DE102019107396A1 - Detection and classification of raised road markings using LIDAR - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren erhabener Fahrbahnmarkierungen (1) auf einer Straße (2) unter Verwendung eines LIDAR-Detektors mit den folgenden Schritten:- Erfassen von Umgebungsinformation über die Straße durch mindestens einen LIDAR-Detektor (100), wobei der LIDAR-Detektor Abtastpunkte durch Verarbeiten der empfangenen Lichtsignale und Umwandeln der Lichtsignale in elektrische Signale erzeugt, die die Abtastpunkte sind;- Segmentieren der Abtastpunkte (200), wobei mindestens einige der segmentierten Abtastpunkte aufgrund ihrer Erfassungsposition mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung (1) in Beziehung gesetzt werden können;- Konturieren der segmentierten Abtastpunkte (300), die mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung (1) in Beziehung gesetzt werden können, in eine Merkmalsform, wobei basierend auf der Merkmalsform (330) ein Begrenzungsrahmen erzeugt wird; und- Klassifizieren des Begrenzungsrahmens (400) durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen, die in einem Speicher gespeichert sind.The present invention relates to a method for the method of detecting and classifying raised lane markings (1) on a road (2) using a LIDAR detector with the following steps: - Detection of environmental information about the road by at least one LIDAR detector (100) wherein the LIDAR detector generates sampling points by processing the received light signals and converting the light signals into electrical signals which are the sampling points; - Contouring the segmented sampling points (300), which can be related to a raised road marking (1), into a feature shape, a bounding frame being generated based on the feature shape (330); and - classifying the bounding box (400) by comparing its segmented sample points with reference sample points of bounding boxes stored in memory.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren erhabener Fahrbahnmarkierungen auf einer Straße unter Verwendung eines LIDAR-Detektors eines Fahrzeugs.The present invention relates to a method for detecting and classifying raised lane markings on a road using a LIDAR detector of a vehicle.

Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Computerprogramm angegeben, das Anweisungen enthält, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens oder gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung auszuführen.The present invention also provides a computer program which contains instructions which, when the program are executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to the invention or according to a modified embodiment of the invention.

Ein Computerprogramm ist eine Sammlung von Anweisungen zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe, die dafür konzipiert ist, eine bestimmte Klasse von Problemen zu lösen. Die Anweisungen eines Programms sind dafür konzipiert, durch einen Computer ausgeführt zu werden, wobei es erforderlich ist, dass ein Computer Programme ausführen kann, damit es funktioniert.A computer program is a collection of instructions for performing a particular task, designed to solve a particular class of problems. A program's instructions are designed to be carried out by a computer and it requires a computer to be able to run programs in order for it to function.

Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein computerlesbares Speichermedium angegeben, das Anweisungen enthält, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens oder gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ausführen.The present invention also provides a computer-readable storage medium which contains instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to the invention or according to a modified embodiment of the invention.

Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein System angegeben, das eine Einrichtung zum Ausführen der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens oder gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung aufweist.The present invention also provides a system which has a device for carrying out the steps of the method according to the invention or according to a modified embodiment of the invention.

Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Fahrzeug angegeben, das das erfindungsgemäße System oder ein System gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung aufweist.The present invention also specifies a vehicle which has the system according to the invention or a system according to a modified embodiment of the invention.

Vorzugsweise ist das Fahrzeug das Ego-Fahrzeug des Fahrers.The vehicle is preferably the driver's ego vehicle.

Eine erhabene Fahrbahnmarkierung ist eine auf Straßen verwendete Sicherheitseinrichtung. Diese Einrichtungen sind normalerweise aus Kunststoff, Keramik, thermoplastischer Farbe, Glas oder gelegentlich Metall hergestellt und stehen in einer Vielfalt von Formen und Farben zur Verfügung. Erhabene reflektierende Markierungen, z.B. aus Kunststoff, Keramik oder Metall, weisen eine Linse oder eine Schicht auf, die ihre Sichtbarkeit durch Zurückreflektieren von Autoscheinwerferlicht verbessert, während Fahrbahnmarkierungsknöpfe aus Glas Autoscheinwerferlicht durch eine Kuppelform sammeln und das Licht durch eine darin angeordnete reflektierende Schicht reflektieren. Einige andere Bezeichnungen für bestimmte Arten erhabener Fahrbahnmarkierungen sind konvexe Vibrationslinien, Botts-Punkte, Leitpfosten, Katzenaugen, Fahrbahnmarkierungsknöpfe oder Straßenschildkröten. Manchmal werden sie einfach als „Reflektoren“ bezeichnet. Botts-Punkte sind runde, nicht reflektierende erhabene Fahrbahnmarkierungen. Erhabene Fahrbahnmarkierungen geben Fahrern beim Überfahren bezeichneter Fahrspuren eine taktile und akustische Rückmeldung.A raised lane marker is a safety device used on roads. These devices are typically made of plastic, ceramic, thermoplastic paint, glass, or occasionally metal, and come in a variety of shapes and colors. Raised reflective markings, e.g. made of plastic, ceramic or metal, have a lens or layer that improves their visibility by reflecting back car headlight light, while lane marker buttons made of glass collect car headlight light through a dome shape and reflect the light through a reflective layer disposed therein. Some other names for certain types of raised lane markings are convex vibration lines, botts points, delineator posts, cat's eyes, lane marker buttons, or street turtles. Sometimes they are simply referred to as "reflectors". Botts points are round, non-reflective raised road markings. Raised lane markings give drivers tactile and acoustic feedback when driving over designated lanes.

Das Erfassen erhabener Fahrbahnmarkierungen ist für Sensorsysteme schwieriger als das Erfassen farbiger Fahrspurmarkierungen, da die erhabenen Fahrbahnmarkierungen klein sind, in verschiedenen Formen vorliegen und unter Verwendung eines kamerabasierten System nur schwer zu erfassen sind, weil das aufgenommene Bild der Straßenoberfläche sehr viel Rauschen enthält. Ein weiteres Problem besteht darin, dass eine Kamera bei Nacht, starkem Regen, Schnee und Nebel schlecht funktioniert. Des Weiteren sind bekannte Bildverarbeitungsalgorithmen fehleranfällig. Das heißt, Signale können fälschlicherweise als Schatten und Schlaglöcher interpretiert werden. Es kann mehrere Filterstufen erfordern, um die erhabenen Fahrbahnmarkierungen als Fahrbahnbegrenzungen zu erfassen.Detecting raised lane markings is more difficult for sensor systems than detecting colored lane markings because the raised lane markings are small, come in different shapes and are difficult to detect using a camera-based system because the recorded image of the road surface contains a lot of noise. Another problem is that a camera will perform poorly at night, heavy rain, snow, and fog. Furthermore, known image processing algorithms are prone to errors. This means that signals can be mistakenly interpreted as shadows and potholes. It may take several filter stages to detect the raised road markings as road boundaries.

