DE102013018752A1

DE102013018752A1 - Verfahren zur Klassifikation von Fußgängern

Info

Publication number: DE102013018752A1
Application number: DE201310018752
Authority: DE
Inventors: Markus Andres; Michael Barjenbruch; Dominik Kellner; Christoph Fischer; Jürgen Dickmann; Hans-Ludwig Bloecher; Jens Klappstein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Fahrzeugs (V) befindlichen Fußgängern (P), wobei die Umgebung mittels einer Radarvorrichtung (1) erfasst wird und mittels der Radarvorrichtung (1) erfasste Radardaten (RD) ausgewertet werden. Erfindungsgemäß werden querende Fußgänger (P) mittels einer Auswertung charakteristischer Signaturen von Extremitäten (E1, E2) der Fußgänger (P) klassifiziert, indem eine Auswertung und Klassifikation einer Schrittabfolge der Fußgänger (P) durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Fahrzeugs befindlichen Fußgängern, wobei die Umgebung mittels einer Radarvorrichtung erfasst wird und mittels der Radarvorrichtung erfasste Radardaten ausgewertet werden.
Aus der DE 10 2008 062 915 A1 ist ein Verfahren zum Auswerten von Objektinformationen für ein Fahrzeug bekannt, bei welchem von einem Sensor erfasste Objektinformationen, welche ein in der Umgebung des Fahrzeugs befindliches Objekt betreffen, zur Verfügung stehen. Durch Auswertung der Objektinformationen wird ein eine Person anzeigender Indikator erkannt, wobei dieser Indikator eine menschliche Bewegung charakterisiert. Dabei werden die Objektinformationen mit einem in einem Speicher abgelegten menschliche Bewegungen charakterisierenden Muster verglichen und das Objekt wird als Person erkannt, falls die Objektinformationen mit wenigstens einem in dem Speicher abgelegten menschliche Bewegungen charakterisierenden Muster übereinstimmen.
Weiterhin ist aus der DE 10 2011 086 114 A1 eine Radarvorrichtung mit Sende- und Empfangsmitteln zum Emittieren von Radarwellen und Empfangen von Echos von Signalen der Radarwellen, die durch unterschiedliche Typen von Objekten, die Erfassungsziele sind, reflektiert werden, bekannt. Zur Detektion von Fußgängern wird eine Phase von Echosignalen ausgewertet, um Rückschlüsse auf Vibrationen und Schwankungen einer Reflexionsoberfläche der Objekte zu ziehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Fahrzeugs befindlichen Objekten anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Fahrzeugs befindlichen Fußgängern wird die Umgebung mittels einer Radarvorrichtung erfasst und mittels der Radarvorrichtung erfasste Radardaten werden ausgewertet.
Erfindungsgemäß werden querende Fußgänger mittels einer Auswertung charakteristischer Signaturen von Extremitäten der Fußgänger klassifiziert, indem eine Auswertung und Klassifikation einer Schrittabfolge der Fußgänger durchgeführt wird.
Somit wird eine zuverlässige Klassifikation von Fußgängern und Unterscheidung dieser von anderen Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs anhand von Radardaten ermöglicht, wobei hierzu in besonders vorteilhafter Weise eine bereits am Fahrzeug verbaute Radarvorrichtung verwendet werden kann. Daraus ergibt sich bei einer Verwendung der Klassifikationsdaten für Fahrerassistenzsysteme ein besonders zuverlässiger Betrieb dieser und daraus folgend eine Erhöhung der Verkehrssicherheit.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine erste Verkehrssituation in einer Draufsicht,
2 schematisch eine zweite Verkehrssituation in einer Draufsicht
3 schematisch eine Radarvorrichtung und deren Erfassungsbereich sowie einen Fußgänger,
4 schematisch mittels der Radarvorrichtung gemäß 3 vom Fußgänger erfasste Radardaten,
5 schematisch anhand von Radardaten ermittelte Entfernungssignaturen eines querenden Fußgängers während verschiedener Bewegungszustände,
6 schematisch anhand von Radardaten ermittelte Winkelsignaturen eines querenden Fußgängers während verschiedener Bewegungszustände, und
7 schematisch anhand von Radardaten ermittelte Entfernungssignaturen eines querenden Fußgängers während verschiedener Bewegungszustände.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In den 1 und 2 ist ein Fahrzeug V mit einer Radarvorrichtung 1 in verschiedenen Verkehrssituationen mit einem ebenfalls als Fahrzeug ausgebildeten Objekt O dargestellt, wobei die Radarvorrichtung 1 einen Erfassungsbereich EB aufweist. Dabei bewegt sich das Objekt O quer bzw. längs zum Fahrzeug V.
