DE102019001041A1

DE102019001041A1 - Verfahren, sowie Vorrichtung zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens mit einem Laserscanner

Info

Publication number: DE102019001041A1
Application number: DE102019001041.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Pöllny; Philipp Schindler; Thomas Wohlgemuth
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens (3) mit einem Laserscanner (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels des Laserscanners (1) ein erstes Bild des Verkehrszeichens (3), zum Auswerten eines Streuverhaltens einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens (3), erfasst wird und anhand des Streuverhaltens eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens (3) bestimmt wird, um eine Manipulation des Verkehrszeichens (3) zu erkennen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens (3) mit einem Laserscanner (1), wobei der Laserscanner (1) dazu ausgebildet ist, ein erstes Bild eines Verkehrszeichens (3) zum Auswerten eines Streuverhaltens einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens (3) zu erfassen, und die Vorrichtung eine Auswerteeinheit (7) aufweist, mit der anhand des Streuverhaltens eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens bestimmbar ist, um eine Manipulation des Verkehrszeichens (3) zu erkennen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens mit einem Laserscanner eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens mit einem Laserscanner.
Verkehrszeichen, insbesondere Verkehrsschilder, können durch Verschmutzung, Vandalismus oder Manipulation so verändert werden, dass das eigentlich dargestellte Symbol auf dem Verkehrszeichen nur noch zum Teil oder gar nicht mehr sichtbar ist.
Aus der DE 10 2018 101 220 A1 geht ein autonomes Fahrzeug hervor, welches sowohl einen LIDAR-Sensor als auch eine Kamera beinhaltet. Eine Punktwolke vom LIDAR-Sensor wird verarbeitet, um Punkte zu entfernen, die einer Grundebene entsprechen und eine Reflektivität unter einem Reflektivitätsschwellenwert aufweisen. Die verbleibenden Punkte werden in Gruppen gruppiert. Gruppen mit zufriedenstellenden Flachheitsschwellenwerten werden dann in 2D-Pixelpositionen in der Ausgabe der Kamera umgewandelt. Relevante Regionen, welche diese 2D-Pixelpositionen beinhalten, werden dann analysiert, um beliebige vorhandene Straßenschilder zu detektieren und zu interpretieren.
Durch eine Manipulation der Verkehrszeichen, wird das darauf dargestellte Symbol nur eingeschränkt sichtbar. Dies kann zu gefährlichen Verkehrssituationen führen. Ein herkömmliches Bilderkennungssystem kann durch die Manipulation das Verkehrszeichen mit dem ursprünglich dargestellten Symbol nicht erkennen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches ein manipuliertes Verkehrszeichen erkennt.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens, sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem Laserscanner nach den unabhängigen Ansprüchen. Sinnvolle Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens mit einem Laserscanner eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels des Laserscanners ein erstes Bild des Verkehrszeichens, zum Auswerten eines Streuverhaltens einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens, erfasst wird und anhand des Streuverhaltens eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens bestimmt wird, um eine Manipulation des Verkehrszeichens zu erkennen. Zum Beispiel wird durch eine Reflektionsfolie, welche an dem Verkehrszeichen angebracht ist, ein Laserstrahl des Laserscanners von dem Verkehrszeichen reflektiert. Die reflektierte Strahlung des Verkehrszeichens weist ein bestimmtes Streuverhalten auf. Die Oberflächenstruktur wird durch das Streuverhalten der reflektierten Strahlung bestimmt. Beispielsweise wird die Strahlung bei glatten Oberflächen direkt reflektiert. Bei rauen Oberflächen wird die Strahlung diffus reflektiert. Hierbei wird die reflektierte Strahlung in verschiedenste Richtungen gestreut.
Beispielsweise kann ein Verkehrszeichen durch Übermalungen der Symbole oder Vandalismus manipuliert werden. Das ursprünglich darauf dargestellte Symbol ist dadurch nur noch teilweise oder gar nicht mehr erkennbar. Durch die Auswertung des Streuverhaltens der reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens und dessen Oberflächenbestimmung kann auf einfache Weise bestimmt werden, ob das Verkehrszeichen manipuliert wurde. Wenn ein Verkehrszeichen manipuliert wurde, weist der manipulierte Bereich ein verändertes Streuverhalten auf, welches auf eine dementsprechend veränderte Oberflächenstruktur hinweist. Anhand der veränderten Oberflächenstruktur kann erkannt werden, ob das Verkehrszeichen manipuliert wurde.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens mit einem Laserscanner, wobei der Laserscanner dazu ausgebildet ist, ein erstes Bild eines Verkehrszeichens zum Auswerten eines Streuverhaltens einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens zu erfassen und die Vorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, mit der anhand des Streuverhaltens eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens bestimmbar ist, um eine Manipulation des Verkehrszeichens zu erkennen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
2 eine vorteilhafte Anordnung einer Vorrichtung zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens.

Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Verfahren zur Erkennung manipulierter Verkehrszeichen erläutert. Das Verfahren kann beispielsweise während der Fahrt eines Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Dabei passiert das Kraftfahrzeug während des Entlangfahrens auf einer Fahrbahn neben der Fahrbahn aufgestellte Verkehrszeichen.
In einem ersten Schritt S1 der 1 wird mithilfe eines Laserscanners 1 (vgl. 2) ein erstes Bild des Verkehrszeichens 3 erfasst. Bei dem Laserscanner 1 kann es sich beispielsweise um einen Lidar-Sensor (light detecting and ranging) handeln, der an einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise an einem autonom steuerbaren Kraftfahrzeug, angeordnet ist. Anhand des ersten Bilds wird ein Streuverhalten einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens 3 ausgewertet. Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen ist auf einem Verkehrszeichen eine Reflektionsfolie angebracht, welche das Verkehrszeichen 3 auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen und bei Nacht sichtbar macht. Wenn beispielsweise von dem Laserscanner 1 ein Lichtstrahl 5 an das Verkehrszeichen 3 ausgesendet wird, trifft dieses an die Reflektionsfolie und wird zurück reflektiert. Durch die vom Verkehrszeichen 3 zurück reflektierte Strahlung entsteht ein Streuverhalten, durch welches eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens bestimmbar ist.
Anhand des Streuverhaltens wird in einem zweiten Schritt S2 von einer Auswerteinheit 7 eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens 3 bestimmt. Ein manipulierter Bereich des Verkehrszeichens 3 weist eine veränderte Oberflächenstruktur und ein verändertes Streuverhalten 4 gegenüber vorgegebenen Daten auf.
Wenn die Strahlung des Laserscanners 1 beispielsweise auf eine unebene, raue Oberfläche trifft, wird die Strahlung gestreut und in verschiedene Richtungen zurück reflektiert. Beispielsweise kann das manipulierte Verkehrszeichen ein derartiges Streuverhalten aufweisen, wenn die Oberfläche des Verkehrszeichens beispielsweise durch Übermalungen oder Verschmutzung 6 manipuliert wurde.
In einem optionalen dritten Schritt S3 wird ein zweites Bild von dem Verkehrszeichen 3 von einer Kamera 2 erfasst. Das erfasste Bild dient zum Abgleich mit den Daten des ersten Bilds des Laserscanners 1.
Die 2 zeigt den Laserscanner 1 mit der Kamera 2 und dem Verkehrszeichen 3. Der Laserscanner 1 sendet einen Lichtstrahl 5 aus, welcher an dem Verkehrszeichen 3 reflektiert wird, und erfasst ein erstes Bild. Üblicherweise trifft die Strahlung auf eine auf dem Verkehrszeichen 3 angebrachte Reflektionsfolie, welcher zur besseren Sicht des Verkehrszeichens bei Nacht und ungünstigen Witterungsbedingungen dient. Wenn das Verkehrszeichen 3 beispielsweise durch Verschmutzung 6 oder Vandalismus manipuliert wurde, weist das Verkehrszeichen 3 ein verändertes Streuverhalten 4 auf. Anhand des veränderten Streuverhaltens 4 resultiert eine veränderte Oberflächenstruktur. Beispielsweise wird die reflektierte Strahlung bei rauen Oberflächen in verschiedenste Richtungen gestreut, während die reflektierte Strahlung bei glatten Oberflächen direkt reflektiert wird. Mit einer Kamera 2 kann ein zweites Bild erfasst werden, welches zum Datenabgleich mit dem ersten Bild des Laserscanners dient. Ein Auswerteeinheit 7 kann beispielsweise als eine separate Einheit angeordnet sein. Die Auswerteeinheit 7 kann anhand vorgegebener Daten, welche beispielsweise von der Kamera 2 erfasst wurden, ein verändertes Streuverhalten und eine veränderte Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens 3 identifizieren.
Bezugszeichenliste

1: Laserscanner
2: Kamera
3: Verkehrszeichen
4: verändertes Streuverhalten
5: Lichtstrahl
6: Verschmutzung
7: Auswerteeinheit
S1: Erster Schritt
S2: Zweiter Schritt
S3: Dritter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018101220 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens (3) mit einem Laserscanner (1) eines Kraftfahrzeugs dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Laserscanners (1) ein erstes Bild des Verkehrszeichens (3), zum Auswerten eines Streuverhaltens einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens (3), erfasst wird (S1) und anhand des Streuverhaltens eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens (3) bestimmt wird, um eine Manipulation des Verkehrszeichens (3) zu erkennen (S2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem manipulierten Bereich (6) des Verkehrszeichens (3) ein gegenüber vorgegebenen Daten verändertes Streuverhalten (4) und/oder eine veränderte Oberflächenstruktur zum restlichen Bereich des Verkehrszeichens (3) identifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kamera (2), welche an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, zusätzlich ein zweites Bild des Verkehrszeichens (3) erfasst wird (S3), um einen Abgleich mit Daten des Laserscanners (1) durchzuführen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftahrzeug autonom gesteuert wird.
Vorrichtung zur Erkennung wenigstens eines manipulierten Verkehrszeichens (3) mit einem Laserscanner (1) dadurch gekennzeichnet, dass der Laserscanner (1) dazu ausgebildet ist, ein erstes Bild eines Verkehrszeichens (3), zum Auswerten eines Streuverhaltens einer reflektierten Strahlung des Verkehrszeichens (3), zu erfassen und die Vorrichtung eine Auswerteeinheit (7) aufweist, mit der anhand des Streuverhaltens eine Oberflächenstruktur des Verkehrszeichens bestimmbar ist, um eine Manipulation des Verkehrszeichens (3) zu erkennen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Auswerteeinheit (7) in einem manipulierten Bereich (6) des Verkehrszeichens (3) ein gegenüber vorgegebenen Daten verändertes Streuverhalten (4) und/oder eine veränderte Oberflächenstruktur zum restlichen Bereich des Verkehrszeichens (3) identifizierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kamera (2) aufweist, mit der zusätzlich ein zweites Bild des Verkehrszeichens (3) erfassbar ist, um einen Abgleich mit Daten des Laserscanners (1) durchzuführen.