WO2017157394A1 - Verfahren und vorrichtung für ein fahrzeug zum erkennen von bodensymbolen - Google Patents

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WO2017157394A1
WO2017157394A1 PCT/DE2017/200020 DE2017200020W WO2017157394A1 WO 2017157394 A1 WO2017157394 A1 WO 2017157394A1 DE 2017200020 W DE2017200020 W DE 2017200020W WO 2017157394 A1 WO2017157394 A1 WO 2017157394A1
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ground
detection sensor
symbol
environment detection
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PCT/DE2017/200020
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Stefan Hegemann
Alice Natoli
Lijo Cherian Mathew
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Aumovio Microelectronic GmbH
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
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    • 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
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    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/588—Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting ground symbols for vehicles and finds application in particular in driver assistance functions and systems.
  • a camera-based recognition of traffic signs is basically state of the art.
  • the camera-based detection of traffic signals and traffic lights and their signals is the subject of current research and development.
  • Ver ⁇ traffic regulations especially in the urban space, the detection of ground symbols is another challenge, not least on the way to automated driving.
  • a basic idea on which the present invention is based is the observation that ground symbols are often used in cities, especially at intersections with traffic lights, but may be partially obscured there by other road users.
  • a preceding vehicle, which partly stands or is currently driving over a ground symbol, makes it impossible for the driver, as well as for an environment detection sensor arranged in or on the vehicle, to determine the regulatory content of this soil symbol.
  • Soil symbols are often used as a supplement to traffic signs and should lead to a correct and contribute to driving in road traffic.
  • a typical representative of the soil symbols are directional arrows.
  • Ground symbols are intended to help the driver to orient himself and to support safe driving. So z.
  • directional arrows marked 297 of the German Road Traffic Regulations (StVO) recommend that the driver be assigned to the right lane in good time.
  • An inventive method for recognizing symbols ground by means of an optical or imaging constitutionserfas ⁇ sungssensors of a vehicle comprising the steps of: a sequence of images is recorded by means of the imaging environment detecting sensor during movement of the vehicle;
  • a detection of the bottom symbol is made from the quantity together ⁇ translated image of the bottom portion
  • the detected soil symbol or information regarding the detected soil symbol is output.
  • an imaging environment detection sensor may be disposed inside the vehicle, looking through the windshield Mono or stereo camera, arranged at the front of the vehicle camera all-around sensor system (surround view or top view) or an imaging laser system can be used.
  • the imaging environment detection sensor By means of the imaging environment detection sensor, an image of an environment and a floor area in the vicinity of the vehicle can be recorded.
  • the surrounding environment ⁇ detection sensor may be directed substantially forward, the optical axis is substantially horizontal and / or less than 20 °, in particular less than 45 ° inclined to the horizontal.
  • the imaging environment detection sensor may preferably be arranged in the region of the windshield, the radiator hood, the front bumper or the hood.
  • images are taken of at least two different positions of the own vehicle and thus two different positions of the (vehicle-mounted) imaging environment detection sensor.
  • images are taken by means of the imaging environment detection sensor during standstill of the own vehicle.
  • the process is used only for partial occlusion of a ground symbol, so if the matterserfas ⁇ sungssensor can not represent the complete floor symbol because it is partially obscured by an object.
  • the scan area is a section (which may also be referred to as region of interest) of an image taken by the imaging environment detection sensor. This scan area can be advantageous in terms of size or extent and position. be determined in the detection range of the environment detection sensor in the context of the method and specified.
  • Size and / or position of the scanning area within the He ⁇ detection area of the environment detection sensor can be pre-defined preferably such that no occlusion in ⁇ nergur a scan area occurs.
  • a constant scan area can be used in pictures of the picture sequence.
  • the scan area can be adjusted in terms of size and / or position in images of the image sequence.
  • an adaptation can be made such that the size (and / or position) of the scan area depends on the speed of the own vehicle.
  • the individual scan areas are preferably transformed into a stationary coordinate system or into a vehicle-fixed coordinate system, and the composite image is composed of the scan areas in this coordinate system.
  • a perspective distortion of images of the environmental detection sensor can be eliminated.
  • images with scan regions of the image sequence are selected such that a gap-free image of the bottom region can be assembled with the soil symbol from the scan regions.
  • the selection takes into account advantageously one or more of the following parameters: the size and / or position of the scanning areas in the images of the image sequence, the recording ⁇ times of the images of the image sequence, the movement of the order ⁇ dicaser terminatessensor between the receiving timings and the relative movement of the occluding object.
  • An output of the detected soil symbol or information with regard to the detected soil symbol can be effected, in particular, by virtue of the fact that the control content of the soil symbol is output, eg "straight arrow" or "STOP".
  • the output can be made to a driver assistance system, such as intersection assistants, foreperson assistants, traffic light assistants; to a route guidance support or navigation system; to a telematics device (Vehicle to X) or to a control device for an autonomously driving vehicle.
  • lane boundary markings eg, solid, dashed or formed from Bott's dots lines
  • lane boundary markings are not floor symbols.
