DE102013002889A1 - Method for modeling road edge of road for vehicle, involves determining road curvature using two curvature corrected inspection of search area in image, where inspection is corrected according to two different road curvature hypotheses - Google Patents

Method for modeling road edge of road for vehicle, involves determining road curvature using two curvature corrected inspection of search area in image, where inspection is corrected according to two different road curvature hypotheses Download PDF

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Christoph Söhnel
Timm Kayser
Andreas Haja
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Abstract

The method involves determining a road curvature using two curvature corrected inspection of a search area in the image, where the curvature corrected inspection is corrected according to two different road curvature hypotheses. A lateral deposition is determined (5) by using an inspection of the search area. A yaw angle difference is determined (6) by using two yaw angle difference corrected inspection of another smaller search area in the image. An independent claim is included for a device for modeling a road edge of a road for a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Modellierung eines Fahrbahnrandes sowie ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Modellierung eines Fahrbahnrandes.The invention relates to a method and a device for modeling a roadway edge and to a vehicle having a device for modeling a roadway edge.

Für Spurhalte- oder -assistenzsysteme für Fahrzeuge und andere Anwendungen kann es sinnvoll sein, einen Fahrbahnrand eines vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahnbereichs sicher zu detektieren, insbesondere wenn dieser der Begrenzung der einzuhaltenden Fahrspur entspricht.For lane keeping or assistance systems for vehicles and other applications, it can be useful to reliably detect a roadway edge of a roadway area ahead of the vehicle, in particular if this corresponds to the limit of the lane to be maintained.

Eine Vielzahl von Sensoren kann dabei einzeln oder kombiniert verwendet werden. Typischerweise wird zumindest eine Kamera verwendet, wobei Graustufenkameras wegen des besseren Dynamikumfangs und/oder aus Kostengründen bevorzugt werden. Insbesondere bei ungünstigen Lichtverhältnissen sind Gaubildkameras Farbkameras überlegen.A variety of sensors can be used individually or in combination. Typically, at least one camera is used, with grayscale cameras being preferred for better dynamic range and / or cost reasons. Especially in unfavorable light conditions Gaubildkameras are superior to color cameras.

Eine ausschließlich kamerabasierte Fahrbahnranddetektierung erfolgt nach dem Stand der Technik anhand einer Fahrbahnrandmarkierung. Fehlt die Markierung teilweise, kann der Fahrbahnrand auf Basis der vorhandenen Markierung im Bereich der fehlenden Markierung extrapoliert werden. Ist jedoch über längere Strecken keine Markierung vorhanden, so sind nach dem Stand der Technik weitere oder eine andere Sensorik zur sicheren Detektierung des Fahrbahnrandes notwendig.An exclusively camera-based lane edge detection is carried out according to the prior art by means of a lane edge marking. If the marking is missing in part, the roadside edge can be extrapolated on the basis of the existing marking in the area of the missing marking. However, if there is no marking over longer distances, further or different sensor systems for reliable detection of the roadway edge are necessary according to the prior art.

Eine Fahrbahnranddetektierung kann insbesondere auch modellbasiert erfolgen. Unter Ausnutzung der Tatsache, dass Fahrbahnen als Klothoiden dargestellt werden, lässt sich, wie in DIN70000 dargestellt, eine laterale Ablage des Fahrbahnrands in Abhängigkeit von einer Entfernung x von einem Ursprung eines vom Fahrzeug mitgeführten und im Fahrzeug zentrierten Koordinatensystems als Polynom dritter Ordnung modellieren: f(x) = a + b·x + c·x2 + d·x3 (1) A lane edge detection can in particular also be model-based. Taking advantage of the fact that lanes are represented as clothoids, can, as in DIN70000 3, model a lateral deposit of the roadway edge as a function of a distance x from an origin of a vehicle-borne and vehicle-centered coordinate system as a third-order polynomial: f (x) = a + b * x + c * x 2 + d * x 3 (1)

Eine Gierwinkeldifferenz zwischen einer Fahrzeugslängsachse und einer Fahrspurlängsachse entspricht der Änderung der lateralen Ablage und lässt sich daher wie folgt modellieren: f'(x) = b + 2·c·x + 3·d·x2 (2) A yaw angle difference between a vehicle longitudinal axis and a lane longitudinal axis corresponds to the change of the lateral tray and can therefore be modeled as follows: f '(x) = b + 2 * c * x + 3 * d * x 2 (2)

Eine Fahrbahnkrümmung entspricht der Änderung der Gierwinkeldifferenz und lässt sich daher wie folgt modellieren: f''(x) = 2·c + 6·d·x (3) A lane curvature corresponds to the change in the yaw angle difference and can therefore be modeled as follows: f '' (x) = 2 * c + 6 * d * x (3)

Die Krümmungsänderung lässt sich schließlich unabhängig von x als Konstante modellieren: f'''(x) = 6·d (4) Finally, the curvature change can be modeled as a constant independent of x: f '''(x) = 6 · d (4)

Dean Pomerleau beschreibt in „RALPH: Rapidly Adapting Lateral Position Handler” ein Verfahren zur Fahrzeugsteuerung, welches einen trapezförmigen Suchbereich aus einem Bild auswählt und durch Transformation in ein gering aufgelöstes, rechteckiges Bild parallelisiert. Zur Fahrbahnkrümmungsbestimmung werden unterschiedliche Krümmungshypothesen vom gering aufgelösten Bild abgezogen und getestet, wie gut die jeweilige Krümmungshypothese das gering aufgelöste Bild „begradigt” hat. Durch Aufsummieren der maximalen Absolutdifferenzen zwischen Grauwertsummen benachbarter Spalten kann diejenige Krümmungshypothese bestimmt werden, die das gering aufgelöste Bild am besten „begradigt”. Dean Pomerleau describes in "RALPH: Rapidly Adapting Lateral Position Handler" a method for vehicle control, which selects a trapezoidal search area from an image and parallelized by transformation into a low-resolution, rectangular image. To determine the curvature of the road, different curvature hypotheses are subtracted from the low-resolution image and tested how well the respective curvature hypothesis "straightened" the low-resolution image. By summing up the maximum absolute differences between gray sums of adjacent columns, the curvature hypothesis that best "straightens" the low resolution image can be determined.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die erlauben, einen Fahrbahnrand einzig mittels einer Graustufenkamera auch dann zu detektieren, wenn der Fahrbahnrand über längere Strecken nicht markiert ist.The invention is based on the object of specifying a method and a device which make it possible to detect a roadway edge only by means of a grayscale camera even when the roadway edge is not marked over longer distances.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fahrbahnrand mit einem Verfahren nach Anspruch 1 modelliert wird. Dabei wird der Fahrbahnrand als ein Polynom mindestens zweiter Ordnung unter Verwendung eines Graustufenbildes modelliert, welches einen in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug liegenden Bereich darstellt und mittels einer geometrisch kalibrierten Kamera erfasst ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the roadway edge is modeled by a method according to claim 1. In this case, the roadway edge is modeled as a polynomial of at least second order using a gray-scale image which represents a region ahead of a vehicle in the direction of travel and is detected by means of a geometrically calibrated camera.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:

  • – Bestimmen einer Fahrbahnkrümmung, einer lateralen Ablage und einer Gierwinkeldifferenz, und
  • – Bestimmen eines Absolutglieds des Polynoms unter Verwendung der lateralen Ablage, eines linearen Glieds des Polynoms unter Verwendung der Gierwinkeldifferenz und eines quadratischen Glieds des Polynoms unter Verwendung der Krümmung.
The method is characterized in that it comprises the following steps:
  • Determining a roadway curvature, a lateral shelf and a yaw angle difference, and
  • - Determining an absolute term of the polynomial using the lateral shelf, a linear term of the polynomial using the yaw rate difference and a quadratic term of the polynomial using the curvature.

Die Fahrbahnkrümmung wird unter Verwendung mindestens zweier krümmungskorrigierter Aufsichten eines Suchbereichs im Bild bestimmt. Die laterale Ablage wird unter Verwendung des Suchbereichs im Bild und der bestimmten Fahrbahnkrümmung bestimmt. Und die Gierwinkeldifferenz wird unter Verwendung mindestens zweier gierwinkeldifferenzkorrigierter Aufsichten eines anderen, kleineren Suchbereichs im Bild bestimmt. Dabei sind die krümmungskorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zwei unterschiedlichen Fahrbahnkrümmungshypothesen korrigiert und die gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten sind gemäß mindestens zwei unterschiedlichen Gierwinkeldifferenzhypothesen korrigiert.The road curvature is determined using at least two curvature-corrected views of a search area in the image. The lateral tray is determined using the search area in the image and the determined road curvature. And, the yaw angle difference is determined using at least two yaw angle difference corrected corrections of another, smaller search area in the image. The curvature-corrected surveys are according to at least two different Lane curvature hypotheses are corrected and the yaw angle difference corrected corrections are corrected according to at least two different yaw angle difference hypotheses.

