WO2016012014A1 - Verfahren zum betrieb eines assistenzsystems eines kraftfahrzeugs sowie assistenzsystem - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines assistenzsystems eines kraftfahrzeugs sowie assistenzsystem Download PDF

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WO2016012014A1
WO2016012014A1 PCT/DE2015/200385 DE2015200385W WO2016012014A1 WO 2016012014 A1 WO2016012014 A1 WO 2016012014A1 DE 2015200385 W DE2015200385 W DE 2015200385W WO 2016012014 A1 WO2016012014 A1 WO 2016012014A1
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WO
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traffic sign
motor vehicle
determined
assistance system
image
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PCT/DE2015/200385
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Alexander Behrens
Steen Kristensen
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Aumovio Microelectronic GmbH
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/09623—Systems involving the acquisition of information from passive traffic signs by means mounted on the vehicle
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads
    • G06V20/582—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads of traffic signs

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an assistance system of a motor vehicle and an assistance system of a motor vehicle.
  • Traffic guidance is represented by traffic signs, e.g. the existence of a one-way street or a dead-end street and a ban on entering a particular street.
  • traffic signs e.g. the existence of a one-way street or a dead-end street and a ban on entering a particular street.
  • assistance systems are known by means of which traffic signs are detected. For this purpose, an area in front of the motor vehicle is recorded by means of a camera and a traffic sign shown here is determined.
  • the invention has for its object to provide a particularly suitable method for operating an assistance system of a motor vehicle, in particular traffic signs are detected, which have a relevance for the motor vehicle driver, wherein expediently maps of the environment is not required.
  • the method provides that in a first step an image is acquired by means of a camera.
  • the camera is a mono or stereo camera, so it has one or two lenses.
  • the camera points in a direction of travel of the motor vehicle.
  • the image is digitized upon detection so that the image is digital.
  • the image shows or represents an area located in front of the motor vehicle.
  • a traffic sign is determined. This is done for example by means of pattern recognition or the like.
  • the captured image is analyzed as to whether a traffic sign is displayed. Under traffic sign here is understood in particular a road sign.
  • the traffic sign that is determined in this case has a specific pattern and / or character, such as letters or numbers.
  • the orientation of the traffic sign determined in this way with respect to the motor vehicle is determined.
  • the position and orientation of the camera with respect to other components of the motor vehicle is used.
  • the presence of the traffic sign and its orientation with respect to the motor vehicle is determined on the basis of the captured image. Alignment is understood in particular to mean the angle formed between a straight line parallel to the longitudinal direction of the motor vehicle and a plane parallel to the traffic sign.
  • a signaling device of the assistance system is activated.
  • the signaling device has, for example, a display device such as a multifunction display or a head-up display.
  • a symbol representing the traffic sign is displayed by means of the signal device.
  • the signaling device comprises an acoustic reproduction device.
  • the signal device is an interface to a further assistance system, for example to a distance assistant.
  • the further assistance system is activated depending on the orientation by means of the signal device.
  • the signaling device is activated if the traffic sign represents a ban.
  • the signaling device is activated when the orientation of the traffic sign with respect to the motor vehicle is within a certain angular range.
  • the angle between the longitudinal direction of the motor vehicle and the traffic sign itself is less than 45 °.
  • the signal device is not activated in all detected and determined traffic signs, which leads to a reduced flow of information and consequently a lower load on the driver.
  • the method requires no information about a roadway, which reduces the complexity and error rate.
  • no specifications regarding an interface to a navigation system or the like need to be met.
  • the method elaborates without the aid of road information and the assistance system is not signal technically coupled to a navigation system or the like.
  • the position of the traffic sign is determined with respect to the motor vehicle. In particular, this is done by means of the captured image. In other words, based on the captured image, both the position and the orientation of the traffic sign are determined with respect to the motor vehicle.
  • a stereo camera is used for this purpose, and the image is a three-dimensional image of at least one region of the surroundings of the motor vehicle.
  • the position is determined by means of knowledge about the size of the real traffic sign and the size of the image of the traffic sign within the captured image.
  • the control of the signaling device takes place in dependence on the position and the orientation of the traffic sign.
  • the signaling device is activated if the orientation of the traffic sign to the longitudinal direction of the motor vehicle is 90 °, and the position of the traffic sign deviates from the motor vehicle by less than a certain value.
  • the signaling device is activated if the position of the traffic sign deviates from a straight line extending in the longitudinal direction of the motor vehicle and through this by less than a certain value, such as 5 m, for example. If, for example, a certain distance between the motor vehicle and the traffic sign can not be undershot even if the speed of the motor vehicle changes by a further specific value, in particular due to physical requirements, the signal device is not activated.
  • the orientation of the traffic sign is determined on the basis of a perspective distortion within the captured image.
  • the perspective distortion of the imaged traffic sign is determined and compared with a stored form of the traffic sign.
  • traffic signs are usually regularly shaped, in particular as a triangle, square or circle, is without With the aid of other comparatively complex algorithms, it is possible to determine the orientation.
  • a gradient line is determined, which in particular represents an edge of the traffic sign, and for example a sign edge.
