DE102016213377A1 - Method and device for driving height detection - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe H1,2,3 einer mit einem Fahrzeug 1 zu unterfahrenden Engstelle. Um eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe H1,2,3 einer mit einem Fahrzeug 1 zu unterfahrenden Engstelle anzugeben, das/die die eine zuverlässige, ressourcenschonende Durchfahrtshöhenbestimmung im Nah- und Fernbereich ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass der vorausliegende Fahrweg 2 mit einer monokularen Kamera 4 aufgenommen wird und in der aufgenommenen Bilderfolge markante Merkmale identifiziert werden, aus denen mit Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem eine virtuelle 3D-Abildung der Fahrzeugumgebung erzeugt wird, ein virtuelles Höhenprofil des vorausliegenden Fahrwegs 2 mit einer Kamera 4 erstellt wird und in der virtuellen 3D-Abbildung der Fahrzeugumgebung potentielle Hindernisse identifiziert werden, indem der Abstand zwischen einem potentiellen Hindernis und dem Fahrweg 2 bestimmt wird, wobei ein Warnsignal abgeben wird und/oder ein Bremseingriff erfolgt, wenn der Abstand zwischen einem detektierten Hindernis und dem Fahrweg 2 einen kritischen und vorgebbaren Wert unterschreitet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine monokulare Kamera 4, mit der der vorausliegende Fahrweg 2 des Fahrzeugs 1 aufgenommen wird und mit der potentielle Hindernisse identifiziert werden, um deren Position in einem dreidimensionalen virtuellen Höhenprofil zu bestimmen.The present invention relates to an apparatus and a method for determining the passage height H1,2,3 of a bottleneck to be traversed by a vehicle 1. In order to provide a device and a method for determining the headroom H1,2,3 a bottleneck to be traversed by a vehicle 1, which enables reliable, resource-conserving passage height determination in the near and far range, it is proposed that the preceding roadway 2 with a monocular camera 4 is recorded and in the recorded image sequence distinctive features are identified, from which with respect to a vehicle coordinate system, a virtual 3D image of the vehicle environment is generated, a virtual height profile of the road ahead 2 is created with a camera 4 and in the virtual 3D map of the vehicle environment potential obstacles are identified by the distance between a potential obstacle and the track 2 is determined, which is a warning signal and / or a braking intervention occurs when the distance between a detected obstacle and the track 2 a critical n and predetermined value falls below. The device according to the invention has a monocular camera 4 with which the preceding track 2 of the vehicle 1 is recorded and with which potential obstacles are identified in order to determine their position in a three-dimensional virtual height profile.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe einer mit einem Fahrzeug zu unterfahrenden Engstelle.The present invention relates to an apparatus and a method for determining the passage height of a constriction to be traversed by a vehicle.

Im Straßenverkehr kommt es sowohl außerorts als auch innerorts regelmäßig zu Situationen, bei denen Fahrzeugführer mit nicht unterfahrbaren vertikalen Engstellen konfrontiert werden. Insbesondere bei Einfahrten in Parkhäuser, Tiefgaragen und Unterführungen ist die Durchfahrtshöhe begrenzt. Auch niedrig hängende Äste können ein solches Hindernis darstellen. On and off the road, there are regular situations, both in and out of town, where drivers are confronted with non-traversable vertical bottlenecks. Especially when entering car parks, underground car parks and underpasses, the clearance height is limited. Even low-hanging branches can be such an obstacle.

In solchen Situationen muss der Fahrzeugführer sowohl die Höhe des eigenen Fahrzeugs als auch die lichte Höhe der vertikalen Engstelle einschätzen, um eine Kollision zu vermeiden, die ansonsten zu massiven Fahrzeug- und Personenschäden führen kann. In such situations, the driver must estimate both the height of the own vehicle and the clear height of the vertical throat to avoid a collision that could otherwise result in massive vehicle and personal injury.

Es hat bereits mehrfach Versuche einer automatischen Durchfahrtshöhenerkennung für Fahrzeuge gegeben, die jedoch entweder ungenügende Ergebnisse lieferten und/oder mit erheblichen Kosten verbunden waren, was beides nachteilbehaftet ist. There have been several attempts to automatically drive-through height detection for vehicles, but either provided insufficient results and / or were associated with considerable costs, both of which is disadvantageous.