  • the method may be limited to ground areas within lanes.
  • the detection of punctually regulating soil symbols is the focus.
  • the imaging environment detection sensor is or comprises a monocamera.
  • This may be a front camera behind the windshield, looking in the direction of travel through the windshield.
  • the area of the ground immediately in front of the own vehicle is not submit ⁇ forms, since the hood of the vehicle covered this.
  • data can advantageously be provided for further driver assistance functions.
  • the imaging environment detection sensor is or comprises a stereo camera.
  • the imaging environment detection sensor is or comprises at least one Camera of a surround view sensor system (Surround View System or Top View System). Due to the installation position, the camera of the all-round sensor system enables the image of the area of the ground immediately before (beside or behind) the own vehicle.
  • a surround view sensor system Surround View System or Top View System. Due to the installation position, the camera of the all-round sensor system enables the image of the area of the ground immediately before (beside or behind) the own vehicle.
  • the imaging environment detection sensor may be an imaging laser sensor system.
  • This also offers the advantage of a precise 3D detection of the vehicle environment.
  • another environment detection sensor in particular a radar / lidar sensor, can measure the distance and optionally also the relative speed to a concealing object.
  • the size and / or position of the scanning area within the detection range of the imaging environmental detection sensor can be adapted to the distance and, if necessary, also the relative movement of the obscuring object.
  • Another object of the invention is a device for detecting soil symbols by means of an imaging environment detection sensor of a vehicle, which includes a correspondingly formed control and evaluation unit.
  • FIG. 1 shows a situation in which a preceding ground symbol is partly hidden by a preceding vehicle
  • FIG. 2 schematically shows the composition of a composite image of a ground area with a ground symbol of a plurality of scan areas taken from a sequence of images.
  • Fig. 1 shows an example of a situation that occurs frequently, especially in urban areas.
  • the driver of a vehicle (1) can not recognize a forward ground symbol (3) because it is largely obscured (30) by a preceding vehicle (4).
  • the preceding vehicle (4) is partially over the ground symbol (3).
  • a can in the direction of the environment of the (own) vehicle (1) detecting the imaging environment detecting sensor (2), eg a camera, the floor symbol is not completely he ⁇ grasp, or the ground symbol from a camera image are not recognized.
  • the knowledge of the complete ground symbol (3) could be crucial for the driver of the vehicle (1) to know on a multi-lane road in front of an intersection whether he has located in the right lane, depending on whether the ground symbol (3) Left, right and / or straight arrow is.
  • the camera shown in FIG. 1 as an imaging Conversely ⁇ environment detection sensor (2) has the reverse side illustrated detection area (20). Since the camera is in the range of the windshield inside the own vehicle (1) is arranged reasonable, it can be ground until a line (21; ge ⁇ dashed lines shown with short dashes) capture. The bottom left of this line (21) in Fig. 1 covers the hood of the own vehicle (1).
  • An embodiment of a method according to the invention can proceed as follows:
  • the procedure may be as follows:
  • a scan area (22, shown in dashed lines with long dashes) is defined in the detection area (20) of the camera (2), which images a ground area in front of the own vehicle (1) which is not from an object or vehicle (4) located above it. is covered.
  • the size of the scanning area (22) and / or the position of the scanning area within the detection area (20) can be defined from the image data processing or object recognition such that the distance to the obscuring object (4), the ground detection line of the camera (21) expected width of the soil symbol (3) and / or other circumstances are taken into account.
  • a sequence of images is taken during the onward journey of the own vehicle (1) with the camera (2). From subsequently recorded images, the content of further scan areas (22, 22.2 to 22.6) is temporarily stored.
  • the further scan areas (22, 22.2 to 22.6) can then be examined as to whether an end piece of a potential floor symbol (3) is already contained therein, eg an arrowhead or a closing edge. If so, it is possible to start assembling a composite image from cached scan areas (22; 22.1 to 22.6).
  • Fig. 2 shows diagrammatically the assembly of an image of the ground symbol, which was obscured in Fig. 1, six Zvi ⁇ rule stored scan regions (1.22 to 6.22).
  • the soil symbol (3) can be recognized or its regulatory content determined (e.g., classified).
  • Information regarding the detected ground symbol (3) is output.
  • the information can be output to a traffic light assistant that the own vehicle (1) is located on a straight-ahead track.
  • the scan or area (s) (22; 01/22 to 06/22) can be defined fol ⁇ gender extent:
  • a scan area (22; 22.1) defined from the first image can be kept constant in terms of size and position within the detection area (20) of the camera (2);
  • the size of the scan area (22; 22.2 to 22.6) can be varied in subsequent images;
  • the position of the scanning region (22; 22.2 to 22.6) within the detection region (20) of the camera (2) can be adapted in subsequent images.
  • the scan range (22; 22.6 to 22.2) are adapted to the optional Ge ⁇ speed and / or movement data (yaw / pitch / roll angle and rate) of the own vehicle (1).
