DE102018202244A1 - Method for imaging the environment of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren (300) zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs (100) aufweisend die Schritte: Erfassung (302) einer Bildsequenz mittels einer Monokamera; Aufteilung (303) wenigstens eines Bildes der Bildsequenz in Spalten; Bestimmung (304, 304-a bis 304-f) von Segment-Daten in wenigstens einer Spalte; Abbildung (305) der Umgebung basierend auf den Segment -Daten; und Ausgabe (306) wenigstens eines die abgebildete Umgebung repräsentierenden Signals. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass der Schritt der Bestimmung (304) der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen Teilschritt der Zuordnung (304-e) von Bildpunkten der wenigstens einen Spalte zu einem vorgegebenen Segment-Typ aufweist. A method (300) for imaging the environment of a vehicle (100) comprising the steps of: detecting (302) an image sequence by means of a monocamera; Splitting (303) at least one image of the image sequence into columns; Determining (304, 304-a to 304-f) segment data in at least one column; Mapping (305) the environment based on the segment data; and outputting (306) at least one signal representing the imaged environment. The gist of the invention is that the step of determining (304) the segment data in at least one column comprises a substep of the mapping (304-e) of pixels of the at least one column to a predetermined segment type.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs.The present invention relates to a method for imaging the surroundings of a vehicle, a computer program for carrying out the method and a device for imaging the surroundings of a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Die Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs mittels eines Kamerasystems wird bei Fahrerassistenzsystem eingesetzt, um zum Beispiel Parklücken zu identifizieren, Notbremsfunktion auszulösen oder um teilweise autonom fahrende oder autonom fahrende Fahrzeuge durch die Umgebung zu navigieren. Zur Abbildung der Umgebung kann wenigstens ein mittels des Kamerasystems erfasstes Bild spaltenweise in Segmente, sogenannte Stixel, segmentiert werden. Ein Segment beschreibt einen kleinen Bereich in der Umgebung.The imaging of the surroundings of a vehicle by means of a camera system is used in driver assistance system, for example, to identify parking spaces, trigger emergency braking function or to navigate partially autonomously driving or autonomously driving vehicles through the environment. To image the environment, at least one image captured by means of the camera system can be segmented into segments, so-called stixels, in columns. A segment describes a small area in the environment.
Aus der
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs. Das Verfahren weist die Schritte der Erfassung einer Bildsequenz mittels einer Monokamera, der Aufteilung wenigstens eines Bildes der Bildsequenz in Spalten, der Bestimmung von Segment-Daten in wenigstens einer Spalte, der Abbildung der Umgebung basierend auf den Segment-Daten und der Ausgabe wenigstens eines die abgebildete Umgebung repräsentierenden Signals auf.The present invention is based on a method for imaging the surroundings of a vehicle. The method comprises the steps of capturing an image sequence using a monocamera, splitting at least one image of the image sequence into columns, determining segment data in at least one column, mapping the environment based on the segment data, and outputting at least one of the imaged environment representative signal.
