DE102019201930A1 - Method for generating an environment model - Google Patents

Method for generating an environment model Download PDF

Info

Publication number
DE102019201930A1
DE102019201930A1 DE102019201930.7A DE102019201930A DE102019201930A1 DE 102019201930 A1 DE102019201930 A1 DE 102019201930A1 DE 102019201930 A DE102019201930 A DE 102019201930A DE 102019201930 A1 DE102019201930 A1 DE 102019201930A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
grid
class
semantic
cell
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019201930.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Schreier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102019201930.7A priority Critical patent/DE102019201930A1/en
Publication of DE102019201930A1 publication Critical patent/DE102019201930A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/04Traffic conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/08Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
    • B60W30/095Predicting travel path or likelihood of collision
    • B60W30/0956Predicting travel path or likelihood of collision the prediction being responsive to traffic or environmental parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/0097Predicting future conditions
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16Anti-collision systems
    • G08G1/161Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/163Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16Anti-collision systems
    • G08G1/166Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00Input parameters relating to objects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00Input parameters relating to data
    • B60W2556/40High definition maps

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Umfeldmodells, insbesondere eines Fahrzeugumfeldmodells mit den folgenden Schritten:- Erzeugen einer Gridkarte (1) eines Umfelds eines Fahrzeugs, wobei die Gridkarte (1) eine Vielzahl an Gridzellen (2) aufweist,- Schätzen eines Belegungszustands jeder Gridzelle (2), wobei zwischen freien und belegten Gridzellen (2) unterschieden wird,- Ermitteln von semantischen Klasseninformationen jeder freien und belegten Gridzelle (2),- Zuordnen zumindest einer semantischen Klasse (V, P, B, F) mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu jeder freien und belegten Gridzelle (2), wobei die Klasse basierend auf den semantischen Klasseninformationen ausgewählt wird,- Prädizieren jeder belegten Gridzelle (2) mit Hilfe mindestens eines Bewegungsmodells,- Erzeugen einer dynamischen Gridkarte (1) mit semantischen Informationen.The invention relates to a method for generating an environment model, in particular a vehicle environment model, with the following steps: generating a grid map (1) of an area around a vehicle, the grid map (1) having a plurality of grid cells (2), estimating an occupancy status of each Grid cell (2), a distinction being made between free and occupied grid cells (2), determination of semantic class information of each free and occupied grid cell (2), assignment of at least one semantic class (V, P, B, F) with a certain probability for each free and occupied grid cell (2), the class being selected based on the semantic class information, - prediction of each occupied grid cell (2) with the aid of at least one movement model, - generation of a dynamic grid map (1) with semantic information.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Umfeldmodells, insbesondere eines Fahrzeugumfeldmodells.The invention relates to a method for generating an environment model, in particular a vehicle environment model.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Fahrzeugumfeldmodelle mit unterschiedlichsten Abstraktions- und Detaillierungsgrad bekannt. Beispiele für derartige Umfeldmodelle sind unter anderem Objektlisten, Gridkarten, Parametrische Freiraumkarten, Elevationskarten, Voxelgrids, Multi-Level Oberflächenkarten oder Stixelwelten.Various vehicle environment models with different degrees of abstraction and detail are known from the prior art. Examples of such environment models include object lists, grid maps, parametric open space maps, elevation maps, voxel grids, multi-level surface maps or pixel worlds.

Gridkarten stellen hierbei eine verbreitete Umfeldrepräsentation dar. Sie repräsentieren die Fahrumgebung durch eine Menge diskreter Zellen, die das eigene Fahrzeug umgibt. Gridkarten kommen bereits in einer Vielzahl von automatisierten Fahrsystemen zum Einsatz und haben sich in der Praxis bewährt.Grid maps are a widespread representation of the environment. They represent the driving environment through a number of discrete cells that surround your own vehicle. Grid cards are already used in a large number of automated driving systems and have proven themselves in practice.

Eine erste Generation von Gridkarten, die auch heute noch nahezu ausschließlich im Einsatz ist, ist jedoch nur für die Repräsentation statischer Fahrumgebungen geeignet. Jede Gridzelle gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass sich in ihr ein statisches Hindernis bzw. Freiraum befindet. Dynamische Objekte ziehen Kartierungsfehler (Mappingfehler) in Gridkarten dieser ersten Generation nach sich.A first generation of grid maps, which is still almost exclusively in use today, is only suitable for representing static driving environments. Each grid cell indicates the probability that there is a static obstacle or free space in it. Dynamic objects cause mapping errors in this first generation of grid maps.

Neuere Verfahren, sogenannte dynamische Gridkartierungsverfahren, schätzen nicht nur einen statischen, sondern auch einen dynamischen Belegungszustand jeder Gridzelle, wodurch sich eine konsistente Repräsentation des statischen und dynamischen Umfelds erreichen lässt.Newer methods, so-called dynamic grid mapping methods, estimate not only a static but also a dynamic occupancy status of each grid cell, whereby a consistent representation of the static and dynamic environment can be achieved.

Jedoch weisen die bekannten Gridkartierungsverfahren und die daraus resultierenden Gridkarten einige Nachteile auf.However, the known grid mapping methods and the resulting grid maps have some disadvantages.

Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches die bisherigen Verfahren verbessert und ein präziseres Umfeldmodell erzeugt.It is accordingly an object of the invention to provide a method which improves the previous methods and generates a more precise environment model.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the subject matter of claim 1. Further advantageous configurations and embodiments are the subject of the subclaims.

Erste Überlegungen waren dahingehend, dass der inhärente Nachteil aktuelle dynamischer Gridkarten bzw. Gridkartierungsverfahren darin besteht, dass diese keine Semantik beinhalten. Die Semantik umfasst dabei z.B. das Wissen, dass sich in einer Zelle ein laufender Fußgänger oder ein fahrendes Fahrzeug befindet. Die aktuellen Gridkarten beinhalten nur die Information, dass eine Zelle frei oder belegt ist und eine bestimmte Geschwindigkeitsverteilung aufweist.The first considerations were that the inherent disadvantage of current dynamic grid maps or grid mapping methods is that they do not contain any semantics. The semantics include e.g. the knowledge that there is a walking pedestrian or a moving vehicle in a cell. The current grid maps only contain the information that a cell is free or occupied and has a certain speed distribution.

Die Semantikinformation ist jedoch nicht nur für nachgeschaltete Extraktions-/Cluster-/Detektionsansätze (z.B. für die Extraktion von Fahrzeugen, Fußgängern oder attributierten Freiraumberandungen) von entscheidender Bedeutung, sondern auch, um die dynamische Gridkartenerstellung selbst zu verbessern, da sich ein Fußgänger z.B. anders bewegt als ein Fahrradfahrer. Da keine Information über die Zellklasse (Semantik) vorhanden ist, müssen aktuelle dynamische Kartierungsansätze sehr allgemeine Zellbewegungsmodelle nutzen, die für alle Klassen geeignet und dadurch suboptimal sind.However, the semantic information is not only of decisive importance for downstream extraction / cluster / detection approaches (e.g. for the extraction of vehicles, pedestrians or attributed free space boundaries), but also to improve the dynamic grid map creation itself, since a pedestrian e.g. moves differently than a cyclist. Since no information about the cell class (semantics) is available, current dynamic mapping approaches have to use very general cell movement models that are suitable for all classes and therefore suboptimal.

