DE4118605C2 - Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung zur automatischen Zielverfolgung eines vorausfahrenden Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erfassungseinrichtung für den Abstand zwischen einem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug und zur automatischen Zielverfolgung des anderen Fahrzeugs.

Einrichtungen zur Erfassung eines Abstandes der vorliegenden Art wurden beispielsweise in den japanischen geprüften Patentpublikationen Nr. 63-38085 (B2)/1988 und 63-46363 (B2)/1988 offenbart.

Nachfolgend soll die beigefügte Fig. 4 beschrieben werden. Die Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnen ein Paar optischer Linsen, die links und rechts am Fahrzeug angeordnet sind. In der Signalverarbeitungseinheit 20 wird ein vom Paar der Bildsensoren 3 und 4 erfaßtes Bild verschoben und einem anderen Bild überlagert. Schließlich wird derjenige Verschiebungsgrad a gewonnen, bei dem die beiden Bilder am besten übereinstimmen. Der Abstand R zum Objekt 21 wird durch die nachfolgende Gleichung unter Verwendung des Triangulationsprinzips aus dem Verschiebungsbetrag a ermittelt:

wobei f die Brennweite der Linsen 1 und 2 und L der Basisabstand zwischen den Linsen 1 und 2 ist.

Weiter ist beispielsweise in der japanischen geprüften Patentpublikation Nr. 60-33352 (B2)/1985 ein Zielverfolgungsverfahren auf der Basis des von einem Bildsensor erfaßten Bildes des vorausfahrenden Fahrzeugs offenbart worden. Dabei wird das genannte Ziel bildmäßig mit Hilfe eines Verfahrens verfolgt, bei dem ein Bediener auf einen Anzeigeschirm blickt und ein Zielverfolgungstor (Fenster) einstellt, welches das zu verfolgende Ziel auf dem Bildschirm umrandet.

Bei einer Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung, die kontinuierlich den Fahrzeugzwischenabstand zwischen einem fahrenden Fahrzeug und einem zu erfassenden, davor befindlichen Fahrzeug durch Kombination einer optischen Abstandserfassungseinrichtung mit Bildsensoren und einer Bildverfolgungseinrichtung für das vorausfahrende Fahrzeug erfaßt, wie durch die vorgenannte japanische geprüfte Patentpublikation Nr. 60-33352 (B2)/1985 offenbart wurde, ist es für einen Fahrer nahezu unmöglich, mit Hilfe eines Joysticks oder einer Rollkugel oder einer Maus ein Fenster zu öffnen, das eine dem Bilde des vorausgehenden Fahrzeuges entsprechende Form besitzt, während er das Fahrzeug fährt.

Die nicht vorveröffentlichte DE 41 10 132 A1 beschreibt ein Fahrzeugabstand-Steuergerät, welches der Zielverfolgung eines vorausfahrenden Fahrzeugs dient. Dieses Gerät hat einen Spurverfolgungsbereichssucher mit einem Paar optischer Systeme. Bildsensoren sind zum Aufnehmen von Bildern eines zu erfassenden Objektes vorgesehen, sowie eine Bilddarstellung für das zu verfolgende Objekt sowie eine Steuerung, welche Fenster für die Bilddarstellungen erzeugt. Mit dem Spurverfolgungsbereichsucher kann das in dem Fenster angezeigte Objekt spurmäßig verfolgt werden. Nicht ausdrücklich erwähnt ist, daß das Fenster Bewegungen auf dem Anzeigeschirm durchführen kann. Aufgrund der Positionsänderung der im Fenster angezeigten Bilddarstellung des Objektes wird der Abstand zu diesem Objekt gemessen.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 40 40 401 A1 ist ein adaptives Reisesteuersystem für Kraftfahrzeuge unter Benutzung einer Videokamera beschrieben, mit welchem Bilder von dem zu verfolgenden Fahrzeug aufgenommen werden, um einem vorausfahrenden Fahrzeug mit konstantem Abstand folgen zu können.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung zur automatischen Zielverfolgung eines vorausfahrenden Fahrzeugs zu schaffen, das in der Lage ist, beim Fahren des Fahrzeuges leicht ein Zielverfolgungsfenster für das vorausfahrende Fahrzeug einzustellen; und das weiter das vorausfahrende Fahrzeug zur Erfassung des Fahrzeugzwischenabstandes beim Hinterherfahren identifizieren kann, auch wenn eine Vielzahl vorausfahrender Fahrzeuge unterwegs ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie im Patentanspruch angegeben.