Mit LIDAR-Detektoren werden Objekte in einer Umgebung gemäß einem sogenannten „Laufzeit“-Prinzip erfasst. Einzelne Laserpulse werden durch ein Laserstrahlgerät emittiert, und Reflexionen dieser Laserpulse an Objekten in der Umgebung werden durch eine Empfangseinheit als optische Signale empfangen und ausgewertet. Aus einer Zeitdifferenz zwischen der Emission eines Laserimpulses und dem Empfang seiner Reflexion an Objekten in der Umgebung kann die Entfernung zum jeweiligen Objekt bestimmt werden. Zusätzlich können auch eine Intensität und eine Position der empfangenen Reflexion bestimmt werden, um zusätzliche Information über die Eigenschaften des Objekts zu erhalten. Normalerweise verwendet LIDAR zum Abbilden von Objekten ultraviolettes, sichtbares oder Nahinfrarotlicht. LIDAR ist in Verbindung mit einer Vielzahl von Materialien einsetzbar, wie beispielsweise mit nichtmetallischen Objekten, metallischen Objekten, keramischen Objekten und chemischen Verbindungen. Ein schmaler Laserstrahl kann physikalische Merkmale mit sehr hohen Auflösungen abbilden, beispielsweise kann ein Flugzeug Gelände mit einer Auflösung von 30 cm oder besser abbilden. Die Wellenlängen variieren entsprechend dem Ziel von etwa 10 um bis zum UV-Bereich (etwa 250 nm). Normalerweise wird Licht anders als bei der reinen Reflexion, die bei einem Spiegel auftritt, durch Rückstreuung reflektiert. Für verschiedene LIDAR-Anwendungen werden unterschiedliche Streuungsarten verwendet: am häufigsten Rayleigh-Streuung, Mie-Streuung, Raman-Streuung und Fluoreszenz.LIDAR detectors are used to detect objects in an environment according to a so-called “transit time” principle. Individual laser pulses are emitted by a laser beam device, and reflections of these laser pulses on objects in the vicinity are received and evaluated as optical signals by a receiving unit. The distance to the respective object can be determined from a time difference between the emission of a laser pulse and the reception of its reflection on objects in the vicinity. In addition, an intensity and a position of the received reflection can also be determined in order to obtain additional information about the properties of the object. Typically, LIDAR uses ultraviolet, visible, or near-infrared light to image objects. LIDAR can be used in conjunction with a wide variety of materials, such as non-metallic objects, metallic objects, ceramic objects and chemical compounds. A narrow laser beam can have physical characteristics map very high resolutions, for example an aircraft can map terrain with a resolution of 30 cm or better. The wavelengths vary according to the target from about 10 µm to the UV range (about 250 nm). Unlike the pure reflection that occurs with a mirror, light is usually reflected by backscattering. Different types of scattering are used for different LIDAR applications: most commonly Rayleigh scattering, Mie scattering, Raman scattering, and fluorescence.

Im technischen Bereich des autonomen Fahrens sind Kameras in Kombination mit LIDAR-Detektoren zur Fahrspurerfassung beispielsweise aus der Offenbarung des Dokuments US 9,530,062 B2 bekannt. Dieses Dokument offenbart die Verwendung einer Kamera und eines Bildverarbeitungsmoduls in Kombination mit einem LIDAR-Detektor und einem LIDAR-Verarbeitungsmodul. Kamera und LIDAR-Detektor verbessern gemeinsam die Leistungsfähigkeit des Fahrspurbegrenzungserfassungssystem. Gemäß diesem Dokument sind die Kamera und das Bildverarbeitungsmodul in der Lage, sowohl nicht reflektierende erhabene Fahrbahnmarkierungen als auch reflektierende erhabene Fahrbahnmarkierungen über einen bestimmten Bereich vor dem Fahrzeug zu erfassen, z.B. 25 m oder 30 m. Ferner ist der LIDAR-Detektor, wie er im Erfassungssystem für erhabene Fahrbahnmarkierungen konfiguriert ist, lediglich in der Lage, reflektierende erhabene Fahrbahnmarkierungen zu erfassen, und nicht in der Lage, nicht reflektierende Markierungen wie Bott-Punkte zu erfassen. Dies bedeutet, dass das System fehleranfällig bleibt, insofern die erhabenen Fahrbahnmarkierungen weiter als 25 m oder 30 m entfernt sind. Außerdem ist keine weitere Information über die Eigenschaften der erhabenen Fahrbahnmarkierungen verfügbar.In the technical field of autonomous driving, cameras in combination with LIDAR detectors for lane detection are, for example, from the disclosure of the document US 9,530,062 B2 known. This document discloses the use of a camera and an image processing module in combination with a lidar detector and a lidar processing module. The camera and LIDAR detector work together to improve the performance of the lane boundary detection system. According to this document, the camera and the image processing module are able to detect both non-reflective raised lane markings and reflective raised lane markings over a certain area in front of the vehicle, for example 25 m or 30 m. Furthermore, the LIDAR detector, as configured in the raised lane markings detection system, is only able to detect reflective raised lane markings and is not able to detect non-reflective markings such as Bott points. This means that the system remains prone to errors if the raised road markings are more than 25 m or 30 m away. In addition, no further information is available about the properties of the raised pavement markings.

Trotzdem ist Fahrspurerfassung eine kritische Funktion bei einem Transportfahrzeug, das eine autonome Fahrfunktionalität aufweist, ein Beispiel ist eine Spurabweichungswarnung. Insbesondere sind erhabene Fahrbahnmarkierungen und farbige Fahrbahnmarkierungen, meist weiß oder gelb, als Fahrspurbegrenzungen bekannt. In Abhängigkeit von der Gestalt der erhabenen Fahrbahnmarkierungen können verschiedene Eigenschaften oder Informationen angezeigt werden. Diese könnte durch ein geeignet trainiertes System eines Fahrzeugs bewertet und genutzt werden. Beispielsweise können erhabene Fahrbahnmarkierungen ununterbrochene scharfe Kurven, Gefälleabschnitte, Auffahrtsrampen oder Fußgängerüberwege anzeigen. Es ist für autonom fahrende Fahrzeuge sehr wichtig, solche Anzeigen zu erkennen und im autonomen Fahrbetrieb korrekt einzusetzen. Ein kritisches Szenario wäre auch das Abdriften auf eine falsche Fahrspur auf einer einspurigen Fahrbahn.Nevertheless, lane detection is a critical function in a transport vehicle that has an autonomous driving functionality, one example is a lane departure warning. In particular, raised lane markings and colored lane markings, mostly white or yellow, are known as lane boundaries. Depending on the shape of the raised road markings, various properties or information can be displayed. This could be evaluated and used by a suitably trained system of a vehicle. For example, raised lane markings can indicate uninterrupted sharp curves, sloping sections, access ramps or pedestrian crossings. It is very important for autonomous vehicles to recognize such displays and use them correctly in autonomous driving. A critical scenario would also be drifting into the wrong lane on a single lane.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit autonomer Fahrzeuge oder von Fahrzeugen mit einem Fahrunterstützungssystem zu erhöhen.The present invention is based on the object of increasing the safety of autonomous vehicles or of vehicles with a driving assistance system.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This problem is solved by the independent claims. Advantageous refinements are given in the dependent claims.

