DE68906253T2

DE68906253T2 - Verfahren zur schaetzung der entfernung zwischen einem festen gegenstand und einem sich bewegenden fahrzeug und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens.

Info

Publication number: DE68906253T2
Application number: DE1989606253
Authority: DE
Inventors: Henri Fousse; Parquier Guy Le
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: EP0373979A1; FR2639108B1; DE68906253D1; FR2639108A1; EP0373979B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen des Abstandes zwischen einem festen Gegenstand, beispielsweise dem Erdboden, und einem in Bewegung befindlichen Fahrzeug, beispielsweise einem Flugzeug, wobei eine Folge von Bildern, die durch einen an dem Fahrzeug angebrachten Sensor analysiert werden, verwendet wird. Wenn diese Bilder in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind, nimmt die Größe eines jeden Gegenstandes von einem Bild zum nächsten in dem Maß zu, in dem sich das Fahrzeug dem Gegenstand nähert, anschließend verschwindet der Gegenstand indem er das Bild verläßt, wenn sich das Fahrzeug in der Nähe desselben vorbei bewegt. Die Größe des Bildes des Gegenstandes und dessen Position im analysierten Bild verändern sich kontinuierlich in Abhängigkeit vom Abstand des Fahrzeugs vom Gegenstand.
Bekannte Verfahren erlauben die Schätzung des Abstandes zwischen einem festen Gegenstand und einem Fahrzeug, auf dem ein Bildsensor angebracht ist. Diese bekannten Verfahren haben die Eigenschaft gemeinsam, daß sie eine räumliche Differenzierung der Bilder ausnutzen, um die Umrisse des Gegenstandes sichtbar zu machen. Die Bewegung der Umrisse erlaubt anschließend die Auswertung der Geschwindigkeit der verschiedenen im Bild vorhandenen Gegenstände. Das auf diese Weise bestimmte Geschwindigkeitsfeld erlaubt die Schätzung des Abstandes des Fahrzeugs. Zur Erläuterung des Standes der Technik kann beispielsweise das Patent US 4 746 790 erwähnt werden.
Die bekannten Verfahren sind gegenüber einem Rauschen sehr empfindlich, weil sie zur Sichtbarmachung der Umrisse von Gegenständen eine räumliche Differenzierung des Bildes und dann zur Sichtbarmachung der Bewegungen der Umrisse die Verarbeitung einer zeitlichen Ableitung verwenden. Diese zwei aufeinanderfolgenden Differenzierungen betonen die räumlichen und zeitlichen hohen Frequenzen. Daher wird das Signal-/Rausch- Verhältnis stark beeinflußt. Sie sind daher besonders schlecht für Bilder geeignet, die mit einem starken Rauschen behaftet sind, etwa die von einer Infrarotkamera gelieferten Bilder. Andererseits besteht bei ihnen die Schwierigkeit, die Umrisse wieder aufzufinden, wenn diese von weichen Übergängen gebildet werden. Schließlich erfordert die Bestimmung der Umrisse in jedem Bild viele Rechenvorgänge, die in Fchtzeit schwer zu verwirklichen sind.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren, das eine Integration der Folge von durch den Sensor analysierten Bildern verwendet, wobei anstatt einer Differenzierung diese Bilder gemäß verschiedenen, zeitabhängigen Vergrößerungsregeln vergrößert werden. Diese Integration gestattet die Filterung des Rauschens, so daß das Verfahren gegenüber dem Rauschen verhältnismäßig unempfindlich ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Schätzen des Abstandes zwischen einem festen Gegenstand und einem in Bewegung befindlichen Fahrzeug verwirklicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
- Analysieren der Bilder des Gegenstandes mittels eines am Fahrzeug angebrachten Bildsensors;
- Ausrichten der Bilder in bezug auf das Fahrzeug, dessen Geschwindigkeitsvektor auf die optische Achse des Sensors ausgerichtet ist;
- Integrieren der Helligkeitswerte der Bildelemente der vom Sensor nacheinander analysierten Bilder und der Helligkeitswerte der Bildelemente einer Folge von sogenannten vorhergesagten Bildern in mehreren Bildspeichern, die jeweils mehreren vorgegebenen Werten für den Abstand entsprechen, wobei der Helligkeitswert eines jeden Bildelementes eines vorhergesagten Bildes bestimmt wird: in Abhängigkeit vom integrierten Helligkeitswert des betreffenden Bildelementes, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von der Position des Bildelementes im vorhergesagten Bild, und in Abhängigkeit von dem dem betreffenden Speicher entsprechenden Abstandswert, derart, daß das vorhergesagte Bild einer von der Zeit abhängigen Zunahme der Vergrößerung unterworfen ist;
- Suchen desjenigen Speichers in den mehreren Speichern, bei dem der integrierte Helligkeitswert den größten Kontrast aufweist, und Ableiten einer Schätzung des Abstandes aus diesem Wert.
Mit Hilfe der folgenden Beschreibung und der sie begleitenden Figuren wird die Erfindung besser verständlich und werden weitere Einzelheiten deutlich:
- Die Fig. 1 ist ein optisches Schema, welches das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete optische Phänomen erläutert;
- die Fig. 2 zeigt Beispiele von Graphen des Winkels, unter dem der Sensor von einem in Bewegung befindlichen Fahrzeug aus einen Gegenstand sieht, wobei der Winkel vom Abstand abhängt, der von diesem Fahrzeug in Richtung zum Gegenstand durchfahren wird;
- die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; - die Fig. 4 bis 6 erläutern die Funktion dieses Ausführungsbeispiels;
- die Fig. 7 bis 9 zeigen schematisch die Funktion eines Teils dieses Ausführungsbeispiels;
- die Fig. 10 zeigt das detailliertere Blockschaltbild eines Teils dieses Ausführungsbeispiels.
Die Fig. 1 erläutert die Funktion eines Bildsensors 1, wenn sich das diesen Bildsensor tragende Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit V in einer Richtung bewegt, die annähernd gleich der auf einen Gegenstand B orientierten Richtung ist, ohne mit dieser Richtung übereinzustimmen. Ein optisches System L erzeugt in der Ebene des Sensors 1 das Bild b des Gegenstandes. Der Abstand d&sub0; zwischen dem optischen System L und dem Sensor 1 ist konstant. Von der optischen Achse A des Bildsensors wird angenommen, daß sie auf den Geschwindigkeitsvektor V ausgerichtet ist. In der Praxis kann der Mittelpunkt o des Bildes in Richtung des Geschwindigkeitsvektors V durch eine Bildfixierungseinrichtung bekannten Typs, welche von einer Trägheitseinrichtung bekannten Typs geregelt wird, stabilisiert werden. Die Achse A des Bildsensors braucht daher nicht mit der Achse der Geschwindigkeit des Fahrzeugs übereinzustimmen, weil der Helligkeitswert eines jeden Bildelementes des Bildes neu berechnet wird, um ein Bild zu erhalten, das zu demjenigen Bild äquivalent ist, das erhalten wird, wenn der Sensor 1 auf die Richtung des Vektors V ausgerichtet ist.