Dies hat den Vorteil, dass lediglich eine Graustufenkamera erforderlich ist, um einen Fahrbahnrand in Echtzeit auch dann noch sicher zu erkennen, wenn der Fahrbahnrand nicht markiert ist. Weiterhin erlaubt das Verfahren den Verzicht auf eine Modellierung der Krümmungsänderung, die die Robustheit der Modellierung beeinträchtigen könnte und sich in Experimenten für Spurhalteverfahren als nur in wenigen Szenarien und dann auch nur als eher wenig vorteilhaft herausgestellt hat.This has the advantage that only a grayscale camera is required in order to reliably detect a roadway edge in real time even when the roadside edge is not marked. Further, the method allows for the elimination of curvature change modeling, which could compromise the robustness of the modeling, and has been found to be of little benefit in experiments for lane keeping methods in only a few scenarios and then only a little.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kamera Bilder mit einer Bildrate erfasst und das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst:

  • – Glätten der lateralen Ablage, der Gierwinkeldifferenz und der Krümmung unter Verwendung einer lateralen Ablage, einer Gierwinkeldifferenz und einer Krümmung, die unter Verwendung eines unmittelbar zuvor erfassten Bildes bestimmt wurden, und
  • – Bestimmen einer korrigierten lateralen Ablage unter Verwendung der geglätteten lateralen Ablage, der Bildrate und eines Querbeschleunigungsmaximalwerts, wobei
  • – das Absolutglied unter Verwendung der korrigierten lateralen Ablage, das lineare Glied unter Verwendung der geglätteten Gierwinkeldifferenz und das quadratische Glied unter Verwendung der geglätteten Krümmung bestimmt wird.
In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the camera acquires images at a frame rate and the method further comprises the following steps:
  • Smoothing the lateral shelf, the yaw angle difference and the curvature using a lateral shelf, a yaw angle difference and a curvature determined using an image captured immediately before, and
  • Determining a corrected lateral offset using the smoothed lateral offset, the frame rate and a lateral acceleration maximum value, wherein
  • The absolute term is determined using the corrected lateral offset, the linear term using the smoothed yaw rate difference and the square term using the smoothed curve.

Das Glätten der lateralen Ablage kann dabei die folgenden Schritte umfassen:

  • – Bestimmen einer Spurbreite unter Verwendung der lateralen Ablage und Informationen zur lateralen Ablage einer Fahrspurbegrenzungsmarkierung, Glätten der Spurbreite und Bestimmen einer geglätteten lateralen Ablage unter Verwendung der geglätteten Spurbreite.
Smoothing the lateral tray may include the following steps:
  • Determining a track width using the lateral tray and information for later depositing a lane boundary marker, smoothing the track width and determining a smoothed lateral tray using the smoothed track width.

Das Bestimmen der Fahrbahnkrümmung kann insbesondere folgende Schritte umfassen:

  • – Erzeugen von mindestens zwei Spaltensummenvektoren durch Aufsummieren von Spalten der mindestens zwei krümmungskorrigierten Aufsichten und Bestimmen der Fahrbahnkrümmung unter Verwendung der Spaltensummenvektoren.
Determining the roadway curvature can in particular comprise the following steps:
  • Generating at least two column sum vectors by summing columns of the at least two curvature-corrected planets and determining the roadway curvature using the column sum vectors.

Das Bestimmen der Gierwinkeldifferenz kann insbesondere folgende Schritte umfassen:

  • – Erzeugen von mindestens zwei anderen Spaltensummenvektoren durch Aufsummieren von Spalten der mindestens zwei gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten und
  • – Bestimmen einer Gierwinkeldifferenz unter Verwendung der Spaltensummenvektoren.
The determination of the yaw angle difference may in particular comprise the following steps:
  • Generating at least two other column sum vectors by summing columns of the at least two yaw angle difference corrected planets and
  • Determining a yaw angle difference using the column sum vectors.

Das Bestimmen der lateralen Ablage kann insbesondere folgende Schritte umfassen:

  • – Erzeugen einer weiteren, gemäß der bestimmten Fahrbahnkrümmung krümmungskorrigierten Aufsicht des Suchbereichs,
  • – Erzeugen eines weiteren Spaltensummenvektors durch Aufsummieren der Spalten der weiteren, krümmungskorrigierten Aufsicht,
  • – Erzeugen noch eines weiteren Spaltensummenvektors durch Zuordnen, zu jedem Pixel der weiteren, krümmungskorrigierten Aufsicht, eines Wertes entsprechend einer Gradientenverteilung in einer Nachbarschaft des jeweiligen Pixels und spaltenweise Aufsummieren der zugeordneten Werte,
  • – Bestimmen eines Suchintervalls innerhalb des weiteren Spaltensummenvektors unter Verwendung des noch einen weiteren Spaltensummenvektors,
  • – Bestimmen eines Maximums innerhalb des Suchbereichs und
  • – Bestimmen der lateralen Ablage unter Verwendung des bestimmten Maximums.
The determination of the lateral deposit can in particular comprise the following steps:
  • Generating a further, according to the determined road curvature curvature-corrected supervision of the search area,
  • Generating a further column sum vector by summing up the columns of the further, curvature-corrected plan view,
  • Generating yet another column sum vector by assigning, to each pixel of the further, curvature-corrected plan view, a value corresponding to a gradient distribution in a neighborhood of the respective pixel and adding the assigned values column by column,
  • Determining a search interval within the further column sum vector using the still further column sum vector,
  • Determining a maximum within the search range and
  • Determining the lateral shelf using the determined maximum.

Die Modellierung ist dann besonders gut, wenn die weitere, krümmungskorrigierte Aufsicht eine höhere Auflösung hat als die mindestens zwei krümmungskorrigierten Aufsichten.The modeling is particularly good if the other, curvature-corrected supervision has a higher resolution than the at least two curvature-corrected views.

Es hat sich insbesondere gezeigt, dass der Fahrbahnrand bereits dann stabil und verlässlich modelliert werden kann, wenn der Suchbereich einen vor dem Fahrzeug liegenden Bereich mit einer geringen Tiefe umfasst und der weitere, kleinere Suchbereich einen vor dem Fahrzeug liegenden weiteren Bereich mit nur halb so großer Tiefe umfasst.It has been shown, in particular, that the roadway edge can already be stably and reliably modeled when the search area comprises an area in front of the vehicle with a small depth, and the further, smaller search area comprises a further area in front of the vehicle with only half as much Depth includes.

Um unter Echtzeitbedingungen die Fahrbahnkrümmung verlässlich zu bestimmen, ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei unterschiedlichen Fahrbahnkrümmungshypothesen aus einem Intervall unter Verwendung einer variablen Schrittweite ausgewählt werden. Dabei kann eine Information zu einer Fahrspurbegrenzungsmarkierungskrümmung verwendet werden, um das Intervall zu bestimmen.In order to reliably determine the road curvature under real-time conditions, it is advantageous if the at least two different road curvature hypotheses are selected from one interval using a variable step size. In this case, information about a lane boundary marking curvature may be used to determine the interval.

Um unter Echtzeitbedingungen die Gierwinkeldifferenz verlässlich zu bestimmen, ist es vorteilhaft, wenn die mindestens zwei unterschiedlichen Gierwinkeldifferenzhypothesen aus einem weiteren Intervall ausgewählt werden. Dabei kann eine Information zu einer Fahrspurbegrenzungsmarkierungsgierwinkeldifferenz verwendet werden, um das weitere Intervall zu bestimmen.In order to reliably determine the yaw angle difference under real-time conditions, it is advantageous if the at least two different yaw angle difference hypotheses are selected from a further interval. It can be an information to a Lane boundary marker yaw angle difference used to determine the further interval.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Vorrichtung zur Modellierung eines Fahrbahnrandes mit den Merkmalen nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Dabei umfasst die Vorrichtung eine geometrisch kalibrierte Kamera, die so in einem Fahrzeug angeordnet werden kann, dass sie Graustufenbilder eines in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegenden Bereiches erfassen kann. Die Vorrichtung ist zur Modellierung des Fahrbahnrandes als ein Polynom mindestens zweiter Ordnung ausgebildet. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel umfasst, die geeignet sind, eine Fahrbahnkrümmung, eine laterale Ablage und eine Gierwinkeldifferenz zu bestimmen, und Mittel, die geeignet sind, ein Absolutglied des Polynoms unter Verwendung der lateralen Ablage, ein lineares Glied des Polynoms unter Verwendung der Gierwinkeldifferenz und ein quadratisches Glied des Polynoms unter Verwendung der Krümmung zu bestimmen.According to the invention, a device for modeling a roadway edge with the features of claim 10 is also proposed. In this case, the device comprises a geometrically calibrated camera which can be arranged in a vehicle so that it can detect grayscale images of a region lying in front of the vehicle in the direction of travel. The device is designed to model the lane edge as a polynomial of at least second order. The apparatus is characterized by comprising means adapted to determine a lane curvature, a lateral shelf and a yaw angle difference, and means adapted to place an absolute term of the polynomial using the lateral shelf a linear term of the polynomial Use the yaw angle difference and determine a quadratic term of the polynomial using the curvature.