Insbesondere ist durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren erhabener Fahrbahnmarkierungen auf einer Straße unter Verwendung eines LIDAR-Detektors eines Fahrzeugs angegeben, mit den Schritten:

  • Erfassen von Umgebungsinformation über die Straße durch mindestens einen LIDAR-Detektor, wobei erfasste optische Signale verarbeitet und in elektrische Signale umgewandelt werden, die als Abtastpunkte bereitgestellt werden;
  • Segmentieren der Abtastpunkte in benachbarte, segmentierte Abtastpunkte, wobei mindestens einige der segmentierten Abtastpunkte aufgrund ihrer Erfassungsposition mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung in Beziehung gesetzt werden können;
  • Konturieren der segmentierten Abtastpunkte, die mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung in Beziehung gesetzt werden können, in eine Merkmalsform, wobei basierend auf der Merkmalsform ein Begrenzungsrahmen erzeugt wird;
  • Klassifizieren des Begrenzungsrahmens durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen, die in einem Speicher gespeichert sind.
In particular, the present invention specifies a method for detecting and classifying raised lane markings on a road using a LIDAR detector of a vehicle, comprising the steps:
  • Detection of environmental information about the road by at least one LIDAR detector, the detected optical signals being processed and converted into electrical signals which are provided as sampling points;
  • Segmenting the sampling points into adjacent, segmented sampling points, wherein at least some of the segmented sampling points can be related to a raised road marking based on their detection position;
  • Contouring the segmented sampling points, which can be related to a raised lane marking, into a feature shape, a bounding box being generated based on the feature shape;
  • Classifying the bounding box by comparing its segmented sample points with reference sample points of bounding boxes stored in memory.

Grundidee der Erfindung ist es, die erhabenen Fahrbahnmarkierungen nicht nur zu erfassen, sondern auch zu klassifizieren, so dass als Ergebnis ihres Designs jegliche implizite Information durch das Fahrzeug bewertet werden kann. Die ausschließliche Verwendung von LIDAR hat den Vorteil, dass es zum Erfassen und Klassifizieren der erhabenen Fahrbahnmarkierungen durch eine umfassendere Bewertung und Verwendung der Abtastpunkte verwendet werden kann. Diese Klassifizierung kann auch bei schlechtem Wetter mit einer hohen Leistungsfähigkeit erfolgen, beispielsweise bei schwachem Licht oder Nebel. Ferner kann die Klassifizierung der erhabenen Fahrbahnmarkierungen im Bereich von > 100 Meter mit einer hohen Leistungsfähigkeit erfolgen.The basic idea of the invention is not only to detect the raised lane markings but also to classify them so that any implicit information can be evaluated by the vehicle as a result of their design. The exclusive use of LIDAR has the advantage that it can be used to detect and classify the raised road markings through a more comprehensive evaluation and use of the sampling points. This classification can also be done in bad weather with a high efficiency, for example in weak light or fog. Furthermore, the Classification of the raised road markings in the range of> 100 meters with a high efficiency.

Der Unterschied zwischen Erfassen und Klassifizieren liegt in der Tatsache, dass beim Erfassen die erhabene Fahrbahnmarkierung lediglich erfasst wird. Auf der anderen Seite, wird beim Klassifizieren der exakte Typ identifiziert, so dass auch mit dem Typ verknüpfte Information erkannt werden kann. Diese Klassifizierung erfordert jedoch eine erfindungsgemäße Bewertung der Abtastpunkte, um die Sicherheit des Fahrers zu erhöhen.The difference between detecting and classifying lies in the fact that when detecting, the raised lane marking is only detected. On the other hand, the exact type is identified during classification so that information linked to the type can also be recognized. However, this classification requires an evaluation of the sampling points according to the invention in order to increase the safety of the driver.

Der Schritt zum Erfassen von Umgebungsinformation über die Straße durch mindestens einen LIDAR-Detektor, wobei erfasste optische Signale verarbeitet und in elektrische Signale umgewandelt werden, die als Abtastpunkte bereitgestellt werden, ist der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Ausdruck Umgebungsinformation beinhaltet vorzugsweise hauptsächlich optische Signale. Vorzugsweise verarbeitet eine Einheit des LIDAR-Detektors empfangene Lichtsignale, die optische Signale sind, die in elektrische Signale umgewandelt werden, die die Abtastpunkte bilden. Die Verarbeitung der optischen Signale kann im LIDAR-Detektor oder in einer anderen Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.The step of capturing environmental information about the road by at least one LIDAR detector, wherein captured optical signals are processed and converted into electrical signals that are provided as sampling points, is the first step of the method according to the invention. The term environmental information preferably includes mainly optical signals. Preferably, a unit of the LIDAR detector processes received light signals which are optical signals which are converted into electrical signals which form the sampling points. The processing of the optical signals can be carried out in the LIDAR detector or in another processing unit.

Das Segmentieren der Abtastpunkte in zusammenhängende, segmentierte Abtastpunkte bedeutet vorzugsweise, dass die Abtastpunkte basierend auf ihrer Erfassungsposition miteinander in Beziehung stehen. Mindestens einige der segmentierten Abtastpunkte können aufgrund ihrer Erfassungsposition mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung in Beziehung gesetzt werden. Dies kann durch Überprüfen der Höhe der segmentierten Abtastpunkte identifiziert werden, insbesondere wenn die Abtastpunkte über oder auf einer Bodenebene liegen. Mit anderen Worten, dies geschieht durch Differenzieren von Abtastpunkten, die von Boden- und von Nicht-Boden-Abtastpunkten erhalten werden.The segmentation of the sampling points into contiguous, segmented sampling points preferably means that the sampling points are related to one another based on their detection position. At least some of the segmented sampling points can be related to a raised road marking based on their detection position. This can be identified by checking the height of the segmented sample points, especially when the sample points are above or on a ground plane. In other words, it does this by differentiating sample points obtained from ground and non-ground sample points.

Der nächste Schritt ist das Konturieren der segmentierten Abtastpunkte, die mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung in Beziehung gesetzt werden können, zu einer Merkmalsform, wobei basierend auf der Merkmalsform ein Begrenzungsrahmen erzeugt wird. Vorzugsweise wird die Kontur basierend auf dem gewichteten Durchschnitt aller Abtastpunkte mit einem bestimmten Winkelsektor aufgebaut. Die segmentierten Abtastpunkte können unter Berücksichtigung der Anzahl der Segmente, der Höhe, der Breite und der Länge konturiert werden. Diese Daten werden verwendet, um andere Merkmale zu erzeugen, d.h. einen Begrenzungsrahmen zu erzeugen. Der Begrenzungsrahmen ist ein Ergebnis vermutlich logisch miteinander in Beziehung stehender Abtastpunkte und kann in einem nächsten Schritt untersucht werden, in dem der Begrenzungsrahmen im weiteren Verfahren klassifiziert wird.The next step is the contouring of the segmented sampling points, which can be related to a raised road marking, into a feature shape, a bounding frame being generated based on the feature shape. The contour is preferably built up on the basis of the weighted average of all sampling points with a specific angular sector. The segmented sampling points can be contoured taking into account the number of segments, the height, the width and the length. This data is used to generate other features, i.e. create a bounding box. The bounding box is a result of presumably logically related sampling points and can be examined in a next step in which the bounding box is classified in the further process.