Weiterhin ist es durch das Fehlen von Semantikinformationen aktuell nicht zielführend, dynamische Gridkarten als alleinige Low-Level Zwischenrepräsentation innerhalb des Umfeldmodells in Betracht zu ziehen, da nachgeschaltete Fahrfunktionen zwingend Klasseninformationen von Objekten benötigen, die aus der eingeschränkten Wissensbasis von aktuellen dynamischen Gridkarten nicht mehr ableitbar ist. Eine solche gemeinsame Zwischenrepräsentation, die dies ermöglicht, ist jedoch entscheidend, da nur durch die Nutzung einer gemeinsamen internen Wissensbasis Inkonsistenzen in der Erzeugung der finalen High-Level- Umfeldmodellausgangsrepräsentation vermieden werden können.Furthermore, due to the lack of semantic information, it is currently not expedient to consider dynamic grid maps as the sole low-level intermediate representation within the environment model, since downstream driving functions require class information of objects that can no longer be derived from the limited knowledge base of current dynamic grid maps . Such a common intermediate representation, which makes this possible, is crucial, however, since inconsistencies in the generation of the final high-level environment model output representation can only be avoided by using a common internal knowledge base.

Erfindungsgemäß wird deshalb ein Verfahren zum Erzeugen eines Umfeldmodells, insbesondere eines Fahrzeugumfeldmodells mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

  • - Erzeugen einer Gridkarte eines Umfelds eines Fahrzeugs, wobei die Gridkarte eine Vielzahl an Gridzellen aufweist,
  • - Schätzen eines Belegungszustands jeder Gridzelle, wobei zwischen freien und belegten Gridzellen unterschieden wird,
  • - Ermitteln von semantischen Klasseninformationen jeder freien und belegten Gridzelle,
  • - Zuordnen zumindest einer semantischen Klasse mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu jeder freien und belegten Gridzelle, wobei die Klasse basierend auf den semantischen Klasseninformationen ausgewählt wird,
  • - Prädizieren der belegten Gridzelle mit Hilfe mindestens eines Bewegungsmodells,
  • - Erzeugen einer dynamischen Gridkarte mit semantischen Informationen.
According to the invention, a method for generating an environment model, in particular a vehicle environment model, is therefore proposed with the following steps:
  • - Generating a grid map of the surroundings of a vehicle, the grid map having a plurality of grid cells,
  • - Estimation of an occupancy status of each grid cell, a distinction being made between free and occupied grid cells,
  • - Determination of semantic class information of each free and occupied grid cell,
  • - Assignment of at least one semantic class with a certain probability to each free and occupied grid cell, the class being selected based on the semantic class information,
  • - Predicting the occupied grid cell with the help of at least one movement model,
  • - Generation of a dynamic grid map with semantic information.

Die semantischen Klasseninformationen beinhalten Informationen, um die freien und belegten Gridzellen näher zu spezifizieren und in semantische Klassen zu unterteilen. Die semantischen Klassen können in diesem Zusammenhang zunächst unterteilt sein in die semantischen Oberklassen Freiraumoberklasse, umfassend beispielsweise die Freiraumunterklassen Fahrspurmarkierung und Fahrspur, sowie Hindernisoberklasse, umfassend die Hindernisunterklassen Fahrzeug, Radfahrer, Fußgänger, Randbebauung, Fahrbahnbegrenzung und dergleichen. Dies ist vorteilhaft, da in derzeitigen Verfahren und Gridkarten lediglich zwischen Oberklassen „Hindernis“ also belegter Gridzelle und „Freiraum“ also unbelegter Gridzelle unterschieden wird und keine weitere Unterteilung stattfindet. Diese feinere Unterteilung ist jedoch hilfreich, da sich beispielsweise das Verhalten eines Fußgängers im Fahrzeugumfeld grundlegend von dem Verhalten eines Fahrzeugs unterscheidet. Weiterhin ist es notwendig zu wissen, wo eine Fahrspur durch Fahrspurmarkierungen begrenzt ist.The semantic class information contains information to specify the free and occupied grid cells in more detail and to subdivide them into semantic classes. The semantic classes In this context, can initially be subdivided into the semantic upper classes of free space upper class, including, for example, the free space sub-classes lane marking and lane, as well as upper obstacle class, comprising the obstacle sub-classes vehicle, cyclist, pedestrian, edging, lane delimitation and the like. This is advantageous because in current methods and grid maps a distinction is only made between the upper classes “obstacle”, i.e. occupied grid cell and “free space”, i.e. unoccupied grid cell, and no further subdivision takes place. However, this finer subdivision is helpful because, for example, the behavior of a pedestrian in the vehicle environment is fundamentally different from the behavior of a vehicle. It is also necessary to know where a lane is delimited by lane markings.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die semantischen Klasseninformationen der freien und belegten Gridzellen durch Fusion der Daten aus zumindest zwei Umfelderfassungssensoren ermittelt. Es ist auch denkbar Daten aus drei oder mehr Sensoren zu fusionieren, um eine spezifischere Unterteilung zu ermöglichen. Weiterhin ist es vorteilhaft Daten von unterschiedlichen Sensoren zu fusionieren, da die verschiedenen Sensoren unterschiedliche Attribute von Objekten und unterschiedliche Merkmale von Freiräumen erfassen können.In a particularly preferred embodiment, the semantic class information of the free and occupied grid cells is determined by merging the data from at least two environment detection sensors. It is also conceivable to merge data from three or more sensors in order to enable a more specific subdivision. It is also advantageous to merge data from different sensors, since the different sensors can detect different attributes of objects and different features of open spaces.

Beispielsweise wird durch die Fusion der Semantikinformation aus unterschiedlichen Umfelderfassungssensoren, z.B. Radar, Kamera, Lidar oder Ultraschall, in jeder Zelle eine verbesserte und robustere Schätzung der Zellklassen auf Zellebene erreicht, ohne sich auf Objektebene begeben zu müssen. Hierdurch wird der Hauptvorteil von Gridkarten gegenüber Objektlisten, der in der Vermeidung fehleranfälliger Objektassoziationen liegt, auch bei der Semantik- bzw. Klasseninformationsfusion beibehalten. For example, by merging the semantic information from different environment detection sensors, e.g. Radar, camera, lidar or ultrasound, an improved and more robust estimate of the cell classes at cell level can be achieved in every cell without having to go to object level. As a result, the main advantage of grid maps over object lists, which lies in the avoidance of error-prone object associations, is also retained in the semantic or class information fusion.