  • a Movement of the obscuring object (4) are taken into account, so that the scan area (22) contains an uncovered image of the ground area.
  • Another aspect concerns the selection of images from the sequence of images whose scan area (22, 22.2 to 22.6) is to be used in the composition. The selection should advantageously take into account temporal intervals between the recording times of pictures of the picture sequence and the own speed of the own vehicle (1).
  • the scan areas (22, 22.1 to 22.6) are defined to be the same size in all images and are selected from images of the image sequence such that they have an exactly or approximately equal distance apart from each other that is smaller than the size of the image Scan area (22, 22.1 to 22.6) in this direction.
  • An example is intended to illustrate this: if a picture is taken every 40 ms and the own vehicle's own speed (1) is constant at 36 km / h, the scan area (22, 22.1 to 22.6) shifts from one picture to the next in the direction of travel around 0.4m. If the scan area (22; 22.1 to 22.6) extends in the direction of travel of one meter, it would therefore be sufficient to buffer a scan area or its contents from every other picture in order to ensure an overlap of the scan areas of 0.2 m each.
  • the scan areas give (1.22 to 6.22) together ⁇ quantity sets or a complete seamless image of the un- covered floor area in which the floor symbol (3) is located. This is the case with the composite image of FIG. 2.
  • the six images (22.1 to 22.6) of the scanning region (22) of the camera (2) shown in FIG. 2 could be recorded at a constant speed, for example when the vehicle is traveling further.
  • a to-sammenmedes image is determined, which contains the complete Bo ⁇ densymbol (3).
  • the bottom symbol (3) can be recognized or interpreted as a straight arrow by means of an image processing, although the straight arrow was at no time detectable for the camera (2) as a whole. So even in the most difficult conditions (heavy traffic, low visibility) soil symbols can be detected.
  • the speed of the own vehicle (2) can advantageously be taken into account, since otherwise higher velocities could possibly result in gaps in the composite image.
  • a coupling with an object recognition or with a radar sensor could also be advantageous at this point in order to be able to measure the distance to a preceding vehicle (4) and to be able to adapt the scan area to it.
  • One option for defining the scan area is thus to vary its size as a function of the speed and distance to preceding vehicles.
  • the scanning area (22) in each image should preferably be free of obscurations by the preceding vehicle (4).
  • the speed can be limited such that the own vehicle (1) does not move faster than a preceding vehicle (4). This is similar to a Stop & Go distance control (ACC) already feasible today.
  • ACC Stop & Go distance control
  • the accumulation of the images or of the scan areas (22.1 to 22.6) can be carried out in particular in a world-wide map or in a vehicle-mounted map in order to take into account the imaging properties of the camera (2) or to counteract the perspective distortion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Bodensymbolen für Fahrzeuge und findet insbesondere bei Fahrerassistenzfunktionen und –systemen Anwendung. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen von Bodensymbolen (3) mittels eines optischen bzw. bildgebenden Umgebungserfassungssensors (2) eines Fahrzeugs (1) umfasst die folgenden Schritte: eine Folge von Bildern wird mittels des bildgebenden Umgebungserfassungssensors (2) während einer Bewegung des Fahrzeugs (1) aufgenommen; aus Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) von Bildern aus der Bilderfolge wird ein zusammengesetztes Bild eines Bodenbereichs der Umgebung zusammengesetzt wird; eine Erkennung des Bodensymbols (3) erfolgt aus dem zusammengesetzten Bild des Bodenbereichs; und das erkannte Bodensymbol (3) bzw. eine Information hinsichtlich des erkannten Bodensymbols (3) wird ausgegeben. Durch die Erfindung können auch bei schwierigsten Bedingungen (dichter Verkehr, Stau vor einer Ampel, geringe Sichtweite) Bodensymbole (3) zuverlässig erkannt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung für ein Fahrzeug zum Erkennen von Bodensymbolen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Bodensymbolen für Fahrzeuge und findet insbesondere bei Fahrerassistenzfunktionen und -Systemen Anwendung.
Eine kamerabasierte Erkennung von Verkehrsschildern ist grundsätzlich Stand der Technik. Die kamerabasierte Erkennung von Lichtzeichen- bzw. Ampelanlagen und deren Signalen ist Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. Für ein vollständigeres Verständnis von Fahrsituationen und Ver¬ kehrsregelungen, insbesondere im Urbanen Raum, ist die Erkennung von Bodensymbolen eine weitere Herausforderung, nicht zuletzt auf dem Weg zum automatisierten Fahren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erkennung von Bodensymbolen durch Umgebungserfassungssensoren zu verbessern bzw. in manchen Situationen überhaupt erst zu ermöglichen.
Eine Grundüberlegung, auf der die vorliegende Erfindung aufbaut, ist die Beobachtung, dass Bodensymbole häufig in Städten, insbesondere vor Kreuzungen mit Ampelanlagen, verwendet werden, dort aber zum Teil von anderen Verkehrsteilnehmern verdeckt sein können. Ein vorausfahrendes Fahrzeug, das teilweise über einem Bodensymbol steht oder gerade fährt macht es für den Fahrer wie für einen im oder am Fahrzeug angeordneten Umgebungserfas- sungssensor unmöglich, den Regelungsgehalt dieses Bodensymbols zu ermitteln.
