DE102015008539A1 - Method for merging a plurality of information sources for object detection and method for operating a driver assistance device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fusion mehrerer Informationsquellen (IQ1 bis IQn) zur Objektdetektion, wobei bei der Objektdetektion Wahrscheinlichkeitsmaße (P1 bis Pz) der Informationsquellen (IQ1 bis IQn) verwendet werden, wobei die Wahrscheinlichkeitsmaße (P1 bis Pz) angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit die jeweilige Informationsquelle (IQ1 bis IQn) richtig-positive Objektdetektionen erzeugt. Erfindungsgemäß werden bei der Objektdetektion zusätzlich Konfidenzmaße (K1 bis Km) der Informationsquellen (IQ1 bis IQn) verwendet, wobei die Konfidenzmaße (K1 bis Km) einen Wert einer Unsicherheit für das jeweilige Wahrscheinlichkeitsmaß (P1 bis Pz) angeben. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzvorrichtung für ein Fahrzeug.The invention relates to a method for merging a plurality of information sources (IQ1 to IQn) for object detection, wherein probability measures (P1 to Pz) of the information sources (IQ1 to IQn) are used in the object detection, the probability measures (P1 to Pz) indicating with what probability the respective information source (IQ1 to IQn) generates true-positive object detections. According to the invention, additional confidence measures (K1 to Km) of the information sources (IQ1 to IQn) are used in the object detection, the confidence measures (K1 to Km) indicating a value of an uncertainty for the respective probability measure (P1 to Pz). The invention further relates to a method for operating a driver assistance device for a vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fusion mehrerer Informationsquellen zur Objektdetektion, wobei bei der Objektdetektion Wahrscheinlichkeitsmaße der Informationsquellen verwendet werden, wobei die Wahrscheinlichkeitsmaße angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit die jeweilige Informationsquelle richtig-positive Objektdetektionen erzeugt.The invention relates to a method for merging a plurality of information sources for object detection, wherein probability measures of the information sources are used in the object detection, wherein the probability measures indicate the probability with which the respective information source generates true-positive object detections.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzvorrichtung für ein Fahrzeug.The invention further relates to a method for operating a driver assistance device for a vehicle.
Aus der
Weiterhin ist aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Fusion mehrerer Informationsquellen und ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrerassistenzvorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method for merging multiple information sources and a method for operating a driver assistance device for a vehicle.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Fusion mehrerer Informationsquellen wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens zum Betrieb einer Fahrerassistenzvorrichtung für ein Fahrzeug durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the method for merging a plurality of information sources, the object is achieved by the features specified in claim 1 and with regard to the method for operating a driver assistance device for a vehicle by the features specified in claim 9.
In einem Verfahren zur Fusion mehrerer Informationsquellen zur Objektdetektion werden bei der Objektdetektion Wahrscheinlichkeitsmaße der Informationsquellen verwendet, wobei die Wahrscheinlichkeitsmaße angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit die jeweilige Informationsquelle richtig-positive Objektdetektionen erzeugt.In a method for merging a plurality of information sources for object detection, probability measures of the information sources are used in the object detection, the probability measures indicating with which probability the respective information source generates correct-positive object detections.
Erfindungsgemäß werden bei der Objektdetektion zusätzlich Konfidenzmaße der Informationsquellen verwendet, wobei die Konfidenzmaße einen Wert einer Unsicherheit für das jeweilige Wahrscheinlichkeitsmaß angeben.According to the invention, additional confidence measures of the information sources are used in the object detection, wherein the confidence measures indicate a value of an uncertainty for the respective probability measure.