Wenn sich der Gegenstand B in einem Abstand D1 vom Fahrzeug befindet, wird er unter einem Winkel θ1 gesehen, wobei sich sein Bild b in einem Abstand r1 vom Mittelpunkt o des Sensors, d.h. vom Mittelpunkt des Bildes befindet. Wenn sich nach einer bestimmten Zeit das Fahrzeug geradlinig bewegt hat, befindet sich der Gegenstand B in einem Abstand D2, der kleiner als D1 ist. Der Gegenstand B bleibt in bezug auf die Achse A in einem konstanten Abstand R. Der Gegenstand B wird daher unter einem Winkel θ2 gesehen, der größer als θ1 ist. Sein Bild b befindet sich daher in einem Abstand r2 vom Mittelpunkt o des Sensors, wobei r2 größer als r1 ist und wobei die Größe des Bildes b größer als diejenige ist, die es vorher besessen hat.
r(t)/d0 = R/D(t)
Es zeigt sich, daß sich der Abstand r(t) zwischen dem Mittelpunkt o des vom Sensor analysierten Bildes und dem Mittelpunkt des Bildes b des Gegenstandes mit einer Geschwindigkeit ändert, die zum Abstand r(t) und zur logarithmischen Ableitung des Abstandes D(t) zwischen dem Fahrzeug und dem Gegenstand B proportional ist.
dr/dt = [r(t)/D(t)] [dD(t)/dt] = [-r(t)/D'(t)] V (2)
Andererseits zeigt sich, daß die Größe des Bildes b des Gegenstandes zum Abstand D(t) umgekehrt proportional ist.
Die Fig. 2 zeigt Beispiele von Graphen des Winkels h, unter dem der Sensor einen Gegenstand sieht, wenn sich das Fahrzeug bewegt, wobei der Winkel h vom Abstand DP abhängt, der vom Fahrzeug durchfahren wird. Der Wert von h legt die Größe des Bildes b des Gegenstandes fest. Ein erster Gegenstand wird in einem anfänglichen Zeitpunkt, der einem durchfahrenen Abstand Null entspricht, unter einem Winkel von 4º gesehen. Ein zweiter Gegenstand wird im anfänglichen Zustand unter einem Winkel von 8º gesehen. Für jeden dieser Gegenstände zeigen drei Graphen die jeweilige Änderung des Winkels θ für einen Wert des Anfangsabstandes D0 = 1,5 km, dann 2 km, dann 3 km. Es wird deutlich, daß sich für denselben Gegenstand, beispielsweise denjenigen, der anfangs unter einem Winkel von 4º gesehen wird, die drei Graphen in dem Maß, in dem sich das Fahrzeug dem Gegenstand annähert, sehr stark unterscheiden. Diese Unterscheidung der Graphen läßt daran denken, daß es möglich ist, den Anfangsabstand D0 und dann den Abstand in jedem Zeitpunkt ausgehend von der Entwicklung des Graphen des beobachteten Winkels θ zu schätzen. Es wird darauf hingewiesen, daß sich der Abstand r(t) zwischen dem Mittelpunkt o des Bildes und dem Mittelpunkt des Bildes b des Gegenstandes entlang von Graphen verändert, die den in Fig. 2 gezeigten Graphen ähnlich sind.
Nun wird angenommen, daß die vom Sensor 1 nacheinander analysierten Bilder in einem Speicher integriert werden, in dem die aufeinanderfolgenden Helligkeitswerte eines jeden Bildelementes in einem Bereich des Speichers gesammelt werden; außerdem wird angenommen, daß dieser Speicher ständig gelesen wird, um auf einem Bildschirm ein Bild anzuzeigen, das sich aus dieser Integration ergibt. Dieses resultierende Bild weist um das Bild b des Gegenstandes eine verschwommene Zone auf, weil keine exakte Überlagerung der verschiedenen Bilder b des Gegenstandes gegeben ist.
Jetzt wird angenommen, daß der Abstand D(t) in jedem Zeitpunkt t bekannt ist und daß das optische System L mit festem Brennpunkt durch eine optische Einrichtung mit variablem Brennpunkt ersetzt ist, deren Brennweite in Abhängigkeit vom Abstand D(t) gesteuert wird, derart, daß die Größe und die Position des Bildes b des Gegenstandes konstant gehalten wird. In diesem Fall erscheint das integrierte Bild vollständig scharf, weil eine exakte Überlagerung der Folge der vom Sensor analysierten Bilder gegeben ist. Das Bild ist daher perfekt scharf, dann und nur dann, wenn die Brennweite der optischen Einrichtung mit variablem Brennpunkt perfekt in Abhängigkeit vom Abstand D(t) zwischen dem Fahrzeug und dem Gegenstand gesteuert wird. Dieser Abstand D(t) verändert sich gemäß einem sehr einfachen linearen zeitlichen Verlauf, der in Abhängigkeit vom Abstand D0 in einem anfänglichen Zeitpunkt und in Abhängigkeit vom Betrag des Vektors V der Fahrzeuggeschwindigkeit, von der angenommen wird, daß sie konstant und vollständig bekannt ist, ausgedrückt werden:
D(t) =D0-V t (3)
Wenn im Gegensatz zur obigen Annahme das Problem besteht, in jedem Zeitpunkt den Abstand D(t) zu bestimmen, ist es vorstellbar, mehrere Sensoren, mehrere optische Einrichtungen mit variablem Brennpunkt und mehrere Steuereinrichtungen, die die Brennweite der optischen Einrichtungen mit variablem Brennpunkt gemäß mehreren zeitlichen Verläufen steuern, zu verwenden, wobei die zeitlichen Verläufe jeweils mehreren Werten des anfänglichen Abstandes für dieselbe bekannte Geschwindigkeit V entsprechen. Von der Folge der von jedem der Sensoren analysierten Bilder wird angenommen, daß sie in einem Speicher integriert und auf einem Bildschirm angezeigt werden. Unter den auf diese Weise auf dem Bildschirm erhaltenen mehreren Bildern gibt es nur ein vollständig scharfes Bild. Dieses Bild entspricht der Steuerung, die in jedem Zeitpunkt einen Abstandswert vorhersagt, der gleich dem tatsächlichen Abstand D(t) ist.