Besonders bevorzugt wird die zumindest eine semantische Klasse über eine probabilistische Wahrscheinlichkeitsverteilung oder als Dempster-Shafer Glaubensmassefunktion repräsentiert. Hiermit soll für jede freie und belegte Gridzelle festgelegt werden, mit welcher Wahrscheinlichkeit es sich bei der jeweiligen Gridzelle um eine bestimmte Klasse handelt.The at least one semantic class is particularly preferably represented via a probabilistic probability distribution or as a Dempster-Shafer belief mass function. This is to determine for each free and occupied grid cell with what probability the respective grid cell is a specific class.

Bei der Dempster-Shafer Glaubensmassefunktion (Belief Mass Function) entspricht in diesem Fall der Entscheidungsrahmen (Frame of Discernment) den gewählten Klassenhypothesen. Die Wahl von Dampster Shafer Glaubensmassefunktionen erlaubt die adäquate Behandlung von Situationen, in denen Eingangssensoren nur zwischen Oberklassen unterscheiden und nicht zwischen allen Unterklassen diskriminieren können und ermöglicht bevorzugt die Schätzung von Klassenhierarchien.In the case of the Dempster-Shafer Belief Mass Function, the decision frame (frame of discernment) corresponds to the chosen class hypotheses. The choice of Dampster Shafer belief mass functions allows the adequate handling of situations in which input sensors can only differentiate between upper classes and not discriminate between all subclasses and preferably enables the estimation of class hierarchies.

Beispielsweise kann ein Radar möglicherweise nur zwischen den Oberklassen „Hindernis“ und „Freiraum“ unterscheiden, jedoch nicht zwischen den Hindernisunterklassen „Fahrzeug“ und „Fußgänger“ bzw. zwischen den Freiraumunterklassen „Fahrstreifenmarkierung“ und „Fahrstreifen“ während eine Kamera die Unterklassen detaillierter aufschlüsseln kann.For example, a radar may only be able to differentiate between the upper classes "obstacle" and "free space", but not between the obstacle sub-classes "vehicle" and "pedestrian" or between the free space sub-classes "lane marking" and "lane" while a camera can break down the subclasses in more detail .

Jedem Sensor wird hierbei, entsprechend seiner Sensorcharakteristiken und Vorverarbeitungen, ein Semantiksensormodell zugewiesen, das die statistischen Eigenschaften der Semantikeingangsinformationen beschreibt; z.B. Sensor 1 „misst“ in Zelle 234 eine Fußgängerklasse mit Glaubensmasse 0.7, eine Radfahrerklasse mit Glaubensmasse 0.2 etc. Ein Sensor 2 „misst“ beispielsweise für dieselbe Zelle eine Fußgängerklasse mit Glaubensmasse 0.8 und eine Radfahrerklasse mit Glaubensmasse 0.1. Diese Glaubensmassen der verschiedenen Sensoren werden miteinander fusioniert und ergeben eine fusionierte Glaubensmasse. Auf diese Weise wird eine höhere Genauigkeit bei der Schätzung der jeweiligen semantischen Klasse erreicht.Each sensor is assigned a semantic sensor model that describes the statistical properties of the semantic input information according to its sensor characteristics and preprocessing; e.g. In cell 234, sensor 1 “measures” a pedestrian class with belief mass 0.7, a cyclist class with belief 0.2 etc. For example, sensor 2 “measures” a pedestrian class with belief 0.8 and a cyclist class with belief 0.1 for the same cell. These beliefs from the various sensors are fused with each other and result in a fused belief. In this way, a higher level of accuracy is achieved when estimating the respective semantic class.

In diesem Schritt kann bereits eine Optimierung der bei dynamischen Kartierungsverfahren erforderlichen Partikelinitialisierung erfolgen. Diese wird, nach aktuellem Stand der Technik, für alle Objektdetektionen identisch ausgeführt und meist durch eine Gleichverteilung der Geschwindigkeitsvektoren (in Amplitude und Richtung) in der gemessenen Gridzelle modelliert, da bei einer einzelnen Sensordetektion noch nicht bekannt ist, in welche Richtung sich ein Objekt mit welcher Geschwindigkeit bewegt und diese Information erst durch das dynamische Gridkartierungsverfahren im Rahmen eines Zelltrackingschrittes über der Zeit geschätzt wird. Damit existierende dynamische Kartierungsansätze auch sich schnell bewegende dynamische Objekte zellbasiert verfolgen können, muss hier bei der Initialisierung vom Worst-Case ausgegangen werden (z.B. ein Zellobj ekt könnte sich mit maximaler Autobahngeschwindigkeit bewegen), was die Konvergenz und die Robustheit der Schätzung negativ beeinträchtigt. Liegt nun, wie in der vorangegangenen Ausführungsform beschrieben, bereits bei einer Einzelmessung eine Semantikinformation vor, so wird bei der dynamischen semantischen Gridkartierung die durch die Messung neu initialisierten Partikel entsprechend der Zellklasse adaptiert und damit der Einschwingvorgang und die Robustheit der Kartierung verbessert.In this step, the particle initialization required in dynamic mapping methods can already be optimized. According to the current state of the art, this is carried out identically for all object detections and is mostly modeled by an even distribution of the velocity vectors (in amplitude and direction) in the measured grid cell, since with a single sensor detection it is not yet known in which direction an object is moving which speed is moving and this information is only estimated over time by the dynamic grid mapping process as part of a cell tracking step. So that existing dynamic mapping approaches can also track fast-moving dynamic objects in a cell-based manner, the worst-case scenario must be assumed here during initialization (e.g. a cell object could move at maximum motorway speed), which negatively affects the convergence and the robustness of the estimate. If, as described in the previous embodiment, semantic information is already available for an individual measurement, the particles newly initialised by the measurement are adapted according to the cell class in the dynamic semantic grid mapping, thus improving the transient process and the robustness of the mapping.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Wahrscheinlichkeitsverteilungen nicht-semantischer Zellzustände über Partikel oder multi-modale Gaußverteilungen repräsentiert.In a further preferred embodiment, the probability distributions of non-semantic cell states are represented via particles or multi-modal Gaussian distributions.

Weiter wird bevorzugt die Bewegung jeder belegten Gridzelle mit Hilfe eines Bewegungsmodells in Abhängigkeit einer semantischen Klasse prädiziert. Furthermore, the movement of each occupied grid cell is preferably predicted with the aid of a movement model as a function of a semantic class.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Bewegungsmodell eine Geschwindigkeitsverteilung und Informationen über potentielle Bewegungsrichtungen und/oder Beschleunigungen und/oder Gierraten der jeweiligen belegten Gridzelle.In a further preferred embodiment, the movement model contains a speed distribution and information about potential directions of movement and / or accelerations and / or yaw rates of the respective occupied grid cell.