Die Bestimmung der Durchfahrtshöhe mit einem Ultraschallsensor, wie es beispielsweise in DE 10 2004 015 749 A1 beschrieben ist, setzt in der Praxis voraus, dass sich das Fahrzeug langsam an das vertikale Hindernis annähert, was im fließenden Verkehr nicht umsetzbar ist. The determination of the clearance height with an ultrasonic sensor, as for example in DE 10 2004 015 749 A1 In practice, the vehicle assumes that the vehicle is slowly approaching the vertical obstacle, which is not feasible in flowing traffic.

Die alternative Verwendung eines Radarsensors, was ebenfalls in DE 10 2004 015 749 A1 offenbart ist, ist aufgrund der eingeschränkt möglichen Winkelmessung nicht exakt genug, weil bereits eine abweichende Messung von 2° bei einer Entfernung von 30 m zu einer Ungenauigkeit von ±1,05 m führt. Ferner ist bei Radarsensoren der vertikale Öffnungswinkel gering, so dass vergleichsweise hohe Hindernisse im Nahbereich nicht erfasst werden können. The alternative use of a radar sensor, which is also in DE 10 2004 015 749 A1 is not accurate enough due to the limited possible angle measurement, because even a different measurement of 2 ° at a distance of 30 m leads to an inaccuracy of ± 1.05 m. Furthermore, in radar sensors, the vertical opening angle is low, so that comparatively high obstacles in the near range can not be detected.

Für die Anwendung eines optischen Systems zur Durchfahrtshöhenerkennung, wie es in DE 10 2006 041 651 A1 angedacht wird, haben sich automotive 3D-Kameras ebenfalls als nachteilbehaftet herausgestellt, weil diese eine geringe Auflösung besitzen und insofern vertikale Hindernisse erst bei einer geringen Entfernung zuverlässig detektierbar sind, was unmittelbar mit einer verspäteten Warnung vor dem Hindernis verbunden ist. Darüber hinaus setzt die Verwendung von 3D-Kameras die Aussendung eines Lichtsignals voraus, wodurch die Kamera um ein Zusatzmodul erweitert werden müsste. Schließlich scheidet die Verwendung von automotiven 3D-Kameras aufgrund der Störempfindlichkeit gegenüber anderer Lichtquellen, wie beispielsweise dem entgegenkommenden Straßenverkehr, aus. For the application of an optical system for driving height detection, as in DE 10 2006 041 651 A1 is considered, automotive 3D cameras have also been found to be disadvantageous, because they have a low resolution and thus vertical obstacles are reliably detected only at a small distance, which is directly associated with a delayed warning of the obstacle. In addition, the use of 3D cameras requires the transmission of a light signal, which would require the addition of an additional module to the camera. Finally, the use of automotive 3D cameras is ruled out due to the susceptibility to interference from other sources of light, such as oncoming traffic.

Stereokameras benötigen einen relativ großen Bauraum, um ausreichend Platz für zwei Linsen zu schaffen, was das Sichtfeld des Fahrers einschränkt. Schließlich besitzt das Tiefenbild solcher Stereokameras eine vergleichsweise geringe Reichweite, was zu Funktionseinschränkungen bei hohen Fahrgeschwindigkeiten führt. Stereo cameras require a relatively large amount of space to make enough space for two lenses, which limits the driver's field of vision. Finally, the depth image of such stereo cameras has a comparatively short range, resulting in functional limitations at high speeds.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe einer mit einem Fahrzeug zu unterfahrenden Engstelle anzugeben, die/das die zuvor genannten Nachteile ausräumt. Insbesondere soll eine zuverlässige, ressourcenschonende Durchfahrtshöhenbestimmung im Nah- und Fernbereich angegeben werden, was auch bei hohen Geschwindigkeiten eine genaue Erkennung von Hindernissen gewährleistet. On this basis, it is the object of the present invention to provide an apparatus and a method for determining the passage height of a constricted with a vehicle bottleneck, which / eliminates the disadvantages mentioned above. In particular, a reliable, resource-saving drive-height determination in the near and far range should be specified, which ensures accurate detection of obstacles even at high speeds.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. This object is achieved by the method according to claim 1 and the device according to claim 6.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist mehrere Verfahrensschritte auf, auf die im folgenden und mit Hinweis auf optionale und bevorzugte Ausgestaltungen eingegangen wird.The method according to the invention comprises a plurality of method steps, which will be discussed below with reference to optional and preferred embodiments.

