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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug, eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
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Autonome Fahrzeuge werden in der Zukunft eine zunehmende Rolle im Straßenverkehr spielen. Eine der grundsätzlichen Anforderungen ist, dass diese Fahrzeuge die Infrastruktur richtig erkennen und interpretieren. Dazu gehört auch das Erkennen und Reagieren auf Lichtsignale, insbesondere Ampeln. Es gibt jedoch bestimmte Beleuchtungssituationen der Umgebung, die das Erkennen eines Lichtsignals erschweren, dazu gehören insbesondere starkes Licht hinter dem Lichtsignal und starkes Licht von vorne auf das Lichtsignal. Mit vielen aktuellen Kameras kann die Farbe eines Lichtsignals gegen das Sonnenlicht und/oder mit dem Sonnenlicht nicht zuverlässig ermittelt werden.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, von einer Anzahl in einer Fahrzeugumgebung befindlichen Lichtsignalanlagen, jeweils eine Position der einzelnen Lichtsignalanlagen an das Fahrzeug zu übermitteln. Es ist ebenfalls bekannt, zur Erkennung einer Lichtsignalanlage mittels zumindest einer am Fahrzeug angeordneten Kamera Umgebungsinformationen in einer vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung zu erfassen.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2016 001 231 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrtroute für ein Fahrzeug von einer Startposition zu einer Zielposition bekannt, wobei bei der Bestimmung der Fahrtroute Positionen von Lichtsignalanlagen berücksichtigt werden. Dabei wird zumindest ein aktueller Sonnenstand ermittelt und in Abhängigkeit des Sonnenstands wird die Fahrtroute derart ermittelt, dass ein Passieren von Lichtsignalanlagen vermieden wird, bei welchen eine mittels zumindest einer optischen Erfassungseinheit durchgeführte Erfassung der Lichtsignalanlagen und/oder mittels dieser erzeugter Lichtsignale aufgrund des ermittelten Sonnenstandes beeinträchtigt ist.
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Ein nicht erkennbares Lichtsignal einer Lichtsignalanlage resultiert insbesondere aus einem Überstrahlen des Lichtsignals, wobei mittels einer optischen Erfassungseinheit die Farbe gegen das Sonnenlicht nicht eindeutig ermittelt werden kann, und/oder aus einem Ausleuchten des Lichtsignals, wobei mittels der optischen Erfassungseinheit die Farbe des Lichtsignals nicht eindeutig ermittelt werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug, eine Vorrichtung, eingerichtet zum Durchführen eines solchen Verfahrens zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug, und ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug bereitgestellt wird, umfassend die folgenden Schritte:
- a) Erfassen des Lichtsignals der Lichtsignalanlage mittels einer ersten optischen Erfassungseinheit beim Stehen des Fahrzeugs vor der Lichtsignalanlage und/oder beim Heranfahren des Fahrzeugs an die Lichtsignalanlage,
- b) Auswerten des erfassten Lichtsignals, wobei wenn das Lichtsignal nicht eindeutig erkennbar ist, das Fahrzeug vor der Lichtsignalanlage stehen bleibt und/oder das Fahrzeug vor der Lichtsignalanlage anhält,
- c) Erfassen mindestens zwei aufeinanderfolgender Bilder des Lichtsignals mittels einer zweiten optischen Erfassungseinheit,
- d) Auswerten der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder, wobei eine Differenzanalyse der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder durchgeführt wird, wobei mindestens ein Unterschied der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder ermittelt wird, und
- e) Erkennen des Lichtsignals in Abhängigkeit des mindestens einen ermittelten Unterschieds der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder.
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Vorzugsweise wird das Fahrzeug bei einer Anfahrt auf die Lichtsignalanlage vor der Lichtsignalanlage zum Stillstand gebracht, wenn das Lichtsignal der Lichtsignalanlage nicht erkennbar ist. Vorzugsweise werden mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgende Bilder erfasst.
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Unter einer optischen Erfassungseinheit wird insbesondere ein Element zum Erfassen einer Umgebung eines Fahrzeugs verstanden, insbesondere zum Erfassen von Lichtsignalanlagen und/oder Lichtsignalen von Lichtsignalanlagen, und zum Aufnehmen von Bildern von Lichtsignalanlagen und/oder Lichtsignalen von Lichtsignalanlagen.
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Unter einem Steuergerät wird insbesondere ein Element mit zumindest einer elektronischen Einheit verstanden, das dazu ausgebildet ist, von einer optischen Erfassungseinheit erfasste Lichtsignale auszuwerten, mindestens zwei von einer optischen Erfassungseinheit erfasste Bilder auszuwerten, wobei in einer Differenzanalyse mindestens ein Unterschied der Bilder ermittelt wird, ein Lichtsignal in Abhängigkeit des mindestens einen Unterschieds zu erkennen, und/oder ein Fahrzeug in Abhängigkeit von erfassten und/oder erkannten Lichtsignalen zu steuern.
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Unter einer Differenzbildanalyse wird insbesondere das Ermitteln mindestens eines Unterschieds von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bildern verstanden, bevorzugt mindestens ein Unterschied eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage, insbesondere eine Farbe und/oder eine Intensität.
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Unter einem Fahrzeug wird insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Wohnmobil, ein Baufahrzeug, oder ein Nutzfahrzeug verstanden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste optische Erfassungseinheit die zweite optische Erfassungseinheit.
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Das Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug, weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise wird das Lichtsignal eindeutig erkannt, wodurch sicher auf das Lichtsignal reagiert werden kann.
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Vorteilhafterweise ist ein Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage auch unter anspruchsvollen Lichtverhältnissen möglich. Vorteilhafterweise wird ein Lichtsignal auch beim Ausleuchten einer Lichtsignalanlage durch die Sonne erkannt. Vorteilhafterweise wird ein Lichtsignal auch beim Überstrahlen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage durch die Sonne erkannt. Vorteilhafterweise kann ein Lichtsignal besser erkannt und somit eine Unfallgefahr reduziert werden. Vorteilhafterweise ist der technische Aufwand niedrig und kostengünstig zu realisieren. Vorteilhafterweise kann eine Plausibilisierung mit anderen Lichtsignalanlagen durchgeführt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste optische Erfassungseinheit und/oder die zweite optische Erfassungseinheit eine Kamera ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder des Lichtsignals bei mindestens einem Signalphasenübergang des Lichtsignals erfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mindestens ein erstes Bild von einer ersten Signalphase des Lichtsignals und mindestens ein zweites Bild von einer zweiten Signalphase des Lichtsignals erfasst.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Unterschied der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder eine Farbe des Lichtsignals und/oder eine Intensität des Lichtsignals ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Kontrast der ersten optischen Erfassungseinheit 7 und/oder der zweiten optischen Erfassungseinheit 9 eingestellt wird, so dass eine Farbe des Lichtsignals 1 messbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Fremdlichtsignal mindestens einer Fremdlichtsignalanlage erfasst wird, wobei das mindestens eine Fremdlichtsignal beim Auswerten der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder in Schritt d) und/oder beim Erkennen des Lichtsignals 1 in Schritt e) berücksichtigt wird, so dass das erkannte Lichtsignal 1 plausibilisiert wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor und/oder während Schritt a) das Heranfahren des Fahrzeugs an die Lichtsignalanlage in Abhängigkeit einer Position der Lichtsignalanlage und einer Position des Fahrzeugs zu zwei verschiedenen Zeitpunkten ermittelt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug in einem bestimmten Abstand vor der Lichtsignalanlage steht und/oder anhält, wenn das Lichtsignal nicht eindeutig erkennbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem eindeutigen Erkennen des Lichtsignals während des Verfahrens, das Verfahren abgebrochen wird, wobei bevorzugt das Fahrzeug auf das eindeutig erkannte Lichtsignal reagiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren beim Stehen des Fahrzeugs durchgeführt. Beim Stehen des Fahrzeugs liefert die Differenzanalyse zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bildern besonders klare Unterschiede. Damit lässt sich ein minimaler Unterschied unter Beleuchtung eines Lichtsignals detektieren, insbesondere auch, wenn die absolute Helligkeit nahezu identisch ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für die Vorrichtung insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug erläutert wurden. Die Vorrichtung weist mindestens eine optische Erfassungseinheit zum Erfassen von Bildern einer Lichtsignalanlage, mindestens eine Auswerteeinheit zum Auswerten von Bildern einer Lichtsignalanlage, und mindestens ein Steuergerät, eingerichtet zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst, indem ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für das Fahrzeug bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für das Fahrzeug insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug, und mit der Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug erläutert wurden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug ein zumindest teilweise autonom fahrendes Fahrzeug ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage für ein Fahrzeug in einem Fließdiagramm;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lichtsignalanlage mit Lichtsignalen zu unterschiedlichen Zeitpunkten und eines Ausführungsbeispiels von Differenzanalysen der Lichtsignale; und
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verkehrssituation mit einer Sicht eines Fahrzeugs auf eine Lichtsignalanlage in einer Seitenansicht.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erkennen eines Lichtsignals 1 einer Lichtsignalanlage 3 für ein Fahrzeug 5 in einem Fließdiagramm.
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Das Verfahren zum Erkennen des Lichtsignals 1 der Lichtsignalanlage 3 für ein Fahrzeug 5 umfasst die folgenden Schritte: a) Erfassen des Lichtsignals 1 der Lichtsignalanlage 3 mittels einer ersten optischen Erfassungseinheit 7 beim Stehen des Fahrzeugs 5 vor der Lichtsignalanlage 3 und/oder beim Heranfahren des Fahrzeugs 5 an die Lichtsignalanlage 3, b) Auswerten des erfassten Lichtsignals 1, wobei wenn das Lichtsignal 1 nicht eindeutig erkennbar ist, das Fahrzeug 5 vor der Lichtsignalanlage 3 stehen bleibt und/oder das Fahrzeug 5 vor der Lichtsignalanlage 3 anhält, c) Erfassen mindestens zwei aufeinanderfolgender Bilder des Lichtsignals 1 mittels einer zweiten optischen Erfassungseinheit 9, d) Auswerten der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder, wobei eine Differenzanalyse der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder durchgeführt wird, wobei mindestens ein Unterschied 11 der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder ermittelt wird, und e) Erkennen des Lichtsignals 1 in Abhängigkeit des mindestens einen ermittelten Unterschieds 11 der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder.
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Dadurch wird das Lichtsignal eindeutig erkannt, wodurch sicher auf das Lichtsignal reagiert und somit eine Unfallgefahr reduziert werden kann. Ein Erkennen eines Lichtsignals einer Lichtsignalanlage ist auch unter anspruchsvollen Lichtverhältnissen möglich.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste optische Erfassungseinheit 7 und/oder die zweite optische Erfassungseinheit 9 eine Kamera.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Unterschied 11 der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder eine Farbe des Lichtsignals 1 und/oder eine Intensität des Lichtsignals 1.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kontrast der ersten optischen Erfassungseinheit 7 und/oder der zweiten optischen Erfassungseinheit 9 eingestellt, so dass eine Farbe des Lichtsignals 1 messbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein Fremdlichtsignal mindestens einer Fremdlichtsignalanlage erfasst, wobei das mindestens eine Fremdlichtsignal beim Auswerten der mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bilder in Schritt d) und/oder beim Erkennen des Lichtsignals 1 in Schritt e) berücksichtigt wird, so dass das erkannte Lichtsignal 1 plausibilisiert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vor und/oder während Schritt a) das Heranfahren des Fahrzeugs 5 an die Lichtsignalanlage 3 in Abhängigkeit einer Position der Lichtsignalanlage 3 und einer Position des Fahrzeugs 5 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten ermittelt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht und/oder hält das Fahrzeug 5 in einem bestimmten Abstand vor der Lichtsignalanlage 3 an, wenn das Lichtsignal 1 nicht eindeutig erkennbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem eindeutigen Erkennen des Lichtsignals 1 während des Verfahrens, das Verfahren abgebrochen, wobei bevorzugt das Fahrzeug 5 auf das eindeutig erkannte Lichtsignal 1 reagiert.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lichtsignalanlage 3 mit Lichtsignalen 1 zu unterschiedlichen Zeitpunkten und eines Ausführungsbeispiels von Differenzanalysen der Lichtsignale 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Die Darstellung in 2 soll das Prinzip des Verfahrens verdeutlichen. 2 zeigt drei Lichtsignalanlagen 3 mit Lichtsignalen 1 jeweils zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten t1 , t2 und t3 (2A). Das Lichtsignal 1 der Lichtsignalanlage 3 auf der linken Seite ändert sich zu den Zeitpunkten t1 , t2 und t3 nicht. Das Lichtsignal 1 der Lichtsignalanlage 3 in der Mitte ändert sich zu den Zeitpunkten t2 zu t3 von rot nach grün. Das Lichtsignal der Lichtsignalanlage 3 auf der rechten Seite ändert sich zu den Zeitpunkten t2 und t3 von grün nach rot. Die Lichtsignalanlagen 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel Ampeln.
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Die Differenzanalysen der Lichtsignale 1 der Lichtsignalanlagen 3 sind für die Zeitpunkte t2 - t1 , t3 - t2 , und t2 - t3 dargestellt (2B). Für die Zeitpunkte t2 - t1 tritt in der Differenzanalyse kein Unterschied 11 des Lichtsignals auf. Für die Zeitpunkte t3 - t2 ergibt die Differenzanalyse einen Unterschied 11, der ein Springen des Lichtsignals 1 auf grün ergibt. Für die Zeitpunkte t2 - t3 , also eine zeitlich umgekehrte Subtraktion, ergibt die Differenzanalyse einen Unterschied 11, der ergibt, dass das Lichtsignal 1 zum Zeitpunkt t2 auf rot stand. Die Lichtsignalanlage 3 auf der linken Seite ändert das Lichtsignal 1 zu den Zeitpunkten t1 , t2 und t3 nicht, es ist kein Unterschied 11 in der Differenzanalyse zu erkennen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verkehrssituation mit einer Sicht eines Fahrzeugs 5 auf eine Lichtsignalanlage 3 in einer Seitenansicht. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Die Vorrichtung zum Erkennen eines Lichtsignals 1 einer Lichtsignalanlage 3 durch ein Fahrzeug 5 weist mindestens eine optische Erfassungseinheit 7, 9 zum Erfassen von Bildern einer Lichtsignalanlage 3, mindestens eine Auswerteeinheit 13 zum Auswerten von Bildern einer Lichtsignalanlage 3, und mindestens ein Steuergerät 15 auf, wobei das Steuergerät 15 zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Das Fahrzeug 5 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fahrzeug 5 ein zumindest teilweise autonom fahrendes Fahrzeug 5.
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Es existieren Verkehrssituationen in denen ein Lichtsignal 1 einer Lichtsignalanlage 3 für ein Fahrzeug 5 nicht eindeutig erkennbar ist, insbesondere beim Beleuchten der Lichtsignalanlage 3 rückwärtig mit Sonnenlicht oder beim Bestrahlen der Lichtsignalanlage 3 mit Sonnenlicht von vorne, so dass ein Erkennen des Lichtsignals 1 durch das Fahrzeug 5 beeinträchtigt wird. Zum zuverlässigen Erfassen und Erkennen des Lichtsignals 1 der Lichtsignalanlage 3 weist das Fahrzeug 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen des Lichtsignals 1 der Lichtsignalanlage 3 für das Fahrzeug 5 auf. Die Lichtsignalanlage 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Ampel.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016001231 A1 [0004]