  • this edge is aligned horizontally, so that the alignment can be determined relatively time-saving on the basis of the gradient lines and their tilt to the existing within the captured image horizon.
  • the gradient line is determined based on a comparison of color values within the captured image.
  • the image is divided into a number of areas and each area is assigned a specific value, depending on the brightness or color.
  • the gradient line in this case runs between two of these areas, which differ in the determined value by more than a predetermined threshold. In this way, a comparatively time-saving and reliable allocation of the gradient line is made possible.
  • an eccentricity is used to determine the orientation, which has the image of the traffic sign within the captured image. This is preferably done with round traffic signs. In other words, the horizontal and vertical extent of the image of the traffic sign is determined within the captured image.
  • the eccentricity here is a measure of the deviation of the horizontal extent of the imaged traffic sign to its vertical extent. In particular, the eccentricity is proportional to the root of the difference of the squares of the two dimensions.
  • another image is captured and the traffic sign is also determined here, wherein the times of detection of the images expediently differ.
  • the position of the motor vehicle with respect to the traffic sign differs upon detection of the two images.
  • the eccentricity of the image of the traffic sign is determined.
  • the two determined eccentricities are compared with each other to determine the orientation of the traffic sign with respect to the motor vehicle. Appropriately, this process is repeated.
  • a number of further images are detected and the traffic sign is determined here in each case and the eccentricity is compared on the basis of the respective image, so that there is a time profile of the eccentricity of the image of the traffic sign. If there is no change or decrease in the eccentricity, the signal device is activated and a signal is output.
  • the orientation of the traffic sign does not change with respect to the motor vehicle.
  • the traffic sign has a meaning for the motor vehicle driver, and therefore it is necessary to signal this by means of the signaling device.
  • the eccentricity decreases, the orientation of the traffic sign changes with respect to the motor vehicle, with a vanishing eccentricity essentially corresponding to a traffic sign aligned perpendicular to the longitudinal direction of the motor vehicle.
  • Such a traffic sign is most likely relevant to the driver, and is communicated to the driver by means of the signaling device.
  • no output of the signal occurs.
  • a straight line parallel to the orientation of the particular traffic sign is defined.
  • a signal is output by means of the signal device.
  • the position of the traffic sign is also determined, and the straight line is defined by means of the position of the traffic sign.
  • the straight line runs through the position of the traffic sign.
  • the straight line is shifted relative to the position by a certain value in the direction of the motor vehicle or away from it, this value preferably being between 1 m and 10 m.
  • the signal is output when the motor vehicle has reached an area behind the traffic sign or approached this area at least to a certain value.
  • the signal is output only when the distance to the position of the traffic sign when crossing the line is less than predetermined value, the value corresponds in particular to the width of a roadway.
  • the distance is less than 10 m, 5 m or 2 m. In this way, even when turning the motor vehicle on an intersection, a traffic sign located on an opposite side of the roadway is not erroneously used to output the signal.
  • the assistance system of a motor vehicle has a camera and a signal device and, for example, a computing device.
  • the camera is, for example, a mono camera or a stereo camera, so has one or two offset lenses to each other.
  • the camera comprises an image sensor for capturing images, for example a CCD or CMOS chip.
  • the signaling device is, for example, a head-up or multifunction display, or an interface for this purpose.
  • the assistance system is used to determine traffic signs. During operation, an image is first captured by means of the camera and a traffic sign is determined within the captured image. The orientation of the particular traffic sign is determined and a signal is outputted depending on the alignment by means of the signal device.
  • the assistance system is provided and set up to carry out these work steps.
  • the assistance system is not signal-coupled with a navigation system.
  • the assistance system has no road information relating to an environment of the motor vehicle, which simplifies maintenance of the assistance system and its manufacture.
  • Fig. 2b shows another method
  • Fig. 3 schematically simplifies an assistance system exhibiting motor vehicle.
  • Fig. 1 is a simplified simplified assistance system 2 of a motor vehicle 4 shown in Fig. 3 for detecting a traffic sign 6, 7 shown schematically simplified.
  • the assistance system 2 has a camera 8 with two mutually offset lenses, to each of which an image sensor is assigned.
  • the assistance system 2 has a computer unit 10 and a signal device 12, which are signal-technically coupled to one another.
  • the images generated by the camera 8 are analyzed by means of the arithmetic unit 10, wherein each image captured by the camera 8 contains the data of the two image sensors.
  • the signaling device 12 is a head-up display, by means of which information is projected onto the windshield of the motor vehicle.
  • the assistance system 2 is operated in accordance with the method 14 shown in FIG. 2a.
  • a start event 16 a picture of the surroundings of the motor vehicle 4 is detected in a first step 18 by means of the camera 8.
  • the starting event 16 here is the presence of the traffic sign 6 in the detection area of the camera 8 or the start of the motor vehicle 4.
  • the captured by the camera 8 image is transmitted to the arithmetic unit 10.
  • the digitized image is evaluated and identified herein the image of the traffic sign 6.
  • the image of the traffic sign 6 is assigned gradient lines that correspond to the sign edges of the traffic sign 6.
  • the imaged sign edges of the rectangular traffic sign 6 are determined within the captured image, which is done by means of a gradient comparison of the individual pixels of the image.