Liegt für jede Gridzelle eine Semantikschätzung vor, so kann diese genutzt werden, um die dynamische Gridkartierung selbst zu verbessern. Beispielsweise können die Bewegungsmodelle auf Basis der Klasseninformationen adaptiert werden. Ein Fußgänger kann hierbei z.B. im einfachsten Fall mit einem Bewegungsmodell prädiziert werden, das eine geringere Maximalgeschwindigkeit aufweist als das eines Fahrzeugs. Im allgemeinen Fall können komplexe Bewegungsmodellprädiktionen klassenspezifisch gelernt werden.If a semantic estimate is available for each grid cell, this can be used to improve the dynamic grid mapping itself. For example, the movement models can be adapted on the basis of the class information. A pedestrian can e.g. In the simplest case, they can be predicted with a movement model that has a lower maximum speed than that of a vehicle. In the general case, complex motion model predictions can be learned class-specifically.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird jede belegte Gridzelle mit Hilfe zumindest zweier unterschiedlicher Bewegungsmodelle basierend auf der jeweiligen Wahrscheinlichkeit für eine bestimmte Klasse simultan prädiziert.In a further preferred embodiment, each occupied grid cell is predicted simultaneously with the aid of at least two different movement models based on the respective probability for a specific class.

Da jede Gridzelle nur zu einer gewissen Wahrscheinlichkeit einer bestimmten Klasse angehört, ist es vorteilhaft eine Mehrmodellprädiktion auf Zellebene vorzunehmen, analog zu bekannten Mehrmodellprädiktionen auf Objektebene, wie z.B. aus Interacting-Multiple-Model Filtern bekannt. Da aktuelle dynamische Gridkartierungsverfahren nahezu ausschließlich auf Partikelfilteransätzen aufbauen, ist eine solche Erweiterung einfach auch auf Zellebene möglich, indem ein bestimmter Anteil von Partikeln innerhalb einer Zelle mit dem einen Bewegungsmodell und ein anderer mit einem anderen Bewegungsmodell prädiziert wird. Werden die kontinuierlichen Zellzustände nicht durch Partikel, sondern alternativ durch Gaußsche Mischverteilungen (eine Mode pro Klasse) repräsentiert, so kann die Prädiktion sowie die Zustandsupdates analog zu bekannten Interacting Multiple Model Filtern ausgeführt werden. Die Anzahl der Bewegungsmodelle sollte in allen Fällen im Idealfall mindestens der Anzahl der potentiell dynamischen semantischen Klassen entsprechen. Beispielsweise sollten bei den potentiell dynamischen Klassen Fahrzeug, Fußgänger, Radfahrer parallel auch drei Bewegungsmodelle zum Einsatz kommen, die die Partikel von einer Zelle zu einer anderen prädizieren. Die klassenspezifischen Bewegungsmodelle werden hierbei gemäß ihrer Klassenwahrscheinlichkeit gewichtet überlagert. Wird die Dempster Shafer Theorie zur semantischen Zellklassenfusion verwendet, so kann diese Klassenwahrscheinlichkeit z.B. mittels der pignistischen Tansformation aus den fusionierten Dempster Shafer Massefunktionen abgeleitet werden.Since each grid cell only belongs to a certain class with a certain probability, it is advantageous to carry out a multi-model prediction on cell level, analogous to known multi-model predictions on object level, e.g. known from interacting multiple model filters. Since current dynamic grid mapping methods are based almost exclusively on particle filter approaches, such an extension is also possible at cell level by predicting a certain proportion of particles within a cell with one movement model and another with another movement model. If the continuous cell states are not represented by particles, but alternatively by Gaussian mixed distributions (one mode per class), the prediction and the state updates can be carried out analogously to known interacting multiple model filters. In all cases, the number of movement models should ideally at least correspond to the number of potentially dynamic semantic classes. For example, in the potentially dynamic classes of vehicle, pedestrian and cyclist, three movement models should be used in parallel, which predict the particles from one cell to another. The class-specific movement models are weighted overlaid according to their class probability. If the Dempster Shafer theory is used for semantic cell class fusion, this class probability can e.g. can be derived from the merged Dempster Shafer mass functions by means of the pignistic transformation.

Weiter wird bevorzugt eine dynamische 2D- oder 3D-Gridkarte erzeugt. Dynamische semantische Gridkarten sind nicht auf zwei räumliche Dimensionen beschränkt, sondern können analog bekannter Voxelgridkarten auch auf höhere räumliche Dimensionen erweitert werden, z.B. durch die vertikale Höhendimension im Rahmen einer 3D-Erweiterung.A dynamic 2D or 3D grid map is also preferably generated. Dynamic semantic grid maps are not limited to two spatial dimensions, but can also be extended to higher spatial dimensions in the same way as known voxel grid maps, e.g. due to the vertical height dimension as part of a 3D extension.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine irreguläre dynamische Gridkarte erzeugt. Das bedeutet, dass die Größe der einzelnen Gridzellen der Gridkarte nicht notwendigerweise über das gesamte Grid identisch ist (reguläres Grid), sondern es können auch Quadtree- (in 2D) bzw. Octree-Dekompositionen (in 3D) zum Einsatz kommen. Dies ist vorteilhaft, um Speicherplatz und Rechenzeit einzusparen.In a further preferred embodiment, an irregular dynamic grid map is generated. This means that the size of the individual grid cells of the grid map is not necessarily identical across the entire grid (regular grid), but quadtree (in 2D) or octree decompositions (in 3D) can also be used. This is advantageous in order to save storage space and computing time.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsfrom dient die erzeugte dynamische semantische Gridkarte als Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation.In a further preferred embodiment, the generated dynamic semantic grid map is used as an intermediate model of the environment.

Weiterhin wird bevorzugt aus der Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation die Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation abgeleitet. Allgemein stellen dynamische semantische Gridkarten die Fahrumgebung auf niedriger Fusionsebene (Low-Level-Fusion) dar und können als konsistente Umfeldmodell-Zwischenrepräsentationen dienen, aus der die finale, kompaktere Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation in konsistenter und robuster Weise abgeleitet werden kann, da alle nachgeschalteten Algorithmen (z.B. Detektoren und High-Level Objekt Tracker von Verkehrsteilnehmern, statischen Objekten/Freiräumen sowie Straßenverläufen) auf einer gemeinsamen Wissensbasis - der dynamischen semantischen Gridkarte - aufbauen.Furthermore, the environment model initial representation is preferably derived from the environment model intermediate representation. In general, dynamic semantic grid maps represent the driving environment at a low level of fusion and can serve as consistent intermediate representations of the environment model, from which the final, more compact environment model output representation can be derived in a consistent and robust manner, since all downstream algorithms ( e.g. detectors and high-level object trackers of road users, static objects / open spaces as well as streets) on a common knowledge base - the dynamic semantic grid map.

