ES2279302T3 - Procedimiento y aparato para discriminar el color de marcas de carretera. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para discriminar entre marcas (115, 117) de carretera de al menos dos colores, caracterizado por las etapas de: capturar una imagen de una carretera y al menos una marca de carretera con una cámara monocromática (102) que tiene una primera respuesta de color en una primera zona de un campo de visión de la cámara y una segunda respuesta de color en una segunda zona del campo de visión, siendo la primera respuesta de color diferente de la segunda respuesta de color y siendo la primera zona diferente de la segunda zona; y determinar el cambio de intensidad en la imagen capturada de la marca de carretera entre la primera y la segunda zona.
Description
Procedimiento y aparato para discriminar el
color de marcas de carretera.
Esta invención está relacionada con un
procedimiento y un aparato para discriminar el color de marcas de
carretera, especialmente pero no exclusivamente en el campo de los
sistemas de alerta de cambio de carril. Tal discriminación del
color de marcas de carretera es conocida, por ejemplo, por el
documento US 6 038 496.
La alerta de cambio de carril (Lane Departure
Warning (LDW)) y otros sistemas de guiado de automoción usan
cámaras ópticas para visionar hacia delante las marcas de la
carretera. Por economía, es práctica común usar una cámara en
blanco y negro (monocromática).
En algunos países, las obras de carreteras y
otros carriles de desviación se marcan con pintura de colores y no
se borran las líneas originales (generalmente blancas). Para los
sistemas LDW en blanco y negro puede resultar difícil discriminar
entre ambas. La distinción entre líneas blancas y de otro color
usando la intensidad absoluta se ve afectada por los cambios
locales de la luz ambiente (tales como las sombras) y la pintura
desvaída. Es por tanto deseable poder detectar la diferencia entre
marcas de carretera de colores diferentes. En este caso, deberá
entenderse que "determinar" incluye distinguir entre dos o más
posibles colores diferentes para una marca de carretera.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para discriminar entre marcas de
carretera de al menos dos colores, que comprende:
capturar una imagen de una carretera y al menos
una marca de carretera con una cámara monocromática que tiene una
primera respuesta de color en una primera zona de un campo de visión
de la cámara y una segunda respuesta de color en una segunda zona
del campo de visión, siendo la primera respuesta de color diferente
de la segunda respuesta de color y siendo la primera zona diferente
de la segunda zona; y
determinar el cambio de intensidad en la imagen
capturada de la marca de carretera entre la primera y la segunda
zona.
Por primera y segunda respuesta de color, se
entiende que la cámara es más o menos sensible a uno o más colores
en la primera zona que en la segunda zona.
Este procedimiento proporciona por lo tanto un
procedimiento sencillo para discriminar el color de una marca de
carretera sin requerir el uso de una cámara en color.
Por monocromática, se entiende que la cámara es
una cámara en blanco y negro capaz de medir la intensidad pero no
el color de una imagen. La cámara puede montarse en un vehículo, y
el procedimiento puede adaptarse para determinar el color de una
marca de carretera desde un vehículo.
El procedimiento puede detectar también el borde
de la carretera. El borde de una carretera puede reconocerse por un
cambio de intensidad debida al cambio de material entre una
superficie de la carretera (por ejemplo, asfalto) y la que rodea a
la carretera (por ejemplo tierra o hierba). La diferencia en la
respuesta de color puede proporcionar más información sobre la
posición del borde de la carretera que la intensidad sola,
especialmente cuando la diferencia de intensidad sobre el borde es
pequeña.
La etapa de determinar el cambio de intensidad
en la imagen capturada puede comprender la etapa de comparar la
intensidad de las porciones de la primera y la segunda zona y
discriminar entre los dos colores según el contraste en intensidad
entre las dos zonas.
La etapa de capturar la imagen puede comprender
la visión de la imagen a través del medio de filtro, en la cual
unas secciones del medio de filtro con diferentes espectros de
absorbencia proporcionan las diferentes respuestas de color a la
primera y la segunda zona. Al menos una de las secciones puede estar
coloreada, y puede ser parecida o igual a uno de los colores de las
marcas de carretera que deben ser discriminadas.