Im Schritt zum Klassifizieren des Begrenzungskastens können die Abmessungen des Objekts, wie beispielsweise die Höhe, die Länge, die Breite, die Echopulsbreite und der Bewegungszustand des Objekts berücksichtigt werden. Diese Daten werden verwendet, um das Objekt als eine erhabene Fahrbahnmarkierung zu klassifizieren, insbesondere den Typ der erhabenen Fahrbahnmarkierung.In the step of classifying the bounding box, the dimensions of the object, such as the height, the length, the width, the echo pulse width and the state of movement of the object, can be taken into account. This data is used to classify the object as a raised lane marking, in particular the type of raised lane marking.

Die Idee ermöglicht es, erhabene Fahrbahnmarkierungen aus einer Entfernung von mehr als 100 Metern nur unter Verwendung der Echopulsbreite und der Abtastpunktpositionen von LIDAR-Signalen zu erfassen und zu klassifizieren. Die Idee ermöglicht auch das Erfassen von Mustern von Botts-Punkten und/oder erhabenen Fahrbahnmarkierungen für z.B. Bremsschwellen oder Gefälleabschnitte.The idea makes it possible to detect and classify raised road markings from a distance of more than 100 meters using only the echo pulse width and the scanning point positions of LIDAR signals. The idea also enables the acquisition of patterns of Botts points and / or raised road markings for e.g. Speed bumps or downhill sections.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine feldprogrammierbare Array-Einheit die elektrischen Signale liest und in Abtastpunkte umwandelt, die Information enthalten, insbesondere eine Echopulsbreite, eine Position und/oder einen Winkel der Abtastpunkte. Diese Information kann an den Segmentierungsschritt weitergeleitet werden. Dies hat sich als ein effizienter Weg zum Bereitstellen der Abtastpunkte erwiesen. Dies gewährleistet eine schnelle Datenverarbeitung, so dass die Sicherheit des Fahrers nicht durch langwierige Verarbeitungsschritte beeinträchtigt wird.According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that a field-programmable array unit reads the electrical signals and converts them into scanning points that contain information, in particular an echo pulse width, a position and / or an angle of the scanning points. This information can be passed on to the segmentation step. This has been found to be an efficient way of providing the sample points. This ensures fast data processing so that the driver's safety is not impaired by lengthy processing steps.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Segmentieren der Abtastpunkte in zusammenhängende Abtastpunkte mindestens ausgeführt wird durch:

  • - Schätzen einer Bodenebene von den Abtastpunkten;
  • - Prüfen, ob Abtastpunkte auf oder über der Bodenebene angeordnet sind;
  • - Erzeugen eines Bodenebenensegments, falls die Punkte auf der Bodenebene angeordnet sind;
  • - Erzeugen eines Nicht-Bodenebenensegments und Schätzen seiner Höhe und Breite, falls die Punkte oberhalb der Bodenebene angeordnet sind;
  • - Berechnen der mittleren Echopulsbreite jedes Nicht-Bodenebenensegments;
  • - Prüfen, ob die mittlere Echopulsbreite eines Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitet;
  • - Bestimmen, dass das Nicht-Bodenebenensegments keine erhabene Fahrbahnmarkierung ist, falls die Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments die definierte Höhe und die definierte Breite nicht überschreitet;
  • - Bestimmen des Nicht-Bodenebenensegments als wahrscheinliche erhabene Fahrbahnmarkierung, falls die Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments die definierte Höhe und die definierte Breite überschreitet. Diese Konkretisierung des Verfahrensschritts ermöglicht eine effiziente Beurteilung des Vorhandenseins einer erhabenen Fahrbahnmarkierung. Das Berechnen der mittleren Echopulsbreite jedes Nicht-Bodenebenensegments wird ausgeführt durch Bestimmen der Echopulsbreite jedes Abtastpunkts und Berechnen eines Mittelwerts für alle Abtastpunkte im Segment.
According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that the segmentation of the sampling points into contiguous sampling points is carried out at least by:
  • - estimating a ground plane from the sampling points;
  • - Check whether sampling points are arranged on or above the ground plane;
  • Generating a ground plane segment if the points are arranged on the ground plane;
  • - Creating a non-ground plane segment and estimating its height and width if the points are above the ground plane;
  • - calculating the mean echo pulse width of each non-ground plane segment;
  • Checking whether the mean echo pulse width of a non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width;
  • - Determining that the non-ground plane segment is not a raised road marking if the echo pulse width of the non-ground plane segment does not exceed the defined height and the defined width;
  • Determination of the non-ground plane segment as a probable raised lane marking if the echo pulse width of the non-ground plane segment exceeds the defined height and the defined width. This specification of the method step enables an efficient assessment of the presence of a raised road marking. Calculating the mean echo pulse width of each non-ground plane segment is carried out by determining the echo pulse width of each sample point and calculating an average for all sample points in the segment.

Zum Prüfen, ob die mittlere Echopulsbreite eines Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitet, kann eine Datenbank von Echopulsbreitenmesswerten für erhabene Fahrbahnmarkierungen, insbesondere Botts-Punkte und andere Objekte, verwendet werden. Die anderen Objekte können PKWs, LKWs, Motorräder, Reifen, reflektierende Pfosten und/oder Fußgänger sein. Als Grenzwert für eine maximale Höhe haben sich 5 Zentimeter und als Grenzwert für eine maximale Breite 12 Zentimeter einschließlich als geeignete Werte für die Prüfung erwiesen, ob die mittlere Echoimpulsbreite eines Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitet. Wenn das Ergebnis der Prüfung, ob die mittlere Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitet zeigt, dass das Nicht-Bodenebenensegment keine erhabene Fahrbahnmarkierung ist, ist das Verfahren beendet, zumindest gemäß der Aufgabe der Erfindung, und scheint die mittlere Echopulsbreite nicht mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung in Beziehung zu stehen. To check whether the mean echo pulse width of a non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width, a database of echo pulse width measured values for raised road markings, in particular Botts points and other objects, can be used. The other objects can be cars, trucks, motorcycles, tires, reflective posts, and / or pedestrians. The limit value for a maximum height has proven to be 5 centimeters and the limit value for a maximum width 12 centimeters including as suitable values for checking whether the mean echo pulse width of a non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width. If the result of the check as to whether the mean echo pulse width of the non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width shows that the non-ground plane segment is not a raised road marking, the method is ended, at least according to the object of the invention, and the mean one appears Echo pulse width unrelated to a raised lane marking.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Konturieren der segmentierten Abtastpunkte mindestens ausgeführt wird durch

  • - Extrahieren von Konturpunkten von den segmentierten Abtastpunkten des Nicht-Bodenebenensegments;
  • - Erzeugen einer Merkmalsform von den Konturpunkten.
According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that the contouring of the segmented sampling points is carried out at least by
  • - Extracting contour points from the segmented sampling points of the non-ground plane segment;
  • - Generating a feature shape from the contour points.

