DE102018007962A1 - Method for detecting traffic light positions - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Ampelpositionen, wobei von einer Mehrzahl von Flottenfahrzeugen (F1 bis Fn) eine Verkehrsszene (1) auf einer Ampelkreuzung mittels einer Kamera erfasst und in der erfassten Verkehrsszene (1) Ampelkandidaten (2) bestimmt und zu einem zentralen Backend (B) hochgeladen werden, wobei im jeweiligen Flottenfahrzeug (F1 bis Fn) geometrische Positionen der Ampelkandidaten (2) untereinander bestimmt und zum Backend (B) hochgeladen werden, wobei im Backend (B) bei Vorliegen einer Mehrzahl hochgeladener geometrischer Positionen zur gleichen Verkehrsszene (1) eine statistische Analyse dieser Mehrzahl hochgeladener geometrischer Positionen erfolgt, derart dass häufig auftretende Ampelkandidaten (2) als Ampeln interpretiert werden, während selten auftretende Ampelkandidaten (2) als Fehldetektion interpretiert werden, wobei aus den als Ampeln interpretierten geometrischen Positionen ein Pattern (3) mit Konfidenzintervallen der Ampelpositionen und ein distanzabhängiger Skalierungsfaktor erstellt und der jeweiligen Ampelkreuzung und einer bestimmten Fahrtrichtung zugeordnet wird.The invention relates to a method for the detection of traffic light positions, wherein detected by a plurality of fleet vehicles (F1 to Fn) a traffic scene (1) on a traffic light intersection by means of a camera and determined in the detected traffic scene (1) traffic light candidate (2) and to a central Backend (B) are uploaded, wherein in the respective fleet vehicle (F1 to Fn) geometric positions of the traffic light candidate (2) with each other determined and uploaded to the backend (B), said backend (B) in the presence of a plurality of highly loaded geometric positions on the same traffic scene (1) a statistical analysis of this plurality of uploaded geometric positions is performed so that frequently occurring traffic light candidates (2) are interpreted as traffic lights, while rarely occurring traffic light candidates (2) are interpreted as misdetection, wherein from the interpreted as traffic lights geometric positions a pattern (3 ) with confidence intervals of the traffic light positions u nd creates a distance-dependent scaling factor and assigned to the respective traffic light intersection and a particular direction of travel.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Ampelpositionen.The invention relates to a method for detecting traffic light positions.
Für Fahrerassistenzsystemanwendungen wie zum Beispiel das autonome Fahren, ist es wichtig, die Anzahl und Position von Ampelkästen an Kreuzungen zu kennen. Aus der Fusion von Kartendaten und Kameradaten kann der Ampelzustand zuverlässig erkannt werden, sodass eine autonome Reaktion auf den Ampelzustand möglich ist. Kommt es beispielsweise zu Verdeckungen durch andere Verkehrsteilnehmer, dann kann das autonome Fahrzeug mittels der Kartendaten erkennen, dass es nicht jede relevante Ampel sieht und entsprechend reagieren. Weiterhin benötigt das autonome Fahrzeug die Kartendaten, um sehr genau zu wissen, wo sich Ampeln befinden sollten, um eine möglichst geringe Falsch-Positiv-Rate bei der Ampelerkennung zu realisieren, da eine rein kamerabasierte Ampelerkennung häufig Ampeln fälschlicherweise zum Beispiel in Rücklichtern oder Werbetafeln identifiziert. Diese Information über die Anzahl und Position von Ampelkästen steht derzeit nicht in Karten zur Verfügung.For driver assistance system applications, such as autonomous driving, it is important to know the number and position of traffic light boxes at intersections. From the fusion of map data and camera data, the traffic light state can be reliably detected, so that an autonomous reaction to the traffic light state is possible. If, for example, there are obscurations by other road users, then the autonomous vehicle can recognize by means of the map data that it does not see every relevant traffic light and react accordingly. Furthermore, the autonomous vehicle needs the map data to know very well where traffic lights should be in order to achieve the lowest possible false positive rate in the traffic light detection, as a purely camera-based traffic light detection often wrongly identified traffic lights, for example, in taillights or billboards , This information about the number and position of traffic light boxes is currently not available in maps.