Die Radarvorrichtung 1 ist zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs V vorgesehen, wobei anhand von mittels der Radarvorrichtung 1 erfassten und in 4 näher dargestellten Radardaten RD zumindest ein Fahrerassistenzsystem gesteuert wird.
Aus dem Stand der Technik sind Radarvorrichtungen mit Radarsensoren bekannt, welche lediglich über eine geringe Entfernungsauflösung und eine geringe Winkelauflösung verfügen. Damit ist es zwar möglich, wie in den dargestellten Verkehrssituationen gezeigt, als Fahrzeuge ausgebildete Objekte O zu erfassen, nicht jedoch, diese von in 3 näher dargestellten Fußgängern P zu unterscheiden.
3 zeigt die Radarvorrichtung 1 und deren Erfassungsbereich EB, einen Fußgänger P in diesem Erfassungsbereich EB sowie einen Messwinkel α. In 4 sind mittels der Radarvorrichtung 1 eines stehenden Fußgängers P aus unterschiedlichen Richtungen bei einer Frequenz von 77 GHz erfasste Radardaten RD dargestellt und in Abhängigkeit vom Messwinkel α und einer Entfernung D des Fußgängers P von der Radarvorrichtung 1 abgetragen. Dabei zeigt ein erster Bereich B1 einen Armbereich des Fußgängers P und ein zweiter Bereich B2 einen Hüftbereich. Ein dritter Bereich B3 stellt eine Körperbreite des Fußgängers P von beispielsweise 40 cm dar.
Ein Fußgänger P setzt sich bei einer Radarmessung aus mehreren Streuzentren zusammen. Dabei handelt es sich um Streuzentren im Beinbereich, Hüftbereich und Schulterbereich des Fußgängers P. Bei einer gesteigerten Bandbreite, d. h. Entfernungstrennfähigkeit, und Winkelauflösung der Radarvorrichtung 1 können diese unterschiedlichen Streupunkte erkannt werden.
Das heißt, die Streuzentren können bei einer lateralen Bewegung des Fußgängers P relativ zum Fahrzeug V durch eine verbesserte örtliche Auflösung der Radarvorrichtung 1 in Streupunkte des Oberkörpers, Hüftbereichs und Streupunkte von Extremitäten E1, E2 des Fußgängers P, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Beine des Fußgängers P, getrennt werden.
Durch die Bewegung des Fußgängers P tritt bei deren Verfolgung mittels der Radarvorrichtung 1 eine markante Signatur auf, die von Fahrzeugen unterschieden werden kann, auch wenn die Radarvorrichtung 1 orthogonal zur Bewegungsrichtung des Fußgängers P ausgerichtet ist und somit eine geringe Dopplerverschiebung zu erwarten ist. Dies ist deshalb möglich, weil ein Fußgänger, wie oben beschrieben, mehrere Streuzentren aufweist.
Während einer Bewegung des Fußgängers P treten Bein-, Arm- und Schulterbewegungen sowie Bewegungen des Oberkörpers auf, welche relativ zur Radarvorrichtung 1 zu Entfernungsänderungen in longitudinaler Richtung sowie Winkeländerungen in lateraler Richtung führen, die mit Hilfe der hochauflösenden Radarvorrichtung 1 ermittelt werden können.
Bei gesteigerter Bandbreite ist es möglich, unterschiedliche Sequenzen einer Schrittabfolge des Fußgängers P im Bereich seiner Extremitäten E1, E2, hier im Bereich der Beine, zu erkennen. Gleiches ist auch bei gesteigerter Winkelauflösung der Radarvorrichtung 1 möglich.
Bei der Erfassung der Schrittabfolge wird zwischen vier in den 5 bis 7 näher dargestellten Phasen Ph1 bis Ph4 unterschieden. In einer ersten Phase Ph1 sind die Beine des Fußgängers P geschlossen, in einer zweiten Phase Ph2 ist eine Beinstellung aufgeweitet und ein linkes Bein vorn, in einer dritten Phase Ph3 sind die Beine geschlossen und in einer vierten Phase Ph4 ist die Beinstellung aufgeweitet mit dem rechten Bein vorn.
Daher werden querende Fußgänger P mittels einer Auswertung charakteristischer Signaturen von Extremitäten E1, E2 der Fußgänger P klassifiziert, indem eine Auswertung und Klassifikation einer Schrittabfolge der Fußgänger P durchgeführt wird, wobei die Fußgänger P insbesondere in mehrere von der Radarvorrichtung 1 ausgesendete Radarstrahlung streuende Streuzentren unterteilt werden und die Klassifikation der Schrittabfolge ausschließlich anhand von im Bereich der Extremitäten E1, E2 vorhandenen Streuzentren durchgeführt wird.
