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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Verkehrszeichens in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Recheneinrichtung zum Erfassen eines Verkehrszeichens in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein System mit einer derartigen Recheneinrichtung.
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Die kamerabasierte Erkennung von Verkehrszeichen bzw. Verkehrsschildern spielt im Bereich der Fahrerassistenz und dem automatisierten Fahren eine große Rolle. Beispielsweise wird die automatische Erkennung von Verkehrszeichen für die Anpassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs an geltende Geschwindigkeitsbegrenzungen verwendet. Darüber hinaus wird die Erkennung von Verkehrszeichen für die Beachtung von Vorfahrtsregeln, die Beachtung von Einfahrtsverbotsregeln, die Lokalisierung des Fahrzeugs auf Basis der Verkehrszeichen als Landmarke sowie die Reaktion auf sicherheitsrelevante Situationen, wie beispielsweise Baustellen, Spurenden, Ausfahrten oder dergleichen, verwendet.
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Neben der Erkennung der Klasse des Verkehrszeichens sowie der Bestimmung der dreidimensionalen Position des Verkehrszeichens ist die Relevanz des Verkehrszeichens für das eigene Fahrzeug von besonderer Bedeutung. Hierzu werden im aktuellen Stand der Technik erkannte Verkehrszeichen anhand visueller Umgebungsmerkmale teilweise unter Berücksichtigung von Regelwerken, inklusive Fusion mit einer digitalen Karte hinsichtlich ihrer Relevanz klassifiziert. Die Erkennungsrate bei der Verkehrszeichenerkennung ist durch die Anwendung von aktuellen Deep-Learning-Verfahren stark verbessert worden, sodass auch verdrehte und/oder verdeckte Schilder erkannt und klassifiziert werden können.
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Für die Umsetzung der Funktionalitäten bzw. Fahrerassistenzfunktionen ist in vielen Fällen ein Kartenabgleich der erkannten Verkehrszeichen notwendig, um die Erkennung zu validieren und weitere relevante Attribute aus dem Backend zu beziehen. Mit anderen Worten benötigen Kundenfunktionen und Lokalisierungen eindeutige Merkmale zur Zuordnung zwischen dem in der digitalen Karte hinterlegten Verkehrszeichen und dem erkannten Verkehrszeichen. Da meist die Position für die Zuordnung verwendet wird, kann es insbesondere bei benachbarten Schildern oder bei einer geringen Positionsgenauigkeit der Erkennung Probleme bei der Zuordnung geben. Darüber hinaus ergibt sich die Problematik, dass die Schilder oftmals nicht klassifiziert sind und somit auch unklassifizierte Schilder lokalisiert werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Erkennung von Verkehrszeichen auf Grundlage eines Kartenabgleichs mit digitalen Kartendaten verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Recheneinrichtung sowie durch ein System mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen von Verkehrszeichen in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Empfangen von Umfelddaten, welche eine Umgebung des Fahrzeugs beschreiben. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Erkennen des Verkehrszeichens in den Umfelddaten sowie das Bestimmen einer relativen Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug. Ferner betrifft das Verfahren das Zuordnen des erkannten Verkehrszeichens zu digitalen Kartendaten auf Grundlage der relativen Lage. Des Weiteren betrifft das Verfahren das Bestimmen einer Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens, wobei die Retroreflektorklasse retroreflektierende Eigenschaften des Verkehrszeichens beschreibt. Außerdem betrifft das Verfahren das Ausgeben der Retroreflektorklasse als Merkmal zur Beschreibung des Verkehrszeichens in den digitalen Kartendaten.
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Mit Hilfe des Verfahrens sollen Verkehrszeichen und bevorzugt Verkehrsschilder in der Umgebung des Fahrzeugs erkannt werden. Insbesondere dient das Verfahren dazu, einen Kartenabgleich durchzuführen, bei dem das in der Umgebung des Fahrzeugs erfasste bzw. erkannte Verkehrszeichen mit einem in einer digitalen Karte hinterlegten Verkehrszeichen abgeglichen wird. Das Verfahren kann mit einer entsprechenden Recheneinrichtung des Fahrzeugs durchgeführt werden. Bei der Recheneinrichtung kann es sich zumindest um ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs, einen Prozessor oder dergleichen handeln.