Por el cambio de intensidad puede determinarse
si la marca de la carretera es de color similar a la sección
coloreada o si es de un color diferente. Puede determinarse que una
marca es de color similar a la sección coloreada si el cambio entre
las dos secciones es inferior a un cierto límite, que puede ser un
límite absoluto (es decir, la intensidad medida varía en una
determinada magnitud) o un límite relativo (es decir, la intensidad
medida varía en una determinada relación).
Las marcas pueden ser unos límites de carril
marcados en la carretera. En una realización preferida, la sección
coloreada es amarilla.
El procedimiento puede incluir adicionalmente
proporcionar la determinación del color de las marcas a un sistema
de guiado de automoción. Por sistema de guiado de automoción puede
entenderse los sistemas de alerta de cambio de carril, sistemas de
control automático de crucero y similares.
El procedimiento puede incluir adicionalmente la
etapa de discriminar entre colores adicionales de marcas de
carretera proporcionando a la cámara al menos una zona adicional en
el campo de visión, teniendo cada una de estas una respuesta al
color diferente a las de las zonas primera y segunda. En caso de que
se proporcione un medio de filtro, el medio de filtro puede estar
provisto de al menos una sección coloreada adicional, que puede ser
de un color diferente a la sección coloreada y a cualquier otra
sección coloreada adicional. Esto permite al procedimiento
discriminar, de entre una pluralidad de colores, el color de marcas
de carretera de diferentes colores a partir de los cambios de
intensidad en la imagen de la carretera entre las zonas primera,
segunda y tercera. La sección coloreada puede ser amarilla y pueden
proveerse secciones adicionales de color rojo y azul.
Según un segundo aspecto de la invención, se
proporciona un aparato dispuesto para ser montado en un vehículo y
capaz de discriminar entre al menos un primer color y un segundo
color de marcas de carretera, que comprende:
una cámara monocromática dispuesta para visionar
la carretera por delante del vehículo; y
una unidad procesadora dispuesta para capturar
las imágenes de la cámara y determinar a partir de las imágenes
capturadas la posición de las marcas de la carretera;
en el cual la cámara tiene una primera respuesta
de color en una primera zona de un campo de visión de la cámara y
una segunda respuesta de color en una segunda zona del campo de
visión, siendo la primera respuesta de color diferente de la
segunda respuesta de color y siendo la primera zona diferente de la
segunda zona; y porque la unidad procesadora está dispuesta para
discriminar entre el primer y el segundo color de las marcas de
carretera a partir del cambio de intensidad en la imagen capturada
de las marcas de carretera entre la primera y la segunda zona.
Por primera y segunda respuesta de color, se
entiende que la cámara es más o menos sensible a uno o más colores
en la primera zona que en la segunda zona.
Esto proporciona un aparato que puede distinguir
entre marcas de carretera de diferente color pero pudiendo usar una
cámara en blanco y negro (monocromática).
El aparato puede estar dispuesto también para
detectar el borde de la carretera. El borde de una carretera puede
reconocerse por un cambio de intensidad debida al cambio de material
entre una superficie de la carretera (por ejemplo, asfalto) y la
que rodea a la carretera (por ejemplo tierra o hierba). La
diferencia en la respuesta de color puede proporcionar más
información sobre la posición del borde de la carretera que la
intensidad sola, especialmente cuando la diferencia de intensidad
sobre el borde es pequeña.
La cámara puede estar provista de un medio de
filtro, en el cual las secciones del medio de filtro con diferentes
espectros de absorbencia proporcionan las diferentes respuestas de
color a la primera y la segunda zona. Al menos una de las secciones
puede estar coloreada, y puede ser parecida o igual a uno de los
colores de las marcas de carretera que deben discriminarse.
El medio de filtro puede tener la forma de un
fondo (que puede ser sin color), que tenga preferiblemente una
banda de color formando el zona coloreada. La banda puede ser recta,
y puede ser horizontal. Este es ventajoso, ya que la mayoría de las
marcas de carretera aparecerán sustancialmente verticales ante una
cámara montada en un vehículo.