Dies ist in den 5 bis 7 anhand verschiedener Beispiele von Signaturen dargestellt.
5 zeigt dabei die Auswertung der Schrittabfolge anhand einer Entfernungssignatur in den vier beschriebenen Phasen PH1 bis Ph4 bei hoher Bandbreite der Radarvorrichtung 1, wobei sich die jeweilige Entfernungssignatur aus einer Amplitude A eines Radarsignals in Abhängigkeit der Entfernung D der jeweiligen Extremität E1, E2 von der Radarvorrichtung 1 ergibt.
In 6 ist die Auswertung der Schrittabfolge anhand einer Winkelsignatur in den vier beschriebenen Phasen PH1 bis Ph4 bei hoher Winkelauflösung der Radarvorrichtung 1 dargestellt, wobei sich die jeweilige Entfernungssignatur aus einer Amplitude A des Radarsignals in Abhängigkeit eines Winkels β der Position der jeweiligen Extremität E1, E2 im Erfassungsbereich EB der Radarvorrichtung 1 ergibt.
In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Auswertung der Schrittabfolge auch anhand einer Entfernungssignatur und einer Winkelsignatur erfolgen.
7 zeigt die Auswertung der Schrittabfolge anhand einer Entfernungssignatur bei in den vier beschriebenen Phasen PH1 bis Ph4 bei geringer Bandbreite der Radarvorrichtung 1.
Weist die Radarvorrichtung 1 nicht genügend Entfernungs- und/oder Winkelauflösung auf, wird diese durch so genannte Superresolutions-Algorithmen zusätzlich gesteigert, um die Streuzentren voneinander zu trennen.
Bei geringer Bandbreite der Radarvorrichtung 1 wird beispielsweise eine Amplitudenmodulation durchgeführt, wobei bei der Klassifikation der Schrittabfolge ein Rückstreuquerschnitt der Extremitäten E1, E2 berücksichtigt wird. Ein geringer Rückstreuquerschnitt ist in dabei in der ersten und dritten Phase Ph1, Ph3 gegenüber der zweiten und vierten Phase Ph2, Ph4 zu erwarten, da das vordere Bein das hintere Bein überdeckt. Zu diesem Zweck wird eine Änderung ΔA der Amplitude A zwischen einer in der zweiten und vierten Phase Ph2, Ph4 gebildeten Hüllkurve H und der Amplitude A des jeweiligen Radarsignals in der ersten und dritten Phase Ph1, Ph3 ermittelt. Das heißt, die Auswertung der Schrittabfolge erfolgt adaptiv in Abhängigkeit von einer Bandbreite der Radarvorrichtung 1.
Bezugszeichenliste

1: Radarvorrichtung
A: Amplitude
B1, B2, B3: Bereich
D: Entfernung
EB: Erfassungsbereich
E1, E2: Extremität
H: Hüllkurve
O: Objekt
P: Fußgänger
Ph1 bis Ph4: Phase
RD: Radardaten
V: Fahrzeug
α: Winkel
β: Winkel
ΔA: Änderung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008062915 A1 [0002]
DE 102011086114 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Fahrzeugs (V) befindlichen Fußgängern (P), wobei die Umgebung mittels einer Radarvorrichtung (1) erfasst wird und mittels der Radarvorrichtung (1) erfasste Radardaten (RD) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass querende Fußgänger (P) mittels einer Auswertung charakteristischer Signaturen von Extremitäten (E1, E2) der Fußgänger (P) klassifiziert werden, indem eine Auswertung und Klassifikation einer Schrittabfolge der Fußgänger (P) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußgänger (P) in mehrere von der Radarvorrichtung (1) ausgesendete Radarstrahlung streuende Streuzentren unterteilt werden, wobei die Klassifikation der Schrittabfolge ausschließlich anhand von im Bereich der Extremitäten (E1, E2) vorhandenen Streuzentren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Schrittabfolge adaptiv in Abhängigkeit von einer Bandbreite der Radarvorrichtung (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringer Bandbreite der Radarvorrichtung (1) eine Amplitudenmodulation durchgeführt wird, wobei bei der Klassifikation der Schrittabfolge ein Rückstreuquerschnitt berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Schrittabfolge anhand einer Entfernungssignatur erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Schrittabfolge anhand einer Winkelsignatur erfolgt.