Zunächst wird der vorausliegende Fahrweg mit einer monokularen Kamera aufgenommen und es werden in der ausgenommenen Bilderfolge markante Merkmale identifiziert, aus denen mit Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem eine virtuelle 3D-Abbildung der Fahrzeugumgebung erzeugt wird. Genauer gesagt werden initial markante Merkmale in einem Einzelbild der monokularen Kamera identifiziert. Diese Merkmale werden in den nachfolgenden Bildern des Bildstroms erneut detektiert. Aus der Verschiebung der Merkmale innerhalb der Bilderfolge werden über ein Triangulationsverfahren relative 3D-Positionen der Merkmale bestimmt. Für eine Skalierung im Fahrzeugkoordinatensystem wird die Eigenbewegung des Fahrzeugs berücksichtigt. Aus diesen Informationen wird eine virtuelle 3D-Abbildung der vorausliegenden Fahrzeugumgebung erzeugt.Firstly, the route ahead is taken with a monocular camera and distinctive features are identified in the excluded image sequence, from which a virtual 3D image of the vehicle environment is generated with reference to a vehicle coordinate system. More specifically, initially distinctive features are identified in a single image of the monocular camera. These features are detected again in the subsequent images of the image stream. From the displacement of the features within the image sequence, relative 3D positions of the features are determined by a triangulation method. For a scaling in the vehicle coordinate system, the proper motion of the vehicle is taken into account. From this information, a virtual 3D image of the vehicle environment ahead is generated.

Ferner wird ein virtuelles Höhenprofil des vorausliegenden Fahrwegs mit einer Kamera erstellt. Hierzu können aus der bereits vorhandenen virtuellen 3D-Abbildung der Fahrzeugumgebung die Punkte bestimmt werden, die dem vorausliegenden Fahruntergrund zuzuordnen sind, woraus das Höhenprofil berechnet wird. Um den Verlauf des vorausliegenden Fahrwegs zu ermitteln, können auch Spurinformationen aus dem aktuellen (zweidimensionalen) Kamerabild die dreidimensionalen Punkte der virtuellen Fahrzeugumgebung und/oder eine Prädiktion der aktuellen Eigenbewegung des Fahrzeugs genutzt werden. Furthermore, a virtual height profile of the road ahead is created with a camera. For this purpose, the points that are to be assigned to the preceding driving surface can be determined from the already existing virtual 3D image of the vehicle environment, from which the height profile is calculated. Track information from the current (two-dimensional) camera image can also be used to determine the course of the preceding travel path, the three-dimensional points of the virtual path Vehicle environment and / or a prediction of the current intrinsic motion of the vehicle can be used.

Zeitgleich werden in der virtuellen 3D-Abbildung der Fahrzeugumgebung potentielle Hindernisse identifiziert, indem der Abstand zwischen einem potentiellen Hindernis und dem Fahrweg bestimmt wird, wobei ein Warnsignal abgegeben wird und/oder ein Bremseingriff erfolgt, wenn der Abstand zwischen einem detektierten Hindernis und dem Fahrweg einen kritischen und vorgebbaren Wert unterschreitet. Unterstützend für die Hinderniserkennung werden im zweidimensionalen Bild Algorithmen zur Kantendetektion angewendet. Die detektierten Kanten werden ebenfalls trianguliert und der dreidimensionalen Fahrzeugumgebung als Linie im Raum hinzugefügt. Zur Erhöhung der Detektionsrate von Hindernissen können zusätzlich lernende Algorithmen angewendet werden, wie beispielsweise Deep Learning. Diese Algorithmen können zuvor extern auf vertikale Hindernisse trainiert werden und sind dann in der Lage, Objekte innerhalb des Bildstroms als potentielle Hindernisse zu identifizieren. At the same time, potential obstacles are identified in the virtual 3D image of the vehicle environment by determining the distance between a potential obstacle and the roadway, wherein a warning signal is emitted and / or a braking intervention takes place when the distance between a detected obstacle and the roadway falls below the critical and specifiable value. Supportive for obstacle detection, two-dimensional image algorithms are used for edge detection. The detected edges are also triangulated and added to the three-dimensional vehicle environment as a line in space. To increase the detection rate of obstacles additional learning algorithms can be applied, such as deep learning. These algorithms can previously be trained externally on vertical obstacles and are then able to identify objects within the image stream as potential obstacles.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend und in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are given below and in the subclaims.