  • one of those gradient lines corresponding to a horizontal shield edge 24 becomes a straight line 26. extended and brought with a further straight line 28 to the section, which is parallel to the longitudinal direction of the motor vehicle 4 and extends through this.
  • an orientation ⁇ of the traffic sign 6 with respect to the motor vehicle 4 is determined, the orientation ⁇ corresponding to the intersection angle between the two straight lines 26, 28.
  • a fourth step 30 moreover, the position 32 of the traffic sign 6 with respect to the motor vehicle 4 is determined, this being done by means of triangulation on the basis of the image taken by means of the stereo camera.
  • a signal is output by means of the signal device 12.
  • a first trajectory 36 corresponds to a turning of the motor vehicle 4 to the left at the junction 38 shown in FIG. 3.
  • the straight line 26, which is defined by the blade edges 24 of the traffic sign 6, is not crossed by the motor vehicle 4, so that the traffic sign 6 for the driver of the motor vehicle 4 has no validity.
  • no signal is output by means of the signal device 12.
  • the traffic sign 6 is valid for the driver.
  • the straight line 26 is crossed by means of the motor vehicle 4, wherein the distance between the motor vehicle 4 and the traffic sign 6 is less than a lane width.
  • the signal device 12 is actuated by means of the arithmetic unit 10 such that a reduced image of the traffic sign 6 is projected onto the windshield of the motor vehicle 4 in order to inform the driver of the motor vehicle.
  • FIG. 2 b shows a further method 42 for the operation of the assistance system 2, which is carried out if the traffic sign 7 has a round shape.
  • the second operation step 22 is modified to determine the orientation ⁇ of the traffic sign 6 with respect to the motor vehicle 4 half of the image according to the second Anlagensch tt 20 shown in Fig. 2a.
  • the orientation of the traffic sign 7 is determined by determining the eccentricity of the image of the traffic sign 7.
  • the horizontal extent of the image of the traffic sign 7 is compared with its vertical extent. With a vanishing eccentricity, the two lengths are equal, which corresponds to an orientation ⁇ of 90 °.
  • the image of the traffic sign 7 is a circle.
  • the position 32 of the traffic sign 6 with respect to the motor vehicle 4 is determined.
  • the newly determined eccentricity is compared with the already known eccentricity in a sixth step 44.
  • the second, the third, the fourth and the sixth step 20, 22, 30, 44 are executed again. These operations are repeated, for example, five times, so that a time course of the eccentricity is known, in which case only eccentricities are taken into account, in which the position 32 of the traffic sign 7 with respect to the motor vehicle 4 is changed. If the eccentricity remains the same, this corresponds to an orientation ⁇ of the traffic sign 7 with respect to the motor vehicle 4 of substantially 90 °.
  • the signaling device 12 is actuated and an image of the traffic sign 7 is projected onto the windshield of the motor vehicle.
  • the signal device 12 is activated in such a way that, in this case, it can be assumed that the traffic sign 7 is valid for the driver of the motor vehicle 4. This is the case, for example, in the case of the second traffic sign 7 shown in FIG. 3, in which the orientation ⁇ corresponds to substantially 90 ° when the first trajectory 36 is deflected into the side road.
  • the signaling device 12 is driven such that a reduced image of the traffic sign 7 on the windshield of the motor vehicle 4 is projected

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (14, 42) zum Betrieb eines Assistenzsystems (2) eines Kraftfahrzeugs (4). Mittels einer Kamera (8) des Assistenzsystems (2) wird ein Bild erfasst und innerhalb des erfassten Bildes ein Verkehrszeichen (6, 7) bestimmt. Eine Ausrichtung (α) des bestimmten Verkehrszeichens (6, 7) bezüglich des Kraftfahrzeugs (4) wird bestimmt, und von der Ausrichtung (α) wird eine Signaleinrichtung (12) des Assistenzsystems (2) angesteuert.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystems eines Kraftfahrzeugs sowie
Assistenzsystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Assistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.
Mittels Verkehrszeichen werden Führer von Kraftfahrzeugen auf Gefahren oder bestehende gesetzliche Regelungen hingewiesen. Beispielsweise werden mit Hilfe von Verkehrszeichen bestehende Geschwindigkeitsbegrenzungen oder
Beschaffenheiten von Straßen angegeben. Auch wird eine Verkehrsführung mittels Verkehrszeichen repräsentiert, wie z.B. das Vorhandensein einer Einbahnstraße oder einer Sackgasse sowie ein Verbot einer Einfahrt in eine bestimmte Straße. In jüngster Zeit werden Kraftfahrzeuge mit einer zunehmenden Anzahl von Assistenzsystemen ausgerüstet, um den Führern von Kraftfahrzeugen den Betrieb derselben zu erleichtern. So sind Assistenzsysteme bekannt, mittels derer Verkehrszeichen erfasst werden. Hierfür wird mittels einer Kamera ein Bereich vor dem Kraftfahrzeug aufgenommen und ein hierin abgebildetes Verkehrszeichen bestimmt.
