WO2018188702A1 - Vorrichtung und verfahren zur detektion eines geländeverlaufs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur detektion eines geländeverlaufs Download PDF

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WO2018188702A1
WO2018188702A1 PCT/DE2018/200035 DE2018200035W WO2018188702A1 WO 2018188702 A1 WO2018188702 A1 WO 2018188702A1 DE 2018200035 W DE2018200035 W DE 2018200035W WO 2018188702 A1 WO2018188702 A1 WO 2018188702A1
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WO
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vehicle
horizon
course
image data
detecting
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PCT/DE2018/200035
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French (fr)
Inventor
Stefan MILZ
Johannes PETZOLD
Jörg Schrepfer
Sudhan Dhana Sekaran
Peerayut Khongsab
Vinay Naik
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Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for detecting a terrain course, in particular a terrain course in the vicinity of a vehicle, and a motor vehicle with a device for detecting a terrain course.
  • Modern motor vehicles usually have numerous cameras. For example, may be seen in a vehicle front cameras ⁇ to detect the environment of the vehicle.
  • the image information provided by the cameras may either be displayed directly to a driver on a display, or the image information may be evaluated to obtain information for controlling the vehicle therefrom.
  • obstacles Ver ⁇ traffic signs or traffic lanes in the image data can be detected, the USAGE as data for a driver assistance system or a wholly or partially autonomous driving of the vehicle can be ⁇ det.
  • the light ⁇ width of the vehicle headlamp can for example be adjusted in the dark ⁇ the to illuminate the one hand, a sufficiently great distance from the headlamps while other hand, drivers of oncoming Vehicles not to dazzle.
  • the view can in the further course of the road restricted ⁇ the example by a hill or knoll.
  • the present invention this provides an apparatus for detecting a terrain course with the features of Pa ⁇ tenters 1, a method for detecting a terrain ⁇ course with the features of claim 11, and a motor vehicle with the features of patent claim 10.
  • a device for detecting a terrain course in the vicinity of a vehicle comprises a Bil ⁇ der chargeds Rhein, an analyzer and a detector device.
  • the image capture device is designed to optically capture the surroundings of the vehicle.
  • the analysis means is adapted to determine a course of egg ⁇ nes horizon in the captured image data.
  • the detector device is designed to be a survey
  • a motor vehicle with a device according to the invention for detecting a terrain course is provided.
  • a method for detecting a terrain in the vicinity of a vehicle comprises the steps of acquiring image data in the vicinity of the vehicle and determining a course of a horizon in the acquired image data. Further, the method includes a step for detecting an elevation and / or depression in the vicinity of the vehicle, if the course of Hori ⁇ zonts determined deviates in the captured image data from a predetermined reference curve for the horizon.
  • the present invention is based on the finding that the progression of the horizon may vary from the topology in a camera image in depen ⁇ dependence.
  • the horizon represents in the image a transition between the ground, that is, the ground on which a vehicle drives, and the sky, so the rest of the image area without a background.
  • look the camera in the ar ⁇ rich a sink then the horizon will be located closer to the area of the bottom of the picture.
  • the present invention is therefore based on the idea to take this knowledge into account and to provide a simple and reliable analysis of an environment around a vehicle, which can detect elevations and depressions in the vicinity of the vehicle.
  • it is provided to detect the environment around the vehicle visually by means of suitable image acquisition sensors, such as cameras, and thereby to analyze the course of the horizon.
  • image acquisition sensors such as cameras
  • the course of the horizon in the captured Schemeda ⁇ th can be compared with a predetermined reference curve for the horizon. If the progression of the horizon in the acquired image data lies above the reference curve for the rizont so can therefrom to a possible elevation, game as a hill or the like can be closed at ⁇ . If the course of the horizon in the captured image data on the other hand below the reference curve for the horizon, then this is an indication of a possible depression in the entspre ⁇ sponding position.
  • the information about the environment of the vehicle in particular about elevations or depressions in the vicinity of the vehicle can then be used very efficiently to alert a driver of the vehicle to possible dangerous situations, or to automatically apply one or more functions of the vehicle depending on the environment of the vehicle ⁇ fit.
  • the image capture device comprises a plurality of cameras.
  • the plurality of cameras may be cameras of a driver assistance system or a surround view system of the vehicle.
  • the image capture device completely captures the environment around the vehicle, that is, in a full 360 degree orbit around the vehicle.
  • forward, backward and side-facing cameras are used on a vehicle.
  • cameras with a wide opening angle of gegebe ⁇ appropriate, even up to 180 degrees or more are used at least 120 degrees or more.
  • the device for detecting the terrain course comprises a reference memory.
  • the reference memory may be configured to provide the predetermined reference curve of the horizon.
  • the predetermined reference curve in particular the reference curve stored in the reference memory, may be a fixed reference curve.
  • This reference curve can ⁇ example, in the manufacture or assembly of the device for detecting the terrain gradient, or the final assembly of the driving ⁇ zeugs be determined and stored.
  • the predetermined reference curve can within predetermined maintenance intervals War ⁇ or updated like.
  • the device for detecting the terrain course comprises a calibration device.
  • the calibration device is designed to determine the predetermined reference curve of the horizon.