Es wurde bereits angesprochen, dass ein Warnsignal (vorzugsweise optisch und/oder akustisch) abgegeben wird, wenn der Abstand zwischen einem detektieren Hindernis und dem Fahrweg einen kritischen Wert unterschreitet. Die Bestimmung des Abstands zwischen den potentiellen Hindernissen und der Fahrbahn erfolgt fallabhängig und in zumindest drei unterschiedlichen Weisen. In erster Näherung erfolgt die Abstandsbestimmung entlang einer Geraden, die senkrecht zur Aufstandsebenen des Fahrzeugs angeordnet ist, was eine schnelle und ressourcenschonende Abstandsbestimmung darstellt. Für den Fall einer ebenen Fahrbahn ist diese Berechnungsmethode präzise und liefert den tatsächlichen Abstand und mithin die zur Verfügung stehende Durchfahrtshöhe.It has already been mentioned that a warning signal (preferably visually and / or acoustically) is emitted when the distance between a detected obstacle and the travel path falls below a critical value. The determination of the distance between the potential obstacles and the roadway is case dependent and in at least three different ways. In a first approximation, the determination of the distance along a straight line, which is arranged perpendicular to the Aufstandsebenen of the vehicle, which is a fast and resource-saving distance determination. In the case of a flat road, this calculation method is precise and provides the actual distance and thus the available headroom.

Wird abweichend hiervon ein dreidimensionaler Fahruntergrund registriert, wird die Durchfahrtshöhe zunächst lotrecht (senkrecht) zu einer Horizontalen bestimmt, deren Lage aufgrund der feststellbaren Fahrzeugneigung bekannt ist.If, in deviation from this, a three-dimensional driving surface is registered, the clearance height is first determined perpendicularly (perpendicularly) to a horizontal, the position of which is known on the basis of the ascertainable vehicle inclination.

Sollte festgestellt werden, dass eine etwaige Krümmung des vorausliegenden Fahruntergrundes einen kritischen Wert überschreitet, wird das virtuelle dreidimensionale Höhenprofil im Bereich des potentiellen Hindernisses untersucht und es wird der tatsächliche Abstand zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Hindernis ermittelt, der vertikal zur Fahrbahnoberfläche zu bestimmen ist. Im Fall einer ebenen Fahrbahn, die unabhängig hiervon ein konstantes positives oder negatives Gefälle aufweisen kann, sind die Messergebnisse identisch und eine Überprüfung ist entbehrlich, weshalb bereits der ressourcenschonende Algorithmus korrekte Werte bestimmt.Should it be determined that any curvature of the underlying driving surface exceeds a critical value, the virtual three-dimensional height profile in the area of the potential obstacle is examined and the actual distance between the road surface and the obstacle is determined which is to be determined vertically to the road surface. In the case of a flat roadway, which may independently have a constant positive or negative gradient, the measurement results are identical and a review is unnecessary, which is why even the resource-saving algorithm determines correct values.

Sollte der Fahrzeugführer auf das Warnsignal nicht reagieren, erfolgt ein automatischer Bremseingriff bis hin zum Stillstand des Fahrzeugs vor dem detektierten Hindernis. Die Durchfahrtshöhenerkennung kann zudem mit den vorhergesagten Streckendaten (PSD) und einer zusätzlichen Verkehrszeichenerkennung kombiniert werden. Die vorhergesagten Streckendaten beinhalten relative Informationen über die in der Navigation vorgeschlagene Route. Dabei können die Höhen von Brücken, Parkhäusern, Einfahrten hinterlegt werden und so vorab eine adäquate Route ausgewählt werden. Die Verkehrszeichenerkennung erfasst die Schilder zur Durchfahrtshöhenbegrenzung, deren Inhalt mit der Berechnung der Durchfahrtshöhe abgeglichen werden kann. If the driver does not respond to the warning signal, an automatic braking intervention takes place up to the standstill of the vehicle in front of the detected obstacle. The through height detection can also be combined with the predicted route data (PSD) and additional traffic sign recognition. The predicted route data includes relative information about the route proposed in the navigation. The heights of bridges, multi-storey car parks and driveways can be stored, so that an adequate route can be chosen in advance. The traffic sign recognition detects the signs for the driving height limitation whose content can be compared with the calculation of the passage height.

