DE4344485C2

DE4344485C2 - Fahrumgebungs-Überwachungsgerät

Info

Publication number: DE4344485C2
Application number: DE4344485A
Authority: DE
Inventors: Minoru Nishida; Yoshihiko Utsui; Noriyuki Inoue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2013-12-22
Also published as: JPH06293236A; JP3263699B2; DE4344485A1; US5475494A

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrumgebungs-Überwa chungsgerät gemäß Patentanspruch 1 zum Erfassen von Hindernissen vor einem fahrenden Fahrzeug, um einen Fahrer in der Weise zu informieren, daß er die Anwe senheit der Hindernisse leicht erkennen kann.

Von den Technologien dieser Art ist eine vom aktiven Typ bekannt, die in der japanischen Patentveröffent lichung (Kokoku) Nr. 60-4011 offenbart ist, bei der eine Mikrowelle oder Infrarot-Laserlicht ausgesandt und das an Hindernissen und dergleichen reflektierte Signal empfangen wird, um den Abstand zwischen Fahr zeugen, die Anwesenheit der Hindernisse, den relati ven Abstand, die relative Geschwindigkeit und so wei ter festzustellen, und eine vom passiven Typ (offen bart in der japanischen Patentveröffentlichung (Koko ku) Nr. 63-38085, in der japanischen Patentveröffent lichung (Kokoku) Nr. 63-46363 und in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 63-52300), bei der ein Bildsensor verwendet wird, um einen Gegen stand vor dem Fahrzeug als Bilddaten zu erfassen und ein Hindernis (einschließlich eines anderen Fahr zeugs) durch Bildverarbeitung festzustellen, wodurch der Abstand zum Hindernis auf der Grundlage des Prin zips der Dreiecksmessung durch zwei Sätze von opti schen Systemen ermittelt wird. Diese beiden bekannten Technologien erfassen, obwohl sie einander unter schiedlich sind, die An- oder Abwesenheit eines Hin dernisses im vorderen Umkreis des fahrenden eigenen Fahrzeugs, den relativen Abstand zum Hindernis und die relative Geschwindigkeit, um die Abstandsdaten oder die Geschwindigkeitsdaten für den Fahrer des ei genen Fahrzeugs auszugeben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein bekanntes Fahrum gebungs-Überwachungsgerät, das beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 61- 6349 dargestellt ist. Hierin ist ein Fahrzeug 1 mit einem Laserradar 4 ausgerüstet, ein Hindernis 2 (bei spielsweise ein an einer Straßenseite haltendes Fahr zeug) befindet sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 auf der linken Seite, und ein anderes Hindernis 3 (beispielsweise ein Briefkasten) befindet sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 auf der rechten Seite.

Der Laserradar 4 befindet sich an der vordersten Stelle des Fahrzeugs 1, um einen Lichtstrahl 6 auszu senden, damit eine Abtastung im Bereich von -10° < θ < 10° in Bezug auf den Mittelpunkt des vorderen Endes des Fahrzeugs durchgeführt werden kann. Im Laserradar 4 wird ein Abtastintervall Δθ (d. h. ein Intervall zwischen benachbarten Lichtstrahlen 6) auf 0,1° ein gestellt.

Es erfolgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise.

Wenn der Laserradar 4 aufeinanderfolgend den Licht strahl 6 emittiert, wobei beginnend mit dem äußersten linken Ende (N = 0) zur rechten Seite hin geschwenkt wird, kehren die Lichtstrahlen 6 von N = g bis N = i auf grund der Anwesenheit des Hindernisses 2 als reflek tierte Lichtstrahlen zum Fahrzeug 1 zurück und der Laserradar 4 empfängt das reflektierte Licht. Hierbei ist festzustellen, daß der Laserradar 4 nicht den Lichtstrahl 6 für N = i + 1 empfangen kann, da die Reflexion an einer Seitenfläche des Hindernisses 2 erfolgt.

Es wird angenommen, daß P₁ einen Reflexionspunkt des Lichtstrahls 6 am äußersten rechten Ende (N = i) dar stellt, von dem das am Hindernis 2 reflektierte Licht noch vom Laserradar 4 empfangen werden kann. Demgemäß kann ein Abstand QP₁ als QP₁ = R₁ auf der Grundlage einer Reflexionszeit festgestellt werden, und ein Ab stand P₁P₃ (= Y₁) von P₁ zur Mittellinie (Z-Achse) des Fahrzeugs kann wie folgt ausgedrückt werden:

p₁p₃ = Y₁ ≈ R₁ θ_i (1)

worin θ_i einen Ablenkungswinkel des Lichtstrahls 6 für N = i bedeutet (der Ablenkungswinkel θ_i ist eine bekannte Zahl für den Laserradar 4). Weiterhin wird angenommen, daß P₂ einen Reflexionspunkt des Licht strahls 6 am äußersten linken Ende (N = g) darstellt, von dem das am Hindernis 2 reflektierte Licht vom La serradar 4 empfangen werden kann. Dadurch ist es in gleicher Weise möglich, einen Abstand QP₂ als QP₂ = R₂ auf der Grundlage der Reflexionszeit festzustellen. Ein Abstand P₂P₄ (= Y₂) vom Punkt P₂ zur Mittellinie (Z-Achse) des Fahrzeugs kann wie folgt ausgedrückt werden:

P₂P₄ = y₂ ≈ R₂θ_g (2)

worin θ_g einen Ablenkungswinkel des Lichtstrahls für N = g bedeutet (der Ablenkungswinkel θ_g ist eine bekannte Zahl für den Laserradar 4). Demgemäß ermög licht die Feststellung der Positionen P₁ und P₂ die Feststellung des relativen Abstands oder des Azimut vom Fahrzeug 1 zum Hindernis 2.

Die Feststellung des Hindernisses 3 erfolgt auf glei che Weise wie die des Hindernisses 2, und daher wird auf die entsprechende Beschreibung verzichtet.

Da das Erfassungsverfahren in einer Höhenrichtung der Hindernisse 2 und 3 im Prinzip mit dem in der hori zontalen Richtung identisch ist, wird auf die ent sprechende Beschreibung ebenfalls verzichtet. In die sem Zusammenhang zeigt Fig. 2 den vom Laserradar 4 emittierten Lichtstrahl 6, der sich in der Höhenrich tung erstreckt.

Das bekannte Fahrumgebungs-Überwachungsgerät ist wie vorbeschrieben ausgebildet. Es ist daher erforder lich, ein kurzes Intervall Δθ zwischen den vom Laser radar 4 emittierten Lichtstrahlen 6 vorzusehen, um den relativen Abstand oder den Azimut vom Fahrzeug 1 zu den Hindernissen 2 und 3 mit großer Genauigkeit festzustellen. Wenn jedoch das Intervall Δθ zwischen den Lichtstrahlen 6 kleiner wird, wird eine längere Zeit benötigt, um die Hindernisse 2 und 3 zu erfas sen. Als Folge hiervon ergeben sich Probleme dahinge hend, daß beispielsweise Echtzeitdaten von den erfaß ten Fahrzeugen 2 und 3 nicht zur Verfügung stehen, und das bekannte Gerät ist nicht praktisch für ein Fahrzeug im Fahrzustand.

Aus der Veröffentlichung der Technischen Rundschau, Heft 31, 1990, Seiten 30-34, ist ein Fahrumgebungs- Überwachungsgerät mit einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen zweidimensionaler Bilder bekannt. Bei der Bilderfassungseinheit werden aus dem Gesamtbild der Fahrumgebung Bildfenster, die die Fahrbahnbegren zung enthalten, extrahiert. Innerhalb des zweidimen sionalen Bildes, das von der Bilderfassungseinheit ermittelt wurde, werden die Abbildung eines Objekts und die Position der Objektabbildung erkannt, wobei die Kantenerkennung verwendet wird.

Aus der DE 41 10 132 A1 ist ein Fahrzeugabstandssteu ergerät bekannt, das mit einer Bilderfassungseinheit arbeitet. Durch Vergleich des erfaßten Bildes, mit einem, einen kurzen Zeitabstand vorher erfaßten Bild, wird die Abbildung eines Objekts im zweidimensionalen Bild erkannt.