Aus der zusätzlichen Verwendung der Konfidenzmaße ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise die Möglichkeit, Aussagen über den gesamten Wahrscheinlichkeitsraum zu treffen, so dass eine signifikante Erhöhung der Zuverlässigkeit der bei der mittels mehrerer Informationsquellen durchgeführten Objektdetektion erzielt werden kann. Daraus folgt eine verringerte Wahrscheinlichkeit von Falschdetektionen der Objekte und bei Verwendung der Detektionsergebnisse für den Betrieb von Fahrerassistenzvorrichtungen ein zuverlässigerer Betrieb dieser. Insbesondere sind in vorteilhafter Weise mehrstufige Warn- und Aktionskaskaden der Fahrerassistenzvorrichtungen zuverlässig realisierbar.From the additional use of the confidence measures results in a particularly advantageous way, the ability to make statements about the entire probability space, so that a significant increase in the reliability of the object detection performed by means of multiple information sources can be achieved. This results in a reduced likelihood of false detections of the objects and, when using the detection results for the operation of driver assistance devices, a more reliable operation of these. In particular, multistage warning and action cascades of the driver assistance devices can be reliably realized in an advantageous manner.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
In
Zum Betrieb einer nicht gezeigten Fahrerassistenzvorrichtung eines ebenfalls nicht gezeigten Fahrzeugs wird eine Umgebung des Fahrzeugs mittels zumindest einer Erfassungseinheit E erfasst. Anhand von erfassten Daten der Erfassungseinheit werden Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs detektiert, wobei in Abhängigkeit der detektierten Objekte, insbesondere in Abhängigkeit von deren Art, Position, Relativbewegung zum Fahrzeug und deren Geschwindigkeit, die Fahrerassistenzvorrichtung gesteuert wird. Die Objekte umfassen dabei Fußgänger, Radfahrer, Fahrzeuge, weitere Verkehrsteilnehmer, Gebäude und andere im Straßenverkehr vorkommende Objekte.For operating a not-shown driver assistance device of a vehicle, also not shown, an environment of the vehicle is detected by means of at least one detection unit E. On the basis of acquired data of the detection unit, objects in the surroundings of the vehicle are detected, the driver assistance device being controlled as a function of the detected objects, in particular as a function of their type, position, relative movement to the vehicle and their speed. The objects include pedestrians, cyclists, vehicles, other road users, buildings and other objects occurring in traffic.
Um einen zuverlässigen Betrieb der Fahrerassistenzvorrichtung zu ermöglichen, werden die von der Erfassungseinheit E erfassten Daten, d. h. die anhand der Daten durchgeführten Detektionen D der Objekte, plausibilisiert.In order to enable a reliable operation of the driver assistance device, the data acquired by the detection unit E, ie the detections D of the objects made on the basis of the data, made plausible.
Diese Plausibilisierung wird mittels einer Fusion mehrerer Informationsquellen IQ1 bis IQn durchgeführt. Die Informationsquellen IQ1 bis IQn umfassen dabei weitere Erfassungseinheiten, insbesondere Sensoren und Bilderfassungseinheiten. Die Informationsquellen IQ1 bis IQn umfassen weiterhin auch Auswerteverfahren, mittels welcher die mittels der Erfassungseinheit und der weiteren Erfassungseinheiten erfassten Daten ausgewertet werden.This plausibility check is carried out by means of a merger of several information sources IQ1 to IQn. The information sources IQ1 to IQn in this case comprise further detection units, in particular sensors and image acquisition units. The information sources IQ1 to IQn furthermore include evaluation methods, by means of which the data recorded by means of the detection unit and the further detection units are evaluated.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird mittels eines Klassifikators C die Detektion D der Objekte in den von der Erfassungseinheit E erfassten Daten durchgeführt. Anschließend werden die Detektionen D durch die Fusion der Informationsquellen IQ1 bis IQn plausibilisiert bzw. validiert. Bei den Informationsquellen IQ1 bis IQn kann es sich um verschiedene Quellen handeln, sowohl bezüglich einer Algorithmik als auch bezüglich der genutzten Erfassungseinheit. Alle Informationsquellen IQ1 bis IQn haben eine gemeinsame Struktur gemeinsam, welche in einem so genannten Training aufgebaut wird.In the illustrated embodiment, the detection D of the objects in the data acquired by the detection unit E is performed by means of a classifier C. Subsequently, the detections D are plausibilized or validated by the fusion of the information sources IQ1 to IQn. The information sources IQ1 to IQn can be different sources, both with regard to an algorithm and with regard to the detection unit used. All information sources IQ1 to IQn have a common structure in common, which is built up in a so-called training.
Die Struktur ermöglicht eine Bestimmung von Wahrscheinlichkeitsmaßen P1 bis Pz und Konfidenzmaßen K1 bis Km der Informationsquellen IQ1 bis IQn. Die Wahrscheinlichkeitsmaße P1 bis Pz geben an, mit welcher Wahrscheinlichkeit die jeweilige Informationsquelle IQ1 bis IQn richtig-positive Objektdetektionen, so genannte ”true-positives”, erzeugt. Die Konfidenzmaße K1 bis Km geben einen Wert an, welcher eine Unsicherheit des jeweiligen Wahrscheinlichkeitsmaßes P1 bis Pz widerspiegelt.The structure enables a determination of probability measures P1 to Pz and confidence measures K1 to Km of the information sources IQ1 to IQn. The probability measures P1 to Pz indicate with which probability the respective information source IQ1 to IQn generates true-positive object detections, so-called "true-positive". The confidence measures K1 to Km indicate a value which reflects an uncertainty of the respective probability measure P1 to Pz.