Bei bestimmten Verkehrsführungen, wie beispielsweise Kreuzungen oder Gabelungen, ist es möglich, dass ein Verkehrszeichen erfasst wird, das keine Gültigkeit für den von dem Führer des Kraftfahrzeugs eingeschlagenen Weg aufweist. Um derartige fehlerhafte Erkennungen auszuschließen, wird üblicherweise das er- fasste Verkehrszeichen mit einer gespeicherten Übersichtskarte abgeglichen. Zudem wird die Fahrzeugbewegung erfasst und hieraus ermittelt, ob das Verkehrszeichen für den von dem Fahrzeugführer gewählten Weg Gültigkeit besitzt. Nachteilig hieran ist, dass zwingend eine Übersichtskarte mit den Verkehrswegen vorhanden sein muss, um einen derartigen Abgleich vornehmen zu können. Sollte die Verkehrsführung geändert sein, beispielsweise aufgrund von Baustellen oder dergleichen, so ist ein fehlerfreier Betrieb des Assistenzsystems nicht mehr gewährleistet. Auch muss stets vergleichsweise aktuelles Kartenmaterial für den Betrieb vorhanden sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Assistenzsystems eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei dem insbesondere Verkehrszeichen erfasst werden, die für den Kraftfahrzeugführer eine Relevanz aufweisen, wobei zweckmäßigerweise Kartenmaterial der Umgebung nicht erforderlich ist.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Assistenzsystems durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren sieht vor, dass in einem ersten Arbeitsschritt mittels einer Kamera ein Bild erfasst wird. Die Kamera ist hierbei beispielsweise eine Mono- oder Stereo-Kamera, weist also ein oder zwei Objektive auf. Insbesondere weist die Kamera in eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise wird das Bild bei Erfassung digitalisiert, so dass das Bild digital vorliegt. Das Bild zeigt insbesondere einen vor dem Kraftfahrzeug liegenden Bereich bzw. repräsentiert diesen. Innerhalb des erfassten Bildes wird ein Verkehrszeichen bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise mittels Mustererkennung oder dergleichen. Mit anderen Worten wird das erfasste Bild analysiert, ob ein Verkehrszeichen abgebildet ist. Unter Verkehrszeichen wird hierbei insbesondere ein Verkehrsschild verstanden. Das Verkehrszeichen, das bestimmt wird, weist hierbei insbesondere ein bestimmtes Muster und/oder Zeichen auf, wie Buchstaben oder Zahlen. In einem weiteren Arbeitsschritt wird die Ausrichtung des auf diese Weise bestimmten Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt. Hierfür wird insbesondere die Position und Ausrichtung der Kamera bezüglich weiterer Bestandteile des Kraftfahrzeugs herangezogen. Zusammenfassend wird anhand des erfassten Bildes das Vorhandensein des Verkehrszeichens sowie dessen Ausrichtung bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt. Unter Ausrichtung wird insbesondere der Winkel verstanden, der zwischen einer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs parallelen Geraden und einer zu dem Verkehrszeichen parallelen Ebene gebildet ist.
In Abhängigkeit der auf diese Weise bestimmten Ausrichtung des Verkehrszeichens wird eine Signaleinrichtung des Assistenzsystems angesteuert. Die Signaleinrichtung weist beispielsweise eine Anzeigevorrichtung wie ein Multifunktions- display oder ein Head-up-Display auf. Insbesondere wird mittels der Signaleinrichtung ein das Verkehrszeichen repräsentierendes Symbol dargestellt. Alternativ oder in Kombination hierzu umfasst die Signaleinrichtung ein akustisches Wiedergabegerät. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Signaleinrichtung eine Schnittstelle zu einem weiteren Assistenzsystem, beispielsweise zu einem Abstandsassistenten. Mit anderen Worten wird abhängig von der Ausrichtung mittels der Signaleinrichtung das weitere Assistenzsystem angesteuert. Beispielsweise wird die Signaleinrichtung angesteuert, falls das Verkehrszeichen ein Verbot repräsentiert. Geeigneterweise wird die Signaleinrichtung angesteuert, wenn die Ausrichtung des Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs ist. Zweckmäßigerweise erfolgt keine Ansteuerung, wenn der Winkel zwischen der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs und dem Verkehrszeichen selbst kleiner als 45° ist.