Dabei ist die Vorrichtung ausgebildet, die Fahrbahnkrümmung unter Verwendung mindestens zweier krümmungskorrigierter Aufsichten eines Suchbereichs im Bild zu bestimmen. Dabei sind die krümmungskorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Fahrbahnkrümmungshypothesen korrigiert.In this case, the device is designed to determine the roadway curvature using at least two curvature-corrected views of a search area in the image. The curvature-corrected topographies are corrected according to at least two different roadway curvature hypotheses.

Die Vorrichtung ist weiterhin ausgebildet, die laterale Ablage unter Verwendung des Suchbereichs im Bild und der bestimmten Fahrbahnkrümmung zu bestimmen.The apparatus is further configured to determine the lateral tray using the search area in the image and the determined roadway curvature.

Schließlich ist die Vorrichtung auch ausgebildet, die Gierwinkeldifferenz unter Verwendung mindestens zweier gierwinkeldifferenzkorrigierter Aufsichten eines anderen, kleineren Suchbereichs im Bild zu bestimmen, wobei gierwinkeldifferenzkorrigierte Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Gierwinkeldifferenzhypothesen korrigiert sind.Finally, the device is also designed to determine the yaw angle difference using at least two yaw angle difference corrected planets of another, smaller search area in the image, correcting yaw angle difference corrected planets according to at least two different yaw angle difference hypotheses.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 11 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung.According to the invention, a vehicle with the features of claim 11 is also proposed. The vehicle according to the invention comprises the device according to the invention.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention;

2 ein beispielhaftes Graustufenbild eines in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug liegenden Bereichs; 2 an exemplary grayscale image of a lying in front of a vehicle in the direction of travel area;

3 ein beispielhaftes Graustufenbild einer geringer aufgelösten Aufsicht auf einen Suchbereich in dem beispielhaften Graustufenbild aus 2; 3 an exemplary gray level image of a lower resolution supervision of a search area in the exemplary gray level image 2 ;

4 ein beispielhaftes Graustufenbild einer geringer aufgelösten, anhand einer als die Fahrbahnkrümmung am besten entsprechenden Fahrbahnkrümmungshypothese korrigierten Aufsicht auf den Suchbereich in dem beispielhaften Graustufenbild aus 2; 4 an exemplary grayscale image of a lower resolution, corrected on the basis of one of the road curvature best corresponding roadway curvature hypothesis supervision of the search area in the exemplary grayscale image 2 ;

5 ein beispielhaftes Graustufenbild einer höher aufgelösten, anhand einer bestimmten Fahrbahnkrümmung korrigierten Aufsicht auf den Suchbereich in dem beispielhaften Graustufenbild aus 2; 5 an exemplary grayscale image of a higher resolution, corrected on the basis of a certain road curvature supervision on the search area in the exemplary grayscale image 2 ;

6 eine beispielhafte Graustufendarstellung einer Kohärenzmatrix zu der Aufsicht aus 5; 6 an exemplary greyscale representation of a coherence matrix to the supervision 5 ;

7 ein beispielhaftes Graustufenbild einer Aufsicht auf einen anderen, kleineren Suchbereich in dem beispielhaften Graustufenbild aus 2; 7 an exemplary grayscale image of a top view of another, smaller search area in the exemplary grayscale image 2 ;

8 das Graustufenbild aus 2 mit überlagertem Polynom zweiter Ordnung zur Modellierung des Fahrbahnrandes; 8th the grayscale image 2 with superposed polynomial of second order for modeling the roadway edge;

9 ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und 9 a flowchart of another embodiment of the method according to the invention and

10 ein Flussdiagramm noch eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 10 a flowchart of yet another embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In diesem Ausführungsbeispiel fließen ein Kamerabild 1, Kamerakalibrierungsdaten 2 und auch als Egomotion bezeichnete Information zu einer Fahrzeugeigenbewegung 3 in das Verfahren ein. Das Verfahren kommt ohne Information 4 zu einer Fahrspurentrenn- oder einer Fahrbahnrandmarkierung aus, kann diese aber in einem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft nutzen. 2 zeigt ein beispielhaftes Kamerabild 1, wie es im Verfahren Verwendung finden kann. 1 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention. In this embodiment, a camera image is flowing 1 , Camera calibration data 2 and also referred to as Egomotion information about a vehicle own movement 3 in the process. The procedure comes without information 4 to a lane separation or a lane edge marker, but this can be in a in 9 use shown embodiment advantageous. 2 shows an exemplary camera image 1 how it can be used in the process.

Das beispielhafte Kamerabild 1 ist von einer in der Nähe des Innenspiegels des Kraftfahrzeugs eingebauten Grauwertbildkamera aufgenommen. Die Kamerakalibrierungsdaten 2 ermöglichen, von Bildkoordinaten in Pixel in Echtweltkoordinaten in Metern umzurechnen. Insbesondere ist eine Umrechnung in ein vom Fahrzeug mitgeführtes Koordinatensystem möglich. Die Information zur Fahrzeugeigenbewegung 3 umfasst mindestens Fahrzeuggeschwindigkeit und Gierrate. Im Ausführungsbeispiel des Verfahrens, welches Information 4 zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung verwendet, kann diese Information beispielsweise ein Polynom sein, mit dem die Fahrspurbegrenzungsmarkierung modelliert ist und das von einer externen Spurerkennungseinheit zur Verfügung gestellt wird. Dabei wird in einem Ausführungsbeispiel ein zuletzt bestimmtes Polynom für eine Zeitdauer weiter zur Verfügung gestellt, wenn es der Spurerkennungseinheit nicht gelingt, die Fahrspurbegrenzungsmarkierung zu erkennen, beispielsweise, weil die Markierung fehlt.The exemplary camera image 1 is recorded by a built-in near the interior mirror of the motor vehicle grayscale camera. The camera calibration data 2 allow to convert from image coordinates in pixels to real world coordinates in meters. In particular, a conversion into a carried by the vehicle Coordinate system possible. The information about the vehicle's own movement 3 includes at least vehicle speed and yaw rate. In the embodiment of the method, which information 4 used for lane boundary marking, this information may be, for example, a polynomial with which the lane boundary marker is modeled and which is provided by an external lane detection unit. In this case, in one exemplary embodiment, a last-determined polynomial is made available for a period of time if the lane recognition unit fails to recognize the lane boundary marking, for example because the marker is missing.

Das Verfahren umfasst dabei zwei unabhängig voneinander auf diese Einflussgrößen zurückgreifende Bildverarbeitungen 5, 6. Die erste Bildverarbeitung 5 bestimmt aus den Einflussgrößen Krümmung und laterale Ablage des Fahrbahnrandes. Die zweite Bildverarbeitung 6 bestimmt aus den Einflussgrößen eine Gierwinkeldifferenz.In this case, the method comprises two image processing which independently accesses these influencing variables 5 . 6 , The first image processing 5 determined from the influencing variables curvature and lateral deposition of the roadway edge. The second image processing 6 determines from the influencing variables a yaw angle difference.

Die von den Bildverarbeitungen 5 und 6 bestimmten Größen werden dann von einer Modellgenerierung 7 verwendet, um unter Verwendung der Information zur Fahrzeugeigenbewegung 3, und gegebenenfalls der Information zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung, den Fahrbahnrand als Polynom zweiter Ordnung zu modellieren. Dabei ist unter einer Fahrspurbegrenzungsmarkierung jede Markierung zu verstehen, die die Fahrspur abgrenzt, beispielsweise von einer anderen Fahrspur, von einem nicht zur Befahrung vorgesehenen Bereich der Fahrbahn oder vom anderen Fahrbahnrand.The of the image processing 5 and 6 certain sizes are then modeled by a model 7 used to using the information on the vehicle's own movement 3 , and optionally the lane boundary marking information, to model the lane boundary as a second order polynomial. In this case, a lane boundary marking is to be understood as any marking which delimits the lane, for example from another lane, from an area of the lane not intended for driving or from the other lane edge.