Unter einem Bodensymbol ist insbesondere eine auf die Ver¬ kehrsfläche bzw. Fahrbahnoberfläche aufgebrachte Symbolisierung zu verstehen. Bodensymbole dienen oftmals als Ergänzung zu Verkehrszeichen und sollen zu einem korrekten und voraus- schauenden Fahren im Straßenverkehr beitragen. Ein typischer Vertreter der Bodensymbole sind Richtungspfeile. Beispielsweise ist der Richtungspfeil ein auf einer Abbiegerspur signali¬ sierender Abbiegerpfeil oder ein Richtungspfeil, welcher die korrekte Fahrtrichtung der entsprechenden Fahrbahn oder Fahrspur aufzeigt. Bodensymbole sollen dem Fahrzeugführer die Orientierung erleichtern und sicheres Fahren unterstützen. So sollen z. B. Richtungspfeile mit dem Zeichen 297 der deutschen Straßenverkehrsordnung (StVO) dem Fahrzeugführer ein recht- zeitiges Einordnen auf die für ihn richtige Fahrspur empfehlen.
Weitere Bodensymbole sind beispielsweise auf die Fahrbahn aufgebrachte Sonderzeichen oder Buchstabenfolgen, z. B. die Aufschrift „STOP" oder ein dem„Vorfahrt Achten" Verkehrszeichen entsprechendes Dreieck, dessen Spitze nach unten zeigt. Auch Haltelinien können als eine spezielle Art von Bodensymbolen aufgefasst werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen von Bodensymbolen mittels eines optischen bzw. bildgebenden Umgebungserfas¬ sungssensors eines Fahrzeugs umfasst die folgenden Schritte: eine Folge von Bildern wird mittels des bildgebenden Umgebungserfassungssensors während einer Bewegung des Fahrzeugs aufgenommen;
aus Scanbereichen von Bildern aus der Bilderfolge wird ein zusammengesetztes Bild eines Bodenbereichs der Umgebung zu¬ sammengesetzt wird;
eine Erkennung des Bodensymbols erfolgt aus dem zusam¬ mengesetzten Bild des Bodenbereichs; und
das erkannte Bodensymbol bzw. eine Information hinsichtlich des erkannten Bodensymbols wird ausgegeben.
Als bildgebender Umgebungserfassungssensor kann eine im Inneren des Fahrzeugs angeordnete, durch die Windschutzscheibe blickende Mono- oder Stereokamera, eine am Frontbereich des Fahrzeugs angeordnete Kamera eines Rundumsichtsensorsystems (Surround View oder auch Top View) oder ein abbildendes Lasersystem verwendet werden.
Mittels des bildgebenden Umgebungserfassungssensors kann ein Abbild einer Umgebung und eines Bodenbereichs in der Umgebung des Fahrzeugs aufgenommen werden. Insbesondere kann der Umge¬ bungserfassungssensor im Wesentlichen vorwärtsgerichtet sein, die optische Achse im Wesentlichen horizontal und/oder weniger als 20°, insbesondere weniger als 45° gegenüber der Horizontalen geneigt sein. Der bildgebende Umgebungserfassungssensor kann vorzugsweise im Bereich der Windschutzscheibe, der Kühlerhaube, des Frontstoßfängers oder der Motorhaube angeordnet sein.
Während einer Bewegung des Fahrzeugs bedeutet insbesondere, dass zumindest von zwei unterschiedlichen Positionen des eigenen Fahrzeugs und damit zwei unterschiedlichen Positionen des (fahrzeugfesten) bildgebenden Umgebungserfassungssensors Bilder aufgenommen werden. Das schließt natürlich nicht aus, dass mittels des bildgebenden Umgebungserfassungssensors auch während des Stillstands des eigenen Fahrzeugs Bilder aufgenommen werden . Vorteilhaft wird das Verfahren nur bei teilweiser Verdeckung eines Bodensymbols eingesetzt, wenn also der Umgebungserfas¬ sungssensor nicht das vollständige Bodensymbol abbilden kann, weil es teilweise von einem Objekt verdeckt ist. Als Scanbereich dient ein Ausschnitt (dieser kann auch als Region of Interest bezeichnet werden) eines Bildes, das vom bildgebenden Umgebungserfassungssensor aufgenommen wird. Dieser Scanbereich kann vorteilhaft hinsichtlich Größe bzw. Erstreckung und Po- sition im Erfassungsbereich des Umgebungserfassungssensors im Rahmen des Verfahrens bestimmt und vorgegeben werden.
Größe und/oder Position des Scanbereichs innerhalb des Er¬ fassungsbereichs des Umgebungserfassungssensors können vor- zugsweise derart definiert werden, dass keine Verdeckung in¬ nerhalb eines Scanbereichs auftritt.