In der DE 38 32 720 A1 ist ein Laser-Impulsradar be schrieben, mit dem zur Überwachung der Fahrumgebung eines Fahrzeugs Abstands- und Winkelmessungen möglich sind, und der mit einer Hinderniserfassungseinheit, welche mit Ultraschall arbeitet, kombiniert wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrumgebungs-Überwachungsgerät zu schaffen, das eine Erfassung mit großer Geschwindigkeit, auch für den Fall einer genauen Feststellung eines Abstands und eines Azimuts von einem Fahrzeug zu einem Hinder nis ermöglicht, das die Größe einer Bewegung eines Hindernisses vorhersagt und anzeigt, um den Fahrer genauer über die Möglichkeit einer Kollision zu in formieren, durch das der Fahrer leicht und unmittel bar die Größe des Hindernisses erkennen kann, das ein Hindernis, welches zwar klein ist, aber eine ernste Gefahr darstellt, deutlich anzeigen kann, und das den Fahrer über das Vorhandensein eines Hindernisses in formieren kann, selbst wenn ein vorübergehender Feh ler bei der Bildverarbeitung auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Hauptanspruch gelöst.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Er findung ist eine Bildverarbeitungs-Bereichsbegren zungseinheit vorgesehen, um den Bereich, in welchem ein Objekt vorhanden ist, in Abhängigkeit von dem durch die Objekterfassungseinheit festgestellten Azi mut zu bestimmen, zur Ableitung eines zweidimensiona len Bildes, entsprechend dem bestimmten Bereich durch die Bilderfassungseinheit. Hierdurch hat eine Hinder niserkennungseinheit in einer nachfolgenden Stufe ein Hindernis vor dem Objekt nur aus dem zweidimensiona len Bild entsprechend dem bestimmten Bereich zu un terscheiden, wodurch sich eine verringerte Verarbei tungszeit ergibt. Weiterhin wird für das Hindernis von der Hinderniserkennungseinheit aus dem zweidimen sionalen Bild ein Größenindex berechnet. Daher kann die Objekterfassungseinheit einen solchen Grad der Erfassungsgenauigkeit haben, daß die Anwesenheit des Objekts erfaßt werden kann (d. h. eine Genauigkeit bis zu einem solchen Grad, daß eine Positionsbestimmung eines Hindernisses genau als unnötig erkannt werden kann), wodurch die Erfassungszeit im Vergleich mit einem bekannten Gerät beträchtlich reduziert wird.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen und im folgenden näher erläuterten Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse rungen möglich:

Das Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Erfin dung weist eine Korrektureinheit auf, um den durch die Bildverarbeitungs-Bereichsbegrenzungseinheit bei stimmten Bereich entsprechend dem von der Objekter fassungseinheit festgestellten Abstand zu begrenzen, wodurch die Verarbeitungszeit in einer Hinderniser kennungseinheit noch weiter reduziert wird.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Er findung sind eine Vorhersageeinheit zum Vorhersagen der Größe der Bewegung des Hindernisses in Abhängig keit vom Abstand und vom Azimut, die gegenwärtig von der ersten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit festgestellt werden, und vom vorher festgestellten Abstand und Azimut, und eine zweite Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit vorgesehen, um die Position zu bestimmen, in der das Hindernis in der wahren räumlichen Koordinate in Be zug auf die Fahrtstrecke des Fahrzeugs in Abhängig keit vom Abstand und vom Azimut, die gegenwärtig von der ersten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit festgestellt werden, vorhanden ist, um das Bild darzustellen, das den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hin dernisses an der bestimmten Position anzeigt. Dadurch kann ein Fahrer erkennen, in welchem Ausmaß sich das Hindernis bewegt, und kann die Möglichkeit einer Kol lision erfassen.

Das Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Erfin dung weist weiterhin eine Fahrumgebungs-Ausgabeein heit zur Anzeige des Größenindex und der Größe der Bewegung des Hindernisses durch die Größe des Kreises und zur Anzeige des die Größe der Bewegung darstel lenden Kreises durch einen konzentrischen Kreis, der auf dem äußeren Umfang des den Größenindex des Hin dernisses darstellenden Kreises angeordnet ist, auf. Hierdurch kann ein Fahrer leicht und unmittelbar die Größe und dergleichen des Hindernisses erkennen, wo durch er die Möglichkeit einer Kollision abschätzen kann.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät der Erfindung sind eine Vorhersageeinheit zur Vorhersage der Größe und der Richtung der Bewegung des Hindernisses in Ab hängigkeit vom Abstand und vom Azimut, die gegenwär tig von der ersten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit fest gestellt werden, und vom vorher festgestellten Ab stand und Azimut, und eine zweite Fahrumgebungs- Ausgabeeinheit vorgesehen, zum Bestimmen der einen Position, an der sich das Hindernis befindet, in Ab hängigkeit vom Abstand und vom Azimut, die gegenwär tig von der ersten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit fest gestellt werden, und der anderen Position, an der sich das Hindernis nach der Bewegung befinden wird, in Abhängigkeit von der Größe und der Richtung der Bewegung in einer wahren räumlichen Koordinate in Be zug auf die Fahrtstrecke des Fahrzeugs, um das den Größenindex des Hindernisses anzeigende Bild an der einen Position, an der sich das Hindernis befindet, und eine die Größe der Bewegung anzeigendes anderes Bild an der anderen Position, an der sich das Hinder nis nach der Bewegung befinden wird, darzustellen. Hierdurch kann ein Fahrer erkennen, in welcher Rich tung und in welchem Ausmaß sich das Hindernis bewegt.

Die zweite Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit des Fahrumge bungs-Überwachungsgeräts zeigt den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hindernisses jeweils durch die Größe von Kreisen und zur Anzeige der Linie, die die gemeinsame Tangentenlinie für jeden Kreis sein könnte, an. Hierdurch kann ein Fahrer leicht und un mittelbar die Größe, die Bewegungsrichtung und der gleichen des Hindernisses erkennen.

Die erste Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit zeigt den Grö ßenindex des Hindernisses durch das dreidimensionale Bild mit der Größe entsprechend dem Index an. Hier durch ist es möglich, daß ein Fahrer leicht und un mittelbar die Größe des Hindernisses erkennen kann.

Die zweite Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit zeigt den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hindernis ses durch ein dreidimensionales Bild mit der Größe entsprechend dem Index und der Größe der Bewegung an. Dadurch kann ein Fahrer leicht und unmittelbar die Größe und dergleichen des Hindernisses erkennen.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Er findung erweitert die Hinderniserkennungseinheit den durch die Berechnung bestimmten Größenindex des Hin dernisses für den Fall, daß die Höhe des Hindernisses größer als dessen Breite ist. Hierdurch kann ein Hin dernis in großem Ausmaß angezeigt werden, das zwar klein ist, aber eine ernste Gefahr darstellt.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Er findung ist weiterhin eine Hinderniserkennungs- Hilfseinheit vorgesehen, für die Bezugnahme auf den Größenindex des Hindernisses, der entsprechend dem Abstand zum Hindernis voreingestellt ist, für den Fall, daß der Abstand und der Azimut des Hindernisses durch die Objekterfassungseinheit festgestellt sind und die Hinderniserkennungseinheit keinen Größenindex des Hindernisses ausgibt, und zur Ausgabe des Grö ßenindexes des Hindernisses entsprechend dem von der Objekterfassungseinheit festgestellten Abstand an die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit. Hierdurch kann ein Fah rer auch dann von der Anwesenheit des Hindernisses informiert werden, wenn ein vorübergehender Fehler bei der Bildverarbeitung auftreten sollte oder die Berechnung des Indexes nicht vollständig beendet sein sollte.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Er findung ist eine Datensubstitutionseinheit vorgese hen, zur Ausgabe eines Ersatzindexes anstelle des von der Hinderniserkennungs-Hilfseinheit ausgegebenen Größenindexes des Hindernisses, der einen höheren Wert hat als der Größenindex an die Fahrumgebungs- Ausgabeeinheit, für den Fall, daß die Objekterfas sungseinheit den Abstand und den Azimut zum Hindernis feststellt und die Hinderniserkennungseinheit keinen Größenindex des Hindernisses ausgibt, selbst nachdem die vorbestimmte Zeit oder mehr seit der Feststellung des Abstandes und des Azimuts verstrichen ist. Hier durch ist es möglich, einen Fahrer von der Anwesen heit des Hindernisses zu unterrichten, selbst wenn ein vorübergehender Fehler bei der Bildverarbeitung auftreten sollte, sowie von der Möglichkeit einer ernsthaften Gefahr.