Dabei werden die Wahrscheinlichkeitsmaße P1 bis Pz und die Konfidenzmaße K1 bis Km aus Histogrammen Hpos, Hneg abgeleitet, welche anhand der Ausgaben eines Algorithmus der jeweiligen Kontextquelle, d. h. der Erfassungseinheit und/oder des Auswerteverfahrens, auf dem Trainingsdatensatz erstellt wurden. Es wird ein positives Histogramm Hpos der Ausgaben für die positiven Beispiele und analog ein negatives Histogramm Hneg für die negativen Beispiele erstellt. Hierbei wird anschließend eine Betaverteilung für eine Erfolgswahrscheinlichkeit anhand einer Anzahl der Einträge im jeweiligen positiven Histogramm Hpos und negativen Histogramm Hneg bzw. so genannten positiven und negativen Histogrammfächern berechnet. Ein Erwartungswert dieser Verteilung entspricht der Wahrscheinlichkeit, die eine Informationsquelle IQ1 bis IQn für die Richtigkeit der Detektion vergibt. Die Varianz der Verteilung ist direkt proportional zu der Konfidenz, mit der eine Informationsquelle IQ1 bis IQn ihre Ausgabe bewertet.In this case, the probability measures P1 to Pz and the confidence measures K1 to Km are derived from histograms H pos , H neg , which were created on the training data set on the basis of the outputs of an algorithm of the respective context source, ie the detection unit and / or the evaluation method. A positive histogram H pos of the outputs for the positive examples and, analogously, a negative histogram H neg for the negative examples are created. In this case, a beta distribution for a probability of success is then calculated on the basis of a number of entries in the respective positive histogram H pos and negative histogram H neg or so-called positive and negative histogram subjects. An expected value of this distribution corresponds to the probability that an information source IQ1 to IQn allocates for the correctness of the detection. The variance of the distribution is directly proportional to the confidence with which an information source IQ1 to IQn evaluates its output.
In einem nächsten Schritt werden die Wahrscheinlichkeitsmaße P1 bis Pz gemeinsam mit den Konfidenzmaßen K1 bis Km dazu verwendet, mehrere aus jeweils zweidimensionalen Wahrscheinlichkeitsmassen PM1 bis PM3 gebildete Einzelhypothesen auf einem Diskussionsrahmen R1, R2 zu modellieren, wobei eine Verteilung der Wahrscheinlichkeitsmassen PM1 bis PM3 auf dem Diskussionsrahmen R1, R2 bestimmt wird.In a next step, the probability measures P1 to Pz together with the confidence measures K1 to Km are used to model a plurality of individual hypotheses formed from two-dimensional probability masses PM1 to PM3 on a discussion frame R1, R2, wherein a distribution of the probability masses PM1 to PM3 on the discussion frame R1, R2 is determined.
Der Diskussionsrahmen R1 ist als symbolischer Diskussionsrahmen R1 ausgebildet, d. h. der symbolische Diskussionsrahmen R1 setzt sich aus verschiedenen Klassennamen zusammen. Alternativ oder zusätzlich wird als Diskussionsrahmen R2 ein reellwertiges Intervall, beispielsweise [0, 1], gewählt. Dabei beinhalten die Wahrscheinlichkeitsmassen PM2 und PM3 auf dem Diskussionsrahmen R2 Wahrscheinlichkeitsintervalle. Hierbei wird angenommen, dass Einzelhypothesen eine konstante Länge Ihyp aufweisen.The discussion framework R1 is designed as a symbolic discussion framework R1, ie the symbolic discussion framework R1 is composed of different class names. Alternatively or additionally, a real-valued interval, for example [0, 1], is selected as the discussion frame R2. The probability masses PM2 and PM3 on the discussion frame R2 include probability intervals. It is assumed that individual hypotheses have a constant length I hyp .