Es kann ein konstanter Scanbereich in Bildern der Bilderfolge verwendet werden. Alternativ kann der Scanbereich hinsichtlich Größe und/oder Position bei Bildern der Bilderfolge angepasst werden.
Vorzugsweise kann eine Anpassung derart erfolgen, dass die Größe (und /oder die Position) des Scanbereichs von der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs abhängt. Bevorzugt werden die einzelnen Scanbereiche transformiert in ein ortsfestes oder in ein fahrzeugfestes Koordinatensystem und das zusammengesetzte Bild wird in diesem Koordinatensystem aus den Scanbereichen zusammengesetzt. Dadurch kann vorteilhaft eine perspektivische Verzerrung von Bildern des Umgebungserfas- sungssensors eliminiert werden.
Vorteilhaft werden Bilder mit Scanbereichen der Bilderfolge derart ausgewählt, dass aus den Scanbereichen ein lückenloses Bild des Bodenbereichs mit dem Bodensymbol zusammengesetzt werden kann. Die Auswahl berücksichtigt vorteilhaft einen oder mehrere der folgenden Parameter: Größe und/oder Position der Scanbereiche in den Bildern der Bilderfolge, die Aufnahme¬ zeitpunkte der Bilder der Bilderfolge, die Bewegung des Um¬ gebungserfassungssensor zwischen den Aufnahmezeitpunkten und die Relativbewegung des verdeckenden Objekts.
Eine Ausgabe des erkannten Bodensymbols bzw. einer Information hinsichtlich des erkannten Bodensymbols kann insbesondere dadurch erfolgen, dass der Regelungsgehalt des Bodensymbols ausgegeben wird, z.B. „Geradeauspfeil" oder „STOP". Die Ausgabe kann an ein Fahrerassistenzsystem erfolgen, wie z.B. Kreuzungsassistenten, Vorfahrtsassistenten, Ampelassistenten; an ein System zur Routenführungsunterstützung oder Navigations- System; an eine Telematikeinrichtung (Vehicle to X) oder an ein Steuergerät für ein autonom fahrendes Fahrzeug.
In einer besonderen Ausführungsform werden Fahrspurbegrenzungsmarkierungen (z.B. durchgezogene, gestrichelte oder aus Bott's Dots gebildete Linien) nicht als zu erkennende Boden¬ symbole im Sinne des Verfahrens berücksichtigt. Mit anderen Worten sind bei dieser Ausführungsform Fahrspurbegrenzungs¬ markierungen keine Bodensymbole. Das Verfahren kann sich auf Bodenbereiche innerhalb von Fahrspuren beschränken. Bei dieser Ausführungsform steht die Erkennung von punktuell regelnden Bodensymbolen im Fokus.
Vorteilhaft ist oder umfasst der bildgebende Umgebungserfas- sungssensor eine Monokamera. Dies kann eine Frontkamera hinter der Windschutzscheibe sein, die in Fahrtrichtung durch die Windschutzscheibe blickt. In diesem Fall wird der Bereich des Bodens unmittelbar vor dem eigenen Fahrzeug wird nicht abge¬ bildet, da die Motorhaube des Fahrzeugs diesen verdeckt. Mit einer solchen Kamera können vorteilhaft Daten für weitere Fahrerassistenzfunktionen bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist oder umfasst der bildgebende Umgebungserfas- sungssensor eine Stereokamera ist. Diese bietet insbesondere den Vorteil, dass durch die 3D-Erfassung die Eigengeschwindigkeit, die Distanz zu einem verdeckenden Objekt, dessen Geschwindigkeit präzise durch die Stereokamera ermittelt werden kann.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist oder umfasst der bildgebende Umgebungserfassungssensor mindestens eine Kamera eines Rundumsichtsensorsystems (Surround View System oder Top View System) . Durch die Einbauposition ermöglicht die Kamera des Rundumsichtsensorsystems die Abbildung des Bereichs des Bodens unmittelbar vor (neben oder hinter) dem eigenen Fahrzeug.
Bevorzugt kann der bildgebende Umgebungserfassungssensor ein bildgebendes Lasersensorsystem sein. Dies bietet ebenfalls den Vorteil einer präzisen 3D-Erfassung der Fahrzeugumgebung. Optional kann ein weiterer Umgebungserfassungssensorsensor, insbesondere ein Radar-/Lidarsensor den Abstand und fakultativ auch die Relativgeschwindigkeit zu einem verdeckenden Objekt messen. Somit kann die Größe und/oder Position des Scanbereichs innerhalb des Erfassungsbereichs des bildgebenden Umgebungs- erfassungssensors angepasst werden an den Abstand und ggfs. auch die Relativbewegung des verdeckenden Objekts.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erkennen von Bodensymbolen mittels eines bildgebenden Umge- bungserfassungssensors eines Fahrzeugs, die eine entsprechend ausgebildete Steuer- und Auswertungseinheit umfasst.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung und Fig. beschrieben und erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Situation, in der ein vorausliegendes Bodensymbol von einem vorausfahrenden Fahrzeug teilweise verdeckt ist, und Fig. 2 schematisch das Zusammensetzen eines zusammengesetzten Bildes eines Bodenbereichs mit einem Bodensymbol aus mehreren Scanbereichen, die einer Folge von Bildern entnommen wurden.