Bei dem Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach der Er findung ist eine Fehlfunktions-Anzeigeeinheit vorge sehen zur Entscheidung, daß eine Fehlfunktion auf tritt, um diese anzuzeigen, für den Fall, daß die Ob jekterfassungseinheit den Abstand und den Azimut zum Hindernis feststellt und die Hinderniserkennungsein heit den Größenindex des Hindernisses nicht ausgibt, selbst nachdem die vorbestimmte Zeitspanne oder mehr seit der Feststellung des Abstandes und des Azimuts verstrichen ist. Hierdurch kann der Fahrer über das Auftreten eines Fehlers bei der Bildverarbeitung in formiert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Fi guren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf ein bekanntes Fahrumge bungs-Überwachungsgerät,

Fig. 2 eine das bekannte Fahrumgebungs- Überwachungsgerät zeigende Schnittansicht,

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Fahrumgebungs- Überwachungsgerät nach dem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung zur Illustration der Anwesenheit von Hindernissen,

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung zur Illustration der Anwesenheit der Hindernisse,

Fig. 7 eine Wiedergabe der Umrisse der Hindernisse,

Fig. 8 die Darstellung einer die Anwesenheit der Hindernisse wiedergebenden Anzeige,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem dritten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 eine Draufsicht zur Illustration der Positio nen, an denen Hindernisse vorhanden sind,

Fig. 11 eine erläuternde Darstellung von Bereichen zur Ableitung zweidimensionaler Bilder,

Fig. 12 eine erläuternde Darstellung der Bereiche zur Ableitung der zweidimensionalen Bilder,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14 (14A und 14B) eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hindernisses,

Fig. 15 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Be triebsweise des Fahrumgebungs-Überwachungs geräts nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 17 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 18 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 19 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 20 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 21 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 22 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 23 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 24 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 25 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem neunten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 26 die Umrisse der Hindernisse,

Fig. 27 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem zehnten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 28 ein die Beziehung zwischen einem Index und einem Abstand wiedergebendes Diagramm,

Fig. 29 eine Anzeige zur Darstellung der Anwesenheit des Hin dernisses,

Fig. 30 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem elften Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 31 ein die Bewegung des Hindernisses wiederge bendes Zeitdiagramm,

Fig. 32 ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem zwölften Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 33 ein die Bewegung des Hindernisses wiederge bendes Zeitdiagramm.

Beispiel 1

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgeräts nach dem ersten Ausführungsbei spiel der Erfindung und Fig. 4 gibt eine Draufsicht auf das Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach dem er sten Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszahlen für solche Teile verwendet, die identisch oder gleichwertig mit denen beim bekannten Gerät sind, und auf deren Be schreibung wird verzichtet.

Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 tasten irgendeinen von vier geteilten Umfangsbereichen I bis IV in Fahrtrichtung eines Fahrzeugs 1 ab, um, wenn sich Ob jekte, die Hindernisse 2 und 20 sein können, im Ab tastbereich befinden, einen Abstand und einen Azimut vom Fahrzeug 1 zu den Hindernissen 2 und 20 festzu stellen. Die Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 sind in Frontbereichen P₁ bis P₄ des Fahrzeugs befestigt und entsprechen jeweils den Bereichen I, II, III und IV. Eine Objekterfassungseinheit 15 enthält die La serradarvorrichtungen 11 bis 14.

Ein Bildsensor 16 (eine Bilderfassungseinheit) wie eine CCD-Kamera ist an einer Position P₅ unmittelbar vor dem Fahrersitz des Fahrzeugs 1 befestigt, um zweidimensionale Bilder der Umgebungsbereiche I bis IV zu erfassen. Eine Bildverarbeitungs-Bereichsbe grenzungseinheit 17 bestimmt einen Bereich, in wel chem sich die Objekte bzw. Hindernisse 2 und 20 be finden in Abhängigkeit von durch die Laserradarvor richtungen 11 bis 14 festgestellten Azimutwinkeln θ₁ bis θ₄, um das zweidimensionale Bild entsprechend dem bestimmten Bereich vom Bildsensor 16 abzuleiten. Eine Hinderniserkennungseinheit 18 bestimmt die Hindernis se 2 und 20 aus dem von der Bildverarbeitungs-Be reichsbegrenzungseinheit 17 gelieferten Bild und be rechnet Größenindizes S der Hindernisse 2 und 20. Ei ne Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 bestimmt Positio nen, an denen sich die Hindernisse 2 und 20 befinden in einer wahren räumlichen Koordinate mit Bezug auf eine Fahrstrecke des Fahrzeugs 1 auf der Grundlage der von den Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 festge stellten Abstände und Azimutwinkel, um Bilder wieder zugeben, die die Größenindizes S der Hindernisse 2 und 20 an den bestimmten Positionen anzeigen.

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise.

Die Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 emittieren in einem vorbestimmten Zeitintervall impulsförmiges La serlicht in Vorwärtsrichtung und empfangen das an den Objekten bzw. Hindernissen 2 und 20 reflektierte La serlicht, wenn sich die Hindernisse 2 und 20 vor dem Fahrzeug 1 befinden, um die Reflexionszeit zu messen, wodurch die Abstände zu den Hindernissen 2 und 20 fest gestellt werden. Gemäß Fig. 4 befindet sich das Hin dernis 2 in den Bereichen I und II und das Hindernis 20 befindet sich im Bereich III. Daher können die La serradarvorrichtungen 11, 12 und 13 das reflektierte Licht empfangen, während die Laserradarvorrichtung 14 kein reflektiertes Licht empfängt.

Die Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 sind für jeden Bereich angeordnet, so daß die Laserradarvorrichtung 11 das den Bereich I darstellende Azimutsignal θ₁ ausgibt, wenn die Laserradarvorrichtung 11 das Hin dernis erfaßt. Demgemäß geben im Fall der Fig. 4 die Laserradarvorrichtungen 11, 12 und 13 die jeweiligen Azimutsignale θ₁, θ₂ und θ₃ aus, da die Laserradarvor richtungen 11 bis 13 die Hindernisse erfassen.

Die Beschreibung der Arbeitsweise erfolgt nun unter Bezug auf einen Zustand vor dem Fahrzeug 1, der in Fig. 5 gezeigt ist. In Fig. 5 sind andere Fahrzeuge 21 bis 23 wiedergegeben, die als Hindernisse anzuse hen sind.

Gemäß Fig. 5 befinden sich die Hindernisse 21 bis 23 in den Bereichen I und II, so daß die Laserradarvor richtungen 11 und 12 das reflektierte Licht empfangen (die Laserradarvorrichtungen 13 und 14 empfangen kein reflektiertes Licht, da die Hindernisse 21 bis 23 nicht in den Bereichen III und IV vorhanden sind).

Daher messen die Laserradarvorrichtungen 11 und 12 die Reflexionszeiten, um die Abstände zu den Hinder nissen 21 bis 23 zu bestimmen für die Ausgabe von Sig nalen, die die Abstände r₁, r₂ und r₃ und die Azimut winkel θ₁ und θ₂ anzeigen.

Weiterhin empfängt die Bildverarbeitungs-Bereichs begrenzungseinheit 17 die die Azimutwinkel θ₁ und θ₂ anzeigenden Signale von den Laserradarvorrichtungen 11 und 12, wodurch die Anwesenheit des Hindernisses 21 im Bereich I und die Anwesenheit der Hindernisse 22 und 23 im Bereich II erkannt werden.