Beim Extrahieren von Konturpunkten von den segmentierten Abtastpunkten des Nicht-Bodenebenensegments sollte berücksichtigt werden, dass die Zahl der segmentierten Abtastpunkte sehr hoch sein kann, so dass dafür viel Rechenleistung benötigt wird. Um die Rechenleistung zu reduzieren, werden die wahrscheinlichsten Abtastpunkte der segmentierten Abtastpunkte ausgewählt und als Konturpunkte verwendet.When extracting contour points from the segmented sampling points of the non-ground plane segment, it should be taken into account that the number of segmented sampling points can be very high, so that a lot of computing power is required for this. In order to reduce the computing power, the most likely sampling points of the segmented sampling points are selected and used as contour points.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Konturieren der segmentierten Abtastpunkte der Begrenzungsrahmen zum Validieren der erfassten und/oder klassifizierten erhabenen Fahrbahnmarkierung verfolgt wird. Dies erhöht die Qualität der Erfassung und Klassifizierung der erhabenen Fahrbahnmarkierung. Beispielsweise können verschiedene Modelle erhabener Fahrbahnmarkierungen die gleiche Oberflächentextur und -höhe haben, aber die seitliche Kontur kann sich voneinander unterscheiden. In diesem Fall hilft eine Verfolgung sicherzustellen, dass keine Fehlklassifizierung erfolgt. Dies gewährleistet, dass die erhabenen Fahrbahnmarkierungen, insbesondere die Botts-Punkte, klassifiziert werden, bis das Fahrzeug sie passiert hat.According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that, after the contouring of the segmented scanning points, the boundary frame is tracked for validating the detected and / or classified raised lane marking. This increases the quality of the detection and classification of the raised road markings. For example, different models of raised pavement markings may have the same surface texture and height, but the lateral contour may be different. In this case, tracking helps ensure that no misclassification occurs. This ensures that the raised lane markings, in particular the Botts points, are classified until the vehicle has passed them.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen durch eine fahrzeuginterne oder eine externe Klassifizierungseinheit ausgeführt wird. Vorzugsweise wird das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens im Fahrzeug ausgeführt. Die interne Klassifizierungseinheit ermöglicht eine schnelle Analyse von Abtastpunkten auch mit schlechten Verbindungen in jeweiligen entfernten Bereichen. Der Vorteil der externen Klassifizierungseinheit, beispielsweise auf einem externen Server, und beim externen Auswerten der Daten ist, dass externe Daten über alle Fahrzeuge hinweg auf dem neuesten Stand gehalten werden können. Beispielsweise spart dies im Ausland, d.h. in Gebieten, in denen der Fahrer normalerweise selten fährt, nur selten benötigte Speicherkapazität im Fahrzeug ein.According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that the classification of the boundary frame is carried out by comparing its segmented sample points with reference sample points of boundary frames by a vehicle-internal or an external classification unit. The classification of the bounding box is preferably carried out in the vehicle. The internal classification unit enables a quick analysis of sampling points even with bad connections in respective distant areas. The advantage of the external classification unit, for example on an external server, and when evaluating the data externally is that external data can be kept up-to-date across all vehicles. For example, this saves storage capacity in the vehicle that is seldom required when abroad, ie in areas in which the driver normally drives infrequently.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit der Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen unter Verwendung von Abmessungen des Begrenzungsrahmens, insbesondere der Höhe, der Länge und/oder der Breite, der Echopulsbreite und/oder eines Bewegungszustands des Begrenzungsrahmens ausgeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass diese Daten für eine gute und schnelle Erfassung und Klassifizierung sehr nützlich sind.According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that the classification of the bounding frame by comparing its segmented sampling points with the reference sampling points of bounding frames using dimensions of the bounding frame, in particular the height, the length and / or the width, the echo pulse width and / or a moving state of the bounding box. It has been shown that this data is very useful for a good and quick collection and classification.

Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass ein definiertes Muster erhabener Fahrbahnmarkierungen identifiziert wird, ein Fahrer eine definierte Kommunikation, insbesondere eine Warnmitteilung, empfängt. Daher kann durch Klassifizieren der erhabenen Fahrbahnmarkierungen zusammen mit einem Muster das Warnniveau höher sein als bei einer Erfassung alleine, wodurch die Sicherheit für den Fahrer erhöht wird.According to a modified embodiment of the invention, the method is characterized in that in the event that a defined pattern of raised road markings is identified, a driver receives a defined communication, in particular a warning message. Therefore, by classifying the raised lane markings together with a pattern, the warning level can be higher than with detection alone, thereby increasing the safety for the driver.

Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen dargestellt sind, können für sich alleine oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.These and other aspects of the invention will be apparent and illustrated in the embodiments described below. Individual features that are shown in the embodiments can form an aspect of the present invention on their own or in combination. Features of the various embodiments can be transferred from one embodiment to another embodiment.

Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß 1 mit mehr Merkmalen;
  • 3 ein Diagramm erfasster Ziele mit unterschiedlichen Echopulsbreiten; und
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer erhabenen Fahrbahnmarkierung, die in der Nähe einer Fahrspurmarkierung auf einer Bodenebene angeordnet ist.
Show it:
  • 1 a flow chart of a method according to the invention;
  • 2 a flow chart of the method according to 1 with more features;
  • 3 a diagram of detected targets with different echo pulse widths; and
  • 4th a perspective view of a raised lane marking, which is arranged in the vicinity of a lane marking on a ground level.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen Hauptmerkmalen. Dieses Verfahren wird zum Erfassen und Klassifizieren erhabener Fahrbahnmarkierungen 1 auf einer Straße 2 unter Verwendung eines LIDAR-Detektors eines Fahrzeugs verwendet und weist die folgenden Schritte auf:

  • - Erfassen von Umgebungsinformation über die Straße durch mindestens einen LIDAR-Detektor 100, wobei erfasste optische Signale verarbeitet und in elektrische Signale umgewandelt werden, die als Abtastpunkte bereitgestellt werden;
  • - Segmentieren der Abtastpunkte 200 in zusammenhängende Abtastpunkte, wobei mindestens einige der segmentierten Abtastpunkte aufgrund ihrer Erfassungsposition mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung 1 in Beziehung gesetzt werden können;
  • - Konturieren der segmentierten Abtastpunkte 300, die mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung 1 in Beziehung gesetzt werden können, in eine Merkmalsform, wobei basierend auf der Merkmalsform 330 ein Begrenzungsrahmen erzeugt wird;
  • - Klassifizieren des Begrenzungsrahmens 400 durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen, die in einem Speicher gespeichert sind.
1 shows a flow chart of a method according to the invention with its main features. This method is used to detect and classify raised road markings 1 on a street 2 using a vehicle lidar detector and has the following steps:
  • - Acquisition of environmental information about the road by at least one LIDAR detector 100 wherein detected optical signals are processed and converted into electrical signals that are provided as sampling points;
  • - segmenting the sampling points 200 into contiguous sampling points, with at least some of the segmented sampling points having a raised lane marking due to their detection position 1 can be related;
  • - Contouring of the segmented sampling points 300 that have a raised lane marking 1 can be related into a feature form, based on the feature form 330 creating a bounding box;
  • - Classifying the bounding box 400 by comparing its segmented sample points with reference sample points of bounding frames stored in memory.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liest eine feldprogrammierbare Gate-Array-Einheit die elektrischen Signale und wandelt sie in Abtastpunkte um, die Information enthalten, insbesondere eine Echopulsbreite, eine Position und/oder einen Winkel der Abtastpunkte.According to a preferred embodiment of the invention, a field-programmable gate array unit reads the electrical signals and converts them into scanning points which contain information, in particular an echo pulse width, a position and / or an angle of the scanning points.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit dem Verfahren von 1. Dieses Verfahren wird zum Erfassen und Klassifizieren der erhabenen Fahrbahnmarkierungen 1 auf der Straße 2 unter Verwendung des LIDAR-Detektors des Fahrzeugs verwendet und weist die folgenden Schritte auf:

  • Das Verfahren beginnt mit dem Erfassen von Umgebungsinformation über die Straße durch mindestens einen LIDAR-Detektor 100, wobei der LIDAR-Detektor Abtastpunkte durch Verarbeiten erfasster Lichtsignale und Umwandeln der Lichtsignale in elektrische Signale erzeugt, die die Abtastpunkte darstellen.
2 FIG. 11 shows a flow chart of a method according to a preferred embodiment with the method of FIG 1 . This method is used to detect and classify the raised road markings 1 in the street 2 using the vehicle's lidar detector and has the following steps:
  • The method begins with the detection of environmental information about the road by at least one LIDAR detector 100 wherein the lidar detector generates sample points by processing detected light signals and converting the light signals into electrical signals representative of the sample points.

Der nächste Schritt des Verfahrens ist das Segmentieren der Abtastpunkte 200 in zusammenhängende Abtastpunkte, wobei zumindest einige der segmentierten Abtastpunkte aufgrund ihrer Erfassungsposition mit erhabenen Fahrbahnmarkierungen 1 in Beziehung gesetzt werden können. Die Segmentierung der Abtastpunkte 200 in zusammenhängende Abtastpunkte wird mindestens ausgeführt durch

  • - Schätzen einer Bodenebene von den Abtastpunkten (210);
  • - Prüfen, ob Abtastpunkte auf oder über der Bodenebene angeordnet sind (220);
  • - Erzeugen eines Bodenebenensegments, falls die Punkte auf der Bodenebene angeordnet sind (235);
  • - Erzeugen eines Nicht-Bodenebenensegments und Schätzen seiner Höhe und Breite, falls die Punkte oberhalb der Bodenebene angeordnet sind (230);
  • - Berechnen einer mittleren Echopulsbreite jedes Nicht-Bodenebenensegments (240);
  • - Prüfen, ob die mittlere Echopulsbreite eines Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitet (250);
  • - Bestimmen, dass das Nicht-Bodenebenensegments keine erhabene Fahrbahnmarkierung 1 ist, falls die Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments die definierte Höhe und die definierte Breite nicht überschreitet (265);
  • - Bestimmen, dass das Bodenebenensegment wahrscheinlich eine erhabene Fahrbahnmarkierung 1 ist, falls die Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments die definierte Höhe und die definierte Breite überschreitet (260). Wenn das Ergebnis von Schritt 250 anzeigt, dass das Bodenebenensegment keine erhabene Fahrbahnmarkierung 1 ist (265), ist das Verfahren beendet, zumindest gemäß der Aufgabe der Erfindung, und scheint die mittlere Echoimpulsbreite nicht mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung 1 in Beziehung zu stehen.
The next step in the process is to segment the sample points 200 into contiguous sampling points, with at least some of the segmented sampling points based on their detection position with raised road markings 1 can be related. The segmentation of the sampling points 200 in contiguous sampling points is carried out at least by
  • - Estimating a ground plane from the sampling points ( 210 );
  • - Check whether sampling points are arranged on or above the ground level ( 220 );
  • - Create a ground plane segment if the points are arranged on the ground plane ( 235 );
  • - Create a non-ground plane segment and estimate its height and width if the points are above the ground plane ( 230 );
  • - Computing an average echo pulse width of each non-ground plane segment ( 240 );
  • - Check whether the mean echo pulse width of a non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width ( 250 );
  • - Determine that the non-floor level segment is not a raised pavement marking 1 is if the echo pulse width of the non-ground plane segment does not exceed the defined height and the defined width ( 265 );
  • - Determine that the ground level segment is likely to be a raised pavement marker 1 is if the echo pulse width of the non-ground plane segment exceeds the defined height and the defined width ( 260 ). If the result of step 250 indicates that the ground level segment is not a raised pavement marking 1 is ( 265 ), the method is ended, at least according to the object of the invention, and the mean echo pulse width does not appear with a raised road marking 1 to be related.

Der nächste Schritt nach dem Segmentieren der Abtastpunkte 200 in zusammenhängende Abtastpunkte ist das Konturieren der segmentierten Abtastpunkte 300, die mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung 1 in Beziehung gesetzt werden können, in eine Merkmalsform. Das Konturieren der segmentierten Abtastpunkte 300 wird ausgeführt zumindest durch:

  • - Extrahieren von Konturpunkten von den Abtastpunkten des Nicht-Bodenebenensegments 310;
  • - Erzeugen einer Merkmalsform von den Konturpunkten 320.
The next step after segmenting the sample points 200 In contiguous sampling points is the contouring of the segmented sampling points 300 that have a raised lane marking 1 can be related in a feature form. The contouring of the segmented sampling points 300 is carried out at least by:
  • - Extracting contour points from the sampling points of the non-ground plane segment 310 ;
  • - Generating a feature shape from the contour points 320 .

Die Merkmalsform wird zum Erzeugen eines Begrenzungsrahmens basierend auf der Merkmalsform 330 verwendet.The feature shape is used to generate a bounding box based on the feature shape 330 used.

Nach dem Konturieren der segmentierten Abtastpunkte 300 wird der Begrenzungsrahmen 340 für eine Validierung der erfassten und/oder klassifizierten erhabenen Fahrbahnmarkierung 1 verfolgt.After contouring the segmented sampling points 300 becomes the bounding box 340 for a validation of the recorded and / or classified raised road markings 1 tracked.

Anschließend wird der Begrenzungsrahmen 400 durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen klassifiziert, die in einem Speicher gespeichert sind. Dies ist der Schritt zum Klassifizieren der erhabenen Fahrbahnmarkierung basierend auf den identifizierten Eigenschaften des klassifizierten Begrenzungsrahmens. Vorzugsweise erfolgt das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens 400 durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen durch eine fahrzeuginterne oder eine externe Klassifizierungseinheit. Daher wird das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens 400 im Fahrzeug ausgeführt. Vorzugsweise wird ferner der Schritt 400 unter Verwendung von Abmessungen des Begrenzungsrahmens, insbesondere der Höhe, der Länge und/oder der Breite, der Echopulsbreite und/oder eines Bewegungszustands des Begrenzungsrahmens ausgeführt.Then the bounding box 400 classified by comparing its segmented sample points with reference sample points of bounding frames stored in memory. This is the step of classifying the raised pavement marking based on the identified properties of the classified boundary box. The bounding box is preferably classified 400 by comparing its segmented sample points with reference sample points of bounding frames by an in-vehicle or an external classification unit. Hence, the classification of the bounding box 400 carried out in the vehicle. The step 400 executed using dimensions of the bounding frame, in particular the height, the length and / or the width, the echo pulse width and / or a state of motion of the bounding frame.