Die dynamische semantische Gridkarte stellt ihrerseits einen virtuellen 360°-Umfeldsensor mit stark erweitertem Messraum (bestehend aus vollen Geschwindigkeitsmessvektoren und Semantikklassen) dar und somit eine Abstraktionsschicht zwischen den realen Sensordaten und der finalen Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation.The dynamic semantic grid map in turn represents a virtual 360 ° environment sensor with a greatly expanded measurement space (consisting of full speed measurement vectors and semantic classes) and thus an abstraction layer between the real sensor data and the final environment model output representation.

Allgemein wird hierbei aus der gridbasierten Umfeldmodell-Zwischenreprepräsentation eine objektbasierte Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation (potentiell bestehend aus mehreren Objektklassen) abgeleitet. Beispielsweise können Verkehrsteilnehmerliste, parametrische Freiraumkarten sowie Straßenverlaufsmodelle (Road Models) aus dynamischen semantischen Girdkarten abgeleitet werden. Um diese Ableitung so robust wie möglich zu machen, wird hierzu vorteilhafterweise ein Sensormodell dieses virtuellen Sensors gelernt - analog zu Sensormodellen realer Sensoren. Da der virtuelle dynamische semantische Gridkartensensor die fusionierten Informationen aller Eingangssensoren enthält sowie erweiterte geschätzte Zustände wie z.B. die vollen Geschwindigkeitsvektoren, sind Detektoren, die auf dessen Basis arbeiten, vorteilhaft gegenüber Detektoren, die beispielsweise nur auf einem einzigen, individuellen Kamera-, Radar- oder Lidarbild arbeiten.In general, an object-based environment model output representation (potentially consisting of several object classes) is derived from the grid-based environment model intermediate representation. For example, traffic participant lists, parametric open space maps and road models can be derived from dynamic semantic ground maps. In order to make this derivation as robust as possible, a sensor model is advantageously used for this purpose learned about this virtual sensor - analogous to sensor models of real sensors. Since the virtual dynamic semantic grid map sensor contains the merged information of all input sensors as well as extended estimated states such as the full speed vectors, detectors that work on its basis are advantageous compared to detectors that, for example, only on a single, individual camera, radar or lidar image work.

Besonders bevorzugt weist die aus der Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation abgeleitete Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation eine Rückkopplung auf die Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation auf.The environment model output representation derived from the environment model intermediate representation particularly preferably has a feedback to the environment model intermediate representation.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Zeichnungen. Darin zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer dynamischen semantischen Gridkarte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2: eine schematische Darstellung einer Mehrmodellprädiktion einer Gridzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3: eine schematische Darstellung einer dynamischen semantischen irregulären Gridkarte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4: eine schematische 3D-Darstellung einer dynamischen semantischen Gridkarte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 5: eine beispielhafte Darstellung einer Dempster-Shafer Glaubensmassefunktion;
  • 6: eine schematische Darstellung einer dynamischen semantischen Gridkarte als Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation;
  • 7: eine exemplarische Fusionsarchitektur;
  • 8: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Further advantageous embodiments and refinements of the invention can be found in the drawings. Show in it:
  • 1 : a schematic representation of a dynamic semantic grid map according to an embodiment of the invention;
  • 2 : a schematic representation of a multi-model prediction of a grid cell according to an embodiment of the invention;
  • 3 : a schematic representation of a dynamic semantic irregular grid map according to an embodiment of the invention;
  • 4th : a schematic 3D representation of a dynamic semantic grid map according to an embodiment of the invention;
  • 5 : an exemplary representation of a Dempster-Shafer belief mass function;
  • 6th : a schematic representation of a dynamic semantic grid map as an intermediate model of the environment;
  • 7th : an exemplary fusion architecture;
  • 8th : a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer dynamischen semantischen Gridkarte 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die dynamische semantische Gridkarte 1 umfasst dabei eine Vielzahl an Gridzellen 2. Hierbei sind weiterhin exemplarisch verschiedene Zellzustände bestehend aus Geschwindigkeits- und Klasseverteilung dargestellt. Das Bezugszeichen V beschreibt eine Klasse, welche beispielsweise einem Fahrzeug (Vehicle) zugeordnet ist, im Folgenden als Fahrzeugklasse V bezeichnet. Demnach werden alle von dem Bezugszeichen V umfassten Gridzellen 2 der Klasse Fahrzeug zugeordnet. Basierend auf der Klasse können Vektoren W für die Klasse V geschätzt werden. Die Vektoren W sind dabei Samples aus der geschätzten Geschwindigkeitsverteilung, beispielsweise realisiert durch Partikelfilteransätze, und repräsentieren schematisch durch ihre Länge die maximale Geschwindigkeit. Weiterhin werden durch die Vektoren W verschiedene potentielle Bewegungsrichtungen angezeigt. Das Bezugszeichen P beschreibt eine weitere Klasse, welche beispielsweise einem Fußgänger zugeordnet ist, im Folgenden als Fußgängerklasse P bezeichnet. Auch hier werden Vektoren VP basierend auf der Fußgängerklasse P geschätzt, welche sowohl potentielle Geschwindigkeiten als auch mögliche Bewegungsrichtungen der Fußgängerklasse P schematisch anzeigen. Das Bezugszeichen B beschreibt eine Klasse, welche beispielsweise einem Fahrradfahrer (Bicycle) zugeordnet ist, im Folgenden als Fahrradklasse B bezeichnet. Auch der Fahrradklasse B sind Vektoren VB zugeordnet. 1 shows a schematic representation of a dynamic semantic grid map 1 according to one embodiment of the invention. The dynamic semantic grid map 1 comprises a large number of grid cells 2 . Various cell states consisting of speed and class distribution are also shown as examples. The reference number V describes a class that is assigned to a vehicle, for example, hereinafter referred to as a vehicle class V designated. Accordingly, all of the reference numbers V comprised grid cells 2 assigned to the vehicle class. Based on the class, vectors W. for the class V to be appreciated. The vectors W. are samples from the estimated speed distribution, for example realized by particle filter approaches, and represent the maximum speed by their length. Furthermore, the vectors W. different potential directions of movement are displayed. The reference number P describes a further class, which is assigned to a pedestrian, for example, hereinafter referred to as the pedestrian class P designated. Again, vectors VP based on the pedestrian class P estimated what both potential speeds and possible directions of movement of the pedestrian class P show schematically. The reference number B. describes a class that is assigned to a cyclist, for example, hereinafter referred to as a bicycle class B. designated. Even the bike class B. are vectors VB assigned.