El filtro puede ser un filtro que comprenda un
único componente de filtro. (Alternativamente, el filtro puede
comprender una pluralidad de componentes de filtro).
La cámara puede tener una lente, y el medio de
filtro puede estar situado entre la lente y la imagen que debe ser
capturada. Alternativamente, el filtro puede estar situado entre la
lente y un elemento sensor. La sección coloreada del medio de
filtro puede cubrir una zona mayor de un píxel adyacente en la
imagen capturada. De hecho, puede cubrir una zona mayor de 10 o 100
píxeles en la imagen capturada. El medio de filtro puede cubrir la
mayor parte del campo de visión.
En una realización preferida, la zona coloreada
es amarilla.
La cámara puede estar provista de al menos una
zona adicional en el campo de visión, cada una de ellas con una
respuesta de color diferente a las de las zonas primera y segunda.
En caso de que se provea un medio de filtro, puede proporcionarse
una pluralidad de zonas coloreadas, que pueden tener cada una al
menos un contorno en el campo de visión de la cámara. Las secciones
coloreadas pueden ser de diferente color entre sí. La unidad
procesadora puede ser adaptada para determinar el color de las
marcas de carretera a partir del cambio de intensidad en la imagen
de las marcas de carretera capturada sobre el o cada contorno. Puede
haber secciones coloreadas de color amarillo, rojo y azul.
El aparato puede formar parte de un sistema de
guiado de automoción, tal como un sistema de alerta de cambio de
carril o un sistema de control automático de crucero.
El aparato puede estar dispuesto para poner en
práctica el procedimiento del primer aspecto de la invención.
Según un tercer aspecto de la invención, se
proporciona un vehículo equipado con el aparato del segundo aspecto
de la invención.
Sigue a continuación, a modo de ejemplo, una
realización de la presente invención, descrita con referencia a los
dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 muestra un vehículo equipado con un
sensor de alerta de cambio de carril según la presente
invención;
La Figura 2 muestra una primera realización del
filtro usado en la presente invención;
La Figura 3 muestra una vista de las marcas de
carril capturadas a través del filtro de la Figura 2;
Las Figuras 4a y 4b muestran las intensidades
medidas respectivamente a lo largo de las líneas
Y-Y'y W-W' de la Figura 3; y
La Figura 5 una realización alternativa del
filtro usado en la presente invención.
El vehículo 100 representado en la Figura 1 de
los dibujos adjuntos está equipado con un sistema de alerta de
cambio de carril. Este comprende una cámara de video monocromática
102 conectada a una unidad procesadora 103, que está dispuesta para
capturar las imágenes de la cámara de video 102. La unidad
procesadora analiza luego las imágenes para determinar la posición
de los carriles como es sabido en la técnica anterior, tal como en
la publicación PCT número WO 03/087724 publicada el 23 de octubre de
2003, y para dar al usuario del vehículo una indicación cuando está
saliéndose de un carril marcado.
Para que la cámara de video monocromática 102
pueda distinguir entre las marcas de carril blancas y amarillas, la
cámara 102 está equipada con un filtro 104, representado con más
detalle en la Figura 2 de los dibujos adjuntos. Este comprende un
fondo 110 generalmente transparente que tiene superpuesta una
sección 112 del filtro amarilla y horizontal.
En consecuencia, cuando la unidad procesadora
103 captura imágenes de los carriles, tales como la imagen ejemplar
de la Figura 3 de los dibujos adjuntos, la unidad procesadora 103
puede determinar si las marcas del carril son amarillas o blancas
comparando la intensidad medida de la imagen capturada del carril
relevante a ambos lados de la sección amarilla 112 del filtro y
dentro de la sección amarilla 112 del filtro. Esto puede
determinarse midiendo la intensidad a lo largo de cada marca de
carril detectada mientras cruza la sección amarilla 112 del filtro.
Esto puede apreciarse con mas detalle en las Figuras 4a y 4b de los
dibujos adjuntos.
