DE19938263A1 - Verfahren und Einrichtung zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur elektronisch logischen Erkennung von VerkehrszeichenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen mittels Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Verkehrszeichen durch Mustervergleichsverfahren elektronisch gedeutet und im Kraftfahrzeug angezeigt werden. Um hierbei zu erreichen, daß Streulichteinflüsse und dadurch generierte Fehldeutungen sowie schlecht ausgeleuchtete Verkehrszeichen fehlgedeutet werden, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei Erfassung von Verkehrszeichen bei entsprechenden Lichtverhältnissen eine Scheinwerfernachführung zur optimalen Ausleuchtung der Verkehrszeichen derart generiert wird, daß fahr- und fahrbahnbedingte Wipp- und Schwenkbewegungen des Fahrzeuges sowie auch der durch das Herannahen an das Verkehrszeichen sich ändernde Winkel durch entsprechende Ausgleichsbewegungen der Scheinwerferanordnung ausgeglichen werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur elektronisch logischen
Erkennung von Verkehrszeichen mittels Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei
welchem die Verkehrszeichen durch Mustervergleichsverfahren elektronisch gedeutet und im
Kraftfahrzeug angezeigt werden, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 2, sowie 7.
Verfahren und Einrichtungen dieser Art entwickeln sich in zunehmendem Maße fort. In weiter
Zukunft ist geplant, Verkehrsleitsysteme so intelligent auszustatten, daß in Ballungszentren
oder an Verkehrsknotenpunkten eine automatische Fahrzeugführung ohne Eingriff des
Fahrers vorgenommen werden kann. Denkbar ist auch, daß mit dem Fahrzeug beim
Befahren zumindest bedeutender Strecken eine automatische Verkehrsführung
vorgenommen wird.
Auf dem Wege zu diesem letztendlichen Entwicklungsziel bedarf es aber einer
Weiterentwicklung im Hinblick auf eine fehldeutungssichere elektronisch logische
Verkehrszeichendeutung.
So ist aus der DE 296 10 677 ein Bilderfassungsgerät bekannt, bei welchem am Straßenrand
aufgestellte Verkehrszeichen optisch abgetastet werden und durch Mustervergleich die
Verkehrszeichen erkannt werden. Hernach erfolgt eine visuelle Anzeige der erkannten
Verkehrszeichen im Kraftfahrzeug.
Aus der DE 298 02 953 U1 ist desweiteren eine permanente optische Abtastung des rechten
Fahrbahnrandes durch eine Videokamera bekannt. Die über die Videokamera erhaltenen
Bilddaten werden an den Rechner innerhalb des Kraftfahrzeuges übermittelt. Danach erfolgt
eine visuelle und ggf. auch eine akustische Anzeige innerhalb des Kraftfahrzeuges.
Wesentliche Aufmerksamkeit gilt im Stand der Technik der Erkennung von
geschwindigkeitsbegrenzenden Verkehrszeichen. So ist aus der DE 295 20 819 U1 eine
geschwindigkeitsbegrenzende Einrichtung bekannt, welche mittels einer Codeerkennung von
Verkehrszeichen dieselben im Fahrzeug anzeigt oder welche ggf. sogar auf die Steuerung
des Fahrzeuges automatisch eingreifen. Der dadurch bewirkte Eingriff ist in allen Fällen ein
geschwindigkeitsbegrenzender.
Aus der DE 36 19 824 C2 ist eine Kamera bzw. eine Bildsensoreinrichtung bekannt, welche
Bilddaten aus unterschiedlichen Blickrichtungen liefert. Die Summe aller Bilddaten wird dabei
gesammelt und in Verbindung mit einer oben beschriebenen Verkehrszeichenerkennung
werden Höchstgeschwindigkeitssollwerte ermittelt. Diese werden dann innerhalb des
Fahrzeuges ebenfalls in der oben beschriebenen Weise angezeigt.