Diese Vorbemerkung erlaubt ein besseres Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens, weil auch in ihm mehrere zeitliche Verläufe verwirklicht werden, von denen ein einziger den tatsächlichen Wert des Abstandes D(t) in jedem Zeitpunkt wiedergibt. Es besteht nicht darin, die Brennweite einer optischen Einrichtung mit variablem Brennpunkt zu verändern, sondern darin, die Helligkeitswerte eines vorhergesagten Bildes anhand eines hypothetischen Verlaufs zu berechnen, der den Abstand D(t) in Abhängigkeit von der Zeit angibt. Für mehrere zeitliche Verläufe werden jeweils mehrere vorhergesagte Bilder berechnet. Die Folge der mittels eines jeden zeitlichen Verlaufs vorhergesagten Bilder wird in einem Bildspeicher in derselben Zeit integriert, in der die Folge der Bilder vom Sensor analysiert wird. In dem dem exakten zeitlichen Verlauf entsprechenden Speicher besitzen dann die integrierten Helligkeitswerte einen maximalen Kontrast, weil das integrierte Bild scharf ist. Dagegen besitzen die integrierten Helligkeitswerte in den den unexakten zeitlichen Verläufen entsprechenden Speichern einen schwächeren Kontrast, der einem integrierten Bild entspricht, das verschwommen ist, weil bei der Überlagerung der vorhergesagten Bilder die Position und die Größe des Bildes des Gegenstandes nicht genau mit der Position und der Größe des Gegenstandes in den analysierten Bildern übereinstimmt. Da sich die Größe des Gegenstandes und dessen Position mit der Zeit ändern, ist es selbstverständlich notwendig, eine Integration mit Ausblendung zu verwirklichen, um die Gewichte der Helligkeitswerte der ältesten Bilder gegenüber den neuesten Bildern zu verringern.
Die Schätzung des Abstandswertes D(t) in jedem Zeitpunkt besteht daher darin, ununterbrochen in den Speichern denjenigen Speicher zu suchen, in dem der integrierte Helligkeitswert den größten Kontrast aufweist.
Die Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie umfaßt: einen Bildsensor 1; eine Einrichtung 2 zum Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; mehrere Korrelatoren 3 bis 6; eine Einrichtung 7 für aufeinanderfolgende Initialisierungen; eine Einrichtung 8 zur Mittelwertberechnung; mehrere Subtraktoren 9 bis 12; eine Einrichtung 13 zur Auswahl des maximalen Kontrasts; einen Ausgangsanschluß 14 zum Liefern eines Videosignals; und einen Ausgangsanschluß 15 zum Liefern eines Schätzwerts des Abstandes D(t).
Jeder Korrelator ist einem Subtrahierer zugeordnet und entspricht einem unterschiedlichen Zeitverlauf. Beispielsweise ist die Anzahl der Korrelatoren gleich 100. Jeder Korrelator wird zu einem verschiedenen Zeitpunkt, T1, T2, T3,..., bzw. T100, jedoch bei identischem anfänglichen Abstandswert DI, der gleich dem maximalen Abstand für die Erkennung eines Gegenstandes ist, initialisiert. Die 100 Zeitverläufe, die hypothetische Abstandswerte liefern, sind daher die folgenden:
D1(t) = DI - V (t-T1)
D2(t) =DI - V (t-T2)
D100(t) = DI - V (t-T100) (4)
Diese Zeitverläufe ergeben die gleichen Werte wie die Zeitverläufe der Form DO - V t, worin der anfängliche Abstandwert DO für jeden Verlauf unterschiedlich ist. Die Auflösung der Messung hängt von der Anzahl der Verläufe und vom Zeitintervall zwischen den verschiedenen Anfangszeitpunkten der Korrelatoren ab. Die Wahl des Wertes DI und die Wahl der Zeitpunkte T1 bis T100 hängt von der angestrebten Anwendung ab und liegt im Umfang des Wissens des Fachmanns. Im allgemeinen ist die gewünschte Auflösung bei großen Abständen weniger groß als bei kleinen Abständen. Folglich werden die Intervalle zwischen den Initialisierungszeitpunkten T1 ,..., T100 nicht identisch gewählt. Andererseits ist das Verfahren bei geringen Abständen gegenüber Veränderungen des Abstandes empfindlicher als bei großen Abständen. Dies ist daher ein weiterer Grund für die Wahl von Initialisierungszeitpunkten, mit denen bei geringen Abständen eine bessere Auflösung erhalten werden kann.
Jeder Korrelator wie etwa der Korrelator 3 besitzt einen Eingangsanschluß 16, der mit dem Ausgang des Bildsensors 1 verbunden ist, einen Eingangsanschluß 17, der mit dem Ausgang der Einrichtung 2 zur Messung der Geschwindigkeit verbunden ist, und einen Initialisierungs-Eingangsanschluß 19, der mit einem Ausgang der Einrichtung 7 verbunden ist; jeder Korrelator 3 besitzt außerdem einen Ausgangsanschluß 18, der mit einem Eingang der Einrichtung 8 und mit einem ersten Eingang des Subtrahierers 9 verbunden ist. Jeder Subtrahierer 9 bis 12 besitzt einen zweiten Eingang, der mit dem Ausgang der Einrichtung 8 verbunden ist, und einen Ausgang, der jeweils mit einem Eingang der Einrichtung 13 verbunden ist. Zwei Ausgänge der Einrichtung 13 sind mit den Ausgangsanschlüssen 14 bzw. 15 verbunden.
Jeder Korrelator wie etwa der Korrelator 3 empfängt an seinem Eingangsanschluß 16 eine Folge von digitalen Werten, die die Helligkeitswerte eines vom Bildsensor 1 analysierten Bildes sind; jeder Korrelator emptangt außerdem an seinem Eingangsanschluß 17 einen von der Einrichtung 2 gelieferten Meßwert der Geschwindigkeit V. Jeder Korrelator liefert an seinem Ausgangsanschluß 18 eine Folge von digitalen Werten, die die integrierten Helligkeitswerte sind, wobei jeder Wert einem Bildelement entspricht.