Aufgrund der Berücksichtigung der Ausrichtung des Verkehrszeichens wird die Signaleinrichtung nicht bei sämtlichen erfassten und bestimmten Verkehrszeichen angesteuert, was zu einem verminderten Informationsfluss und folglich einer geringeren Belastung des Fahrzeugführers führt. Zudem benötigt das Verfahren keine Informationen über eine Straßenführung, was die Komplexität und Fehleranfälligkeit verringert. Auch müssen keine Vorgaben bezüglich einer Schnittstelle zu einem Navigationssystems oder dergleichen erfüllt werden. Zweckmäßigerweise erarbeitet das Verfahren ohne Zuhilfenahme von Straßeninformationen und das Assistenzsystem ist nicht signaltechnisch mit einem Navigationssystem oder dergleichen gekoppelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Position des Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt. Insbesondere erfolgt dies mittels des erfassten Bilds. Mit anderen Worten wird anhand des erfassten Bildes sowohl die Position als auch die Ausrichtung des Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt. Beispielsweise wird hierfür eine Stereokamera verwendet, und das Bild ist ein dreidimensionales Abbild zumindest eines Bereichs der Umgebung des Kraftfahrzeugs. Alternativ wird die Position mittels eines Wissens um die Größe des realen Verkehrszeichens und anhand der Größe des Abbilds des Verkehrszeichens innerhalb des erfassten Bildes ermittelt. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung der Signaleinrichtung in Abhängigkeit der Position und der Ausrichtung des Verkehrszeichens. Beispielsweise wird die Signaleinrichtung angesteuert, sofern die Ausrichtung des Verkehrszeichens zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 90° beträgt, und die Position des Verkehrszeichens von dem Kraftfahrzeug um weniger als einen bestimmten Wert abweicht. Alternativ oder in Kombination hierzu wird die Signaleinrichtung angesteuert, falls die Position des Verkehrszeichens von einer in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs und durch dieses verlaufende Gerade um weniger als einen bestimmen Wert abweicht, wie beispielsweise 5 m. Sofern zum Beispiel ein bestimmter Abstand des Kraftfahrzeugs zu dem Verkehrszeichen auch bei einer Änderung einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs um einen weiteren bestimmten Wert nicht unterschritten werden kann, insbesondere aufgrund physikalischer Vorgaben, wird die Signaleinrichtung nicht angesteuert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ausrichtung des Verkehrszeichens anhand einer perspektivischen Verzerrung innerhalb des erfassten Bildes bestimmt. Mit anderen Worten wird die perspektivische Verzerrung des abgebildeten Verkehrszeichens ermittelt und mit einer hinterlegten Form des Verkehrszeichens verglichen. Da Verkehrszeichen üblicherweise regelmäßig geformt sind, insbesondere als Dreieck, Viereck oder Kreis, ist ohne Zuhilfenahme sonstiger vergleichsweiser komplexer Algorithmen eine Bestimmung der Ausrichtung ermöglicht. Vorzugsweise wird innerhalb des erfassten Bildes eine Gradientenlinie bestimmt, die insbesondere eine Kante des Verkehrszeichens repräsentiert, und beispielweise eine Schildkante. Vorzugsweise ist diese Kante horizontal ausgerichtet, so dass anhand der Gradientenlinien und deren Verkippung zu dem innerhalb des erfassten Bildes vorhandenen Horizont die Ausrichtung vergleichsweise zeitsparend ermittelt werden kann. Insbesondere wird die Gradientenlinie aufgrund eines Vergleichs von Farbwerten innerhalb des erfassten Bildes bestimmt. Hierfür wird das Bild in eine Anzahl von Bereichen unterteilt und jedem Bereich ein bestimmter Wert zugewiesen, abhängig von der Helligkeit oder der Farbe. Die Gradientenlinie verläuft hierbei zwischen zweien von diesen Bereichen, die sich in dem bestimmten Wert um über eine vorgegebene Schwelle unterscheiden. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise zeitsparende und sichere Zuordnung der Gradientenlinie ermöglicht.
Alternativ hierzu wird zur Bestimmung der Ausrichtung eine Exzentrizität herangezogen, die das Abbild des Verkehrszeichens innerhalb des erfassten Bildes aufweist. Vorzugsweise wird dies bei runden Verkehrszeichen durchgeführt. Mit anderen Worten wird die horizontale und vertikale Ausdehnung des Abbilds des Verkehrszeichens innerhalb des erfassten Bildes bestimmt. Die Exzentrizität ist hierbei ein Maß für die Abweichung der horizontalen Ausdehnung des abgebildeten Verkehrszeichens zu dessen vertikalen Ausdehnung. Insbesondere ist die Exzentrizität proportional zur Wurzel aus der Differenz der Quadrate der beiden Ausdehnungen.
Vorzugsweise wird ein weiteres Bild erfasst und auch hierin das Verkehrszeichen bestimmt, wobei sich zweckmäßigerweise die Zeitpunkte der Erfassung der Bilder unterscheiden. Insbesondere unterscheidet sich die Position des Kraftfahrzeugs bezüglich des Verkehrszeichens bei Erfassung der beiden Bilder. Innerhalb des weiteren Bildes wird die Exzentrizität des Abbilds des Verkehrszeichens bestimmt. Die beiden ermittelten Exzentrizitäten werden miteinander verglichen, um die Ausrichtung des Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Zweckmäßigerweise erfolgt dieser Vorgang wiederholt. Mit anderen Worten wird eine Anzahl weiterer Bilder erfasst und hierin jeweils das Verkehrszeichen bestimmt und anhand des jeweiligen Abbilds die Exzentrizität verglichen, so dass ein zeitlicher Verlauf der Exzentrizität des Abbilds des Verkehrszeichens vorliegt. Sofern keine Veränderung oder eine Abnahme der Exzentrizität vorliegt, wird die Signaleinrichtung angesteuert und ein Signal ausgegeben. Bei im Wesentlichen gleichbleibender Exzentrizität ändert sich die Ausrichtung des Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs nicht. Insbesondere bei einer vergleichsweise geringen Exzentrizität ist hierbei anzunehmen, dass das Verkehrszeichen eine Bedeutung für den Kraftfahrzeugführer aufweist, und folglich es erforderlich ist, dies mittels der Signaleinrichtung zu signalisieren. Bei einer Abnahme der Exzentrizität ändert sich die Ausrichtung des Verkehrszeichens bezüglich des Kraftfahrzeugs, wobei eine verschwindende Exzentrizität im Wesentlichen einem senkrecht zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Verkehrszeichen entspricht. Ein derartiges Verkehrszeichen ist mit überwiegender Wahrscheinlichkeit für den Fahrzeugführer relevant, und wird mittels der Signaleinrichtung dem Fahrzeugführer mitgeteilt wird. Vorzugsweise erfolgt bei einer Zunahme der Exzentrizität keine Ausgabe des Signals.