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Mittels der Recheneinrichtung können die Umfelddaten empfangen werden. Diese Umfelddaten können beispielsweise mit einem Umfeldsensor des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die Umfelddaten beschreiben die relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug. Mit anderen Worten beschreiben also die Umfelddaten, an welcher Position in der Umgebung des Fahrzeugs sich das Verkehrszeichen befindet. Bei den Umfelddaten kann es sich insbesondere um Bilddaten handeln. Auf Grundlage der Bilddaten kann die relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug bestimmt werden.
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Des Weiteren können mit der Recheneinrichtung die digitalen Kartendaten empfangen werden. Diese digitalen Kartendaten können beispielsweise auf einer Speichereinrichtung des Fahrzeugs hinterlegt bzw. gespeichert sein. Alternativ oder zusätzlich können die digitalen Kartendaten oder Teile davon von einem Backend, einem Server oder dergleichen empfangen werden. Die digitalen Kartendaten beschreiben die aktuelle Umgebung bzw. das Umfeld des Fahrzeugs. Darüber hinaus können Positionsdaten von einem satellitengestützten Positionsbestimmungssystem empfangen werden, welche die aktuelle Position des Fahrzeugs beschreiben. Somit kann dann die Position des Fahrzeugs bezogen auf die digitale Karte bzw. die digitalen Kartendaten ermittelt werden.
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Darüber hinaus beschreiben die digitalen Kartendaten die Verkehrszeichen in der Umgebung des Fahrzeugs. Den jeweiligen Verkehrszeichen in den digitalen Kartendaten können entsprechende Positionsdaten zugeordnet sein, welche die Position der jeweiligen Verkehrszeichen beschreiben. Aufgrund eines Abgleichs bzw. einer Zuordnung der in der Umgebung des Fahrzeugs erkannten realen Verkehrszeichen mit den in den digitalen Kartendaten hinterlegten Verkehrszeichen kann dann ein Abgleich durchgeführt werden. Somit kann eine Plausibilisierung durchgeführt werden, ob das auf Grundlage der Umfelddaten erkannte Verkehrszeichen auch mit dem in den digitalen Kartendaten beschriebenen Verkehrszeichen übereinstimmt.
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In den digitalen Kartendaten können auch Informationen zu einer Klasse des Verkehrszeichens hinterlegt sein. Zudem können die jeweiligen Verkehrszeichen in den digitalen Kartendaten konkret beschrieben sein. Beispielsweise kann dort beschrieben sein, ob es sich bei dem jeweiligen Verkehrszeichen um ein Stoppschild, ein Verkehrszeichen, das die zulässige Höchstgeschwindigkeit beschreibt, oder dergleichen handelt. Auch diese Informationen bzw. Merkmale können für den Kartenabgleich genutzt werden. In den digitalen Kartendaten können auch Informationen zu der Form und/oder zu den Abmessungen des Verkehrszeichens hinterlegt sein.
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Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens bestimmt wird. Dabei beschreibt die Retroreflektorklasse die retroreflektierenden Eigenschaften des Verkehrszeichens. Beispielsweise kann es sich bei dem Verkehrszeichen um ein retroreflektierendes Verkehrsschild bzw. ein Verkehrsschild mit retroreflektierenden Elementen handeln. Beispielsweise kann das Verkehrszeichen mit einer Folie beklebt sein, welche die retroreflektierenden Elemente umfasst. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Retroreflektorklasse beschreibt, dass das Verkehrszeichen keine retroreflektierenden Elemente umfasst. Dies kann beispielsweise bei einem lackierten Verkehrszeichen der Fall sein.