In einem gegebenen Zeitpunkt liefern die Korrelatoren 3 bis 6 integrierte Helligkeitswerte, die homologen Bildelementen entsprechen, d.h. solchen Bildelementen, die dieselbe Position in einem Bild besitzen. Die Einrichtung 8 berechnet für ein Bild einen Mittelwert der von den Korrelatoren 3 bis 6 gelieferten integrierten Helligkeitswerte. Die Subtrahierer 9 bis 12 berechnen jeweils die Differenz zwischen jedem integrierten Helligkeitswert und dem vom Ausgang der Einrichtung 8 gelieferten Mittelwert. Jeder Differenzwert wird in den Kontrast eines Bildelements des integrierten Bildes in bezug auf die mittlere lokale Helligkeit dieses integrierten Bildes überführt.
Diese Einrichtung bildet einen Detektor für hohe räumliche Frequenzen, der aus dem folgenden Grund frei von Rauschen ist. Wenn das Bild eines Gegenstandes am Ausgang eines der Korrelatoren 3 bis 6 scharf ist, ist es am Ausgang der anderen Korrelatoren und a fortiori am Ausgang der einen Mittelwert berechnenden Einrichtung 8 zwangsläufig verschwommen. Der Ausgang der Einrichtung 8 zur Mittelwertberechnung liefert daher ein Signal, das einem sehr verschwommenen mittleren Bild entspricht und frei von Rauschen ist, weil der Mittelwert aus einer großen Anzahl von integrierten Bildern (100) berechnet wird. Die Subtraktion dieses Mittelwertbildes von jedem der integrierten Bilder, die den Ausgangssignalen der Korrelatoren entsprechen, fügt daher keinerlei zusätzliches Rauschen hinzu. Sie erlaubt daher die sehr starke Dämpfung der niedrigen räumlichen Frequenzen des Bodens, ohne die hohen räumlichen hohen Frequenzen, die den Umrissen entsprechen, zu verändern.
Die Einrichtung 13 vergleicht die Werte der Differenzen, die von den Subtrahierern 9 bis 12 für jedes Bildelement geliefert werden und bestimmt den größten Wert. Sie liefert am Ausgangsanschluß 14 diesen größten Wert und am Ausgangsanschluß 15 ein binäres Wort D(t), welches ein gewählter Abstandswert aus den einhundert möglichen Werten ist: D1(t) ,..., D100(t). Der gewählte Wert wird im Zeitpunkt t von der Einrichtung 13 gemäß einer der folgenden Formeln (6) berechnet. Die gewählte Formel entspricht der Differenz der Helligkeit, die für das betrachtete Bildelement den größten Absolutwert besitzt.
Die Folge der digitalen Werte der Helligkeitsdifferenzen, die vom Ausgangsanschluß 14 geliefert wird, kann in eine Anzeigeeinrichtung eingegeben werden, um ein Bild der vom Bildsensor 1 beobachteten Szene wiederherzustellen. Der Aufbau der Einrichtung 13 wird im einzelnen nicht weiter beschrieben, weil die Verwirklichung der Mittel zum Vergleichen der Differenzwerte, zum Auswählen eines von ihnen und zum Berechnen des entsprechenden Abstandes D(t) im Umfang des Wissens des Fachmannes liegt.
Jeder der Korrelatoren 3 bis 6 integriert mit Ausblendung in einem sogenannten Speicher für integierte Bilder die Helligkeitswerte der vom Sensor 1 nacheinander analysierten Bilder und die Helligkeitswerte der vorhergesagten Bilder. Der Helligkeitswert eines jeden Bildelements eines vorhergesagten Bildes wird in Abhängigkeit von der Position des betreffenden Bildelements im betreffenden vorhergesagten Bild, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs und in Abhängigkeit von der Zeit, die ab dem Zeitpunkt der Initialisierung des Korrelators verstreicht, berechnet.
Die anfängliche Position und die anfängliche Größe des Gegenstandes im ersten vorhergesagten Bild, d.h. direkt nach dem Zeitpunkt der Initialisierung des Korrelators, werden von der Position bzw. von der Größe des Gegenstandes in dem in diesem Zeitpunkt vom Sensor analysierten Bild erzewugt. Anschließend werden die Position und die Größe für die anderen vorhergesagten Bilder aus der Position und der Größe des Bildes des Gegenstandes, wie sie durch das integrierte Bild dargestellt werden, abgeleitet. Jedes vorhergesagte Bild hängt daher gleichzeitig von den vorhergehenden vorhergesagten Bildern und von den vorhergehenden analysierten Bildern ab, es ist jedoch ein Ausblendungskoeffizient vorgesehen, damit die Gewichtungsfaktoren der jeweils ältesten Bilder mit der Zeit abnehmen.
In dem vorhergesagten Bild wird die jedes Bildelement darstellende Helligkeitsinformation in bezug auf den Mittelpunkt o des Bildes, der mit dem Geschwindigkeitsvektor V des Fahrzeugs zur Deckung gebracht ist, radial verschoben. Die Helligkeitsinformationen sämtlicher Bildelemente auf einem Kreis mit gegebenen Radius werden unabhängig davon, ob sie einen Gegenstand darstellen, identisch verschoben. Die Verschiebung der Helligkeitsinformation eines Bildelements besteht darin, daß dieser Helligkeitswert einem der benachbarten Bildelemente zugeordnet wird, wobei die diskontinuierliche Struktur des Bildes zu Zickzack-Verschiebungen führt, durch die eine mittlere Bahn erhalten werden kann, die in radialer Richtung orientiert ist.
Die Fig. 4 zeigt die Verschiebung des Bildes eines Gegenstandes im Inneren von analysierten Bildern. Das Bild des Gegenstandes verschiebt sich auf einer radial orientierten Halbgeraden R1 in Richtung Bildrand. Das Bild des Gegenstandes besetzt im ersten analysierten Bild, in dem der Gegenstand zum ersten Mal wahrgenommen wird, ein einziges Bildelement 21. Dann besetzt es im zweiten analysierten Bild ein Bildelement 22, das vom Mittelpunkt etwas weiter entfernt ist als das vorhergehende Bildelement 21. Dann besetzt es im dritten Bild eine Gruppe 23 von vier Bildelementen. Dann besetzt es im vierten Bild eine Gruppe 24 von neun Bildelementen. Nach Maßgabe der Verschiebung des Bildes des Gegenstands nimmt die Größe des Bildes gemäß einer Ähnlichkeitstransformation in einem Verhältnis zu, das zum Abstand r(t) zwischen dem Mittelpunkt o des Bildes und dem Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes proportional ist. In diesem Beispeil besitzt das Bild des Gegenstandes eine quadratische Form, selbstverständlich kann es jedoch eine komplexere Form mit Rändern, die eine abnehmende Helligkeit besitzen, aufweisen.