Alternativ oder in Kombination hierzu wird eine zur Ausrichtung des bestimmten Verkehrszeichens parallele Gerade definiert. Sobald das Kraftfahrzeug diese Gerade überquert, wird mittels der Signaleinrichtung ein Signal ausgegeben. Insbesondere wird hierbei die Position des Verkehrszeichens ebenfalls bestimmt, und die Gerade ist mittels der Position des Verkehrszeichens definiert. Mit anderen Worten verläuft die Gerade durch die Position des Verkehrszeichens. Alternativ ist die Gerade bezüglich der Position um einen bestimmten Wert in Richtung des Kraftfahrzeugs oder von diesem weg verschoben, wobei dieser Wert vorzugsweise zwischen 1 m und 10 m ist. Mit anderen Worten wird das Signal ausgegeben, wenn das Kraftfahrzeug einen Bereich hinter dem Verkehrszeichen erreicht oder sich diesem Bereich zumindest auf einen bestimmten Wert genähert hat. Vorzugsweise wird hierbei das Signal lediglich dann ausgegeben, wenn der Abstand zur Position des Verkehrszeichens bei Überquerung der Geraden geringer als ein vorgegebener Wert ist, wobei der Wert insbesondere der Breite einer Fahrbahn entspricht. Geeigneterweise ist der Abstand kleiner als 10 m, 5 m oder 2 m. Auf diese Weise wird auch bei einem Abbiegen des Kraftfahrzeugs auf einer Kreuzung ein sich auf einer gegenüberliegenden Fahrbahnseite befindendes Verkehrszeichen nicht fälschlicherweise zur Ausgabe des Signals herangezogen.
Das Assistenzsystem eines Kraftfahrzeugs weist eine Kamera und eine Signaleinrichtung und beispielweise eine Recheneinrichtung auf. Die Kamera ist beispielsweise eine Mono-Kamera oder eine Stereo-Kamera, weist also ein oder zwei zueinander versetzte Objektive auf. Insbesondere umfasst die Kamera einen Bildsensor zur Erfassung von Bildern, beispielsweise einen CCD- oder CMOS-Chip. Die Signaleinrichtung ist beispielsweise ein Head-up- oder Multifunktionsdisplay, oder eine Schnittstelle hierzu. Das Assistenzsystem dient der Bestimmung von Verkehrszeichen. Bei Betrieb wird zunächst mittels der Kamera ein Bild erfasst und innerhalb des erfassten Bildes ein Verkehrszeichen bestimmt. Die Ausrichtung des bestimmten Verkehrszeichens wird bestimmt und abhängig von der Ausrichtung mittels der Signaleinrichtung ein Signal ausgegeben. Das Assistenzsystem ist vorgesehen und eingerichtet, diese Arbeitsschritte durchzuführen. Beispielsweise ist das Assistenzsystem nicht mit einem Navigationssystem signaltechnisch gekoppelt. Vorzugsweise weist das Assistenzsystem keine Straßeninformationen bezüglich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs auf, was eine Wartung des Assistenzsystems und dessen Herstellung vereinfacht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 Schematisch vereinfacht ein Assistenzsystem,
Fig. 2a ein erstes Verfahren zum Betrieb des Assistenzsystems,
Fig. 2b ein weiteres Verfahren, und Fig. 3 schematisch vereinfacht ein das Assistenzsystem aufweisendes Kraftfahrzeug.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist schematisch vereinfacht ein Assistenzsystem 2 eines in Fig. 3 gezeigten Kraftfahrzeugs 4 zur Erfassung eines Verkehrszeichens 6, 7 schematisch vereinfacht dargestellt. Das Assistenzsystem 2 weist eine Kamera 8 mit zwei zueinander versetzten Objektiven auf, denen jeweils ein Bildsensor zugeordnet ist. Ferner weist das Assistenzsystem 2 eine Recheneinheit 10 sowie eine Signaleinrichtung 12 auf, die signaltechnisch miteinander gekoppelt sind. Hierbei werden mittels der Recheneinheit 10 die mittels der Kamera 8 erstellten Bilder analysiert, wobei jedes mittels der Kamera 8 erfasste Bild die Daten der beiden Bildsensoren enthalten. Die Signaleinrichtung 12 ist ein Head-up-Display, mittels dessen Informationen auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert werden.