Nach der Modellierung der Einzelhypothesen aus den zweidimensionalen Wahrscheinlichkeitsmassen PM1 bis PM3 auf den Diskussionsrahmen R1, R2 wird mittels der so genannten Evidenztheorie nach Dempster-Shafer in einer Dempster-Shafer-Fusion DSF die Fusion der Einzelhypothesen durchgeführt.After modeling the individual hypotheses from the two-dimensional probability masses PM1 to PM3 on the discussion framework R1, R2, the fusion of the individual hypotheses is carried out by means of the so-called evidence theory according to Dempster-Shafer in a Dempster-Shafer fusion DSF.
Als Ergebnis der Fusion wird eine Gesamthypothese erzeugt, welche ein gemeinsames Wahrscheinlichkeitsmaß P und ein gemeinsames Konfidenzmaß K für eine richtigpositive Objektdetektion der Erfassungseinheit E umfasst. Das gemeinsame Wahrscheinlichkeitsmaß P und das gemeinsames Konfidenzmaß K werden aus einer Gesamtheit der Wahrscheinlichkeitsmaße P1 bis Pz und Konfidenzmaße K1 bis Km aller Informationsquellen IQ1 bis IQn erzeugt.As a result of the fusion, an overall hypothesis is generated which comprises a common probability measure P and a common confidence measure K for a correct positive object detection of the detection unit E. The common probability measure P and the common confidence measure K are generated from a totality of the probability measures P1 to Pz and confidence measures K1 to Km of all information sources IQ1 to IQn.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass anhand der Fusion Aussagen über den gesamten Wahrscheinlichkeitsraum getroffen werden können. Insbesondere aufgrund der Verwendung der reellwertigen Intervalle als Diskussionsrahmen R2 ist es gegenüber herkömmlichen Verfahren, welche lediglich für eine angenommene Wahrscheinlichkeit einen Konfidenzaussage treffen können, möglich, multimodale Verteilungen zwischen 0 und 1 zu betrachten. Auch ist es dabei möglich, Aussagen zur Form zu treffen. Beispielsweise wird ermittelt, wie hoch das gesamte Konfidenzmaß K für die Aussage ”Es ist ganz sicher ein Objekt” ist. ”Ganz sicher” bezeichnet beispielsweise ein gesamtes Wahrscheinlichkeitsmaß P zwischen 0,8 und 1,0.It is particularly advantageous that based on the merger statements about the entire probability space can be made. In particular, due to the use of the real-valued intervals as a discussion framework R2, it is possible to consider multimodal distributions between 0 and 1 compared to conventional methods which can only make a confidence statement for an assumed probability. It is also possible to make statements about the form. For example, it is determined how high the total confidence measure K is for the statement "It is certainly an object". For example, "quite sure" denotes an overall probability measure P between 0.8 and 1.0.
Nach der Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsmassen, werden die Aussagen der Quellen nach der Dempster-Shafer Theorie fusioniert. Die Ausgabe ist eine gemeinsame Wahrscheinlichkeit für ein True Positive sowie die dazugehörige gemeinsame Konfidenz.After the determination of the probability masses, the statements of the sources are fused according to the Dempster-Shafer theory. The output is a common probability of a true Positive as well as the associated common confidence.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
- CC
- Klassifikatorclassifier
- DD
- Detektiondetection
- DSFDSF
- Dempster-Shafer-FusionDempster-Shafer fusion
- Ee
- Erfassungseinheitacquisition unit
- Hneg, Hpos H neg , H pos
- Histogrammhistogram
- IQ1I Q1
- Informationsquellesource of information
- IQnIQN
- Informationsquellesource of information
- KK
- gemeinsames Konfidenzmaßcommon confidence measure
- K1 bis KmK1 to Km
- Konfidenzmaßconfidence measure
- Ihyp I hyp
- Längelength
- PP
- gemeinsames Wahrscheinlichkeitsmaßcommon probability measure
- P1 bis PzP1 to Pz
- Wahrscheinlichkeitsmaßprobability
- PM1PM1
- Wahrscheinlichkeitsmasseprobability mass
- PM2PM2
- Wahrscheinlichkeitsmasseprobability mass
- PM3PM3
- Wahrscheinlichkeitsmasseprobability mass
- R1R1
- Diskussionsrahmendiscussion framework
- R2R2
- Diskussionsrahmendiscussion framework
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006046843 A1 [0003] DE 102006046843 A1 [0003]
- DE 102010032062 A1 [0004] DE 102010032062 A1 [0004]
Claims (9)
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