Die erste Bildverarbeitung 5 berechnet in einem Schritt 8 einen durch Kameratyp und Kamerablickwinkel mitbestimmten Suchbereich und erzeugt in Schritt 9 eine geringer aufgelöste Aufsicht auf den Suchbereich. Die longitudinale Größe des Suchbereichs kann dabei von einer Objekterkennungseinheit dahingehend beeinflusst werden, dass der Suchbereich kein erkanntes Objekt umfasst. Wird kein Objekt erkannt oder der Suchbereich nicht durch eine Objekterkennungseinheit beeinflusst, kann der Suchbereich sich beispielsweise lateral wenige Meter zentriert um eine longitudinale Achse des Fahrzeugs erstrecken und longitudinal eine vielfache Ausdehnung haben, wobei ein Anfang des Suchbereichs beispielsweise mit einer untersten Pixelreihe zusammenfällt oder durch eine unterste derjenigen Pixelreihen definiert ist, in denen die komplette laterale Ausdehnung des Suchbereichs vollständig vom Bild erfasst ist. Diese unterste Pixelreihe kann dabei zwischen Bildern variieren, wenn die Kamerakalibrierung variiert.The first image processing 5 calculated in one step 8th a search range co-determined by camera type and camera viewing angle and generated in step 9 a lower resolution view of the search area. The longitudinal size of the search area can be influenced by an object recognition unit such that the search area does not include a recognized object. If no object is detected or the search area is not influenced by an object recognition unit, the search area may for example extend laterally a few meters centered about a longitudinal axis of the vehicle and longitudinally have a multiple extent, wherein a beginning of the search range coincides, for example, with a lowest pixel row or by a lowest of those pixel rows is defined in which the complete lateral extent of the search area is completely covered by the image. This lowest pixel row can vary between images as the camera calibration varies.

In 2 wird der Suchbereich durch die Punkte 100, 300, 400 und 600 begrenzt und 3 zeigt eine Aufsicht auf den durch die Punkte 100, 300, 400 und 600 begrenzten Suchbereich. Die geringer aufgelöste Aufsicht wird mittels unterschiedlicher Fahrbahnkrümmungshypothesen krümmungskorrigiert und jeder Korrektur wird ein Gütemaß zugeordnet. Dabei werden Pixelzeilen des Bildes individuell entsprechend der jeweiligen Fahrbahnkrümmungshypothese verschoben. 4 zeigt beispielhaft eine gemäß einer Fahrbahnkrümmungshypothese korrigierte Aufsicht. Die Korrektur, der das größte Gütemaß zugeordnet wurde, wird dann als betragsmäßig gleich der zu bestimmenden Fahrbahnkrümmung bestimmt. Dies erfolgt in Schritt 10. Experimente haben gezeigt, dass eine Auflösung der Aufsicht von weniger als 100×100 Pixel die Ausführung der Schritte in Echtzeit ermöglicht und gleichzeitig gute Näherungen der tatsächlichen Fahrbahnkrümmung bestimmt.In 2 is the search area through the points 100 . 300 . 400 and 600 limited and 3 shows a view of the through the points 100 . 300 . 400 and 600 limited search area. The less resolved supervision is curvature corrected by means of different road curvature hypotheses and each correction is assigned a quality measure. Pixel lines of the image are shifted individually according to the respective roadway curvature hypothesis. 4 shows an example of a corrected according to a roadway curvature hypothesis supervision. The correction, which has been assigned the largest quality measure, is then determined as the amount equal to the roadway curvature to be determined. This is done in step 10 , Experiments have shown that a resolution of the supervision of less than 100 × 100 pixels allows the execution of the steps in real time and at the same time determines good approximations of the actual road curvature.

Der ermittelte Gütevektor ordnet jedem Paar benachbarter Bildspalten ein Gütemaß zu, welches von den Grauwerten und Anzahl der Pixel in jeder der benachbarten Spalten abhängt.The determined quality vector assigns a quality measure to each pair of adjacent image columns, which depends on the gray values and number of pixels in each of the adjacent columns.

Die jeweils größte Komponente des Gütevektors ist dann das Gütemaß, welches der jeweiligen Korrektur zugeordnet ist.The largest component of the quality vector is then the quality measure, which is assigned to the respective correction.

Anschließend wird eine höher aufgelöste Aufsicht auf den Suchbereich mittels der bestimmten Fahrbahnkrümmung krümmungskorrigiert. Dies erfolgt in Schritt 11. Die laterale Ablage wird also unter Verwendung einer gemäß der bestimmten Fahrbahnkrümmung krümmungskorrigierten Aufsicht des Suchbereichs bestimmt. 5 zeigt beispielhaft eine gemäß der auf Basis des Bildes in 2 bestimmten Fahrbahnkrümmung korrigierten höher aufgelösten Aufsicht. In einem Schritt 12 wird ein weiterer Gütevektor unter Verwendung der höher aufgelösten Aufsicht erzeugt.Subsequently, a higher-resolution view of the search area is curvature-corrected by means of the determined roadway curvature. This is done in step 11 , The lateral deposit is thus determined using a curvature-corrected according to the specific road curvature supervision of the search area. 5 shows by way of example one according to the on the basis of the image in 2 certain road curvature corrected higher resolution supervision. In one step 12 another quality vector is generated using the higher resolution supervision.

Innerhalb des weiteren Gütevektors wird in Schritt 13 ein Suchintervall für eine Suche nach dem Fahrbahnrand festgelegt. Optional erfolgt dies nach Bestimmen einer Fahrspurbegrenzungsmarkierung in Schritt 16 in 9 und unter Verwendung einer Fahrspurbegrenzungsmarkierung. Die Fahrspurbegrenzungsmarkierung kann dabei extern zur Verfügung gestellt sein oder zum Beispiel unter Verwendung des weiteren Gütevektors bestimmt sein. Alternativ oder zusätzlich kann noch ein weiterer Gütevektor für die Suchintervallbestimmung Verwendung finden. Dies ist in 10 dargestellt.Within the further quality vector is in step 13 set a search interval for a roadside search. Optionally, this is done after determining a lane boundary marker in step 16 in 9 and using a lane boundary marker. The lane boundary marking can be made available externally or determined, for example, using the further quality vector. Alternatively or additionally, another quality vector can be used for the search interval determination. This is in 10 shown.

Dieser noch eine weitere Gütevektor kann, so er Verwendung findet, in Schritt 14 unter Verwendung eines Kohärenzmaßbildes bestimmt werden, wobei das Kohärenzmaßbild den Pixeln Kohärenzmaße zuordnet, die über Eigenwerte der mit einem Strukturtensor transformierten krümmungskorrigierten, höher aufgelösten Aufsicht in Schritt 14 berechnet werden können. 6 zeigt beispielhaft die den Pixel zugeordneten Kohärenzmaße als Graustufenbild. Isotrope Bereiche sind gräulich, homogene Bereiche weiß und Bereiche mit idealer Orientierung schwarz dargestellt. In Schritt 15 werden dann im Suchbereich der Fahrbahnrand und eine laterale Ablage des Fahrzeugs zum bestimmten Fahrbandrand bestimmt. Das Kohärenzmaßbild kann einer Distanztransformation in vertikaler Richtung unterworfen werden, um artefaktisch auftretende isotrope Gradientenverteilungen zu entfernen oder abzuschwächen.This still another quality vector, if it finds use, in step 14 be determined using a coherence metric, where the coherence metric maps the pixels to coherence measures that are higher than eigenvalues of the curved-corrected, transformed with a texture tensor resolved supervision in step 14 can be calculated. 6 shows by way of example the coherence measures assigned to the pixels as a gray scale image. Isotropic areas are greyish, homogeneous areas are white and areas with ideal orientation are shown in black. In step 15 are then determined in the search area, the edge of the road and a lateral storage of the vehicle to the particular edge of the vehicle. The coherence metric may be subjected to a distance transformation in the vertical direction to remove or attenuate artifactual isotropic gradient distributions.