Das Assistenzsystem 2 ist gemäß dem in Fig. 2a dargestellten Verfahren 14 betrieben. Nach einem Startereignis 16 wird in einem ersten Arbeitsschritt 18 mittels der Kamera 8 ein Bild der Umgebung des Kraftfahrzeugs 4 erfasst. Das Startereignis 16 ist hierbei das Vorhandensein des Verkehrszeichens 6 im Erfassungsbereich der Kamera 8 oder der Start des Kraftfahrzeugs 4.
Das mittels der Kamera 8 erfasste Bild wird an die Recheneinheit 10 übermittelt. In einem zweiten Arbeitsschritt 20 wird das digitalisierte Bild ausgewertet und hierin das Abbild des Verkehrszeichens 6 identifiziert. In einem dritten Arbeitsschritt 22 werden dem Abbild des Verkehrszeichens 6 Gradientenlinien zugewiesen, die den Schildkanten des Verkehrszeichens 6 entsprechen. Mit anderen Worten werden die abgebildeten Schildkanten des rechteckförmigen Verkehrszeichens 6 innerhalb des erfassten Bildes bestimmt, was mittels eines Gradientenvergleichs der einzelnen Pixel des Bildes erfolgt. Hierbei wird eine derjenigen Gradientenlinien, die einer horizontalen Schildkante 24 entspricht, zu einer Geraden 26 ver- längert und mit einer weiteren Geraden 28 zum Schnitt gebracht, die parallel zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 4 ist und durch dieses reicht. Anhand des Schnittes der beiden Geraden 26, 28 wird eine Ausrichtung α des Verkehrszeichens 6 bezüglich des Kraftfahrzeugs 4 bestimmt, wobei die Ausrichtung α dem Schnittwinkel zwischen den beiden Geraden 26, 28 entspricht.
In einem vierten Arbeitsschritt 30 wird zudem die Position 32 des Verkehrszeichens 6 bezüglich des Kraftfahrzeugs 4 ermittelt, wobei dies mittels Triangulation anhand des mittels der Stereokamera aufgenommenen Bildes erfolgt.
In einem fünften Schritt 34 wird abhängig von der mittels des Kraftfahrzeugs 4 eingeschlagenen Trajektorie mittels der Signaleinrichtung 12 ein Signal ausgegeben. Eine erste Trajektorie 36 entspricht einem Abbiegen des Kraftfahrzeugs 4 nach links an der in Fig. 3 gezeigten Kreuzung 38. Hierbei wird die Gerade 26, die mittels der Schildkanten 24 des Verkehrszeichens 6 definiert ist, mittels des Kraftfahrzeugs 4 nicht überquert, so dass das Verkehrszeichen 6 für den Führer des Kraftfahrzeugs 4 keine Gültigkeit aufweist. Bei Einschlagen der ersten Trajektorie 36 wird kein Signal mittels der Signaleinrichtung 12 ausgegeben.
Bei Einschlagen einer zweiten Trajektorie 40 hingegen, die einem geraden Überqueren der Kreuzung entspricht, weist das Verkehrszeichen 6 Gültigkeit für den Fahrer auf. Hierbei wird mittels des Kraftfahrzeugs 4 die Gerade 26 überquert, wobei der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 4 und dem Verkehrszeichen 6 geringer als eine Fahrbahnbreite ist. In diesem Fall wird mittels der Recheneinheit 10 die Signaleinrichtung 12 derart angesteuert, dass eine verkleinerte Abbildung des Verkehrszeichens 6 auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs 4 projiziert wird, um den Führer des Kraftfahrzeugs zu informieren.
In Fig. 2b ist ein weiteres Verfahren 42 für den Betrieb des Assistenzsystems 2 dargestellt, das ausgeführt wird, sofern das Verkehrszeichen 7 eine runde Form aufweist. Hierbei entsprechen das Startereignis 16, das Erfassen des Bildes in dem ersten Arbeitsschritt 18 sowie das Bestimmen des Verkehrszeichens 7 inner- halb des Bildes gemäß dem zweiten Arbeitssch tt 20 dem in Fig. 2a gezeigten Verfahren 14. Der dritte Arbeitsschritt 22 ist zur Ermittlung der Ausrichtung α des Verkehrszeichens 6 bezüglich des Kraftfahrzeugs 4 abgewandelt. Hierbei wird die Ausrichtung des Verkehrszeichens 7 mittels Bestimmung der Exzentrizität des Abbilds des Verkehrszeichens 7 ermittelt. Hierfür wird die horizontale Ausdehnung des Abbilds des Verkehrszeichens 7 mit dessen vertikaler Ausdehnung verglichen. Bei einer verschwindenden Exzentrizität sind die beiden Längen gleich, was einer Ausrichtung α von 90° entspricht. Mit anderen Worten ist in diesem Fall das Abbild des Verkehrszeichens 7 ein Kreis. Innerhalb des vierten Arbeitsschritts 30 wird wiederum die Position 32 des Verkehrszeichens 6 bezüglich des Kraftfahrzeugs 4 bestimmt.
Im Anschluss an die Bestimmung der Position 32 wird erneut ein Bild innerhalb des ersten Arbeitsschritt 18 erfasst sowie der zweite, der dritte und der vierte Arbeitsschritt 20, 22, 30 ausgeführt.
Im Anschluss hieran wird in einem sechsten Arbeitsschritt 44 die erneut ermittelte Exzentrizität mit der bereits bekannten Exzentrizität verglichen. Nachfolgend werden erneut der zweite, der dritte, der vierte und der sechste Arbeitsschritt 20, 22, 30, 44 ausgeführt. Diese Vorgänge werden wiederholt, beispielsweise fünf Mal, so dass ein zeitlicher Verlauf der Exzentrizität bekannt ist, wobei hierbei lediglich Exzentrizitäten berücksichtigt werden, bei denen die Position 32 des Verkehrszeichens 7 bezüglich des Kraftfahrzeugs 4 verändert ist. Sofern die Exzentrizität gleichbleibt, entspricht dies einer Ausrichtung α des Verkehrszeichens 7 bezüglich des Kraftfahrzeugs 4 von im Wesentlichen 90°. In diesem Fall wird die Signaleinrichtung 12 betätigt und ein Abbild des Verkehrszeichens 7 auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert. Auch bei einer Abnahme der Exzentrizität wird die Signaleinrichtung 12 derart angesteuert, da in diesem Fall davon auszugehen ist, dass das Verkehrszeichen 7 Gültigkeit für den Führer des Kraftfahrzeugs 4 hat. Dies ist beispielsweise bei dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Verkehrszeichen 7 der Fall, bei dem die Ausrichtung α bei Einschlagen der ersten Trajektorie 36 nach Einbiegen in die Seitenstraße im Wesentlichen 90° entspricht. Sobald beim Abbiegen das Kraftfahrzeug 4 die zu dem Verkehrszeichens 7 parallele und durch die Position 32 des Verkehrszeichens 7 verlaufende Gerade 26 in weniger als 2 m Abstand zu dem Verkehrszeichens 7 passiert, wird die Signaleinrichtung 12 derart angesteuert, dass eine verkleinerte Abbildung des Verkehrszeichens 7 auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs 4 projiziert wird
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste Assistenzsystem
Kraftfahrzeug
Verkehrszeichen
Verkehrszeichen
Kamera
Recheneinheit
Signaleinrichtung
Verfahren
Startereignis
erster Arbeitsschritt
zweiter Arbeitsschritt
dritter Arbeitsschritt
Schildkante
Gerade
Gerade
vierter Arbeitsschritt
Position
fünfter Arbeitsschritt
erste Trajektorie
Kreuzung
zweite Trajektorie
Verfahren
sechster Arbeitsschritt Ausrichtung

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren (14, 42) zum Betrieb eines Assistenzsystems (2) eines Kraftfahrzeugs (4), bei dem
- mittels einer Kamera (8) des Assistenzsystems (2) ein Bild erfasst wird,
- ein Verkehrszeichen (6, 7) innerhalb des erfassten Bildes bestimmt wird,
- eine Ausrichtung (a) des bestimmten Verkehrszeichens (6, 7) bezüglich des Kraftfahrzeugs (4) bestimmt wird, und
- abhängig von der Ausrichtung (a) eine Signaleinrichtung (12) des Assistenzsystems (2) angesteuert wird.
2. Verfahren (14, 42) nach Anspruch 1 , bei dem die Position (32) des Verkehrszeichens (6, 7) bezüglich des Kraftfahrzeugs (4) bestimmt wird.
3. Verfahren (14, 42) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ausrichtung (a) des bestimmten Verkehrszeichens (6, 7) anhand einer perspektivischen Verzerrung bestimmt wird.
4. Verfahren (14) nach Anspruch 3, bei dem zur Bestimmung der Ausrichtung (a) des bestimmten Verkehrszeichens (6) eine Gradientenlinie innerhalb des erfassten Bildes herangezogen wird.
5. Verfahren (42) nach Anspruch 3, bei dem zur Bestimmung der Ausrichtung (a) des bestimmten Verkehrszeichens (7) eine Exzentrizität herangezogen wird.
6. Verfahren (42) nach Anspruch 5, bei dem ein weiteres Bild erfasst sowie das Verkehrszeichen (7) innerhalb des weitere Bildes bestimmt als auch die Exzentrizität bestimmt wird, und die beiden bestimmten Exzentrizitäten verglichen werden.
7. Verfahren (42) nach Anspruch 6, bei dem Anzahl derartiger weiterer Bilder erfasst und jeweils die Exzentrizität bestimmt und diese verglichen werden.
8. Verfahren (42) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem bei einer Abnahme oder keiner Veränderung der Exzentrizität ein Signal mittels der Signaleinrichtung (12) ausgegeben wird.
9. Verfahren (14, 42) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Signal mittels der Signaleinrichtung (12) ausgegeben wird, wenn mittels des Kraftfahrzeugs (4) eine zur Ausrichtung (a) des bestimmten Verkehrszeichens (6, 7) parallele Gerade (26) überquert wird.
10. Assistenzsystems (2) eines Kraftfahrzeugs (4), mit einer Kamera (8) und mit einer Signaleinrichtung (12), das gemäß einem Verfahren (14, 42) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 betrieben ist.
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