Weiterhin ist eine Freiraumklasse F (free space) gezeigt, welche in diesem Fall eine Fahrspur kennzeichnet. Die Fahrspur ist hierbei durch die schraffierte Fläche dargestellt Die übrigen Gridzellen 2 sind nicht klassifiziert.Furthermore is a free space class F. (free space), which in this case marks a lane. The lane is shown here by the hatched area. The remaining grid cells 2 are not classified.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Mehrmodellprädiktion einer Gridzelle 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ausgangspunkt in diesem Beispiel ist eine Gridzelle 2, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fahrzeug, mit geringerer Wahrscheinlichkeit ein Fahrradfahrer und mit noch geringerer Wahrscheinlichkeit ein Fußgänger. Somit werden dieser Gridzelle 2 die Fahrzeugklasse V, die Fahrradklasse B und die Fußgängerklasse P zu je einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zugeordnet. Prädiziert werden die sich in der Gridzelle 2 befindlichen Partikel mit allen drei Bewegungsprädiktionsmodellen anteilig je nach Klassenwahrscheinlichkeit. Somit werden auch die entsprechenden Vektoren W, VB und VP der Gridzelle 2 zugeordnet. 2 shows a schematic representation of a multi-model prediction of a grid cell 2 according to one embodiment of the invention. The starting point in this example is a grid cell 2 which is more likely to be a vehicle, less likely to be a cyclist, and even less likely to be a pedestrian. Thus, this grid cell 2 the vehicle class V , the bike class B. and the pedestrian class P assigned to each a certain probability. Those are predicted in the grid cell 2 particles with all three movement prediction models proportionally depending on the class probability. Thus, the corresponding vectors W. , VB and VP the grid cell 2 assigned.

Die Bewegungsprädiktionsmodelle unterschieden sich in ihrer Struktur und/oder Parametrierung voneinander. So können beispielsweise Fahrzeuge im Gegensatz zu Fußgängern aufgrund ihrer nichtholonomen Zwangsbedingung nicht abrupt die Richtung wechseln, dafür haben Fahrzeuge ein größeres Beschleunigungsvermögen. Dies wird insbesondere durch die unterschiedlichen Längen sowie die unterschiedlichen Orientierungen der jeweiligen Vektoren exemplarisch dargestellt.The motion prediction models differ from one another in terms of their structure and / or parameterization. For example, unlike pedestrians, vehicles cannot change direction abruptly due to their non-holonomic constraint, but vehicles have a greater ability to accelerate. This is exemplified in particular by the different lengths and the different orientations of the respective vectors.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer dynamischen semantischen irregulären Gridkarte 1. In dieser Darstellung sind die Gridzellen 2 im Gegensatz zu den vorherigen Darstellungen nicht alle gleich groß, sondern es gibt verschieden große Gridzellen 2. Die übrigen Elemente entsprechen den bereits in 1 beschriebenen beispielhaften Klassen V, P, B sowie die zugehörigen Vektoren W, VP und VB. 3 shows a schematic representation of a dynamic semantic irregular grid map 1 . In this illustration are the grid cells 2 In contrast to the previous illustrations, they are not all the same size, but there are grid cells of different sizes 2 . The other elements are the same as in 1 exemplary classes described V , P , B. as well as the associated vectors W. , VP and VB .

4 zeigt eine schematische 3D-Darstellung einer dynamischen semantischen Gridkarte 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Darstellung wurde die Gridkarte 1 um weitere Ebenen erweitert, um beispielsweise Höheninformationen abbilden zu können. 4th shows a schematic 3D representation of a dynamic semantic grid map 1 according to one embodiment of the invention. In this representation, the grid map 1 extended by further levels, for example to be able to display height information.

5 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Dempster-Shafer Glaubensmassefunktion. Eine derartige Glaubensmassefusion wird in jeder Gridzelle 6 durchgeführt. Zur Vereinfachung sei angenommen, dass die Welt nur aus Fahrzeugen (Vehicle V), Fußgängern (Pedestrian P) und Freiraum (Free Space F) besteht. Im Rahmen der Dempster Shafer Fusion wird jedem Element der Potenzmenge, die in diesem Beispielfall aus 8 untermengen „leere Menge“, V, P, F, {V,P}, {V,F}, {P,F} und {V, P, F} besteht, zunächst im Rahmen eines sogenannten Basic Belief Assignment (BBA) eine Massefunktion zugewiesen. In diesem Beispiel wird angenommen, dass ein Radarsensor nur zwischen den Oberklassen „Hindernis“ und „Freiraum“ unterscheiden kann (im Diagramm - hier eine 90%ige Evidenz für die Hindernisklasse {V, P}, die sich aus Fahrzeug V und Fußgänger P zusammensetzt) - der Rest wird der „Unbekannt“-Masse {V, P, F} zugewiesen. Der Kamerasensor kann dagegen z.B. mittels vorangeschalteten semantischen Segmentierungsverfahren, in diesem Beispiel zwischen allen Unterklassen diskriminieren (im Diagramm - hier eine hohe Evidenz für die Fahrzeugklasse V und eine jeweils geringere für die Klassen P und F und Unbekannt {V, P, F}). Werden diese beiden BBAs miteinander in einer Zelle fusioniert, so ergibt sich die fusionierte Glaubensmasse, die mittels der sogenannten pignistischen Transformation in eine diskrete Wahrscheinlichkeitsverteilung überführt werden kann. In diesem Beispiel ergibt sich eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich in der Zelle ein Fahrzeug V befindet. Liegen Prior-Glaubensmassen aus einem zurückliegenden Zeitschritt vor (z.B. abgeleitet aus Mehrmodellpartikelprädiktionen, siehe 2, auf den aktuellen Messzeitpunkt) so werden diese in analoger Form mitfusioniert und die Klassenverteilungen entsprechend rekursiv mit den gemessenen BBAs aktualisiert. 5 shows an exemplary representation of a Dempster-Shafer belief mass function. Such a belief mass fusion occurs in every grid cell 6th carried out. For the sake of simplicity it is assumed that the world consists only of vehicles (Vehicle V ), Pedestrians P ) and Freiraum (Free Space F. ) consists. As part of the Dempster Shafer Fusion, each element of the power set, which in this example case consists of 8 subsets “empty set”, V, P, F, {V, P}, {V, F}, {P, F} and {V , P, F} is initially assigned a mass function as part of a so-called Basic Belief Assignment (BBA). In this example it is assumed that a radar sensor can only differentiate between the upper classes “obstacle” and “free space” (in the diagram - here a 90% evidence for the obstacle class {V, P}, which is made up of vehicle V and pedestrians P composed) - the rest is assigned to the "unknown" mass {V, P, F}. The camera sensor, on the other hand, can discriminate between all subclasses, in this example, using upstream semantic segmentation processes (in the diagram - here a high level of evidence for the vehicle class V and a lower one for each class P and F. and unknown {V, P, F}). If these two BBAs are fused with one another in a cell, the fused belief mass results, which can be converted into a discrete probability distribution by means of the so-called pignistic transformation. In this example there is a high probability that there is a vehicle in the cell V is located. Are prior beliefs from a previous time step available (e.g. derived from multi-model particle predictions, see 2 , to the current measurement time) these are merged in analog form and the class distributions are updated recursively with the measured BBAs.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer dynamischen semantischen Gridkarte 1 als Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation. Zur Erstellung werden Eingangsdaten verschiedener realer Umfeldsensoren (Kamera, Lidar, Radar, Sonar...) auf Rohdatenebene verarbeitet. Enthalten diese Rohdaten Semantikinformationen, z.B. aus vorangegangener semantischer Segmentierung, so werden diese bei der dynamischen semantischen Gridkartierung mittels geeigneter Sensormodelle berücksichtigt. Die dynamische semantische Gridkarte (DSG) stellt somit einen virtuellen 360° Umfeldsensor dar. Die Ableitung der Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation, z.B. bevorzugt bestehend aus Verkehrsteilnehmerliste, Parametrischer Freiraumkarte (PFS Karte) und Straßenverlaufsmodell, wird auf Basis der gemeinsamen Zwischenrepräsentation vorgenommen, wodurch Konsistenz gesichert ist. 6th shows a schematic representation of a dynamic semantic grid map 1 as an intermediate model of the environment. Input data from various real environment sensors (camera, lidar, radar, sonar ...) are processed on the raw data level for the creation. If this raw data contains semantic information, for example from previous semantic segmentation, then this is taken into account in the dynamic semantic grid mapping using suitable sensor models. The dynamic semantic grid map (DSG) thus represents a virtual 360 ° environment sensor. The derivation of the environment model output representation, e.g. preferably consisting of a road user list, parametric open space map (PFS map) and road course model, is made on the basis of the common intermediate representation, which ensures consistency .