  • the reference course as determined by the calibration can be stored in play ⁇ in the reference memory.
  • the reference profile can be determined again at predetermined time intervals. For example, it is also possible to set the reference course before each journey of a vehicle again.
  • the calibration device comprises a position sensor.
  • the position sensor is designed to determine an inclination of the vehicle.
  • the calibration device can also be inclined at an optionally stationary vehicle detect a deviation from the normal position and then determine the reference curve for the horizon correctly.
  • the device for detecting the terrain course comprises a control device.
  • the STEU ⁇ er continent is designed to adapt at least one function of the vehicle in dependence on the detected elevation and / or of the detected dip. In this way, the safety of a vehicle can be increased.
  • ⁇ sondere a braking function in this way, depending on the detected elevations or depressions, for example, triggered avoid potentially dangerous driving situations or can point out at least.
  • the function that may be performed by the control device includes at least adjusting the headlight range of a headlight of the vehicle, adjusting the speed of the vehicle, braking the vehicle, and / or outputting a signaling.
  • the signaling it may be for example an optical or acoustic signal, which is output to the driver of the accelerator ⁇ zeugs.
  • the signaling may also be an electronic signaling. In particular, it is also possible to transfer this signaling wirelessly to other vehicles or a central computing system, as necessary, to point, other traffic participants ⁇ part of a dangerous situation.
  • Figure 1 a schematic representation of a motor vehicle with a device for detecting a terrain course according to an embodiment ⁇ form;
  • Figure 2 is a schematic illustration of a driving situation ⁇ tion of a vehicle with a device for detecting a ground path according to an embodiment
  • Figure 3 is a schematic representation of an image as it is based on a detection of the terrain course ge ⁇ Häss an embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic illustration for the reference of horizon and reference of the horizon, as it is based on detection of a terrain course according to an embodiment
  • Figure 5 is a schematic representation of a course of horizon and reference of the horizon, as it is based on a further embodiment for detecting the terrain course;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a confirmeddia- program as it is based on a method for detecting a ground path according to one embodiment ⁇ form. Description of the embodiments
  • the apparatus includes a plurality of cameras 1-i, an analysis device 2 and a De ⁇ tektor adopted 3.
  • any of four different numbers of cameras ⁇ for example, only two cameras, or even three, five, six or eight cameras is possible.
  • an image capture device with only one camera is possible.
  • the cameras 1-i may, for example, be cameras of a driver assistance system or a surround view system.
  • a Ka ra ⁇ can, as shown here, be directed forward 1-1, 1-2, a further camera may be directed to the rear, and one camera 1-3, 1-4 may be directed to the left or right .
  • the Kame ⁇ ras it may be monochromatic cameras or even to color cameras. Basically, cameras are conceivable, which detect non-visible light, for example in the infra red ⁇ or in the ultraviolet wavelength range.
  • the cameras 1-i there may be cameras, each of which ⁇ deliver wells to request an image.
  • the individual cameras 1-i may also periodically provide image data at a predetermined frame rate.
  • the image data of the individual cameras 1-i can also be combined to form a common image before further processing. In this way, a com plete ⁇ image can be formed, for example, which represents a 360 degree view around the vehicle 10 around.
  • the image data provided by the cameras 1-i are then evaluated by the analysis device 2.
  • the analysis device 2 detects a horizon in the acquired image data.
  • the horizon is the transition between the ground and the sky in the image data.
  • Any image processing operations can be used to detect the course of the horizon.
  • the course of the horizon may be determined by detecting an edge based on a transition of color values or by any known or novel image processing operations.
  • the detection means 3 can detect in the captured image ⁇ data with a predetermined reference curve for the horizon an elevation or a depression in the vicinity of the vehicle 10 by comparison of the determined course of the horizon.
  • the predefined reference profile for the horizon may be, for example, an expected course of the horizon in the case of a completely flat environment around the vehicle 10.
  • Such a reference curve for the horizon can be set, for example, during assembly of the device for detecting the terrain course. For example, this will be determined at the Ferti ⁇ supply in a strictly defined Kalibrierszenario the Refe ⁇ ence running and stored in an appropriate, suitable reference memory.
  • the reference profile ge for the horizon ⁇ even later to check if necessary and / or optionally re-adjust or correct.
  • a renewed calibration of the reference profile for the horizon can be determined, for example, during maintenance or at predetermined calibration times.
  • the vehicle 10 may for this purpose be furnished ⁇ provides in a defined scenario, and then choose the defi ned ⁇ reference scenario are detected by means of the cameras 1-i, then calculate a ⁇ Re ference for extending the horizon and, where these if necessary, store in the reference memory.
  • a position sensor can detect the exact position of the vehicle during the calibration, so that it is ensured that the reference course is not even ⁇ tually affected by an inclined vehicle.
  • Is detected by the detecting means 3 in the captured image data an elevation or a depression, so it can be passed through ⁇ 10 this detected elevation or depression to a further system of the vehicle.
  • signaling may be in the form of an optical and / or acoustic signal in order to alert a driver of the vehicle 10 to possible dangers.