Es ist bekannt, Anzahl und Position von Ampelkästen durch Spezialmessfahrzeuge zu erfassen. Hierfür ist sehr genaue und teure Sensorik zur Eigenpositionsbestimmung und Ampelpositionsbestimmung, beispielsweise Mehrkamerasysteme, Lidar, dGPS, und gegebenenfalls nachträgliches Labeling der Daten von Hand erforderlich. Eine genaue Erfassung durch ein einzelnes Spezialmessfahrzeug ist zudem schwer möglich, da es Verdeckungen, beispielsweise durch andere Fahrzeuge (LKW) geben kann, sodass nicht alle Ampeln zuverlässig erkannt werden. Alternativ erhöht sich der Aufwand, da das Spezialmessfahrzeug Ampelkreuzungen mehrfach durchfahren müsste. Um auf diese Art und Weise alle Ampeln auf der Welt zu kartographieren, müssten sehr umfangreiche Messfahrten durchgeführt werden. Da es bauliche Veränderungen geben kann, müssten diese Messfahrten regelmäßig wiederholt werden, um die Daten aktuell zu halten.It is known to detect number and position of traffic lights by special measuring vehicles. For this purpose, very accurate and expensive sensors for self-positioning and traffic light position determination, such as multi-camera systems, Lidar, dGPS, and optionally subsequent labeling of the data by hand is required. Accurate detection by a single special measuring vehicle is also difficult, as there may be obscurations, for example, by other vehicles (trucks), so not all traffic lights are reliably detected. Alternatively, the effort increases because the special test vehicle would have to pass through traffic light junctions several times. In order to map all traffic lights in the world in this way, very extensive test drives would have to be carried out. Since there may be structural changes, these test drives would have to be repeated regularly to keep the data up to date.
Ferner ist bekannt, Anzahl und Position der Ampelkästen durch Flottenfahrzeuge zu erfassen, die mit kostengünstiger Seriensensorik ausgestattet sind, die für diverse Fahrerassistenzsysteme genutzt wird, beispielsweise Monokamera, GPS. Um eine genaue Position der Ampelkästen in der Welt zu ermitteln, muss dabei die Eigenposition des Fahrzeuges sehr genau bekannt sein und die genutzte Kamerasensorik muss die Distanz vom Fahrzeug zum Ampelkasten ebenfalls sehr genau bestimmen. Aufgrund dieser Rahmenbedingungen war es bisher nicht möglich mit regulären Flottenfahrzeugen, die nur mit Monokameras und regulärem GPS ausgerüstet sind, die erforderlichen Informationen über Ampelkästen zu sammeln oder hinreichend genaue Daten über die Position der Ampeln in der Welt zu erhalten.Furthermore, it is known to detect the number and position of the traffic light boxes by fleet vehicles, which are equipped with cost-effective series sensors, which is used for various driver assistance systems, such as monocamera, GPS. In order to determine an exact position of the traffic light boxes in the world, while the intrinsic position of the vehicle must be known very well and the camera sensor system used must also determine the distance from the vehicle to the traffic light box very accurately. Due to these conditions it has not been possible to collect the necessary information about traffic light boxes with regular fleet vehicles, which are equipped only with monocameras and regular GPS, or to obtain sufficiently accurate data about the position of the traffic lights in the world.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Erkennung von Ampelpositionen sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs abhängig von erkannten Ampelpositionen anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method for detecting traffic light positions as well as an improved method for operating a vehicle as a function of detected traffic light positions.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method having the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Ampelpositionen wird von einer Mehrzahl von Flottenfahrzeugen eine Verkehrsszene auf einer Ampelkreuzung mittels einer Kamera erfasst und in der erfassten Verkehrsszene Ampelkandidaten bestimmt und zu einem zentralen Backend hochgeladen. Dabei werden im jeweiligen Flottenfahrzeug geometrische Positionen der Ampelkandidaten untereinander bestimmt und zum Backend hochgeladen, wobei im Backend bei Vorliegen einer Mehrzahl hochgeladener geometrischer Positionen zur gleichen Verkehrsszene eine statistische Analyse dieser Mehrzahl hochgeladener geometrischer Positionen erfolgt, derart dass häufig auftretende Ampelkandidaten als Ampeln interpretiert werden, während selten auftretende Ampelkandidaten als Fehldetektion interpretiert werden, wobei aus den als Ampeln interpretierten geometrischen Positionen ein Pattern mit Konfidenzintervallen der Ampelpositionen und ein distanzabhängiger Skalierungsfaktor erstellt und der jeweiligen Ampelkreuzung und einer bestimmten Fahrtrichtung zugeordnet wird.In a method according to