Zweidimensionale Bilder in den Bereich I bis IV wer den durch den Bildsensor 16 abgebildet. Die Bildver arbeitungs-Bereichsbegrenzungseinheit 17 leitet je doch nur die zweidimensionalen Bilder entsprechend den Bereichen I und II vom Bildsensor 16 ab (siehe Fig. 6), da in den Bereichen III und IV kein Hinder nis vorhanden ist. Danach gibt die Bildverarbeitungs- Bereichsbegrenzungseinheit 17 die zweidimensionalen Bilder entsprechend den Bereichen I und II zu der Hinderniserkennungseinheit 18 in einer nachfolgenden Stufe aus. Dies wird durchgeführt, weil die Hinder niserkennungseinheit 18 betrieben wird, um Hindernis se zu bestimmen, und der Hinderniserkennungsvorgang für den Bereich unnötig ist, in dem sich kein Hinder nis befindet.

Nachfolgend bestimmt die Hinderniserkennungseinheit 18 die Hindernisse 21 bis 23 aus den zweidimensiona len Bildern entsprechend den Bereichen I und II und berechnet die Größenindizes S der Hindernisse 21 bis 23. In diesem Fall werden die Hindernisse 21 bis 23 durch eine bekannte Bildverarbeitung bestimmt (z. B. grundlegende Bildverarbeitung wie Kantenerfassung oder Linienerfassung), und es folgt eine kurze Be schreibung der Bildverarbeitung, während auf eine de taillierte Beschreibung hiervon verzichtet wird.

Bei der Bildverarbeitung wird das zweidimensionale Bild in horizontaler und vertikaler Richtung für die Kantenextraktion differenziert, und danach werden al le benachbarten Punkte in der extrahierten Kante mit einander verbunden (Linienverbindung), um einen sichtbaren Umriß eines Gegenstandes zu erhalten, der als Umriß des Hindernisses angesehen wird.

Um die Art des Objektes zu bestimmen, ist ein Extrak tionsrahmen entsprechend einer äußeren Dimension bei spielsweise des Fahrzeugs an einer Position vorgese hen, an der das Objekt wie zum Beispiel das Fahrzeug vorhanden sein kann, auf der Grundlage der von den Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 gelieferten Ab standsdaten. Wenn der Extraktionsrahmen mit dem Umriß des Objekts übereinstimmt, kann der Umriß des Gegen stands als das Hindernis wie zum Beispiel das Fahr zeug angesehen werden. Andernfalls wird der Umriß als ein Hintergrundobjekt oder ein anderes Objekt wie beispielsweise ein Straßenobjekt betrachtet.

Andererseits werden die Umrisse der Hindernisse 21 bis 23 wie in Fig. 7 durch die Bildverarbeitung gege ben und der Größenindex S des Hindernisses kann be rechnet werden jeweils durch die Breite x und die Hö he y der Hindernisse 21 bis 23. Das heißt, der Grö ßenindex S₁ des Hindernisses 21, der Größenindex S₂ des Hindernisses 22 und der Größenindex S₃ des Hin dernisses 23 können wie folgt ausgedrückt werden:

Wie vorbeschrieben ist, berechnet die Hinderniserken nungseinheit 18 die Größenindizes S₁, S₂ und S₃ der Hindernisse 21 bis 23 und gibt sie an die Fahrumge bungs-Ausgabeeinheit 19 aus. Daher kann die Fahrumge bungs-Ausgabeeinheit 19 die Positionen bestimmen, an denen die Hindernisse 21 bis 23 in den wahren räumli chen Koordinaten mit Bezug auf die Fahrstrecke des Fahrzeugs 1 vorhanden sind, abhängig von den von den Laserradarvorrichtungen 11 und 12 festgestellten Ab ständen r₁, r₂ und r₃ und den Azimutwinkeln θ₁ und θ₂ (siehe Fig. 8).

Da sich in diesem Fall nur ein Hindernis im Bereich I befindet, kann die Position des Hindernisses 21 durch den Abstand r₁ und den Azimutwinkel θ₁ bestimmt wer den. Andererseits befinden sich zwei Hindernisse im Bereich II, so daß die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 eine seitliche Beziehung zwischen den Positionen der Hindernisse 22 und 23 bestimmt in Abhängigkeit vom vom Bildsensor 16 ausgegebenen zweidimensionalen Bild und die Positionen der Hindernisse 22 und 23 auf der Grundlage der sich ergebenden Bestimmung und der Ab stände r₂ und r₃ zu den Hindernissen 22 und 23 fest legt.

Schließlich zeigt, wie in Fig. 8 dargestellt ist, die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 Kreise an, deren Ra dien proportional zu den Größenindizes S₁ bis S₃ der Hindernisse 21 bis 23 sind, die von der Hinderniser kennungseinheit 18 an den bestimmten Positionen be stimmt wurden.

Hierdurch kann ein Fahrer die Positionen und die Grö ßen der Hindernisse 21 bis 23 erkennen.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Bildverarbeitung mit hoher Geschwindigkeit durchzu führen und eine Echtzeit-Verarbeitung vorzunehmen, da der Bildverarbeitungsbereich begrenzt ist. Für den Fall, daß ein wesentliches Problem bei der Echtzeit- Verarbeitung aufgrund einer langen Zeit, die für die Bildverarbeitung benötigt wird, auftritt, kann der Umgebungsbereich weiter in sechs Bereiche oder acht Bereiche statt in vier Bereiche aufgeteilt werden, um die Größe des zu verarbeitenden zweidimensionalen Bildes herabzusetzen. Es ist hierdurch möglich, eine Bildverarbeitung mit höherer Geschwindigkeit ohne ir gendein Problem bei der Echtzeit-Verarbeitung durch zuführen.

Beispiel 2

Beim ersten Ausführungsbeispiel wurde eine Objekter fassungseinheit 15 beschrieben, die vier an vorbe stimmten Positionen befestigte Laserradarvorrichtun gen 11 bis 14 enthält. Alternativ hierzu kann eine Laserradarvorrichtung vorgesehen sein, die einen wei teren Abtastbereich aufweist als die Laserradarvor richtungen 11 bis 14. In diesem Fall ist es auch nicht erforderlich, wie beim bekannten Gerät mit ei nem kleinen und sehr genauen Winkel abzutasten, und ein Abtastbereich kann in vier Bereiche wie beim er sten Ausführungsbeispiel oder etwa acht Bereiche un terteilt werden. Es treten keine Probleme bei einer Echtzeit-Verarbeitung auf, wenn die Abtastung mit ho her Geschwindigkeit durchgeführt wird, bei der alle Bereiche in einem Intervall von etwa 10 ms oder weni ger verarbeitet werden können.

Beispiel 3

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrumgebungs- Überwachungsgerätes nach der Erfindung. Hierin ist eine zusätzliche Bildverarbeitungs-Bereichsbegren zungseinheit 24 vorgesehen zur Begrenzung eines durch die Bildverarbeitungs-Bereichsbegrenzungseinheit 17 bestimmten Bereichs entsprechend einem durch die La serradarvorrichtungen 11 bis 14 (d. h. die Hinder niserfassungseinheit 15) festgestellten Abstand und zum Ableiten eines zweidimensionalen Bildes entspre chend dem begrenzten Bereich von der Bildverarbei tungs-Bereichsbegrenzungseinheit 17.

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, stellt die Laserradarvor richtung 12 die Anwesenheit eines Objektes in einem Bereich II an einer durch einen Abstand r_n getrennten Position fest, und die Laserradarvorrichtung 13 stellt die Anwesenheit eines anderen Objektes in ei nem Bereich III an einer durch einen Abstand r_f ge trennten Position fest.

Hierdurch leitet die Bildverarbeitungs-Bereichsbe grenzungseinheit 17 zweidimensionale Bilder in den Bereichen II und III ab, das heißt die zweidimensio nalen Bilder von einem Bildsensor 16 entsprechen den schraffierten Bereichen in Fig. 11.

Dann leitet die zusätzliche Bildverarbeitungs-Be reichsbegrenzungseinheit 24 die zweidimensionalen Bilder entsprechend den schraffierten Bereichen in Fig. 12 aus der Bildverarbeitungs-Bereichsbegren zungseinheit 17 gemäß den festgestellten Abständen r_n und r_f ab.