  • a detected elevation or depression can also be transmitted via a communication interface, for example, by more Ver ⁇ road users or a central computing system. In this way, more users Informati ⁇ tions can keep it ⁇ on the topology surrounding the vehicle 10.
  • the detected elevation or sink can also be transmitted to another system of the vehicle 10.
  • the detection of a bump or a depression to a driver assistance system can be transmitted, which then optionally adjusting the driving behavior of the vehicle ent ⁇ speaking.
  • a control for a wholly or partially autonomous running vehicle can Fahrver ⁇ hold the vehicle to adapt, based on the detection of a Erhe ⁇ bung or sink accordingly.
  • any contemplated, for example, in the detection of a survey in the further course of the roadway of the vehicle 10 who is the one that may be an obstacle or a dangerous situation could be located behind such a ⁇ survey. In order to be able to react in good time before such a danger point in this case, then the speed of the vehicle 10 can be adjusted accordingly.
  • the beam range of vehicle ⁇ headlights according to the detected surveys or Adjust sinks on the one hand to ensure adequate illumination of the road and thereby avoid a possible threat to other road users due to glare or the like.
  • the power of the drive for the vehicle 10 can also be adapted accordingly early, even in the case of an expected gradient or expected gradient.
  • the vehicle 10 may slightly lower a pressure drop in a tire of the vehicle 10 on that tire, thereby deviating the course of the horizon around the vehicle 10 with respect to the reference curve. This deviation can therefore also be interpreted as an indication of a potential pressure loss in a vehicle tire.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a possible driving situation, as it may occur in the detection of the environment of the terrain around a vehicle 10 around.
  • the direction of travel F is shown by an arrow.
  • a Erhe ⁇ environment is illustrated.
  • the camera 1-1 will therefore detect the course of the horizon at the position HL. Since the progress of Ho ⁇ rizonts HL is thus detected higher than expected in the image data of Ka ⁇ ra 1-1, can be closed to a possible elevation in front of the vehicle 10th
  • Figure 3 shows another schematic representation for explanation of the detection of He ⁇ B elevations and sinks S into image data that have been captured by an image capturing device of an apparatus for detecting the course terrain.
  • the expected course of the horizon is shown as gestri ⁇ smiled line RL as a reference course.
  • the detected from the analysis device 2 of the actual course Ho ⁇ rizonts in the image data is provided as a solid line HL represents ⁇ .
  • the area B of the actual course of the horizon HL extends above the product to he ⁇ waiting curve RL of the horizon. A survey is expected in this area.
  • FIGs 4 and 5 are curves ei ⁇ nes detected horizon to the reference curve for the Hori ⁇ horizon are shown for different situations schematically.
  • the image data here are divided into four sectors, each with ⁇ wells 90 °. However, this is only for the better understanding Ver ⁇ and does not limit the present invention.
  • the predetermined reference curve RL for the horizon in this case is represented as a dashed circle.
  • the solid line illustrates the case HL detektier ⁇ th course of the horizon in the captured image data.
  • the detected course of the horizon lies above the reference curve for the horizon.
  • a survey can be detected in the front area, ie in the field of view of the front camera 1-1.
  • the course HL is the horizon above the reference curve ⁇ RL for the horizon, while on the left side is the detected horizon below the reference curve RL.
  • a survey is to be expected behind the vehicle, while on the left side of a sink can be detek ⁇ animal.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a participateddia ⁇ gram, as it is based on a method for detecting a terrain course in the environment of a vehicle 10.
  • step Sl image data in the vicinity of the vehicle 10 is detected, and in step S2, the course of a Hori ⁇ zonts in the captured image data is determined.
  • step S3 a survey and / or a sink in the vicinity of the vehicle is detected, if the determined course of Hori ⁇ zonts HL deviates in the captured image data from a predetermined reference curve RL for the horizon.
  • the steps to the procedural ⁇ ren underlying correspond to the processes already described in connection with the device.
  • the present invention relates to the detection of a terrain course, in particular the detection of elevations and / or depressions in the vicinity of a vehicle.
  • image data in the surroundings of the vehicle are detected and the course of a horizon in the image data is compared with a predetermined reference curve for the horizon.
  • surveys or sinks in the course of the terrain can then be determined.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Detektion eines Geländeverlaufs, insbesondere die Detektion von Erhebungen und/oder Senken in der Umgebung um ein Fahrzeug. Hierbei werden Bilddaten in der Umgebung des Fahrzeugs erfasst und dabei der Verlauf eines Horizonts in den Bilddaten mit einem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont verglichen. In Abhängigkeit von der Abweichung zwischen tatsächlichem Horizont und Referenzverlauf können daraufhin Erhebungen bzw. Senken in dem Geländeverlauf ermittelt werden.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DETEKTION EINES GELÄNDEVERLAUFS
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion eines Geländeverlaufs, insbesondere eine Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs .
Stand der Technik
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über zahlreiche Kameras. Beispielsweise können in einem Fahrzeug Kameras vor¬ gesehen sein, um die Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Die von den Kameras bereitgestellten Bildinformationen können entweder direkt einem Fahrzeugführer auf einer Anzeige dargestellt werden, oder die Bildinformationen können ausgewertet werden, um hieraus Informationen für das Steuern des Fahrzeugs zu gewinnen. Beispielsweise können Hindernisse, Ver¬ kehrszeichen oder Fahrspuren in den Bilddaten detektiert werden, die als Daten für ein Fahrerassistenzsystem oder für ein ganz- oder teilweise autonomes Fahren des Fahrzeuges verwen¬ det werden können.
Beim Fahren eines Fahrzeugs ist dabei auch die Topologie der Umgebung, das heißt der Verlauf des Geländes in der Umgebung, insbesondere der Fahrbahn, für das Fahrzeug von Interesse. Steigt die Fahrbahn vor dem Fahrzeug an oder fällt die Fahr¬ bahn von dem Fahrzeug ab, so kann beispielsweise die Leucht¬ weite der Fahrzeugscheinwerfer bei Dunkelheit angepasst wer¬ den, um einerseits eine ausreichend weite Entfernung durch die Scheinwerfer auszuleuchten und dabei andererseits Fahrer von entgegenkommenden Fahrzeugen nicht zu blenden. Darüber hinaus kann beispielsweise durch einen Hügel oder eine Kuppe die Sicht im weiteren Verlauf der Fahrbahn eingeschränkt wer¬ den. Hierdurch können gegebenenfalls Hindernisse auf der Fahrbahn beim Überfahren eines Hügels erst sehr spät erkannt werden. In diesem Fall ist es beispielsweise angebracht, die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren, um auch beim Auftauchen eines möglichen Hindernisses hinter einem Hügel noch recht¬ zeitig bremsen zu können.
Es besteht daher ein Bedarf zur Detektion des Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs. Insbesondere besteht der Be¬ darf, Erhebungen und/oder Senken in der Umgebung des Fahrzeugs automatisch zu detektieren.
Die vorliegende Erfindung schafft hierzu eine Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs mit den Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs 1, ein Verfahren zur Detektion eines Gelände¬ verlaufs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Bil¬ derfassungseinrichtung, eine Analyseeinrichtung und eine Detektoreinrichtung. Die Bilderfassungseinrichtung ist dazu ausgelegt, die Umgebung des Fahrzeugs optisch zu erfassen. Die Analyseeinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Verlauf ei¬ nes Horizonts in den erfassten Bilddaten zu ermitteln. Die Detektoreinrichtung ist dazu ausgelegt, eine Erhebung
und/oder eine Senke in der Umgebung des Fahrzeugs zu detektieren, falls der Verlauf des Horizonts in den erfassten Bilddaten von einem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont abweicht.
Weiterhin ist vorgesehen:
Ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs.
Ferner ist vorgesehen: Ein Verfahren zur Detektion eines Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens von Bilddaten in der Umgebung des Fahrzeugs und des Ermitteins eines Verlaufs eines Horizonts in den erfass- ten Bilddaten. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren einer Erhebung und/oder eine Senke in der Umgebung des Fahrzeugs, falls der ermittelte Verlauf des Hori¬ zonts in den erfassten Bilddaten von einem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont abweicht.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Verlauf des Horizonts in einem Kamerabild in Abhän¬ gigkeit von der Topologie variieren kann. Der Horizont stellt dabei in dem Bild einen Übergang zwischen dem Boden, das heißt dem Untergrund, auf dem ein Fahrzeug fährt, und dem Himmel, also dem restlichen Bildbereich ohne Untergrund dar. Blickt eine waagerecht gehaltene Kamera auf eine Erhebung, beispielsweise einen Hügel, so wird sich im Bereich dieser Erhebung der Verlauf des Horizonts näher in Richtung des obe¬ ren Bildrands befinden. Blickt die Kamera dagegen in den Be¬ reich einer Senke, so wird sich der Horizont näher im Bereich des unteren Bildrands befinden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine einfache und zuverlässige Analyse einer Umgebung um ein Fahrzeug herum vorzusehen, welche Erhebungen und Senken in der Umgebung des Fahrzeugs detektieren kann. Hierzu ist es vorgesehen, die Umgebung um das Fahrzeug herum optisch mittels geeigneter Bilderfassungssensoren, wie zum Beispiel Kameras, zu erfassen und dabei den Verlauf des Horizonts zu analysieren. Insbeson¬ dere kann der Verlauf des Horizonts in den erfassten Bildda¬ ten mit einem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont verglichen werden. Liegt der Verlauf des Horizonts in den erfassten Bilddaten oberhalb des Referenzverlaufes für den Ho- rizont, so kann hieraus auf eine mögliche Erhebung, bei¬ spielsweise einen Hügel oder ähnliches geschlossen werden. Liegt der Verlauf des Horizonts in den erfassten Bilddaten dagegen unterhalb des Referenzverlaufs für den Horizont, so ist dies ein Hinweis auf eine mögliche Senke an der entspre¬ chenden Position.
Da moderne Kraftfahrzeuge in der Regel ohnehin eine Vielzahl von Bilderfassungsvorrichtungen wie Kameras aufweisen, können diese von den vorhandenen Kameras bereitgestellten Bilddaten herangezogen werden, um die erfindungsgemäße Analyse der Umgebung um das Fahrzeug herum durchzuführen. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Analyse der Umge¬ bung um das Fahrzeug herum, ohne dass hierzu eine zusätzli¬ che, komplexe und teure Hardware erforderlich wäre. Bei¬ spielsweise können Fahrzeugkameras eines Surround View Sys¬ tems oder eines in dem Fahrzeug vorgesehenen Fahrerassistenzsystems die erforderlichen Bilddaten zur Analyse der Umgebung um das Fahrzeug herum bereitstellen.
Die Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere über Erhebungen oder Senken in der Umgebung des Fahrzeugs können daraufhin sehr effizient genutzt werden, um einen Fahrer des Fahrzeugs auf mögliche Gefahrensituationen hinzuweisen, oder eine oder mehrere Funktionen des Fahrzeugs automatisch in Abhängigkeit der Umgebung des Fahrzeugs anzu¬ passen .
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Bilderfassungseinrichtung mehrere Kameras. Beispielsweise kann es sich bei den mehreren Kameras um Kameras eines Fahrerassistenzsystems oder eines Surround View Systems des Fahrzeugs handeln.
Gemäß einer Ausführungsform erfasst die Bilderfassungseinrichtung die Umgebung um das Fahrzeug herum vollständig, das heißt in einem vollen Umlauf von 360 Grad um das Fahrzeug herum. Hierzu können beispielsweise nach vorne, nach hinten und zur Seite gerichtete Kameras an einem Fahrzeug verwendet werden. Insbesondere können beispielsweise Kameras mit einem breiten Öffnungswinkel von mindestens 120 Grad oder gegebe¬ nenfalls sogar bis zu 180 Grad oder mehr eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Detektion des Geländeverlaufs einen Referenzspeicher. Der Referenzspeicher kann dazu ausgelegt sein, den vorgegebenen Referenzverlauf des Horizonts bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei dem vorgegebenen Referenzverlauf, insbesondere bei dem im Referenzspeicher ab¬ gespeicherten Referenzverlauf um einen fest vorgegebenen Referenzverlauf handeln. Dieser Referenzverlauf kann beispiels¬ weise bei der Fertigung bzw. der Montage der Vorrichtung zur Detektion des Geländeverlaufs oder der Endmontage des Fahr¬ zeugs festgelegt und abgespeichert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, den vorgegebenen Referenzverlauf regelmäßig zu aktualisieren bzw. zu korrigieren. Beispielsweise kann der vorgegebene Referenzverlauf innerhalb von vorgegebenen War¬ tungsintervallen oder ähnlichem aktualisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Detektion des Geländeverlaufs eine Kalibriereinrichtung. Die Kalibriereinrichtung ist dazu ausgelegt, den vorgegebenen Referenzverlauf des Horizonts zu ermitteln. Der so durch die Kalibriereinrichtung ermittelte Referenzverlauf kann bei¬ spielsweise in dem Referenzspeicher abgespeichert werden. Beispielsweise kann zu vorgegebenen Zeitintervallen der Referenzverlauf erneut ermittelt werden. Beispielsweise ist es auch möglich, vor Fahrtantritt eines Fahrzeugs den Referenzverlauf jeweils erneut festzulegen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kalibriereinrichtung einen Lagesensor. Der Lagesensor ist dazu ausgelegt, eine Neigung des Fahrzeugs zu ermitteln. Auf diese Weise kann die Kalibriereinrichtung auch bei einem gegebenenfalls schräg stehenden Fahrzeug eine Abweichung von der Normallage detek- tieren und daraufhin den Referenzverlauf für den Horizont korrekt ermitteln.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur De- tektion des Geländeverlaufs eine Steuereinrichtung. Die Steu¬ ereinrichtung ist dazu ausgelegt, mindestens eine Funktion des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der detektierten Erhebung und/oder der detektierten Senke anzupassen. Auf diese Weise kann die Sicherheit eines Fahrzeugs gesteigert werden. Insbe¬ sondere kann auf diese Weise in Abhängigkeit von detektierten Erhebungen oder Senken beispielsweise eine Bremsfunktion ausgelöst werden, die potentiell gefährliche Fahrsituationen vermeiden oder zumindest darauf hinweisen können.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Funktion, die von der Steuervorrichtung ausgeführt werden kann, mindestens ein Anpassen der Leuchtweite eines Scheinwerfers des Fahrzeugs, ein Anpassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, ein Abbremsen des Fahrzeugs und/oder ein Ausgeben einer Signalisierung. Bei der Signalisierung kann es sich beispielsweise um ein optisches oder akustisches Signal handeln, welches dem Fahrer des Fahr¬ zeugs ausgegeben wird. Darüber hinaus kann es sich bei der Signalisierung auch um eine elektronische Signalisierung handeln. Insbesondere ist es auch möglich, diese Signalisierung drahtlos an weitere Fahrzeuge oder ein zentrales Rechensystem zu übertragen, um gegebenenfalls auch weitere Verkehrsteil¬ nehmer auf eine Gefahrensituation hinzuweisen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs gemäß einer Ausführungs¬ form;
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Fahrsitua¬ tion eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs gemäß einer Ausführungsform;
Figur 3: eine schematische Darstellung eines Bildes, wie es einer Detektion des Geländeverlaufs ge¬ mäß einer Ausführungsform zugrunde liegt;
Figur 4: eine schematische Darstellung für den Bezug von Horizont und Referenz des Horizonts, wie er einer Detektion eines Geländeverlaufs gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt;
Figur 5: eine schematische Darstellung eines Verlaufs von Horizont und Referenz des Horizonts, wie er einer weiteren Ausführungsform zur Detektion des Geländeverlaufs zugrunde liegt; und
Figur 6: eine schematische Darstellung eines Ablaufdia- gramms, wie es einem Verfahren zur Detektion eines Geländeverlaufs gemäß einer Ausführungs¬ form zugrunde liegt. Beschreibung der Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs in der Umgebung des Fahrzeugs 10. Die Vorrichtung umfasst mehrere Kameras 1-i, eine Analyseeinrichtung 2 und eine De¬ tektoreinrichtung 3. Die dargestellte Anzahl von vier Kameras 1-i dient nur dem besseren Verständnis und stellt dabei keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Darüber hinaus ist auch eine beliebige von vier abweichende Anzahl von Kame¬ ras, beispielsweise nur zwei Kameras, oder auch drei, fünf, sechs oder acht Kameras möglich. Grundsätzlich ist auch eine Bilderfassungseinrichtung mit nur einer Kamera möglich.
Bei den Kameras 1-i kann es sich beispielsweise um Kameras eines Fahrerassistenzsystems oder eines Surround View Systems handeln. Beispielsweise kann, wie hier dargestellt, eine Ka¬ mera 1-1 nach vorne gerichtet sein, eine weitere Kamera 1-2 kann nach hinten gerichtet sein, und jeweils eine Kamera 1-3, 1-4 kann nach links bzw. rechts gerichtet sein. Bei den Kame¬ ras kann es sich um monochromatische Kameras oder auch um Farbkameras handeln. Grundsätzlich sind auch Kameras denkbar, die nicht sichtbares Licht erfassen, beispielsweise im infra¬ roten oder auch im ultravioletten Wellenlängenspektrum. Bei den Kameras 1-i kann es sich um Kameras handeln, welche je¬ weils auf Anforderung ein Bild liefern. Darüber hinaus können die einzelnen Kameras 1-i auch periodisch Bilddaten mit einer vorgegebenen Bildwiederholrate (frame rate) bereitstellen.
Sofern die Bilderfassungseinrichtung mehr als eine Kamera 1-i umfasst, können die Bilddaten der einzelnen Kameras 1-i vor der weiteren Verarbeitung auch zu einem gemeinsamen Bild kombiniert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein kom¬ plettes Bild erzeugt werden, welches einen 360 Grad-Blick um das Fahrzeug 10 herum repräsentiert. Die von den Kameras 1-i bereitgestellten Bilddaten werden daraufhin von der Analyseeinrichtung 2 ausgewertet. Hierbei de- tektiert die Analyseeinrichtung 2 einen Horizont in den er- fassten Bilddaten. Bei dem Horizont handelt es sich dabei um den Übergang zwischen dem Untergrund und dem Himmel in den Bilddaten. Zur Detektion des Verlaufs des Horizonts können beliebige Bildverarbeitungsoperationen eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Verlauf des Horizonts durch Detektion einer Kante, basierend auf einem Übergang von Farbwerten oder mittels beliebiger bekannter oder neuartiger Bildverarbeitungsoperationen ermittelt werden.
Anschließend kann die Detektoreinrichtung 3 durch Vergleich des ermittelten Verlaufs des Horizonts in den erfassten Bild¬ daten mit einem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont eine Erhebung oder eine Senke in der Umgebung des Fahrzeugs 10 detektieren. Bei dem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont kann es sich hierbei beispielsweise um einen zu er¬ wartenden Verlauf des Horizonts bei einer vollständig ebenen Umgebung um das Fahrzeug 10 herum handeln. Ein derartiger Referenzverlauf für den Horizont kann beispielsweise bei der Montage der Vorrichtung zur Detektion des Geländeverlaufs eingestellt werden. Beispielsweise kann hierzu bei der Ferti¬ gung in einem fest definierten Kalibrierszenario der Refe¬ renzverlauf ermittelt und in einem entsprechenden, geeigneten Referenzspeicher abgespeichert werden.
Es ist auch möglich, den Referenzverlauf für den Horizont ge¬ gebenenfalls auch nachträglich zu überprüfen und/oder gegebenenfalls neu einzustellen oder zu korrigieren. Hierzu kann beispielsweise während einer Wartung oder zu vorgegebenen Kalibrierzeitpunkten eine erneute Kalibrierung des Referenzverlaufs für den Horizont ermittelt werden. Beispielsweise kann hierzu das Fahrzeug 10 in einem definierten Szenario abge¬ stellt werden und daraufhin mittels der Kameras 1-i das defi¬ nierte Referenzszenario erfasst werden, um hieraus einen Re¬ ferenzverlauf für den Horizont zu ermitteln und diesen gege- benenfalls in dem Referenzspeicher abzuspeichern. Gegebenenfalls kann für die Kalibrierung auch ein Lagesensor die exakte Lage des Fahrzeugs während der Kalibrierung erfassen, so dass gewährleistet ist, dass der Referenzverlauf nicht even¬ tuell durch ein schräg stehendes Fahrzeug beeinträchtigt wird .
Wird durch die Detektoreinrichtung 3 in den erfassten Bilddaten eine Erhebung oder eine Senke detektiert, so kann darauf¬ hin diese detektierte Erhebung oder Senke an ein weiteres System des Fahrzeugs 10 weitergegeben werden. Beispielsweise kann eine Signalisierung in Form eines optischen und/oder akustischen Signals erfolgen, um einen Fahrer des Fahrzeugs 10 auf mögliche Gefahren hinzuweisen. Darüber hinaus kann eine solche detektierte Erhebung oder Senke auch mittels einer Kommunikationsschnittstelle beispielsweise an weitere Ver¬ kehrsteilnehmer oder ein zentrales Rechensystem übertragen werden. Auf diese Weise können auch weitere Nutzer Informati¬ onen über die Topologie in der Umgebung des Fahrzeugs 10 er¬ halten. Ferner kann die detektierte Erhebung oder Senke auch an ein weiteres System des Fahrzeugs 10 übertragen werden. Beispielsweise kann die Detektion einer Erhebung oder einer Senke an ein Fahrerassistenzsystem übertragen werden, welches daraufhin gegebenenfalls das Fahrverhalten des Fahrzeugs ent¬ sprechend anpasst. Ebenso kann auch eine Steuerung für ein ganz- oder teilweise autonom fahrendes Fahrzeug das Fahrver¬ halten des Fahrzeugs basierend auf der Detektion einer Erhe¬ bung oder Senke entsprechend anpassen. So kann beispielsweise bei der Detektion einer Erhebung im weiteren Verlauf der Fahrbahn des Fahrzeugs 10 eventuell in Betracht gezogen wer¬ den, dass sich hinter einer solchen Erhebung eventuell ein Hindernis oder eine Gefahrensituation befinden könnte. Um auch in diesem Falle rechtzeitig vor einer solchen Gefahrenstelle reagieren zu können, kann daraufhin die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 entsprechend angepasst werden. Auch ist es beispielsweise möglich, die Leuchtweite von Fahrzeug¬ scheinwerfern entsprechend den detektierten Erhebungen oder Senken anzupassen, um einerseits eine ausreichende Ausleuchtung der Fahrbahn zu gewährleisten und dabei eine mögliche Gefährdung von weiteren Verkehrsteilnehmern aufgrund von Blendungen oder ähnlichem zu vermeiden. Ferner kann gegebenenfalls auch bei einer zu erwartenden Steigung oder einem zu erwartenden Gefälle die Leistung des Antriebs für das Fahrzeug 10 entsprechend frühzeitig angepasst werden.
Ferner ist es auch denkbar, gegebenenfalls einen Druckabfall in einem Reifen des Fahrzeugs 10 zu detektieren. So kann sich das Fahrzeug 10 beispielsweise einem Druckverlust in einem Reifen des Fahrzeugs 10 an diesem Reifen leicht absenken, wodurch der Verlauf des Horizonts um das Fahrzeug 10 herum in Bezug auf den Referenzverlauf abweicht. Diese Abweichung kann daher auch als Hinweis auf einen potentiellen Druckverlust in einem Fahrzeugreifen gedeutet werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Fahrsituation, wie sie bei der Detektion der Umgebung des Geländeverlaufs um ein Fahrzeug 10 herum auftreten kann. In diesem Fall ist die Fahrtrichtung F durch einen Pfeil dargestellt. In Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 10 ist eine Erhe¬ bung dargestellt. Die Kamera 1-1 wird daher an der Position HL den Verlauf des Horizonts erfassen. Da der Verlauf des Ho¬ rizonts HL somit höher als erwartet in den Bilddaten der Ka¬ mera 1-1 detektiert wird, kann auf eine mögliche Erhebung vor dem Fahrzeug 10 geschlossen werden.
Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung zur Er¬ läuterung der Detektion von Erhebungen B und Senken S in Bilddaten, die von einer Bilderfassungseinrichtung einer Vorrichtung zur Detektion des Geländeverlaufs erfasst worden sind. Der zu erwartende Verlauf des Horizonts ist als gestri¬ chelte Linie RL als Referenzverlauf dargestellt. Der von der Analyseeinrichtung 2 detektierte tatsächliche Verlauf des Ho¬ rizonts in den Bilddaten ist als durchgezogene Linie HL dar¬ gestellt. Im Bereich S verläuft der tatsächliche Verlauf des Horizonts unterhalb des Referenzverlaufs RL . In diesem Be¬ reich ist daher eine Senke zu erwarten. Im Bereich B verläuft der tatsächliche Verlauf HL des Horizonts oberhalb des zu er¬ wartenden Verlaufs RL des Horizonts. In diesem Bereich ist mit einer Erhebung zu rechnen.
In den Figuren 4 und 5 sind schematisch jeweils Verläufe ei¬ nes detektierten Horizonts zum Referenzverlauf für den Hori¬ zont für verschiedene Situationen dargestellt. Dabei wird an¬ genommen, dass durch die Bilderfassungseinrichtung eine vollständige 360 Grad Rundumsicht um das Fahrzeug 10 aufgezeich¬ net wird. Die Bilddaten sind hierbei in vier Sektoren zu je¬ weils 90° unterteilt. Dies dient jedoch nur dem besseren Ver¬ ständnis und stellt keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Der vorgegebene Referenzverlauf RL für den Horizont ist hierbei jeweils als gestrichelter Kreis dargestellt. Die durchgezogene Linie HL illustriert hierbei den detektier¬ ten Verlauf des Horizonts in den erfassten Bilddaten.
In Figur 4 liegt in den durch die Frontkamera 1-1 erfassten Bilddaten der detektierte Verlauf des Horizonts oberhalb des Referenzverlaufs für den Horizont. In diesem Fall kann im vorderen Bereich, also im Sichtbereich der Frontkamera 1-1 eine Erhebung detektiert werden.
In Figur 5 ist im Sichtbereich der rückwärtig gerichteten Kamera 1-4 der Verlauf HL des Horizonts oberhalb des Referenz¬ verlaufs RL für den Horizont, während auf der linken Seite der detektierte Horizont unterhalb dem Referenzverlauf RL liegt. In diesem Fall ist hinter dem Fahrzeug eine Erhebung zu erwarten, während auf der linken Seite eine Senke detek¬ tiert werden kann.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdia¬ gramms, wie es einem Verfahren zur Detektion eines Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs 10 zugrunde liegt. In Schritt Sl werden Bilddaten in der Umgebung des Fahrzeugs 10 erfasst, und in Schritt S2 wird der Verlauf eines Hori¬ zonts in den erfassten Bilddaten ermittelt. In Schritt S3 wird eine Erhebung und/oder eine Senke in der Umgebung des Fahrzeugs detektiert, falls der ermittelte Verlauf des Hori¬ zonts HL in den erfassten Bilddaten von einem vorgegebenen Referenzverlauf RL für den Horizont abweicht. Die dem Verfah¬ ren zugrunde liegenden Schritte entsprechen dabei den im Zusammenhang mit der Vorrichtung bereits beschriebenen Abläufen .
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Detek- tion eines Geländeverlaufs, insbesondere die Detektion von Erhebungen und/oder Senken in der Umgebung um ein Fahrzeug. Hierbei werden Bilddaten in der Umgebung des Fahrzeugs erfasst und dabei der Verlauf eines Horizonts in den Bilddaten mit einem vorgegebenen Referenzverlauf für den Horizont verglichen. In Abhängigkeit von der Abweichung zwischen tatsächlichem Horizont und Referenzverlauf können daraufhin Erhebungen bzw. Senken in dem Geländeverlauf ermittelt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs (10), mit: einer Bilderfassungseinrichtung (1-i), die dazu ausgelegt ist, die Umgebung des Fahrzeugs (10) optische zu erfassen; eine Analyseeinrichtung (2), die dazu ausgelegt ist, ei¬ nen Verlauf (HL) eines Horizonts in den erfassten Bild¬ daten zu ermitteln; und einer Detektoreinrichtung (3) , die dazu ausgelegt ist, eine Erhebung und/oder eine Senke in der Umgebung des Fahrzeugs (10) zu detektieren, falls der Verlauf (HL) des Horizonts in den erfassten Bilddaten von einem vorgegebenen Referenzverlauf (RL) für den Horizont ab¬ weicht .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bilderfassungseinrichtung (1-i) mehrere Kameras umfasst.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Bilderfassungseinrichtung (1-i) die Umgebung um das Fahrzeug (10) herum vollständig erfasst.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Referenzspeicher, der dazu ausgelegt ist, den vorgegebe¬ nen Referenzverlauf (RL) den Horizont bereitzustellen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vorgegebene Referenzverlauf (RL) des Horizonts fest vor¬ gegeben ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Kalibrierungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, den vorgegebenen Referenzverlauf (RL) des Horizonts zu er¬ mitteln .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Kalibrierungseinrichtung einen Lagesensor umfasst, der dazu ausgelegt ist, eine Neigung des Fahrzeugs (10) zu ermitteln.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, mindestens eine Funktion des Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit von der detektierten Erhebung und/oder der detektierten Senke anzupassen .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Funktion des Fahrzeugs (10) ein Anpassen der Leuchtweite eines Scheinwerfers des Fahrzeugs (10), ein Anpassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10), ein Abbremsen des Fahrzeugs (10) und/oder ein Ausgeben einer Signalisie¬ rung umfasst.
10. Kraftfahrzeug (10) mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Geländeverlaufs nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Verfahren zur Detektion eines Geländeverlaufs in der Umgebung eines Fahrzeugs (10), mit den Schritten:
Erfassen (Sl) von Bilddaten der Umgebung des Fahrzeugs (10) ;
Ermitteln (S2) des Verlaufs (HL) eines Horizonts in den erfassten Bilddaten; und
Detektieren (S3) einer Erhebung und/oder einer Senke in der Umgebung des Fahrzeugs (10), falls der ermittelte Verlauf (HL) des Horizonts in den erfassten Bilddaten von einem vorgegebenen Referenzverlauf (RL) für den Horizont abweicht.
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