DE69635569T2 - Vorrichtung zum Bestimmen der lokalen Position eines Autos auf einer Strasse - Google Patents

Vorrichtung zum Bestimmen der lokalen Position eines Autos auf einer Strasse Download PDF

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Atsushi Takatsuki-shi Iisaka
Nobuhiko Moriguchi-shi Yasui
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine lokale Positionierungsvorrichtung zur Verwendung in einem lokalen Positionierungssystem zur Bereitstellung lokaler Positionierungsdaten betreffend den Ort, die Geschwindigkeit und die Anordnung eines Objekts auf einer lokalen Bodenfläche und welche insbesondere zur Erfassung sowohl der Bewegungs- als auch der stationären Zustände eines Automobils auf einer Straße geeignet ist.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In 30 ist eine bekannte in einem Automobil verwendete lokale Positionierungsvorrichtung gezeigt. Das bekannte lokale Positionierungssystem LPP enthält einen Randextrahierer 1P, einen Schwellwertgenerator 3P, einen Konturextrahierer 5P, einen Anpassungsoperator 9P und einen Fahrspur-Konturextrahierer 11P, einen Bereichsbegrenzer 13P, einen Ist-Positionsdetektor 15P, einen Krümmungsdetektor 17P und einen Gierwinkeldetektor 19P.
  • Der Randextrahierer 1 ist mit einer digitalen Bildvorrichtung 100, die am Automobil AM (1) zum Erhalten einer perspektivischen Ansicht Vi des in einer Vorwärtsbewegungsrichtung des Automobils AM angeordneten Objekts befestigt ist, verbunden. Der Randextrahierer 1 empfängt das Bildsignal Si, das die Fortbewegungsrichfungsansicht Vi (3) der Straßenoberfläche mit Fahrspurmarkierungen Lm1, Lm2 und Lm3 anzeigt. Der Randextrahierer 1 extrahiert Randpixel aus dem Signal Si, erzeugt ein Signal. Sx' mit den extrahierten Randpixeln, welches eine Ansicht Vx' des extrahierten Rands einschließlich der Randpixel der Fahrspurmarkierungen Lm anzeigt.
  • Der Schwellwertgenerator 3P bestimmt einen Schwellwert Eth' der Randpixel, um die Kontur des Bildes der Fahrspurmarkierungen gemäß einem bekannten Verfahren aus dem Signal Sx' mit den Randpixeldaten zu extrahieren. Der Ran dextrahierer 5 scannt bzw. tastet unter Berücksichtigung des Schwellwerts Eth' das Signal Sx' ab, um eine Linie von jeder Fahrspurmarkierung Lm zu extrahieren und produziert ein Signal Sc' mit der extrahierten Fahrspurmarkierung.
  • Der Anpassungsoperator 9P bestimmt die geradlinige oder gekrümmte Linie, die zu den Liniendaten Sc der extrahierten Fahrspurkontur passt, und erzeugt ein Anpassungssignal Sm', welches die Abmessungsdaten derartig angepasster Linien enthält. Der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11P extrahiert nur die angepassten Linien, die möglichen Abmessungsmerkmalen der Fahrspurmarkierungen auf der Straße vom Signal Sm' entsprechen, um ein Signal Smc' mit der extrahierten Fahrspur zu erzeugen.
  • Basierend auf dem Signal Smc' mit der extrahierten Fahrspur bestimmt der Bereichsbegrenzer 13P um jede der so extrahierten Fahrspurmarkierungslinien einen Bereich, der eine vorherbestimmte Fläche aufweist. Anschließend erzeugt der Bereichsbegrenzer 13P ein die Bereiche bestimmtes Bereichssignal Sr'.
  • Basierend auf dem Bereichssignal Sr' begrenzt der Randextrahierer 1 die Fläche, um um die erfassten Fahrspurmarkierungen herum zu scannen bzw. abzutasten. Der Ist-Positionsdetektor 15P erfasst die Position unter Berücksichtigung der Straße, auf der das Automobil AM sich im Moment befindet. Der Krümmungsdetektor 17P erhält die Krümmung der Fahrspur. Der Gierwinkeldetektor 19P erfasst den Kippwinkel des Automobils in Bezug auf die Fahrspur.
  • Jedoch wird gemäß der perspektivischen Ansicht ein entferntes Objekt durch eine kleinere Größe als ein nahes Objekt dargestellt, da die dreidimensionalen Beziehungen auf einer zweidimensionalen Oberfläche abgebildet werden. Die Form des Objekts wird entsprechend dem Entfernungsabstand von der Bildvorrichtung 100 oder dem Automobil AM verzerrt.
  • Da die dreidimensionalen Beziehungen auf einer zweidimensionalen Oberfläche in der perspektivischen Ansicht abgebildet werden, wird das entfernte Objekt durch eine kleinere Größe als das nahe Objekt dargestellt. Mit anderen Worten ein Objekt in einer von dem Automobil AM entfernten Position wird mit einer stärker verzerrten Form als das in einer nahen Position abgebildet. Es sei ange merkt, dass Bilder, die mittels der Signale Si, Sx' und Sc' erhalten wurden, die Ist-(wahre)-Form des Objekts in der Art einer Draufsicht darstellen.
  • Es ist ohne Berücksichtigung des Abstands zwischen dem Objekt und der Bildvorrichtung 100 nicht möglich korrekte Abmessungsinformationen des Objekts aus dem Signal Sc' zu erhalten. Dies bedeutet eindeutig, dass keine korrekte Abmessungsinformationen der Straße (Fahrspur) erhalten werden können und noch weniger die Positionsbeziehungen zwischen dem Automobil und der Straße erhalten werden kann.
  • Es sei angemerkt, dass alle Positionierungsfunktionen, wie beispielsweise Anpassung, Fahrspurkonturextrahierung, Ist-Positionserfassung, Krümmungserfassung und Gierwinkelerfassung basierend auf derartigen im Signal Sc enthaltenen falschen Abmessungsinformationen durchgeführt werden. Offensichtlich ist die Positionierungsfunktion der bekannten lokale Positionierungsvorrichtung LPP fehlerhaft, unzuverlässig und gefährlich.
  • Eine andere bekannte lokale Positionierungsvorrichtung wird in dem offengelegten Japanischen Patent H3-139706 vorgeschlagen. Gemäß dieser bekannten lokalen Positionierungsvorrichtung wird ein Bild von zwei Fahrspurmarkierungen zur Leitung eines Automobils mittels einer Bildvorrichtung aufgenommen. Zwei Tangenten mit unterschiedlichen Längen werden an diese zwei Fahrspurmarkierungen zur Berechnung einer Krümmung der Fahrspurmarkierungen gezogen. Basierend auf der berechneten Krümmung und einer Beziehung zwischen einer Krümmung und Automobilzuständen, die vorher darin gespeichert worden sind, wird der Verschiebungsabstand in einer seitlichen Richtung erhalten.
  • Manchmal jedoch besitzt die Fahrspur eine Krümmung, die zu klein ist, um richtig erfasst zu werden. Außerdem, wenn der Abstand zwischen zwei Fahrspurmarkierungen variiert, kann die bekannte lokale Positionierungsvorrichtung nicht genau funktionieren. Im Ergebnis ist es nicht möglich eine lokale Position des Automobils auf einer Straße zu erfassen.
  • EP-A-0363339 offenbart eine Navigationsvorrichtung für ein Fahrzeug in einer anlageninternen Umgebung, wobei eine Kamera auf dem Fahrzeug eine Decke betrachtet und die Fahrzeugposition unter Bezug auf Deckenlichter, die durch die Kamera betrachtet werden, bestimmt wird.
  • EP-A-0586857 offenbart ein Fahrzeug-Fahrspur-Positionserfassungssystem, welches einen Bildsensor, der an dem Fahrzeug befestigt ist, zur Identifizierung der Fahrspurmarkierungen auf der Straße vor dem Fahrzeug aufweist.
  • US 5,379,353 offenbart eine Bildbearbeitungsvorrichtung, in der Bilddaten einer Straße von einer Kamera, die an dem Fahrzeug befestigt ist, zur Erkennung der Kontur der Straße verarbeitet werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte lokale Positionierungsvorrichtung bereitzustellen, welche diese Probleme löst.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, weist eine lokale Positionierungsvorrichtung bzw. eine Ortsbestimmungsvorrichtung zum Erfassen einer lokalen Position bzw. eines Ortes eines Objekts, welches sich in einer Richtung bezogen auf eine Fahrspur auf einer lokalen Bodenfläche basierend auf einem digitalen Bildsignal, welches eine perspektivische Ansicht der lokalen Bodenfläche darstellt, auf ein Kontur-Extrahiermittel zum Extrahieren einer Kontur der Fahrspur aus dem digitalen Bildsignal, um Konturdaten zu erzeugen; ein Umwandlungsmittel zum Umwandeln der Konturdaten in ein Draufsichtsystem, um die Abmessungen der extrahierten Kontur korrekt anzuzeigen, um Daten mit umgewandelten Koordinaten zu erzeugen; und ein Merkmal-Erfassungsmittel zum Erfassen von Abmessungsmerkmalen der extrahierten Konturlinie basierend auf den Daten mit umgewandelten Koordinaten, um Abmessungsdaten zu erzeugen, wobei die Merkmal-Erfassungsmittel zum Anpassen entweder einer geraden Linie oder einer Bogenlinie an die extrahierte Kontur enthalten, um so Anpassungsdaten zu erzeugen, welche die angepasste Linie repräsentieren; und ein Ist-Positions-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ist-Position des Objekts bezogen auf die Fahrspur basierend auf den Anpassungsdaten.
  • Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, weist eine lokale Positionierungsvorrichtung bzw. eine Ortsbestimmungsvorrichtung zum Erfassen eines lokalen Position bzw. eines Ortes eines Objekts, das sich in einer Richtung bezogen auf eine Fahrspur auf einer lokalen Bodenfläche basierend auf einem digitalen Bildsignal, das eine perspektivische Ansicht von der lokalen Bodenfläche darstellt, vorwärts bewegen kann, auf ein Kontur-Extrahiermittel zum Extrahieren einer Kontur der Fahrspur aus dem digitalen Bildsignal, um Konturdaten zu erzeugen; ein Merkmal-Erfassungsmittel zum Erfassen von Abmessungsmerkmalen der extrahierten Konturlinie basierend auf den Konturdaten, um Abmessungsdaten zu erzeugen, wobei die Merkmal-Erfassungsmittel enthaften ein Steigungs-Anpassungsmittel zum Erhalten von Steigungen von zwei benachbarten Pixeln, die jede der Konturen bilden, und zum Anwenden der Hough-Transformation auf die Steigungen, die durch eine lineare Gleichung angepasst werden sollen; ein quadratisches Polynom-Anpassungsmittel zum Anwenden eines quadratischen Polynoms auf die angepasste lineare Gleichung; und ein Konturlinien-Extrahiermittel zum wahlweisen Extrahieren von zwei der angepassten Linien, welche die Fahrspur definieren, um die Abmessungsdaten zu erzeugen, welche die ausgewählten zwei angepassten Linien anzeigen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind und wobei:
  • 1 ein Blockdiagramm ist, das eine lokale Positionierungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei es in ein in einem Automobil installierten lokalen Positionierungssystem integriert ist,
  • 2 ein Blockdiagramm ist, welches die lokale Positionierungsvorrichtung der 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt,
  • 3 eine grafische Darstellung ist, die schematisch eine Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi zeigt, die mittels der digitalen Bildvorrichtung der 1 erhalten wurde,
  • 4 eine grafische Darstellung ist, die schematisch eine Ansicht Vx mit extrahierten Randpixeln zeigt, welche die Randpixel anzeigen, die aus der Ansicht Vi der 3 extrahiert wurden,
  • 5 ein der 4 ähnliche grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung der Funktion einer Randpixelextrahierung durch einen Randextrahierer der 2 unterstützt,
  • 6 eine grafische Darstellung ist, die schematisch eine Ansicht Vc einer extrahierten Kontur zeigt, welche die Konturpixel anzeigt, welche von der Ansicht Vx der 4 extrahiert wur- den,
  • 7A, 7B grafische Darstellungen ist, welche die Erläuterung der Funktion einer Koordinatenkonvertierung gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützen,
  • 8 eine grafische Darstellung ist, die eine Ansicht Vcc mit konvertierten Koordinaten zeigt, welche die Konturpixel in der Ansicht Vc der 6 in einer Draufsicht anzeigt,
  • 9 eine grafische Darstellung ist, die ein typisches Kurvenmuster von linearen Konturliniendaten zeigt, welche mittels der Hough-Transformation erhalten wurden,
  • 10A, 10B zur 9 ähnliche Schaubilder sind, die aber typische Muster von Kurven nicht linearer Konturliniendaten zeigen, die durch eine Hough-Transformation erhalten wurden,
  • 11 eine grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung der Funktion einer Bogenanpassung durch den Anpassungsoperator der 2 unterstützt,
  • 12 eine grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung der Funktion einer Bereichsbestimmung basierend auf den angepassten Linien, die durch den Anpassungsoperator der 2 erhalten wurden, unterstützt,
  • 13 eine grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung der Bestimmung einer repräsentativen Konturlinie durch den Bereichsbegrenzer der 2 unterstützt,
  • 14 eine grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung der Bestimmung einer Breite eines Abtastbereichs durch den Bereichsbegrenzer der 2 unterstützt,
  • 15 eine grafische Darstellung ist, welche die Ansicht V1 zeigt, welche die Scanbereiche, die durch den Bereichsbegrenzer der 2 darin überlagert wurden, aufweist,
  • 16 ein Flussdiagramm ist, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung der 2 zeigt,
  • 17 ein Flussdiagramm ist, welches Details des Funktionsblocks #9 der 16 zeigt,
  • 18 ein Flussdiagramm ist, welches Details des Funktionsblocks #11 der 16 zeigt,
  • 19 ein Blockdiagramm ist, welches eine Alternative der lokalen Positionierungsvorrichtung der 2 zeigt,
  • 20 eine grafische Darstellung ist, die eine Ansicht Vcc des Vorwärtsbewegungsrichtungsbildes zeigt, wenn das Automobil auf einer Fahrspurkurve fährt,
  • 21 eine grafische Darstellung ist, die Gruppen von Punkten zeigt, wobei jeder eine Steigung der extrahierten Konturlinie anzeigt, die durch den Steigungsanpassungsoperator der 19 erhalten wurde,
  • 22 eine grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung der Funktion einer Bereichsbestimmung basierend auf den angepassten Linien, die durch die Anpassungsoperatoren der 19 erhalten wurden, unterstützt,
  • 23 eine grafische Darstellung ist, welche die Erläuterung einer Funktion des Ist-Positionsdetektors der 19 unterstützt,
  • 24 ein Flussdiagramm ist, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung der 19 zeigt,
  • 25 ein Flussdiagramm ist, welches Details des Funktionsblocks #10 der 24 zeigt,
  • 26 ein Blockdiagramm ist, welches eine Alternative der lokalen Positionierungsvorrichtung der 19 zeigt,
  • 27 ein Flussdiagramm ist, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung der 26 zeigt,
  • 28 ein Blockdiagramm ist, welches eine Alternative der lokalen Positionierungsvorrichtung der 27 zeigt,
  • 29 ein Flussdiagramm ist, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung der 28 zeigt, und
  • 30 ein Blockdiagramm ist, welches eine bekannte lokale Positionierungsvorrichtung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird eine lokale Positionierungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, welche in ein lokales Positionierungssystem LPS integriert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das lokale Positionierungssystem LPS beispielsweise in einem Automobil AM installiert. Das lokale Positionierungssystem LPS besitzt eine lokale Positionierungsvorrichtung LP, eine digitale Bildeinrichtung 100, einen Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 200, eine globale Positionierungsvorrichtung (GPA) 300, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 400 und ein Navigationssystem 500.