Erfindungsgemäß weist der Schritt der Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen Teilschritt der Zuordnung von Bildpunkten der wenigstens einen Spalte zu einem vorgegebenen Segment-Typ auf.According to the invention, the step of determining the segment data in at least one column has a partial step of assigning pixels of the at least one column to a predetermined segment type.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Unterschiede der Bildpunkte innerhalb einer Spalte berücksichtigt werden können. Es können Unterschiede der Bildpunkte bezüglich ihrer Entfernung zur Bildebene, Bewegung oder semantischen Klasse innerhalb einer Spalte berücksichtigt werden. Diese Unterschiede können in der Zuordnung zu einem Segment berücksichtigt werden, wobei ein Segment einem vorgegebenen Segment-Typ zugeordnet ist. Hierdurch wird es möglich, mehrere Objekte in einer Spalte zu identifizieren. Die Umgebung des Fahrzeugs kann mit höherer Genauigkeit abgebildet werden. Hierbei ist es ausreichend, eine Bildsequenz mittels einer einzigen Kamera zu erfassen. Es ist insbesondere ausreichend eine Bildsequenz mittels einer Monokamera zu erfassen. Dies macht das Verfahren kostengünstiger als Verfahren, bei denen mehrere Kameras notwendig sind. Das hier offenbarte Verfahren ist kostengünstiger als ein Verfahren, bei dem eine Stereo-Kamera notwendig ist.The advantage of the invention is that differences in the pixels within a column can be taken into account. Differences of the pixels with regard to their distance to the image plane, movement or semantic class within a column can be taken into account. These differences can be considered in the assignment to a segment, whereby a segment is assigned to a given segment type. This makes it possible to identify multiple objects in a column. The environment of the vehicle can be imaged with higher accuracy. It is sufficient to capture an image sequence using a single camera. In particular, it is sufficient to capture an image sequence by means of a monocamera. This makes the process more cost effective than processes where multiple cameras are needed. The method disclosed here is less expensive than a method in which a stereo camera is necessary.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein vorgegebener Segment-Typ ein potentiell bewegliches Objekt ist. Ein potentiell bewegliches Objekt kann ein Objekt sein, welches bewegbar ist. Ein potentiell bewegliches Objekt kann ein Objekt sein, welches sich bewegen kann. Ein potentiell bewegliches Objekt kann sich während der Erfassung der Bildsequenz bewegen. Ein potentiell bewegliches Objekt kann während der Erfassung der Bildsequenz an einer Stelle in einem Bild oder in mehreren Bildern der Bildsequenz verweilen. Ein potentiell bewegliches Objekt kann während der Erfassung der Bildsequenz an einer Stelle in einem Bild oder in mehreren Bildern der Bildsequenz positioniert sein. Ein potentiell bewegliches Objekt kann ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Auto, ein Lkw, ein Motorrad, ein Fahrrad oder ein Roller sein. Ein potentiell bewegliches Objekt kann beispielsweise auch ein Kinderwagen, ein Handkarren oder ähnliches sein. Ein potentiell bewegliches Objekt kann beispielsweise auch eine Person sein. Ein potentiell bewegliches Objekt kann beispielsweise auch ein Tier sein.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a predetermined segment type is a potentially movable object. A potentially movable object may be an object that is movable. A potentially moving object can be an object that can move. A potentially moving object may move during the capture of the image sequence. A potentially mobile object may linger at one point in an image or in multiple images of the image sequence during the capture of the image sequence. A potentially moving object may be positioned at one location in an image or in multiple images of the image sequence during capture of the image sequence. A potentially movable object may be a vehicle such as a car, a truck, a motorcycle, a bicycle or a scooter. A potentially movable object may for example also be a stroller, a handcart or the like. For example, a potentially mobile object may also be a person. For example, a potentially mobile object may also be an animal.
Ein weiterer vorgegebener Segment-Typ kann ein statisches Objekt sein. Ein statisches Objekt kann ein Objekt sein, welches bei veränderten Bedingungen weitestgehend unverändert bleibt. Ein statisches Objekt kann während der Erfassung der Bildsequenz an einer Stelle in einem Bild oder in mehreren Bildern der Bildsequenz positioniert sein. Es können sich Teile eines statischen Objekts während der Erfassung der Bildsequenz bewegen, wobei das statische Objekt als Gesamtes während der Erfassung der Bildsequenz an einer Stelle in einem Bild oder in mehreren Bildern der Bildsequenz positioniert bleibt. Es können sich Teile eines statischen Objekts während der Erfassung der Bildsequenz bewegen, wobei wenigstens ein Fixpunkt des statischen Objekts während der Erfassung der Bildsequenz an einer Stelle in einem Bild oder in mehreren Bildern der Bildsequenz positioniert bleibt. Ein statisches Element kann beispielsweise ein Gebäude, ein Mast, ein Verkehrszeichen, eine Beleuchtungsanlage, ein Teil der Vegetation oder ähnliches sein.Another given segment type can be a static object. A static object can be an object that is modified Conditions remain largely unchanged. A static object may be positioned at a location in an image or in multiple images of the image sequence during capture of the image sequence. Parts of a static object may move during the capture of the image sequence, with the static object as a whole remaining positioned at one point in one image or in multiple images of the image sequence during acquisition of the image sequence. Parts of a static object may move during the acquisition of the image sequence, with at least one fixed point of the static object remaining positioned during the acquisition of the image sequence at a location in one or more images of the image sequence. A static element may be, for example, a building, a mast, a traffic sign, a lighting system, a part of the vegetation or the like.