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Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass ein überwiegender Anteil der Verkehrszeichen im Straßenverkehr retroreflektierende Elemente umfasst. Dies ist beispielsweise in der Norm DIN 6750 geregelt, welche die lichttechnischen Mindestanforderungen an Reflexionsstoffe beschreibt und die Anforderungen an reflektierende Folien für Verkehrszeichen und Verkehrseinrichtungen im Straßen- und Schienenverkehr regelt. Bei den Verkehrszeichen können unterschiedliche Retroreflektorklassen vorhanden sein. Diese Retroreflektorklassen können sich beispielsweise hinsichtlich des spezifischen Rückstrahlwerts voneinander unterscheiden. Ferner können sich die unterschiedlichen Retroreflektorklassen hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus voneinander unterscheiden. Beispielsweise können eingebundene Mikroglasperlen, eingekapselte Mikroglasperlen oder Mikroprismen verwendet werden. Diese Retroreflektorklassen werden auch als R1, RA2 und RA3 bezeichnet.
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Die Retroreflektorklasse des erkannten Verkehrszeichens wird dann als Merkmal ausgegeben, welches zur Beschreibung des Verkehrszeichens in den digitalen Kartendaten verwendet werden kann. Somit kann die Retroreflektorklasse als weiteres Attribut zur Beschreibung des Verkehrszeichens in der digitalen Karte genutzt werden. Diese Informationen bezüglich der Retroreflektorklasse können von dem Fahrzeug auch an eine externe Einrichtung bzw. einen Server oder ein Backend gesendet werden. Somit wird es beispielsweise ermöglicht, dass eine Vielzahl von Fahrzeugen Informationen bezüglich der Retroreflektorklasse eines Verkehrszeichens sammeln und diese Merkmale dann in der digitalen Karte hinterlegt werden, auf welche wiederum andere Fahrzeuge zugreifen können. Somit steht ein weiteres Objektmerkmal für die Zuordnung der real erkannten Verkehrszeichen mit den in den digitalen Karten beschriebenen Verkehrszeichen zur Verfügung. Insgesamt kann somit die Erkennung von Verkehrszeichen verbessert werden.
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Bevorzugt wird für das Zuordnen des erkannten Verkehrszeichens mit den digitalen Kartendaten die ausgegebene Reflektorklasse mit einer in den digitalen Kartendaten hinterlegten Reflektorklasse verglichen. Wie bereits erläutert, können die Informationen bezüglich der Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens fortlaufend mittels unterschiedlicher Fahrzeuge gesammelt werden und somit können auch die digitalen Kartendaten fortlaufend aktualisiert werden. Bei der Zuordnung des erkannten Verkehrszeichens mit dem in den digitalen Kartendaten hinterlegten Verkehrszeichen kann dann auch überprüft werden, ob die jeweiligen Retroreflektorklassen übereinstimmen. Somit kann die Zuverlässigkeit des Kartenabgleichs verbessert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zudem das Empfangen von Sendedaten, welche eine Sende-Strahlungsintensität von einer mittels einer Lichtquelle des Fahrzeugs ausgesendeten Strahlung beschreiben. Außerdem umfasst das Verfahren bevorzugt das Empfangen von Empfangsdaten, welche eine Empfangs-Strahlungsintensität der von dem Verkehrszeichen reflektierten und mittels einer Detektoreinrichtung des Fahrzeugs empfangenen Strahlung beschreiben. Zudem umfasst das Verfahren bevorzugt das Bestimmen einer Abbildungsvorschrift, welche einen Zusammenhang der Empfangs-Strahlungsintensität zu der Sende-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Retroreflektorklasse für die bestimmte relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug beschreibt.
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Mittels der Recheneinrichtung können die Sendedaten empfangen werden, welche die Sende-Strahlungsintensität der Strahlung, die mittels der Lichtquelle des Fahrzeugs ausgesendet wird, beschreiben. Bei der Strahlung, die mittels der Lichtquelle ausgesendet wird, kann es sich grundsätzlich um eine elektromagnetische Strahlung handeln. Die Strahlung kann eine Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, im infraroten Wellenlängenbereich und/oder im ultravioletten Wellenbereich sein. Die Sendedaten, die mittels der Recheneinrichtung empfangen werden, beschreiben zumindest die Intensität bzw. die Sende-Strahlungsintensität der ausgesendeten Strahlung. Die Sende-Strahlungsintensität kann auch die Leuchtdichte der ausgesendeten Strahlung beschreiben.