Das heißt, die zweidimensionalen Bilder können ver kleinert werden, da es möglich ist, abhängig von den festgestellten Abständen r_n und r_f angenäherte Posi tionen zu erfassen, an denen die Hindernisse vorhan den sind. Durch die Verkleinerung ist es möglich, die Hindernisse mittels einfacher Durchführung der Bild verarbeitung nur für durch die Abstände r_n und r_f ge trennte Bereiche zu entdecken, da die Hindernisse in den durch die Abstände r_n und r_f getrennten Umfangs bereichen vorhanden sind. Es ist hierdurch möglich, die Bildverarbeitung in der Hinderniserkennungsein heit 18 in einer nachfolgenden Stufe mit höherer Ge schwindigkeit durchzuführen.

Beispiel 4

Fig. 13 enthält ein Blockschaltbild eines Fahrumge bungs-Überwachungsgeräts nach dem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Eine Vorhersageeinheit 25 dient zur Vorhersage einer Größe S_D der Bewegung eines Hindernisses abhängig von einem Abstand und ei nem Azimut, die gegenwärtig durch die Laserradarvor richtungen 11 bis 14 festgestellt werden, und einem anderen Abstand und einem anderen Azimut, die vorher festgestellt wurden. Eine Fahrumgebungs-Ausgabeein heit 26 stellt ein Bild dar, das die Größe S_D der Be wegung des Hindernisses an einer durch die Fahrumge bungs-Ausgabeeinheit 19 bestimmten Position anzeigt.

Es folgt die Beschreibung der Arbeitsweise.

Die Teile mit Ausnahme der Vorhersageeinheit 25 und der Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 26 sind identisch mit den beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebe nen, und auf die Erläuterung ihrer Arbeitsweise wird verzichtet. Aus Gründen der Einfachheit erfolgt die Beschreibung nur für den Fall, daß ein Hindernis 21 vorhanden ist.

Da nur das Hindernis 21 betrachtet wird, wird ange nommen, daß die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 ein Bild entsprechend dem in Fig. 14A gezeigten wieder gibt.

Die Vorhersageeinheit 25 speichert eine Position des Hindernisses 21, die von der Fahrumgebungs-Ausgabe einheit 19 als ein Positionsvektor (t₁) des Hinder nisses 21 zu einem Zeitpunkt t₁ bestimmt ist (Schritt ST1 in Fig. 15) (nachfolgend wird jeder Vektor durch einen Buchstaben in gotischer Schrift ausgedrückt, zum Beispiel r(t₁)). Der Positionsvektor r(t₁) ist ein Positionsvektor mit der Mitte der Vorderseite eines Fahrzeugs als Ursprung, und er kann bestimmt werden durch einen Abstand r(t₁) und einen Azimut θ(t) zum Hindernis 21 im Zeitpunkt t₁.

Nachfolgend leitet die Vorhersageeinheit 25 eine Po sition des Hindernisses zu einem Zeitpunkt t₂ von der Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 ab, um die Position als den Positionsvektor r(t₂) des Hindernisses 21 zum Zeitpunkt t₂ zu definieren (Schritt ST2). Somit stellt die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 ein Bild gemäß Fig. 14B dar, in welcher ein anderes Bild nur zu Illustrationszwecken durch gestrichelte Linien wiedergegeben ist, das tatsächlich nicht dargestellt wird.

Schließlich bestimmt die Vorhersageeinheit 25 eine Differenz zwischen dem Positionsvektor r(t₂) und dem Positionsvektor r(t₁) zur Bestimmung eines Vektors d(t₂) für die vorhergesagte Bewegung (Schritte ST3 und ST4) und bestimmt einen Absolutwert des Bewe gungsvektors d(t₂) zur Festlegung der Größe S_D der Bewegung wie folgt (Schritt ST5):

d(t₂) = k(r(t₂) - r(t₁))

S_D = | k | . | (r(t₂) - r(t₁)) |

worin k eine Konstante ist. Die bestimmte Größe S_D der Bewegung wird in die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 26 eingegeben. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, addiert die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 26 eine Länge a, die sich proportional zur Größe S_D der Bewegung erstreckt zu einem Radius b eines Kreises, der sich proportio nal zu einem Größenindex S₁ des Hindernisses 21 er streckt, um die Größe S_D der Bewegung als einen kon zentrischen Kreis darzustellen, der auf einer äußeren Peripherie des den Index S₁ anzeigenden Kreises posi tioniert ist. Daher kann ein Radius S* des die Größe S_D der Bewegung anzeigenden Kreises ausgedrückt wer den als S* = a + b.

Hierdurch wird, selbst wenn Hindernisse dieselbe Ab messung haben, das Hindernis größer dargestellt, da es sich schneller bewegt, so daß leichter entschieden werden kann, ob die Gefahr ernsthaft ist oder nicht.

Obgleich das vierte Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die Zeitpunkte t₁ und t₂ beschrieben wurde, wird tatsächlich derselbe Prozeß für jeweils einen Zeitab schnitt Δt wiederholt, um einen Vektor d(t) für die vorhergesagte Bewegung und die Größe S_D der Bewegung zu jeder Zeit zu bestimmen zur Anzeige konzentrischer Kreise.

Beispiel 5

Das vierte Ausführungsbeispiel wurde mit Bezug auf den Fall beschrieben, in welchem ein eine Größe S_D der Bewegung anzeigender Kreis als ein konzentrischer Kreis dargestellt wird, der auf einem äußeren Umfang eines einen Größenindex eines Hindernisses anzeigen den Kreises angeordnet ist. Wie jedoch in Fig. 17 ge zeigt ist, kann eine vorhergesagte Position eines Hindernisses 21 zu einem Zeitpunkt t₃ entsprechend einem Vektor d(t₂) für die vorhergesagte Bewegung und die Größe S_D der Bewegung, entsprechend der Bestim mung durch die Vorhersageeinheit 25 bestimmt werden, und ein Kreis mit einem Radius, der sich proportional zu der Größe S_D der Bewegung erstreckt, kann an der Position wiedergegeben werden.

In der Zeichnung stellen die gestrichelten Linien je weils gemeinsame Tangenten für jeden Kreis dar zum Zweck der Anzeige der Bewegungsrichtung.

Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, den Grad der Gefahr in der Bewegungsrichtung des Hindernisses zu bestimmen.

Beispiel 6

Im fünften Ausführungsbeispiel wurde der Fall be schrieben, daß ein Größenindex eines Hindernisses durch die Größe eines Kreises angezeigt wird. Wie je doch in Fig. 18 gezeigt ist, kann der Größenindex S₁ des Hindernisses durch die Größe der Bodenfläche ei ner Säule angezeigt werden.

Hierdurch bestehen Vorteile dadurch, daß es möglich ist, eine stereoskope Darstellung vorzusehen und das Erfassen eines Gesamtbildes der Fahrumgebung gegen über dem vorstehenden Ausführungsbeispiel zu verein fachen.

In diesem Fall schneiden sich Koordinatenachsen ent sprechend den Achsen in einer Vorderrichtung und in einer Seitenrichtung eines Fahrzeugs untereinander nicht in einem rechten Winkel, sondern diagonal.

Beispiel 7

Im sechsten Ausführungsbeispiel wurde der Fall be schrieben, daß ein Größenindex S₁ eines Hindernisses durch die Größe der Bodenfläche einer Säule angezeigt wird. Wie jedoch in den Fig. 19 und 20 gezeigt ist, kann der Größenindex S₁ des Hindernisses durch einen Kegel mit kreisförmigem Querschnitt oder eine gloc kenförmige Gestalt mit dem Größenindex S₁ als Höhe angezeigt werden.

Da der Größenindex S₁ des Hindernisses der Höhe ent spricht, wie vorstehend dargelegt ist, ergeben sich Vorteile dadurch, daß es möglich ist, eine visuelle Differenz des Index S₁ klarer anzugeben und ein Ge samtbild einer Fahrumgebung zu vereinfachen. Weiter hin kann die Möglichkeit der Darstellung eines ent fernten Hindernisses erhöht werden, ohne daß es im Schatten eines nahen Hindernisses liegt.

