ES2259543A1 - Sistema para la deteccion de objetos en una zona exterior frontal de un vehiculos, aplicable a vehiculos industriales. - Google Patents
Sistema para la deteccion de objetos en una zona exterior frontal de un vehiculos, aplicable a vehiculos industriales.Info
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Abstract
Sistema para la detección de objetos en una zona exterior frontal de un vehículo, aplicable a vehículos industriales. Comprende, operando en combinación, al menos: - un primer subsistema de detección apto para detectar objetos (O1) en movimiento o de altura máxima limitada, en una primera área de vigilancia (A1) de una zona exterior, frontal, y - un segundo subsistema de detección, distinto, apto para detectar objetos (O2) en una segunda área de vigilancia (A2) de dicha zona exterior frontal, y adquirir información del volumen de dichos objetos (O2). Cada uno de los subsistemas integra al menos un dispositivo de detección, un sistema electrónico para procesado y análisis de unas señales de entrada procedentes de dicho dispositivo de detección, y medios para emitir unas señales de salida.
Description
Sistema para la detección de objetos en una zona
exterior frontal de un vehículo, aplicable a vehículos
industriales.
La presente invención concierne a un sistema para
la detección de objetos en una zona exterior frontal de un
vehículo, aplicable a vehículos industriales, apto para distinguir
la detección de peatones de la de otros objetos.
Los vehículos industriales, tales como autocares,
autobuses, etc. tienen, debido a su altura, una zona frontal fuera
del alcance visual del conductor, o ángulo muerto, lo que puede
provocar diversos accidentes, tanto atropellamientos de peatones
que invadan esa zona, como golpes del vehículo con objetos que el
conductor no ha podido ver, especialmente al iniciar un
desplazamiento.
Se conocen diferentes propuestas enfocadas a
mejorar la detección de la presencia de objetos en áreas o zonas
muertas externas al vehículo y fuera del alcance visual del
conductor.
Muchas de dichas propuestas se dirigen
simplemente a la detección de objetos, sin distinguirlos entre
ellos y no dando por tanto la oportunidad de reaccionar de
diferente manera o de ofrecer distintas respuestas dependiendo del
objeto detectado.
Otras propuestas más elaboradas sí que están
enfocadas a distinguir o a reconocer al menos en cierto grado los
objetos detectados.
Tal es el caso de la patente
US-A-6727807 que concierne a un
sistema y un método para alertar a un conductor de un automóvil de
una condición de tráfico. El sistema comprende al menos una cámara
enfocada hacia una zona frontal respecto al automóvil, una unidad
de control que analiza e identifica unas imágenes recibidas de la
cámara, y en base a dicho análisis determina si el objeto detectado
es tal que requiere una respuesta por parte del conductor. El
sistema comprende también un visualizador (generalmente el propio
parabrisas del vehículo) para resaltar el objeto detectado, si la
unidad de control lo requiere, de manera superpuesta sobre la
imagen vista por el conductor. Con dicho sistema es posible
diferenciar entre los objetos detectados, tales como peatones,
señales de tráfico, vehículos, etc. tras el análisis de las
imágenes captadas por parte de la unidad de control, mediante un
software adecuado. Dicha patente propone una aplicación muy concreta
de un sistema de detección, basada en el comentado resaltamiento de
los objetos detectados en un visualizador.
La patente
US-A-6744354 propone un sistema de
protección frente a colisiones para proteger a peatones. Dicho
sistema incorpora una serie de sensores para detectar, tras una
colisión, la anchura, velocidad y situación del objeto contactado,
con el fin de distinguir si el mismo es un peatón u otra clase de
objeto, y poder así tomar las medidas necesarias para actuar en
consecuencia, para proteger al peatón en el primer caso o para
proteger a los usuarios del vehículo en el segundo caso. La mayor
desventaja de dicha propuesta radica en el hecho de que la
detección se produce tras la colisión, lo cual hace que aunque los
sistemas de protección tengan un tiempo de respuesta muy corto, los
daños ocasionados pueden ser ya considerables cuando dichos
sistemas actúen, sobre todo para el
caso del atropellamiento de un peatón.
caso del atropellamiento de un peatón.
Otro sistema representativo del estado de la
técnica es el propuesto por la patente
US-A-6687577. Dicha patente
concierne a un sistema (y a un método) de clasificación instalado
en un vehículo, que comprende al menos un sensor para detectar
obstáculos y adquirir al menos una serie de datos referentes a los
límites de dichos obstáculos referentes a la altura y la anchura de
los mismos. El sistema también comprende un controlador que
clasifica dichos objetos, mediante una lógica adecuada, dependiendo
de sus medidas.
Otros dispositivos para detección de obstáculos
desde un vehículo aparecen descritos en los documentos
US-A-2001/0019356 que propone el
utilizar una pluralidad de cámaras para detectar un objeto sobre la
base de información tridimensional y
US-A-2004/0056950 que propone la
utilización de dos cámaras estereoscópicas y una unidad de decisión
de presencia de obstáculo.
En ninguno de los antecedentes citados se propone
utilizar conjuntamente dos o más sistemas de detección de
diferentes clases, adecuados cada uno de ellos al tipo de objeto a
detectar, sino que mediante un único tipo de sistema de detección
se detectan toda clase de objetos, y éstos se diferencian o
clasifican tras un análisis posterior, o bien se combinan sistemas
de la misma clase.
En general los sistemas propuestos en los
antecedentes citados no están aplicados específicamente a vehículos
industriales, y por tanto no se han particularizado para superar
los problemas de visión específicos de los que tales vehículos
adolecen.
Resulta por ello necesario ofrecer una
alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas que éste
presenta, teniendo en cuenta las diferentes clases de objetos a
detectar no solamente a posteriori tras la detección, sino
también a priori mediante la utilización del sistema (o
subsistema) de detección más adecuado para cada tipo de objeto.
La presente invención concierne a un sistema para
la detección de objetos en una zona exterior frontal de un
vehículo, aplicable a vehículos industriales, cubriendo por lo
menos un ángulo muerto.
El sistema conforme a una ejecución básica
comprende:
- a)
- un primer subsistema de detección, apto para detectar la presencia de objetos en movimiento o con una altura máxima limitada, en una primera área de vigilancia de dicha zona exterior frontal, enfocado preferentemente a la detección de peatones con el fin de evitar su atropellamiento, y
- b)
- un segundo subsistema de detección, apto para detectar la presencia de objetos en una segunda área de vigilancia de dicha zona exterior frontal, y adquirir información relativa a al menos el volumen de dichos objetos presentes en dicha segunda área de vigilancia, enfocado preferentemente a la detección de obstáculos cuyo volumen no permita pasar por encima de ellos y pueda ocasionar un daño estructural al vehículo.
El primer subsistema de detección está orientado
únicamente a la identificación de los peatones u otros posibles
obstáculos móviles (animales por Ej.) que entran en su área de
detección, pero no a la medición de los mismos, ya que las acciones
a llevar a cabo frente a una de dichas detecciones han de ser
inmediatas y enfocadas a la protección del peatón, para lo cual la
simple detección es suficiente.
Por lo que se refiere al mencionado segundo
subsistema de detección, las acciones a llevar a cabo frente a las
detecciones obtenidas mediante el mismo son más variadas que las
del primer subsistema. Tales acciones dependen de las medidas del
objeto detectado. Por ello la información adquirida relativa al
volumen de tales objetos es importante. Por ejemplo, si el
obstáculo detectado es pequeño es posible que el vehículo pueda
pasar por encima de él sin que haya un contacto substancial entre
ellos y por tanto sin que se produzcan daños estructurales, pero si
es muy grande o excede unas determinadas dimensiones es imperativo
frenar para evitar colisionar con él, y el obstáculo deberá
evitarse, o ser retirado de la
vía.
vía.
Las dos citadas áreas de vigilancia pueden tener
una porción de solapamiento mayor o menor dependiendo del
vehículo.
La invención está fundamentalmente dirigida a
vehículos de grandes dimensiones, tales como autobuses, camiones,
etc.
El sistema está particularmente indicado (aunque
no limitado) para los casos en que el vehículo se encuentre
inicialmente en una posición estacionaria, como por ejemplo un
autobús estacionado en una parada, para lo cual el sistema es apto
para detectar obstáculos situados en la zona frontal exterior al
vehículo, que estén fuera del campo de visión del conductor. Tras
dicha detección el sistema impide que el vehículo inicie el
movimiento, así como alerta al conductor de la presencia del
obstáculo que ha provocado tal impedimento.
Tanto el primer subsistema como el segundo pueden
actuar tanto de manera independiente como combinada, siendo este
último caso el preferido.
Es posible añadir a los dos subsistemas
propuestos otros subsistemas adicionales iguales a los expuestos y
con la posibilidad de situarlos en otras zonas del vehículo, o
diferentes a los propuestos y adecuados a la detección de otra clase
de objetos y con la posibilidad de adquirir información de los
mismos relativa a otra clase de parámetros que no sean
necesariamente el volumen, tales como temperatura, luminosidad,
velocidad, etc.
Las anteriores y otras características y ventajas
de la invención aparecerán con una mayor claridad a partir de la
descripción que sigue de un ejemplo de realización, el cual se
ilustra en los dibujos adjuntos y que debe tomarse a título
ilustrativo y no limitativo.
En dichos dibujos:
la Fig. 1 es una representación esquemática de
una situación de detección de unos peatones llevada a cabo mediante
el primer subsistema de detección propuesto por la presente
invención, instalado en un autobús, y
la Fig. 2 es una representación esquemática de
una situación de detección de obstáculos llevada a cabo mediante el
segundo subsistema de detección propuesto por la presente
invención, instalado en un camión.
Tal como muestran las figuras, la presente
invención concierne a un sistema para la detección de objetos en
una zona exterior frontal de un vehículo, aplicable a vehículos
industriales, cubriendo por lo menos un ángulo muerto.
El sistema en una versión básica comprende:
- -
- un primer subsistema de detección (ver Fig. 1) apto para al menos detectar la presencia de objetos O1 en movimiento o con una altura máxima limitada, preferentemente peatones, en una primera área de vigilancia A1 de dicha zona exterior frontal, y
- -
- un segundo subsistema de detección (ver Fig. 2), distinto, apto para al menos detectar la presencia de objetos O2 en una segunda área de vigilancia A2 de dicha zona exterior frontal, y adquirir información relativa a al menos el volumen de dichos objetos O2 presentes en dicha segunda área de vigilancia A2.
Dicho primer subsistema de detección comprende un
dispositivo de detección apto para adquirir del exterior unas
muestras de una información de presencia, representativas de la
existencia de uno o más objetos O1 dentro de dicha primera área de
vigilancia A1, y un sistema electrónico que comprende un sistema de
procesado y análisis de unas señales de entrada obtenidas mediante
dicho dispositivo de detección, representativas de dichas muestras,
generando dicho sistema electrónico unas señales de salida en
función del resultado de dicho análisis. Dicho sistema de procesado
y análisis de dicho primer subsistema de detección es apto para
procesar dichas señales de entrada según un algoritmo de
reconocimiento de patrones.
Dichas señales de salida pueden utilizarse para
llevar a cabo diferentes acciones en respuesta a dichas
detecciones, tales como activar una señal de alarma, luminosa y/o
sonora, o incluso frenar o impedir el desplazamiento del vehículo
(según diversas medidas asequibles) para evitar un potencial
atropellamiento.
El dispositivo de detección utilizado por dicho
primer subsistema de detección es un dispositivo de detección
electromagnética, preferentemente una cámara (no mostrada), ya que
éste es el considerado más idóneo para la detección de peatones O1,
aunque otra clase de dispositivos de detección que un experto en la
materia considere adecuados son posibles, tales como dispositivos de
detección de distorsión de campo magnético,
emisión-recepción de radiaciones diversas, etc.
La mencionada primera área de vigilancia A1 se
extiende como mínimo desde el suelo hasta una altura de detección
mínima predeterminada H1, ajustada para detectar la presencia de
peatones O1, es decir de unos 60 cm., ya que ésta es la altura
considerada como mínima para un peatón. Ello es cierto sobretodo
para la zona de la primera área de vigilancia A1 más distante al
vehículo, ya que, tal como se observa en la Fig. 1, la primera área
A1 se extiende preferentemente, en la zona más próxima al vehículo,
desde el suelo hasta una línea justo por debajo del límite inferior
del campo de visión directa del conductor (el cual puede variarse en
función de la geometría del vehículo y de la altura del conductor,
por ejemplo). La altura mínima H1 también se muestra en dicha Fig.
1, así como la línea delimitadora Ld1 del campo a cubrir, en este
caso, por la cámara que incorpora el autobús mostrado en la Fig. 1.
Las zonas situadas más allá del punto en que ambas líneas H1, Ld1 se
cruzan pueden ser ignoradas y por tanto no incluidas en la primera
área de vigilancia A1, ya que es muy poco probable que un peatón
entre en dichas zonas.
Si se desea una mayor seguridad dicha altura
mínima H1 puede establecerse para un valor menor a los mencionados
60 cm., cubriendo así el caso de que, por ejemplo, se halle
incidentalmente un peatón tumbado, sentado o en cuclillas delante
del vehículo.
Por lo que se refiere al mencionado segundo
subsistema de detección, éste comprende un dispositivo de detección
apto para adquirir del exterior unas muestras de una información de
presencia, representativas de la existencia de uno o más objetos O2
dentro de dicha segunda área de vigilancia A2 y del volumen de
lo(s) mismo(s), y un sistema electrónico que comprende
un sistema de procesado y análisis de unas señales de entrada
obtenidas mediante dicho dispositivo de detección, representativas
de dichas muestras, generando dicho sistema electrónico unas
señales de salida en función del resultado de dicho análisis.
El sistema de procesado y análisis de uno, o
ambos, subsistemas de detección es apto para procesar dichas
señales de entrada según al menos dos algoritmos de procesamiento,
con el fin de mejorar la consistencia de los resultados.
La Fig. 2 ilustra un camión que incorpora dicho
segundo subsistema de detección, donde la segunda área de detección
A2 se muestra ensombrecida y delimitada por una línea Ld2, que
parte desde un punto o línea justo por debajo del límite inferior
del campo de visión directa del conductor, y llega hasta el
suelo.
El sistema conforme a la invención se basa en la
utilización simultánea de los dos citados subsistemas de detección
para controlar la zona delantera o trasera de un vehículo y
detectar en ambos casos tanto peatones o animales en movimiento,
como obstáculos fijos.
Volviendo a la Fig. 2, para este caso existe una
altura de detección mínima predeterminada H2, representativa de la
altura que como mínimo ha de tener el objeto a detectar. Dicha
altura H2 puede ajustarse a voluntad y normalmente tendrá un valor
tal que objetos cuya altura esté por debajo del mismo puedan ser
superados pasando por encima sin dañar el vehículo, por lo cual
dicho valor dependerá del vehículo que incorpore el segundo
subsistema.
Las zonas situadas más allá del punto en que
ambas líneas H2, Ld2 se cruzan pueden ser ignoradas y por tanto no
incluidas en la segunda área de vigilancia A2, ésta tiene una
amplitud suficiente teniendo en cuenta que el vehículo inicialmente
está detenido.
Igual que en el caso del primer subsistema de
detección, las citadas señales de salida del sistema de procesado
pueden utilizarse para llevar a cabo diferentes acciones en
respuesta a dichas detecciones, tales como activar una señal de
alarma, impedir el movimiento del vehículo, etc.
Es importante averiguar el volumen del objeto O2
detectado para decidir, en función del mismo, si es posible pasar
por encima del objeto O2 sin que se produzcan daños o no.
Para llevar a cabo una estimación volumétrica no
es suficiente con un sistema de detección monocular, ya que éste no
proporciona suficiente información.
Existen diferentes alternativas que posibilitan
dicha estimación volumétrica. Una de ellos es la que la presente
invención propone, para un ejemplo de realización, y que se basa en
la utilización de técnicas de visión activas. Para ello dicho
dispositivo de detección comprende un emisor de luz (no mostrado)
apto para emitir luz estructurada con un determinado patrón
(generalmente luz infrarroja) sobre dicha segunda área de
vigilancia A2 y un receptor (no mostrado) apto para recibir dicha
luz una vez reflejada en dicho o en dichos objetos O2 presentes en
la segunda área de vigilancia A2, y el sistema electrónico es apto
para reconocer el volumen de dicho o dichos objetos O2 en base al
tiempo que tarda cada haz de luz perteneciente a dicho patrón entre
el momento en que es emitido y el instante en que es recibido por
dicho receptor.
Otra alternativa que posibilita la mencionada
estimación volumétrica es la basada en la estimación de profundidad
debida al paralaje. La presente invención implementa dicha
alternativa, para otro ejemplo de realización en el que el
dispositivo de detección utilizado por dicho segundo subsistema de
detección es un dispositivo de detección electromagnética,
preferentemente una cámara (no mostrada). Dicha cámara es apta para
adquirir imágenes representativas de la presencia de dicho o dichos
objetos O2 en dicha segunda área de vigilancia A2, desde al menos
dos puntos distintos, suficientemente alejados entre sí y no
alineados con el/los objetos O2 como para producir dicha paralaje, y
dicho sistema electrónico es apto para reconocer el volumen de
dicho o dichos objetos O2 en base a dichas imágenes.
El movimiento necesario para obtener la
mencionada estimación de profundidad, es decir la citada
adquisición de imágenes desde al menos dos puntos distintos, puede
ser proporcionado por el mismo vehículo, si éste se encuentra en
movimiento o, para el caso de que el vehículo se encuentre parado
mediante un dispositivo móvil (no mostrado), propuesto por la
presente invención, sobre el cual dicha cámara se encuentra
montada, estando dicho dispositivo montado a su vez sobre dicho
vehículo para permitir a la cámara moverse a lo largo de un eje
horizontal y posibilitar dicha adquisición de imágenes desde al
menos dos puntos distintos.
El sistema propuesto es apto para funcionar
correctamente bajo toda clase de condiciones adversas, tanto de
iluminación, para lo cual se propone la utilización de fuentes de
luz artificial, como meteorológicas, ya sea nieve, niebla o lluvia,
para lo cual el sistema incorpora dispositivos adecuados para que
el mismo no se vea influenciado por tales condiciones adversas.
El sistema también incorpora medios de
autodiagnóstico para detectar cualquier posible malfuncionamiento
del mismo o condiciones de trabajo desfavorables, como por ejemplo
que haya suciedad sobre los dispositivos de detección que impida su
correcto funcionamiento, o las mencionadas condiciones
adversas.
Una forma preferida de utilización del sistema
propuesto por la presente invención es la que contempla su
activación tras detectar la intención de iniciar la marcha del
vehículo, detectando dicha intención por ejemplo mediante la
detección de la conexión de una relación de transmisión de la caja
de cambios. En el caso de que tras dicha activación se produzca una
detección considerada como peligrosa (para un peatón o para el
propio vehículo) el sistema impedirá temporalmente que el vehículo
inicie la marcha.
Un experto en la materia podría introducir
cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos
sin salirse del alcance de la invención según está definido en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (17)
1. Sistema para la detección de objetos en una
zona exterior frontal de un vehículo, aplicable a vehículos
industriales, cubriendo por lo menos un ángulo muerto,
caracterizado porque comprende operando en combinación, al
menos:
- -
- un primer subsistema de detección apto para detectar al menos la presencia de objetos (O1) en movimiento o con una altura máxima limitada, en una primera área de vigilancia (A1) de dicha zona exterior frontal, y
- -
- un segundo subsistema de detección, distinto, apto para detectar al menos la presencia de objetos (O2), en una segunda área de vigilancia (A2) de dicha zona exterior frontal, y adquirir información de al menos el volumen de dichos objetos (O2) presentes en dicha segunda área de vigilancia (A2).
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho primer subsistema de detección
comprende al menos un dispositivo de detección apto para adquirir
del exterior unas muestras de una información de presencia,
representativas de la existencia de uno o más objetos (O1) dentro de
dicha primera área de vigilancia (A1), y un sistema electrónico que
comprende al menos un sistema de procesado y análisis de unas
señales de entrada obtenidas mediante dicho dispositivo de
detección, que es al menos uno, representativas de dichas muestras,
generando dicho sistema electrónico unas señales de salida en
función del resultado de dicho análisis.
3. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho dispositivo de detección es un
dispositivo de detección electromagnética.
4. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho dispositivo de detección
electromagnética es una cámara.
5. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho dispositivo de detección es un
dispositivo de detección de distorsión de campo mag-
nético.
nético.
6. Sistema según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque dicha primera área de vigilancia (A1)
se extiende como mínimo desde el suelo hasta una altura de
detección mínima predeterminada (H1).
7. Sistema según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicha altura de detección mínima
predeterminada (H1) está ajustada para detectar la presencia de
peatones (O1).
8. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dicho segundo subsistema de detección
comprende al menos un dispositivo de detección apto para adquirir
del exterior unas muestras de una información de presencia,
representativas de la existencia de uno o más objetos (O2) dentro de
dicha segunda área de vigilancia (A2) y de al menos el volumen de
lo(s) mismo(s), y un sistema electrónico que
comprende al menos un sistema de procesado y análisis de unas
señales de entrada obtenidas mediante dicho dispositivo de
detección, representativas de dichas muestras, generando dicho
sistema electrónico unas señales de salida en función del resultado
de dicho análisis.
9. Sistema según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho dispositivo de detección
comprende al menos un emisor de luz apto para emitir luz
estructurada con un determinado patrón sobre dicha segunda área de
vigilancia (A2) y al menos un receptor apto para recibir dicha luz
una vez reflejada en dicho o dichos objetos (O2) presentes en dicha
segunda área de vigilancia (A2), y porque dicho sistema electrónico
es apto para reconocer el volumen de dicho o dichos objetos (O2) en
base al tiempo que tarda cada haz de luz perteneciente a dicho
patrón entre que es emitido, por dicho emisor, que es al menos uno,
y es recibido por dicho receptor, que es al menos uno.
10. Sistema según la reivindicación 9,
caracterizado porque dicha luz es infrarroja.
11. Sistema según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho dispositivo de detección es un
dispositivo de detección electromagnética.
12. Sistema según la reivindicación 11,
caracterizado porque dicho dispositivo de detección
electromagnética es una cámara.
13. Sistema según la reivindicación 11,
caracterizado porque dicha cámara es apta para adquirir
imágenes representativas de la presencia de dicho o dichos objetos
(O2) en dicha segunda área de vigilancia (A2), desde al menos dos
puntos distintos, suficientemente alejados entre sí y no alineados
con el/los objetos (O2) como para producir paralaje, y porque dicho
sistema electrónico es apto para reconocer el volumen de dicho o
dichos objetos (O2) en base a dichas imágenes.
14. Sistema según la reivindicación 13,
caracterizado porque dicha cámara se encuentra montada sobre
un dispositivo móvil, montado a su vez sobre dicho vehículo para
permitir a la cámara adquirir dichas imágenes desde dichos al menos
dos puntos distintos incluso con el vehículo completamente
parado.
15. Sistema según la reivindicación 8,
caracterizado porque dichas dos áreas de vigilancia (A1) y
(A2) comprenden una porción de solapamiento.
16. Sistema según la reivindicación 2 u 8,
caracterizado porque al menos el sistema de procesado y
análisis de uno de dichos primer y segundo subsistemas de detección
es apto para procesar dichas señales de entrada según al menos dos
algoritmos de procesamiento.
17. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho sistema de procesado y análisis
de dicho primer subsistema de detección es apto para procesar
dichas señales de entrada según un algoritmo de reconocimiento de
patrones.
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
ES200500222A ES2259543B1 (es) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | Sistema para la deteccion de objetos en una zona exterior frontal de un vehiculos, aplicable a vehiculos industriales. |
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