Das Bild wird in Form von quadratischen Bildelementen abgetastet, die ohne Versatz von einer Zeile zur nächsten überlagert werden. In anderen Beispielen kann das Bild ein rechtwinkliges Format oder aber eine hiervon verschiedene Abtaststruktur besitzen.
Wenn die Folge der vorhergesagten Bilder gemäß einem zeiflichen Verlauf vorhergesagt wird, der dem tatsächlichen Abstand einen identischen Abstandswert verleiht, stimmt sie in jedem Zeitpunkt mit der Folge der analysierten Bilder bis auf eine Näherung überein, die von Fehlern der Abtastung des Bildes und von der begrenzten Anzahl der verwendeten Zeitverläufe herrührt.
Die Fig. 5 zeigt das Verfahren, das von jedem der Korrelatoren 3 bis 6 ausgeführt wird, um ein vorhergesagtes Bild anhand des integrierten Bildes zu bestimmen. Diese Figur zeigt schematisch den Speicher für integrierte Bilder und die Übertragung der Information in denselben, wenn das vorhergesagte Bild zum integrierten Bild hinzugefügt wird. Die Hinzufügung des analysierten Bildes im selben Zeitpunkt ist in dieser Figur nicht dargestellt. Jedes Quadrat stellt eine Speicherzelle dar und entspricht einem Bildelement des Bildes. Die Bestimmung eines vorhergesagten Bildes und dessen Hinzufügung besteht darin, daß die Helligkeitswerte des integrierten Bildes entlang der radialen Halbgeraden, die durch den Mittelpunkt E des Bildspeichers verläuft, verschoben werden.
Dieser besitzt beispielsweise 512 * 512 Zellen, die in Form eines Quadrats verteilt sind und 512 * 512 Bildelementen eines Bildes entsprechen. Die betreffenden Abstände im Speicher und die betreffenden Abstände in den Bildern werden durch Bildelemente ausgedrückt. Sämtliche Helligkeitswerte, die sich in den Zellen 25 befinden, die sich in einem Abstand d1 vom Mittelpunkt E des Speichers befinden, werden gleichzeitig und mit derselben Zentrifugalgeschwindigkeit an die jeweils anderen Zellen 26, die sich vom Mittelpunkt E weiter entfernt befinden und ihrerseits auf ein und demselben Kreis angeordnet sind, verschoben. Die Helligkeitswerte, die sich in Zellen 27 in einem Abstand d2 vom Mittelpunkt E befinden, werden sämtlich mit derselben Zentrifugalgeschwindigkeit an andere Zellen 28 bis 31 verschoben, die vom Mittelpunkt E weiter entfernt sind. In diesem zweiten Fall ist jedoch die Länge des Geschwindigkeitsvektors größer als im ersten Fall, weil sich das Bild des Gegenstandes schneller bewegt, wenn es sich in der Nähe der Bildränder befindet; außerdem wird jeder Helligkeitswert gleichzeitig in mehrere Zellen 28 bis 31 übertragen, weil die Größe des Bildes des Gegenstandes in dem Maß zunimmt, in dem es sich an die Bildränder bewegt.
Wie durch die obenerwähnte Formel (2) angegeben, ist die Geschwindigkeit der radialen Bewegung des Mittelpunkts des Bildes des Gegenstandes zum Abstand r(t) des Mittelpunkts des Gegenstands vom Mittelpunkt o des Bildes und zur Länge des Geschwindigkeitsvektors V des Fahrzeugs proportional; außerdem ist die Geschwindigkeit der radialen Verschiebung zum Abstand D(t) zwischen dem Fahrzeug und dem Gegenstand indirekt proportional. Desgleichen muß die Geschwindigkeit der radialen Verschiebung der Helligkeitswerte im Speicher für integrierte Bilder eines jeden Korrelators zum Abstand d zwischen dem Mittelpunkt E des Bildspeichers und der den zu verschiebenden Helligkeitswert enthaltenden Zelle proportional und außerdem zur Länge des Geschwindigkeitsvektors V des Fahrzeugs proportional und außerdem zum hypothetischen Abstand D1(t) oder ... D100(t), der durch den entsprechenden zeitlichen Verlauf im betreffenden Korrelator gegeben ist, indirekt proportional sein.
Die Fig. 6 zeigt die Funktion der Mehrzahl der Korrelatoren im zeitlichen Verlauf. Sie zeigt den Graphen des vorhergesagten Abstandes rpi(t) zwischen dem Mittelpunkt E des vorhergesagten Bildes und dem Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes in diesem vorhergesagten Bild für die Korrelatoren C1,..., C6. Der vom i-ten Korriator Ci vorhergesagte Abstand rpi(t) wird aus den Formeln (1) und (4) abgeleitet:
rpi(t) = (R d0)/Di(t) = (R d0)/(DI - V (t - Ti)) (5)
Im Anfangszeitpunkt Ti ist der vorhergesagte Abstand rpi(t) gleich dem tatsächlichen Abstand r(Ti) zwischen dem Mittelpunkt o des analysierten Bildes und dem Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes, weil der Korrelator mit einem analysierten Bild initialisiert wird:
rpi(Ti) = r(Ti) (6)
Mit der Formel (1) kann R d0 als Funktion von r(Ti) ausgedrückt werden:
r(Ti) = (R d0)/DI (7)
also
rpi(t) = (DI r(Ti))/(DI - V (t - Ti)) (8)
In diesem Beispiel ist um einer besseren Verständlichkeit willen die Anzahl der Korrelatoren auf 6 begrenzt. Die Korrelatoren werden in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten T1, T2,..., T6 durch von dem Sensor gelieferte Bilder initialisiert, in welchen sich der Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes jeweils in wachsenden Abständen r1, r2,..., r6 in bezug auf den Mittelpunkt o des vom Sensor analysierten Bildes befindet.
Ein erster Korrelator C1 wird im Zeitpunkt T1 durch ein vom Sensor geliefertes Bild, in dem sich der Mittelpunkt des Bildes des Gegenstands in einem Abstand r1 vom Zentrum des analysierten Bildes befindet, initialisiert. Dieser erste Korrelator C1 bestimmt eine Folge von vorhergesagten Bildern, in denen sich der Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes vom Mittelpunkt E des vorhergesagten Bildes entlang eines das Bezugszeichen C1 tragenden Graphen entfernt.
Ein zweiter Korrelator C2 wird im Zeitpunkt T2, der später als T1 ist, durch ein Bild initialisiert, das vom Sensor geliefert wird und in dem sich der Mittelpunkt des Bildes des Gegenstands in einem Abstand r2, der größer als r1 ist, zum Mittelpunkt o des analysierten Bildes befindet. Dieser zweite Korrelator bestimmt eine Folge von vorhergesagten Bildern, in denen sich der Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes vom Mittelpunkt E des vorhergesagten Bildes enflang eines das Bezugszeichen C2 tragenden Graphen entfernt.