Obgleich das siebente Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen kreisförmigen Kegel oder eine Glockenform beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung je de gewünschte Form verwenden, bei der der Größenindex S₁ des Hindernisses in drei Dimensionen angezeigt werden kann.

Beispiel 8

Das sechste und das siebente Ausführungsbeispiel wur den in Bezug auf einen Fall beschrieben, bei welchem eine dreidimensionale Figur auf der Grundlage des Größenindex S₁ eines Hindernisses wiedergegeben wird. Wie jedoch in den Fig. 21 bis 24 gezeigt ist, kann die dreidimensionale Figur auf der Grundlage des Grö ßenindexes S₁ und einer Größe S_D der Bewegung des Hindernisses wiedergegeben werden.

Gemäß Fig. 21 werden der Größenindex S₁ und die Größe der Bewegung des Hindernisses durch die Bodenfläche der dreidimensionalen Figur angezeigt, und gemäß Fig. 22 entsprechen die Bödenfläche und die Höhe jedes kreisförmigen Kegels dem Index S₁ und der Größe S_D der Bewegung.

Gemäß Fig. 23 ist ein Scheitelpunkt auf einem Kreis entsprechend dem Index S₁ vorgesehen, und Fig. 24 il lustriert eine dreidimensionale Figur, in welcher ein Scheitelpunkt im Flächenmittelpunkt beider Kreise vorgesehen ist.

Obgleich das achte Ausführungsbeispiel mit Bezug auf den kreisförmigen Kegel oder dergleichen beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung jede gewünschte Form verwenden, die den Größenindex S₁ des Hindernis ses in drei Dimensionen anzeigen kann.

Beispiel 9

Fig. 25 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrumge bungs-Überwachungsgeräts nach dem neunten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Eine Hinderniserken nungseinheit 27 dient zum Bestimmen eines Hindernis ses aus einem von der Bildverarbeitungs-Bereichsbe grenzungseinheit 17 vorgegebenen zweidimensionalen Bild, um einen Größenindex S des Hindernisses zu be rechnen, und zum Erweitern des Indexes S, wenn das Hindernis eine Höhe y hat, die größer als dessen Breite x ist.

Es erfolgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise.

Wenn beispielsweise zwei Hindernisse vorhanden sind, wird angenommen, daß die Hinderniserkennungseinheit 27 die Hindernisse wie beim ersten Ausführungsbei spiel bestimmt, wodurch sich die Umrisse der Hinder nisse gemäß Fig. 26 ergeben.

Während wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Hin derniserkennungseinheit 27 die Größenindizes S₁, S₂ der Hindernisse 21 und 22 entsprechend den Gleichungen (3) und (4) berechnet, werden die resultierenden In dizes S₁ und S₂ nicht als endgültige Bestimmung ver wendet, und der Betrieb wird gemäß folgender Verar beitung weitergeführt.

Das heißt, die Hinderniserkennungseinheit 27 bestimmt weiterhin Verhältnisse ∈₁ = y₁/x₁, ∈₂ = y₂/x₂ zur Mul tiplikation der vorher bestimmten Indizes S₁ und S₂ mit den Erweiterungskoeffizienten entsprechend den Verhältnissen ∈₁ und ∈₂ wie folgt:

S₁ = Erweiterungskoeffizient × S₁ (6)

S₂ = Erweiterungskoeffizient × S₂ (7).

Jeder Erweiterungskoeffizient entsprechend dem Ver hältnis ∈ wird wie folgt eingestellt:

A) Der Erweiterungskoeffizient ist gleich 1 für ∈ < 1. In diesem Fall ist die Höhe des Hindernisses grö ßer als dessen Breite, so daß die durch die Glei chungen (3) und (4) erhaltenen Indizes S als end gültige Indizes S ausgegeben werden.
B) Der Erweiterungskoeffizient ist a für 1 < ∈ < ∈_a (a < 1). In diesem Fall wird ein oberer Grenzwert ∈_a (zum Beispiel ∈_a = 2) so eingestellt, daß das Verhältnis von Höhe zu Breite in einem Bereich entsprechend einem Motorrad ist, und der Erweiterungskoeffi zient a wird beispielsweise auf 2 eingestellt.
C) Der Erweiterungskoeffizient ist b für ∈_a < ∈ < ∈_b (b < 1 und b < a). In diesem Fall werden ein unterer Grenz wert ∈_a und ein oberer Grenzwert (zum Beispiel ∈_b = 3) so eingestellt, daß das Verhältnis von Höhe zu Breite in einem Bereich entsprechend dem eines menschlichen Körpers ist; und der Erweiterungs koeffizient wird beispielsweise auf 4 eingestellt.
Wenn daher das Verhältnis ∈₁ des Hindernisses 21 die Bedingung A und das Verhältnis ∈₂ des Hinder nisses 22 die Bedingung B erfüllen, können die Größenindizies S₁, S₂ der Hindernisse 21 und 22 wie folgt ausgedrückt werden:
S₁ = 1 × S₁ (8)
S₂ = a × S₂ (9).

Wie vorstehend dargestellt ist, wird beim neunten Ausführungsbeispiel der Erweiterungskoeffizient im Hinblick auf das Verhältnis von Höhe zu Breite des Hindernisses multipliziert. Es ist hierdurch möglich, das Hindernis wie ein Motorrad oder ein menschlicher Körper, das klein, aber sehr gefährlich ist, sehr groß darzustellen und den Grad der Gefahr deutlicher anzuzeigen, wodurch sich eine angemessene Entschei dung über die Möglichkeit einer Kollision ergibt.

Beispiel 10

Fig. 27 enthält das Blockschaltbild eines Fahrumge bungs-Überwachungsgeräts nach dem zehnten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Eine Hinderniserken nungs-Hilfseinheit 28 bezieht sich auf einen Grö ßenindex S₀(r) eines Hindernisses, der entsprechend einem Abstand r zum Hindernis voreingestellt ist für den Fall, daß der Abstand r und ein Azimut θ zum Hin dernis von den Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 er faßt werden, und für den Fall, daß die Hinderniser kennungseinheit 18 keinen Größenindex S des Hinder nisses ausgibt, und sie gibt den Größenindex S₀(r) des Hindernisses entsprechend dem von den Laserradar vorrichtungen 11 bis 14 erfaßten Abstand r an die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 aus.

Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.

Als Beispiel erfolgt die Beschreibung eines Falles, bei dem nur ein Hindernis vorhanden ist und die La serradarvorrichtung 11 das Hindernis 21 erfaßt.

Typischerweise berechnet die Hinderniserkennungsein heit 18 den Größenindex S₁ des Hindernisses und gibt diesen aus, wenn die Laserradarvorrichtung 11 das Hindernis 21 erfaßt. Wenn jedoch eine Fehlfunktion bei der Bildverarbeitung auftritt oder die Berechnung für den Index nicht vollständig beendet ist, gibt die Hinderniserkennungseinheit 18 manchmal keinen Index S₁ aus, selbst wenn die Laserradarvorrichtung 11 den relativen Abstand r₁ und den Azimut θ₁ zum Hindernis 21 feststellt.

Folglich bezieht sich die Hinderniserkennungs- Hilfseinheit 28 auf Entscheidungsbezugsdaten S_th(r₁), die mit dem Abstand r₁ in Entscheidungsbezugsdaten S_th(r) verbunden sind, die entsprechend dem Abstand r zum Hindernis 21 voreingestellt sind, wenn die Laser radarvorrichtung 11 den Abstand r₁ und den Azimut θ₁ zum Hindernis 21 feststellt (siehe Fig. 28). Dann vergleicht die Hinderniserkennungs-Hilfseinheit 28 die Entscheidungsbezugsdaten S_th(r₁) mit von der Hin derniserkennungseinheit 18 ausgegebenen Daten S (wel che beispielsweise Daten mit dem Wert 0 ausgibt, wenn sie keinen Index S₁ ausgibt).