Die Genauigkeit, mit der die laterale Ablage vom Fahrbahnrand bestimmbar ist, hängt dabei direkt von der Auflösung der höher aufgelösten Aufsicht ab. Experimente haben gezeigt, dass eine Auflösung, die die Ausführung der Schritte in Echtzeit ermöglicht, gleichzeitig gute Näherungen der tatsächlichen lateralen Ablage bestimmt.The accuracy with which the lateral support can be determined from the edge of the road depends directly on the resolution of the higher resolution supervision. Experiments have shown that a resolution that allows the execution of the steps in real time, at the same time determines good approximations of the actual lateral storage.

Die zweite Bildverarbeitung 6 berechnet in einem Schritt 17 einen anderen, kleineren Suchbereich und erzeugt in Schritt 18 eine geringer aufgelöste Aufsicht auf den anderen, kleineren Suchbereich. In 2 wird der weitere, kleinere Suchbereich durch die Punkte 100, 200, 500 und 600 begrenzt und 7 zeigt eine Aufsicht auf den durch die Punkte 100, 200, 500 und 600 begrenzten anderen, kleineren Suchbereich. Die geringer aufgelöste Aufsicht des kleineren Suchbereichs wird mittels unterschiedlicher Gierwinkeldifferenzhypothesen korrigiert. Dabei werden Pixelzeilen der geringer aufgelösten Aufsicht des kleineren Suchbereichs individuell entsprechend der jeweiligen Gierwinkeldifferenzhypothese verschoben.The second image processing 6 calculated in one step 17 another, smaller search area and created in step 18 a lower resolution view of the other, smaller search area. In 2 becomes the further, smaller search area through the points 100 . 200 . 500 and 600 limited and 7 shows a view of the through the points 100 . 200 . 500 and 600 limited other, smaller search area. The lower resolution view of the smaller search area is corrected by means of different yaw angle difference hypotheses. In this case, pixel lines of the lower-resolution view of the smaller search area are shifted individually according to the respective yaw angle difference hypothesis.

Zu jeder Korrektur wird ein Gütevektor erstellt und eine größte Komponente des Vektors bestimmt, die der Korrektur als Gütemaß zugeordnet wird. Die Korrektur, der das größte Gütemaß zugeordnet wurde, wird dann als betragsmäßig gleich der zu bestimmenden Gierwinkeldifferenz bestimmt. Dies erfolgt in Schritt 19. Der weitere, kleinere Suchbereich kann sich beispielsweise lateral wenige Meter zentriert um eine longitudinale Achse des Fahrzeugs erstrecken und longitudinal eine vielfache Ausdehnung haben, wobei ein Anfang des Suchbereichs beispielsweise mit einer untersten Pixelreihe zusammenfällt oder durch eine unterste derjenigen Pixelreihen definiert ist, in denen die komplette laterale Ausdehnung des Suchbereichs vollständig vom Bild erfasst ist. Diese unterste Pixelreihe kann dabei zwischen Bildern variieren, wenn die Kamerakalibrierung variiert.For each correction, a quality vector is created and a largest component of the vector, which is assigned to the correction as a quality measure, is determined. The correction, which has been assigned the largest quality measure, is then determined as amount equal to the yaw angle difference to be determined. This is done in step 19 , The further, smaller search area may, for example, extend laterally a few meters centered around a longitudinal axis of the vehicle and have a multiple extension longitudinally, wherein a beginning of the search area coincides, for example, with a lowest pixel row or is defined by a lowest of those pixel rows in which the complete lateral extent of the search area is completely captured by the image. This lowest pixel row can vary between images as the camera calibration varies.

Die in Schritt 15 bestimmte laterale Ablage des Fahrbahnrandes, die in Schritt 19 bestimmte Gierwinkeldifferenz und die in Schritt 10 bestimmte Fahrbahnkrümmung werden dann in Schritt 20 im Rahmen der Modellgenerierung 7 unter Zuhilfenahme der Kalibrierungsdaten 2 der Kamera in ein Fahrzeug zentriertes Koordinatensystem umgerechnet. Die bestimmte laterale Ablage wird in einem optionalen Schritt 22 mit einer vorhergehend ermittelten lateralen Ablage geglättet, etwa durch Tiefpassfilterung. Die Gierwinkeldifferenz in Fahrzeug zentrierten Koordinaten wird in Schritt 22 mit einer vorhergehend ermittelten Gierwinkeldifferenz geglättet, etwa durch Tiefpassfilterung. Und die Fahrbahnkrümmung in Fahrzeug zentrierten Koordinaten wird in Schritt 22 mit einer vorhergehend ermittelten Fahrbahnkrümmung geglättet, etwa durch Tiefpassfilterung. Beispielsweise wird eine gewichtete Summe der aktuellen bestimmten Fahrbahnkrümmung und einer geglätteten, unmittelbar zuvor bestimmten Fahrbahnkrümmung bestimmt. Dabei sind die verwendeten Gewichte größer oder gleich Null und addieren zu 1. Analog wird beispielsweise eine gewichtete Summe der aktuellen bestimmten Gierwinkeldifferenz und einer geglätteten, unmittelbar zuvor bestimmten Gierwinkeldifferenz und eine gewichtete Summe der aktuellen bestimmten Spurbreite und einer geglätteten, unmittelbar zuvor bestimmten Spurbreite bestimmt.The in step 15 certain lateral deposit of the lane edge, in step 19 certain yaw angle difference and the in step 10 certain roadway curvature will then step in 20 in the context of the model generation 7 using the calibration data 2 the camera converted into a vehicle coordinate system. The particular lateral tray becomes an optional step 22 smoothed with a previously determined lateral tray, such as by low-pass filtering. The yaw angle difference in vehicle centered coordinates will be in step 22 smoothed with a previously determined yaw angle difference, such as low pass filtering. And the lane curvature in vehicle-centered coordinates gets in step 22 smoothed with a previously determined roadway curvature, such as low-pass filtering. For example, a weighted sum of the current determined roadway curvature and a smoothed, immediately previously determined roadway curvature is determined. The weights used are greater than or equal to zero and add to 1. Analogously, for example, a weighted sum of the current determined yaw angle difference and a smoothed, previously determined yaw angle difference and a weighted sum of the current determined track width and a smoothed, immediately previously determined track width determined.

Anschließend wird in Schritt 23 eine geglättete laterale Ablage des Fahrbahnrandes im Fahrzeugkoordinatensystem ermittelt.Subsequently, in step 23 a smoothed lateral deposit of the roadway edge in the vehicle coordinate system determined.

Dabei kann berücksichtigt werden, dass die aktuelle geglättete laterale Ablage nur innerhalb eines durch die Fahrphysik bestimmten Intervalls von einer zuvor bestimmten geglätteten lateralen Ablage abweichen kann. Bei einer Maximalquerbeschleunigung a und einer Zeitdauer t zwischen der zuvor bestimmten und der aktuell bestimmten lateralen Ablage kann die Abweichung maximal s = 0,5·a·t2 betragen. Wird beispielsweise bei einer Bildrate von 15 Bildern pro Sekunde Bezug auf eine auf Basis des unmittelbar vorhergehenden Bildes bestimmte laterale Ablage genommen, so beträgt t = 0,067 Sekunden.It can be taken into account here that the current smoothed lateral deposit can deviate from a previously determined, smoothed lateral deposit only within an interval determined by the driving physics. In the case of a maximum lateral acceleration a and a time duration t between the previously determined and the currently determined lateral deposit, the deviation can amount to a maximum of s = 0.5 · a · t 2 . If, for example, at a frame rate of 15 frames per second, reference is made to a lateral offset determined on the basis of the immediately preceding image, then t = 0.067 seconds.