Ein weiterer vorgegebener Segment-Typ kann Himmel sein. Ein weiterer vorgegebener Segment-Typ kann Boden sein. Ein Segment-Typ kann durch seine Geometrie definiert sein. Ein Segment-Typ kann durch seine Orientierung definiert sein. Für den Segment-Typ Himmel kann die Geometrie derart sein, dass ein Himmel-Segment unendlich weit entfernt ist. Für den Segment-Typ Boden kann die Geometrie derart sein, dass ein Boden-Segment als liegend angesehen wird. Für den Segment-Typ statisches Objekt kann die Geometrie derart sein, dass die Orientierung des Segmentes des statischen Objekts senkrecht zum Boden definiert ist. Für den Segment-Typ potentiell bewegliches Objekt kann die Geometrie derart sein, dass die Orientierung des Segmentes des potentiell beweglichen Objekts senkrecht zum Boden definiert ist.Another given segment type can be sky. Another given segment type may be ground. A segment type can be defined by its geometry. A segment type can be defined by its orientation. For the segment type sky, the geometry may be such that a sky segment is infinitely far away. For the segment type of floor, the geometry may be such that a floor segment is considered lying. For the segment type static object, the geometry may be such that the orientation of the segment of the static object is defined perpendicular to the ground. For the segment type potentially moving object, the geometry may be such that the orientation of the segment of the potentially mobile object is defined perpendicular to the ground.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Genauigkeit der Abbildung der Umgebung des Fahrzeugs erhöht werden kann. Insbesondere können Objekte durch die Unterscheidung in statische und potentiell bewegliche Objekte deutlich besser voneinander unterschieden werden.The advantage of this embodiment is that the accuracy of imaging the environment of the vehicle can be increased. In particular, objects can be clearly distinguished from one another by the distinction between static and potentially movable objects.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schritt der Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen weiteren Teilschritt der Bildung wenigstens eines Segments in einer Spalte aufweist. Hierbei geschieht die Bildung eines Segmentes in Abhängigkeit der den jeweiligen Bildpunkten zugeordneten Segment-Typen und einer jeweiligen Entfernung der Bildpunkte zur Bildebene des einen Bildes und einer die jeweilige Bewegung eines Bildpunktes charakterisierenden Größe. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Umgebung des Fahrzeugs mit höherer Genauigkeit abgebildet werden kann. Es können mehrere Objekte in einer Spalte mit hoher Genauigkeit identifiziert werden. Durch die Abhängigkeit von einer jeweiligen Entfernung der Bildpunkte zur Bildebene kann eine Tiefenstruktur der Umgebung erkannt werden. So können beispielsweise in einer Spalte wenigstens zwei Segmente gebildet werden, wobei zum Beispiel ein Segment einem ersten potentiell dynamischen Objekt mit einer ersten Entfernung der Bildpunkte zur Bildebene zugeordnet ist und wobei ein wenigstens zweites Segment einem zweiten potentiell dynamischen Objekt mit einer zweiten Entfernung der Bildpunkte zur Bildebene zugeordnet ist. Die die jeweilige Bewegung eines Bildpunktes charakterisierende Größe kann ebenfalls die Abbildung der Umgebung erheblich verbessern. Hierbei können zum Beispiel zwei voneinander verschiedene Geschwindigkeiten zweier Fahrzeuge berücksichtigt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the step of determining the segment data in at least one column has a further sub-step of forming at least one segment in a column. In this case, the formation of a segment takes place as a function of the segment types assigned to the respective pixels and a respective distance of the pixels to the image plane of the one image and to a variable characterizing the respective movement of a pixel. The advantage of this embodiment is that the environment of the vehicle can be imaged with greater accuracy. Multiple objects in one column can be identified with high accuracy. Due to the dependence on a respective distance of the pixels to the image plane, a deep structure of the environment can be detected. Thus, for example, at least two segments may be formed in a column, with, for example, a segment associated with a first potentially dynamic object having a first distance of the pixels to the image plane, and an at least second segment being associated with a second potentially dynamic object having a second distance of the pixels Image level is assigned. The size characterizing the particular motion of a pixel can also greatly enhance the imaging of the environment. In this case, for example, two different speeds of two vehicles can be taken into account.