Wenn die Daten S größer als die Entscheidungsbezugs daten S_th(r₁) sind, entscheidet die Hinderniserken nungs-Hilfseinheit 28 normalerweise, daß der Index S₁ von der Hinderniserkennungseinheit 18 ausgegeben wird, und beliefert die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 mit dem Index S₁, so wie er ist. Wenn jedoch die Daten S kleiner als die Entscheidungsbezugsdaten S_th(r₁) sind, entscheidet die Hinderniserkennungs- Hilfseinheit 28, daß irgendeine Fehlfunktion bei der Bildverarbeitung auftritt. Dann bezieht sich die Hin derniserkennungs-Hilfseinheit 28 auf Entscheidungsbe zugsdaten S₀(r₁), die mit dem Abstand r₁ in Entschei dungsbezugsdaten S₀(r) verbunden sind, die entspre chend dem Abstand r zum Hindernis voreingestellt sind (siehe Fig. 28), und gibt den Index S₀(r₁) an die Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19 aus.

Fig. 29 zeigt ein illustratives Ausgangssignal der Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit 19.

Wie vorbeschrieben ist, gibt beim zehnten Ausfüh rungsbeispiel, wenn die Hinderniserkennungseinheit 18 keinen Index S₁ ausgibt, die Hinderniserkennungs- Hilfseinheit 28 den Index S₀(r₁) aus. Als Folge hier von ist es möglich, einen Fahrer über das gegenwärti ge Hindernis zu informieren, selbst wenn bei der Bildverarbeitung eine Fehlfunktion auftritt.

Beispiel 11

Fig. 30 enthält das Blockschaltbild eines Fahrumge bungs-Überwachungsgeräts nach dem elften Ausführungs beispiel der Erfindung. Eine Datenersetzungseinheit 29 dient zur Ausgabe eines Substitutionsindexes S_x(r) anstelle eines von der Hinderniserkennungs- Hilfseinheit 28 ausgegebenen Größenindexes S₀(r) ei nes Hindernisses, der einen größeren Wert als der Größenindex S₀(r) hat, an die Fahrumgebungs- Ausgabeeinheit 19 für den Fall, daß die Laserradar vorrichtungen 11 bis 14 einen relativen Abstand r und einen Azimut θ zum Hindernis feststellen und die La serradarvorrichtungen 11 bis 14 keinen Größenindex S des Hindernisses ausgeben, selbst wenn eine vorbe stimmte Zeit T₀ oder mehr seit der Feststellung des Abstandes r und des Azimuts θ verstrichen ist.

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise.

Fig. 31 zeigt einen Zustand, bei dem das Hindernis 21 sich aus einem Bereich I in einem Bereich II bewegt, das heißt einen Zustand, bei dem das Hindernis 21 für eine Zeitspanne von t₁ bis t₃ im Bereich I vorhanden ist und in den Bereich II zu einem Zeitpunkt t₃ ein tritt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist, während die Hin derniserkennungseinheit 18 normalerweise einen Grö ßenindex S(r₂) des Hindernisses 21 unmittelbar vor dem Zeitpunkt t₃ ausgibt, die Berechnung eines Grö ßenindexes S(r₃) des Hindernisses 21 abhängig von ei nem Abstand r₃ und einem Azimut θ₂ nicht vollständig beendet, unmittelbar nachdem das Hindernis 21 in den Bereich II eintritt (d. h. zum Zeitpunkt t₃). Daher bezieht sich die Hinderniserkennungs-Hilfseinheit 28 als ein einleitender Schritt auf den Index S₀(r₃) und gibt diesen aus in Verbindung mit dem Abstand r₃ wie beim zehnten Ausführungsbeispiel.

Jedoch entscheidet bei diesem Ausführungsbeispiel die Datenersetzungseinheit 29, da die Hinderniserken nungseinheit 18 keinen Index S(r₃) ausgibt, selbst nachdem die vorbestimmte Zeitspanne T₀ seit der Aus gabe des Index S₀(r₃) durch die Hinderniserkennungs- Hilfseinheit 28 verstrichen ist, daß irgendeine Fehl funktion bei der Bildverarbeitung auftritt. In diesem Zusammenhang wird die vorbestimmte Zeitspanne T₀ aus reichend länger als die Zeitspanne T_c eingestellt, die für die Berechnung des Index S(r₃) bei der norma len Durchführung der Bildverarbeitung benötigt wird.

Demgemäß gibt die Datenersetzungseinheit 29 einen Wert S_x(r₃) aus anstelle des von der Hinderniserken nungs-Hilfseinheit 28 ausgegebenen Indexes S₀(r₃), der größer als S₀(r₃) ist, um die Fehlfunktion in der Bildverarbeitung klarzustellen, damit der Fahrer auf deren Auftreten aufmerksam gemacht wird.

S_x(r) ist ein Index, der vorhanden ist entsprechend dem Abstand r zum Hindernis wie im Fall von S₀(r).

Wie vorstehend dargestellt ist, gibt beim elften Aus führungsbeispiel die Datenersetzungseinheit 29, wenn die Hinderniserkennungseinheit 18 keinen Index S(r₃) ausgibt, selbst nachdem die vorbestimmte Zeitspanne T₀ oder mehr seit der Ausgabe des Indexes S₀(r₃) durch die Hinderniserkennungs-Hilfseinheit 28 verstrichen ist, einen Wert S_x(r₃) anstelle von S₀(r₃) aus. Als Folge wird ein vergrößertes Bild dargestellt, um die Aufmerksamkeit des Fahrers sicherer auf die Fehlfunk tion zu lenken.

Das elfte Ausführungsbeispiel wurde beschrieben mit Bezug auf den Fall, bei dem der Abstand r entspre chend den repräsentativen Azimutwinkeln θ₁, θ₂, θ₃ und θ₄ und die Ein-/Ausgabe des Indexes S parallel verar beitet werden. Jedoch kann ein Register vorgesehen sein, um die jeweiligen Daten für eine vorbestimmte Zeitspanne zu halten und um die Ein-/Ausgabe und Übertragung von Daten in Reihe über eine einzige Übertragungsleitung durchzuführen in Synchronisation mit einem Takt mit kurzem Zyklus, der ein Viertel oder weniger als die Zeitspanne zwischen den Zeit punkten t₁ und t₂ beträgt.

Beispiel 12

Das elfte Ausführungsbeispiel wurde mit Bezug auf ei nen Fall beschrieben, bei dem eine Datenersetzungs einheit 29 den Index S_x(r₃) anstelle des Indexes S₀(r₃) ausgibt. Alternativ kann, wie in den Fig. 32 und 33 gezeigt ist, für den Fall, daß die Hinder niserkennungseinheit 18 einen Größenindex S(r) eines Hindernisses nicht ausgibt, selbst nachdem eine vor bestimmte Zeitspanne T_x oder mehr von der Feststel lung eines relativen Abstands r und eines Azimuts θ durch die Laserradarvorrichtungen 11 bis 14 verstri chen ist, eine Fehlfunktions-Bestimmungseinheit 30 (eine Fehlfunktions-Anzeigeeinheit) entscheiden, daß irgendeine Fehlfunktion auftritt, und eine Fehlfunk tionszustands-Ausgabeeinheit 31 (eine Fehlfunktions- Anzeigeeinheit) kann das Auftreten der Fehlfunktion anzeigen.

Als ein Beispiel der Ausgabe der Fehlfunktionszu stands-Ausgabeeinheit 31 kann eine konische Figur entsprechend dem Hindernis in Fig. 19 aufflackern, oder Buchstaben wie "Fehler" können auf derselben An zeige wiedergegeben werden. Alternativ kann ein be kanntes Stimmenerzeugungsgerät verwendet werden, um eine Sprachansage wie "Fehler im Bildverarbeitungssy stem" zu erzeugen, oder eine Alarmvorrichtung kann zur Erzeugung eines Pieptons verwendet werden.