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Situation, die insbesondere in Urbanen Räumen häufig vorkommt. Der Fahrer eines Fahrzeugs (1) kann ein vorausliegendes Bodensymbol (3) nicht erkennen, da es zum großen Teil (30) von einem vorausfahrenden Fahrzeug (4) verdeckt ist. Insbesondere auf einer von mehreren Spuren vor einer Ampelanlage kommt es vor, dass das vorausfahrende Fahrzeug (4) teilweise über dem Bodensymbol (3) steht. Entsprechend kann auch ein in Fahrtrichtung die Umgebung des (eigenen) Fahrzeugs (1) erfassender bildgebender Umgebungserfassungssensor (2), also z.B. eine Kamera, das Bodensymbol nicht vollständig er¬ fassen, bzw. das Bodensymbol aus einem Bild der Kamera nicht erkannt werden. Die Kenntnis des vollständigen Bodensymbols (3) könnte für den Fahrer des Fahrzeugs (1) entscheidend sein, um auf einer mehrspurigen Straße vor einer Kreuzung zu wissen, ob er sich auf der richtigen Fahrspur eingeordnet hat, je nachdem ob das Bodensymbol (3) ein Links-, Rechts- und/oder Geradeauspfeil ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Kamera als bildgebender Umge¬ bungserfassungssensor (2) verfügt über den gepunktet dargestellten Erfassungsbereich (20) . Da die Kamera im Bereich der Windschutzscheibe im Inneren des eigenen Fahrzeugs (1) ange- ordnet ist, kann sie den Boden erst ab einer Linie (21; ge¬ strichelt mit kurzen Strichen dargestellt) erfassen. Den Boden links von dieser Linie (21) in Fig. 1 verdeckt die Motorhaube des eigenen Fahrzeugs (1) . Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann wie folgt ablaufen:
Mit einer Kamera als bildgebendem Umgebungserfassungssensor (2) werden Bilder der Fahrzeugumgebung aufgenommen.
Wenn in einem Bild mittels einer Bilddatenverarbeitung bzw. Objekterkennung ein potentielles Bodensymbol (3 ohne den ge¬ punktet dargestellten Teil 30) ermittelt wird, das aber nicht erkannt werden kann, und ein das vollständige Bodensymbol möglicherweise verdeckendes Objekt bzw. Fahrzeug (4) ermittelt wird, wird ein Scanprozess gestartet.
Wenn also die Kamerabilddatenverarbeitung wie in Fig. 1 erkennt, dass ein Symbol (3) auf der Fahrbahn vorliegt, das teilweise verdeckt ist (30), kann folgendermaßen vorgegangen werden:
Es wird ein Scanbereich (22, gestrichelt mit langen Strichen dargestellt) im Erfassungsbereich (20) der Kamera (2) definiert, der einen Bodenbereich vor dem eigenen Fahrzeug (1) abbildet, der nicht von einem darüber befindlichen Objekt bzw. Fahrzeug (4) verdeckt ist.
Die Größe des Scanbereichs (22) und/oder die Position des Scanbereichs innerhalb des Erfassungsbereichs (20) kann aus der Bilddatenverarbeitung bzw. Objekterkennung derart definiert werden, dass der Abstand zum verdeckenden Objekt (4), die Bodenerfassungslinie der Kamera (21), eine erwartete Breite des Bodensymbols (3) und/oder weitere Gegebenheiten berücksichtigt werden.
Der Inhalt des Scanbereichs (22; 22.1), also die Bilddaten des entsprechenden Bildbereichs des aufgenommenen Bildes der Fahrzeugumgebung, werden zwischengespeichert.
Es wird eine Folge von Bildern während der Weiterfahrt des eigenen Fahrzeugs (1) mit der Kamera (2) aufgenommen. Von nachfolgend aufgenommenen Bildern wird der Inhalt weiterer Scanbereiche (22; 22.2 bis 22.6) zwischengespeichert.
Vorteilhaft können die weiteren Scanbereiche (22; 22.2 bis 22.6) daraufhin untersucht werden, ob darin bereits ein Endstück eines potentiellen Bodensymbols (3) enthalten ist, z.B. eine Pfeilspitze oder abschließende Kante. Falls dies der Fall ist, kann mit dem Zusammensetzen eines zusammengesetzten Bildes aus zwischengespeicherten Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) begonnen werden . Fig. 2 zeigt schematisch das Zusammensetzen eines Bildes des Bodensymbols, das in Fig. 1 verdeckt war, aus sechs zwi¬ schengespeicherten Scanbereichen (22.1 bis 22.6).