Für den Fall, daß es lediglich bei der Erkennung der Verkehrszeichen bleiben soll, würde
eine Fehldeutung derselben lediglich zu einer fehlerhaften Anzeige innerhalb des
Kraftfahrzeuges führen. Der Kraftfahrzeugführer könnte sich aber mit Blick auf das erfaßte
Verkehrszeichen noch immer vergewissern, ob die ihm gegebene akustische oder optische
Anzeige innerhalb des Fahrzeuges auch korrekt ist. Kritischer werden solche Situationen, in
welchen geschwindigkeitsregelnde Eingriffe auf die Steuerung des Fahrzeuges,
beispielsweise das elektrische Gaspedal oder die elektrische Bremse stattfinden. Hierbei
könnten Fehldeutungen von Verkehrszeichen erhebliche sicherheitstechnische
Konsequenzen nach sich ziehen.
Es ist aber ein bekanntes Problem, daß Verkehrszeichen entweder durch Äste oder
vorstehende Sträucher teilweise verdeckt werden, beschädigt sind, verschmutzt sind oder
daß besonders die Lichtverhältnisse zu bestimmten Tageszeiten und zu bestimmten
Jahreszeiten durch Reflexionen eine Fehldeutung bei der elektronischen Erfassung
zulassen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie
eine Einrichtung der bekannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß durch ungünstige
Lichtverhältnisse oder Blendungen, Spiegelungen oder Reflexionen Fehldeutungen bei der
optischen Erfassung von Verkehrszeichen vermieden werden.
Die gestellte Aufgabe ist bei Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den
abhängigen Ansprüchen 3-6 angegeben.
Bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den übrigen Ansprüchen
angegeben.
Bei der Lösung der Aufgabe sind zwei Teilprobleme berücksichtigt. Zum einen ist das
Problem einer ausreichenden Ausleuchtung des Verkehrszeichens bei entsprechenden
Lichtverhältnissen bearbeitet. Hierzu ist Kern der verfahrensgemäßen Erfindung, daß bei
Erfassung von Verkehrszeichen bei entsprechenden Lichtverhältnissen eine
Scheinwerfernachführung zur optimalen Ausleuchtung der Verkehrszeichen derart generiert
wird, daß fahr- und fahrbahnbedingte Wipp- und Schwenkbewegungen des Fahrzeuges,
sowie der durch das Herannahen an das Verkehrszeichen sich ändernde Winkel, durch eine
entsprechende Ausgleichsbewegung der Scheinwerferanordnung ausgeglichen wird. Es sind
überdies bereits Kamerasysteme bekannt, weiche Verwackelungsbewegungen elektronisch
ausgleichen. Die Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch
darin, die Ausleuchtung entsprechend verwacklungsfrei zu gestalten und zusätzlich auch den
beim Herannahen sich ändernden Blickwinkel durch eine ausgleichende Nachführung zu
verbessern bzw. zu kompensieren. Hierdurch kommt es zu einer optimalen Ausleuchtung in
jeder Verkehrssituation, so daß die Kameraeinrichtung immer ein optimales Bild der
Verkehrszeichen erfassen kann.
Ein weiteres bearbeitetes Problem ist die Ausblendung von Streulicht oder Reflexionen, die
unter bestimmten Lichtverhältnissen oftmals eine Fehldeutung generieren können. Dies
können Lichtverhältnisse sein, wie beispielsweise Dunkelheit, aber auch
Tageslichtverhältnisse, bei denen beispielsweise die Sonne Reflexionen auf der
Schildoberfläche erzeugt, die eine andere Zahl erkennen lassen, als die tatsächliche. Hierzu
besteht der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß zur Ausblendung von
Streulicht oder Reflexionen und zur Vermeidung der dadurch möglichen Fehldeutung des
Verkehrszeichens ein Farbblitz generiert wird und das Kamerabild entsprechend farbgefiltert
wird. Die Farbfilterung kann dabei durch Einbringung oder Ad-hoc-Einschwenkung eines
optischen Farbfilters vor das Kameraobjektiv erfolgen, oder aber es erfolgt eine farbselektive
Filterung durch elektronische Nachbearbeitung der Kamerabildsignale. Eine solche rein
elektronische Farbselektivierung oder Filterung ist demnach auch möglich. Wichtig ist hierbei
lediglich, daß das erfaßte Bild durch den besagten erfindungsgemäß angegebenen Farbblitz
erleuchtet wurde.
Beide genannte Verfahren sind auch in gemeinsamer Anwendung ihrer technischen Lehren
denkbar. Dabei wäre eine Kombination der Merkmale auch besonders vorteilhaft, weil dann
zum einen die optimale Ausleuchtung des Verkehrszeichens bewirkt wird und zum anderen
zusätzlich die Ausschaltung von Reflexionen und dadurch bedingte Fehldeutungen.
Daher kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung auch vorgesehen sein, daß die
Scheinwerfer bei vager Erkennung eines Verkehrszeichens auf dasselbe ad hoc nachgeführt
werden.
Weiterhin ist denkbar und auch besonders vorteilhaft ausführbar, daß die
Scheinwerfernachführung mittels Ermittlung prädiktiver Streckendaten erfolgt, indem die
Straßenführung als solches aus einem Navigationssystem generiert wird. So kann das
Nachführsystem sich auf die durch das Navigationssystem bekannte, noch zu befahrende
Strecke einstellen und so vorausschauend reagieren.
Im Hinblick auf eine erfindungsgemäße Einrichtung ist die oben gestellte Aufgabe dadurch
gelöst, daß Scheinwerfernachführungsmittel vorgesehen sind, die derart mit der
Bildauswertung verschaltet sind, daß es zu einer informationsmäßigen logischen
Rückkopplung zwischen Kamera bzw. Kameraauswertung und Scheinwerfernachführung
kommt.
Weiterhin kann die Einrichtung mit einem Farbblitzgerät versehen sein, welches von der
Auswerteeinheit der Kamera gesteuert wird. Damit synchronisiert ist die Filterung des
Kamerabildes auf die entsprechende Farbe des erzeugten Farbblitzes. Bei einer
Synchronisierung zwischen Bilderfassungseinheit oder Auswerteeinheit und der
Blitzlichtanordnung wird zur Deutung des Verkehrszeichens lediglich das durch den Farbblitz
erhellte Verkehrszeichen registriert und übrige Streulichteinflüsse durch Fremdlicht werden
somit ausgeblendet. Die Verkehrszeichen sind somit deutlich zu erkennen. Insbesondere ist
es vorteilhaft die Blitzlichtanordnung mit einer entsprechenden Scheinwerfernachführung
oder besagter Blitzlichtnachführung zu kombinieren.
Die Farbfilterung kann, wie oben bereits ausgeführt, entweder durch ein ad hoc vor das
Kameraobjektiv schwenkbares Filter vorgesehen sein oder die Filterung erfolgt durch
elektronische Farbfilterung des farblich ausgeleuchteten Kamerabildes.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 Scheinwerfernachführung.
Fig. 2 Farbblitzeinrichtung.
Fig. 1 zeigt die erste Ausführungsform der verfahrensgemäßen, aber auch
einrichtungsgemäßen Erfindung. Hierbei wird innerhalb des nicht weiter dargestellten
Fahrzeuges eine feststehende Kamera 1 verwendet, die entweder im Bereich der
Scheinwerfer oder generell in der Frontpartie im Kühlerbereich oder Kotflügelbereich des
Fahrzeuges integriert angeordnet ist. Die Integration der feststehenden Kamera erfolgt dabei
so, daß dieselbe weder beschädigt werden kann, noch das Objektiv verschmutzen kann.
Hierzu kann eine entsprechend geschützte Anordnung hinter einer Art Abdeckglas, wie dies
bei großen Scheinwerferanordnungen üblich ist, verwendet werden. Die Kamera 1 kann
entweder eine feststehende Kamera sein, die einen hohen Blickwinkel, also mit kleiner
Brennweite erfaßt, oder die Kamera 1 kann auch Nachführmittel enthalten, um ihre Position
sowohl in der Horizontalen, als auch in der Vertikalen verändern zu können. Hierdurch kann
die Kamera dem zu deutenden Objekt nachgeführt werden. Weiterhin kann die Kamera auch
Autofokussysteme enthalten.
Die Kamera selbst ist informationstechnisch mit einer Auswerteeinheit 2 verschaltet.
Innerhalb der Auswerteeinheit erfolgt die Auswertung des erfaßten Kamerabildes inklusive
der Deutung des Verkehrszeichens durch beispielsweise Mustervergleich. Weiterhin ist die
Auswerteeinheit 2 informationstechnisch und steuerungstechnisch mit einer
Scheinwerfernachführungseinheit 3 verbunden. Diese Scheinwerfernachführungseinheit 3
umfaßt auch Mittel, um die Scheinwerfer 4 in vertikaler und horizontaler Position bzw. den
Lichtkegel in derselben verändern zu können. Erfaßt nun die Kamera 1 ein entsprechendes
Bild und erkennt sie daraus ein Verkehrszeichen, ohne es möglicherweise optimal deuten zu
können, so wird dies der Auswerteeinheit 2 mitgeteilt und dieselbe führt eine optimierte
Scheinwerfernachführung über die Scheinwerfernachführungseinheit 3 durch. Hierbei kommt
es zu einer optimierten Ausleuchtung des Verkehrszeichens, so daß die Erfassung des
Kamerabildes deutlich verbessert wird.
Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltungsform, bei der ein Farbblitz 13 verwendet wird. Auch hierbei
ist eine Kamera 1 verwendet in einem Kraftfahrzeug, welches nicht weiter dargestellt ist. Die
Kamera ist in der gleichen Weise angeordnet, wie oben bereits in Fig. 1 dargestellt. Die
Kamera selbst übermittelt ihre Bilddaten ebenfalls an eine Auswerteeinheit 2, in der die
Deutung der Verkehrszeichen durch oben beschriebenen Mustervergleich erfolgt. Im Bereich
des Objektives ist in dieser Ausgestaltungsform ein Blendenrad 11 angeordnet, in welchem
ein Filter 10 angeordnet ist. Die Auswerteeinheit 2 ist dabei mit einer Blendenradsteuerung
12 verbunden, die ad hoc auf Weisung der Auswerteeinheit das Filter in den optischen
Erfassungswinkel der Kamera 1 einschenkt oder herausschwenkt.
Weiterhin ist die Auswerteeinheit, wie oben bereits ausgeführt, mit einem Blitz- bzw. Farbblitz
13 verbunden. Die Auswerteeinheit 2 generiert bei Erfassung einer nur schlecht deutbaren
Verkehrszeichensituation im Farbblitz 13 einen entsprechenden Farbblitz zu einer
entsprechenden Zeit t. Synchron damit wird über die Blendenradsteuerung 12 das
Einschwenken des Farbfilters 10 über das Blendenrad 11 in den optischen Weg der Kamera
1 veranlaßt. Dabei sind Verstellwege und Verstellzeiten dem System natürlich bekannt und
werden entsprechend berücksichtigt, so daß eine optimale zeitliche Synchronisation
zwischen Farbblitz und Blendenradsteuerung bzw. Filterverfügbarkeit gegeben ist. Somit wird
lediglich das durch den Farbblitz 13 erhellte Bild des Verkehrszeichens von der Kamera 1
registriert. Fremdlicht, Reflexionen anderen Lichtes, oder Streulicht wird hierdurch
ausgeblendet und das Verkehrszeichen wird deutlich sichtbar und für das System erkennbar
und somit deutbar.
Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, auf ein Blendenrad 11 und eine entsprechende
Blendenradsteuerung 12 zu verzichten, jedoch weiterhin den Farbblitz 13 zu verwenden.
Hierzu müßte das Kamerabild der Kamera 1 innerhalb der Auswerteeinheit 2 elektronisch
gefiltert werden. Auch dies ist möglich, jedoch mit entsprechendem elektronischen Aufwand.
In beiden Fällen wird im wesentlichen nur das direkt durch den Farbblitz erhellte
Verkehrszeichen erfasst. Andere Lichtanteile und damit auch bspw. durch
Sonneneinstrahlung erzeugte Reflexionen werden herausgefiltert.
Es ist nun möglich, die Ausführung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 auch miteinander zu
kombinieren und die Scheinwerfernachführung bzw. in diesem Fall dann die Nachführung
des Farbblitzes 13 zusammen mit der Farbfilterung zu kombinieren. Hierdurch entsteht eine
optimale Ausleuchtung des Verkehrszeichens unter allen Lichtverhältnissen und eine
entsprechend sichere und zuverlässige Deutung desselben, die dann auch eine Einbindung
des Systems in eine automatische Führung des Fahrzeuges ermöglicht.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zusätzlich prädiktive Streckendaten aus einem
Navigationssystem mit diesem System kombiniert werden.
Claims (12)
1. Verfahren zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen mittels
Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Verkehrszeichen durch
Mustervergleichsverfahren elektronisch gedeutet und im Kraftfahrzeug angezeigt
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei Erfassung von Verkehrszeichen bei entsprechenden Lichtverhältnissen eine
Scheinwerfernachführung zur optimalen Ausleuchtung der Verkehrszeichen derart
generiert wird, daß fahr- und fahrbahnbedingte Wipp- und Schwenkbewegung des
Fahrzeuges sowie auch der durch das Herannahen an das Verkehrszeichen sich
ändernde Winkel durch entsprechende Ausgleichsbewegungen der
Scheinwerferanordnung ausgeglichen werden.
2. Verfahren zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen mittels
Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Verkehrszeichen durch
Mustervergleichsverfahren elektronisch gedeutet und im Kraftfahrzeug angezeigt
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Ausblendung von Streulicht oder Reflexionen und zur Vermeidung der dadurch
möglichen Fehldeutung des Verkehrszeichens ein Farblichtblitz generiert und das
Kamerabild entsprechend farbgefiltert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scheinwerfer bei vager Erkennung eines Verkehrszeichens auf dasselbe ad hoc
nachgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Scheinwerfernachführung mittels der Ermittlung prädiktiver Streckendaten, wie die
Straßenführung aus dem Navigationssystem generiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Farbfilterung durch Einbringung oder Ad-hoc-Einschwenkung eines optischen
Farbfilters vor das Kameraobjektiv erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die farbselektive Filterung durch elektronische Nachbearbeitung der Kamerabildsignale
erfolgt.
7. Einrichtung zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen mittels
Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Verkehrszeichen in einer
elektronischen Einheit durch Mustervergleichsverfahren elektronisch gedeutet werden
und mittels visueller oder akustischer Anzeige innerhalb des Kraftfahrzeuges angezeigt
werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei Erfassung von Verkehrszeichen bei entsprechenden Lichtverhältnissen
Scheinwerfernachführungsmittel (3) mit den Scheinwerfern (4) verbunden sind, die
derart mit der Auswertungseinheit (2) der Kamera (1) verschaltet sind, daß fahr- und
fahrbahnbedingte Wipp- und Schwenkbewegungen des Fahrzeuges sowie auch der
durch das Herannnahen an das Verkehrszeichen sich ändernde Winkel durch
entsprechende Ausgleichbewegung der Scheinwerferanordnung ausgleichbar sind.
8. Einrichtung zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen mittels
Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei welchem die Verkehrszeichen in einer
elektronischen Einheit durch Mustervergleichsverfahren elektronisch gedeutet werden
und mittels visueller oder akustischer Anzeige innerhalb des Kraftfahrzeuges angezeigt
werden, insbesondere nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Farbblitz (13) zur Generierung von farbigen Lichtblitzen vorgesehen ist und daß
die Auswerteeinheit (2) mit dem Farbblitz (13) auswertemäßig bzw. erfassungsmäßig
synchronisiert ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein ad hoc vor die Kamera (1) schwenkbares Filter (10) vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Filter (10) mittels Blendenrad (11) schwenkbar ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das farblich ausgeleuchtete Kamerabild elektronisch farbgefiltert wird.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung Blitzlichtnachführungsmittel in der gleichen Weise, wie oben
beschrieben, beinhaltet.
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