Ebenso bestimmen die anderen Korrelatoren (C3,..., C6) jeweils eine Folge von vorhergesagten Bildern, in denen sich der Mittelpunkt E des vorhergesagten Bildes jeweils entlang den die Bezugszeichen C3,..., C6 tragenden Graphen verschiebt.
In diesem Beispiel besitzt der vierte Korrelator C4 einen zeitlichen Verlauf, der genau dem Änderungsverlauf des tatsächlichen Abstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Gegenstand entspricht. Folglich verläuft die Kurve C4 genau durch die Punkte (r4, T4), (r5, T5), (r6, T6). Wenn diese Graphen in einem gegebenen Zeitpunkt betrachtet werden, besitzen sie eine unterschiedliche Steigung. Folglich ergibt eine Integration der Helligkeit der anlaysierten Bilder und der vorhergesagten Bilder in einem Zeitintervall in der Umgebung dieses gegebenen Zeitpunktes nicht denselben integrierten Wert. Diese Differenz des integrierten Wertes entspricht einer das Bild des Gegenstandes umgebenden Verschwommenheit in den integrierten Bildern der vom Korrelator C4 verschiedenen Korrelatoren.
In der Praxis berücksichtigt keiner der Korrelatoren, ob in den Bildern ein sichtbarer Gegenstand vorhanden ist oder nicht. Er verarbeitet nicht einfach den Mittelpunkt eines Gegenstandes, sondern jedes Bildelement des integrierten Bildes.
Die Bestimmung eines vorhergesagten Bildes, in dem sich der Mittelpunkt des Bildes des Gegenstandes gemäß der Formel (8) verschiebt und in dem die Größe dieses Bildes proportional zu rpi(t) zunimmt, wird für jedes Bildelement des integrierten Bildes mittels einer Leseoperation in der ersten Zelle, gefolgt von einer Schreiboperation in wenigstens einer zweiten Zelle des Speichers für integrierte Bilder verwirklicht. Der in die zweite Zelle geschriebene Wert stellt die Summe des Helligkeitswertes desjenigen Bildelements des analysierten Bildes, das dieser zweiten Zelle entspricht, und eines vorhergesagten Helligkeitswertes dar, welcher ganz einfach aus dem in der ersten Zelle gelesenen integrierten Helligkeitswert gebildet wird, nachdem dieser mit einem Koeffizienten k multipliziert worden ist, der zwischen 0 und 1 enthalten ist, um eine Integration mit Ausblendung zu gewährleisten.
Die Bestimmung des vorhergesagten Wertes besteht daher im wesentlichen darin, zu bestimmen, wo sich die erste Zelle befindet, wenn bekannt ist, daß sich die Helligkeitswerte im vorhergesagten Bild des i-ten Korrelators gemaß der Formel (8) verschieben. Eine Differentiation dieser Formel zeigt, daß eine elementare radiale Verschiebung d[rpi(t)] von einer ersten Zelle zu einer zweiten Zelle eine Länge besitzen muß, die zum Abstand r(Ti) zwischen dem Mittelpunkt E des Speichers für integrierte Bilder und der ersten Zelle, zur Länge des Geschwindigkeitsvektors V des Fahrzeugs, zur Dauer dt der Verschiebung und zum Initialisierungsabstand sämflicher Korrelatoren Di proportional ist.
d[rpi(t)] = DI x V x r(Ti) x dt
In der Praxis wird die Bestimmung eines jeden vorhergesagten Helligkeitswertes für radiale elementare Verschiebungen fester Länge und jeweils für ein Bildelement ausgeführt. Daher ist die erste Zelle stets mit der zweiten Zelle verbunden. Wenn die Länge der elementaren Verschiebung vorgegeben ist, ist ihre Dauer in Abhängigkeit von der Anfangsposition der ersten Zelle, die durch r(Ti) definiert ist, und in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs veränderlich. Die Helligkeitsinformationen "springen" von einer Zelle zur nächsten verbundenen Zelle in einem Rhythmus, der umso schneller ist, je weiter sich die Informationen vom Mittelpunkt E des Speichers für integrierte Bilder entfernen. Im folgenden wird jede Leseoperation eines integrierten Helligkeitswertes in der ersten Zelle und eine Schreiboperation eines neuen Helligkeitswertes in einer mit dieser verbundenen zweiten Zelle "Lese-Schreib-Operation" genannt, ihr Rhythmus wird "Geschwindigkeit" genannt.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen das Verfahren, das ausgeführt wird, um die Operationen des Lesens/Schreibens in den Speicher für integrierte Bilder für jeden Korrelator mit einer zum Abstand zwischen der Zelle und dem Mittelpunkt E des Speichers proportionalen Geschwindigkeit, die für einen gegebenen Abstand unabhängig von der Orientierung der radialen Verschiebung konstant ist, verwirklicht werden. In dem Speicher ist jede Zelle durch Koordinaten x und y eines im Mittelpunkt E des Speichers zentrierten Koordinatensystems oxy gekennzeichnet. Das Verfahren besteht darin, zwei Geschwindigkeitsfelder zu kombinieren, die in den Fig. 7 bzw. 8 dargestellt sind, um das gewünschte Geschwindigkeitsfeld zu erhalten.
Das erste Geschwindigkeitsfeld wird von Vektoren gebildet, die sämtlich zur Achse ox parallel sind und deren Länge proportional zum Absolutwert von x und zur Länge des Geschwindigkeitsvektors V des Fahrzeugs ist. Das zweite Geschwindigkeitsfeld enthält Vektoren, die sämtlich zur Achse oy parallel sind und eine Länge besitzen, die zum Absolutwert von y und zur Länge des Geschwindigkeitsvektors V des Fahrzeugs proportional sind. Die Proportionalitätskoeffizienten sind für die beiden Geschwindigkeitfelder dieselben. Folglich ist die Länge des Geschwindigkeitsvektors für sämtliche Zellen konstant, die Koordinaten (x, y) besitzen, derart, daß gilt x² + y² = konstant. Das Geschwindigkeitsfeld, das sich aus der Überlagerung dieser beiden zueinander senkrechten Felder ergibt, ist daher von der Art, daß für sämtliche in einem Abstand d vom Mittelpunkt des Integrationsspeichers befindliche Zellen der resultierende Geschwindigkeitsvektor in radialer Richtung orientiert ist und eine konstante Länge besitzt.