Las Figuras 4a y 4b de los dibujos adjuntos
muestran la intensidad medida a lo largo de las dos marcas de
carril 115 y 117 representadas en la Figura 3 de los dibujos
adjuntos. La Figura 4a representa la intensidad medida a lo largo
de la línea Y-Y' y a lo largo de la línea amarilla
115, y la Figura 4b representa la intensidad medida a lo largo de
la línea W-W' y a lo largo de la línea blanca 117.
Como puede apreciarse en la Figura 4a, la intensidad medida dentro
de la sección amarilla 112 del filtro es la misma que se mide en el
fondo transparente 110 y como tal la intensidad no cambia mucho,
indicando una marca de carril amarilla 115. Sin embargo, la Figura
4b muestra el efecto que tiene la sección amarilla 112 del filtro
sobre la línea blanca 117. Se produce un descenso significativo de
la intensidad medida sobre la sección amarilla 112 del filtro,
indicando así la presencia de una marca de carril blanca 115.
A partir de las diferencias de intensidad dentro
y fuera de la sección amarilla 112 del filtro, la unidad
procesadora 103 puede determinar si las marcas del carril son
blancas o amarillas. En una realización preferida, la unidad
procesadora determina que la marca del carril es amarilla si la
diferencia entre las intensidades medidas es inferior a una
relación predeterminada.
La unidad procesadora puede actuar entonces
sobre su determinación. Por ejemplo, las marcas de carril amarillas
pueden ser prioritarias sobre las marcas de carril blancas, de
manera que el sistema de alerta de cambio de carril siga
preferentemente las marcas de carril amarillas en lugar de las
marcas de carril blancas. Alternativamente, el sistema puede
simplemente mostrar al usuario cómo son las marcas de carril.
Se sabe que diferentes territorios, estados y
países pueden tener marcas de carril de diferentes colores. En una
realización alternativa, el anterior filtro 104 es sustituido por el
filtro alternativo 150 representado en la Figura 5 de los dibujos
adjuntos. Se provee un fondo transparente 151, como antes, pero en
esta realización se provee una pluralidad de secciones de filtro
(en este caso tres) 152a, 152b, 152c, de diferentes colores,
separadas entre si por una zona del fondo transparente 151. Puede
proveerse cualquier número de secciones de color en el filtro,
correspondiendo el color de cada una a una marca de carril que se
desee diferenciar de otra marca de carril, generalmente blanca. En
la presente realización, la sección de color 152a del filtro puede
ser amarilla, la sección de color 152b del filtro puede ser azul y
la sección de color 152c del filtro puede ser roja.
Del mismo modo que en la primera realización,
pueden determinarse los cambios de intensidad a lo largo de cada
marca de carril detectada sobre las diferentes secciones de color
152 del filtro. Un cambio de intensidad pequeño (medido típicamente
como una relación) sobre una determinada sección de color 152 del
filtro implica que la marca de carril es de ese color, mientras que
ningún cambio significativo de intensidad sobre ninguna de las
secciones de color 152 del filtro implica una marca blanca.
Claims (21)
1. Un procedimiento para discriminar entre
marcas (115, 117) de carretera de al menos dos colores,
caracterizado por las etapas de:
capturar una imagen de una carretera y al menos
una marca de carretera con una cámara monocromática (102) que tiene
una primera respuesta de color en una primera zona de un campo de
visión de la cámara y una segunda respuesta de color en una segunda
zona del campo de visión, siendo la primera respuesta de color
diferente de la segunda respuesta de color y siendo la primera zona
diferente de la segunda zona; y
determinar el cambio de intensidad en la imagen
capturada de la marca de carretera entre la primera y la segunda
zona.
2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
cual la etapa de determinar el cambio de intensidad en la imagen
capturada comprende la etapa de comparar la intensidad de las
porciones de la primera y la segunda zona y discriminar entre los
dos colores según el contraste en intensidad entre las dos
zonas.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o la
reivindicación 2 en el cual el procedimiento está adaptado para
determinar el color de la marca de la carretera desde un vehículo y
la cámara está adaptada para ser montada sobre un vehículo.