Ferner ist das vorgeschlagene Verfahren mit weiterer Umfeldsensorik kombinierbar, wie beispielsweise Radar- oder Lidarsystemen. Dabei können die Sensoren komplementär fusioniert werden. Furthermore, the proposed method can be combined with other environment sensors, such as radar or lidar systems. The sensors can be fused complementarily.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zusätzlich oder alternativ zur Bestimmung des Höhenprofils des Fahruntergrundes mit der monokularen Kamera eine Area-View-Kamera eingesetzt wird. Konkret werden in diesem Fall zur Erstellung des dreidimensionalen Höhenprofils des vorausliegenden Fahrwegs in definierten Zeitabständen Bilder des Fahrwegs mittels der Area-View-Kamera aufgenommen, auf denen relevante Merkmalspunkte des Fahrwegs identifiziert werden, deren Verschiebung in der Bilderfolge eine Bestimmung der jeweiligen Position erlaubt. Die aus dem Bildfluss der Area-View-Kamera erzeugten dreidimensionalen Punkte werden der dreidimensionalen Fahrzeugumgebung hinzugefügt, die durch die monokulare Kamera erzeugt wurden. Die ausschließliche Verwendung der monokularen Kamera, mit der auch die potentiellen Hindernisse detektiert werden, ist vorteilhaft für die Erstellung des virtuellen dreidimensionalen Höhenprofils, weil lediglich eine Kamera für die Erstellung des Höhenprofils und die Erkennung der Hindernisse eingesetzt wird. According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that an area-view camera is additionally or alternatively used to determine the height profile of the driving surface with the monocular camera. Specifically, in this case, images of the travel path are recorded at defined time intervals for generating the three-dimensional height profile of the path ahead by means of the area view camera, on which relevant feature points of the travel path are identified whose shift in the image sequence allows a determination of the respective position. The three-dimensional points generated from the image flow of the area-view camera are added to the three-dimensional vehicle environment created by the monocular camera. The exclusive use of the monocular camera, with which the potential obstacles are detected, is advantageous for the creation of the virtual three-dimensional height profile, because only one camera is used for the creation of the height profile and the detection of the obstacles.

Hierdurch ergeben sich nicht nur Raumvorteile, sondern das Verfahren kann ressourcenschonend angewendet werden. Auch sind Fehlberechnungen aufgrund ungenau vermessener Tiltwinkel der Kameras ausgeschlossen. This not only results in space advantages, but the process can be used in a resource-saving manner. Also, miscalculations due to inaccurate measured tilt angle of the cameras are excluded.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe besitzt erfindungsgemäß eine monokulare Kamera, mit der der vorausliegende Fahrweg des Fahrzeugs aufgenommen wird und mit der potentielle Hindernisse identifiziert werden, um deren Position in einem dreidimensionalen virtuellen Höhenprofil zu bestimmen. Im Vergleich zu einer anderen Sensorik (Bifokale/Trifokale Kamera, Laserscanner etc.) ist die Verwendung einer monokularen Kamera wesentlich kostengünstiger und wird bereits erfolgreich für eine Vielzahl anderer Fahrer- und Fahrzeugassistenzsysteme verwendet. Dies vereinfacht eine Package- und Funktionsintegration ins Fahrzeug erheblich.According to the invention, the device according to the invention for determining the passage height has a monocular camera with which the vehicle's path ahead is picked up and identified with the potential obstacles to determine their position in a three-dimensional virtual elevation profile. Compared to other sensors (bifocal / trifocal camera, laser scanner etc.), the use of a monocular camera is much cheaper and already successfully used for a variety of other driver and vehicle assistance systems. This considerably simplifies package and functional integration into the vehicle.

Vorzugsweise weist die monokulare Kamera einen horizontalen Öffnungswinkel von mindestens 75° auf, wobei der Öffnungswinkel auch abhängig von den dynamischen Grenzen des Fahrzeugs sein kann. Eine kleinere maximale Querbeschleunigung führt hierbei zu einem kleineren horizontalen Öffnungswinkel. Der vertikale Öffnungswinkel beträgt ebenfalls mindestens 75°. Dabei ist die Kamera vorzugsweise mit einem Tiltwinkel von 0° gegenüber der Fahrbahn ausgerichtet und die Kamera ist bevorzugt auf halber Fahrzeughöhe angeordnet, was die Abstandsberechnung nicht nur vereinfacht sondern auch zu genaueren Ergebnissen führt. Bei dieser Ausrichtung können insbesondere beim Losfahren Hindernisse detektiert werden, die 5 m vor dem Fahrzeug und in einer Höhe von 4 m sind.Preferably, the monocular camera has a horizontal opening angle of at least 75 °, wherein the opening angle may also be dependent on the dynamic limits of the vehicle. A smaller maximum lateral acceleration leads to a smaller horizontal opening angle. The vertical opening angle is also at least 75 °. The camera is preferably aligned with a tilt angle of 0 ° relative to the road and the camera is preferably arranged at half the vehicle height, which not only simplifies the distance calculation but also leads to more accurate results. In this orientation obstacles can be detected, especially when driving off, which are 5 m in front of the vehicle and at a height of 4 m.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe kann auch für das Rückwärtsfahren angewendet werden. Dafür ist eine monokulare Kamera im Fahrzeug so anzuordnen, dass der rückwärtige Fahrweg erfasst wird. The device according to the invention for determining the passage height can also be used for reversing. For this, a monocular camera is to be arranged in the vehicle so that the rear track is detected.