the invention for detecting traffic light positions, a traffic scene on a traffic light intersection is detected by a plurality of fleet vehicles by means of a camera and determined in the detected traffic scene traffic light candidate and uploaded to a central backend. In this case, geometrical positions of the traffic light candidates are determined among each other in the respective fleet vehicle and uploaded to the backend, wherein in the backend in the presence of a plurality of highly charged geometric positions on the same traffic scene, a statistical analysis of this plurality hochgeladener geometric positions, so that frequently occurring traffic light candidates are interpreted as traffic lights, while seldom occurring traffic light candidates are interpreted as misdetection, wherein a pattern with confidence intervals of the traffic light positions and a distance-dependent scaling factor is created from the geometric positions interpreted as traffic lights and assigned to the respective traffic light intersection and a specific direction of travel.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Anzahl und eine für die optische Ampelerkennung relevante Positionsinformation mittels Flottenfahrzeugen, die mit kostengünstiger Sensorik ausgerüstet sind, bestimmt werden. Auf diese Weise ist eine robuste, weltweite Erfassung der relevanten Informationen möglich. Der Bedarf an Uploaddaten und Downloaddaten ist sehr gering, da keine kompletten Videos oder Bilder sondern nur wenige Koordinaten bzw. ein Muster (Pattern) zwischen Fahrzeugen und dem Backend ausgetauscht werden. Die Datenrepräsentation erfordert keine hochgenaue Positionierung der Fahrzeuge und/oder Ampelpositionen und es sind keine Konvertierungen zwischen Koordinatensystemen notwendig. Die Datenrepräsentation erfolgt direkt in einem für die anschließende Weiterverarbeitung für Bildverarbeitung geeigneten Format.By means of the method according to the invention, the number and a position information relevant for the optical traffic light detection can be determined by means of fleet vehicles which are equipped with cost-effective sensor technology. In this way is a robust, global capture of relevant information possible. The need for upload data and download data is very low, since no complete videos or images but only a few coordinates or a pattern (pattern) between vehicles and the backend are exchanged. The data representation does not require highly accurate positioning of the vehicles and / or traffic light positions and no conversions between coordinate systems are necessary. The data representation takes place directly in a format suitable for subsequent processing for image processing.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Teilansicht eines Verfahrens zur Identifizierung von Ampelpositionen, -
2 eine schematische Ansicht eines Verfahren zur Identifizierung von Ampelpositionen, -
3 eine schematische Darstellung von erkannten Ampelpositionen an einer Kreuzung, und -
4 eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur Nutzung erkannter Ampelpositionen in einem Fahrzeug.
-
1 a schematic partial view of a method for the identification of traffic light positions, -
2 a schematic view of a method for the identification of traffic light positions, -
3 a schematic representation of detected traffic lights positions at an intersection, and -
4 a schematic view of a method for using detected traffic light positions in a vehicle.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Zur Datenerhebung mittels einer Kamera, beispielsweise eine Monokamera oder eine Stereokamera, wird in einem Flottenfahrzeug
Die geometrischen Positionen im Kamerabild und die geographische Position
Im Backend
Da die unterschiedlichen Fahrzeuge
Da aber die Positionen der Ampelkästen untereinander gleich sind und diese lediglich aus verschiedenen Blickrichtungen und Distanzen aufgenommen werden, ergibt sich ein spezifisches geometrisches Pattern
Wenn ausreichend viele Messungen ins Backend
Wenn eine bauliche Änderung an der Ampelkreuzung erfolgt, so wird die Änderung der resultierenden Pattern
Wenn ein Fahrzeug sich an eine Ampelkreuzung annähert, lädt es seine geographische Position
Passen die Detektionsergebnisse gut in das Pattern
Wurden durch das Fahrzeug
Liegen zu viele Detektionsergebnisse vor, aber einige der Detektionsergebnisse passen gut in das Pattern
Bei der Datenerhebung im Flottenfahrzeug
Eine gelernte Fahrtrichtungszuordnung der Ampeln kann ebenfalls mit im Pattern
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verkehrsszenetraffic scene
- 22
- Ampelkandidattraffic lights candidate
- 33
- Pattern pattern
- BB
- Backendbackend
- F1 bis FnF1 to Fn
- Flottenfahrzeugfleet vehicle
- GPGP
- geographische Positiongeographical position
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2018
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