Aus dem zusammengesetzten Bild kann das Bodensymbol (3) erkannt bzw. dessen Regelungsgehalt ermittelt (z.B. klassifiziert) werden .
Eine Information hinsichtlich des erkannten Bodensymbols (3) wird ausgegeben. Beispielsweise kann an einen Ampelassistenten die Information ausgegeben werden, dass sich das eigene Fahrzeug (1) auf einer Geradeausspur befindet.
Der bzw. die Scanbereich (e) (22; 22.1 bis 22.6) können fol¬ gendermaßen definiert werden:
a) Ein aus dem ersten Bild definierter Scanbereich (22; 22.1) kann hinsichtlich Größe und Position innerhalb des Erfassungsbereichs (20) der Kamera (2) konstant gehalten werden;
b) Die Größe des Scanbereichs (22; 22.2 bis 22.6) kann in nachfolgenden Bildern variiert werden;
c) Alternativ oder kumulativ kann die Position des Scanbereichs (22; 22.2 bis 22.6) innerhalb des Erfassungsbereichs (20) der Kamera (2) in nachfolgenden Bildern angepasst werden .
In nachfolgend aufgenommenen Bildern kann also der Scanbereich (22; 22.2 bis 22.6) optional angepasst werden an die Ge¬ schwindigkeit und/oder Bewegungsdaten (Gier-/ Nick-/ Rollwinkel und -rate) des eigenen Fahrzeugs (1) . Vorteilhaft kann eine Bewegung des verdeckenden Objekts (4) berücksichtigt werden, damit der Scanbereich (22) eine unverdeckte Abbildung des Bodenbereichs enthält. Ein weiterer Aspekt betrifft die Auswahl von Bildern aus der Bilderfolge, deren Scanbereich (22; 22.2 bis 22.6) beim Zusammensetzen verwendet werden soll. Die Auswahl sollte vorteilhaft zeitliche Intervalle zwischen den Aufnahmezeitpunkten von Bildern der Bilderfolge und die Eigengeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs (1) berücksichtigen.
Eine Möglichkeit ist, dass die Scanbereiche (22; 22.1 bis 22.6) in allen Bildern gleich groß definiert sind und aus Bildern der Bildfolge derart ausgewählt werden, dass sie einen exakt oder in etwa gleichen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner ist, als die Größe des Scanbereichs (22 ; 22.1 bis 22.6) in dieser Richtung . Ein Beispiel soll dies illustrieren: erfolgt die Aufnahme eines Bildes alle 40ms und beträgt die Eigengeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs (1) konstant 36 km/h, so verschiebt sich der Scan- bereich (22; 22.1 bis 22.6) von einem Bild zum folgenden in Fahrtrichtung um 0,4m. Bei einer Erstreckung des Scanbereichs (22; 22.1 bis 22.6) in Fahrtrichtung von einem Meter, wäre es folglich ausreichend, aus jedem zweiten Bild einen Scanbereich bzw. dessen Inhalt zwischenzuspeichern, um eine Überlappung der Scanbereiche von jeweils 0,2m zu gewährleisten.
Es muss also nicht zwingend für jedes aufgenommene Bild der Bilderfolge ein Scanbereich (22; 22.1 bis 22.6) ausgewertet werden, dies kann abhängig von der Geschwindigkeit bzw. Ei- genbewegung des eigenen Fahrzeugs (1) und der Bildaufnahmerate der Kamera (2) angepasst werden.
Dies ermöglicht sogar im Falle unterschiedlicher zeitlicher Intervalle zwischen der Aufnahme aufeinander folgender Bilder und sich ändernder Eigengeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs (1) eine Anpassung der Auswahl der (nachfolgenden) Bilder bzw. Scanbereiche (20; 20.2 bis 20.6) aus der Bilderfolge. Unter Berücksichtigung der Eigenbewegung des eigenen Fahrzeugs (1), der Größe des Scanbereichs (22), und der Bildaufnahmerate kann beispielsweise prädiziert werden, aus welchem nachfolgend aufgenommenen Bild der Bilderfolge der nächste Scanbereich ausgewertet wird.
Vorteilhaft ergeben die Scanbereiche (22.1 bis 22.6) zusam¬ mengesetzt ein vollständiges bzw. lückenloses Bild des un- verdeckten Bodenbereichs, in dem sich das Bodensymbol (3) befindet. Dies ist der Fall beim zusammengesetzten Bild nach Fig. 2.
Aus den einander überlappenden Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) von einzelnen Bildern der Bilderfolge kann somit ein zusammengesetztes Bild des Bodenbereichs der Umgebung erstellt werden. Diese Vorgehensweise ähnelt dem Prinzip einer Zei¬ lenkamera .