Eine umfassendere Würdigung der Erfindung und vieler ihrer Vorteile ergibt sich aufgrund der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

Fig. 1 stellt ein Diagramm des Systemaufbaus einer Ausführungsform der Fahrzeugzwischenabstands-Erfassungseinrichtung zur automatischen Zielverfolgung eines vorausfahrenden Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt ein Anzeigediagramm über den Zustand, in welchem sich das Bild eines vorausfahrenden Fahrzeugs in einem Fenster darstellt;

Fig. 3 stellt ein Anzeigediagramm dar, das einen Bildbereich für den Vergleich mit einem Bezugsbild im Fenster veranschaulicht; und

Fig. 4 zeigt das Aufbaudiagramm einer konventionellen Abstandserfassungseinrichtung dar.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 und 2 - Linsen, die linke und rechte optische Systeme bilden; 3 und 4 - zweidimensionale Bildsensoren, die jeweils mit den genannten Linsen 1 und 2 zusammenwirken; 5 - ein vorausfahrendes, zu erfassendes Fahrzeug; 6 und 7 - A/D-Umsetzer, welche von den Bildsensoren 3 und 4 gelieferte Analogsignale in Digitalsignale umwandeln; 8 und 9 - Speicher; 10 - einen Mikrocomputer; 11 - einen Anzeigeschirm, der das vom rechten Bildsensor 4 aufgenommene Bild anzeigt und vom Mikrocomputer 10 gesteuert wird; 12 - eine Einrichtung zur Erzeugung des Fensters 13 für die Bildverfolgung; und 14 - ein Befehlsschalter zum Einleiten der Bildverfolgung, der vom Fahrer betätigt wird. Weiter wird das Fenster 13, das durch die Fenstererzeugungseinrichtung 12 erzeugt wird, vor der Betätigung des Befehlsschalters 14 so eingestellt, daß es eine wiederholte Vorwärts- und Rückwärtsbewegung von einem Ende zum anderen Ende des Anzeigeschirms 11 durchführt, beispielsweise vom linken Ende zum rechten Ende.

Fig. 2 veranschaulicht den genannten Anzeigeschirm 11. Wenn das Bild 5a des vorausfahrenden und zu erfassenden Fahrzeugs vollständig in das sich bewegende Fenster 13 eingetreten ist, stellt der Fahrer den Befehlsschalter 14 zum Einleiten der Bildverfolgung auf EIN. Dann bewegt sich das Fenster 13 beim Einfangen des Bildes 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs trotz bzw. entsprechend der Bewegung des vorausfahrenden Fahrzeugs auf dem Bildschirm 11. Auf diese Weise wird die Bildverfolgungsoperation bezüglich des Bildes 5a des vorausfahrenden Fahrzeugs durch das Fenster 13 automatisch durchgeführt.

Diese Bildverfolgungsoperation entspricht etwa derjenigen der konventionellen Spurverfolgungseinrichtung, die in den japanischen geprüften Patentpublikationen Nr. 60-33352/1985 und 1-35305/1989 offenbart ist.