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schritt der Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen weiteren Teilschritt der Ermittlung eines erwarteten optischen Flusses wenigstens eines Bildpunktes der wenigstens einen Spalte mittels einer Homographie aufweist. Insbesondere weist der Schritt der Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen weiteren Teilschritt der Ermittlung eines erwarteten optischen Flusses wenigstens eines Segmentes der wenigstens einen Spalte mittels einer Homographie auf. Als ein optischer Fluss kann eine Bewegung eines Bildpunktes zwischen zwei Bildern verstanden werden. Unter einer Homographie kann die Abbildung der Segment-Ebene zwischen zwei Bildern verstanden werden. Unter einer Homographie kann die Projektion der Segment-Ebene zwischen zwei Bildern verstanden werden. Alternativ zur expliziten Beschreibung mittels Homographie kann auch eine heuristische Ermittelung des erwarteten optischen Flusses erfolgen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass es eine Unterscheidung von Segmenten anhand des erwarteten optischen Flusses ermöglicht wird. Die Zuordnung von Bildpunkten zu einem vorgegebenen Segment-Typ, wie beispielsweise Himmel, Boden, statisches Objekt oder potentiell bewegliches Objekt kann ermöglicht werden. Die Zuordnung von Bildpunkten zu Segmenten mit unterschiedlicher Entfernung zur Bildebene kann ermöglicht werden. Die Zuordnung von Bildpunkten zu Segmenten mit unterschiedlicher Bewegung kann ermöglicht werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the step of determining the segment data in at least one column comprises a further sub-step of determining an expected optical flow of at least one pixel of the at least one column by means of a homography. In particular, the step of determining the segment data in at least one column comprises a further sub-step of determining an expected optical flow of at least one segment of the at least one column by means of homography. As an optical flow, a movement of a pixel between two images can be understood. A homography can be understood as the image of the segment level between two images. Homography can be understood as the projection of the segmental plane between two images. Alternatively to the explicit description by means of homography, a heuristic determination of the expected optical flow can also be carried out. The advantage of this embodiment is that it allows a distinction of segments based on the expected optical flow. The assignment of pixels to a given segment type, such as sky, ground, static object or potentially movable object can be made possible. The assignment of pixels to segments with different distances to the image plane can be made possible. The assignment of pixels to segments with different movement can be made possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erwartete optische Fluss unter Berücksichtigung wenigstens einer vorgegebenen Annahme ermittelt wird. Eine vorgegebene Annahme kann die Geometrie des Segment-Typs sein. Eine vorgegeben Annahme kann die Bewegungsform des Segment-Typs sein. Eine vorgegebene Annahme kann die Entfernung des Segmentes zur Bildebene sein. Eine vorgegebene Annahme kann die Bewegung des Segmentes sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Anzahl der Parameter zur Ermittlung des erwarteten Flusses reduziert wird. Der Rechenaufwand des beschriebenen Verfahrens kann verringert werden. So kann zum Beispiel vermieden werden, unnötigerweise für ein statisches Objekt eine Bewegung zu bestimmen. Die Genauigkeit der Bestimmung der Segment-Daten kann erhöht werden.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the expected optical flux is determined taking into account at least one predetermined assumption. A given assumption may be the geometry of the segment type. A given assumption may be the motion of the segment type. A given assumption may be the distance of the segment to the image plane. A given assumption may be the movement of the segment. The advantage of this embodiment is that the Number of parameters for determining the expected flow is reduced. The computational effort of the described method can be reduced. For example, it is possible to avoid unnecessarily determining movement for a static object. The accuracy of the determination of the segment data can be increased.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ermittlung des erwarteten optischen Flusses unter Berücksichtigung wenigstens eines eine Bewegung der Kamera repräsentierenden Signals erfolgt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der erwartete optische Fluss mit höherer Genauigkeit ermittelt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the determination of the expected optical flow takes place taking into account at least one signal representing a movement of the camera. The advantage of this embodiment is that the expected optical flux can be determined with higher accuracy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schritt der Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen weiteren Teilschritt des Vergleichs des erwarteten optischen Flusses eines Bildpunktes mit einem anhand der erfassten Bildsequenzen ermittelten optischen Fluss desselben Bildpunkts aufweist. Der anhand der erfassten Bildsequenzen ermittelte optische Fluss eines Bildpunkts kann hierbei als eine die jeweilige Bewegung eines Bildpunktes charakterisierende Größe verstanden werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Zuordnung von Bildpunkten zu einem vorgegebenen Segment-Typ mit hoher Genauigkeit erfolgen kann. Die Zuordnung von Bildpunkten zu Segmenten mit unterschiedlicher Entfernung zur Bildebene kann mit hoher Genauigkeit erfolgen. Die Zuordnung von Bildpunkten zu Segmenten mit unterschiedlicher Bewegung kann mit hoher Genauigkeit erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the step of determining the segment data in at least one column has a further sub-step of comparing the expected optical flow of a pixel with an optical flow of the same pixel determined on the basis of the acquired image sequences. The optical flux of a pixel determined on the basis of the acquired image sequences can here be understood as a variable characterizing the respective movement of a pixel. The advantage of this embodiment is that the assignment of pixels to a given segment type can be done with high accuracy. The assignment of pixels to segments with different distances to the image plane can be done with high accuracy. The assignment of pixels to segments with different motion can be done with high accuracy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuordnung von Bildpunkten der wenigstens einen Spalte zu einem vorgegebenen Segment-Typ mittels einer Minimierung eines Energieterms geschieht. Die Minimierung des Energieterms kann über dynamische Programmierung erfolgen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der Rechenaufwand des beschriebenen Verfahrens verringert werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the assignment of pixels of the at least one column to a predetermined segment type by means of a minimization of an energy term happens. The minimization of the energy term can be done via dynamic programming. The advantage of this embodiment is that the computational effort of the described method can be reduced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuordnung von Bildpunkten der wenigstens einen Spalte zum Segment-Typ eines potentiell beweglichen Objekts abhängig von einer Zuordnung jedes Bildpunktes der wenigstens einen Spalte zu einer vorgegebenen semantischen Klasse ist. Unter einer vorgegebenen semantischen Klasse kann zum Beispiel eine Klasse von Objekten ähnlicher Eigenschaften verstanden werden. Einer vorgegebenen semantische Klasse kann zum Beispiel Himmel zugeordnet werden. Zu einer weiteren vorgegebenen semantischen Klasse kann zum Beispiel Straße, Gehweg oder Gelände zugeordnet sein. Zu einer weiteren vorgegebenen semantischen Klasse können beispielsweise Fahrzeuge oder Personen zugeordnet sein. Zu einer weiteren vorgegebenen semantischen Klasse können zum Beispiel Gebäude, Maste, Schilder oder Vegetation zugeordnet sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht insbesondere darin, dass die Unterscheidung zwischen statischen und potentiell beweglichen Objekten unterstützt werden kann. Die Abbildung der Umgebung kann mit höherer Genauigkeit erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the assignment of pixels of the at least one column to the segment type of a potentially movable object is dependent on an assignment of each pixel of the at least one column to a predetermined semantic class. For example, a given semantic class can be understood as a class of objects of similar properties. For example, a given semantic class can be assigned a sky. For example, road, sidewalk or terrain may be assigned to another predetermined semantic class. For example, vehicles or persons can be assigned to another predetermined semantic class. For example, buildings, masts, signs or vegetation can be assigned to another predetermined semantic class. The advantage of this embodiment is in particular that the distinction between static and potentially movable objects can be supported. The mapping of the environment can be done with greater accuracy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schritt der Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte einen weiteren Teilschritt der Ermittlung der Entfernung der Bildpunkte potentiell beweglicher Objekte zur Bildebene mittels eines Fahrzeugumfeldmodells aufweist. Unter einem Fahrzeugumfeldmodell kann das Wissen über typische Strukturen von Straßenszenen verstanden werden. Es wird zum Beispiel davon ausgegangen, dass potentiell bewegliche Objekte wie Fahrzeuge oder Fußgänger in Straßenszenen typischerweise auf dem Boden stehen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Unterscheidung von Segmenten potentiell beweglicher Objekte mit unterschiedlichen Entfernungen zur Bildebene auch dann ermöglicht wird, wenn der erwartete optische Fluss dieser Segmente gleich ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the step of determining the segment data in at least one column has a further sub-step of determining the distance of the pixels of potentially movable objects to the image plane by means of a vehicle environment model. Under a vehicle environment model, the knowledge of typical structures of street scenes can be understood. For example, it is assumed that potentially moving objects such as vehicles or pedestrians in street scenes are typically on the ground. The advantage of this embodiment is that the distinction of segments of potentially moving objects with different distances to the image plane is made possible even if the expected optical flow of these segments is the same.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist alle Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen.The invention is further based on a computer program which is set up to carry out all steps of the described method.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einem maschinenlesbaren Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.The invention is further based on a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einer Vorrichtung zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Monokamera zur Erfassung einer Bildsequenz, wenigstens ein Modul zur Aufteilung wenigstens eines Bildes der Bildsequenz in Spalten, wenigstens ein Modul zur Bestimmung von Segment-Daten in wenigstens einer Spalte, wenigstens ein Modul zur Abbildung der Umgebung basierend auf den Segment-Daten und wenigstens ein Modul zur Ausgabe wenigstens eines die abgebildete Umgebung repräsentierenden Signals auf. Das Modul zur Bestimmung von Segment-Daten in wenigstens einer Spalte ist dazu ausgebildet, Bildpunkte der wenigstens einen Spalte zu einem vorgegebenen Segment-Typ zuzuordnen.The invention is further based on a device for imaging the surroundings of a vehicle. The device has at least one monocamera for capturing an image sequence, at least one module for splitting at least one image of the image sequence into columns, at least one module for determining segment data in at least one column, at least one module for imaging the environment based on the segment data. Data and at least one module for outputting at least one signal representing the imaged environment. The module for determining segment data in at least one column is designed to assign pixels of the at least one column to a predetermined segment type.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Modul zur Bestimmung von Segment-Daten in wenigstens einer Spalte weiterhin dazu ausgebildet, einen erwarteten optischen Fluss wenigstens eines Bildpunktes der wenigstens einen Spalte mittels einer Homographie zu ermitteln. Insbesondere ist das Modul zur Bestimmung der Segment-Daten in wenigstens einer Spalte dazu ausgebildet, einen erwarteten optischen Fluss wenigstens eines Segmentes der wenigstens einen Spalte mittels einer Homographie zu ermitteln.In an advantageous embodiment of the invention, the module for determining segment data in at least one column is further adapted to determine an expected optical flow of at least one pixel of the at least one column by means of a homography. In particular, the module for determining the segment Data in at least one column designed to determine an expected optical flow of at least one segment of the at least one column by means of a homography.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:
-
1 ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Abbildung der Umgebung; -
2 ein Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts auf der ein Verfahren zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs ablaufen kann; -
3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Abbildung der Umgebung eines Fahrzeugs.
-
1 a vehicle with an embodiment of a device for mapping the environment; -
2 an embodiment of a control device on which a process for mapping the environment of a vehicle can run; -
3 An embodiment of a method for imaging the environment of a vehicle.
Das Steuergerät
Das Modul
mit
With
Hierin bedeuten:
- s
- = Menge der Segmente in dieser Spalte
- si
- = Segment
- i
- = Index des Segments
- N
- = Anzahl der Segmente in dieser Spalte
- h
- = Anzahl der Bildpunkte entlang der Spalte
- = untere Bildkoordinate des Segments i
- = obere Bildkoordinate des Segments i
- mi
- = Segment-Typ des Segments i
- pi
- = inverse Entfernung des Segments i zur Bildebene
- ti
- = Bewegung des Segments i
- ci
- = semantische Klasse des Segments i.
- s
- = Amount of segments in this column
- s i
- = Segment
- i
- = Index of the segment
- N
- = Number of segments in this column
- H
- = Number of pixels along the column
- = lower image coordinate of the segment i
- = upper image coordinate of the segment i
- m i
- = Segment type of the segment i
- p i
- = inverse distance of the segment i to the image plane
- t i
- = Movement of the segment i
- c i
- = semantic class of segment i.
Die Bestimmung von Segment-Daten in wenigstens einer der Spalten kann als Energieminimierungsproblem formuliert werden:
Hierin bedeuten:
- E =
- Energie
- ŝ =
- ermittelte Menge der Segmente in dieser Spalte
- Ψ(s) =
- Fahrzeugumfeldmodell
- Φ(s,f, l) =
- Datenwahrscheinlichkeit
- f =
- optischer Fluss
- I =
- Zuordnung eines Bildpunktes zu einer vorgegebenen semantischen Klasse.
- E =
- energy
- ŝ =
- determined amount of segments in this column
- Ψ (s) =
- Vehicle environment model
- Φ (s, f, l) =
- data probability
- f =
- optical flow
- I =
- Assignment of a pixel to a given semantic class.
Das Fahrzeugumfeldmodell Ψ(s) beschreibt das Wissen über typische Strukturen von Straßenszenen. Der Term Ψ(s) führt zur bevorzugten Zuordnung eines Bildpunktes zu einem vorgegebenen Segment-Typ ausgehend von der Geometrie des Segment-Typs. Es wird beispielsweise eine Zuordnung ausgehend von der Geometrie bevorzugt, die am wahrscheinlichsten für eine typische Struktur einer Straßenszene ist. Ist zum Beispiel ein Segment in einer Spalte dem Segment-Typ Boden zugeordnet, so kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein nächstes Segment dem Segment-Typ Objekt zugeordnet werden, entweder dem Segment-Typ statisches Objekt oder dem Segment-Typ potentiell bewegliches Objekt. Dies erfolgt aus dem Wissen über typische Strukturen von Straßenszenen, wonach Objekt meist auf dem Boden stehen. Das Fahrzeugumfeldmodell kann zum Beispiel auch in folgendem Fall zu genaueren Zuordnungen führen: Ist ein vorheriges Segment dem Segment-Typ statisches Objekt oder dem Segment-Typ potentiell bewegliches Objekt zugeordnet und kann das nächste Segment ebenfalls dem Segment-Typ statisches Objekt oder dem Segment-Typ potentiell bewegliches Objekt zugeordnet werden, so kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass die untere Bildkoordinate des nächsten Segments nicht den unteren Rand des nächsten Objekts repräsentiert. Es kann davon ausgegangen werden, dass in diesem Fall ein Objekt ein anderes überdeckt.The vehicle environment model Ψ (s) describes the knowledge of typical structures of street scenes. The term Ψ (s) leads to the preferred assignment of a pixel to a given segment type based on the geometry of the segment type. For example, an assignment based on the geometry that is most likely for a typical structure of a street scene is preferred. For example, if a segment in a column is assigned to the segment type ground, then with a certain probability, a next segment may be the segment type object either the segment type static object or the segment type potentially movable object. This is based on the knowledge of typical structures of street scenes, according to which objects usually stand on the ground. For example, the vehicle environment model may result in more accurate mappings in the following case: If a previous segment is associated with the segment type static object or the segment type potentially mobile object, and the next segment may also be the segment type static object or the segment type potentially moving object, it can be assumed with a certain probability that the lower image coordinate of the next segment does not represent the lower edge of the next object. It can be assumed that in this case one object covers another.
Das Fahrzeugumfeldmodell kann wie oben beschrieben in der Vorrichtung, in der das Verfahren ausgeführt wird, hinterlegt sein. Im Teilschritt
In Teilschritt
In Teilschritt
mit
With
Hierin bedeuten:
- Hi
- = Homographie
- xv
- = Bildpunkt
- K
- = intrinsische Kameramatrix
- Rcam
- = Rotationsmatrix der Kamerabewegung
- tcam,i
- = Translationsvektor der Kamerabewegung
- = Normalenvektor.
- H i
- = Homography
- x v
- = Pixel
- K
- = intrinsic camera matrix
- R cam
- = Rotation matrix of the camera movement
- t cam, i
- = Translation vector of the camera movement
- = Normal vector.
Der Normalenvektor
kann hierbei als relative Translation zwischen der Kamera und der Annahme bezüglich eines Segments
can here as relative translation between the camera and the assumption with respect to a segment
Weiterhin kann eine Übereinstimmung einer Annahme bezüglich des optischen Flusses beurteilt werden. Hierfür kommt es im Teilschritt
Hierin bedeuten:
- ΦF(si, fv, v)
- = Energie basierend auf dem ermittelten optischen Fluss
fv bei vorgegebenem Segmentsi in der Reihev der Spalte
- αF
- = Konstante zur Beschränkung der des Energieanteils
- Cv
- = Vertrauensbereich des ermittelten optischen Flusses
- = transponierter Vektor der komponentenweise Differenz zwischen erwartetem und ermittelten optischen Fluss
- ri,v
- = Vektor der komponentenweise Differenz zwischen erwartetem und ermittelten optischen Fluss.
- Φ F (s i , f v , v)
- = Energy based on the detected optical flux
f v at a given segments i in linev the column
- α F
- = Constant for limiting the energy component
- C v
- = Confidence interval of the detected optical flux
- = transposed vector of the component-wise difference between expected and determined optical flux
- r i, v
- = Vector of the component-wise difference between expected and determined optical flux.
Die Bestimmung von Segment-Daten in wenigstens einer Spalte kann als Lösung des Energieminimierungsproblems in Formel (2) mittels dynamischer Programmierung erfolgen, beispielsweise mittels eines Viterbi-Algorithmus. Um den Rechenaufwand zu verringern kann derart vorgegangen werden, dass der Segment-Typ
Im auf den Teilschritt
Im Teilschritt
Im Schritt
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011111440 A1 [0003]DE 102011111440 A1 [0003]
- DE 102012000459 A1 [0003]DE 102012000459 A1 [0003]
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- DE 102016122190 A1 [0004]DE 102016122190 A1 [0004]
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- Schneider, L. et al., Semantic Stixels: Depth is not Enough. Intelligent Vehicles Symposium (IV), 2016 IEEE. IEEE, 2016, Seite 110-117 [0003]Schneider, L. et al., Semantic Stixels: Depth is not Enough. Intelligent Vehicles Symposium (IV), 2016 IEEE. IEEE, 2016, pages 110-117 [0003]
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