Die sechs in Fig. 2 dargestellten Abbildungen (22.1 bis 22.6) des Scanbereichs (22) der Kamera (2) konnten z.B. bei einer Wei- terfahrt des eigenen Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit aufgenommen werden. Durch Zusammensetzen dieser Abbildungen (22.1 bis 22.6) unter Berücksichtigung der vom eigenen Fahrzeug zurückgelegten Entfernung zwischen den Aufnahmen der sechs Bilder mit diesen Scanbereichen (22.1 bis 22.6) wird ein zu- sammengesetztes Bild ermittelt, welches das vollständige Bo¬ densymbol (3) enthält. Anhand dieses zusammengesetzten Bildes kann mittels einer Bildverarbeitung das Bodensymbol (3) als Geradeauspfeil erkannt bzw. interpretiert werden, obwohl der Geradeauspfeil zu keinem Zeitpunkt für die Kamera (2) als Ganzes erfassbar war. So können auch bei schwierigsten Bedingungen (dichter Verkehr, geringe Sichtweite) Bodensymbole erkannt werden. Bei der Festlegung bzw. Definition der Größe des Scanbereichs (22) kann vorteilhaft die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs (2) berücksichtigt werden, da sonst bei höheren Geschwindigkeiten möglicherweise Lücken im zusammengesetzten Bild entstehen könnten. Eine Koppelung mit einer Objekterkennung bzw. mit einem Radarsensor könnte an dieser Stelle auch vorteilhaft sein, um den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (4) zu messen und den Scanbereich daran anpassen zu können. Eine Option für die Definition des Scanbereichs ist somit, dessen Größe zu variieren in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Abstand zu vorraus- fahrenden Fahrzeugen. Schließlich sollte bevorzugt der Scan- bereich (22) in jedem Bild frei von Verdeckungen durch das vorausfahrende Fahrzeug (4) sein. Alternativ kann hierzu bei einem (teil-) autonom fahrenden eigenen Fahrzeug (1) die Geschwindigkeit derart begrenzt werden, dass sich das eigene Fahrzeug (1) nicht schneller als ein vorausfahrendes Fahrzeug (4) bewegt. Dies ist vergleichbar einer Stop & Go Abstandsregelung (ACC) bereits heute realisierbar.
Die Akkumulierung der Bilder bzw. der Scanbereiche (22.1 bis 22.6) kann insbesondere in einer weltfesten Karte oder in einer fahrzeugfesten Karte erfolgen, um die Abbildungseigenschaften der Kamera (2) zu berücksichtigen bzw. der perspektivischen Verzerrung entgegenzuwirken.

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Verfahren zum Erkennen von Bodensymbolen (3) mittels eines bildgebenden Umgebungserfassungssensors (2) eines Fahrzeugs (1), umfassend die Schritte:
eine Folge von Bildern wird während einer Bewegung des Fahrzeugs (1) aufgenommen;
aus Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) von Bildern aus der Bilderfolge wird ein zusammengesetztes Bild eines Bodenbereichs der Umgebung zusammengesetzt;
eine Erkennung des Bodensymbols (3) erfolgt aus dem zusam¬ mengesetzten Bild des Bodenbereichs erfolgt; und
eine Information hinsichtlich des erkannten Bodensymbols (3) wird ausgegeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren nur bei teilweiser Verdeckung eines Bodensymbols (3) eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Größe und/oder Position des Scanbereichs (22; 22.1 bis 22.6) innerhalb des Erfas¬ sungsbereichs (20) des Umgebungserfassungssensors (2) derart definiert werden, dass keine Verdeckung innerhalb eines Scanbereichs (22; 22.1 bis 22.6) auftritt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe des Scanbereichs (22; 22.1 bis 22.6) von der Geschwin¬ digkeit des eigenen Fahrzeugs (1) abhängt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein weiterer Umgebungserfassungssensorsensor, insbesondere ein Radar-/Lidarsensor, den Abstand und optional auch die Rela¬ tivgeschwindigkeit zu einem verdeckenden Objekt misst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Bilder mit Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) der Bilderfolge derart ausgewählt werden, dass aus den Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) ein lückenloses Bild des Bodenbereichs mit dem Bo¬ densymbol (3) zusammengesetzt werden kann.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bildgebende Umgebungserfassungssensor (2) eine Monokamera ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bildgebende Umgebungserfassungssensor (2) eine Stereokamera ist .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bildgebende Umgebungserfassungssensor (2) mindestens eine Kamera eines Rundumsichtsensorsystems ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bildgebende Umgebungserfassungssensor (2) ein bildgebendes Lasersensorsystem ist.
11. Vorrichtung zum Erkennen von Bodensymbolen (3) mittels eines bildgebenden Umgebungserfassungssensors (2) eines Fahrzeugs (1), umfassend eine Steuer- und Auswertungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, die folgenden Schritte durchzuführen:
eine Folge von Bildern wird während einer Bewegung des Fahrzeugs (1) aufgenommen;
aus Scanbereichen (22; 22.1 bis 22.6) von Bildern aus der Bilderfolge wird ein zusammengesetztes Bild eines Bodenbereichs der Umgebung zusammengesetzt;
eine Erkennung des Bodensymbols (3) erfolgt aus dem zusam¬ mengesetzten Bild des Bodenbereichs erfolgt; und
das erkannte Bodensymbol (3) wird ausgegeben.
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