Die zentrale Low-Level Fusion kann somit mittels dynamischer semantischer Gridkartierungsverfahren realisiert und mit unterschiedlichen Sensorrohdaten gespeist werden. Nachgeschaltete Detektoren- und High-Level Objekt-Tracker, z.B. für Verkehrsteilnehmer, Freiräume, Fahrstreifen, erzeugen die finale Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation.The central low-level fusion can thus be implemented using dynamic semantic grid mapping processes and fed with different raw sensor data. Downstream detector and high-level object trackers, e.g. for road users, open spaces, lanes, generate the final environment model output representation.

7 zeigt eine exemplarische Fusionsarchitektur. Wie in dieser Figur dargestellt erfolgt ein Feedback der High-Level Objekt-Trackingergebnisse auf die Low-Level Fusion. Der Feedback-Zweig (gestrichelte Linie) kann z.B. ID-Informationen von getrackten Objekten beinhalten bzw. höhere Zustände, die nicht im Rahmen der objektfreien Low-Level Fusion erzeugt werden, z.B. Gierraten getrackter Fahrzeuge. Das Feedback kann genutzt werden, um die Low-Level Fusion weiter zu verbessern und zu stützen. 7th shows an exemplary fusion architecture. As shown in this figure, the high-level object tracking results are fed back to the low-level fusion. The feedback branch (dashed line) can contain, for example, ID information from tracked objects or higher states that are not generated in the context of object-free low-level fusion, for example yaw rates of tracked vehicles. The feedback can be used to further improve and support the low-level fusion.

In 8 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In Schritt S1 wird eine Gridkarte 1 eines Umfelds eines Fahrzeugs erzeugt, wobei die Gridkarte 1 eine Vielzahl an Gridzellen 2 aufweist. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Belegungszustand jeder Gridzelle 2 geschätzt, wobei zwischen freien und belegten Gridzellen 2 unterschieden wird Gleichzeitig zu S2 werden in dem Schritt S3 semantische Klasseninformationen jeder belegten Gridzelle 2 ermittelt. Diese werden in dem folgenden Schritt S4 zumindest einer semantischen Klasse z.B. V,P,B, F mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu jeder belegten Gridzelle 2 zugeordnet, wobei die Klasse basierend auf den semantischen Klasseninformationen ausgewählt wird. Daraufhin wird in Schritt S5 mit Hilfe eines oder mehrerer klassenspezifischer Bewegungsmodelle jede belegte Gridzelle 2 auf den nächsten Messzeitpunkt prädiziert. Abschließend wird in Schritt S6 eine dynamische Gridkarte 1 mit semantischen Informationen durch einen Fusionsschritt mit der aktuellen Messung auf Zellebene erzeugt.In 8th a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention is shown. In step S1 becomes a grid map 1 of the surroundings of a vehicle, the grid map 1 a variety of grid cells 2 having. In a second step S2 becomes an occupancy status of each grid cell 2 estimated, with between free and occupied grid cells 2 A distinction is made at the same time as S2 in the step S3 semantic class information of each occupied grid cell 2 determined. These are in the following step S4 at least one semantic class, eg V, P, B, F with a certain probability for each occupied grid cell 2 assigned, the class being selected based on the semantic class information. Then step S5 each occupied grid cell with the help of one or more class-specific movement models 2 predicted for the next measurement time. Finally, in step S6 a dynamic grid map 1 with semantic information generated by a fusion step with the current measurement at cell level.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GridkarteGrid map
22
GridzelleGrid cell
BB.
FahrradklasseBike class
FF.
FreiraumklasseFree space class
PP
FußgängerklassePedestrian class
VV
FahrzeugklasseVehicle class
VBVB
FahrradvektorBicycle vector
VPVP
FußgängervektorPedestrian vector
VVVV
FahrzeugvektorVehicle vector
S1-S6S1-S6
VerfahrensschritteProcedural steps

Claims (12)

