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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterscheiden von Objekten als flache Muster oder erhabene Hindernisse auf einer Fahrbahnoberfläche mittels einer Kamera und einer Klassifikation des Objekts.
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Aus der
EP 2 883 769 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere zur Ausweichunterstützung, bekannt. Teil dieses Verfahrens ist es auch, Objekte auf der Fahrbahnoberfläche entsprechend zu erkennen und diese hinsichtlich ihrer Eigenschaft „überfahrbar“ oder „nicht überfahrbar“ zu klassifizieren. Je nachdem, wie das Objekt klassifiziert ist, kann eine Trajektorie für ein Ausweichmanöver über das Objekt führen oder eben nicht. In der genannten EP-Schrift wird dabei auf die Art und Weise, wie diese Klassifizierung erfolgt, nicht weiter eingegangen.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es jedoch bekannt, dass diese Klassifikation prinzipiell möglich ist. Beim Erkennen von kleinen Hindernissen wird sie typischerweise über eine Kamera ausgeführt, welche spezielle Muster auf der Fahrbahnoberfläche erkennt und anhand dieser eine Vorklassifikation vornimmt. Außerdem können erhabene Objekte über Stereokameras erkannt werden oder anhand unterschiedlicher Bilder aus unterschiedlichen Entfernungen zwischen dem Fahrzeug und damit der Kamera sowie dem Objekt. In der Praxis ist es jedoch so, dass dies im Allgemeinen eine entsprechende Sensorfusion von verschiedenen Sensoren erforderlich macht, wie es auch in der genannten EP-Schrift erfolgt. Soll das Erkennen von Objekten und die Klassifikation in flache Muster oder Hindernisse ausschließlich auf Basis einer Kamera, also einer optischen Erfassung, erfolgen, so ist für eine zuverlässige Klassifikation eine entsprechend hohe Auflösung zur Auswertung typischer Muster erforderlich oder es sind Stereokameras mit hoher Leistungsfähigkeit notwendig. All dies macht den Hardware-Aufwand sehr groß. Dennoch lassen sich Fehlalarme nur bedingt einschränken, da im Zweifel bei einem autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeug die Klassifikation immer in Richtung des Hindernisses gehen muss, um die Sicherheit für das Fahrzeug und seine Insassen in jedem Fall zu gewährleisten.
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Um den Aufwand hinsichtlich der teuren, komplexen und anfälligen Hardware, wie beispielsweise der sorgfältig aufeinander auszurichtenden Einzelkameras einer Stereokamera, zu vermeiden bzw. bei bestehendem Aufwand die Qualität der Auswertung zu verbessern, ist es die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren anzugeben, welches sehr einfach und effizient eine zuverlässige Klassifikation des erkannten Objekts als Hindernis oder flaches Muster erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass über eine Kamera, also über einen relativ einfachen rein optischen Umfeldsensor, ein Objekt erkannt wird und dieses, vergleichbar wie im Stand der Technik, als erhabenes Hindernis oder als flaches Muster klassifiziert wird. Anders als im Stand der Technik reicht dabei auch eine vergleichsweise geringe Auflösung der Kamera aus und die Schwelle, ab welcher die Klassifikation als Objekthypothese eines erhabenen Hindernisses eingeteilt wird, kann auf einem sehr niedrigen Level erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt anhand einer solchen Objekthypothese in dem erfindungsgemäßen Verfahren nämlich noch kein Eingriff in das Fahrverhalten des Fahrzeugs. Das sehr niedrige Ansetzen der Schwelle, ab welcher ein Hindernis klassifiziert wird, ist so ohne Komfort- und Sicherheitseinbußen möglich. Wenn eine solche Objekthypothese des Objekts als Hindernis vorliegt, erfolgt nun bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Fahrmanöver zum lateralen Versatz des Fahrzeugs. Das Fahrzeug und damit auch die Kamera bewegt sich also in eine quer zur Fahrtrichtung F liegende seitlich andere Position. Nun werden die Bilddaten vor und nach dem lateralen Versatz, welche von der Kamera entsprechend erfasst worden sind, vergleichend ausgewertet. Handelt es sich um ein flaches Muster, wäre die Objekthypothese „Hindernis“ also falsch, dann würde durch den lateralen Versatz und den veränderten Blickwinkel der Kamera auf das Objekt eine vergleichsweise große Änderung des Objekts durch die veränderte Perspektive bei der Sicht auf das Objekt erfolgen. In diesem Fall könnte die Objekthypothese also einfach korrigiert werden, sodass das Objekt nun sicher und zuverlässig als flaches Muster klassifiziert werden kann. Im umgekehrten Fall, nämlich wenn die Objekthypothese „Hindernis“ korrekt ist, würde es zu einer nur sehr geringen Veränderung des Objekts durch den Wechsel des Blickwinkels kommen. In diesem Fall kann die Objekthypothese also bestätigt werden.
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Mit minimalen Aufwand kann so außerordentlich zuverlässig ein flaches Muster von einem erhabenen Hindernis unterschieden werden, sodass durch das Fahrzeug entsprechend reagiert werden kann, beispielsweise über ein Bremsmanöver, ein Ausweichmanöver oder dergleichen. Das Verfahren lässt sich dabei sowohl in einem autonomen als auch in einem teilautonomen autonom fahrenden Fahrzeug entsprechend einsetzen, hat seine bevorzugte Verwendung jedoch in einem autonom fahrenden Fahrzeug.
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Es kann dabei sowohl beim autonom fahrenden als auch beim teilautonom fahrenden Fahrzeug gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee vorgesehen sein, dass das Fahrmanöver, um den lateralen Versatz des Fahrzeugs und damit seiner fest in dem Fahrzeug verbauten Kamera zu erreichen, als autonomer Fahreingriff erfolgt, unabhängig davon, ob das Fahrzeug gerade vollständig autonom oder in einem teilautonomen Fahrbetrieb unterwegs ist. Damit kann zuverlässig der Zeitpunkt vor und nach dem Fahrmanöver erfasst werden. Somit können die zum Vergleich notwendigen Bilder einfach und effizient bestimmt werden.
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Für den Fall, dass das Fahrzeug autonom fährt, kann es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das Fahrzeug standardmäßig außermittig in seiner Fahrspur bewegt wird, wobei das Fahrmanöver zum lateralen Versatz, wenn dies notwendig wird, in Richtung der Mitte der Fahrspur und innerhalb der Fahrspur darüber hinaus erfolgt. Das Fahrzeug kann also innerhalb seiner vorgegebenen Fahrspur außermittig fahren, um dann über die Mitte hinweg in eine andere außermittige Position zu wechseln, wenn das Fahrmanöver zum Erzeugen des lateralen Versatzes notwendig ist. Anders als bei einem standardmäßig mittig in seiner Fahrspur fahrenden Fahrzeug ergibt sich damit eine vergleichsweise große Strecke für den lateralen Versatz, sodass eine entsprechend große Änderung des Blickwinkels auf das Objekt möglich wird, was die Bewertung des Objekts mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch weiter verbessert.
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Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es sowohl beim autonomen als auch beim teilautonomen Fahren, immer jedoch wenn das Fahrmanöver durchgeführt wird, vorsehen, dass das Fahrmanöver zuerst in die eine laterale Richtung erfolgt, wiederum innerhalb der dem Fahrzeug zugewiesenen Fahrspur, und dann in die andere laterale Richtung. Das Fahrzeug kann so beispielsweise bei einer mittigen Fahrt in der ihm zugewiesenen Fahrspur bei einem entsprechend erkannten Objekt und der Objekthypothese „Hindernis“ an den einen Rand seiner Fahrspur fahren und dann entsprechende Bilder von dem Objekt speichern. Anschließend erfolgt eine Fahrt an den lateral entgegengesetzten Rand seiner Fahrspur, um dann weitere Bilder von dem Objekt zu erfassen. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei vorgesehen, dass die Bilder nach dem ersten und dem zweiten lateralen Versatz vergleichend ausgewertet werden, sodass also der maximale seitliche Versatz des Fahrzeugs und damit seiner Kamera möglich wird, welcher dementsprechend einen maximal geänderten Blickwinkel der Kamera auf das Objekt erlaubt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird damit in seiner Zuverlässigkeit zum Unterscheiden von flachen Mustern und erhabenen Hindernissen noch weiter verbessert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Fahrbahn mit einem Fahrzeug zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 die auszuwertenden Bilder eines Objekts im Falle einer falschen Objekthypothese „Hindernis“; und
- 3 die auszuwertenden Bilder eines Objekts im Falle einer richtigen Objekthypothese „Hindernis“.
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In der Darstellung der 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Fahrbahn zu erkennen, welche zwei Fahrspuren 2, 3 aufweist. Auf der Fahrspur 3 ist in der Fahrtrichtung F ein Fahrzeug 4 unterwegs, welches rechts unten auf der Fahrspur 3 in einer ersten Position I dargestellt ist. Sowohl in Lateralrichtung L, also quer zur Richtung der Fahrspuren 2, 3 als auch in Fahrtrichtung F versetzt, ist dasselbe Fahrzeug 4 in einer zweiten Position II dargestellt. Das Fahrzeug 4 verfügt über eine Umfeldkamera 5, deren jeweiliges Blickfeld über Pfeile sowohl in der Position I, in welcher die Kamera 5 selbst nicht zu erkennen ist, als auch in der Position II des Fahrzeugs 4 eingezeichnet ist. Innerhalb dieses Blickfeldes der Kamera 5 befindet sich ein mit 6 bezeichnetes Objekt auf der Fahrspur 3 der Fahrbahn 1. Dieses Objekt 6 wird durch die Kamera 5 erfasst, wozu eine Sichtlinie zwischen der Kamera 5 und dem Mittelpunkt des Objekts 6 eingezeichnet ist. In der Position I des Fahrzeugs 4 ist diese strichpunktiert dargestellt.
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Das über die Kamera 5 in der Position I des Fahrzeugs 4 erkannte Objekt 6 wird nun anhand an sich bekannter Verfahren grob als erhabenes Hindernis oder flaches Muster klassifiziert. Die Schwelle, ab welcher ein erhabenes Hindernis erkannt wird, lässt sich dabei sehr viel niedriger als bei den Verfahren im Stand der Technik ansetzen, da nachfolgend eine Verifikation der erstellten Objekthypothese bezüglich des Objekts 6 erfolgt. Ist das Objekt 6 zuverlässig als flaches Muster erkannt, passiert weiter nichts. Ist das Objekt 6 hinsichtlich der erstellten Objekthypothese als Hindernis eingestuft, erfolgt, über einen autonomen Fahreingriff des autonom oder teilweise autonom fahrenden Fahrzeugs 4, eine Bewegung 7 des Fahrzeugs 4 in Lateralrichtung L. Da das Fahrzeug 4 weiterhin in der Fahrtrichtung F fährt, ergibt sich somit durch den lateralen Versatz ein Wechsel von der Position I in die Position II, wie sie in der Darstellung der 1 zu erkennen ist. Zusammen mit dem Fahrzeug 4 wird auch dessen Kamera 5 entsprechend versetzt. Die Sichtlinie zwischen der Kamera 5 und dem Mittelpunkt des Objekts 6 wird damit ebenfalls versetzt und es ergibt sich in der Position II des Fahrzeugs 4 eine andere Sichtlinie auf das Objekt 6, welche hier gestrichelt eingezeichnet ist.
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Zwischen den beiden Sichtlinien der Position I und der Position II ergibt sich ein Winkelversatz um den Winkel a, wie es in der 1 dargestellt ist. Dieser Winkelversatz sollte nun idealerweise möglichst groß sein. Beim autonom fahrenden Fahrzeug 4 kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Fahrzeug im Standardbetrieb außermittig auf seiner Fahrspur 3 jedoch innerhalb der Fahrspur 3 fährt. Die Position I des Fahrzeugs 4 deutet dies durch eine Fahrt eher am rechten Rand der Fahrspur 3 entsprechend an. Wird dann zum linken Rand der Fahrspur 3 gewechselt, ergibt sich ein relativ großer lateraler Versatz und damit ein entsprechend großer Winkel a, was den nachfolgend erläuterten Verfahren dient und die Erkennung zuverlässiger macht.
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Für den Fall, dass das Fahrzeug beispielsweise mittig in seiner Fahrspur 3 unterwegs ist, wäre es auch denkbar, es zuerst in die Position I beispielsweise am rechten oder linken Rand der Fahrspur 3 zu bewegen und dann in die lateral versetzte Position II am linken oder rechten Rand der Fahrspur 3.
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In jedem Fall kann durch den lateralen Versatz des Fahrzeugs 4 und damit seiner Kamera 5 eine Erfassung des Objekts 6 vor und nach dem lateralen Versatz stattfinden. Am Beispiel der 2 ist dies entsprechend angedeutet, und zwar für den Fall, dass die Objekthypothese „es handelt sich um ein Hindernis“ falsch ist, dass das Objekt 6 also lediglich ein flaches Muster auf der Oberfläche der Fahrbahn 1 ist. In der Darstellung der 2 links ist das erfasste Bild aus der Position I des Fahrzeugs 4 bzw. seiner Kamera 5 zu erkennen, in der Darstellung der 2 rechts das entsprechende Bild aus der Position II. Deutlich ist zu erkennen, dass sich bei einem flachen Muster eine relativ große perspektivische Verzerrung ergibt, sodass dieses relativ zuverlässig als flaches Muster klassifiziert werden kann. Die zuvor über die Klassifikation anhand des einfachen Kamerabildes erfolgte Objekthypothese „Hindernis“ kann als falsch eingestuft werden. In der Darstellung der 3 ist analog zur Darstellung in 2 der Fall einer korrekten Objekthypothese „Hindernis“ dargestellt. In diesem Fall ergibt sich zwischen der Position I und der Position II des Fahrzeugs 4 bzw. der Kamera 5 nur eine minimale Änderung des Objekts 6, wenn dieses erhaben ist. Die Objekthypothese „erhabenes Hindernis“ kann so also bestätigt werden.
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Durch das Verfahren kann sehr zuverlässig und dennoch mit einfachen Mitteln hinsichtlich der Hardware erkannt werden, ob das Objekt 6 ein flaches Muster oder ein erhabenes Hindernis ist. Je nach Ergebnis können dann entsprechende Maßnahmen durch autonome Fahrsysteme oder Fahrerassistenzsysteme eingeleitet werden, beispielsweise ein Ausweichmanöver, ein Bremsmanöver oder dergleichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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