Schließlich wird ein Absolutglied eines Polynoms unter Verwendung der geglätteten lateralen Ablage, ein lineares Glied des Polynoms unter Verwendung der geglätteten Gierwinkeldifferenz und ein quadratisches Glied des Polynoms unter Verwendung der geglätteten Krümmung bestimmt. Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels wird die Krümmungsänderung bildunabhängig gleich Null gesetzt. Da die für die Polynomglieder-Bestimmung verwendete laterale Ablage α und die verwendete Gierwinkeldifferenz β für eine longitudinale Distanz x0 vom Fahrzeug bestimmt sind, die dem longitudinalem Beginn der Suchbereiche entspricht, ergibt sich die laterale Ablage des Fahrbahnrands von der Fahrzeuglängsachse in Abhängigkeit von der Entfernung x vom Ursprung des vom Fahrzeug mitgeführten und im Fahrzeug zentrierten Koordinatensystems und der geglätteten Krümmung γ als: f(x) = α + β·(x – x0) + 0,5·γ·(x – x0)2 (5) Finally, an absolute term of a polynomial is determined using the smoothed lateral table, a linear term of the polynomial using the smoothed yaw angle difference, and a quadratic term of the polynomial using the smoothed curve. In the context of the described embodiment, the change in curvature is set to zero regardless of the image. Since the lateral deviation α used for the polynomial determination and the yaw angle difference β used are determined by the vehicle for a longitudinal distance x 0 , which corresponds to the longitudinal beginning of the search regions, the lateral deposition of the roadway edge from the vehicle longitudinal axis as a function of the distance results x from the origin of the vehicle-borne and vehicle-centered coordinate system and the smoothed curvature γ as: f (x) = α + β · (x - x 0 ) + 0.5 · γ · (x - x 0 ) 2 (5)

Die Gierwinkeldifferenz entspricht der Änderung der lateralen Ablage und ergibt sich dann als: f'(x) = β + γ·(x – x0) (6) The yaw angle difference corresponds to the change of the lateral tray and then results as: f '(x) = β + γ * (x - x 0 ) (6)

Und die Fahrbahnkrümmung ergibt sich als: f''(x) = γ (7) And the road curvature results as: f '' (x) = γ (7)

Es ist aber auch möglich, die Krümmungsänderung ebenfalls zu modellieren, etwa auf Basis des die Fahrspurbegrenzungsmarkierung modellierenden Polynoms.However, it is also possible to also model the change in curvature, for example on the basis of the polynomial modeling the lane boundary marking.

Das Polynom mit diesen Gliedern stellt dann die gemäß diesem Ausführungsbeispiel bestimmte Modellierung des Fahrbahnrandes dar. 8 zeigt ein Beispielbild eines vor einem Fahrzeug liegenden Bereichs, wobei ein anhand der im Beispielbild vorhandenen Information berechnetes Polynom 999 zweiter Ordnung zur Modellierung des rechten Fahrbahnrandes beispielhaft dem Beispielbild überlagert ist.The polynomial with these links then represents the modeling according to this embodiment of the roadway edge. 8th shows an example image of an area ahead of a vehicle, wherein a calculated based on the information present in the example image information polynomial 999 second order for modeling the right lane edge is superimposed example of the example image.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahren zur Modellierung eines Fahrbahnrandes unter Verwendung eines Bildes werden also mindestens zwei Spaltensummenvektoren erzeugt durch Aufsummieren von Spalten von mindestens zwei gering aufgelösten, krümmungskorrigierten Aufsichten eines Suchbereichs im Bild. Dabei sind die gering aufgelösten krümmungskorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zwei unterschiedlichen Fahrbahnkrümmungen korrigiert. Dann wird eine Fahrbahnkrümmung unter Verwendung der Spaltensummenvektoren geschätzt und ein weiterer Spaltensummenvektor erzeugt durch Aufsummieren der Spalten einer hoch aufgelösten, krümmungskorrigierten Aufsicht des Suchbereichs. Dabei ist die hoch aufgelöste krümmungskorrigierte Aufsicht gemäß der geschätzten Fahrbahnkrümmung korrigiert. Nun wird eine laterale Ablage zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung unter Verwendung der Information zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung und ein Suchfenster innerhalb des weiteren Spaltensummenvektors unter Verwendung der Information zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung bestimmt. Dann wird noch ein weiterer Spaltensummenvektor erzeugt durch Zuordnen, zu jedem Pixel der hoch aufgelösten, krümmungskorrigierten Aufsicht, eines Wertes entsprechend seiner Gradientenverteilung in einer Nachbarschaft des jeweiligen Pixels und spaltenweises Aufsummieren der zugeordneten Werte. Eine Anfangvektorkomponente des Suchfensters innerhalb des weiteren Spaltensummenvektors wird unter Verwendung von Schwellwerten und von dem noch einen weiteren Spaltensummenvektor korrigiert. Innerhalb des korrigierten Suchfensters wird ein Maximum bestimmt. Eine laterale Ablage zum Fahrbahnrand wird dann unter Verwendung des bestimmten Maximums bestimmt. Weiterhin werden mindestens zwei andere Spaltensummenvektoren erzeugt durch Aufsummieren von Spalten von mindestens zwei gering aufgelösten, gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten eines anderen, kleineren Suchbereichs im Bild. Dabei sind die gering aufgelösten, gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Gierwinkeldifferenzen korrigiert. Unter Verwendung der anderen Spaltensummenvektoren wird eine Gierwinkeldifferenz bestimmt und unter Verwendung der lateralen Ablagen zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung und zum Fahrbahnrand wird eine Fahrspurbreite bestimmt. Die bestimmte Fahrspurbreite, die bestimmte Gierwinkeldifferenz und die bestimmte Krümmung werden geglättet und unter Verwendung der geglätteten Spurbreite, einer Bildrate und eines Querbeschleunigungsmaximalwerts wird eine korrigierte laterale Ablage zum Fahrbahnrand bestimmt. Schließlich werden Absolutglied, lineares Glied und quadratisches Glied des Polynoms bestimmt, wobei das Absolutglied des Polynoms unter Verwendung der korrigierten lateralen Ablage, das lineare Glied des Polynoms unter Verwendung der geglätteten Gierwinkeldifferenz und das quadratische Glied des Polynoms unter Verwendung der geglätteten Krümmung bestimmt wird.Thus, in one embodiment of the method of modeling a lane boundary using an image, at least two column sum vectors are generated by summing columns of at least two low-resolution, curvature-corrected planets of a search area in the image. The low-resolution curvature-corrected views are corrected according to at least two different road curvatures. Then, a lane curvature is estimated using the column sum vectors, and another column sum vector is generated by summing the columns of a high-resolution, curvature-corrected plan view of the search area. The high-resolution curvature-corrected top view is corrected according to the estimated road curvature. Now, a lateral deviation lane marker is determined using the lane boundary marker information and a search window within the further column header vector using the lane boundary marker information. Then, another column sum vector is generated by assigning, to each pixel, the high resolution, curvature corrected plan, a value corresponding to its gradient distribution in a neighborhood of the respective pixel, and adding the assigned values column by column. A beginning vector component of the search window within the further column sum vector is corrected using threshold values and from still another column sum vector. Within the corrected search window a maximum is determined. A lateral deposit to the lane edge is then determined using the determined maximum. Furthermore, at least two other column sum vectors are generated by summing columns of at least two low resolution, yaw angle difference corrected, planets of another, smaller search area in the image. In this case, the low-resolution, yaw angle-difference-corrected planets are corrected according to at least two different yaw angle differences. Using the other column sum vectors, a yaw rate difference is determined, and a lane width is determined using the lateral lane mark and lane edge shelves. The determined lane width, the determined yaw angle difference, and the determined curvature are smoothed, and using the smoothed track width, a frame rate and a lateral acceleration maximum value, a corrected lateral offset to the roadway edge is determined. Finally, the absolute term, linear and quadratic term of the polynomial are determined, the absolute term of the polynomial being determined using the corrected lateral offset, the linear term of the polynomial using the smoothed yaw rate difference, and the quadratic term of the polynomial using the smoothed curve.

Die unterschiedlichen verwendeten Krümmungshypothesen können in einem Ausführungsbeispiel aus einer Menge von Krümmungen ausgewählt sein, die Radien entsprechen, die von einem Referenzradius höchstens um eine Maximalradiusdifferenz abweichen. Dabei ist der Referenzradius anhand einer in der Information 4 zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung enthaltenen Krümmung der Fahrspurbegrenzungsmarkierung und/oder einer zuletzt bestimmten Krümmung bestimmt.The different curvature hypotheses used in one embodiment may be selected from a set of curvatures that correspond to radii that deviate from a reference radius at most by a maximum radius difference. The reference radius is based on one in the information 4 determined for lane boundary marking curvature of the lane boundary marker and / or a last determined curvature determined.

Die unterschiedlichen verwendeten Gierwinkeldifferenzhypothesen können in einem Ausführungsbeispiel aus einer Menge von Gierwinkeldifferenzen ausgewählt sein, die von einer Referenzgierwinkeldifferenz um höchstens um eine Maximalgierwinkeldifferenz abweichen. Dabei ist die Referenzgierwinkeldifferenz anhand einer in der Information zur Fahrspurbegrenzungsmarkierung 4 enthaltenen Gierwinkeldifferenz der Fahrspurbegrenzungsmarkierung und/oder einer zuletzt bestimmten Gierwinkeldifferenz bestimmt.The different yaw angle difference hypotheses used may, in one embodiment, be selected from a set of yaw rate differences that differ from a reference yaw angle difference by at most one maximum yaw angle difference. In this case, the reference yaw angle difference is based on one in the lane boundary marking information 4 contained yaw angle difference of the lane boundary marker and / or a last determined yaw angle difference determined.