Beispiel 13

Die Ausführungsbeispiele wurden mit Bezug auf ein Sy stem beschrieben, um ein Hindernis in einem Umfangs bereich vor einem Fahrzeug 1 zu überwachen. Jedoch kann die Erfindung auf ein System angewendet werden, um das Hindernis in einem Umgebungsbereich in einer Seitenrichtung oder hinter dem Fahrzeug 1 zu überwa chen.

Claims

1. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät mit einer Objekt erfassungseinheit (15) zum Abtasten einer Mehr zahl von geteilten Umgebungsbereichen in Fahrt richtung eines Fahrzeugs (1), um, wenn sich ein Objekt in den Umgebungsbereichen befindet, einen Abstand und einen Azimut vom Fähr zeug (1) zum Objekt festzustellen,
einer Bilderfassungseinheit (16) zum Erfassen zweidimensionaler Bilder in den Umgebungsberei chen, einer Bildverarbeitungs- Bereichsbegrenzungseinheit (17) zum Bestimmen des Umgebungsbereiches, in welchem sich das Objekt befindet, in Abhängigkeit von dem durch die Objekterfassungseinheit (15) festgestellten Azimut, um ein zweidimensionales Bild entsprechend dem bestimmten Umgebungsbereich von der Bilderfas sungseinheit (16) abzuleiten,
einer Hinderniserkennungseinheit (18) zur Unter scheidung von Hindernissen von anderen Objekten anhand ihrer äußeren Dimension durch Verarbeitung des von der Bildverarbeitungs-Bereichsbegrenzungs einheit (17) abgeleiteten zweidimensionalen Bildes auf der Grundlage der von der Objekterfassungsein heit (15) gelieferten Abstandsdaten und zum Be rechnen eines Größenindexes eines Hindernisses (2, 20, 21-23), und
einer ersten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit (19) zum Bestimmen einer Position, an der das Hindernis (2, 20, 21-23) sich befindet, mittels einer räumlichen Koordinate in bezug auf eine Fahrtstrecke des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit vom Abstand und vom Azimut, die von der Objekterfassungseinheit (15) festgestellt wurden, um ein Bild wiederzugeben, das den Größenindex des Hindernisses (2, 20, 21-23) an der bestimmten Position anzeigt.

2. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korrektureinheit (24) zum Begrenzen des durch die Bildverarbeitungs- Bereichsbegrenzungseinheit (17) bestimmten Be reichs, entsprechend dem von der Objekterfassungs einheit (15) festgestellten Abstand, um ein zwei dimensionales Bild entsprechend dem begrenzten Be reich von der Bildverarbeitungs-Bereichsbegren zungseinheit (17) abzuleiten.

3. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorhersageeinheit (25) zum Vorhersagen der Größe einer Bewegung des Hin dernisses (2, 20, 21-23) in Abhängigkeit von dem Ab stand und dem Azimut, die gegenwärtig von der er sten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit (19) festge stellt werden, und von dem Abstand und dem Azimut, die vorher festgestellt wurden, und eine zweite Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit (26) zum Bestimmen einer Position, an der das Hindernis (2, 20, 21-23) sich befindet, in einer räumlichen Koordinate in bezug auf eine Fahrtstrecke des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit vom Abstand und vom Azimut, die ge genwärtig von der Objekterfassungseinheit (15) festgestellt werden, um ein Bild wiederzugeben, das den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hindernisses, (2, 20, 21-23) an der bestimmten Posi tion anzeigt.

4. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fahrumge bungs-Ausgabeeinheit (26) den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hindernisses (2, 20, 21-23) jeweils durch die Größe von Kreisen anzeigt, und daß sie einen der Kreise, der die Größe der Bewegung darstellt, durch einen konzentrischen Kreis anzeigt, der auf einem äußeren Umfang des anderen der Kreise, der den Größenindex des Hindernisses (2, 20, 21-23) dar stellt, angeordnet ist.

5. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorhersageeinheit (25) zum Vorhersagen der Größe und der Richtung einer Bewegung des Hindernisses (2, 20, 21-23) in Abhän gigkeit von dem Abstand und dem Azimut, die gegen wärtig von der ersten Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit (19) festgestellt werden, und von dem Abstand und dem Azimut, die vorher festgestellt wurden, und eine zweite Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit (26) zum Bestimmen einer Position, an der sich das Hinder nis (2, 20, 21-23) befindet, in Abhängigkeit vom Ab stand und vom Azimut, die gegenwärtig von der Ob jekterfassungseinheit (15) festgestellt werden, und der anderen Position, an der sich das Hinder nis (2, 20, 21-23) nach der Bewegung befinden wird, in Abhängigkeit von der Größe und der Richtung der Bewegung, die von der Vorhersageeinheit (25) vor hergesagt wurden, in einer räumlichen Koordinate in bezug auf eine Fahrtstrecke eines Fahrzeugs (1), um ein Bild, das den Größenindex des Hinder nisses (2, 20, 21-23) an der Position anzeigt, an der das Hindernis (2, 20, 21-23) sich befindet, und ein anderes Bild, das die Größe der Bewegung an der Position anzeigt, an der sich das Hindernis (2, 20, 21-23) nach der Bewegung befindet, darzu stellen.

6. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fahrumge bungs-Ausgabeeinheit (26) den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hindernisses (2, 20, 21-23) jeweils durch die Größe von Kreisen, und eine Linie, die eine gemeinsame Tangente für jeden der Kreise dar stellt, anzeigt.

7. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fahrumgebungs- Ausgabeeinheit (19) den Größenindex des Hindernisses (2, 20, 21-23) durch eine dreidimensionale Figur mit einer dem Index entsprechenden Größe anzeigt.

8. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fahr umgebungs-Ausgabeeinheit (26) den Größenindex und die Größe der Bewegung des Hindernisses (2, 20, 21-23) durch eine dreidimensionale Figur mit einer Größe entsprechend dem Index und der Größe der Bewegung an zeigt.

9. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinderniserkennungseinheit (27) den durch die Berech nung bestimmten Größenindex des Hindernisses (22) er weitert, wenn die Höhe des Hindernisses (22) größer als dessen Breite ist.

10. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 5, gekennzeichnet durch eine Hin derniserkennungs-Hilfseinheit (28) für die Bezugnahme auf einen entsprechend einem Abstand zum Hindernis (2, 20, 21-23) voreingestellten Größenindex eines Hin dernisses (2, 20, 21-23) für den Fall, daß der Abstand und ein Azimut zu dem Hindernis (2, 20, 21-23) durch die Objekterfassungseinheit (15) festgestellt werden und die Hinderniserkennungseinheit (18) keinen Grö ßenindex des Hindernisses (2, 20, 21-23) ausgibt, und für die Ausgabe des Größenindexes des Hindernisses (2, 20, 21-23) zu der ersten Fahrumgebungs- Ausgabeeinheit (19), entsprechend dem von der Objekt erfassungseinheit (15) festgestellten Abstand.

11. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Datensubstitutionsein heit (29) zur Ausgabe eines Substitutionsindexes an stelle des von der Hinderniserkennungs-Hilfseinheit (28) ausgegebenen Größenindexes des Hindernisses (2, 20, 21-23), der einen größeren Wert hat als der Größenindex an die erste Fahrumgebungs-Ausgabeeinheit (19), für den Fall, daß die Objekterfassungseinheit (15) den Abstand und den Azimut zum Hindernis (2, 20, 21-23) feststellt und die Hinderniserkennungs einheit (18) keinen Größenindex des Hindernisses (2, 20, 21-23) ausgibt, selbst nachdem eine vorbestimm te Zeitspanne oder mehr seit der Feststellung des Ab standes und des Azimuts verstrichen ist.

12. Fahrumgebungs-Überwachungsgerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Fehlfunktions- Anzeigeeinheit (30) zur Feststellung, daß irgendeine Fehlfunktion stattfindet, um diese anzuzeigen, wenn die Objekterfassungseinheit (15) den Abstand und den Azimut zum Hindernis (2, 20, 21-23) feststellt und wenn die Hinderniserkennungseinheit (18) keinen Größenin dex des Hindernisses (2, 20, 21-23) ausgibt, selbst nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne oder mehr seit der Feststellung des Abstandes und des Azimuts ver strichen ist.