Die Fig. 9 zeigt die geometrische Bestimmung des aus diesen beiden Feldern sich ergebenden Geschwindigkeitsvektors für drei Zellen des Integrationsspeichers, die sich sämtlich in einem Abstand d vom Mittelpunkt E des Integrationsspeichers befinden.
In der Praxis besteht die Verwirklichung dieser beiden zueinander senkrechten Geschwindigkeitsfelder darin, daß die Lese- und Schreibvorgänge von einer Spalte zur nächsten bzw. von einer Zeile zur nächsten ausgeführt werden. Der Rhythmus dieser Operationen ist zum Absolutwert der Abszisse der Spalte bzw. zum Absolutwert der Ordinate der Zeile proportional. Die Helligkeitswerte, die in den am weitesten vom Mittelpunkt E entfernten Zeilen enthalten sind, werden schneller als die nahe am Mittelpunkt E befindlichen Zeilen gelesen und geschrieben, weshalb leere Zeilen von Zellen auftreten, die gefüllt werden müssen, indem Helligkeitswerte eingeschrieben werden, die mit den in eine benachbarte Zeile geschriebenen Werten identisch sind, was zu einer Verdoppelung dieser letzteren führt. Ebenso treten leere Spalten von Zellen auf, die gefüllt werden müssen, indem Helligkeitswerte eingeschrieben werden, die zu den in eine benachbarte Spalte geschriebenen Werten identisch sind, was zu einer Verdoppelung dieser benachbarten Spalte führt.
Die folgende Tabelle gibt die Anzahl der Taktschritte zwischen dem Lesen einer Zelle und dem Schreiben in eine damit verbundene Zelle und die Anzahl der Taktschritte zwischen zwei Verdopplungen eines Bildelements der Abszisse x an. Bildelement der Abszisse Nr. des Taktschrittes zwischen dem Lesen aus der Zelle der Abszisse x und dem Schreiben in die Zelle x+1 Nr. des Taktschrittes zwischen 2 Verdoppelungen eines Bildelementes der Abszisse x Löschung Null
Die Fig. 10 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Korrelators wie etwa des in Fig. 3 dargestellten Korrelators 3. Dieses Beispiel umfaßt: eine Einrichtung 31 zur Berechnung der zeitlichen Verlaufs D1(t); eine Einrichtung 32 zur Berechnung eines Gewichtungskoeffizienten; einen Multiplizierer 33; einen Addierer 34, eine Einrichtung 35 zum Berechnen der vorhergesagten Helligkeitswerte; eine Einrichtung 36 zum Steuern des Speichers für integrierte Bilder; einen Speicher für integrierte Bilder 37; einen Speicher für analysierte Bilder 38 und eine Einrichtung 39 zum Steuern des Speichers für analysierte Bilder.
Die Einrichtung 31 besitzt einen Eingang, der den Anfangswert des Abstandes DI, der konstant ist, empfängt, einen Eingang, der mit dem den Wert V der Länge des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugs empfangenden Eingangsanschluß 16 verbunden ist; und einen Ausgang, der mit einem ersten Eingang der Einrichtung 35 verbunden ist. Die Einrichtung 31 liefert an ihrem Ausgang ein Taktsignal, das einen Rhythmus besitzt, der zu der gemäß dem ersten zeitlichen Verlauf nach der Formel (4) berechneten logarithmischen Ableitung des Abstandes D1(t) proportional ist. Die Einrichtung 35 besitzt einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Speichers 37 verbunden ist, einen dritten Eingang, der mit einem Ausgang der Einrichtung 36 verbunden ist, und einen mit einem ersten Eingang des Multiplizierers 33 verbundenen Ausgang.
Die Einrichtung 35 besitzt die Funktion, die vorhergesagten Helligkeitswerte Lpr anhand der integrierten Helligkeitswerte Li, die im Speicher 37 unter der Steuerung der Einrichtung 36 gelesen werden, zu berechnen. Der dritte Eingang der Einrichtung 35 empfängt den Wert der Koordinaten (x', y') der Zelle, in der der integrierte Helligkeitswert Li gelesen wird, der vom zweiten Eingang der Einrichtung 35 empfangen wird. Die Einrichtung 35 berechnet die vorhergesagten Helligkeitswerte in dem durch die Einrichtung 31 definierten Rhythmus, damit sich das vorhergesagte Bild in Abhängigkeit vom Abstand D1(t) entwickelt.
Ein zweiter Eingang des Multiplizierers 33 ist mit einem Ausgang der Einrichtung 32 verbunden, der einen Wert des Gewichtungskoeffizienten k liefert. Der Ausgang des Multiplizierers 33 ist mit einem ersten Eingang des Addierers 34 verbunden, an den er einen vorhergesagten Helligkeitswert liefert, der mit dem Koeffizienten k gewichtet ist, wobei dieser letztere von den Koordinaten (x, y) der Zelle abhängt, in der im betrachteten Zeitpunkt ein Schreibvorgang stattfindet. Dieser Gewichtungskoeffizient ist für die Bildelemente, die sich näher am Mittelpunkt des Bildes befinden, größer als für die Bildelemente, die sich näher am Rand befinden. Für die näher am Mittelpunkt des Bildes befindlichen Helligkeitswerte ist eine längere Integration erforderlich, weil ihre Verschiebungen langsamer als an den Rändern sind.
Die Koordianten (x, y) der Zelle, in die ein neuer integrierter Helligkeitswert eingeschrieben werden wird, werden von einem Ausgang der Einrichtung 39 zur Steuerung des Speichers für analysierte Bilder an einen Eingang der Einrichtung 32 und an einen Eingang der Einrichtung 36 geliefert. Ein Eingang der Einrichtung 39 ist mit dem Eingangsanschluß 19 verbunden, um das Initialisierungssignal zu empfangen. Ein Ausgang der Einrichtung 39 ist mit einem Steuereingang des Speichers für analysierte Bilder 38 verbunden, um den Schreibvorgang der Helligkeitswerte La zu steuern, die vom Bildsensor analysiert sind, und um den Lesevorgang dieser Helligkeitswerte zu steuern.
Vom analysierten Bild wird angenommen, daß es mit dem Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs mittels einer Bildfixierungseinrichtung bekannten Typs, die in den Figuren nicht dargestellt ist, ausgerichtet wird.
Der Speicher 38 besitzt einen Dateneingang, der mit dem Eingangsanschluß 17 verbunden ist, um die analysierten Helligkeitswerte La zu empfangen. Er besitzt einen Datenausgang, der mit einem zweiten Eingang des Addierers 34 verbunden ist, um an diesen die analysierten Helligkeitswerte zu liefern. Ein Ausgang des Addierers 34 ist mit einem Dateneingang des Integrationsspeichers 37 verbunden, um an diesen die Summe aus einem analysierten Helligkeitswert und aus einem vorhergesagten und gewichteten Helligkeitswert zu liefern. Der Speicher 37 besitzt einen Steuereingang, der mit einem Ausgang der Einrichtung 36 verbunden ist, um Steuersignale für den Lesevorgang und für den Schreibvorgang zu empfangen. Der Datenausgang des Speichers 37 ist ebenfalls mit dem Ausgangsanschluß 18 verbunden, um jeden der integrierten Helligkeitswerte Li auszugeben.
Die Einrichtung 35 zur Berechnung der vorhergesagten Helligkeitswerte führt das mit Bezug auf die Fig. 7 bis 9 beschriebene Verfahren aus. Wenn keine Bildelement- Verdoppelung vorhanden ist, überträgt die Einrichtung 35 den in der Zelle (x, y) des Speichers 37 gelesenen integrierten Helligkeitswert ohne Veränderung, um einen neuen integrierten Helligkeitswert zu berechnen und in die verbundene Zelle (x, y + 1) zu schreiben; später überträgt sie einen in der Zelle (x, y) gelesenen Helligkeitswert, um einen neuen integrierten Helligkeitswert zu berechnen und in die verbundene Zelle (x + 1, y) zu schreiben. Wie weiter oben erläutert worden ist, sind diese beiden Operationen voneinander unabhängig, weil der Rhythmus der Operationen des Lesens und des Schreibens in Richtung ox von x abhängt, während der Rhythmus der Operationen des Lesens und des Schreibens in Richtung oy von y abhängt.
Wenn eine Verdopplung eines Bildelements erforderlich ist, überträgt die Einrichtung 35 den in der Zelle (x, y) gelesenen integrierten Helligkeitswert zweimal, um einen neuen integrierten Helligkeitswert zu berechnen und in die verbundenen Zellen (x, y + 1) und (x, y + 2) zu übertragen; anschließend überträgt sie den in derselben Zelle (x, y) gelesenen Helligkeitswert zweimal, um einen neuen integrierten Helligkeitswert zu berechnen und in die verbundenen Zellen (x + 1, y) und (x + 2, y) zu schreiben.
Diese Operationen werden von der Einrichtung 36 in Abhängigkeit vom Wert V der Länge des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugs und in Abhängigkeit von den Koordinaten (x', y') der Zelle, in der ein neuer integrierter Helligkeitswert zu berechnen und einzuschreiben ist, in Ubereinstimmung mit der weiter oben erwähnten Tabelle gesteuert.
Die Erfindung ist insbesondere auf eine Geländeverfolgungseinrichtung anwendbar, um ununterbrochen den Abstand zwischen einem Luftfahrzeug und auf dem Boden befindlichen Hindernissen auszuwerten.

Claims

1. Verfahren zum Schätzen des Abstandes zwischen einem festen Gegenstand und einem in Bewegung befindlichen Fahrzeug anhand von Bildern des Gegenstandes, die mittels eines am Fahrzeug angebrachten Bild sen sors analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- Ausrichten der optischen Achse des Bildsensors auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs;

- Integrieren der Helligkeitswerte der Bildelemente der vom Sensor nacheinander analysierten Bilder und der Helligkeitswerte der Bildelemente einer Folge von sogenannten vorhergesagten Bildern in mehreren Bildspeichern, die jeweils mehreren vorgegebenen Werten für den Abstand entsprechen, wobei der Helligkeitswert eines jeden Bildelementes eines vorhergesagten Bildes in Abhängigkeit vom integrierten Helligkeitswert des betreffenden Bildelementes, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von der Position des Bildelementes im vorhergesagten Bild und in Abhängigkeit von dem dem betreffenden Speicher entsprechenden Abstandswert bestimmt wird, derart, daß das vorhergesagte Bild einer von der Zeit abhängigen Zunahme der Vergrößerung unterworfen ist;

- Suchen desjenigen Speichers in der Mehrzahl der Speicher, bei dem der intergrierte Helligkeitswert den größten Kontrast aufweist, und Ableiten einer Schätzung des Abstandes aus diesem Wert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangszeitpunkt für die Berechnung der Helligkeitswerte einer Folge von vorhergesagten Bildern, die einem gegebenen Abstand entsprechen, für jeden der Speicher verschieden ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Bestimmung der Helligkeitswerte der vorhergesagten Bilder darin besteht, daß die integrierten Helligkeitswerte gelesen werden und daß die neuen integrierten Helligkeitswerte in einen Bildspeicher geschrieben werden, in dem von einer Zeile zur nächsten mit einer Frequenz, die zum Abstand zwischen dieser Zeile und dem Mittelpunkt dieses Speichers proportional ist, gesprungen wird und in dem von einer Spalte zur nächsten mit einer Frequenz, die zum Abstand zwischen dieser Spalte und dem Mittelpunkt dieses Speichers proportional ist, gesprungen wird;

und daß es darin besteht, daß die integrierten Hdligkeitswerte, die gelesen werden, gewichtet werden, indem denjenigen Bildelementen, die sich näher am Mittelpunkt des Bildes befinden, größere Gewichte verliehen werden.

4. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemaß Anspruch 1, mit einem Bildsensor (1), der am Fahrzeug angebracht ist, um die Bilder des Gegenstandes zu analysieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor (1) seine optische Achse mit der Richtung der Bewegung des Fahrzeugs ausrichtet und daß die Einrichtung außerdem umfaßt:

- Korrelatormittel (3 bis 6), um in einer Mehrzahl von Bildspeichern, die jeweils mehreren Werten für den Abstand entsprechen, die Helligkeitswerte der Bildelemente der nacheinander analysierten Bilder und die Helligkeitswerte der Bildelemente einer Folge von sogenannten vorhergesagten Bildern zu integrieren, wobei der Helligkeitswert eines jeden Bildelementes in Abhängigkeit vom integrierten Helligkeitswert für das betreffende Bildelement, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von der Position des Bildelements im vorhergesagten Bild und in Abhängigkeit von dem dem betreffenden Speicher entsprechenden Abstandswert bestimmt wird;

- Subtraktions- und Auswahlmittel (8 bis 13), um in den mehreren Speichern (37) denjenigen Speicher zu suchen, in dem der integrierte Helligkeitswert den größten Kontrast aufweist, und um daraus eine Schätzung des Abstandes abzuleiten.