Andere Ausführungsbeispiele kommen entweder ohne Bestimmung der Gierwinkeldifferenz oder ohne Bestimmung der Krümmung aus und nehmen die jeweilig nicht bestimmte Größe gleich Null an. Es ist auch möglich, mehrere Bilderverarbeitungen 5 mit nicht oder nur wenig überlappenden Suchbereichen im Bild zur Bestimmung des Fahrbahnrandes heranzuziehen. Dazu werden die unabhängig von einander ermittelten lateralen Ablagen aus Schritt 15 als Stützpunkte für eine Modellschätzung verwendet. Hierbei kann es sich im einfachsten Fall um eine Polynomregression handeln, andere, komplexere Techniken sind jedoch auch anwendbar. Die longitudinale Ausdehnung und/oder die Position der Suchbereiche kann adaptiv in Abhängigkeit von der Gierrate des Fahrzeugs verändert werden. In anderen Ausführungsbeispielen werden die Suchbereiche dynamisch bestimmt. So kann eine Mittelachse der Suchbereiche, etwa in Abhängigkeit von der Stärke einer Kurvenfahrt, gegenüber einer Fahrzeuglängsachse verschoben werden.Other embodiments are either without determination of the yaw angle difference or without determination of the curvature and take the respective undetermined size equal to zero. It is also possible to do several image processing 5 with not or only slightly overlapping search areas in the image to determine the edge of the lane. These are the independently of each other determined lateral shelves from step 15 used as bases for a model estimation. In the simplest case, this may be a polynomial regression, but other, more complex techniques are also applicable. The longitudinal extent and / or position of the search ranges may be adaptively changed depending on the yaw rate of the vehicle. In other embodiments, the search ranges are determined dynamically. Thus, a central axis of the search areas, for example as a function of the strength of a cornering, can be shifted relative to a vehicle longitudinal axis.

Die beschriebene Erfindung eignet sich zur Modellierung eines rechten Fahrbahnrandes ebenso wie zur Modellierung eines linken Fahrbahnrandes. Die beschriebene Erfindung eignet sich auch zur Unterstützung der Detektierung einer Fahrbahnrandmarkierung. Die beschriebene Erfindung eignet sich auch zur selektiven Bestimmung einer einzelnen oder lediglich zweier Komponenten des Randpolynoms. Die Ergebnisse der beschriebenen Erfindung können in vorteilhafter Weise noch verbessert werden, wenn Information zu einer Fahrspurbegrenzungsmarkierung und/oder zu einer Fahrbahnrandmarkierung verwendet wird. Dabei kann beispielsweise die Modellierung eines Fahrbahnrandes auf Basis einer Fahrbahnmarkierung auf diesem einen Fahrbahnrand und/oder einer Fahrbahnmarkierung auf dem anderen Fahrbahnrand erfolgen.The described invention is suitable for modeling a right-hand roadside edge as well as for modeling a left-hand roadway edge. The described invention is also suitable for assisting the detection of a lane edge marking. The invention described is also suitable for the selective determination of a single or only two components of the edge polynomial. The results of the described invention can advantageously be further improved if information is used on a lane boundary marker and / or on a lane edge marker. In this case, for example, the modeling of a lane boundary on the basis of a lane marking on this one lane edge and / or a lane marking on the other lane edge done.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kamerabildcamera image
22
Kalibrierungsdatencalibration data
33
Information zu einer FahrzeugeigenbewegungInformation about a vehicle's own movement
44
optionale Information zu einer Fahrspurbegrenzungsmarkierungoptional information about a lane boundary marker
55
Bildverarbeitung zur Bestimmung von einer Krümmung und einer lateralen AblageImage processing for determining a curvature and a lateral deposit
66
Bildverarbeitung zur Bestimmung von einer GierwinkeldifferenzImage processing for determining a yaw angle difference
77
Modellgenerierungmodel generation
88th
Festlegen eines SuchbereichsSet a search scope
99
Erzeugen einer gering aufgelösten Aufsicht des SuchbereichsGenerate a low-resolution view of the search area
1010
Bestimmen einer FahrbahnkrümmungDetermining a roadway curvature
1111
Erzeugen einer höher aufgelösten, krümmungskorrigierten Aufsicht des SuchbereichsCreate a higher-resolution, curvature-corrected view of the search area
1212
Erzeugen eines GütevektorsGenerating a quality vector
1313
Bestimmen der Fahrspurbegrenzungsmarkierung innerhalb des GütevektorsDetermining the lane boundary marker within the quality vector
1414
optionales Erzeugen eines weiteren Gütevektorsoptionally generating another quality vector
1515
Bestimmen eines Suchbereichs im GütevektorDetermining a search area in the quality vector
1616
Bestimmen der lateralen AblageDetermine the lateral shelf
1717
Festlegen eines anderen, kleineren SuchbereichsSet a different, smaller search range
1818
Erzeugen einer gering aufgelösten Aufsicht auf den weiteren SuchbereichGenerating a low-resolution view of the further search area
1919
Bestimmen der GierwinkeldifferenzDetermining the yaw angle difference
2020
Umrechnen in ein FahrzeugkoordinatensystemConvert to a vehicle coordinate system
2121
Berechnung einer SpurbreiteCalculation of a track width
2222
Tiefpassfilterung der Spurbreite, der Gierwinkeldifferenz und der KrümmungLow pass filtering of track width, yaw angle difference and curvature
2323
Berechnung einer geglätteten lateralen AblageCalculation of a smoothed lateral deposit
2424
Modellierung des Fahrbahnrandes als PolynomModeling the roadside as a polynomial
100100
Begrenzung der SuchbereicheLimitation of search areas
200200
Begrenzung der SuchbereicheLimitation of search areas
300300
Begrenzung der SuchbereicheLimitation of search areas
400400
Begrenzung der SuchbereicheLimitation of search areas
500500
Begrenzung der SuchbereicheLimitation of search areas
600600
Begrenzung der SuchbereicheLimitation of search areas
999999
Polynompolynomial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN70000 [0005] DIN 70000 [0005]
  • Dean Pomerleau beschreibt in „RALPH: Rapidly Adapting Lateral Position Handler” [0009] Dean Pomerleau describes in "RALPH: Rapidly Adapting Lateral Position Handlers" [0009]

Claims (11)