Falls ein definiertes Muster von vorzugsweise klassifizierten erhabenen Fahrbahnmarkierungen 1 identifiziert wird, empfängt ein Fahrer eine definierte Kommunikation, insbesondere eine Warnmeldung.If so, a defined pattern of preferably classified raised road markings 1 is identified, a driver receives a defined communication, in particular a warning message.

3 zeigt ein Diagramm erfasster Ziele mit unterschiedlichen Echopulsbreiten. Die Aufgabe der Erfindung kann durch Beobachten mehrerer Echopulsbreitenwerte gelöst werden. Das Diagramm zeigt Spannungsamplituden U über der Zeit t, die Schwellenwerte für eine Erfassung erhabener Fahrbahnmarkierungen 1 überschreiten. Die Schnittpunkte der Linienkurven mit dem relevanten Schwellenwert sind durch ein Kreuz markiert. Übliche erhabene Fahrbahnmarkierungen 1 enthalten oft retroreflektierendes Material, das stark reflektierend ist. Basierend auf Aufzeichnungen durch einen LIDAR-Detektor von 16 Schichten (10°) vertikales Sichtfeld VFOV und mit einem horizontalen Sichtfeld HFOV von 145° (horizontale Gesamtauflösung von 0,25° und 0,125° nur im Bereich ± 15°) wurde ein mittlerer Echopulsbreitenwert von 1,8 m wie folgt beobachtet. Echopulsbreite [m] Entfernung [m] Erfasste Höhe einer erhabenen Fahrbahnmarkierung 1,8 36 1,5875 1,8 50,5 1,5875 1,79 60 1,5875 3 shows a diagram of detected targets with different echo pulse widths. The object of the invention can be achieved by observing a plurality of echo pulse width values. The diagram shows stress amplitudes U over time t , the threshold values for the detection of raised road markings 1 exceed. The intersections of the line curves with the relevant threshold value are marked by a cross. Usual raised road markings 1 often contain retroreflective material that is highly reflective. Based on recordings by a LIDAR detector of 16 layers (10 °) vertical field of view VFOV and with a horizontal field of view HFOV of 145 ° (total horizontal resolution of 0.25 ° and 0.125 ° only in the range ± 15 °), a mean echo pulse width value of 1.8 m observed as follows. Echo pulse width [m] Distance [m] Detected height of a raised road marking 1.8 36 1.5875 1.8 50.5 1.5875 1.79 60 1.5875

Dies zeigt die hohe Präzision des LIDAR-Detektors und dass ein LIDAR-Detektor zum Erfassen erhabener Fahrbahnmarkierungen z.B. durch Auswerten der erfassten Höhe der erhabenen Fahrbahnmarkierung geeignet ist. Das Risiko für jegliche Fehler kann reduziert werden, indem beispielswiese das Objekt verfolgt wird, so dass eine hohe Messqualität gewährleistet werden kann.This shows the high precision of the LIDAR detector and that a LIDAR detector for detecting raised road markings e.g. by evaluating the detected height of the raised lane marking is suitable. The risk of any errors can be reduced by, for example, tracking the object so that a high measurement quality can be guaranteed.

Die Echopulsbreite ist der Indikator für die Stärke des zurückgestreuten Signals unter Berücksichtigung der Entfernung. 3 zeigt die theoretischen Unterschiede von Echopulsbreiten basierend auf verschiedenen Zieltypen. Es wird beobachtet, dass ein Objekt mit retroreflektierendem Material im Vergleich zu einem Ziel mit schwarzer Farbe und dessen Echopulsbreite B oder mit weißer Farbe und dessen Echopulsbreite W, eine größere Echopulsbreite R hat. Dies bedeutet, dass die Echopulsbreiten zusammen mit den erfassten Höhen, die in Abtastpunkteigenschaften vorhanden sind, nicht nur zum Erfassen, sondern auch zum Klassifizieren der erhabenen Fahrbahnmarkierungen 1 mit hoher Präzision verwendet werden.The echo pulse width is the indicator of the strength of the backscattered signal, taking into account the distance. 3 shows the theoretical differences in echo pulse widths based on different target types. It is observed that an object with retroreflective material compared to a target with black color and its echo pulse width B. or with white color and its echo pulse width W. , a larger echo pulse width R. Has. This means that the echo pulse widths together with the recorded heights, which are present in the sampling point properties, are not only used for recording, but also for classifying the raised road markings 1 can be used with high precision.

4 zeigt ein Beispiel einer perspektivischen Ansicht einer erhabenen Fahrbahnmarkierung, die in der Nähe einer Fahrspurmarkierung 3 angeordnet ist, die sich beide auf einer Straße befinden, die eine Bodenebene 2 darstellt. 4th Figure 13 shows an example of a perspective view of a raised pavement marking that is in the vicinity of a lane marking 3 is arranged, both of which are on a road that is a ground level 2 represents.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
erhabene Fahrbahnmarkierungraised road markings
22
BodenebeneGround level
33
Fahrspurmarkierung Lane marking
100100
Erfassen von UmgebungsinformationAcquisition of environmental information
200200
Segmentieren der AbtastpunkteSegment the sample points
210210
Schätzen einer Bodenebene von den AbtastpunktenEstimate a ground plane from the sample points
220220
Überprüfen, ob Abtastpunkte auf oder über der Bodenebene angeordnet sindVerify that sampling points are on or above the ground level
230230
Erzeugen eines Nicht-Bodenebenensegments und Schätzen seiner Höhe und BreiteCreate a non-ground plane segment and estimate its height and width
235235
Erzeugen eines BodenebenensegmentsCreate a ground plane segment
240240
Berechnen der mittleren Echopulsbreite jedes Nicht-BodenebenensegmentsCompute the mean echo pulse width of each non-ground plane segment
250250
Überprüfen, ob die mittlere Echopulsbreite eines Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitetCheck whether the mean echo pulse width of a non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width
260260
Bestimmen des Bodenebenensegments als wahrscheinliche erhabene FahrbahnmarkierungDetermine the ground plane segment as the probable raised pavement marking
265265
Bestimmen des Nicht-Bodenebenensegments als keine erhabene FahrbahnmarkierungDetermine the non-ground plane segment to be no raised pavement marking
300300
Konturieren der segmentierten AbtastpunkteContouring of the segmented sampling points
310310
Extrahieren von Konturpunkten von den Abtastpunkten des Nicht-BodenebenensegmentsExtract contour points from the sample points of the non-ground plane segment
320320
Erzeugen einer Merkmalsform von den KonturpunktenGenerating a feature shape from the contour points
330330
Erzeugen eines Begrenzungsrahmens basierend auf der MerkmalsformGenerate a bounding box based on the feature shape
340340
Verfolgen des BegrenzungsrahmensTrack the bounding box
400400
Klassifizieren des Begrenzungsrahmens Classify the bounding box
UU
SpannungsamplitudeStress amplitude
tt
Zeittime
BB.
Echopulsbreite eines schwarzen ZielsEcho pulse width of a black target
WW.
Echopulsbreite eines weißen ZielsEcho pulse width of a white target
RR.
Echopulsbreite eines ReflektorzielsEcho pulse width of a reflector target