Konkrete Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1 bis 4 beschrieben, die unterschiedliche Situationen bei der Durchfahrtshöhenbestimmung zeigen. Concrete embodiments of the invention are described below with reference to 1 to 4 described that show different situations in the headroom determination.

1 zeigt ein Fahrzeug 1, dass auf einer horizontalen Fahrbahn 2 in Fahrrichtung 3 fährt. Das Fahrzeug 1 besitzt eine monokulare Kamera 4, die mit einem vertikalen Öffnungswinkel Įvon mindestens 75° die vorausliegende Umgebung aufnimmt. Gegenüber der Aufstandsebenen 5 des Fahrzeugs 1, die durch die Aufstandspunkte der Räder 8 auf der Fahrbahn 2 definiert ist, weist die Kamera 4 einen Tiltwinkel von 0° auf. Weil in 1 eine ebene Fahrbahn 2 dargestellt ist, die mit der Aufstandsebenen 5 zusammenfällt, ist die optische Achse 9 der monokularen Kamera 4 parallel zur Fahrbahn 2 ausgerichtet. 1 shows a vehicle 1 that on a horizontal roadway 2 in the direction of travel 3 moves. The vehicle 1 has a monocular camera 4 , which with a vertical opening angle Į of at least 75 °, picks up the environment ahead. Opposite the riot levels 5 of the vehicle 1 caused by the contact points of the wheels 8th on the roadway 2 is defined, the camera rejects 4 a tilt angle of 0 °. Because in 1 a flat lane 2 is shown with the riot levels 5 coincides, is the optical axis 9 the monocular camera 4 parallel to the roadway 2 aligned.

Die Kamera 4 nimmt in definierten Zeitpunkten die vorausliegende Fahrzeugumgebung auf und es werden automatisch markante Merkmale identifiziert. Im dargestellten Beispiel sind dies Punkte auf der Fahrbahnoberfläche 2 und die Kante 6 als potentielles Hindernis. Aus der Verschiebung der Punkte im Bilderstrom lässt sich mit Bezug auf ein Fahrzeugkoordinationensystem die relative Position der Merkmale bestimmen. Insbesondere lässt sich der Abstand der Kante 6 zur Aufstandsebenen 5 des Fahrzeugs 1 bestimmen, was eine erste Näherung der vorausliegenden Durchfahrtshöhe H1 darstellt und für hinreichend ebene Fahrbahnoberflächen ausreicht. 1 zeigt, dass die Durchfahrtshöhe H1 vertikal zur Fahrbahn 2 und zur aktuellen Aufstandsebenen 5 ist. Weil die Durchfahrtshöhe H1 geringfügig größer ist als die Fahrzeughöhe HF wird im vorliegenden Fall kein Warnsignal abgegeben und das Hindernis bzw. die Kante 6 kann unterfahren werden. The camera 4 At defined times, it picks up the vehicle environment ahead and automatically identifies distinctive features. In the example shown, these are points on the road surface 2 and the edge 6 as a potential obstacle. From the displacement of the points in the image stream, the relative position of the features can be determined with reference to a vehicle coordination system. In particular, the distance of the edge can be 6 to the rebellion levels 5 of the vehicle 1 determine what represents a first approximation of the headroom H 1 ahead and sufficient for sufficiently flat road surfaces. 1 shows that the headroom H 1 vertical to the roadway 2 and the current insurgency levels 5 is. Because the headroom H 1 is slightly larger than the vehicle height H F no warning signal is emitted in the present case and the obstacle or the edge 6 can be driven under.

2 zeigt eine Situation, bei der die Fahrbahn 2 eine konstante (negative) Neigung gegenüber einer Horizontalen 10 besitzt. Auch in diesem Fall führt eine Abstandsberechnung zwischen dem Hindernis 6 und der Aufstandsebenen 5 zum korrekten Ergebnis der Höhe H2 und die Näherung kann zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe H2 ohne weiteres verwendet werden. 2 shows a situation where the roadway 2 a constant (negative) inclination to a horizontal 10 has. Also in this case, a distance calculation between the obstacle leads 6 and the insurgency levels 5 to correct a result of the height H 2 and the approximation can be used to determine the headroom H 2 without further ado.

Anders hingegen stellt sich die Situation in 3 dar. Dort weist die vorausliegende Fahrbahn 2 einen Knick 11 auf und der Abstand H1 zur Aufstandsebenen 5 lässt eine hinreichende Durchfahrtshöhe H1 vermuten. In einem solchen Fall, in dem ein gekrümmter bzw. nicht ebener Fahrbahnverlauf 2 detektiert wird, wird im Rahmen einer zweiten Näherung die Durchfahrtshöhe H2 lotrecht zu einer Horizontalen 10 bestimmt. Weil im dargestellten Ausführungsbeispiel die Fahrbahn 2 unmittelbar unterhalb der Kante 6 ebenfalls horizontal angeordnet ist, entspricht die derart festgestellte Höhe H2 der tatsächlichen Durchfahrtshöhe und die Berechnung ist hinreichend genau.In contrast, the situation is different 3 There shows the road ahead 2 a kink 11 on and the distance H 1 to the riot levels 5 lets assume a sufficient headroom H 1 . In such a case, in which a curved or non-planar road course 2 is detected, the passage height H 2 is perpendicular to a horizontal in a second approximation 10 certainly. Because in the illustrated embodiment, the roadway 2 just below the edge 6 is also arranged horizontally, corresponds to the thus determined height H 2 of the actual headroom and the calculation is sufficiently accurate.

4 zeigt schließlich eine Situation, bei der weder eine Abstandsbestimmung zur Aufstandsebenen 5 noch eine lotrechte Bestimmung zu einer Horizontalen 10 zum richtigen Ergebnis der Durchfahrtshöhenmessung führt. In diesem Fall ist aufgrund der stark gekrümmten Fahrbahnoberfläche 2 der gesamte Bereich 12 unterhalb der Kante 6 zu untersuchen und es müssen die Punkte auf der Fahrbahnoberfläche 2 herausgefunden werden, bei dem eine Senkrechte zur Fahrbahnoberfläche das Hindernis schneidet. 4 finally shows a situation where neither a distance determination to the riot levels 5 another vertical determination to a horizontal 10 leads to the correct result of the clearance height measurement. In this case, due to the strongly curved road surface 2 the entire area 12 below the edge 6 to investigate and it must have the points on the road surface 2 in which a perpendicular to the road surface intersects the obstacle.

Die hierfür erforderlichen Algorithmen sind im Vergleich zu den beiden anderen Alternativen wesentlich aufwendiger und daher nur in besonderen Fällen anzuwenden, bei denen aufgrund der starken Fahrbahnkrümmung ein Näherungsverfahren zu falschen Ergebnissen führt. The algorithms required for this purpose are considerably more complicated in comparison to the other two alternatives and therefore can only be used in special cases in which an approximation method leads to incorrect results due to the strong road curvature.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeug vehicle
22
Fahrbahn roadway
33
Fahrtrichtung direction of travel
44
monokulare Kamera monocular camera
5 5
Aufstandsebene standing plane
66
Kante edge
88th
Räder bikes
99
optische Achse der monokularen Kamera optical axis of the monocular camera
1010
Horizontale horizontal
1111
Knick kink
1212
Bereich unterhalb der Kante Area below the edge
DD
vertikaler Öffnungswinkel der monokularen Kamera vertical opening angle of the monocular camera
H1,2,3 H 1,2,3
Durchfahrtshöhe Headroom
HF H F
Fahrzeughöhe vehicle height

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004015749 A1 [0005, 0006] DE 102004015749 A1 [0005, 0006]
  • DE 102006041651 A1 [0007] DE 102006041651 A1 [0007]