Als nächstes wird das Verfahren zur Erfassung des Fahrzeugabstandes zwischen dem fahrenden Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug beschrieben. Ganz zu Anfang liest der Mikrocomputer 10 ein Bildelementsignal im Fenster 13, welches das Bild 5a des vorausfahrenden Fahrzeuges erfaßt, aus dem Speicher 9 aus und macht das Bildelementsignal zum Bezugsbildsignal für die Berechnung des Fahrzeugzwischenabstandes. Der Mikrocomputer 10 steuert einen Bereich, der dem genannten Fenster 13 entspricht, im Speicher 8 an, welcher das vom linksseitigen Bildsensor 3 gelieferte Bildsignal speichert; und er berechnet die Gesamtsumme des Absolutwertes des Unterschiedes der Signale bei jedem linken und rechten Bildelement durch aufeinanderfolgendes Shiften des Bildsignals im Speicher 8 in bezug auf das oben erwähnte Bezugsbildsignal, und zwar Element für Element. Das heißt, daß die Position des Bildes, das am besten mit dem Bild im Fenster 13 übereinstimmt, durch aufeinanderfolgendes elementenweises Verschieben des Bildes gewonnen wird.

Dabei entspricht gemäß Fig. 3 als Bereich, der auf die Berechnung bezogen ist, der Bereich 15 hinsichtlich des Bezugssignals im Fenster 13 dem Bild im Speicher 8.

Wie oben gesagt, wird durch Vergleichen der linken und rechten Bildelemente, und unter der Annahme, daß der Verschiebungsbetrag eines Elementes, der die Gesamtsumme des Absolutwertes des Unterschiedes der Signale minimiert, n Bildelemente ausmacht: die Schrittlänge des Bildelementes mit P; der Basisabstand des optischen Systems mit L; die Brennweite der Linsen 1 und 2 mit f; und der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug 5 mit R bezeichnet wird, dieser Abstand durch folgende Gleichung berechnet:

Durch dieses Verfahren kann der Fahrzeugzwischenabstand zwischen einem fahrenden Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug kontinuierlich durch Einstellen des vorausfahrenden Fahrzeugs und durch Zielverfolgung desselben ermittelt werden, obwohl sich das vorausfahrende Fahrzeug 5 nach links oder rechts bewegt.

Wie erläutert, stellt gemäß der Erfindung der Fahrer, wenn ein vorausfahrendes, zu erfassendes Fahrzeug in das Fenster des Anzeigeschirms gelangt, den Befehlsschalter zum Einleiten der Zielverfolgung auf EIN. Danach wird die Bildverfolgungsoperation in bezug auf das Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs durch dieses Fenster durchgeführt. Deshalb kann der Fahrer die Bildverfolgung leicht kontinuierlich einfach durch Betätigen des genannten Befehlsschalters durchführen, während er fährt. Da weiter der Fensterrahmen und das vorausgehende Fahrzeug im Fensterrahmen ständig auf dem Bildschirm angezeigt werden, auch wenn eine Vielzahl von vorausfahrenden Fahrzeugen unterwegs ist, kann der Fahrer das vorausfahrende Fahrzeug im Auge behalten, dem dasjenige fahrende Fahrzeug folgt, das den Fahrzeugzwischenabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug erfaßt.

Claims (1)

1. Erfassungseinrichtung für den Abstand (R) zwischen einem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug (5) und zur automatischen Zielverfolgung des anderen Fahrzeuges (5), mit

   • a) Bildsensoren (3, 4) zum Aufnehmen von Bildern (5a) des anderen Fahrzeugs (5);
   • b) einer Anzeigeeinrichtung (11) zum Anzeigen eines der Bilder (5a);
   • c) einem Bilderfassungsfenster (13), welches wiederholt Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen waagerecht von einem Ende der Anzeigeeinrichtung (11) zum anderen Ende mit vorbestimmter Geschwindigkeit durchführt
     und dann, wenn das Bild (5a) des anderen Fahrzeugs (5) in das Bilderfassungsfenster (13) eingetreten ist, nach Betätigung eines Bildverfolgungs-Startschalters (14) dem Bild (5a) des anderen Fahrzeugs (5) folgt, gesteuert durch eine Bildverfolgungseinrichtung (10, 11, 12, 13); und
   • d) einer Detektoreinrichtung (6, 7, 8, 9, 10) zur Bestimmung des Abstands (R) zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug (5).