Verfahren zur Modellierung eines Fahrbahnrandes, wobei der Fahrbahnrand unter Verwendung eines Graustufenbildes (1), welches einen in Fahrtrichtung vor einem Fahrzeug liegenden Bereich darstellt und mittels einer geometrisch kalibrierten Kamera erfasst ist, als ein Polynom mindestens zweiter Ordnung modelliert wird und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte umfasst: – Bestimmen (5) einer Fahrbahnkrümmung unter Verwendung mindestens zweier krümmungskorrigierter Aufsichten eines Suchbereichs im Bild, wobei die krümmungskorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Fahrbahnkrümmungshypothesen korrigiert sind, – Bestimmen (5) einer lateralen Ablage unter Verwendung einer gemäß der bestimmten Fahrbahnkrümmung krümmungskorrigierten Aufsicht des Suchbereichs, – Bestimmen (6) einer Gierwinkeldifferenz unter Verwendung mindestens zweier gierwinkeldifferenzkorrigierter Aufsichten eines anderen, kleineren Suchbereichs im Bild, wobei die gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Gierwinkeldifferenzhypothesen korrigiert sind, und – Bestimmen (7, 24) eines Absolutglieds des Polynoms unter Verwendung der lateralen Ablage, eines linearen Glieds des Polynoms unter Verwendung der Gierwinkeldifferenz und eines quadratischen Glieds des Polynoms unter Verwendung der Krümmung.A method for modeling a lane boundary, wherein the lane boundary using a grayscale image ( 1 ), which is an area ahead of a vehicle and detected by a geometrically calibrated camera, is modeled as a polynomial of at least second order and wherein the method is characterized by comprising the steps of: - determining ( 5 ) of a roadway curvature using at least two curvature-corrected elevations of a search area in the image, wherein the curvature-corrected elevations are corrected according to at least two different roadway curvature hypotheses, - determining ( 5 ) of a lateral storage using a curvature-corrected supervision of the search area according to the determined road curvature, - determining ( 6 ) a yaw angle difference using at least two yaw angle difference corrected planets of another, smaller search area in the image, the yaw angle difference corrected corrections being corrected according to at least two different yaw angle difference hypotheses, and - determining ( 7 . 24 ) of an absolute term of the polynomial using the lateral shelf, a linear term of the polynomial using the yaw rate difference and a quadratic term of the polynomial using the curve. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kamera Bilder mit einer Bildrate erfasst und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es weiterhin folgende Schritte umfasst: – Glätten (22) der lateralen Ablage, der Gierwinkeldifferenz und der Krümmung unter Verwendung einer Fahrspurbreite, einer Gierwinkeldifferenz und einer Krümmung, die unter Verwendung eines unmittelbar zuvor erfassten Bildes bestimmt wurden, und – Bestimmen (23) einer korrigierten lateralen Ablage unter Verwendung der geglätteten lateralen Ablage, der Bildrate und eines Querbeschleunigungsmaximalwerts (3), wobei – das Absolutglied unter Verwendung der korrigierten lateralen Ablage, das lineare Glied unter Verwendung der geglätteten Gierwinkeldifferenz und das quadratische Glied unter Verwendung der geglätteten Krümmung bestimmt wird.The method of claim 1, wherein the camera captures images at a frame rate, and wherein the method is characterized by further comprising the steps of: - smoothing ( 22 ) of the lateral deposit, the yaw angle difference and the curvature using a lane width, a yaw angle difference and a curvature determined using an image acquired immediately before, and - determining ( 23 ) of a corrected lateral shelf using the smoothed lateral shelf, the frame rate and a lateral acceleration maximum value (FIG. 3 ), wherein - the absolute member is determined using the corrected lateral shelf, the linear member using the smoothed yaw angle difference, and the square member using the smoothed curvature. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Glätten (22) der lateralen Ablage die folgenden Schritte umfasst: – Bestimmen einer Spurbreite unter Verwendung der lateralen Ablage und Informationen zur lateralen Ablage einer Fahrspurbegrenzungsmarkierung, Glätten der Spurbreite und Bestimmen einer geglätteten laterale Ablage unter Verwendung der geglätteten Spurbreite.Method according to claim 2, wherein smoothing ( 22 ) of the lateral tray comprises the steps of: determining a track width using the lateral tray and information for later depositing a lane boundary marker, smoothing the track width, and determining a smoothed lateral tray using the smoothed track width. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (10) der Fahrbahnkrümmung folgende Schritte umfasst: – Erzeugen (10) von mindestens zwei Spaltensummenvektoren durch Aufsummieren von Spalten der mindestens zwei krümmungskorrigierten Aufsichten, und – Bestimmen (10) der Fahrbahnkrümmung unter Verwendung der Spaltensummenvektoren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determining ( 10 ) of the roadway curvature comprises the following steps: - generating ( 10 ) of at least two column sum vectors by summing columns of the at least two curvature-corrected planets, and - determining ( 10 ) of the roadway curvature using the column sum vectors. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (19) der Gierwinkeldifferenz folgende Schritte umfasst: – Erzeugen (19) von mindestens zwei anderen Spaltensummenvektoren durch Aufsummieren von Spalten der mindestens zwei gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten, und – Bestimmen (19) einer Gierwinkeldifferenz unter Verwendung der Spaltensummenvektoren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determining ( 19 ) of the yaw angle difference comprises the following steps: - generating ( 19 ) of at least two other column sum vectors by summing up columns of the at least two yaw angle difference corrected planets, and - determining ( 19 ) of a yaw angle difference using the column sum vectors. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (16) der lateralen Ablage folgende Schritte umfasst: – Erzeugen (11) einer weiteren, gemäß der bestimmten Fahrbahnkrümmung krümmungskorrigierten Aufsicht des Suchbereichs, – Erzeugen (12) eines weiteren Spaltensummenvektors durch Aufsummieren der Spalten der weiteren, krümmungskorrigierten Aufsicht, – Erzeugen (14) noch eines weiteren Spaltensummenvektors durch Zuordnen, zu jedem Pixel der weiteren, krümmungskorrigierten Aufsicht, eines Wertes entsprechend einer Gradientenverteilung in einer Nachbarschaft des jeweiligen Pixels und spaltenweise Aufsummieren der zugeordneten Werte, – Bestimmen (15) eines Suchintervalls innerhalb des weiteren Spaltensummenvektors unter Verwendung des noch einen weiteren Spaltensummenvektors, – Bestimmen (16) eines Maximums innerhalb des Suchbereichs und – Bestimmen (16) der lateralen Ablage unter Verwendung des bestimmten Maximums.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determining ( 16 ) of the lateral tray comprises the following steps: - generating ( 11 ) another, according to the specific road curvature curvature-corrected supervision of the search area, - generating ( 12 ) of another column sum vector by adding up the columns of the further, curvature-corrected plan view, - generating ( 14 ) of yet another column sum vector by assigning, to each pixel of the further, curvature-corrected plan view, a value corresponding to a gradient distribution in a neighborhood of the respective pixel and adding the assigned values column by column, - determining ( 15 ) of a search interval within the further column sum vector using the still further column sum vector, - determining ( 16 ) of a maximum within the search range and - determining ( 16 ) of the lateral tray using the determined maximum. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere, krümmungskorrigierte Aufsicht eine höhere Auflösung hat als die mindestens zwei krümmungskorrigierten Aufsichten.A method according to claim 5, characterized in that the further, curvature-corrected supervision has a higher resolution than the at least two curvature-corrected views. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei unterschiedlichen Fahrbahnkrümmungshypothesen aus einem Intervall unter Verwendung einer variablen Schrittweite ausgewählt werden, wobei das Intervall unter Verwendung von Information zu einer Fahrspurbegrenzungsmarkierungskrümmung bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two different lane curvature hypotheses are selected from an interval using a variable step size, the interval using Information about a lane boundary marking curvature is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei unterschiedlichen Gierwinkeldifferenzhypothesen aus einem weiteren Intervall ausgewählt werden, wobei das weitere Intervall unter Verwendung von Information zu einer Fahrspurbegrenzungsmarkierungsgierwinkeldifferenz bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two different yaw angle difference hypotheses are selected from a further interval, wherein the further interval is determined using information on a lane boundary marking yaw angle difference. Vorrichtung zur Modellierung eines Fahrbahnrandes, wobei die Vorrichtung eine geometrisch kalibrierte Kamera umfasst, die so in einem Fahrzeug angeordnet werden kann, dass sie Graustufenbilder eines in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegenden Bereiches erfassen kann, und wobei die Vorrichtung zur Modellierung des Fahrbahnrandes als ein Polynom mindestens zweiter Ordnung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel umfasst, die ausgebildet sind, – eine Fahrbahnkrümmung unter Verwendung mindestens zweier krümmungskorrigierter Aufsichten eines Suchbereichs im Bild zu bestimmen, wobei die krümmungskorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Fahrbahnkrümmungshypothesen korrigiert sind, – eine laterale Ablage unter Verwendung des Suchbereichs im Bild und der bestimmten Fahrbahnkrümmung zu bestimmen, – eine Gierwinkeldifferenz unter Verwendung mindestens zweier gierwinkeldifferenzkorrigierter Aufsichten eines anderen, kleineren Suchbereichs im Bild zu bestimmen, wobei die gierwinkeldifferenzkorrigierten Aufsichten gemäß mindestens zweier unterschiedlicher Gierwinkeldifferenzhypothesen korrigiert sind, und – ein Absolutglied des Polynoms unter Verwendung der lateralen Ablage, ein lineares Glied des Polynoms unter Verwendung der Gierwinkeldifferenz und ein quadratisches Glied des Polynoms unter Verwendung der Krümmung zu bestimmen.A device for modeling a lane edge, the device comprising a geometrically calibrated camera that can be arranged in a vehicle so that it can capture gray scale images of a lying in front of the vehicle in the direction of the vehicle area, and wherein the device for modeling the lane edge as a polynomial at least second order, characterized in that the device comprises means configured to: - determine a roadway curvature using at least two curvature-corrected elevations of a search area in the image, wherein the curvature-corrected elevations are corrected according to at least two different roadway curvature hypotheses, - a lateral shelf determine a yaw angle difference using at least two yaw angle difference corrected corrections of another, smaller search bin in the image, the yaw angle difference corrected corrections being corrected according to at least two different yaw angle difference hypotheses, and - an absolute term of the polynomial using the lateral shelf, a linear term of the polynomial using the yaw rate difference and a quadratic term of the polynomial using the curve determine. Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach Anspruch 10.Vehicle with a device according to claim 10.
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