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Darüber hinaus werden mittels der Recheneinrichtung bevorzugt die Empfangsdaten empfangen, welche die Empfangs-Strahlungsintensität bzw. die Intensität der von dem Verkehrszeichen reflektierten und mittels der Detektoreinrichtung des Fahrzeugs empfangenen Strahlung beschreiben. Mittels der Detektoreinrichtung des Fahrzeugs, welche beispielsweise durch einen Lichtsensor oder auch durch eine Kamera gebildet sein kann, kann die Strahlung, die von dem Verkehrszeichen reflektiert wird, empfangen werden. Zudem kann auf Grundlage der Empfangsdaten die Intensität der empfangenen Strahlung ermittelt werden. Die Empfangs-Strahlungsintensität kann auch die Leuchtdichte der von dem Verkehrszeichen reflektierten Strahlung beschreiben. Die erfasste Empfangs-Strahlungsintensität kann in einen kontinuierlichen Messwert übersetzt werden. Somit kann ein Verhältnis zwischen der Sende-Strahlungsintensität und der Empfangs-Strahlungsintensität ermittelt werden. Auf Grundlage von diesem Verhältnis kann bestimmt werden, wie sich die Intensität der ausgesendeten Strahlung zu der Intensität, der von dem Verkehrsschild reflektierten und empfangenen Strahlung verhält.
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Darüber hinaus kann mittels der Recheneinrichtung die Abbildungsvorschrift ermittelt werden, welche den Zusammenhang des Verhältnisses zwischen der Empfangs-Strahlungsintensität und der Sende-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Retroreflektorklasse für die bestimmte relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug beschreibt. Die Abbildungsvorschrift kann also das Verhältnis der Sende-Strahlungsintensität zu der Empfangs-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Retroreflektorklasse beschreiben und zwar für die relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug. Diese Abbildungsvorschrift kann beispielsweise in Form einer Formel, eines physikalischen Modells bzw. einer Look-up-Tabelle vorliegen. Die Abbildungsvorschrift kann insbesondere im Vorfeld bestimmt worden sein. Die Abbildungsvorschrift kann aus einer Mehrzahl von zuvor bestimmten Abbildungsvorschriften, die beispielsweise auf der Speichereinrichtung hinterlegt sind, ausgewählt werden.
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Vorliegend wird berücksichtigt, dass die Verkehrszeichen bzw. Verkehrsschilder, die erfasst werden sollen, üblicherweise retroreflektierende Elemente aufweisen. Ein idealer Retroreflektor reflektiert die ausgesendete Strahlung im gleichen Winkel wieder zurück. Üblicherweise sind die Verkehrszeichen aber mit retroreflektierenden Elementen ausgestattet, durch welche sich eine diffuse Retroreflektivität ergibt. Dies bedeutet, dass sich ein so genannter Streuwinkel von einigen Grad zwischen der einfallenden Strahlung und der reflektierten Strahlung ergibt. Vorliegend wird zudem berücksichtigt, dass die Strahlungsintensität mit zunehmender Abweichung vom Einfallswinkel abnimmt. Insbesondere nimmt die Strahlungsintensität ab, wenn der Streuwinkel der diffusen Retroreflektivität überschritten wird bzw. sich die Detektoreinrichtung außerhalb des Streuwinkelbereichs befindet. Diese Informationen sind in der Abbildungsvorschrift bzw. den Abbildungsvorschriften hinterlegt. Zudem berücksichtigen die Abbildungsvorschriften die relative Lage und insbesondere auch den Abstand zwischen Verkehrszeichen und Fahrzeug.
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Somit kann auf Grundlage der Sende-Strahlungsintensität, der Empfangs-Strahlungsintensität und der Abbildungsvorschrift die Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens bestimmt werden und im Anschluss daran als Merkmal für den Kartenabgleich bzw. die Erweiterung der digitalen Kartendaten genutzt werden.