4. El procedimiento de cualquier reivindicación
precedente en el cual la etapa de capturar la imagen comprende
visionar la imagen a través del medio de filtro (104; 112; 152), en
el cual unas secciones (112; 152a; 152b; 152c) del medio de filtro
con diferentes espectros de absorbencia proporcionan las respuestas
de color diferentes de las zonas primera y segunda.
5. El procedimiento de la reivindicación 4 en el
cual al menos una de las secciones del medio de filtro está
coloreada y, a partir del cambio de intensidad, se determina si la
marca de la carretera es de color similar al de la sección
coloreada o es de un color diferente.
6. El procedimiento de cualquier reivindicación
precedente en el cual las marcas son límites de carril marcados
sobre la carretera.
7. El procedimiento de cualquier reivindicación
precedente, incluyendo adicionalmente proporcionar la determinación
del color de la marca a un sistema de guiado de automoción.
8. El procedimiento de cualquier reivindicación
precedente, incluyendo adicionalmente la etapa de discriminar entre
colores adicionales de marcas de carretera proporcionando a la
cámara al menos una zona adicional en el campo de visión, teniendo
la zona o cada zona adicional una respuesta de color diferente a las
de las zonas primera y segunda.
9. El procedimiento de cualquier reivindicación
precedente en el cual el procedimiento discrimina el color de
marcas de carretera de diferente color a partir de cambios medidos
en la intensidad de la imagen de la carretera entre la primera
zona, la segunda zona y las zonas adicionales.
10. El procedimiento de cualquier reivindicación
precedente, que detecta el borde de una carretera.
11. Un aparato dispuesto para ser montado en un
vehículo (100) y capaz de discriminar entre al menos un primer
color y un segundo color de marcas (115, 117) de carretera, que
comprende:
una cámara monocromática (102) dispuesta para
visionar la carretera por delante del vehículo; y
una unidad procesadora (103) dispuesta para
capturar las imágenes de la cámara y determinar a partir de las
imágenes capturadas la posición de las marcas de la carretera;
caracterizado porque la cámara tiene una
primera respuesta de color en una primera zona de un campo de visión
de la cámara y una segunda respuesta de color en una segunda zona
del campo de visión, siendo la primera respuesta de color diferente
de la segunda respuesta de color y siendo la primera zona diferente
de la segunda zona; y porque la unidad procesadora está dispuesta
para discriminar entre el primer y el segundo color de las marcas
de carretera a partir del cambio de intensidad en la imagen
capturada de las marcas de carretera entre las zonas primera y
segunda.
12. El aparato de la reivindicación 11 en el
cual la cámara está equipada con un medio de filtro (104; 112;
152), en el cual unas secciones (112; 152a; 152b; 152c) del medio de
filtro con diferentes espectros de absorbencia proporcionan las
respuestas de color diferentes de las zonas primera y segunda.
13. El aparato de la reivindicación 12 en el
cual al menos una de las secciones está coloreada, y es parecida o
del mismo color que uno de los colores de las marcas de carretera
que deben ser discriminadas.
14. El aparato de la reivindicación 13 en el
cual el medio de filtro tiene la forma de un fondo (110; 151) que
tiene una banda de color formando la zona coloreada.
15. El aparato de la reivindicación 14 en el
cual la banda es recta y horizontal.
16. El aparato de una cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 15 en el cual la cámara tiene una lente, y el
medio de filtro está situado entre la lente y la imagen que debe ser
capturada.
17. El aparato de una cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 16 en el cual el medio de filtro cubre la
mayor parte del campo de visión.
18. El aparato de una cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 17 en el cual la cámara está equipada con al
menos una zona adicional en el campo de visión, cada una de las
cuales tiene una respuesta de color diferente a la de las zonas
primera y segunda.
19. El aparato de una cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 18 en el cual el aparato está dispuesto para
detectar el borde de una carretera.
20. El aparato de una cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 19 en el cual el aparato forma parte de un
sistema de guiado de automoción, tal como un sistema de alerta de
cambio de carril o un sistema automático de control de crucero.
21. Un vehículo equipado con el aparato de una
cualquiera de las reivindicaciones 11 a 20.
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