WO2018157893A1 - Vorrichtung und verfahren zum detektieren einer ampelphase für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum detektieren einer ampelphase für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2018157893A1
WO2018157893A1 PCT/DE2018/200018 DE2018200018W WO2018157893A1 WO 2018157893 A1 WO2018157893 A1 WO 2018157893A1 DE 2018200018 W DE2018200018 W DE 2018200018W WO 2018157893 A1 WO2018157893 A1 WO 2018157893A1
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traffic light
image
maximum
color saturation
brightness
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PCT/DE2018/200018
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Elias Strigel
Stefan Heinrich
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • G06V20/584—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads of vehicle lights or traffic lights
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06V10/56—Extraction of image or video features relating to colour
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10024—Color image

Definitions

  • the present invention relates to image capture and image processing systems in automobiles.
  • the present invention relates to an apparatus and a method for detecting a traffic light phase by camera for a motor vehicle.
  • the publication DE 102015003847 AI describes a method for detecting light signals from at least one light signal device of a changing light sign system and to
  • an evaluation of the image data captured by the at least one vehicle-side image acquisition device by an image evaluation device which evaluates the acquired image data for the presence of a red light signal from at least one light signal device of a alternating light signal system;
  • step 3 Display of the red light signal from at least one light signal device recognized in the evaluated image data by means of a vehicle-side display device.
  • step 2 the publication explains: "Such image evaluation devices and methods for image evaluation are likewise known from the prior art, so that they need not be discussed further here.”
  • the determination of the currently switched traffic light phase such as red, yellow, green, by methods of computer-aided optical image recognition of a previously detected traffic light in the field of hazard and situation detection in traffic scenes is hampered by the following factors: i) Occurring glare or overexposure of the recorded image;
  • iv) steep view for example when the traffic light is also displayed directly on the stop line in front of an overhead traffic light; or v) partial covering of the area of the red, green or yellow light by the shade of the traffic light, such as a lateral receptacle, such as a on the right road wheel ⁇ plat ed at stop lights directly at the stop line.
  • a first aspect of the present invention relates to a device for detecting a traffic light phase for a motor vehicle.
  • the device comprises an image sensor device, which is designed to take an image of a traffic light and to provide it in the form of image data.
  • the device further comprises a segmentation device, which is designed to define at least one subregion of the recorded image and to associate at least one secondary light of the plurality of traffic lights of the traffic light.
  • the apparatus further comprises a scaling device, which is designed to determine a maximum color saturation and / or a maximum brightness in the at least one partial area. This refers in particular to the maximum color saturation or brightness for a pixel or a small contiguous pixel area in the subarea.
  • the apparatus further comprises a computer device, which is designed to determine a traffic light status of the traffic light based on the determined maximum color saturation and / or the ascertained maximum brightness.
  • the present invention advantageously allows to ensure detection of traffic lights and their respective traffic light phase.
  • the present invention advantageously also allows the detection of a overhead traffic from a vehicle directly to the stop line - ie with unfavorable, steep viewing angle to the traffic light - to ensure with a wide-angle lens.
  • the segmentation device is designed for each traffic light, meaning each traffic light color, a detected traffic light to define a portion of the recorded image and assign the (respective) traffic light.
  • the scaling device is preferably designed to determine maximum and average color saturation and / or maximum and average brightness for each of the subareas.
  • the computer device is preferably formed from a comparison of maximum to average
  • Color saturation for all subregions of a traffic light to determine the traffic light status of the traffic light.
  • each traffic light (separated into red, yellow and green) a center with maximum brightness and / or color saturation is searched for and compared with the brightness in the remaining area of the respective traffic light.
  • the traffic light phase is calculated from the ratio of the maximum value to the mean value in the area of the respective traffic light.
  • the computer device prefferably be designed based on i) contrast values of the recorded image; ii) prevailing light conditions when taking the image; or
  • the scaling device is designed to determine the maximum color saturation and the maximum brightness in the at least one subarea based on an evaluation of the HSV color space of the image.
  • the evaluation of the HSV color space can also be limited to the subarea.
  • the segmentation device is designed to assign the subarea of the traffic light to the traffic light based on an optical image recognition of signal lamp lenses of the traffic light.
  • the image sensor device comprises a wide-angle objective.
  • wide-angle lens includes a lens having an image angle larger than that of normal lenses, For example, an image angle that is greater than 40 ° or greater than 50 ° or greater than 60 °.
  • the image sensor device has an upwardly facing viewing direction and is adapted to receive an image from an overhead traffic light. This advantageously makes it possible to compensate for steep viewing angles and the resulting reduced contrast quality of the recorded image.
  • Fig. 1 a schematic representation of an apparatus for
  • FIG. 2 is a schematic representation of a flowchart of a method for detecting a traffic light phase by camera for a motor vehicle according to another
  • Fig. 3 a schematic representation of a segmented
  • a motor vehicle or vehicle is at ⁇ game as a motor vehicle or a hybrid vehicle, for example a hybrid vehicle having sail function in ⁇ game as a motorcycle, a bus or a truck or a bicycle.
  • a traffic light or traffic lights of the present invention a signal generator of a traffic signal, LSA, referred to in traffic.
  • LSA traffic signal
  • These optical signal transmitters in the form of flares are different in shape and color traffic signs each have a different meaning and only counteract the direction of traffic to be controlled.
  • Driver assistance systems require an evaluation of the respective states of the traffic lights or traffic lights, ie an evaluation of the traffic light phase, usually by optical image recognition and processing.
  • HSV color space refers to a color space based on a
  • Color model in which the color is defined on the basis of a color value, in English “hue”, the color saturation, in English “Saturation” and the brightness value, in English “value.”
  • a color value in English “hue”
  • the color saturation in English “Saturation”
  • the brightness value in English “value.”
  • HSL color space with the relative brightness in English “lightness”
  • HSB color space with the absolute brightness in English “brightness”
  • HSI color space with the
  • the device 1 shows a schematic representation of a device for detecting a traffic light phase for a motor vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the device 1 comprises an image sensor device 10, a segmentation device 20, a scaling device 30, and a computer device 40.
  • the image sensor device 10 is designed to record an image of a traffic light and to provide it in the form of image data.
  • the segmentation device 20 is designed to define a subarea of the recorded image and to associate at least one traffic light of the plurality of traffic lights of the traffic light.
  • the scaling means 30 is adapted to determine a ma ⁇ ximum color saturation and / or a maximum brightness in the divided region.
  • the computer device 40 is configured to determine a traffic light status of the traffic light based on the determined maximum color saturation and / or the ascertained maximum brightness.
  • Fig. 2 shows a schematic illustration of a flow diagram ⁇ a method for detecting a traffic light phase by camera for a motor vehicle according to another exporting ⁇ approximately example of the present invention.
  • the method for detecting a traffic light phase by means of a camera for a motor vehicle comprises the following method steps:
  • an image Sl of an image of a traffic light is recorded by means of an image sensor device 10 and the image is provided in the form of image data.
  • the image data is, for example, binary-coded data in electronic form for reproducing image information.
  • a determination S3 of a maximum color saturation and / or a maximum brightness in the at least one subregion is carried out by means of a scaling device 30.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a selection of segmented overhead searchlights with reference to FIG.
  • Image sensor device recorded images of traffic lights to explain the invention.
  • SM1-1, SM7-3 of the captured image are defined for example by the segmentation ⁇ inference means 20 and to the lights, that is, red (for example, SM1-1, SM2-1, SM7-1 ), yellow (SM1-2, SM7-2), green
  • the traffic lights illustrated in FIG. 3 are, for example, segmented overhead traffic lights with decreasing distance and increasing viewing angle, the viewing angle increasing from 1 to 7.
  • the circles show the subareas SM1-1, SM7-3 within which the scaling device 30 determines a maximum and an average color saturation and a maximum and an average brightness, the maximum brightness is in this case more or less constant, from left to right, ie from 1 to 7, even with increasing viewing angle in contrast to the total brightness of the subarea SM1-1, SM7-3.
  • the lowest sub-area (SM1-3, SM5-3) shows the highest average color saturation and the highest average brightness (compared to the two upper sub-areas).
  • the sixth set of traffic lights (SM6 -%) on the top portion (SM6-1) shows the highest average color saturation and the highest mean Hel ⁇ ltechnik.
  • a traffic light recognition according to the prior art would therefore come to the conclusion that the traffic light is red.
  • the maximum color saturation and brightness is highest even at the sixth traffic light in the lowest part (SM6-3).
  • the mean color saturation and brightness in the middle subrange (SM7-2) are highest.
  • a traffic light recognition according to the prior art would come here to the result that the traffic light signals yellow.
  • the maximum color saturation and brightness is highest here, even at the sixth traffic light in the lowest subarea (SM7-3). So with the device described that all seven traffic lights green sig ⁇ nal ensue can always be correctly held.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an image of an overhead traffic light according to a further exemplary embodiment of the present invention. 4 shows an embodiment with difficult Be ⁇ conditions for the detection of the traffic light phase. The left light shows the highest average for the red traffic light and the ge ⁇ slightest average value for the green traffic light. A maximum value formation shows that red and yellow have a comparable brightness and color saturation. The traffic light shows so yellow-red.
  • Beam distributors only a small part of the illuminated area appear illuminated and thus the segmented portion of the traffic light appears only partially from the high (for example> 30 °) viewing angles as illuminated, i. is not imaged with full color saturation and full brightness over the entire area of the traffic light.
  • the maximum brightness or the maximum brightness value in the region of the respective traffic light is hardly influenced by the high viewing angle and is approximately the same for the yellow and the red traffic light of the right traffic light.
  • the right traffic light is green. This advantageously shows that an image data evaluation based on the maximum color saturation and / or the maximum brightness is less susceptible to interference with respect to images at different viewing angles and is therefore more reliable overall.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer Ampelphase für ein Kraftfahrzeug, die Vorrichtung (1) umfassend: eine Bildsensoreinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, ein Abbild einer Ampel aufzunehmen und in Form von Bilddaten bereitzustellen; eine Segmentierungseinrichtung (20), welche dazu ausgebildet ist, mindestens einen Teilbereich des aufgenommenen Abbilds zu definieren und mindestens einem Ampellicht der Ampel zuzuordnen; eine Skalierungseinrichtung (30), welche dazu ausgebildet ist, eine maximale Farbsättigung und/oder eine maximale Helligkeit in dem mindestens einem Teilbereich zu ermitteln; und eine Rechnereinrichtung (40), welche dazu ausgebildet ist, basierend auf der ermittelten maximalen Farbsättigung und/oder der ermittelten maximalen Helligkeit einen Ampelstatus der Ampel zu bestimmten.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren einer Ampelphase für ein Kraftfahrzeug
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Bilderfassungs- und Bild- Verarbeitungssysteme in Kraftfahrzeugen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren einer Ampelphase per Kamera für ein Kraftfahrzeug.
Technischer Hintergrund
Die Veröffentlichung DE 102015003847 AI beschreibt ein Verfahren zum Erfassen von Lichtsignalen von wenigstens einer Licht- Signaleinrichtung einer WechsellichtZeichenanlage und zum
Signalisieren der Lichtsignale an einen Fahrer eines Fahrzeugs. Folgende Schritte sind hierzu vorgesehen:
1. eine optische Erfassung eines Bereichs der Umgebung vor dem Fahrzeug mittels wenigstens einer fahrzeugseitigen Bilder- fassungseinrichtung;
2. eine Auswertung der von der wenigstens einen fahrzeugseitigen Bilderfassungseinrichtung erfassten Bilddaten durch eine Bildauswertungseinrichtung, welche die erfassten Bilddaten auf das Vorhandensein eines roten Lichtsignals von wenigstens einer Lichtsignaleinrichtung einer WechsellichtZeichenanlage hin auswertet ;
3. Anzeigen des roten Lichtsignals von wenigstens einer in den ausgewerteten Bilddaten erkannten Lichtsignaleinrichtung mittels einer fahrzeugseitigen Anzeigeeinrichtung. Bezüglich des Schrittes 2 wird in der Veröffentlichung erläutert: „Derartige Bildauswertungseinrichtungen und Verfahren zur Bildauswertung sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht".
Die Bestimmung der aktuell geschalteten Ampelphase, etwa rot, gelb, grün, durch Verfahren der computergestützten optischen Bilderkennung einer zuvor detektierten Ampel im Bereich der Gefahren-und Situationserkennung in Verkehrsszenen wird jedoch durch folgende Faktoren erschwert: i) Auftretendes Blendlicht oder Überbelichtung des aufgenommenen Abbildes ;
ii) Reflexionen auf dem Ampelglas im aufgenommenen Abbild, die nicht von der Ampel stammen, etwa verursacht durch Fremdlicht; iii) schlechter Kontrast bei der Aufnahme des Abbildes, etwa beim Abbilden der Ampel mit hellem Hintergrund (Himmel) direkt an der Haltelinie vor einer Überkopfampel ;
iv) steiler Blickwinkel, etwa beim Abbilden der Ampel ebenfalls direkt an der Haltelinie vor einer Überkopfampel ; oder v) teilweise Verdeckung des Bereichs des roten, grünen oder gelben Lichts durch den Lampenschirm der Ampel, etwa bei seitlicher Aufnahme, etwa einer am rechten Fahrbahnrad plat¬ zierten Ampel bei Halt direkt an der Haltelinie.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte optische Bilderkennung für Ampelphasen von Verkehrsampeln breitzustellen .
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer Ampelphase für ein Kraftfahrzeug .
Die Vorrichtung umfasst eine Bildsensoreinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Abbild einer Ampel aufzunehmen und in Form von Bilddaten bereitzustellen.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Segmentierungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, mindestens einen Teilbereich des aufgenommenen Abbilds zu definieren und mindestens einem Am- pellicht der Vielzahl von Ampellichtern der Ampel zuzuordnen.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Skalierungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine maximale Farbsättigung und/oder eine maximale Helligkeit in dem mindestens einem Teilbereich zu ermitteln. Gemeint ist hierbei insbesondere die maximale Farbsättigung bzw. Helligkeit für einen Pixel bzw. einen kleinen zusammenhängenden Pixelbereich in dem Teilbereich.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Rechnereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf der ermittelten maximalen Farbsättigung und/oder der ermittelten maximalen Helligkeit einen Ampelstatus der Ampel zu bestimmten.
Mit anderen Worten ausgedrückt ermöglicht die vorliegende Erfindung vorteilhaft, eine Erkennung von Ampeln und ihrer jeweiligen Ampelphase zu gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft auch die Erkennung von einer Überkopfampel aus einem Fahrzeug direkt an der Haltelinie - d.h. mit unvorteilhaftem, steilem Sichtwinkel auf die Ampel - mit einer Weitwinkeloptik zu gewährleisten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Segmentierungseinrichtung dazu ausgebildet für jedes Ampellicht, gemeint ist jede Ampelfarbe, einer detektierten Ampel einen Teilbereich des aufgenommenen Abbilds zu definieren und dem (jeweiligen) Ampellicht zuzuordnen. Die Skalierungseinrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, für jeden der Teilbereiche maximale und mittlere Farbsättigung und/oder maximale und mittlere Helligkeit zu ermitteln. Die Rechnereinrichtung ist bevorzugt dazu aus- gebildet, aus einem Vergleich von maximaler zu mittlerer
Farbsättigung (bzw. Helligkeit) für sämtliche Teilbereiche einer Ampel, den Ampelstatus der Ampel zu bestimmen.
Mit anderen Worten wird in jedem Ampellicht (nach Rot, Gelb u. Grün getrennt) ein Zentrum mit maximaler Helligkeit und/oder Farbsättigung gesucht und mit der Helligkeit in dem restlichen Bereich des jeweiligen Ampellichts verglichen. Die Ampelphase wird aus dem Verhältnis des Maximalwerts und dem Mittelwert im Bereich des jeweiligen Ampel-Lichts berechnet.
Die Verwendung der "einfachen Helligkeit" der jeweiligen Am- pellichter zur Erkennung wäre in den meisten Fällen, bei denen Ampellichter z.B. durch Fremdlicht "nur" hell reflektieren, nicht ausreichend, um die Ampelphase bestimmen zu können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Er- findung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf i) Kontrastwerten des aufgenommenen Abbildes; ii) vorherrschenden Lichtverhältnissen bei Aufnahme des Abbildes; oder
iii) Leistungsparametern der verwendeten Kamera den Ampelstatus der Ampel mit Hilfe von i) der ermittelten maximalen Farbsättigung allein;
ii) der ermittelten maximalen Helligkeit allein; oder
iii) sowohl der ermittelten maximalen Farbsättigung als auch der ermittelten maximalen Helligkeit zu bestimmten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Er- findung ist vorgesehen, dass die Skalierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die maximale Farbsättigung und die maximale Helligkeit in dem mindestens einem Teilbereich basierend auf einer Auswertung des HSV-Farbraums des Abbildes zu ermitteln. Dabei kann die Auswertung des HSV-Farbraums auch auf den Teilbereich beschränkt sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Segmentierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Teilbereich des Ampellichtes der Ampel basierend auf einer optischen Bilderkennung von Signallampengläsern der Ampel zuzuordnen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Bildsensoreinrichtung ein Weitwinkelobjektiv umfasst.
Der Begriff „Weitwinkelobjektiv" wie von der vorliegenden Erfindung verwendet, umfasst dabei ein Objektiv mit einem Bildwinkel, der größer ist als der von Normalobjektiven, beispielsweise ein Bildwinkel, der größer ist als 40° oder größer ist als 50° oder größer ist als 60°.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Er- findung ist vorgesehen, dass die Bildsensoreinrichtung eine nach oben weisende Blickrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist, ein Abbild von einer Überkopfampel aufzunehmen. Dies ermöglicht vorteilhaft, steile Sichtwinkel und die daraus resultierende verringerte Kontrastqualität des aufgenommenen Abbildes zu kompensieren.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Kurze Beschreibung der Figuren Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Detektieren einer Ampelphase per Kamera für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Detektieren einer Ampelphase per Kamera für ein Kraftfahrzeug gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer segmentierten
Überkopfampel gemäß einem weiteren Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Abbildes einer
Überkopfampel gemäß einem weiteren Ausführungsbei¬ spiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist .
Bei dem Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug handelt es sich bei¬ spielsweise um ein Kraftfahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug, beispielsweise ein Hybridfahrzeug mit Segelfunktion, bei¬ spielsweise ein Motorrad, ein Bus oder ein Lastkraftwagen oder ein Fahrrad. Als Ampel oder Verkehrsampel wird von der vorliegenden Erfindung ein Signalgeber einer Lichtsignalanlage, LSA, im Straßenverkehr bezeichnet . Diese optischen Signalgeber in Form von Leuchtsignalen sind nach Form und Farbe verschiedenartigen Verkehrszeichen haben jeweils eine andere Bedeutung und wirken nur entgegen der Fahrtrichtung des zu regelnden Verkehrs. Fahrerassistenzsysteme benötigen eine Auswertung der jeweiligen Zustände der Ampeln bzw. Verkehrsampel, d.h. eine Evaluieren der Ampelphase, meist per optischer Bilderkennung und -Verarbeitung.
Der Begriff „HSV-Farbraum" wie von der vorliegenden Erfindung verwendet bezeichnet einen Farbraum basierend auf einem
Farbmodell, bei welchem man die Farbe basierend auf einem Farbwert, auf Englisch „hue", der Farbsättigung, auf Englisch „Saturation" und dem Hellwert, auf Englisch „value" definiert. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch ein HSL-Farbraum mit der relativen Helligkeit auf Englisch „lightness", oder ein HSB-Farbraum mit der absoluten Helligkeit auf Englisch „brightness" oder ein HSI-Farbraum mit der
Lichtintensität auf Englisch „intensity" verwendet werden.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Detektieren einer Ampelphase für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Bildsensoreinrichtung 10, eine Segmentierungseinrichtung 20, eine Skalierungseinrichtung 30, und eine Rechnereinrichtung 40. Die Bildsensoreinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, ein Abbild einer Ampel aufzunehmen und in Form von Bilddaten bereitzustellen . Die Segmentierungseinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, einen Teilbereich des aufgenommenen Abbilds zu definieren und mindestens einem Ampellicht der Vielzahl von Ampellichtern der Ampel zuzuordnen . Die Skalierungseinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, eine ma¬ ximale Farbsättigung und/oder eine maximale Helligkeit in dem Teilbereich zu ermitteln.
Die Rechnereinrichtung 40 ist dazu ausgebildet, basierend auf der ermittelten maximalen Farbsättigung und/oder der ermittelten maximalen Helligkeit einen Ampelstatus der Ampel zu bestimmten.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fluss¬ diagramms eines Verfahrens zum Detektieren einer Ampelphase per Kamera für ein Kraftfahrzeug gemäß einem weiteren Ausfüh¬ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren zum Detektieren einer Ampelphase per Kamera für ein Kraftfahrzeug umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Aufnehmen Sl eines Abbilds einer Ampel mittels einer Bildsensoreinrichtung 10 und Bereitstellen des Abbildes in Form von Bilddaten. Die Bilddaten sind beispielsweise binär codierte Daten in elektronischer Form zur Wiedergabe von Bildinformationen.
Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Definieren S2, auch Segmentieren, mindestens eines Teilbereiches des aufgenommenen Abbilds mittels einer Segmentierungseinrichtung 20 und ein Zuordnen des mindestens einen Teilbereiches zu mindestens einem Ampellicht der Ampel mittels der Segmentierungseinrichtung 20.
Als ein dritter Verfahrensschritt erfolgt ein Ermitteln S3 einer maximalen Farbsättigung und/oder einer maximalen Helligkeit in dem mindestens einen Teilbereich mittels einer Skalierungs¬ einrichtung 30.
Als ein vierter Verfahrensschritt erfolgt ein Bestimmen S4 eines Ampelstatus der Ampel basierend auf der ermittelten maximalen Farbsättigung und/oder der ermittelten maximalen Helligkeit mittels einer Rechnereinrichtung 40.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Auswahl von segmentierten Überkopfampeln anhand von mit einer
Bildsensoreinrichtung aufgenommenen Abbildern von Ampeln zur Erläuterung der Erfindung.
Für die sieben dargestellten Ampeln wurde eine Segmentierung vorgenommen, d.h. Teilbereichen SM1-1, SM7-3 des aufgenommenen Abbilds wurden beispielsweise von der Segmentie¬ rungseinrichtung 20 definiert und den Ampellichtern, d.h. rot (z.B. SM1-1, SM2-1, SM7-1), gelb (SM1-2, SM7-2), grün
(SM1-3, SM7-3), der Ampel zugeordnet.
Die in der Fig. 3 dargestellten Ampeln sind dabei beispielsweise segmentierte Überkopfampeln bei abnehmender Distanz und zunehmenden Sichtwinkel, wobei der Sichtwinkel von 1 nach 7 zunimmt .
Die Kreise zeigen die Teilbereiche SM1-1, SM7-3 innerhalb welcher die Skalierungseinrichtung 30 jeweils eine maximale und eine durchschnittliche Farbsättigung und eine maximale und eine durchschnittliche Helligkeit ermittelt, die maximale Helligkeit ist dabei auch mit zunehmenden Sichtwinkel im Gegensatz zur gesamt Helligkeit des Teilbereiches SM1-1, SM7-3 mehr oder weniger konstant, von links nach rechts, d.h. von 1 nach 7. Bei den fünf ersten dargestellten Ampeln (SM1-..., SM5-...) zeigt jeweils der unterste Teilbereich (SM1-3, SM5-3) die höchste mittlere Farbsättigung und die höchste mittlere Helligkeit (verglichen mit den beiden oberen Teilbereichen) . Dagegen zeigt die sechste Ampel (SM6-...) im obersten Teilbereich (SM6-1) die höchste mittlere Farbsättigung und die höchste mittlere Hel¬ ligkeit. Eine Ampelerkennung nach dem Stand der Technik würde also zu dem Ergebnis kommen, dass die Ampel rot signalisiert. Dagegen ist die maximale Farbsättigung und Helligkeit auch bei der sechsten Ampel im untersten Teilbereich (SM6-3) am höchsten. Bei der siebten Ampel (SM7-...) ist dagegen die mittlere Farb- Sättigung und Helligkeit im mittleren Teilbereich (SM7-2) am höchsten. Eine Ampelerkennung nach dem Stand der Technik würde hier zu dem Ergebnis kommen, dass die Ampel gelb signalisiert. Dagegen ist auch hier die maximale Farbsättigung und Helligkeit auch bei der sechsten Ampel im untersten Teilbereich (SM7-3) am höchsten. Mit der beschriebenen Vorrichtung kann also stets zutreffend erkannt werden, dass alle sieben Ampeln grün sig¬ nalisieren .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann durch die Verhältnisbildung von maximaler zu durchschnittlicher Helligkeit bzw. Farbsättigung noch klarer ermittelt werden, welches Ampelsignal eine segmentierte Ampel zeigt: es ist dasjenige mit dem höchsten Verhältniswert. Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Abbildes einer Überkopfampel gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit erschwerten Be¬ dingungen für die Detektion der Ampelphase. Die linke Ampel zeigt den höchsten Mittelwert für das rote Ampellicht und den ge¬ ringsten Mittelwert für das grüne Ampellicht. Bei einer Ma- ximalwertbildung zeigt sich, dass rot und gelb eine vergleichbare Helligkeit und Farbsättigung aufweisen. Die Ampel zeigt also gelb-rot .
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich würde eine Mittelwertbildung für das gelbe Ampellicht für die rechte Ampel zu deutlich geringeren Werten führen als die annähernd gleichen Mittelwerte für das rote und das grüne Ampellicht. Die Ampelerkennung muss aber eine Entscheidung treffen, denn eine rot-grüne Ampelphase existiert nicht. Bei einer Maximalwertbildung zeigt sich, dass das rote Ampellicht die niedrigere maximale Helligkeit bzw . Farbsättigung aufweist verglichen mit dem grünen Ampellicht.
Insbesondere weisen moderne Ampellichter Strahlverteiler bzw. Freiformreflektor, auch Stufenreflektoren, für LED Lichtquellen auf. Bei bestimmten, ungünstigen hohen Sichtwinkeln lassen
Strahlverteiler nur einen geringen Teil der Leuchtfläche beleuchtet erscheinen und somit erscheint der segmentierte Teilbereich des Ampellichtes nur teilweise aus dem hohen (beispielsweise > 30°) Sichtwinkeln als beleuchtet, d.h. wird nicht mit voller Farbsättigung und voller Helligkeit über die gesamte Fläche des Ampellichtes abgebildet.
Wie ebenfalls in der Fig. 4 erkennbar, ist jedoch die maximale Helligkeit bzw. der maximale Helligkeitswert im Bereich des jeweiligen Ampellichts kaum vom hohen Sichtwinkel beeinflusst und für das gelbe und das rote Ampellicht der rechten Ampel in etwa gleich niedrig. Die rechte Ampel zeigt also grün. Dies zeigt vorteilhaft, dass eine Bilddatenauswertung basierend auf der maximalen Farbsättigung und/oder der maximalen Helligkeit weniger störanfällig in Bezug auf Aufnahmen unter unterschiedlichen Sichtwinkeln ist und daher insgesamt zu- verlässiger ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise mo- difizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „auf- weisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele be- schrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Detektieren einer Ampelphase für ein Kraftfahrzeug, die Vorrichtung (1) umfassend:
- eine Bildsensoreinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, ein Abbild einer Ampel aufzunehmen und in Form von Bilddaten bereitzustellen;
- eine Segmentierungseinrichtung (20), welche dazu ausge¬ bildet ist, mindestens einen Teilbereich des aufgenommenen Abbilds zu definieren und mindestens einem Ampellicht der Ampel zuzuordnen;
- eine Skalierungseinrichtung (30), welche dazu ausgebildet ist, eine maximale Farbsättigung und/oder eine maximale Helligkeit in dem mindestens einem Teilbereich zu ermitteln; und
- eine Rechnereinrichtung (40), welche dazu ausgebildet ist, basierend auf der ermittelten maximalen Farbsättigung und/oder der ermittelten maximalen Helligkeit einen Ampelstatus der Ampel zu bestimmten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei
- die Segmentierungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, für jedes Ampellicht einer detektierten Ampel einen Teilbereich des aufgenommenen Abbilds zu definieren und dem jeweiligen Ampellicht zuzuordnen, - die Skalierungseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, für jeden der Teilbereiche maximale und mittlere Farbsättigung und/oder maximale und mittlere Helligkeit zu ermitteln, und
- die Rechnereinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, aus einem Vergleich von maximaler zu mittlerer Farbsättigung und/oder maximaler zu mittlerer Helligkeit für sämtliche Teilbe¬ reiche der detektierten Ampel, den Ampelstatus der Ampel zu bestimmen .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rechnereinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, basierend auf i) Kontrastwerten des aufgenommenen Abbildes;
ii) vorherrschenden Lichtverhältnissen;
iii) Leistungsparametern der verwendeten Kamera den Ampelstatus der Ampel mit Hilfe von i) der ermittelten maximalen Farbsättigung allein;
ii) der ermittelten maximalen Helligkeit allein; oder
iii) sowohl der ermittelten maximalen Farbsättigung als auch der ermittelten maximalen Helligkeit zu bestimmten.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Skalierungseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die maximale Farbsättigung und die maximale Helligkeit in dem mindestens einen Teilbereich basierend auf einer Auswertung des HSV-Farbraums des Abbildes zu ermitteln.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Segmentierungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Teilbereich dem mindestens einem Ampellicht der Ampel zuzuordnen basierend auf einer optischen Bilderkennung von Signallampengläsern der Ampel.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildsensoreinrichtung (10) ein Weitwinkelobjektiv umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildsensoreinrichtung (10) eine nach oben weisende
Blickrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist, ein Abbild von einer Überkopfampel aufzunehmen.
8. Kraftfahrzeug umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.
9. Verfahren zum Detektieren einer Ampelphase für ein Kraftfahrzeug, das Verfahren umfassend die folgenden Verfahrens- schritte:
- Aufnehmen (Sl) eines Abbilds einer Ampel mittels einer Bildsensoreinrichtung (10) und Bereitstellen des Abbildes in Form von Bilddaten;
- Definieren (S2) von mindestens einem Teilbereich des
aufgenommenen Abbilds mittels einer Segmentierungseinrichtung (20) und Zuordnen des mindestens einen Teilbe¬ reiches zu mindestens einem Ampellicht der Ampel mittels der Segmentierungseinrichtung (20);
- Ermitteln (S3) einer maximalen Farbsättigung und einer maximalen Helligkeit innerhalb des mindestens einen Teilbereiches mittels einer Skalierungseinrichtung (30); und
- Bestimmen (S4) eines Ampelstatus der Ampel basierend auf der ermittelten maximalen Farbsättigung und/oder der ermittelten maximalen Helligkeit mittels einer Rechnereinrichtung (40).
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