeder aktuellen Position des Fahrzeugs
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht nur auf die Erkennung von Verkehrszeichen beschränkt, sondern kann auch auf weitere Objekte, wie bspw. Verkehrsampeln, Fahrbahnmarkierungen, Fahrbahnbegrenzungen, vorausfahrende Fahrzeuge, deren Fahrzeugsilhouetten, sowie Rücklichter, Scheinwerfer und Objektsilhouetten angewendet werden. The application of the method according to the invention is not limited to the detection of traffic signs, but can also be applied to other objects, such as traffic lights, lane markings, lane boundaries, vehicles in front, their vehicle silhouettes, as well as taillights, headlights and object silhouettes.
Die drahtlose Funkkommunikation
- – Mobilfunk (GPRS, EDGE, UMTS, LTE, ...)
- – Satellitentelefon
- – WLAN (
IEEE 802.11a/b/g/n/ac/... - – Bluetooth (z.B. zu einem Smartphone)
- - Mobile radio (GPRS, EDGE, UMTS, LTE, ...)
- - Satellite phone
- - WIRELESS INTERNET ACCESS (
IEEE 802.11a / b / g / n / ac / ... - - Bluetooth (eg to a smartphone)
Die drahtlose Funkkommunikation
Anstelle einer dedizierten Servereinheit
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen vor allem darin, dass zunächst in einer ersten Stufe eine Erkennung hinsichtlich von verkehrszeichentypischen Grundmustern erfolgt und in einer zweiten Stufe, falls in dem Fahrzeug keine Erkennung möglich ist, die Erkennung außerhalb des Fahrzeugs durchgeführt wird. Dadurch kann ein wesentlich aufwendigerer Mustererkennungsalgorithmus eingesetzt werden und dadurch eine deutlich höhere Erkennungsrate erreicht werden, als wenn die Verkehrszeichenerkennung lediglich mit dem in der Objekterkennungseinheit hinterlegten Mustererkennungsalgorithmus durchgeführt würde. The advantages of the method according to the invention are, above all, that recognition first takes place in a first stage with regard to traffic-sign-type basic patterns, and in a second stage, if no recognition is possible in the vehicle, recognition is carried out outside the vehicle. As a result, a significantly more elaborate pattern recognition algorithm can be used and thus a significantly higher recognition rate can be achieved than if the traffic sign recognition were carried out only with the pattern recognition algorithm stored in the object recognition unit.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Zukunftssicherheit des Verkehrszeichenerkennungssystems garantiert ist, da Weiterentwicklungen durch die verwendete Servereinheit abgebildet werden können. A further advantage is that future-proofing of the traffic sign recognition system is guaranteed since further developments can be mapped by the server unit used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bildaufnahmesystem Imaging system
- 22
- Kamera camera
- 33
- Objekterkennungseinheit Object recognition unit
- 44
-
Speicher der Objekterkennungseinheit
3 Memory of theobject recognition unit 3 - 55
- Anzeigeeinheit, Display Display unit, display
- 66
- Navigationssystem navigation system
- 77
- Kommunikationseinheit communication unit
- 88th
- Fahrerassistenzsystem. Driver assistance system.
- 99
- externe Servereinheit external server unit
- 9a9a
- Funkverbindung radio link
- 1010
- Fahrzeugvehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19852631 A1 [0002] DE 19852631 A1 [0002]
- DE 102008043756 A1 [0003, 0004, 0005] DE 102008043756 A1 [0003, 0004, 0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- IEEE 802.11a/b/g/n/ac/... [0057] IEEE 802.11a / b / g / n / ac / ... [0057]
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