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Bevorzugt beschreibt die Abbildungsvorschrift zudem einen Zusammenhang der Empfangs-Strahlungsintensität zu der Sende-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von einer Ausrichtung des Verkehrszeichens für die bestimmte relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug, wobei die Ausrichtung des Verkehrszeichens relativ zu der Lichtquelle des Fahrzeugs bestimmt wird. Bevorzugt wird als die Ausrichtung des Verkehrszeichens eine Drehung des Verkehrszeichens um eine Hochachse bestimmt. Wie bereits erläutert, ist die Empfangs-Strahlungsintensität abhängig von der Ausrichtung bzw. Drehung des Verkehrszeichens relativ zu dem Fahrzeug. Diese Informationen, wie sich das Verhältnis von Sende-Strahlungsintensität zu Empfangs-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Ausrichtung bzw. Drehung des Verkehrszeichens ändert, können zudem in der Abbildungsvorschrift bzw. in den Abbildungsvorschriften hinterlegt sein. Auf Grundlage dieser Information kann dann die Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens zuverlässiger bestimmt werden.
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Bei den bekannten Retroreflektorklassen ist das Verhältnis der Sende-Strahlungsintensität zu der Empfangs-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Drehung bekannt bzw. kann in entsprechenden Versuchen ermittelt werden. Zudem kann das Verhältnis der Sende-Strahlungsintensität zu der Empfangs-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der relativen Lage des Verkehrszeichens zu der Lichtquelle bzw. Entfernung des Verkehrszeichens zu der Lichtquelle bestimmt werden. Somit kann die Abbildungsvorschrift in Form einer Look-up-Tabelle oder in Form einer Formel hinterlegt werden und damit für den Kartenabgleich verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann ein zeitlicher Verlauf der Empfangs-Strahlungsintensität während einer Bewegung des Fahrzeugs relativ zu dem Verkehrszeichen erfasst werden und die Abbildungsvorschrift kann anhand von dem zeitlichen Verlauf der Empfangs-Strahlungsintensität bestimmt werden. Im Betrieb des Fahrzeugs kann beispielsweise der Fall vorliegen, dass sich das Fahrzeug relativ zu dem Verkehrszeichen bewegt bzw. dem Verkehrszeichen hin bewegt. Hierbei kann fortlaufend die relative Lage des Fahrzeugs zu dem Verkehrszeichen ermittelt werden bzw. das Verkehrszeichen kann getrackt werden.
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Bei der Bewegung des Fahrzeugs relativ zu dem Verkehrszeichen kann fortlaufend die Empfangs-Strahlungsintensität erfasst werden. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass sich auch ein Abstand und/oder der Winkel zwischen dem Fahrzeug und dem Verkehrszeichen während der Bewegung des Fahrzeugs relativ zu einem Verkehrszeichen ändert. Wenn nun die Änderung des Abstands und/oder die Änderung des Winkels zusammen mit der Änderung der Empfangs-Strahlungsintensität ausgewertet wird, kann hieraus die Abbildungsvorschrift bzw. die Retroreflektorklasse abgeleitet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform beschreiben die Sendedaten die Sende-Strahlungsintensität, die von einem Scheinwerfer des Fahrzeugs als Lichtquelle ausgesendeten Strahlung, wobei die Sende-Strahlungsintensität anhand einer bekannten Lichtverteilung des Scheinwerfers bestimmt wird. In einer Ausführungsform wird also die Strahlung mit einem Scheinwerfer des Fahrzeugs ausgesendet. Von diesem Scheinwerfer ist die Lichtverteilung bzw. die räumliche Verteilung der Strahlungsintensität der ausgesendeten Strahlung bzw. des ausgesendeten Lichts bekannt. Wenn es sich bei dem Scheinwerfer um einen Scheinwerfer mit adaptiver Lichtverteilung handelt, kann die aktuell bereitgestellte Lichtverteilung bei der Bestimmung der Sende-Strahlungsintensität berücksichtigt werden. Zudem kann auch die Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zu dem Verkehrszeichen bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Sende-Strahlungsintensität auf zuverlässige Weise ermittelt werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann eine separate Lichtquelle zum Aussenden der Strahlung verwendet werden. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass bei einer Verwendung einer separaten Lichtquelle Strahlung im nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich ausgesendet wird. Beispielsweise kann in diesem Fall Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich oder im ultravioletten Wellenbereich ausgesendet werden. In diesem Fall kann auch eine entsprechende Detektoreinrichtung zur Erfassung dieser Strahlung verwendet werden. Somit ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren zur Erfassung des Verkehrszeichens unabhängig von der Umgebungsbeleuchtung bzw. auch tagsüber eingesetzt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform werden bei der Bestimmung der Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens zudem Umwelteinflüsse und/oder eine Verschmutzung des Verkehrszeichens berücksichtigt. Es kann also zudem beachtet werden, dass aktuelle Umwelteinflüsse die ausgesendete und/oder die von dem Verkehrszeichen reflektierte Strahlung beeinflussen können. Bei den Umwelteinflüssen kann es sich beispielsweise um Regen, Schnee, Nebel oder dergleichen handeln. Diese Umwelteinflüsse können mit einem Umfeldsensor des Fahrzeugs bzw. auf Grundlage von Wetterdaten berücksichtigt werden. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, dass bei Niederschlag oder Nebel die Empfangs-Strahlungsintensität geringer sein kann als bei gutem Wetter.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine aktuelle Verschmutzung des Verkehrszeichens berücksichtigt werden. Die Verschmutzung des Verkehrszeichens kann beispielsweise auf Grundlage der Umfelddaten erkannt werden. Es kann zudem berücksichtigt werden, dass sich bei Regen, Tau oder Nebel Feuchtigkeit bzw. Wasser auf dem Verkehrszeichen ablagern kann. In diesem Fall kann berücksichtigt werden, dass sich bei einem verschmutzten Verkehrszeichen im Vergleich zu einem nicht verschmutzten Verkehrszeichen eine Reduzierung der Empfangs-Strahlungsintensität ergibt.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Retroreflektorklasse anhand einer Art des Verkehrszeichens und/oder einer Straßenklasse einer Straße, welche dem Verkehrszeichen zugeordnet ist, bestimmt werden. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, dass Verkehrszeichen einer bestimmten Art oder Klasse einer definierten Retroreflektorklasse zugeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Straßenklasse berücksichtigt werden. Hierbei kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass bei Autobahnen oder Landstraßen üblicherweise Verkehrszeichen mit einer definierten Retroreflektorklasse bzw. einem hohen Rückstrahlwert verwendet werden. Auf diese Weise kann die Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens zuverlässiger bestimmt werden.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung dient zum Erfassen eines Verkehrszeichens in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Die Recheneinrichtung ist dazu eingerichtet, Umfelddaten, welche eine Umgebung des Fahrzeugs beschreiben, zu empfangen. Des Weiteren ist die Recheneinrichtung dazu eingerichtet, das Verkehrszeichen in den Umfelddaten zu erkennen und eine relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug zu bestimmen. Außerdem ist die Recheneinrichtung dazu eingerichtet, das erkannte Verkehrszeichen digitalen Kartendaten auf Grundlage der relativen Lage zuzuordnen. Außerdem ist die Recheneinrichtung dazu eingerichtet, eine Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens zu bestimmen, wobei die Retroreflektorklasse retroreflektierende Eigenschaften des Verkehrszeichens beschreibt. Ferner ist die Recheneinrichtung dazu eingerichtet, die Retroreflektorklasse als Merkmal zur Beschreibung des Verkehrszeichens in den digitalen Kartendaten auszugeben.