Verfahren zum Erzeugen eines Umfeldmodells, insbesondere eines Fahrzeugumfeldmodells mit den folgenden Schritten: - Erzeugen einer Gridkarte (1) eines Umfelds eines Fahrzeugs, wobei die Gridkarte (1) eine Vielzahl an Gridzellen (2) aufweist, - Schätzen eines Belegungszustands jeder Gridzelle (2), wobei zwischen freien und belegten Gridzellen (2) unterschieden wird, - Ermitteln von semantischen Klasseninformationen jeder freien und belegten Gridzelle (2), - Zuordnen zumindest einer semantischen Klasse (V,P,B) mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu jeder freien und belegten Gridzelle (2), wobei die Klasse basierend auf den semantischen Klasseninformationen ausgewählt wird, - Prädizieren jeder belegten Gridzelle mit Hilfe mindestens eines Bewegungsmodells (2), - Erzeugen einer dynamischen Gridkarte (1) mit semantischen Informationen.Method for generating an environment model, in particular a vehicle environment model, with the following steps: - Generating a grid map (1) of the surroundings of a vehicle, the grid map (1) having a plurality of grid cells (2), - Estimating an occupancy status of each grid cell (2), a distinction being made between free and occupied grid cells (2), - Determination of semantic class information of each free and occupied grid cell (2), - Assignment of at least one semantic class (V, P, B) with a certain probability to each free and occupied grid cell (2), the class being selected based on the semantic class information, - Predicting each occupied grid cell with the help of at least one movement model (2), - Generating a dynamic grid map (1) with semantic information. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die semantischen Klasseninformationen der freien und belegten Gridzellen (2) durch Fusion der Daten aus zumindest zwei Umfelderfassungssensoren ermittelt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the semantic class information of the free and occupied grid cells (2) are determined by merging the data from at least two environment detection sensors. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine semantische Klasse (V,P,B, F) über eine probabilistische Wahrscheinlichkeitsverteilung oder als Dempster-Shafer Glaubensmassefunktion repräsentiert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one semantic class (V, P, B, F) is represented via a probabilistic probability distribution or as a Dempster-Shafer belief mass function. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wahrscheinlichkeitsverteilungen nicht-semantischer Zellzustände über Partikel oder multi-modale Gaußverteilungen repräsentiert werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that probability distributions of non-semantic cell states are represented via particles or multi-modal Gaussian distributions. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung jeder belegten Gridzelle (2) in Abhängigkeit mindestens eines klassenspezifischen Bewegungsmodells prädiziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement of each occupied grid cell (2) is predicted as a function of at least one class-specific movement model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsmodell eine Geschwindigkeitsverteilung und Informationen über potentielle Bewegungsrichtungen und/oder Beschleunigungen und/oder Gierraten der jeweiligen semantischen Klasse (V,P,B,F) beinhaltet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement model contains a speed distribution and information about potential directions of movement and / or accelerations and / or yaw rates of the respective semantic class (V, P, B, F). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede belegte Gridzelle (2) mit Hilfe von zumindest zwei unterschiedlichen Bewegungsmodellen basierend auf der jeweiligen Wahrscheinlichkeit für eine bestimmte Klasse (V,P,B) simultan prädiziert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that each occupied grid cell (2) is predicted simultaneously with the aid of at least two different movement models based on the respective probability for a specific class (V, P, B). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dynamische 2D- oder 3D-Gridkarte (1) erzeugt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a dynamic 2D or 3D grid map (1) is generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine irreguläre dynamische Gridkarte (1) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an irregular dynamic grid map (1) is generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte dynamische semantische Gridkarte (1) als Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation dient.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the generated dynamic semantic grid map (1) serves as an intermediate model of the environment. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation die Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation abgeleitet wird.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the environment model initial representation is derived from the environment model intermediate representation. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation abgeleitete Umfeldmodell-Ausgangsrepräsentation eine Rückkopplung auf die Umfeldmodell-Zwischenrepräsentation aufweist.Procedure according to Claim 11 characterized in that the environment model output representation derived from the environment model intermediate representation has a feedback to the environment model intermediate representation.
DE102019201930.7A 2019-02-14 2019-02-14 Method for generating an environment model Pending DE102019201930A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201930.7A DE102019201930A1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Method for generating an environment model

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201930.7A DE102019201930A1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Method for generating an environment model

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019201930A1 true DE102019201930A1 (en) 2020-08-20

Family

ID=71844288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019201930.7A Pending DE102019201930A1 (en) 2019-02-14 2019-02-14 Method for generating an environment model

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019201930A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020211649A1 (en) 2020-09-17 2022-03-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method and system for creating a road model
CN114973645A (en) * 2021-02-23 2022-08-30 安波福技术有限公司 Grid-based road model with multiple layers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009006113A1 (en) * 2008-03-03 2009-09-10 Volkswagen Ag Vehicle's surrounding representation providing method, involves subjecting sensor objects to fusion to generate fusion objects, and fusing existence possibilities of fusion objects based on existence possibilities of sensor objects
DE102013203239A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Grid-based prediction of the position of an object
DE102013008828A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for creating a model of an environment of a vehicle and a correspondingly configured driver assistance system
DE102013223803A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Robert Bosch Gmbh Method and device for segmenting an occupancy grid for an environment model of a driver assistance system for a vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009006113A1 (en) * 2008-03-03 2009-09-10 Volkswagen Ag Vehicle's surrounding representation providing method, involves subjecting sensor objects to fusion to generate fusion objects, and fusing existence possibilities of fusion objects based on existence possibilities of sensor objects
DE102013203239A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Grid-based prediction of the position of an object
DE102013008828A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for creating a model of an environment of a vehicle and a correspondingly configured driver assistance system
DE102013223803A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Robert Bosch Gmbh Method and device for segmenting an occupancy grid for an environment model of a driver assistance system for a vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020211649A1 (en) 2020-09-17 2022-03-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method and system for creating a road model
US20220080982A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method and system for creating a road model
CN114973645A (en) * 2021-02-23 2022-08-30 安波福技术有限公司 Grid-based road model with multiple layers
CN114973645B (en) * 2021-02-23 2023-10-20 安波福技术有限公司 Grid-based road model with multiple layers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017217056B4 (en) Method and device for operating a driver assistance system and driver assistance system and motor vehicle
DE102010006828B4 (en) Method for the automatic creation of a model of the surroundings of a vehicle as well as driver assistance system and vehicle
DE102009007395B4 (en) Method for map-based environment representation of a vehicle
DE102017204404B3 (en) A method and predicting device for predicting a behavior of an object in an environment of a motor vehicle and a motor vehicle
DE102013223803A1 (en) Method and device for segmenting an occupancy grid for an environment model of a driver assistance system for a vehicle
DE102020214283A1 (en) DEVICE FOR DETECTION OF OBSTACLES, VEHICLE SYSTEM WITH THIS AND METHOD FOR IT
DE102014208009A1 (en) Capture static and dynamic objects
DE102018128398B3 (en) Method for predicting the behavior of a surrounding object and driver assistance system
DE102016114168A1 (en) Method for detecting an object in a surrounding area of a motor vehicle with prediction of the movement of the object, camera system and motor vehicle
WO2020207528A1 (en) Method and processing unit for ascertaining the size of an object
EP3142913B1 (en) Surroundings map for driving surface with any height profil
DE102018008685A1 (en) Method for training an artificial neural network, artificial neural network, use of an artificial neural network and corresponding computer program, machine-readable storage medium and corresponding device
WO2014019574A1 (en) Method for representing a vehicle environment with position points
DE102019201930A1 (en) Method for generating an environment model
DE102012214307A1 (en) Method and device for modeling an environment
WO2022247994A1 (en) System for sensor data fusion for environmental perception
DE102018201570A1 (en) Multiple target object tracking method, apparatus and computer program for performing multiple target object tracking on moving objects
DE102019109332A1 (en) Method and processing unit for determining an object status of an object
DE102021003567A1 (en) Process for the recognition of object relationships and attributions from sensor data
DE102021200348A1 (en) COMPUTER-IMPLEMENTED METHOD OF TRAINING A COMPUTER VISION MODEL
DE102019124566A1 (en) Method and system for recognizing dynamic properties of objects in the vicinity of a vehicle
WO2020048560A1 (en) Method and processing unit for tracking an object
DE102022000849A1 (en) Method for generating an environment representation for a vehicle
DE102021005276A1 (en) Process and framework for sensor fusion and environment representation
DE102020200876B4 (en) Method for processing sensor data from a sensor system in a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONTINENTAL AUTONOMOUS MOBILITY GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE