ES2259543B1 - 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. Download PDF

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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.
Sector de la técnica
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.
Estado de la técnica anterior
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.
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.
Explicación de la invención
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.
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción detallada de unos eiemplos de realización
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.
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.
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