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Ein erfindungsgemäßes System umfasst die erfindungsgemäße Recheneinrichtung. Darüber hinaus umfasst das System eine Lichtquelle sowie eine Detektoreinrichtung. Die Recheneinrichtung kann durch zumindest ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinrichtung durch zumindest einen Prozessor gebildet sein. Die Lichtquelle kann durch einen Scheinwerfer des Fahrzeugs gebildet sein. Alternativ dazu kann eine separate Lichtquelle verwendet werden. Die Detektoreinrichtung kann insbesondere durch eine Kamera des Fahrzeugs gebildet sein. Die Kamera kann auch dazu dienen, die Umfelddaten bereitzustellen, welche die relative Lage des Verkehrszeichens zu dem Fahrzeug beschreiben. Das System kann zudem eine Speichereinrichtung aufweisen, auf welcher die Abbildungsvorschriften und/oder die digitalen Kartendaten hinterlegt sind. Zudem kann das System eine Kommunikationseinrichtung zum Datenaustausch mit einem externen Server, einem Backend, einer Cloud oder dergleichen aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes System. Das Fahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung eines Programms durch eine Recheneinrichtung diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren und die vorteilhaften Ausgestaltungen davon auszuführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Recheneinrichtung diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren und die vorteilhaften Ausgestaltungen davon auszuführen.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Recheneinrichtung, das erfindungsgemäße System, für das erfindungsgemäße Fahrzeug, für das erfindungsgemäße Computerprogramm sowie für das erfindungsgemäße computerlesbare Speichermedium.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zum Erfassen eines Verkehrszeichens sowie ein Verkehrszeichen, das sich in einer Umgebung des Fahrzeugs befindet; und
- 2 eine schematische Darstellung von digitalen Kartendaten, welche die Umgebung des Fahrzeugs beschreiben.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist, in einer Draufsicht. Das Fahrzeug 1 umfasst ein System 2, mittels welchem Verkehrszeichen 3 in einer Umgebung 4 des Fahrzeugs 1 erkannt werden können.
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Das System 2 umfasst eine Recheneinrichtung 6, welche beispielsweise durch zumindest ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs 1 gebildet sein kann. Darüber hinaus umfasst das System 2 eine Lichtquelle 7, welche vorliegend durch einen Scheinwerfer des Fahrzeugs 1 gebildet ist. Mit der Lichtquelle 7 kann Strahlung ausgesendet werden. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 8 veranschaulicht. In dem Beispiel wird mittels der Lichtquelle 7 bzw. dem Scheinwerfer Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich ausgesendet. Diese Strahlung wird in Richtung des Verkehrszeichens 3 ausgesendet, welches sich in der Umgebung 4 des Fahrzeugs 1 befindet.
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Darüber hinaus umfasst das System 2 eine Detektoreinrichtung 9, mittels welcher die Strahlung, die von dem Verkehrszeichen 3 reflektiert wird, empfangen werden kann. Die von dem Verkehrszeichen 3 reflektierte Strahlung ist vorliegend durch den Pfeil 10 veranschaulicht. Die Detektoreinrichtung 9 ist vorliegend als Kamera ausgebildet. Mittels der Detektoreinrichtung 9 kann zudem eine Empfangs-Strahlungsintensität der reflektierten Strahlung ermittelt werden.
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Des Weiteren können mittels der Detektoreinrichtung 9 bzw. der Kamera Umfelddaten bereitgestellt werden, welche die relative Lage des Verkehrszeichens 3 zu dem Fahrzeug 1 beschreiben. Mittels der Recheneinrichtung 6 können Daten empfangen werden, welche die mit der Lichtquelle 7 bzw. dem Scheinwerfer bereitgestellte Lichtverteilung beschreiben. Hieraus kann dann die Intensität bzw. die Sende-Strahlungsintensität der ausgesendeten Strahlung ermittelt werden. Zudem kann anhand der Empfangsdaten, die mittels der Detektoreinrichtung 9 empfangen werden, eine Empfangs-Strahlungsintensität, der von dem Verkehrszeichen 3 reflektierten Strahlung mittels der Recheneinrichtung 6 bestimmt werden.
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Das Verkehrszeichen 3 weist retroreflektierende Elemente auf bzw. ist retroreflektierend ausgebildet. Die retroreflektierenden Elemente können beispielsweise Mikroperlen oder Mikroprismen sein, die sich hinsichtlich des spezifischen Rückstrahlwerts voneinander unterscheiden. Auf einer Speichereinrichtung 5 des Systems 2 bzw. der Recheneinrichtung 6 können unterschiedliche Abbildungsvorschriften hinterlegt sein. Diese Abbildungsvorschriften können einen Zusammenhang der Empfangs-Strahlungsintensität zu der Sende-Strahlungsintensität in Abhängigkeit von einer Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens 3 für die bestimmte relative Lage des Verkehrszeichens 3 zu dem Fahrzeug 1 beschreiben. Anhand der Umfelddaten kann die relative Lage des Verkehrszeichens 3 zu dem Fahrzeug 1 ermittelt werden. Für diese relative Lage kann dann die korrespondierende oder passende Abbildungsvorschrift ausgewählt werden und aus dem Verhältnis der Sende-Strahlungsintensität zu der Empfangs-Strahlungsintensität kann dann die Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens 3 ermittelt werden. Die Abbildungsvorschriften können zudem eine Drehung des Verkehrszeichens 3 um eine Hochachse 11 berücksichtigen.
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Die bestimmte Retroreflektorklasse, welche dem erkannten Verkehrszeichen 3 in der Umgebung 4 zugeordnet wurde, kann entsprechend ausgegeben werden und somit zur Beschreibung des Verkehrszeichens 3 in digitalen Kartendaten 14 genutzt werden. Derartige digitale Kartendaten 14 bzw. digitale Karten können zu einem Abgleich bzw. Zuordnung des in der Umgebung 4 erkannten Verkehrszeichens 3 genutzt werden.
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Hierzu zeigt 2 in einer schematischen Darstellung digitale Kartendaten bzw. einen Ausschnitt einer digitalen Karte, welche die Umgebung 4 des Fahrzeugs 1 beschreiben. In den digitalen Kartendaten ist ein Abbild 13' der Fahrbahn 13 beschrieben. Darüber hinaus ist in den digitalen Kartendaten 14 ein Abbild 3` des Verkehrszeichens 3 hinterlegt. Diesem Abbild 3` des Verkehrszeichens 3 sind als Objektmerkmale bzw. Eigenschaften oder Attribute zum einen eine Position P zugeordnet. Darüber hinaus ist dem Abbild 3' als Objektmerkmal eine Schilderklasse K zugeordnet, welche das Verkehrszeichen 3 beschreibt. Beispielsweise kann die Schilderklasse K beschreiben, dass das Verkehrszeichen 3 eine aktuell zulässige Höchstgeschwindigkeit beschreibt.
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Zudem ist nun vorgesehen, dass die Retroreflektorklasse als zusätzliches Objektmerkmal bzw. Attribut zur Beschreibung des Verkehrszeichens 3 bzw. des Abbilds 3' in der digitalen Karte 14 verwendet wird. Vorliegend ist dem Abbild 3` des Verkehrszeichens 3 die Retroreflektorklasse RA1 zugeordnet.
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Im Betrieb des Fahrzeugs kann auf Grundlage der Sende-Strahlungsintensität, der Empfangs-Strahlungsintensität, der Abbildungsvorschrift sowie der bekannten relativen Lage des Verkehrszeichens 3 zu dem Fahrzeug die Retroreflektorklasse des Verkehrszeichens 3 bestimmt werden. Diese bestimmte Retroreflektorklasse kann mit der in den digitalen Kartendaten 14 hinterlegten Retroreflektorklasse verglichen werden. Auf diese Weise kann der Kartenabgleich verbessert werden und somit das Verkehrszeichen 3 zuverlässiger erkannt werden. Somit kann beispielsweise auf zuverlässige Weise bestimmt werden, dass eine Sichtfläche 12 des Verkehrszeichens 3 im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung der Fahrbahn 13 ausgerichtet ist. Damit kann erkannt werden, dass das Verkehrszeichen 3 der Fahrbahn 13 zugeordnet ist und somit für den Betrieb des Fahrzeugs 1, das sich auf dieser Fahrbahn 13 befindet, relevant ist.