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 9530062 B2 [0011]US 9530062 B2 [0011]

Claims (14)

Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren erhabener Fahrbahnmarkierungen (1) auf einer Straße (2) unter Verwendung eines LIDAR-Detektors eines Fahrzeugs, mit den folgenden Schritten: - Erfassen von Umgebungsinformation über die Straße durch mindestens einen LIDAR-Detektor (100), wobei erfasste optische Signale verarbeitet und in elektrische Signale umgewandelt werden, die als Abtastpunkte bereitgestellt werden; - Segmentieren der Abtastpunkte (200) in zusammenhängende, segmentierte Abtastpunkte, wobei mindestens einige der segmentierten Abtastpunkte aufgrund ihrer Erfassungsposition mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung (1) in Beziehung gesetzt werden können; - Konturieren der segmentierten Abtastpunkte (300), die mit einer erhabenen Fahrbahnmarkierung (1) in Beziehung gesetzt werden können, in eine Merkmalsform, wobei basierend auf der Merkmalsform ein Begrenzungsrahmen erzeugt wird (330); und - Klassifizieren des Begrenzungsrahmens (400) durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen, die in einem Speicher gespeichert sind.Method for detecting and classifying raised lane markings (1) on a road (2) using a LIDAR detector of a vehicle, with the following steps: - Detection of environmental information about the road by at least one LIDAR detector (100), wherein detected optical signals are processed and converted into electrical signals which are provided as sampling points; - segmenting the sampling points (200) into contiguous, segmented sampling points, at least some of the segmented sampling points being able to be related to a raised road marking (1) on the basis of their detection position; - Contouring the segmented scanning points (300), which can be related to a raised road marking (1), into a feature shape, a bounding frame being generated (330) based on the feature shape; and Classifying the bounding box (400) by comparing its segmented sample points with reference sample points of bounding boxes stored in a memory. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine feldprogrammierbare Gate-Array-Einheit die elektrischen Signale liest und in Abtastpunkte umwandelt, die Information enthalten, insbesondere eine Echopulsbreite, eine Position und/oder einen Winkel der Abtastpunkte.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a field-programmable gate array unit reads the electrical signals and converts them into scanning points which contain information, in particular an echo pulse width, a position and / or an angle of the scanning points. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Segmentieren der Abtastpunkte (200) in zusammenhängende Abtastpunkte mindestens ausgeführt wird durch: - Schätzen einer Bodenebene von den Abtastpunkten (210); - Prüfen, ob Abtastpunkte auf oder über der Bodenebene angeordnet sind (220); - Erzeugen eines Bodenebenensegments, falls die Punkte auf der Bodenebene angeordnet sind (235); - Erzeugen eines Nicht-Bodenebenensegments und Schätzen seiner Höhe und Breite, falls die Punkte oberhalb der Bodenebene angeordnet sind (230); - Berechnen einer mittleren Echopulsbreite jedes Nicht-Bodenebenensegments (240); - Prüfen, ob die mittlere Echopulsbreite eines Nicht-Bodenebenensegments eine definierte Höhe und eine definierte Breite überschreitet (250); - Bestimmen, dass das Nicht-Bodenebenensegment keine erhabene Fahrbahnmarkierung (1) ist, falls die Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments die definierte Höhe und die definierte Breite nicht überschreitet (265); und - Bestimmen, dass das Bodenebenensegment wahrscheinlich eine erhabene Fahrbahnmarkierung (1) ist, falls die Echopulsbreite des Nicht-Bodenebenensegments die definierte Höhe und die definierte Breite überschreitet (260).Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the segmentation of the sampling points (200) into contiguous sampling points is carried out at least by: - estimating a ground plane from the sampling points (210); - Checking whether sampling points are arranged on or above the ground plane (220); - generating a ground plane segment if the points are arranged on the ground plane (235); - creating a non-ground plane segment and estimating its height and width if the points are located above the ground plane (230); - calculating an average echo pulse width of each non-ground plane segment (240); - Checking whether the mean echo pulse width of a non-ground plane segment exceeds a defined height and a defined width (250); - Determining that the non-ground plane segment is not a raised lane marking (1) if the echo pulse width of the non-ground plane segment does not exceed the defined height and the defined width (265); and - determining that the ground plane segment is likely to be a raised road marking (1) if the echo pulse width of the non-ground plane segment exceeds the defined height and the defined width (260). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konturieren der segmentierten Abtastpunkte (300) mindestens ausgeführt wird durch - Extrahieren von Konturpunkten von den Abtastpunkten des Nicht-Bodenebenensegments (310); und - Erzeugen einer Merkmalsform von den Konturpunkten (320).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the contouring of the segmented sampling points (300) is carried out at least by - extracting contour points from the sampling points of the non-ground plane segment (310); and - generating a feature shape from the contour points (320). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Konturieren der segmentierten Abtastpunkte (300) der Begrenzungsrahmen zur Validierung der erfassten und/oder klassifizierten erhabenen Fahrbahnmarkierung (1) verfolgt wird (340).Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the contouring of the segmented scanning points (300), the bounding frame is tracked (340) for validating the detected and / or classified raised lane marking (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens (400) durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsrahmen durch eine fahrzeuginterne oder eine externe Klassifizierungseinheit ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the classification of the boundary frame (400) is carried out by comparing its segmented scanning points with reference scanning points of boundary frames by an in-vehicle or an external classification unit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das Klassifizieren des Begrenzungsrahmens (400) durch Vergleichen seiner segmentierten Abtastpunkte mit Referenzabtastpunkten von Begrenzungsfeldern unter Verwendung von Abmessungen des Begrenzungsrahmens, insbesondere der Höhe, der Länge und/oder der Breite, der Echopulsbreite und/oder des Bewegungszustand des Begrenzungsrahmens ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in the classification of the bounding frame (400) by comparing its segmented scanning points with reference scanning points of boundary fields using dimensions of the boundary frame, in particular the height, the length and / or the width, the echo pulse width and / or the Moving state of the bounding box is in progress. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, falls ein definiertes Muster erhabener Fahrbahnmarkierungen (1) identifiziert wird, ein Fahrer eine definierte Kommunikation empfängt, insbesondere eine Warnmeldung.Method according to one of the preceding claims, characterized in that if a defined pattern of raised lane markings (1) is identified, a driver receives a defined communication, in particular a warning message. Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Computer program with instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to one of the Claims 1 to 8th execute. Computerlesbares Speichermedium mit Anweisungen, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Computer readable storage medium with instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to one of the Claims 1 to 8th execute. System mit einer Einrichtung zum Ausführen der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.System with a device for carrying out the steps of the method according to one of the Claims 1 to 8th . Internes System des Fahrzeugs (3) mit einer Einrichtung zum Ausführen von Schritten des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Internal system of the vehicle (3) with a device for carrying out steps of the method according to one of the Claims 1 to 8th . Fahrzeug mit dem internen System nach Anspruch 12.Vehicle with the internal system Claim 12 . Signal zur Übertragung in einem der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Signal for transmission in one of the steps of the method according to one of the Claims 1 to 8th .
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