  • Die digitale Bildeinrichtung 100 ist bevorzugt auf einer geeigneten Bildvorrichtung aufgebaut, die aufeinander folgend die digitalen Bilddaten eines Objekts, welches durch eine Ph × Pv Pixelfläche (3) dargestellt wird, erfasst. "Ph" und "Pv" sind die Anzahl der in horizontaler Richtung bzw. vertikaler Richtung der Bildmatrix angeordneten Pixel und bestimmen direkt die Auflösungsleistung der Bilddaten. Umso größer die Zahlen Ph und Pv sind, umso größer ist die zur Verfügung gestellte Auflösungsleistung oder Betriebsgenauigkeit, was höhere Herstellungskosten verursacht. Daher sollten die Zahlen Ph und Pv unter Berücksichtigung der benötigten Auflösungsleistung und der Kosten festgelegt werden; in diesem Ausführungsbeispiel sind sie zu 428 und 268 festgelegt.
  • Die digitale Bildeinrichtung 100 wird bevorzugt nahe dem vorderen Ende des Automobils AM angeordnet, um aufeinander folgend ein Bild (Stand- oder Bewegungsbilder) einer Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht, welche eine von dem Automobil AM überblickte perspektivische Ansicht ist, aufzunehmen, um ein Bild signal Si in Form digitaler Daten, die für das so erhaltene Bild stehen, zu erzeugen.
  • Bezug nehmend auf die 7B wird eine Seitenansicht eines Automobils AM, das die digitale Bildeinrichtung 100 an seinem vorderen Endabschnitt aufweist, schematisch gezeigt. Dabei ist die digitale Bildeinrichtung 100 in einer nach unten geneigten Weise montiert, so dass ihre optische Achse Ax die horizontale Ebene (entsprechend der Straßenoberfläche, auf der sich das Automobil bewegt) mit einem vorherbestimmten Winkel θ kreuzt. Es sei angemerkt, dass die optische Achse Ax mit der Vorwärtsbewegungsrichtung Z des Automobils AM ausgerichtet ist. Im Ergebnis kann die perspektivische Ansicht vor dem (gesehen von dem) Automobil AM (Bildeinrichtung 100) erhalten werden. Die Bildeinrichtung 100 besitzt einen Bildwinkel, der breit genug ist, um das Bild der Position gerade unter dem vorderen Ende des Automobils AM zu erhalten.
  • In 3 ist ein Bild, welches durch die digitale Bildeinrichtung 100 aufgenommen wurde, gezeigt. Dieses Bild zeigt eine Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi, wie sie von dem Automobil AM in die Richtung, in der sich das Automobil AM bewegt, gesehen wird. In diesem Beispiel fährt das Automobil AM auf der linksseitigen Fahrspur LL, die durch zwei weiß gemalte Fahrspurmarkierungen Lm1 und Lm2 auf der zweispurigen Fahrspur definiert wird. Eine rechtsseitige Fahrspur ist definiert durch zwei weiß gemalte Fahrspurmarkierungen Lm2 und Lm3. Die untere Linie der Ansicht Vi zeigt gerade unter das vordere Ende des Automobils AM.
  • In 1, auf die jetzt wieder Bezug genommen wird, ist der Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 200 bereitgestellt, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Automobils AM, oder der Bildeinrichtung 100, zu erfassen, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Sv zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Geschwindigkeitsmesser, der in den meisten Automobilen zu finden ist, für diesen Zweck verwendet werden.
  • Das GPA 300 ist bereitgestellt, um ein globales Positionierungssignal von den Navigationssatelliten zu erhalten, um globale Positionierungsdaten über den Ort, die Geschwindigkeit und Anordnung eines Objekts auf der Erde zu erfassen, um ein globales Positionierungssignal Sg zu erzeugen. Für diesen Zweck wird eine gewöhnliche Einrichtung für ein so genanntes globales Positionierungssystem verwendet.
  • Die lokale Positionierungsvorrichtung LP ist mit der digitalen Bildeinrichtung 100, dem Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 200 und dem GPA 300 verbunden, um jeweils davon die Bildsignale Si, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Sv und das globale Positionierungssignal Sg zu erhalten. Basierend auf diesen Signalen führt die lokale Positionierungsvorrichtung LP verschiedene Berechnungen durch, um den Bewegungs- und stationären Zustand des Automobils AM zu erfassen, und erzeugt verschiedene weiter unten beschriebene Signale. Der Aufbau und die Funktionen der lokalen Positionierungsvorrichtung LP wird im Detail unter Bezug auf die 2, 19, 26 und 28 weiter unten beschrieben.
  • Das ECU 400 ist mit der lokalen Positionierungsvorrichtung LP verbunden, um davon das ECU-Steuersignal Se zu erhalten. Basierend auf diesem Signal Se steuert das ECU die Funktion des Motors des Automobils AM. Da das ECU für den Fachmann auf dem Gebiet der Automobilindustrie gut bekannt ist, erfolgt hier zum Zwecke der kurzen Darstellung keine weitere Erläuterung.
  • Die Navigationsvorrichtung 500, ist mit der lokalen Positionierungsvorrichtung LP verbunden, um davon das Navigationssignal Sn zu empfangen. Basierend auf dem Signal Sn führt das Navigationssystem 9 verschiedene Berechnungen aus, um die Navigationsdaten zu erhalten. Für diesen Zweck kann eine Navigationsvorrichtung, wie sie üblicherweise für Automobile verwendet werden, zur Anwendung kommen.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • In der 2, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein Ausführungsbeispiel der lokalen Positionierungsvorrichtung der 1 gezeigt. Die lokale Positionierungsvorrichtung LP1 weist einen Randextrahierer 1, einen Schwellwertgenerator 3, einen Konturextrahierer 5, einen Koordinatenwandler 7, einen Anpassungsoperator 9 und einen Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11, einen Bereichsbegrenzer 13, einen Ist-Positionsdetektor 15, einen Krümmungsdetektor 17 und einen Gierwinkeldetektor 19 auf.
  • Der Randextrahierer 1 ist mit der digitalen Bildvorrichtung 100 verbunden, um das Bildsignal Si, welches deren Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi anzeigt, zu empfangen, um Randpixel, an denen sich die Bilddichte steil ändert, zu extrahieren. Der Randextrahierer 1 wendet bei der Randpixelextrahierung zur Reduzierung der Operationslast, um eine Hochgeschwindigkeits-Filterungsfunktion wie folgt sicherzustellen, nicht auf die gesamte, sondern auf eine vorherbestimmte Fläche der Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi einen Filterungsprozess wie beispielsweise die Sobel-Filterung an.
  • 3, auf die jetzt Bezug genommen wird, zeigt die Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi, die der Filterungsfunktion durch den Randextrahierer 1 unterworfen wird. Die Ansicht Vi wird mittels einer horizontalen Linie Ls in zwei Abschnitte, einen oberen Abschnitt St und einen unteren Abschnitt Sb, unterteilt. Diese horizontale Linie Ls entspricht einer horizontalen Scanlinie bzw. Abtastlinie, die auf der A-ten vertikalen Position, gezählt von der unteren Linie des Bildes Vi, angeordnete Pixel verbindet.
  • Die vertikale A-te Position wird bevorzugt so festgelegt, dass sie der vertikalen Position, auf der ein Fluchtpunkt des Bild Vi liegt, wenn das Automobil AM auf einer flachen Straße fährt, entspricht. In diesem Beispiel ist "A" so festgelegt, dass sie Pixel bestimmt, die einer Position in ungefähr 50 m Abstand von dem Automobil AM entsprechen, und 162 beträgt. Die Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi mit einer Ph × Pv Pixelfläche, die direkt durch die Bildvorrichtung 100 betrachtet wird, ist in einen Abschnitt St, der durch Ph × (Pv – A) Pixel festgelegt ist und einen Abschnitt Sb, der durch Ph × A Pixel festgelegt ist, unterteilt.
  • Kurz nach der Aktivierung der lokalen Positionierungsfunktion wird der Randextrahierungs-(Filterungs)-prozess nur auf den unteren Abschnitt Sb angewandt, um Randpixel zu extrahieren, an denen sich die Bilddichte stark ändert. Auf diese Weise erzeugt der Randextrahierer 1 ein Pixelsignal Sx des extrahierten Randes, welches eine Ansicht Vx des extrahierten Randes anzeigt, einschließlich der Randpixel, die von dem Abschnitt Sb (Ph × A Pixel) extrahiert wurden.
  • 4, auf die sich nun bezogen wird, zeigt die Ansicht Vx des extrahierten Randes. In diesem Beispiel wurden aus dem unteren Abschnitt St des Bildes Vi die Fahrspurmarkierungen Lm1, Lm2 und Lm3 extrahiert. Es sei angemerkt, dass die so extrahierten Randpixel hauptsächlich, die Pixel enthalten, welche um die Kontur der Fahrspurmarkierungen Lm1 und Lm2 zusammen mit den Pixeln (nicht in der 4 gezeigt) in den anderen Flächen des Abschnitts Sb angeordnet sind.
  • In 2, auf die sich nun bezogen wird, ist der Schwellwertgenerator 3 mit dem Randextrahierer 1 verbunden, um davon das Randpixelsignal Sx zu empfangen. Der Schwellwertgenerator 3 bestimmt einen Schwellwert Eth, um die Randpixel um die Kontur der Fahrspurmarkierungsbilder aus dem Randpixeldatensignal Sx basierend auf der Dichte der Randpixel zu extrahieren. Der Schwellwert Eth kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. Eth = C·Emax + (1 – C)·Emean (1),wobei "Emax" und "Emean" eine maximale Dichte bzw. eine Durchschnittsdichte der Randpixel auf einer vorherbestimmten horizontalen Scanlinie bzw. Abtastlinie innerhalb des unteren Abschnitts Sb darstellen und "C" eine Konstante größer als 0 und kleiner als 1 ist.
  • In der 2, auf die nun Bezug genommen wird, ist der Konturextrahierer 5 mit dem Randpixelextrahierer 1 und dem Schwellwertgenerator 3 verbunden, um davon das Signal Sx mit den Randpixeldaten bzw. den Schwellwert Eth zu empfangen. Basierend auf diesen Signalen Sx und Eth scannt bzw. tastet der Konturextrahierer 5 innerhalb des unteren Abschnitts Sb ab, um eine Linie aus jedem Fahrspurmarkierungsbild wie folgt zu extrahieren.
  • In 5, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist die Ansicht Vx mit den extrahierten Randpixeln, die der Extrahierungsfunktion durch den Konturextrahierer 5 unterworfen wird, gezeigt. Der untere Abschnitt Sb der Ansicht Vx ist weiter durch eine vertikale Mittellinie Lc in zwei Unterabschnitte SbL und SbR, wie gezeigt, geteilt. Die vertikale Mittellinie Lc erstreckt sich bevorzugt vertikal von einem Pixel, der auf der Mitte Ph/2 der unteren Linie des Bildes Vx angeordnet ist, ist jedoch nicht auf die Mittenposition Ph/2 beschränkt.
  • Der Extrahierer 5 vergleicht Pixel für Pixel die Dichte der extrahierten Randpixel (Sx) auf den horizontalen Scanlinien Lh mit dem Schwellwert Eth in einer zentrifugalen Richtung oder bewegt sich von der vertikalen Mittellinie Lc zur rechten und linken Seite und von der horizontalen Linie Ls (Fluchtpunkt) Pixel für Pixel in Richtung der unteren Scanlinie (Automobil). So wird eine linke Konturextrahier-Scanlinie LhL, die sich innerhalb des linken unteren Abschnitts SbL in Richtung des linken Seitenrands der Ansicht Vx erstreckt, erhalten. Ähnlich wird eine rechte Konturextrahier-Scanlinie LhR, welche sich innerhalb des rechten unteren Abschnitts SbR in Richtung der rechten Seitenkante der Ansicht Vx erstreckt, erhalten.
  • Diese Konturextrahierfunktion kann entlang den horizontalen Scanlinien Lh, die bei einem vorherbestimmten Intervall PLh ausgewählt wurden, angewendet werden, um die Operationsbelastung zu reduzieren und eine Extrahierungsfunktion mit hoher Geschwindigkeit sicherzustellen. Selbstverständlich kann PLh auf "null" gesetzt werden, was bedeutet, dass alle horizontalen Abtastlinien Lh ausgewählt werden. Die Anzahl K der Scanlinien Lh kann durch |Pv/PLh| ausgedrückt werden.
  • Der Konturextrahierer 5 speichert den ersten Randpixel Pe, welcher eine Dichte größer als der Schwellwert Eth besitzt, als den Konturpixel bezüglich jeder der Konturscanlinien LhR und LhL als einen linksseitigen Pixel PcL und einen rechtsseitigen Pixel PcR ab. Jedoch, wenn das Objekt nicht stetig ist, beispielsweise wenn die rechte Fahrspurmarkierung Lm2 eine unterteilte Mittelfahrspurmarkierung, wie in der 5 gezeigt ist, kann die rechtsseitige Konturscanlinie LhR die rechtsseitige Fahrspurmarkierung Lm3 über die rechte Fahrspurmarkierung Lm2 erreichen, indem sie durch Lücken zwischen ihren geteilten Abschnitten hindurch läuft.
  • Im Ergebnis wird die Konturlinie ScR', die der inneren Kontur der rechten Fahrspurmarkierung der rechten Fahrspur entspricht, extrahiert. Da das erste Randpixel Pe mit Bezug auf jede der Konturscanlinien LhR und LhL erfasst wird, werden irgendwelche andere Konturdaten als die Kontur der Zielfahrspur erhalten. Nach einer Untersuchung unter Berücksichtigung aller Konturscanlinien LhR und LhL erzeugt der Extrahieren 5 ein Signal Sc mit den Konturpixeldaten, welches eine Ansicht Vc mit einer extrahierten Kontur anzeigt.
  • 6, auf die jetzt Bezug genommen wird, zeigt eine so erhaltene Konturextrahieransicht Vc. Wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, werden nur die inneren Seitenränder (ScL, ScR und ScR') der Konturlinien jeder Fahrspurmarkierung Lm1, Lm2 und Lm3 extrahiert. Es sei angemerkt, dass der Konturrand ScR' der rechtsseitigen Fahrspur LR, welche bei der Erfassung der aktuell befahrenen Fahrspur Stördaten sind, in der rechten oberen Ecke des inneren Seitenrands ScR gezeigt ist.
  • Der Koordinatenwandler 7 ist mit dem Konturextrahierer 5 verbunden, um davon das Konturpixeldatensignal Sc zu empfangen. Der Koordinatenwandler 7 wandelt das Koordinatensystem der Ansicht Vc mit der extrahierten Kontur um, um eine Vogelperspektive Vb der extrahierten Konturlinie zu erhalten. Vor der Beschreibung der Koordinatenwandlung durch den Wandler 7 wird kurz der Unterschied zwischen der Ansicht Vc mit der extrahierten Kontur und der Vogelperspektive beschrieben.
  • Die Konturansicht Vc wird von den perspektivischen Ansichten Vi und Vx extrahiert. Da die dreidimensionale Beziehung auf einer zweidimensionalen Oberfläche dargestellt wird, wird ein entferntes Objekt durch eine kleinere Größe als ein nahes Objekt dargestellt. Mit anderen Worten, eine Objektform wird entsprechend dem Entfernungsabstand von der Bildeinrichtung 100 oder dem Automobil AM verzerrt.
  • Die Idee der Koordinatenwandlung durch den Koordinatenwandler 7 wird im Folgenden unter Bezug auf die 7A und 7B erläutert. In 7A ist das Koordinatensystem für die Ansicht Vc mit der extrahierten Kontur gezeigt. Die y-Achse liegt vertikal, die x-Achse liegt horizontal und der Punkt 0 ist der Ursprung.
  • In 7B ist das Koordinatensystem für die Bildeinrichtung 100, die an dem Automobil AM befestigt ist, gezeigt. Die Z-Achse ist horizontal und mit der Vorwärtsbewegungsrichtung des Automobils AM ausgerichtet. Die X-Achse liegt horizontal und senkrecht zur Z-Achse. Es sei angemerkt, dass die Z-Achse sich senkrecht zur 7B erstreckt, aber aus Platzgründen nicht gezeigt ist.
  • So definieren die X-Achse und Z-Achse eine im Wesentlichen zur Straßenoberfläche oder Bodenfläche, auf der das Automobil sich fortbewegt, horizontale Ebene Pd. Die Y-Achse liegt vertikal und ist mit der y-Achse ausgerichtet. Der Ursprungspunkt 0 fällt mit dem Ursprungspunkt der Ansicht Vc zusammen und liegt auf der optischen Achse der Bildeinrichtung 100. Die Koordinaten für die Ansicht Vc können in Koordinaten für eine Vogelperspektive Vb unter Verwendung der folgenden Gleichungen gewandelt werden. X = (x/F)(Zcosθ – Ysinθ) (2). Z = Y(Fcosθ + Ysinθ) (3). Y = –H (4).
  • "F" steht für eine Brennweite der optischen Linse, die in der Bildeinrichtung 100 verwendet wird. "θ" steht für einen Kippwinkel der optischen Achse der Bildeinrichtung 100 mit Bezug auf die horizontale Ebene, die durch die X- und Z-Achsen festgelegt werden. "H" ist eine Entfernung zwischen der Bodenoberfläche und dem Ursprung des optischen Systems der Bildeinrichtung 100.
  • Sowohl "θ" als auch "H" werden bevorzugt so festgelegt, dass die Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi, die unter Bezug auf die 3 beschrieben worden ist, durch die Bildeinrichtung 100 erhalten werden kann. Beispielsweise sind "θ" und "H" zu 6° bzw. 1,2 m festgelegt.
  • Durch Umwandlung des Abstands in der Ansicht Vc in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Gleichungen (2), (3) und (4) wird ein Bildsignal Scc mit umgewandelten Koordinaten erhalten, welches eine Ansicht Vcc mit umgewandelten Koordinaten anzeigt, wobei die Objektformen in einer Draufsicht dargestellt werden, wobei der Abstand in der horizontalen Richtung ohne Rücksicht auf den Abstand in der Z-Achsenrichtung von der Bildeinrichtung 100 richtig dargestellt wird.
  • Genau genommen, ist die so erhaltene Ansicht Vcc keine Vogelperspektive, sondern eine Draufsicht auf die Fahrspur (Straße), die auf eine Ebene parallel zur Straße projiziert wurde. Daher zeigt die Ansicht Vcc immer eine flache Oberfläche selbst, wenn die Straße (Fahrspur) ähnlich einem kleinen Hügel erhaben ist. Jedoch ist hier anzumerken, dass ein solcher Unterschied die lokale Positionierungsfunktion nicht wesentlich beeinträchtigt, da die lokale Positionierungsfunktion im Hinblick auf eine relativ nahe Position wie beispielsweise 50 m von dem Automobil entfernt, wie oben beschrieben, durchgeführt wird. In einem derartig nahen Bereich können Wellen in der Straßenoberfläche vernachlässigt werden.
  • Jedoch kann eine echte Vogelperspektive durch Befestigung der Bildeinrichtung 100 an dem Automobil AM in einer konstanten Höhe, so dass die optische Achse Ax parallel zum Horizont unter Verwendung einer bekannten Höhensteuereinrichtung wie beispielsweise einem Gyroskop gehalten wird, erhalten werden.
  • In 8, auf die sich nun bezogen wird, ist die Ansicht Vcc mit umgewandelten Koordinaten gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Fahrspurmarkierungen Lm1, Lm2 und Lm3 durch die inneren Randkonturlinien ScL, ScR bzw. ScR' als parallele Linien dargestellt werden. Weiter sei angemerkt, dass das Signal Scc Informiationen über die korrekten Abmessungen des Objektes oder der Fahrspuren LL und LL aufweist. Es sei angemerkt, dass das Bild Vcc der 8 dem unteren Abschnitt Sb des Bildes Vc der 4 entspricht.
  • In 2, auf die jetzt wieder Bezug genommen wird, ist der Anpassungsoperator 9 mit dem Koordinatenwandler 7 verbunden, um davon das Bildsignal Scc mit den gewandelten Koordinaten zu empfangen. Nach Empfang des Bildsignals Scc mit den umgewandelten Koordinaten führt der Anpassungsoperator 9 eine Anpassungsfunktion wie folgt aus.
  • Der Hough-Transformationsprozess wird auf jede der umgewandelten Koordinatendaten der inneren Randkonturlinien ScL, ScR und ScR' in den Daten Scc getrennt basierend auf den folgenden Gleichungen angewendet. p = Xcosθ + Zsinθ (5), wobei "p" ein Abstand zwischen dem Ursprung 0 und einem Pixel der Konturdaten in den Z-X-Koordinaten ist; und "θ" ein Winkel zwischen der X-Achse und den Linien, die sich zwischen dem Ursprung 0 und dem Pixel erstrecken, ist.
  • Aus der Gleichung (5) kann die folgende Gleichung, die einer Line entspricht, erhalten werden. X = (ρ – Zsinθ)/cosθ (6).
  • Als ein Ergebnis der Hough-Transformation der Konturliniendaten in die Konturdaten Scc mit umgewandelten Koordinaten wird eine Gruppe von Kurven im Parameterraum mit Bezug zueinander aus den extrahierten Konturliniendaten ScR und ScL erhalten.
  • In den 9, 10A und 10B, auf die jetzt Bezug genommen wird, sind typische Muster von Kurven der Hough-transformierten Konturliniendaten Scc (ScR und ScL) mit umgewandelten Koordinaten in dem Parameterraum gezeigt. Am besten ist in der 9 gezeigt, wie sich die Kurven der so Hough-transformierten Konturdaten jeweils gegenseitig an einem einzigen Kreuzungspunkt Cp in dem Parameterraum kreuzen, wenn die Konturlinie linear auf einer geraden Linie angeordnet ist. Wenn jedoch die Konturlinie nicht auf einer geraden Linie, sondern auf einer gekrümmten Linie angeordnet ist, kreuzen sich die Kurven niemals gegenseitig, wie in der 10A gezeigt, oder kreuzen sich an mehreren Punkten Cp1, Cp2, Cp3, Cp4, Cp5 und Cp6 (verallgemeinert Cpn, wobei "n" eine ganze Zahl ist), wie in der 10B gezeigt.
  • Es sei angemerkt, dass es grundsätzlich unmöglich ist, Fahrspurmarkierungen Lm zu ziehen, die vollständig gerade Seitenlinien auf der Straße besitzen. Daher weisen die Konturlinien ScR und ScL, die aus dem Bild der Fahrspurmarkierungen Lm extrahiert wurden, im Wesentlichen keine geraden Abschnitte auf. So betrachtet ist es wahrscheinlich, dass sich die Kurven an mehreren Punkten Cpn kreuzen.
  • Jedoch sind die Grundsätze, die unter Bezug auf die 9, 10A und 10B beschrieben wurden, alle offensichtlich wirksam mit Blick auf den allgemeinen Abschnitt der Konturlinien ScR (ScR') und ScL. Mit anderen Worten, beinahe alle Hough-transformierten Kurven, die aus den geraden Fahrspuren extrahiert wurden, kreuzen sich an demselben Punkt. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen erfasst der Anpassungsoperator 9 eine Kreuzungsfrequenz Fc jedes Kreuzungspunkts Cpn, in dem sich die Kurven gegenseitig kreuzen, um diese mit einem vorherbestimmten Schwellwert Fth zu vergleichen.
  • Anschließend bestimmt der Anpassungsoperator 9 einen der Kreuzungspunkte Cpn, an dem die Kreuzungsfrequenz Fc größer als der Schwellwert Fc ist, als den einzigen Kreuzungspunkt Cp. In diesem Fall wird entschieden, dass die Konturlinie ScR und ScL gerade Linien sind, was bedeutet, dass das Automobil AM im Moment auf einer geraden Fahrspur (Straße) fährt oder angeordnet ist. Daher kann eine gerade Linie ScRm oder ScLm, die zu der inneren Seitenlinie der Linienmarkierung Lm (Lm1 und Lm2) passt, im Parameterraum erhalten werden. Anschließend kann eine Linie, die durch die Gleichung (6) ausgedrückt wird, angepasst werden.
  • Wenn es keinen Kreuzungspunkt Cpn gibt, an dem die Kreuzungsfrequenz Fc größer als der Schwellwert Fth ist, bestimmt der Anpassungsoperator 9, dass alle Kurven sich nicht an einem einzelnen Kreuzungspunkt kreuzen. In diesem Fall wird bestimmt, dass die Konturlinien ScR, ScR' oder ScL eine Kurvenlinie ist, was bedeutet, dass das Auto im Moment auf einer kurvenförmigen Fahrspur (Straße) fährt oder angeordnet ist. Der Anpassungsoperator 9 erhält weiter die kurvenförmige Linie, die zu der der inneren Seitenlinie der Linienmarkierung Lm durch Darstellung als ein Bogen, wie weiter unten beschrieben, passt.
  • In 11, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist eine Anpassungsfunktion zum Erhalten eines Bogens, der die kurvenförmige Fahrspur darstellt, schematisch gezeigt. In dem linken Abschnitt der 11 ist die Bildansicht Vcc der 8 in einem reduzierten Maßstab gezeigt. Der angepasste Bogen wird mit Bezug auf jede der Konturlinien ScR, ScR' oder ScL erhalten. Beispielsweise wird der Bogen ScRm, der zu der Konturlinie ScR passt, wie folgt erhalten.
  • Jeder Randpixel auf der Konturlinie ScR bildet mit einem anderen Randpixel darauf ein Paar und jedes dieser Pixelpaare wird durch eine Linie verbunden, die einer Bogensehne, die Pixel dieses Paares verbindet, entsprechen. Daher, wenn die Anzahl Ne ("Ne" ist eine ganze Zahl) von Randpixeln Pe auf der Konturlinie ScR liegen, werden (Ne – 1)! von Linien erhalten. "(Ne – 1)!" steht für die Fakultät von (Ne – 1).
  • Als Nächstes wird im Mittelpunkt jeder der (Ne – 1)! Sehnen ein Lot errichtet. So werden (Ne – 1)! Linien R(Ne), die dem Radius von einem Kreis, der diese Randpixel Pe besitzt, erhalten. Ein Punkt P, an dem sich die meisten der Linien R(Nθ) kreuzen, wird als ein Mittelpunkt dieses Bogens bestimmt. Dieser Mittelpunkt P wird in dem X-Z-Koordinatensystem als (a, b) dargestellt. Da der Mittelpunkt P basierend auf allen Sehnen, die sich zwischen allen Randpixeln auf der Konturlinie ScR erstrecken, bestimmt wird, kann der Mittelpunkt P mit hoher Präzision bestimmt werden. Basierend auf dem Mittelpunkt P und der Radiuslänge, die mit großer Präzision erhalten wurden, wird eine Funktion, die den Bogen ScRm, der zu der Konturlinie ScR passt, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt, erhalten. (X – a)2 + (Z – b)2 = R2 (7).
  • Diese angepasste Bogenlinie ScRm kann durch Anwendung eines anderen Verfahrens als des oben beschriebenen Verfahrens, wie beispielsweise dem Verfahren der kleinsten Quadrate und der Hough-Transformation, erhalten werden. Weiter ist es auch möglich, den Mittelpunkt basierend auf (Ne – 1) durch benachbarte Pixelpaare gebildete Sehnen zu bestimmen.
  • Ähnlich erhält der Anpassungsoperator 9 auch die gerade Linie oder den Bogen ScLm und ScR'm, der zu den anderen Konturlinien ScL bzw. ScR' passt. So werden die Abmessungsdaten, welche die Form, Länge, Anordnungsmuster von jeder Fahrspurkonturlinie anzeigen, erhalten.
  • Anschließend erzeugt der Anpassungsoperator 9 ein Anpassungssignal Sm, welches solche Abmessungsinformationsdaten der angepassten geraden Linie oder Bögen ScRm, ScR'm und ScLm aufweist.
  • In 2, auf die jetzt wieder Bezug genommen wird, ist der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 mit dem Anpassungsoperator 9 verbunden, um davon das Anpassungssignal Sm zu empfangen. Der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 enthält die Abmessungsmerkmaldaten, welche die Fahrspurmarkierungen Lm für mögliche Fahrspuren, wie beispielsweise eine Länge, eine Breite und ein Intervall für jeden der unterteilten Abschnitte und deren Anordnungsmuster, die Breite des Automobils AM usw. anzeigen. Der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 vergleicht die Abmessungsmerkmale der Konturlinien ScR, ScR' und ScL, die zu der geraden Linie oder Kurvenlinie passen, mit den Abmessungsmerkmaldaten, die darin abgespeichert sind.
  • Die Funktion dieses Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierers 11 wird unten unter Bezug auf 8 beschrieben, da die Ansicht Vcc der 8 im Wesentlichen die gleiche wie die Ansicht Vm ist, die durch das Anpassungssignal Sm angezeigt wird. Jedoch werden die angepassten Konturlinien ScLm, ScRm und ScRm, die stetige Linien sind, durch die Konturliniendaten ScL, ScR bzw. ScR' dargestellt.
  • Bis zu den zweiten Pixeln, gezählt von oben nach unten in der Ansicht Vcc, werden die Konturlinien ScL (ScLm) und ScR (ScRm) gepaart. Der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 vergleicht die Abstände zwischen sowohl den Linien ScL (ScLm) und ScR (ScRm) mit einem zulässigen Bereich einer Fahrspurbreite in den darin abgespeicherten Abmessungsmerkmaldaten und bestimmt, dass sowohl die Konturlinien ScL (ScLm) als auch ScR (ScRm) ein echtes Paar von Konturlinien sind, die eine einzelne Fahrspur definieren.
  • Von den dritten bis zu den fünften Pixeln werden die Konturlinien ScL (ScLm) und ScR' (ScR'm) gepaart. Die Konturlinien ScL (ScLm) und ScR' (ScR'm) entsprechen den Fahrspurmarkierungen Lm1 und Lm3, die zwei Fahrspuren LL und LR bestimmen, wie unter Bezug auf die 3 beschrieben. Daher bestimmt der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11, dass die Linien ScL (ScLm) und ScR' (ScR'm) keine echten Paare einer Fahrspur sind. Jedoch muss angemerkt werden, dass die Konturlinie ScL (ScLm) eine von echten Paaren von Konturlinien, die eine einzelne Fahrspur festlegen, ist.
  • Von den sechsten bis zu den siebten Pixeln werden die Konturlinien ScL (ScLm) und ScR (ScRm) als echte Paare von Fahrspurmarkierungen in derselben Weise wie für die ersten und zweiten Pixel bestimmt. Weiter wird entschieden, da die Konturlinie ScL zu einem einzelnen Bogen ScLm durch den Anpassungsoperator passt, dass drei (von dem dritten zu dem fünften) Pixel als die Konturlinie der linksseitigen Fahrspurmarkierung Lm1 bestimmt werden. Jedoch werden die drei Pixel der Konturlinie ScR' (ScR'm) vernachlässigt. Daher wird nur ein echtes Paar von Konturlinien ScL (ScLm) und ScR (ScRm) aus dem Anpassungssignal Sm extrahiert. Ähnlich werden die Konturlinien ScRm und ScRm aus dem Signal Sm extrahiert, wenn das Automobil AM bzw. die Bildeinrichtung 100 sich auf der rechtsseitigen Fahrspur LR bewegt.
  • Aus dem Vorstehenden wird klar, dass der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 das echte Paar von Konturlinien der Fahrspur, auf der das Automobil AM (Bildeinrichtung 100) im Moment fährt oder angeordnet ist, unabhängig von der Anzahl der Fahrspuren, extrahieren kann. Anschließend erzeugt der Fahrspur-Konturextrahierer ein Signal Smc der extrahierten Fahrspurkontur, welches die so extrahierte Ansicht Vmc mit der Fahrspurkontur anzeigt.
  • Wenn es jedoch keine Konturlinie gibt, welche den darin abgespeicherten Abmessungsmerkmaldaten genügt, erzeugt der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 ein Fehlersignal See. Das bedeutet, dass die lokale Positionierungsfunktion mit derartigen Schwierigkeiten konfrontiert ist, dass keine Fahrspurmarkierung Lm auf der Straße vorhanden ist oder nur eine Fahrspurmarkierung im Sichtbereich der Bildeinrichtung 100 vorhanden ist. Mit anderen Worten, es wird keine nützliche Information zur Leitung des Automobils AM entlang der Straße erfasst. Es sei angemerkt, dass das Fehlersignal See die in dem Signal Smc enthaltenen Informationen enthalten kann.
  • In der 12, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist die Ansicht Vcm der extrahierten Fahrspurmarkierungskontur gezeigt. Das extrahierte Paar von Fahrspurmarkierungskonturlinien ScLm und ScRm, welchen die Bögen ScLm und ScRm angepasst sind, sind gezeigt. Stördaten wie beispielsweise die Konturlinie ScRm (ScR') der benachbarten Fahrspur LR in der Ansicht Vc sind in der Ansicht Vcm nicht enthalten. So können Konturliniendaten über andere als die Fahrspur, auf der das Automobil AM (oder die Bildeinrichtung 100) sich vorwärts bewegt, aus den Bilddaten Vcc (Vm) in der 8 entfernt werden.
  • In der 2, auf die jetzt wieder Bezug genommen wird, ist der Bereichsbegrenzer 13 mit dem Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 verbunden, um davon das Signal Smc der extrahierten Fahrspurkontur oder das Fehlersignal See zu empfangen. Der Bereichsbegrenzer 13 ist vorgesehen, um den Bereich in der Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Si (Vi), welchen der Randextrahierer 1 scannt bzw. abtastet, um die Randpixel Pe herum basierend auf dem Signal Smc der extrahierten Fahrspurkontur zu begrenzen.
  • Unter Bezug auf die 13 wird nun die Bereichsbegrenzung mittels des Bereichsbegrenzers 13 erläutert. Der Bereichsbegrenzer 13 erhält Kreuzungspunkte der extrahierten angepassten Konturlinien (Gerade oder Kurve) ScRm und ScLm in der 12 bezüglich der horizontalen Scanlinien in dem X-Z-Koordinatensystem. Dies kann in einer ähnlichen Weise, wie denen in der 5 beschriebenen, durchgeführt werden, aber wird in dem x-z-Koordinatensystem ausgedrückt. Am besten ist in der 13 gezeigt, wie eine Vielzahl von Kreuzungspunkten mit Bezug auf die angepassten Konturlinien ScLm und ScRm erhalten werden.
  • Der Bereichsbegrenzer 13 wandelt das X-Z-Koordinatensystem in das x-z-Koordinatensystem mittels der folgenden Gleichung um, um diese Kreuzungspunkte in der perspektivischen Ansicht Vi auszudrücken. x = FX/(Zcosθ + Hsinθ) (8). z = F(H cosθ + Zsinθ)/(Zcosθ – Hsinθ) (9).
  • Die in den Gleichungen (7) und (8) verwendeten Parameter sind dieselben, wie die in den Gleichungen (2), (3) und (4) verwendeten.
  • So werden die mehreren Kreuzungspunkte auf den angepassten Linien ScLm und ScRm in der X-Z-Ebene der Ansicht Vmc in Punkte (Pixel) in der x-z-Ebene, die der Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vi entspricht, umgewandelt. Jeder der Kreuzungspunkte, der von der angepassten Linie ScRm erhalten wurde, wird mit den benachbarten Punkten) verbunden, um die Konturlinie ScR durch so verbundene Linien ScRr in der x-z-Ebene (Ansicht Vi) darzustellen. Ähnlich wird jeder der Kreuzungspunkte, der von der angepassten Linie ScLm erhalten wurde, verbunden, um die Konturlinie ScL durch die verbundenen Linien ScLr darzustellen.
  • Unter Bezugnahme auf die 14 wird die Funktion des Bereichsbegrenzers 13 im Folgenden beschrieben. In 14 sind eine Ansicht Vr mit den dargestellten Konturlinien ScRr und ScLr gezeigt. Anschließend bestimmt der Bereichsbegrenzer 13 einen Scanbereich RsR um die so erhaltenen dargestellten Konturlinien ScRr herum. Der Scanbereich RsR erstreckt sich in horizontalen Richtungen (rechte und linke Seite) entlang der x-Achse von der dargestellten Linie ScRr über eine vorherbestimmte Länge Wr.
  • Diese Länge Wr wird so bestimmt, dass sie größer als die mögliche Bewegungsstrecke, die eine Fahrspurmarkierung Lm1 in die x-Richtung in der Ansicht Vi für einen Systemzyklus Cs, beispielsweise 33 ms, der lokalen Positionierungsvorrichtung LP zurücklegen wird, ist. Es sei angemerkt, dass die Bewegungsstrecke der Fahrspurmarkierung Lm1 in der Ansicht Vi durch die Veränderung der Beziehung zwischen der Bildeinrichtung 100 (Automobil AM) und den Fahrspurmarkierungen Lm (Straße) verursacht wird. Die Bewegung des Automobils AM in die X-Richtung, die gekrümmten Fahrspur (Straße), die Schiefstellung des Automobils bezogen auf die Straßenoberfläche und das Rollen des Automobils verursachen beispielsweise solche Höhenveränderungen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Länge Wr basierend auf vorhergehend festgestellten Fahrbedingungen wie beispielsweise den Abmessungsmerkmaldaten, die in dem Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 gespeichert sind, bestimmt. Jedoch ist es auch möglich, die Länge Wr unter Berücksichtigung des aktuellen Zustands, wie beispielsweise einer Bewegungsgeschwindigkeit der Bildeinrichtung 100 und einer Anordnung der Fahrspur zu bestimmen.
  • In ähnlicher Weise erhält der Bereichsbegrenzer 13 eine dargestellte Konturlinie ScLr und einen Scanbereich RsL um die Konturlinie ScLr herum. Anschließend erzeugt der Bereichsbegrenzer 13 ein Bereichsdatensignal Sr, welches die Daten der so erhaltenen Scanbereiche RsR und RsL aufweist.
  • In der 2, auf die jetzt wieder Bezug genommen wird, ist der Randextrahierer 1 weiter mit dem Bereichsbegrenzer 13 verbunden, um davon das Bereichssignal Sr zu empfangen. Anschließend überlagert der Randextrahierer 2 die Scanbereiche RsR und RsL mit der Ansicht Vi, wie am besten in der 15 gezeigt.
  • Daran anschließend wird der Randextrahierungs-(Filterungs)-prozess nicht auf den unteren Abschnitt Sb, sondern nur auf diese Scanbereiche RsR und RsL angewendet. Die zu scannende bzw. abzutastende Datenmenge wird damit weiter gegenüber der kurz nach der Aktivierung der lokale Positionierungsfunktion vorliegenden reduziert und ist von den durch den Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 entfernten Störungen befreit.
  • Jedoch, wenn keine zur Leitung des Automobils AM wirksame Informationen mittels des Fahrspurkonturlinienextrahierers 11 erfasst worden sind, unterdrückt die Anpassfunktion 9 ihre Funktion nach Empfang des Fehlersignals See. In diesem Fall führt der Randextrahierer 1 eine Randextrahierungsfunktion basierend auf den Bilddaten Si ohne das Bereichsdatensignal Sr durch.
  • In 2, auf die jetzt wieder Bezug genommen wird, sind der Ist-Positionsdetektor 15, der Krümmungsdetektor 17 und der Gierwinkeldetektor 19 jeweils mit dem Fahrspurmarkierungs-Konturdetektor 11 verbunden, um davon die Signale Smc oder See zu empfangen.
  • Unter Bezug auf 12 wird im Folgenden die Funktion des Ist-Positionsdetektors 15 beschrieben. Der Ist-Positionsdetektor 15 bestimmt basierend auf dem Signal Smc die Positionen auf den angepassten Linien ScLm und ScRm mit der X-Achse, an denen Z = 0 einer linksseitigen Fahrspurposition HL bzw. einer rechtsseitigen Fahrspurposition HR gilt. Anschließend wird ein Mittelpunkt zwischen den beiden seitlichen Fahrspurpositionen HL und HR als eine Fahrspurmittenposition HC als (HC, 0) im X-Z-System dargestellt. Da die Bildeinrichtung 100 auf dem Ursprungspunkt 0 des X-Z-Koordinatensystems angeordnet ist, kann die Ist-Position der Bildeinrichtung 100 oder des Automobils AM mit Bezug auf die Fahrspur (Straße) als von der Mitte der Fahrspur LM durch den Abstand -HC verschoben erfasst werden. Anschließend erzeugt der Ist-Positionsdetektor 15 ein Positionserfassungssignal Shc, welches diesen Verschiebungsabstand -HC anzeigt.
  • Wie aus dem Vorstehenden klar wird, kann die Ist-Position der Bildeinrichtung 100 mit Bezug auf die Fahrspur unabhängig von der Form, geradlinig oder kurvenförmig, der Fahrspur basierend auf dem Signal Smc korrekt erfasst werden. Weiterhin ist es selbstverständlich, dass jeder beliebige andere Wert als "null" als Wert für Z angepasst werden kann.
  • Der Krümmungsdetektor 17 erhält die Krümmung der Fahrspur basierend auf der Gleichung (6), wenn der Anpassungsoperator 9 eine Kurvenlinie an die Fahrspurkonturlinien basierend auf dem Signal Smc anpasst. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Krümmungsradius der angepassten Bogenlinie als die Krümmung der aktuellen Fahrspur erfasst, wenn der angepasste Bogen einen Radius größer als 600 m besitzt. Anschließend erzeugt der Krümmungsdetektor 17 ein Krümmungserfassungssignal Scu, welches den so erfassten Radius anzeigt.
  • Der Gierwinkeldetektor 19 erfasst den Kippwinkel α der angepassten Konturlinien ScRm oder ScLm mit Bezug auf die X-Achse (Z = 0) basierend auf dem Signal Smc. Anschließend erzeugt der Gierwinkeldetektor 19 ein Gierwinkelsignal Sy, das den Kippwinkel α anzeigt.
  • Es sei angemerkt, dass sowohl der Ist-Positionsdetektor 19, der Krümmungsdetektor 17 als auch der Gierwinkeldetektor 19 ihre Funktion nach Empfang des Signals See unterdrücken, um eine Positionsfunktion basierend auf falschen Fahrspurinformationen zu verhindern. Jedoch ist es auch möglich, die Ist-Position, die Krümmung und Gierrate basierend auf dem Signal See, welches die erfassten Informationen enthält, zu erhalten.
  • In 16, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist der Funktionsblock der fokalen Positionierungsvorrichtung LP1 gezeigt. Zuerst wird die lokale Positionierungsvorrichtung LP1 als auch die digitale Bildeinrichtung 100 eingeschaltet, um das Vorwärtsbewegungsrichtungsbild Vi zu erhalten, um die digitalen Bilddaten Si zu erzeugen.
  • In Block #1 empfängt der Randextrahierer 1 die Bilddaten Si von der Bildeinrichtung 100.
  • In Block #3 extrahiert der Randextrahierer 1 die Randpixel aus den Bilddaten Si, um das Signal Sx mit den extrahierten Randpixeln zu erzeugen.
  • In Block #5 bestimmt der Schwellwertgenerator 3 den Schwellwert Eth basierend auf der Dichte der Randpixel in dem Signal Sx mit den extrahierten Randpixeln.
  • In Block #7 extrahiert der Konturextrahierer 5 eine Linie jedes Fahrspurmarkierungsbilds aus dem Signal Sx mit dem extrahierten Rand unter Berücksichtigung des Schwellwertes Eth. Anschließend erzeugt er das Signal Sc mit den Konturpixeldaten.
  • In Block #9 wandelt der Koordinatenwandler 7 das Koordinatensystem um, um eine Vogelperspektive der Ansicht Vc mit der extrahierten Kontur zu erhalten. Anschließend erzeugt der Koordinatenwandler 7 das Bildsignal Scc mit den umgewandelten Koordinaten.
  • In Block #11 bestimmt der Anpassungsoperator 9 die Formeln der inneren Randkonturlinien in den Daten Scc durch Anpassen einer Bogenlinie oder einer Geradenlinie bzw. einer geradlinigen Linie unter Anwendung der Hough-Transformation jedes Pixels der Konturdaten in dem Signal Scc. Anschließend erzeugt der Anpassungsoperator 9 das Anpassungssignal Sm, welches die Abmessungsinformationsdaten der passenden geradlinigen Linie oder Bögen enthält.
  • In Block #13 vergleicht der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 die Abmessungsmerkmale der angepassten Konturlinien in dem Signal Scc mit den in ihm gespeicherten Abmessungsmerkmalsdaten. Der Fahrspurmarkierungs-Konturextrahierer 11 extrahiert das richtige Paar von Konturlinien der Fahrspur, auf der das Automobil AM (Bildeinrichtung 100) im Moment fährt oder angeord net ist, und erzeugt das Signal Smc mit der extrahierten Fahrspurkontur oder das Fehlersignal See.
  • In Block #15 wird bestimmt, ob das Signal, welches in Block #13 erzeugt worden ist, das Fehlersignal See ist oder nicht. Wenn JA kehrt das Verfahren zu Block #1 zurück. Jedoch, wenn NEIN, was bedeutet, dass das Signal Smc mit der extrahierten Fahrspurkontur in Block #13 erzeugt worden ist, geht das Verfahren weiter zum nächsten Block #17.
  • In Block #17 begrenzt der Bereichsbegrenzer 13 die Scanbereiche um die Fahrspurmarkierungen Lm in den digitalen Bilddaten Vi basierend auf dem Signal Sm und erzeugt das Bereichssignal Sr.
  • In Block #19 bestimmt der Ist-Positionsdetektor 15 die Ist-Position unter Berücksichtigung der Fahrspur (Straße) basierend auf dem Signal Smc. Die Signale Smc und Sr werden zu dem nächsten Block #21 übertragen.
  • In Block #21 erhält der Krümmungsdetektor 17 die Krümmung der Fahrspur basierend auf dem Signal Smc und erzeugt das Krümmungserfassungssignal Scu. Die Signale Smc und Sr werden zu dem nächsten Block #23 übertragen.
  • In Block #23 erfasst der Gierwinkeldetektor 19 den Kippwinkel α basierend auf dem Signal Smc und erzeugt ein Gierwinkelsignal Sy. Anschließend wird das Bereichssignal Sr zu dem Block #1 übertragen und der Systemzyklus Cs beginnend mit Block #1 bis zu Block #23 wiederholt sich, bis die lokale Positionierungsvorrichtung LP1 ausgeschaltet wird.
  • In 17, auf die jetzt Bezug genommen wird, sind die Details des Funktionsblocks #9 zur Koordinatenumwandlung gezeigt.
  • In Schritt S1 werden "AY" und "0" auf "y" bzw. "i" gesetzt. "AY" ist eine vorherbestimmte Zahl, die der vertikalen Position "A" der Scanlinie Ls entspricht und beispielsweise 31 beträgt.
  • In Schritt S3 beginnt die Koordinatenumwandlung am Pixel Pei=0(y = AY, x) auf der ersten horizontalen Scanlinie Ls.
  • In Schritt S5 wird die Koordinate "x" des Pixel Pe(AY, x) erhalten.
  • In Schritt S5 wird die Koordinate für "Pei(y, x)" in die Y-Z-Koordinate basierend auf den Gleichungen (2), (3) und (4) umgewandelt.
  • In Schritt S7 werden "y" und "i" durch "k" bzw. "1" erhöht. "k" ist eine ganze Zahl und bevorzugt ein Teiler von "A".
  • In Schritt S9 wird entschieden, ob "y" kleiner als "BY" ist, was bedeutet, ob es die untere Linie des Bildes Vc ist oder nicht. "BY" ist eine vorherbestimmte Zahl, die der vertikalen Position des Bildes Vi entspricht und beträgt beispielsweise -130. Wenn "k" kein Teiler von "A" ist, kann ein beliebiger Wert kleiner als "k" durch "1" bestimmt werden.
  • Wenn "JA" bedeutet dies, dass auf irgendeinen der extrahierten Konturpixel Pe in der Ansicht Vcc noch keine Koordinatenumwandlung angewendet wurde. Anschließend kehrt das Verfahren zur Schritt S3 zurück.
  • Jedoch wenn "NEIN" endet das Verfahren. Damit wird die Ansicht Vc in dem Signal Sc von der perspektivischen Ansicht in die Vogelperspektive mit X-Z-Koordinaten umgewandelt.
  • In 18, auf die jetzt Bezug genommen wird, sind die Details des Funktionsblocks #11 zur Anpassungsfunktion gezeigt.
  • In Schritt S11 wird "0" sowohl auf "i" als auch "Zählung_I" gesetzt. So wird bestimmt, dass auf den Pixel WLi(i = 0) die Hough-Transformation anzuwenden ist.
  • In Schritt S13 wird bestimmt, ob der Pixel WLi verfügbar ist. Wenn "JA", was bedeutet, dass WLi in der Ansicht Vc (Signal Sc) verfügbar ist, fährt das Verfahren mit Schritt S17 fort. Jedoch wenn "NEIN" fährt das Verfahren mit Schritt S21 fort.
  • In Schritt S15 wird "Zählung_I" um "1" erhöht. Anschließend fährt das Verfahren mit Schritt S17 fort.
  • In Schritt S17 wird WLi in einen Pixel in einer (p, ϕ)-Ebene basierend auf der Gleichung (5) Hough-transformiert.
  • In Schritt S19 wird entschieden, ob alle Pixel in die (p, ϕ)-Ebene transformiert worden sind oder nicht. Wenn "NEIN" fährt das Verfahren mit Schritt S21 fort.
  • In Schritt S21 wird "i" um "1" erhöht. Anschließend kehrt das Verfahren zu Schritt S13 zur Untersuchung des nächsten Pixel Wli(i = 1) zurück.
  • Jedoch für den Fall "JA" im Schritt S19, was bedeutet, dass alle Pixel konvertiert worden sind, fährt das Verfahren mit Schritt S23 fort.
  • In Schritt S23 wird Max_I(pmax, ϕmax) erhalten, an dem die maximale Anzahl von Pixeln in der (p, ϕ)-Ebene angeordnet ist.
  • In Schritt S25 wird entschieden, ob Max_I größer als (Zählung_I × ß) ist oder nicht. Es sei angemerkt, dass "Max_I" und "(Zählung_I × β)" der vorher beschriebenen Kreuzungsfrequenz Fc bzw. dem Schwellwert Fth entsprechen. "ß" ist eine positive Zahl größer als null, aber kleiner als 1 und beträgt bevorzugt 0,4.
  • Wenn "JA" bestimmt wird, was bedeutet, dass die Hough-transformierten Kurven sich an dem gleichen Punkt kreuzen, fährt das Verfahren mit Schritt S27 fort.
  • In Schritt S27 kann eine Linie, die durch die Gleichung (6) ausgedrückt wird, zur Anpassung der extrahierten Konturlinie erhalten werden. Das Verfahren endet.
  • Jedoch, wenn in Schritt S29 "NEIN" bestimmt wird, was bedeutet, dass die Hough-transformierten Kurven sich nicht an demselben Punkt kreuzen, dann fährt das Verfahren mit Schritt S29 fort.
  • In Schritt S29 kann ein Bogen, der durch die Gleichung (7) ausgedrückt wird, zur Anpassung der extrahierten Konturlinie erhalten werden. Anschließend endet das Verfahren.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • In 19, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist eine Alternative zur lokalen Positionierungsvorrichtung LP1 der 2 gezeigt. Die lokale Positionierungsvorrichtung LP2 besitzt einen Aufbau ähnlich zu der des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch ist der Koordinatenwandler 7 der 2 in der 19 entfernt worden. Im Ergebnis sei angemerkt, dass alle Funktionen in diesem Ausführungsbeispiel basierend auf den Signalen, welche die perspektivische Ansicht tragen, durchgeführt werden.
  • Weiter ist der Anpassungsoperator 9 durch einen Steigungsanpassungsoperator 9A und einen Anpassungsoperator 9B für ein quadratisches Polynom ersetzt worden. Der Ist-Positionsdetektor 19 ist auch durch einen modifizierten ersetzt worden.
  • Der Steigungsanpassungsoperator 9A ist mit dem Konturextrahierer 5 verbunden, um davon das Signal Sc mit der extrahierten Kontur zu empfangen. Der Steigungsanpassungsoperator 9A wendet individuell auf jeden Pixel in den extrahierten Konturlinien im Signal Sc eine Steigungsanpassungsfunktion an.
  • Vor der Beschreibung der Steigungsanpassungsfunktion werden unter Bezugnahme auf 20 die Vorwärtsbewegungsrichtungsansichten Vi und Vc, wenn das Automobil AM auf einer gekrümmten Straße fährt, beschrieben. Wenn die Straße eine Kurve nach rechts macht, sieht die linke Seitenkonturlinie ScL, die auf der Außenseite der Kurve liegt, aus, als würde sie sich vom Boden des Bildes Vi linear in die Fortbewegungsrichtung erstrecken.
  • Ähnlich sieht auch die rechtsseitige Konturlinie ScR, die auf der Innenseite der Kurve angeordnet ist, aus, als würde sie sich linear in die Ausbreitungsrichtung erstrecken, jedoch abrupt in die Kurvenrichtung (rechte Seite) von ihrem mittleren Abschnitt aus abweichen. Dies ist gewöhnlich für die Fortbewegungsrichtungsansicht der gekrümmten Straße oder Fahrspur.
  • Basierend auf diesem Umstand wendet der Steigungsanpassungsoperator 9A eine Steigungsanpassung der extrahierten Konturlinien ScR (ScR') und ScL in dem Signal Sc an. Zuerst wird ein Steigungswinkel einer Geraden, die zwei Pixel, welche auf den benachbarten zwei horizontalen Scanlinien (Lh) darauf angeordnet sind, bestimmt. Der so bestimmte Steigungswinkel wird als eine Steigung (SLi_i + 1) an einer Mitte zwischen diesen benachbarten zwei Pixeln abgespeichert. Daher gibt es keinen Steigungswinkel bezüglich aller der Pixel, die keinen Pixel auf der benachbarten Scanlinie besitzen, wie beispielsweise die Mittenmarkierung Lm2, die in mehrere Abschnitte unterteilt ist (4).
  • In 21, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist die Steigung, die aus dem Signal Sc, welches der Ansicht der 20 entspricht, gezeigt. Die Punktgruppen SA in dem linken unteren Abschnitt und SD in dem rechten oberen Abschnitt entsprechen den Steigungen mit Bezug auf die rechte Konturlinie ScR bzw. die linke Konturlinie ScR. So wird aus der äußeren Kurvenlinie (ScL in der 20), die wie eine gerade Linie in der Vorwärtsbewegungsrichtungsansicht Vcc erscheint, die Punktgruppe SA entlang einer Linie, die mit Bezug auf die x-Achse ansteigt, erhalten. Von der inneren Kurvenlinie (ScR in der 20), die eine Kurve von ihrem mittleren Abschnitt macht, wird eine Punktgruppe SD entlang einer Linie, der mit Bezug auf die x-Achse abfällt, erhalten. Es sei angemerkt, dass "y'" ein Differenzial von "y" ist.
  • Anschließend wendet der Steigungsanpassungsoperator 9A die Hough-Transformation auf jede der Punktgruppen SA und SD an, um eine Linie, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird, anzulegen y' = 2Dx + E (10).
  • "y'" ist ein Differenzial von "y" und steht daher für die Veränderung der Steigung der folgenden quadratischen Gleichung y = Dx2 + Ex + F (11).
  • "D", "E" und "F" sind Konstanten. Der Wert von "D" zeigt den Kurvenzustand und den Grad der Kurvenlinie an. Beispielsweise, wenn die extrahierte Konturlinie der äußeren Kurvenlinie entspricht, ist "D" größer als null. Anderenfalls ist "D" gleich oder kleiner als null.
  • Daher wird entsprechend dem Wert von "D" eine der folgenden verschiedenen Gleichungen wahlweise auf die Punktgruppen wie folgt angewendet.
  • Wenn "D" > 0 gilt, dann wird die Gleichung (11) angewendet.
  • Wenn "D" ≤ 0 gilt, dann wird eine Gleichung (12) für eine Linie, ähnlich der Gleichung (10), induziert durch Anwendung der Hough-Transformation, angewendet. x' = 2Gy + H (12).
  • Ein quadratisches Polynom ähnlich der Gleichung (11), ausgedrückt durch die folgende Gleichung (13), wird angewendet. x = 2Gy2 + Hy + I (13).
  • "x'" ist ein Differenzial von "x" und steht für die Veränderung der Steigung des quadratischen Polynoms (13). "G", "H" und "I" sind Konstanten.
  • So wandelt der Steigungsanpassungsoperator 9A das Signal Sc, das schlicht eine Gruppe von Punkten in dem Bild Vc ist, in Daten, welche die Steigung aller Konturlinien anzeigen. Basierend auf den so umgewandelten Steigungsinformationsdaten, weitere Informationen, welche die Kurvenbedingungen anzeigen. Anschließend erzeugt der Steigungsanpassungsoperator 9A ein Steigungsanpassungssignal Sm1, welches die dadurch erhaltenen Informationen anzeigt.
  • Der quadratische Polynomanpassungsoperator 9B ist mit dem Steigungsanpassungsoperator 9A verbunden, um davon das Signal Sm1 zu empfangen. Der Anpassungsoperator 9B für das quadratische Polynom wendet auf jede der extrahierten Konturlinien ScR (ScR') und ScL in Signal Sc1 individuell ein quadratisches Polynom an.
  • Wenn das Signal Sm1 eine Anwendung der Gleichung (10) anzeigt, ersetzt der Anpassungsoperator 9B für das quadratische Polynom die Werfe der x-y-Koordinaten für jeden Konturpixel in Sc für "x" und "y" der Gleichung (11), um den Wert von "F" erfolgreich zu berechnen. Unter den so berechneten Werten für "F" wird der Wert, der am häufigsten erscheint, als die Konstante "F" der Gleichung (11) bestimmt.
  • Jedoch, wenn das Signal Sm1 eine Anwendung der Gleichung (13) anzeigt, ersetzt der quadratische Polynomanpassungsoperator 9B die Werte der x-y-Koordinaten für alle Konturpixel in Sc für "x" und "y" der Gleichung (14), um den Wert von "I" erfolgreich zu berechnen. Unter den so berechneten Werten von "I" wird der Wert, der am häufigsten erscheint, als die Konstante "I" der Gleichung (14) bestimmt, anschließend erzeugt der Anpassungsoperator 9B für das quadratische Polynom ein Steigungsanpassungssignal Sm2, welches die so erhaltenen Informationen anzeigt.
  • Es sei angemerkt, dass, wenn "D" null ist, die Gleichung (11) gleich y = Ex + F wird. Damit können die Kurvenzustände der Fahrspur durch Anwendung der quadratischen Polynome ohne Rücksicht darauf, ob die Straße geradlinig oder gekrümmten ist, bestimmt werden.
  • Der modifizierte Ist-Positionsdetektor 15A arbeitet basierend auf dem Signal Smc, das die Informationen der Signale Sm1 und Sm2 enthält, wie folgt. Weiter sei angemerkt, dass das Bild des Signals Smc zwar eine perspektivische Ansicht aber keine Vogelperspektive ist.
  • In 23, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist die Funktion des Bereichsbegrenzers 13 in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Ansicht Vr zeigt die dargestellten Konturlinien ScRr und ScLr, die basierend auf den Gleichungen (12) und (11) erhalten wurden, die von den Anpassungsoperatoren 9A und 9B angewendet wurden.
  • Weiter wird mit Bezug auf die 23 die Funktion des Ist-Positionsdetektors 15A im Folgenden beschrieben. Der Ist-Positionsdetektor 19A bestimmt die Positionen auf den angepassten Linien ScLm und ScRm, wobei die x-Achse der Positi on an der Z = 0 als eine linksseitige Fahrspurposition PL bzw. eine rechtsseitige Fahrspurposition PR, entspricht.
  • Da in diesem Ausführungsbeispiel die Ansicht Smc keine Vogelperspektive ist, wird die x-Achsenposition basierend auf der folgenden Gleichung erhalten. y = F/tanθ (14).
  • Anschließend wird ein Mittelpunkt Pm zwischen den beiden seitlichen Fahrspurpositionen PL und PR als Fahrspurmittenposition Pm, die der Mittenposition HC (HC, 0) in dem X-Z-Koordinatensystem in der 12 entspricht, bestimmt. Da die Mittenposition Pm in der Ansicht Vcm in einer proportionalen Beziehung mit der Position von HC in der X-Achse steht. Daher wird die Position Pm in der z-Achse einfach gewandelt zu "HC" basierend auf einer vorher festgelegten Konstanten. Daher erzeugt der Ist-Positionsdetektor 15A ein Positionserfassungssignal Shc, das den Verschiebungsabstand -HC mit Bezug auf die Mittenlinie (x = 0) anzeigt.
  • In 24, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein Flussdiagramm, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung LP2 der 19 zeigt, dargestellt. Die Funktionen in diesem Ausführungsbeispiel sind sehr ähnlich zu denen, die in der 16 gezeigt sind, aber der Funktionsblock #9 zur Koordinatenumwandlung ist entfernt und der Funktionsblock #11 für die Anpassungsfunktion ist durch einen Steigungsanpassungsblock #10 und einen Funktionsblock #12 für das quadratische Polynom ersetzt.
  • In Block #10 bestimmt der Steigungsanpassungsoperator 9A den Steigungswinkel jeder Konturlinien an jeder horizontalen Scanlinie. Weiter werden die Kurvenzustände der Fahrspurmarkierungen Lm bestimmt. Anschließend wird das Steigungsanpassungssignal Sm1, welches solche Abmessungsinformationsdaten enthält, wie oben beschrieben erzeugt.
  • In Block #12 wendet der quadratische Polynomanpassungsoperator 9B das quadratische Polynom auf das Steigungsanpassungssignal Sm1 an. Anschließend bestimmt der Operator 9B die Kurvenzustände der Fahrspur und erzeugt wie oben beschrieben das Anpassungssignal Sm2.
  • In 25, auf die jetzt Bezug genommen wird, sind die Details des Funktionsblocks #10 zur Steigungsanpassung gezeigt. Im Folgenden wird die Steigungsanpassungsfunktion unter Berücksichtigung einer der Konturlinien ScL und ScR (ScR') durchgeführt, da die Funktion für jede Konturlinie dieselbe ist.
  • In Schritt S41 wird "0" zu "i" gesetzt.
  • In Schritt S43 wird entschieden, ob sowohl der i-te und (i + 1)-te Konturpixel in dem Signal Sc verfügbar ist oder nicht. Wenn "JA", fährt das Verfahren mit Schritt S45 fort. Jedoch wenn "NEIN", fährt das Verfahren mit Schritt S47 fort.
  • In Schritt S45 wird der Steigungswinkel SLi_i + 1 einer Linie, die das i-te und das (i + 1)-te Konturpixel verbindet, basierend auf der folgenden Gleichung bestimmt. SLi_i + 1 = (yi – yi+1)/(IL(yi) – IL(y1+1)) (15).
  • "IL(yi)" steht für die Koordinaten des i-ten extrahierten Konturpixel.
  • In Schritt S47 wird bestimmt, ob "i" kleiner als (K – 1) ist oder nicht. Es sei angemerkt, dass "K" eine ganze Zahl ist, die der Anzahl der horizontalen Scanlinien Lh, die zur Extrahierung der Konturpixel Pe in dem Funktionsblock #7 verwendet werden, entspricht.
  • Wenn "NEIN", verbleiben extrahierte Konturpixel Pe, die der Steigungsbestimmungsverarbeitung in Schritt S45 nicht unterworfen wurden. Anschließend fährt das Verfahren in Schritt S49 fort.
  • In Schritt S49 wird "i" um "1" erhöht und dann kehrt das Verfahren zu Schritt S43 zurück.
  • Jedoch in Schritt S47, wenn "JA", bedeutet dies, dass die Steigungen bezüglich aller extrahierten Konturpixel, die auf einer einzelnen Konturlinie liegen, erhalten worden sind. Anschließend fährt das Verfahren in Schritt S51 fort.
  • In Schritt S51 wird auf die Steigungsdaten (x, SLi_i + 1) die Hough-Transformation der Gleichung (5) angewandt, die als p' = X cosϕ' + SLi_i + 1 sinϕ' dargestellt werden kann. Anschließend wird eine durch die Gleichung (10) dargestellte, y' = 2Dx + E, Linie angepasst.
  • In Schritt S53 wird entschieden, ob "D" gleich oder kleiner null ist oder nicht. Wenn "JA", bedeutet dies, dass die im Moment untersuchte Konturlinie der inneren Kurvenlinie entspricht. Anschließend fährt das Verfahren in Schritt S55 fort.
  • In Schritt S55 wird die Gleichung (10), y' = 2Dx + E, integriert, um die Gleichung (11), y = Dx2 + Ex + F, zu erhalten. Anschließend wird (x, SLi_i + 1) durch die Gleichung (11) ersetzt, um "F" zu bestimmen und das Verfahren endet.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • In 26, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist eine Alternative der lokalen Positionierungsvorrichtung LP2 der 19 gezeigt. Die lokale Positionierungsvorrichtung LP3 besitzt einen Aufbau, der im Wesentlichen derselbe wie der des zweiten Ausführungsbeispiels ist, wobei der Gierwinkeldetektor 19 in der 19 entfernt ist. Jedoch sind der Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 200, der GPS-Empfänger 300, die elektronische Steuereinheit (ECU) und die Navigationsvorrichtung 500 mit der lokalen Positionierungsvorrichtung LP3 verbunden, wie am besten in der 26 gezeigt, um davon die lokalen Positionierungssignale Smc, See und Scu zu empfangen. So wird ein Beispiel des lokalen Positionierungssystems LPS in der 1 zur Verfügung gestellt.
  • Der Kartenspeicher 25 ist zur Speicherung der geografischen Merkmale der Straße, wie beispielsweise Straßenkarten, Landmarkierungen und Kurvenpositionen. Der GPS-Receiver 300 ist zum Empfang der GPS-Signale von den Navigationssatelliten vorgesehen, um die globalen Positionierungsdaten, wie beispielsweise einen Ort, Geschwindigkeit und Höhe bezüglich des globalen Betrachtungspunkt zu erhalten. Der GPS-Receiver 300 erfasst weiter die augenblickliche lokale und globale Position des Automobils AM genau basierend auf den globalen Positionsdaten und der lokalen Positionierung Smc und erzeugt ein lokales und globales Positionierungssignal Sg.
  • Die Navigationsvorrichtung 500 weist einen Kurvenpositionssetzer 21, einen Kartenspeicher 25, einen Fahrsicherheitsschätzer 27 und eine Alarmeinrichtung auf. Der Kurvenpositionssetzer 21 ist mit dem Krümmungsdetektor 17 und dem GPS-Receiver verbunden, um davon das Krümmungserfassungssignal Scu und das lokale bzw. globale Positionierungssignal Sg zu empfangen.
  • Der Kurvenpositionssetzer 21 vergleicht den erfassten Radius, der durch das Signal Scu angezeigt wird, mit einer vorherbestimmten Krümmung, um ein Ergebnissignal zu erzeugen, das zwei Pegel besitzt. Das resultierende Signal hat einen High-Pegel, wenn der erfasste Radius größer als die vorbestimmte Krümmung ist.
  • Der Kartenspeicher 25 ist mit dem Kurvenpositionssetzer 21 verbunden, um davon das Ergebnissignal, das Krümmungserfassungssignal Scu und das lokale und globale Positionierungssignal Sg zu empfangen. Nach Empfang des Ergebnissignals mit einem High-Pegel speichert der Kartenspeicher 25 die aktuelle Position (Sg) mit Bezug auf die so erfasste Krümmung (Scu) ab.
  • Der Fahrsicherheitsschätzer 27 ist mit dem Kartenspeicher 25, dem Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 200 und dem GPS-Empfänger 300 verbunden, um davon die Krümmung (Scu) der gekrümmten Straßendaten, die aktuelle Bewegungsgeschwindigkeit Sv bzw. die lokalen und globalen Positionierungsdaten Sg zu empfangen. Basierend auf diesen Informationsdaten bestimmt der Fahrsicherheitsschätzer 27, ob das Automobil AM sich auf der aktuellen gekrümmten Straße sicher fortbewegen kann oder nicht. Dann, wenn "NEIN" entschieden wird, was bedeutet, dass das Automobil AM nicht fähig sein wird, auf der gekrümmten Straße sicher zu fahren, wird der Sicherheitsschätzer 27 ein Warnsignal erzeugen, das solche Schätzinformationen enthält.
  • Die Alarmvorrichtung 31 ist mit dem Fahrsicherheitsschätzer 27 verbunden und gibt eine Alarmmeldung an den Fahrer ab, nach Empfang dessen Warnsignals.
  • Die ECU 400 ist mit dem Fahrsicherheitsschätzer 27 des Navigationssystems 500 verbunden und steuert ein Fahrsystem, wie beispielsweise einen Motor, an, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Automobils AM nach Empfang dessen Warnsignals zu reduzieren.
  • Es sei angemerkt, dass die lokale Positionierungsvorrichtung LP3 gemäß dieses Ausführungsbeispiels mit einem Aufbau ausgelegt werden kann, der im Wesentlichen identisch zu dem des ersten Ausführungsbeispiels (LP2; 2) anstelle des Aufbaus des zweiten Ausführungsbeispiels (LP1; 19) ist.
  • In 27, auf die sich im Folgenden bezogen wird, ist ein Flussdiagramm, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung LP3 der 26 zeigt, dargestellt. Die Funktionen dieses Ausführungsbeispiels sind sehr ähnlich zu denen, die in der 24 gezeigt sind, aber der Funktionsblock #25 zur globalen Positionserfassung, #27 zur Kurvenpositionssetzung, #29 zur Fahrsicherheitsschätzung, #31 zur Alarmierung und #33 zur Stellung ECU sind nach dem Funktionsblock #21 hinzugefügt. Es sei angemerkt, dass der Funktionsblock #23 zur Gierwinkelerfassung in der 24 in diesem Ausführungsbeispiel entfernt worden ist.
  • In Block #25 erfasst der GPS-Empfänger 300 die aktuelle lokale und globale Position.
  • In Block #27 erfasst der Kurvenpositionssetzer 21 die Position einer gekrümmten Straße, die eine Krümmung größer als die vorherbestimmten Krümmungsdaten besitzt.
  • In Block #29 entscheidet der Fahrsicherheitsschätzer 27 basierend auf den Daten, die in den vorhergehenden Blöcken #25 und #27 wie folgt erhalten worden sind, ob das Automobil AM auf der gekrümmten Straße; auf der es sich augenblicklich vorwärts bewegt, sicher ohne Reduzierung der Bewegungsgeschwindigkeit fahren kann oder nicht.
  • Basierend auf den Ist-Positionsdaten Sg entscheidet der Schätzer 27, ob eine gekrümmten Straße in einem Abstand DD voraus in dem Kartenspeicher 25 gespeichert ist oder nicht, wobei "DD" ein Sicherheitsabstand ist, der dem Fahrer eine Zeit bereitstellt, die lang genug ist, um die notwendigen Bedienungen zur Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit auf ein sicheres Niveau vorzunehmen. Daher sollte "DD" unter Berücksichtigung der möglichen Fahrbedingungen, wie beispielsweise Bewegungsgeschwindigkeit, Straßenzustand, dem Fahrzeuggewicht usw. bestimmt werden. Beispielsweise wird "DD" in diesem Ausführungsbeispiel auf 300 m gesetzt.
  • Mit Bezug auf eine gekrümmten Position wird die Fahrsicherheit basierend auf der folgenden Ungleichung geschätzt. R < V2/Cv (16),wobei "R" ein Radius der gekrümmten Straße (11) ist, "V" eine Bewegungsgeschwindigkeit (Sv) des Automobils AM und "Cv" eine Konstante, die gemäß der Fahreigenschaft des Automobils AM bestimmt wird, ist. Wenn die Ungleichung (16) erfüllt wird, erzeugt der Fahrsicherheitsschätzer 27 ein Warnsignal. Es sei angemerkt, dass das Warnsignal sofort beendet wird, sobald die Ungleichung (15) als ein Ergebnis einer Bremsfunktion nicht erfüllt ist.
  • In Block #31 gibt die Alarmvorrichtung 31 einen Alarm auf Empfang des Auslösesignals von dem Fahrsicherheitsschätzer 27 ab.
  • In Block #33 bewirkt die elektronische Steuereinheit (ECU), dass eine Vergaserklappe geschlossen wird und/oder dass das automatische Schaltgetriebe herunterschaltet, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Automobils AM zu reduzieren.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • In der 28, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist eine Alternative der lokalen Positionierungsvorrichtung LP3 der 26 gezeigt. Die lokale Positionierungsvorrichtung LP4 besitzt einen Aufbau im Wesentlichen ähnlich zu dem des dritten Ausführungsbeispiels, wobei der Bewegungsgeschwindigkeitsdetektor 200 und die ECU 400 in 26 entfernt und die Navigationsvorrichtung 500 durch eine modifizierte 500R ersetzt worden ist.
  • Die modifizierte Navigationsvorrichtung 500R weist den Kurvenpositionssetzer 21 und den Kartenspeicher 25 auf, die dieselben wie in der Navigationsvorrichtung 500 der 26 sind. Die Vorrichtung 500 besitzt weiter eine Bildaufnahmeeinrichtung 33 und eine Anzeige 34. Die Bildaufnahmeeinrichtung 33 ist mit der Bildeinrichtung 100 und dem GPS-Empfänger 300 verbunden, um davon das Vorwärtsbewegungsrichtungs-Ansichtssignal Si bzw. das Positionssignal Sg zu empfangen.
  • Die Bildaufnahmeeinrichtung 33 weist einen Bildzwischenspeicher, wie beispielsweise einen Bildspeicher zum vorübergehenden Speichern der Bilddaten auf. Gemäß den Befehlen des Fahrers nimmt die Bildaufnahmeeinrichtung 33 ein Bild des Bildsignals Si, welches das Vorwärtsbewegungsrichtungs-Ansichtbild Vi anzeigt, auf.
  • Der Kartenspeicher 25 ist weiter mit der Bildaufnahmeeinrichtung 33 verbunden, um so das eine aufgenommene Bild der Bilddaten Si (Vi) auf einem geeigneten darin integrierten Aufnahmemedium aufzunehmen. Für diesen Zweck kann eine optische Disk vom wiederbeschreibbaren Typ, welche eine große Speicherkapazität besitzt, wie beispielsweise eine SD-ROM, PD, DVD-RAM usw. verwendet werden.
  • Die Anzeige 34 ist mit der Bildaufnahmeeinrichtung 33 verbunden, um davon das gespeicherte Bildsignals (Si) zu empfangen, um das aktuelle Vorwärtsbewegungsrichtungs-Ansichtbild Vi durch die Bildaufnahmeeinrichtung 33 anzuzeigen. Die Anzeige 34 ist auch mit dem Kartenspeicher 25 verbunden, um das Vorwärtsbewegungsrichtungsbild Si zu reproduzieren oder die in dem Medium gespeicherten geografischen Informationen anzuzeigen. Es sei angemerkt, dass die lokale Positionierungsvorrichtung LP4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Aufbau im Wesentlichen gleich zu dem des ersten Ausführungsbeispiels (LP2; 2) anstelle dessen des dritten Ausführungsbeispiels (LP3; 28) eingerichtet werden kann.
  • 29, auf die sich im Folgenden bezogen wird, zeigt ein Flussdiagramm, welches die Funktionsblöcke der lokalen Positionierungsvorrichtung LP4 der 28 zeigt. Die Funktionen in diesem Ausführungsbeispiel sind sehr ähnlich zu denen in der 27 gezeigten, jedoch sind die Funktionsblöcke #29, #31 und #33 durch einen Funktionsblock #35 zum Bildspeichern und #37 zum Anzeigen ersetzt.
  • In Block #35 nimmt die Bildaufnahmeeinrichtung 33 das aktuelle Ansichtbild Vi einem Bildspeicher, der darin integriert ist, auf, wenn es durch den Fahrer in Betrieb genommen wird. Anschließend nimmt der Kartenspeicher 25 das aufgenommene Bild Vi auf dem Aufnahmemedium auf.
  • In Block #37 wird das gespeicherte Bild Vi auf der Anzeige 34 angezeigt.

Claims (20)

  1. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP1) zum Erfassen einer lokalen Position eines Objekts (AM: 100), welches sich in einer Richtung (Z) bezogen auf eine Fahrspur (Lm) auf einer lokalen Bodenfläche basierend auf einem digitalen Bildsignal (Si), welches eine perspektivische Ansicht (Vi) der lokalen Bodenfläche darstellt, vorwärts bewegen kann, wobei die Vorrichtung (LP) aufweist: Kontur-Extrahiermittel (1, 3 und 5) zum Extrahieren einer Kontur (ScR, ScR' und ScL) der Fahrspur (Lm) aus dem digitalen Bildsignal (Si), um Konturdaten (Sc) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter enthält: Umwandlungsmittel (7) zum Umwandeln der Konturdaten (Sc) in ein Draufsichtsystem, um die Abmessungen der extrahierten Kontur (ScR, ScR' und ScL) korrekt anzuzeigen, um Daten mit umgewandelten Koordinaten (Scc) zu erzeugen; Merkmal-Erfassungsmittel (9 und 11) zum Erfassen von Abmessungsmerkmalen der extrahierten Konturlinie (ScR, ScR' und ScL) basierend auf den Daten mit umgewandelten Koordinaten (Scc), um Abmessungsdaten (Sm und Smc) zu erzeugen, wobei die Merkmal-Erfassungsmittel (9 und 11) Anpassungsmittel (9) zum Anpassen entweder einer geraden Linie (S27) oder einer Bogenlinie (S29) an die extrahierte Kontur (ScR, ScR' und ScL) enthalten, um so Anpassungsdaten (Sm) zu erzeugen, die für die angepasste Linie stehen; und Ist-Positions-Erfassungsmittel (15) zum Erfassen einer Ist-Position des Objekts bezogen auf die Fahrspur (Lm) basierend auf den Anpassungsdaten (Smc und Smc).
  2. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP) gemäß Anspruch 1, wobei die Abmessungsdaten (Sm und Smc) für einen Abschnitt der Fahrspur (AM) stehen, der sich in die Vorwärtsbewegungsrichtung beginnend von einer Linie, die mit dem vorderen Ende des Objekts (AM) ausgerichtet ist, erstreckt.
  3. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP1) gemäß Anspruch 1, wobei die Merkmal-Erfassungsmittel (9 und 11) aufweisen: Konturlinien-Extrahiermittel (11) zum wahlweisen Extrahieren von zwei (ScRm und ScLm) der angepassten Linien (ScR, ScR' und ScLm), welche die Fahrspur (Lm) definieren, um die Abmessungsdaten (Sm und Smc) zu erzeugen, die für die ausgewählten zwei angepassten Linien (ScRm und ScLm) stehen.
  4. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP) gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend erste Bereich-Begrenzungsmittel (Ls), die einen ersten Bereich (Sb: Ph × A) in dem digitalen Bildsignal (Si) bestimmen, um dessen Kontur (ScR, ScR' und ScL) zu extrahieren.
  5. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP) gemäß Anspruch 4, weiter aufweisend zweite Bereich-Begrenzungsmittel (13) zum Bestimmen eines zweiten Bereichs (RsL und RsR) in dem ersten Bereich (Sb) nur um die angepasste Linie (ScRm und ScLm) herum basierend auf den Abmessungsdaten (Sm und Smc).
  6. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP1) gemäß Anspruch 3, wobei die Ist-Positions-Erfassungsmittel (15) eine Ist-Position (-HC) basierend auf den ausgewählten zwei angepassten Linien (ScRm und ScLm) erfassen.
  7. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP) gemäß Anspruch 6, weiter aufweisend Gierwinkel-Erfassungsmittel (19) für einen Kippwinkel (α) der Fahrspur (Lm) bezogen auf die Vorwärtsbewegungsrichtung (Z) basierend auf den Abmessungsdaten (Sm und Smc), um ein Gierwinkelsignal (Sy) zu erzeugen.
  8. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP1) gemäß Anspruch 3, wobei die Anpassungsmittel (9) die Hough-Transformation auf die Daten mit umgewandelten Koordinaten (Scc) anwenden, um für jede extrahierte Kontur (ScR, ScR' und Sc) festzustellen, ob sie durch eine Linie oder einen Bogen angepasst ist.
  9. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP1) gemäß Anspruch 8, wobei die Anpassungsmittel (9) für die extrahierte Kontur (ScR, ScR' und ScL) eine gerade Linie bestimmen, wenn sich eine Vielzahl von durch die Hough-transformierten Daten mit umgewandelten Koordinaten (Scc) gebildeten Linien an einem Punkt (Cp) mit einer Frequenz (Fc), die größer als eine vorher bestimmte Frequenz (Fth) ist, kreuzen, und für die extrahierte Kontur (ScR, ScR' und ScL) eine Bogenlinie bestimmen.
  10. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP3) gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend Krümmungs-Erfassungsmittel (17) zum Erfassen einer Krümmung der Fahrspur (Lm) bezogen auf die Ist-Position basierend auf den Abmessungsdaten (Smc und Smc).
  11. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP2) zum Erfassen einer lokalen Position eines Objekts (AM: 100), das sich in einer Richtung (Z) bezogen auf eine Fahrspur (Lm) auf einer lokalen Bodenfläche basierend auf einem digitalen Bildsignal (Si), das eine perspektivische Ansicht (Vi) von der lokalen Bodenfläche darstellt, vorwärts bewegen kann, wobei die Vorrichtung (LP) aufweist: Kontur-Extrahiermittel (1, 3 und 5) zum Extrahieren einer Kontur (ScR, ScR' und ScL) der Fahrspur (Lm) aus dem digitalen Bildsignal (Si), um Konturdaten (Sc) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter aufweist: Merkmal-Erfassungsmittel (9A, 9B und 11) zum Erfassen von Abmessungsmerkmalen der extrahierten Konturlinie (ScR, ScR' und ScL) basierend auf den Konturdaten (Sc), um Abmessungsdaten (Sm1, Sm2 und Smc) zu erzeugen, wobei die Merkmal-Erfassungsmittel (9A, 9B und 11) enthalten: Steigungs-Anpassungsmittel (9A: S41-S55) zum Erhalten von Steigungen (Sli_i + 1) von zwei benachbarten Pixeln, die jede der Konturen (ScR, ScR' und ScL) bilden, und zum Anwenden der Hough-Transformation auf die Steigungen (Sli_i + 1), die durch eine lineare Gleichung (Gleichungen (10) und (12)) angepasst werden sollen; quadratische Polynom-Anpassungsmittel (9B) zum Anwenden eines quadratischen Polynoms (Gleichungen (11) und (13)) auf die angepasste lineare Gleichung (Gleichungen (10) und (12)); und Konturlinien-Extrahiermittel (11) zum wahlweisen Extrahieren von zwei (ScRm und ScLm) der angepassten Linien (ScR, ScR' und ScLm), welche die Fahrspur (Lm) definieren, um die Abmessungsdaten (Sm2, Smc) zu erzeugen, welche die ausgewählten zwei angepassten Linien (ScRm und ScLm) anzeigen.
  12. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP2) gemäß Anspruch 11, wobei die Abmessungsdaten (Sm und Smc) einen Abschnitt der Fahrspur (AM) anzeigen, der sich in die Vorwärtsbewegungsrichtung beginnend von einer Linie, die mit dem vorderen Ende des Objekts (AM) ausgerichtet ist, erstreckt.
  13. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP2) gemäß Anspruch 11, weiter aufweisend Krümmungs-Erfassungsmittel (17) zum Erfassen einer Krümmung der Fahrspur (Lm) bezogen auf die Ist-Position basierend auf den Abmessungsdaten (Smc und Smc).
  14. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP2) gemäß Anspruch 11, weiter aufweisend Ist-Positions-Erfassungsmittel (15) zum Erfassen einer Ist-Position (-HC) basierend auf den ausgewählten zwei angepassten Linien (ScRm und ScLm).
  15. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP2) gemäß Anspruch 14, weiter aufweisend Gierwinkel-Erfassungsmittel (19) für einen Kippwinkel (α) der Fahrspur (Lm) bezogen auf die Vorwärtsbewegungsrichtung (Z) basierend auf den Abmessungsdaten (Sm2 und Smc), um ein Gierwinkelsignal (Sy) zu erzeugen.
  16. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP) gemäß Anspruch 11, weiter aufweisend erste Bereichs-Begrenzungsmittel (Ls), die einen ersten Bereich (Sb: Ph × A) in dem digitalen Bildsignal (Si) bestimmen, um dessen Kontur (ScR, ScR' und ScL) zu extrahieren.
  17. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP) gemäß Anspruch 16, weiter aufweisend zweite Bereichs-Begrenzungsmittel (13) zum Bestimmen eines zweiten Bereichs (RsL und RsR) im ersten Bereich (Sb) nur um die angepasste Linie (ScRm und ScLm) herum basierend auf den Abmessungsdaten (Sm und Smc).
  18. Lokale Positionierungsvorrichtung (LPS) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, 8 oder 9, oder einem der Ansprüche 11 bis 17, weiter aufweisend: Ist-Positions-Erfassungsmittel (15A) zum Erfassen einer Ist-Position basierend auf dem digitalen Bildsignal (Si), um ein Ist-Positionssignal (Shc) zu erzeugen; Krümmungs-Erfassungsmittel (17) zum Erfassen einer Krümmung der Fahrspur (Lm) basierend auf dem digitalen Bildsignal (Si), um ein Krümmungssignal (Scu) zu erzeugen; eine Navigationsvorrichtung (500) zum Aufzeichnen der erfassten Krümmungen und der erfassten Ist-Position in Kartendaten, die darin abgespeichert sind, basierend auf dem Ist-Positionssignal (Shc) und dem Krümmungssignal (Scu).
  19. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP3) gemäß Anspruch 18, weiter aufweisend: Bewegungsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel (200) zum Erfassen dessen Bewegungsgeschwindigkeit (Sv); Fahrsicherheits-Schätzmittel (27) zum Beurteilen, ob die Bewegungsgeschwindigkeit (Sv) zu groß ist, um sich entlang einer gekrümmten Fahrspur (Lm), welche die erfasste Krümmung aufweist, vorwärts zu bewegen oder nicht basierend auf der erfassten Krümmung mit Bezug auf die erfasste Ist-Position.
  20. Lokale Positionierungsvorrichtung (LP4) gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, weiter aufweisend Bild-Erfassungsmittel (33) zum Erfassen der perspektivischen Ansicht (Vi) in dem digitalen Bildsignal (Si) derart, dass die Navigationsvorrichtung (500) das erfasste Bild (Vi) in den Kartendaten bezogen auf irgendeine der erfassten Krümmung und der erfassten aktuellen Position aufzeichnen kann.
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