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe (H1,2,3) einer mit einem Fahrzeug (1) zu unterfahrenden vertikalen Engstelle, dadurch gekennzeichnet, dass a) der vorausliegende Fahrweg (2) mit einer monokularen Kamera (4) aufgenommen wird und in der aufgenommenen Bilderfolge markante Merkmale identifiziert werden, aus denen mit Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem eine virtuelle 3D-Abildung der Fahrzeugumgebung erzeugt wird, b) ein virtuelles Höhenprofil des vorausliegenden Fahrwegs (2) mit einer Kamera erstellt wird und c) in der virtuellen 3D-Abbildung der Fahrzeugumgebung potentielle Hindernisse identifiziert werden, indem der Abstand zwischen einem potentiellen Hindernis und dem Fahrweg (2) bestimmt wird, wobei ein Warnsignal abgeben wird und/oder ein Bremseingriff erfolgt, wenn der Abstand zwischen einem detektierten Hindernis und dem Fahrweg (2) einen kritischen und vorgebbaren Wert unterschreitet. Method for determining the drive-through height (H 1,2,3) of one (with a vehicle 1 ) to be traversed vertical bottleneck, characterized in that a) the preceding track ( 2 ) with a monocular camera ( 4 ) are identified and in the recorded image sequence distinctive features are identified, from which with respect to a vehicle coordinate system, a 3D virtual image of the vehicle environment is generated, b) a virtual height profile of the route ahead ( 2 ) is created with a camera and c) in the virtual 3D image of the vehicle environment potential obstacles are identified by the distance between a potential obstacle and the road ( 2 ) is determined, wherein a warning signal is issued and / or a braking intervention takes place when the distance between a detected obstacle and the track ( 2 ) falls below a critical and specifiable value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem potentiellen Hindernis und der Fahrbahn (2) entlang einer Geraden bestimmt wird, die senkrecht zur Aufstandsebenen (5) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist.Method according to claim 1, characterized in that the distance between the potential obstacle and the roadway ( 2 ) is determined along a straight line perpendicular to the insurgency levels ( 5 ) of the vehicle ( 1 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem potentiellen Hindernis und der Fahrbahn (2) senkrecht zu einer Horizontalen (10) ermittelt wird, sofern die vorausliegende Fahrbahn (2) eine Krümmung aufweist, die einen kritischen Wert nicht überschreitet.Method according to claim 1, characterized in that the distance between the potential obstacle and the roadway ( 2 ) perpendicular to a horizontal ( 10 ), provided that the preceding roadway ( 2 ) has a curvature that does not exceed a critical value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem potentiellen Hindernis und der Fahrbahn (2) senkrecht zur Fahrbahnoberfläche (2) ermittelt wird, sofern die vorausliegende Fahrbahn (2) eine Krümmung aufweist, die einen kritischen Wert überschreitet. Method according to claim 1, characterized in that the distance between the potential obstacle and the roadway ( 2 ) perpendicular to the road surface ( 2 ), provided that the preceding roadway ( 2 ) has a curvature exceeding a critical value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung des dreidimensionalen Höhenprofils des vorausliegenden Fahrwegs (2) in definierten Zeitabständen Bilder des Fahrwegs mittels der monokularen Kamera (4) oder einer Area-View-Kamera aufgenommen werden, auf denen relevante Merkmalspunkte des Fahrwegs (2) identifiziert werden, deren Verschiebung in der Bilderfolge eine Bestimmung der jeweiligen Position erlaubt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the creation of the three-dimensional height profile of the preceding track ( 2 ) at defined intervals images of the travel path by means of the monocular camera ( 4 ) or an area-view camera, on which relevant feature points of the travel path ( 2 ) whose displacement in the image sequence allows a determination of the respective position. Vorrichtung zur Bestimmung der Durchfahrtshöhe einer mit einem Fahrzeug (1) zu unterfahrenden vertikalen Engstelle, gekennzeichnet durch eine monokulare Kamera (4), mit der der vorausliegende Fahrweg (2) des Fahrzeugs (2) aufgenommen wird und mit der potentielle Hindernisse identifiziert werden, um deren Position in einem dreidimensionalen virtuellen Höhenprofil zu bestimmen.Device for determining the headroom of a vehicle ( 1 ) to be traversed vertical bottleneck, characterized by a monocular camera ( 4 ), with which the road ahead ( 2 ) of the vehicle ( 2 ) and identifying potential obstacles to determine their position in a three-dimensional virtual elevation profile. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die monokulare Kamera (2) einen vertikalen Öffnungswinkel (D) und/oder einen horizontalen Öffnungswinkel von jeweils mindestens 75° besitzt. Device according to claim 6, characterized in that the monocular camera ( 2 ) has a vertical opening angle (D) and / or a horizontal opening angle of at least 75 ° each. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (4) in einem Tiltwinkel gegenüber der Fahrbahn (2) von 0° angeordnet ist. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the camera ( 4 ) in a tilt angle opposite the roadway ( 2 ) is arranged at 0 °. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (4) auf halber Fahrzeughöhe (HF) angeordnet ist. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the camera ( 4 ) is arranged at half the vehicle height (H F ).
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