WO2021219571A1 - Verfahren und system zum automatischen bestimmen eines anzeigestatus einer verkehrssignalanlage - Google Patents

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WO2021219571A1
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Felix MODES
Oliver Wick
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • G08G1/096766—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission
    • G08G1/096783—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission where the origin of the information is a roadside individual element

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for automatically determining a display status of a traffic signal system, such as a traffic light system.
  • a traffic signal system such as a traffic light system.
  • Such a method or system can be used in particular in a vehicle which is set up for automated driving through to driverless driving.
  • TAF partially automated driving
  • the system can automatically cope with driving in all situations for a specific application; a driver is no longer required for this application.
  • the above four degrees of automation according to the definition of the BASt correspond to the SAE levels 1 to 4 of the standard SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering).
  • highly automated driving (FIAF) according to BASt corresponds to Level 3 of the SAE J3016 standard.
  • SAE J3016 provides for SAE level 5 as the highest degree of automation, which is not included in the definition of BASt.
  • SAE level 5 corresponds to driverless driving, in which the system can automatically cope with all situations like a human driver during the entire journey; a driver is generally no longer required.
  • One step of the method is the recognition of a traffic signal system in a vehicle environment of a vehicle.
  • the vehicle can be set up for at least partially automated driving, for example.
  • the vehicle can be set up to be controlled at least partially in an automated manner as a function of the automatically determined display status of the traffic signal system.
  • the traffic signal system can be recognized at least partially on the basis of map data which indicate a position of the traffic signal system.
  • map data which indicate a position of the traffic signal system.
  • a comparison or plausibility check of data recorded by means of environment sensors can be carried out with previously known cartographic data that are provided, for example, in a geodatabase.
  • the step of recognizing the traffic signal system also includes recognizing a signal transmitter structure of the traffic signal system.
  • a signal transmitter structure is recognized, such as a typical traffic light structure with two or three light signal transmitters, which are arranged vertically one above the other or horizontally next to one another in a certain order.
  • Regional or local aspects can also play a role in this detection, for example in such a way that, depending on the country in which the vehicle is located, a comparison with data recorded by sensors with certain "expected" signal transmitter structures (e.g. stored in corresponding databases) he follows.
  • Another step is the acquisition of an electromagnetic signal emanating from the traffic signal system.
  • the electromagnetic signal can be, for example, a light signal in the optical wavelength range, such as a red, green or yellow light signal in a traffic light system.
  • the electromagnetic signal can also include frequencies in a non-visible range.
  • the electromagnetic signal can be detected by means of suitable sensors, such as an optical camera and / or one or more lidar sensors.
  • suitable sensors such as an optical camera and / or one or more lidar sensors.
  • suitable sensors such as an optical camera and / or one or more lidar sensors.
  • current camera systems or new technologies such as event-based cameras, which can recognize different flicker patterns through frame rates in the 1 ms range, can be used for this purpose.
  • fluctuations in the intensity of the recorded signal over time are automatically recognized.
  • the intensity fluctuations can for example be a flickering of a light source, for example as a result of power fluctuations in the case of an AC voltage supply of an incandescent lamp or a pulse width modulation (PWM) in an LED.
  • PWM pulse width modulation
  • the intensity fluctuations can be caused, for example, by changes in luminance, as a rule, by unwanted fluctuations in the network voltage in a power network that feeds the traffic signal system. This phenomenon is often referred to as "flicker". It is also within the scope of the invention that, according to some embodiments, the intensity fluctuations can include specifically generated intensity fluctuations. For example, information to be transmitted can be coded in the signal by means of corresponding, specifically generated intensity fluctuations.
  • a step can accordingly also be provided in which a signal with specific intensity fluctuations is generated in a targeted manner by means of a traffic signal system.
  • one or more frequencies of the intensity fluctuations of the signal can be greater than a so-called flicker fusion frequency.
  • the frequency (s) of the intensity fluctuations can be, for example, at least 22 Hz, preferably at least 90 Hz.
  • Another step of the method according to the invention is the determination of a display status of the traffic signal system.
  • the determination takes place as a function of the detected intensity fluctuations and of an original location of the detected signal in relation to the signal transmitter structure (i.e. relative to the signal transmitter structure).
  • the determination of the display status is generally understood to mean an automatic recognition of a certain display status (e.g. "red” or “green” in the case of a traffic light system).
  • the determination of the display status can take place, for example, as a function of the presence of such intensity fluctuations at a specific location within the recognized signal transmitter structure.
  • the traffic light status is "red"("green” / "yellow”).
  • the determination takes place as a function of properties of the recorded intensity fluctuations per se.
  • This can relate, for example, to the evaluation of quantitative properties such as a frequency of the intensity fluctuations, whereby, for example, a specific frequency can be assigned to a specific display status.
  • a frequency of the intensity fluctuations whereby, for example, a specific frequency can be assigned to a specific display status.
  • the red signal light can be specifically provided with a temporal intensity fluctuation at a certain frequency (or in a certain frequency range) and the green signal light can be provided with a temporal intensity fluctuation at a certain other frequency (or in a certain other frequency range).
  • a particularly reliable display status detection can therefore not only take place on the basis of an assignment of the original location of the detected signal (with the intensity fluctuations) relative to the detected signal transmitter structure, but also on the basis of a direct assignment of the frequency of the detected intensity fluctuations to a specific display status.
  • the intensity fluctuations can not only be assigned to a respective display status on the basis of a frequency or a frequency range, but in accordance with some embodiments, using appropriately designed temporal intensity fluctuations, any complex logical coding of the signal can be used as the basis for such a display status-related assignment will.
  • the invention includes the knowledge that, on the basis of fluctuations in the intensity of electromagnetic signals over time, which emanate from a traffic signal system, profitable information can be generated which can be used in particular in the context of automated driving functions.
  • the recognition performance of an automatic traffic light status recognition can be increased by increasing intensity fluctuations in a respective lighting unit (e.g. flickering or flickering in a traffic light system with LEDs).
  • a recorded light signal can be assigned to a respective traffic light status based on a detected original location of the light signal relative to a recognized signal transmitter structure (eg “red”, “green”, “yellow” in a vertical arrangement).
  • the potential of the invention for improving the recognition performance can be illustrated with the following example scenario:
  • the exact position of a traffic light system is noted on a map that is available to an automated vehicle.
  • a conventional camera detects the traffic light system in the vicinity of the vehicle and it is recognized as the traffic light system recorded on the map.
  • the signaling structure of the traffic light system and, if applicable, the current traffic light color is recognized by the camera.
  • a flicker of a currently lit traffic light LED is used to make a plausibility check of the traffic light status in order to initiate the correct reaction of the automated vehicle to it.
  • the traffic light status for the plausibility check is determined as a function of the detected flicker and of an original location of the detected light signal in relation to the signal transmitter structure.
  • the traffic light color can be deduced from the position of the detected flicker (e.g. "green” if the flicker is detected at the lowest position of a vertical signal transmitter structure).
  • the traffic light status can also be detected, for example, if the traffic light color cannot be detected directly due to the low sun, but the signaling structure of the traffic light system (e.g. the arrangement of “red”, “green”, “yellow”) can be detected .
  • the signaling structure of the traffic light system e.g. the arrangement of “red”, “green”, “yellow”
  • the method can, for example, additionally include the following steps: recognition of a color of the detected signal; Determine one Display status of the traffic signal system as a function of the recognized color; and comparing (ie plausibility checking) the display status determined as a function of the color with the display status determined as a function of the intensity fluctuations and the original location of the signal.
  • the method can include: recognizing a contour of a light source of the detected signal (e.g. “circle” or “arrow to the right”); Determining a display status of the traffic signal system as a function of the recognized contour; and comparing (i.e. plausibility checking) the display status determined as a function of the contour with the display status determined as a function of the intensity fluctuations and the original location of the signal.
  • recognizing a contour of a light source of the detected signal e.g. “circle” or “arrow to the right”
  • Determining a display status of the traffic signal system as a function of the recognized contour
  • comparing i.e. plausibility checking
  • the fluctuations in the intensity of the signal over time can also have been generated in a targeted manner, specifically in such a way that they encode certain information.
  • the traffic signal system can be used, for example, to transmit information and provide the vehicle with a wide range of additional information in addition to its own display status
  • the information determined by the logical decoding is then conveyed to a vehicle occupant by means of a display and / or playback device.
  • the display or reproduction can take place, for example, optically and / or acoustically.
  • the vehicle is controlled at least partially in an automated manner as a function of the information determined by the logical decoding. This can concern, for example, cases in which information that is exchanged within the framework of a system for cooperative driving is transmitted from the traffic signal system to the vehicle in the manner described.
  • a second aspect of the invention relates to a system for automatically determining a display status of a traffic signal system.
  • the system can, for example, be provided for arrangement in or on a vehicle, in particular an automated vehicle.
  • the senor or sensors comprise a (eg optical) camera and / or a lidar sensor. Furthermore, according to one embodiment, the sensor or sensors can be designed to detect intensity fluctuations of the detected signal with one or more frequencies in a frequency range that cannot be resolved by the human eye. These can be frequencies above a flicker fusion frequency, for example. For example, the frequencies can be at least 22 flz, preferably at least 90 flz.
  • a camera with a frame rate in the 1 ms range can be used as a sensor in order to detect such comparatively high-frequency fluctuations in intensity.
  • 1 shows schematically and by way of example a system for automatically determining a display status of a traffic signal system according to one or more embodiments
  • 2 shows a schematic flow diagram of a method for automatically determining a display status of a traffic signal system according to one or more embodiments.
  • the vehicle 1 is equipped with a system 10 according to the invention for automatically determining a display status of a traffic signal system 3.
  • the system 10 comprises a camera 101 and an evaluation unit 102 connected to the camera 101.
  • the exact position of the traffic light system 3 is noted on a map that is available to the automated vehicle 1.
  • the camera 101 detects the traffic light system 3 in the vicinity of the vehicle 1.
  • the evaluation unit 102 the traffic light system 3 is recognized as the traffic light system 3 recorded on the map.
  • the signal generator structure of the traffic light system 3 (in the present case a customary vertical arrangement of circular signal lamps in the sequence: red above, yellow in the middle, green below) is recognized by means of the camera 101 and the evaluation unit.
  • step 21 Detection 21 of a traffic signal system 3 in a vehicle environment of a vehicle 1, including a signal transmitter structure of the traffic signal system 3.
  • the camera 101 also detects the light signal emitted by the traffic light system 3, possibly including its color (red), in accordance with step 22 according to FIG.
  • the camera 101 detects a flickering of the light signal emanating from the traffic light system 3, which for example originates from a PWM of the signal light, which can be in the form of LEDs.
  • the flickering can, for example, be so high-frequency that it is not resolved by the human eye.
  • the traffic light status is then determined as a function of the detected flicker and of an original location of the detected light signal in relation to the signal transmitter structure.
  • the current traffic light status is deduced from the position of the detected flicker (in this case: “red”, since the flicker is detected at the top position of the recognized vertical traffic light structure).
  • step 24 in FIG. 2 determining a display status of the traffic signal system 3, the determination 23 taking place as a function of the detected intensity fluctuations and of an original location of the detected signal in relation to the signal transmitter structure.
  • the traffic light status can also be detected, for example, when the traffic light color cannot be detected directly due to the low sun, but the signal transmitter structure of the traffic light system 3 can be detected.
  • a correct reaction of the automated vehicle 1 can then be initiated automatically (e.g. stopping in front of the red traffic light).

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage (3), umfassend die Schritte: Erkennen (21) einer Verkehrssignalanlage (3) in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs (1), einschließlich einer Signalgeberstruktur der Verkehrssignalanlage (3); Erfassen (22) eines von der Verkehrssignalanlage (3) ausgehenden elektromagnetischen Signals; Erkennen (23) von zeitlichen Intensitätsschwankungen des erfassten Signals; und Bestimmen (24) eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage (3), wobei das Bestimmen (23) in Abhängigkeit von den erkannten Intensitätsschwankungen und von einem Ursprungsort des erfassten Signals bezogen auf die Signalgeberstruktur erfolgt.

Description

Verfahren und System zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage
Die Erfindung betrifft Verfahren und ein System zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage, wie z.B. einer Ampelanlage. Ein solches Verfahren bzw. System kann insbesondere bei einem Fahrzeug zum Einsatz kommen, welches zum automatisierten Fahren bis hin zum fahrerlosen Fahren eingerichtet ist.
Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad.
Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt- Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt.
Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss.
Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen.
Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade gemäß der Definition der BASt entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (FIAF) gemäß der BASt dem Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen zur automatischen Verkehrssignalerkennung, beispielsweise zum Bestimmen eines Anzeigestatus einer Ampelanlage, bekannt. Die so gewonnenen Informationen können beispielsweise für automatisierte Fahrfunktionen eines Fahrzeugs verwendet werden, d.h., automatisierte Fahrfunktionen können in Abhängigkeit solcher Informationen gesteuert werden. Die bekannten Lösungen zur automatischen Verkehrssignalerkennung beruhen vorwiegend auf optischen Erkennungssystemen, welche künstliche Lichtquellen, wie z.B. Ampeln, Scheinwerfer, Bremsleuchten, Blinker etc., anhand deren Farben und Formen und ggf. im Kontext der jeweiligen Situation erkennen.
Nachteilig ist dabei, dass die Erkennungsperformance häufig durch bestimmte Umgebungsbedingungen, wie z.B. Gegenlicht, Nebel, Regen etc., limitiert ist. Eine Limitierung kann z.B. auch daraus resultieren, dass ein verwendeter Kamera- Bildwandler (Englisch: camera imager) einen bestimmten Farbkanal, der für die Erkennung relevant ist, nicht unterstützt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage anzugeben, das die Nachteile von im Stand der Technik bekannten Lösungen wenigstens teilweise überwindet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Beispielsweise kann eine weiter unten erwähnte allgemeine Informationsübertragung durch eine Verkehrssignalanlage, welche ausgebildet ist, Informationen (z.B. der in den Ansprüchen 6-8 genannten Art) gezielt mittels zeitabhängiger Intensitätsschwankungen eines elektromagnetischen Signals zu kodieren, prinzipiell auch unabhängig von den im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten in ihrer Gesamtheit umgesetzt werden.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Bestimmen (i.S.v. Erkennen) eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage.
Bei der Verkehrssignalanlage kann es sich beispielsweise um eine Lichtsignalanlage (LSA; umgangssprachlich häufig auch als „Ampelanlage“ bezeichnet) handeln. In dieser Konstellation kann sich der zu bestimmende Anzeigestatus z.B. auf einen Ampelstatus der Art „an“, „aus“, „rot“, „grün“, „gelb“, „blinkend“, „Pfeil nach rechts“, „Pfeil nach links“, o.Ä. beziehen.
Ein Schritt des Verfahrens ist das Erkennen einer Verkehrssignalanlage in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs.
Das Fahrzeug kann dabei z.B. zum wenigstens teilweise automatisierten Fahren eingerichtet sein. Insbesondere kann das Fahrzeug eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem automatisch bestimmten Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage wenigstens teilweise automatisiert gesteuert zu werden.
Mit dem (automatischen) Erkennen einer Verkehrssignalanlage ist gemeint, dass eine Verkehrssignalanlage als solche erkannt wird, d.h., dass ein Objekt im Fahrzeugumfeld im Sinne einer Klassifikation als Verkehrssignalanlage identifiziert wird.
Beispielsweise kann das Erkennen der Verkehrssignalanlage wenigstens teilweise anhand von Kartendaten erfolgen, die eine Position der Verkehrssignalanlage angeben. Mit anderen Worten kann z.B. im Rahmen des Erkennens der Verkehrssignalanlage ein Abgleich bzw. eine Plausibilisierung von mittels Umfeldsensorik erfassten Daten mit vorbekannten kartografischen Daten erfolgen, die z.B. in einer Geodatenbank bereitgestellt sind.
Der Schritt des Erkennens der Verkehrssignalanlage, schließt auch das Erkennen einer Signalgeberstruktur der Verkehrssignalanlage ein. Das bedeutet, dass eine vorbekannte Signalgeberstruktur erkannt wird, wie z.B. eine typische Ampelstruktur mit zwei oder drei Lichtsignalgebern, die in bestimmter Reihenfolge vertikal übereinander oder horizontal nebeneinander angeordnet sind. Bei dieser Erkennung können auch regionale oder lokale Gesichtspunkte eine Rolle spielen, etwa in der Weise, dass je nach einem Land, in welchem sich das Fahrzeug befindet, ein Abgleich mit sensorisch erfasster Daten mit bestimmten (z.B. in entsprechenden Datenbanken abgelegten) „erwarteten“ Signalgeberstrukturen erfolgt.
Ein weiterer Schritt ist das Erfassen eines von der Verkehrssignalanlage ausgehenden elektromagnetischen Signals.
Das elektromagnetische Signal kann z.B. ein Lichtsignal im optischen Wellenlängenbereich sein, wie z.B. ein rotes, grünes oder gelbes Leuchtsignal bei einer Ampelanlage. Alternativ oder zusätzlich kann das elektromagnetische Signal auch Frequenzen in einem nicht sichtbaren Bereich umfassen.
Das Erfassen des elektromagnetischen Signals kann mittels geeigneter Sensoren, wie z.B. einer optischen Kamera und/oder eines oder mehrerer Lidar-Sensoren, erfolgen. Beispielsweise können hierfür aktuelle Kamerasysteme oder neuartige Technologien, wie z.B. Event-basierte Kameras, die durch Framerates im 1-ms- Bereich unterschiedliche Flicker-Muster erkennen können, eingesetzt werden. In einem weiteren Schritt werden zeitliche Intensitätsschwankungen des erfassten Signals automatisch erkannt. Die Intensitätsschwankungen können beispielsweise ein Flimmern eines Leuchtmittels sein, z.B. in Folge von Leistungsschwankungen im Fall einer Wechselspannungsversorgung einer Glühlampe oder einer Pulsweitenmodulation (PWM) bei einer LED. Alternativ oder zusätzlich können die Intensitätsschwankungen z.B. auf Leuchtdichteänderungen durch im Regelfall ungewollte Schwankungen der Netzspannung in einem Stromnetz, welches die Verkehrssignalanlage speist, hervorgerufen werden. Dieses Phänomen wird häufig auch als „Flicker“ bezeichnet. Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, dass die Intensitätsschwankungen gemäß einigen Ausführungsformen gezielt erzeugte Intensitätsschwankungen umfassen können. Beispielsweise können durch entsprechende gezielt erzeugte Intensitätsschwankungen zu übermittelnde Informationen in dem Signal kodiert sein.
In einer weiter gefassten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dementsprechend ferner ein Schritt vorgesehen sein, in welchem mittels einer Verkehrssignalanlage ein Signal mit bestimmten Intensitätsschwankungen gezielt erzeugt wird.
Hinsichtlich weiterer Eigenschaften der Intensitätsschwankungen des Signals ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass diese mit einer oder mehreren Frequenzen in einem für das menschliche Auge nicht auflösbaren Frequenzbereich erfolgen. Insbesondere können eine oder mehrere Frequenzen der Intensitätsschwankungen des Signals größer als eine sogenannte Flimmerverschmelzungsfrequenz sein. Die Frequenz(en) der Intensitätsschwankungen kann bzw. können beispielsweise mindestens 22 Hz, bevorzugt mindestens 90 Hz betragen.
Ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage. Dabei erfolgt das Bestimmen in Abhängigkeit von den erkannten Intensitätsschwankungen und von einem Ursprungsort des erfassten Signals bezogen auf die Signalgeberstruktur (d.h. relativ zu der Signalgeberstruktur).
Unter dem Bestimmen des Anzeigestatus ist allgemein ein automatisches Erkennen eines bestimmten Anzeigestatus (z.B. „rot“ oder „grün“ bei einer Ampelanlage) zu verstehen.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Bestimmen des Anzeigestatus z.B. in Abhängigkeit des Vorhandenseins solcher Intensitätsschwankungen an einem bestimmten Ort innerhalb der erkannten Signalgeberstruktur erfolgen. Mit anderen Worten kann z.B. aus dem Erfassen von Intensitätsschwankungen in einem oberen (unteren/mittleren) Bereich einer erkannten Ampelstruktur automatisch darauf geschlossen werden, dass der Ampelstatus „rot“ („grün“/„gelb“) ist.
Es kann über eine solche eher qualitative Abhängigkeit von den erfassten Intensitätsschwankungen hinaus aber beispielsweise auch vorgesehen sein, dass das Bestimmen in Abhängigkeit von Eigenschaften der erfassten Intensitätsschwankungen an sich erfolgt. Dies kann sich beispielsweise auf die Auswertung quantitativer Eigenschaften wie einer Frequenz der Intensitätsschwankungen beziehen, wobei z.B. eine bestimmte Frequenz einem bestimmten Anzeigestatus zugeordnet sein kann. So kann z.B. bei einer Ampelanlage das rote Signallicht gezielt mit einer zeitlichen Intensitätsschwankung bei einer bestimmten Frequenz (oder in einem bestimmten Frequenzbereich) versehen sein und das grüne Signallicht kann gezielt mit einer zeitlichen Intensitätsschwankung bei einer bestimmten anderen Frequenz (oder in einem bestimmten anderen Frequenzbereich) versehen sein. Eine besonders zuverlässige Anzeigestatuserkennung kann demnach nicht nur anhand einer Zuordnung des Ursprungsorts des erfassten Signals (mit den Intensitätsschwankungen) relativ zu der erkannten Signalgeberstruktur erfolgen, sondern zusätzlich anhand einer direkten Zuordnung der Frequenz der erfassten Intensitätsschwankungen zu einem bestimmten Anzeigestatus.
Die Intensitätsschwankungen können dabei nicht nur anhand einer Frequenz bzw. eines Frequenzbereichs einem jeweiligen Anzeigestatus zugeordnet werden, sondern es kann im Einklang mit einigen Ausführungsformen über entsprechend ausgestaltete zeitliche Intensitätsschwankungen grundsätzlich eine beliebig komplexe logische Kodierung des Signals als Grundlage für eine solche Anzeigestatus-bezogene Zuordnung verwendet werden.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass anhand von zeitlichen Intensitätsschwankungen elektromagnetischer Signale, die von einer Verkehrssignalanlage ausgehen, gewinnbringende Informationen generiert werden können, welche insbesondere im Rahmen automatisierter Fahrfunktionen verwendet werden können. So kann z.B. die Erkennungsperformance einer automatischen Ampelstatuserkennung erhöht werden, indem Intensitätsschwankungen einer jeweiligen Leuchteinheit (z.B. ein Flimmern oder Flickern bei einer Ampelanlage mit LEDs) erkannt werden. Dabei kann eine Zuordnung eines erfassten Leuchtsignals zu einem jeweiligen Ampelstatus anhand eines erfassten Ursprungsorts des Leuchtsignals relativ zu einer erkannten Signalgeberstruktur (z.B. „rot“, „grün“, „gelb“ in vertikaler Anordnung) erfolgen.
Das Potenzial der Erfindung für eine Verbesserung der Erkennungsperformance kann mit dem folgenden Beispielszenario verdeutlicht werden: In einer Karte, die einem automatisierten Fahrzeug zur Verfügung steht, ist die genaue Position einer Ampelanlage vermerkt. Eine übliche Kamera detektiert die Ampelanlage im Fahrzeugumfeld, und sie wird als die in der Karte verzeichnete Ampelanlage erkannt. Darüber hinaus wird mittels der Kamera die Signalgeberstruktur der Ampelanlage und ggf. die aktuelle Ampelfarbe erkannt. Bei Erkennung der Ampelfarbe wird über ein detektiertes Flimmern einer aktuell leuchtenden Ampel LED eine Plausibilisierung des Ampelstatus vorgenommen, um die richtige Reaktion des automatisierten Fahrzeugs darauf einzuleiten. Dabei wird der Ampelstatus für die Plausibilisierung in Abhängigkeit von dem erkannten Flimmern und von einem Ursprungsort des erfassten Leuchtsignals bezogen auf die Signalgeberstruktur bestimmt. Mit anderen Worten kann über die Position des detektierten Flimmerns auf die Ampelfarbe zurückgeschlossen werden (z.B. „grün“, wenn das Flimmern an der untersten Position einer vertikalen Signalgeberstruktur detektiert wird).
Auf diese Weise kann der Ampelstatus beispielsweise auch dann detektiert werden, wenn die Ampelfarbe aufgrund von tiefstehender Sonne nicht direkt detektiert werden kann, die Signalgeberstruktur der Ampelanlage (d.h. z.B. die Anordnung von „rot“, „grün“, „gelb“) jedoch detektiert werden kann.
Im Einklang mit dem vorstehend erläuterten Beispielszenario kann das erfindungsgemäße Bestimmen des Anzeigestatus z.B. als Plausibilisierung einer anderen Erkennungsmethode (z.B. direkt anhand der Farbe und/oder der Kontur einer Lichtquelle des Signals) erfolgen.
So kann das Verfahren gemäß einer Weiterbildung z.B. zusätzlich die folgenden Schritte umfassen: Erkennen einer Farbe des erfassten Signals; Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage in Abhängigkeit von der erkannten Farbe; und Vergleichen (d.h. Plausibilisieren) des in Abhängigkeit von der Farbe bestimmten Anzeigestatus mit dem in Abhängigkeit von den Intensitätsschwankungen und dem Ursprungsort des Signals bestimmten Anzeigestatus.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren umfassen: Erkennen einer Kontur einer Lichtquelle des erfassten Signals (z.B. „Kreis“ oder „Pfeil nach rechts“); Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage in Abhängigkeit von der erkannten Kontur; und Vergleichen (d.h. Plausibilisieren) des in Abhängigkeit von der Kontur bestimmten Anzeigestatus mit dem in Abhängigkeit von den Intensitätsschwankungen und dem Ursprungsort des Signals bestimmten Anzeigestatus.
Wie weiter oben bereits erwähnt, können die zeitlichen Intensitätsschwankungen des Signals bei einigen Ausführungsformen auch gezielt erzeugt worden sein, und zwar in der Weise, dass sie bestimmte Informationen kodieren. Hierdurch kann die Verkehrssignalanlage z.B. zur Informationsübertragung dienen und dem Fahrzeug über ihren eigenen Anzeigestatus hinaus vielfältige weitere Informationen bereitstellen
Im Einklang damit kann das Verfahren gemäß einer Weiterbildung ein logisches Dekodieren der zeitlichen Intensitätsschwankungen und dadurch Bestimmen von wenigstens einem Element aus der folgenden Auflistung umfassen: Verbale Kommunikationsinhalte, z.B. der Art wie sie üblicherweise im Radio oder als Sprachdaten im Rahmen des Mobilfunks übertragen werden; Wetterinformationen (z.B. Wetterwarnungen); Informationen zur Verkehrslage (z.B. Verkehrswarnungen); Informationen, die im Rahmen eines Systems zum kooperativen Fahren ausgetauscht werden (z.B. Trajektorieninformationen für eine Manöverkoordination).
Gemäß einer Ausführungsvariante werden die durch die logische Dekodierung bestimmten Informationen einem Fahrzeuginsassen sodann mittels einer Anzeige- und/oder Wiedergabevorrichtung vermittelt werden. Dabei kann die Anzeige oder Wiedergabe z.B. optisch und/oder akustisch erfolgen. Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Fahrzeug in Abhängigkeit von den durch die logische Dekodierung bestimmten Informationen wenigstens teilweise automatisiert gesteuert wird. Dies kann z.B. Fälle betreffen, in denen Informationen, die im Rahmen eines Systems zum kooperativen Fahren ausgetauscht werden, in der beschriebenen Weise von der Verkehrssignalanlage an das Fahrzeug übermittelt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage. Das System kann z.B. zur Anordnung in oder an einem Fahrzeug, insbesondere einem automatisierten Fahrzeug, vorgesehenen sein.
Das System umfasst einen oder mehrere Sensoren und eine oder mehrere Auswerteeinheiten, wobei das System eingerichtet ist, die folgenden Schritte jeweils mittels wenigstens eines der Sensoren und/oder mittels wenigstens einer der Auswerteeinheiten auszuführen: Erkennen einer Verkehrssignalanlage in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs, einschließlich einer Signalgeberstruktur der Verkehrssignalanlage; Erfassen eines von der Verkehrssignalanlage ausgehenden elektromagnetischen Signals; Erkennen von zeitlichen Intensitätsschwankungen des erfassten Signals; Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage, wobei das Bestimmen in Abhängigkeit von den erkannten Intensitätsschwankungen und von einem Ursprungsort des erfassten Signals bezogen auf die Signalgeberstruktur erfolgt.
Beispielsweise kann (können) die Auswerteeinheit(en) eingerichtet sein, einen entsprechenden Algorithmus ausführen, der die vorstehenden Verfahrensschritte unterstützt. Dabei kann es sich grundsätzlich um einen deterministischen oder um einen nicht deterministischen (z.B. auf einem neuronalen Netzwerk beruhenden) Algorithmus handeln.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen der oder die Sensoren eine (z.B. optische) Kamera und/oder einen Lidar-Sensor. Ferner können gemäß einer Ausführungsform der oder die Sensoren ausgebildet sind, Intensitätsschwankungen des erfassten Signals mit einer oder mehreren Frequenzen in einem für das menschliche Auge nicht auflösbaren Frequenzbereich zu erfassen. Dies können z.B. Frequenzen oberhalb einer Flimmerverschmelzungsfrequenz sein. Beispielsweise können die Frequenzen mindestens 22 Flz, bevorzugt mindestens 90 Flz betragen.
Es kann z.B. als Sensor eine Kamera mit einer Frame-Rate im 1-ms-Bereich eingesetzt werden, um derartige vergleichsweise hochfrequente Intensitätsschwankungen zu detektieren.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender weise auch für das erfindungsgemäße System nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems entsprechen den in der Beschreibung oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt.
Beispielsweise kann im Einklang mit einer oben beschriebenen Verfahrensvariante ein weiter gefasstes System zusätzlich auch die Verkehrssignalanlage umfassen, welche eingerichtet ist, ein elektromagnetisches Signal mit bestimmten Intensitätsschwankungen (z.B. bestimmten Frequenzen oder auch komplexeren Kodierungen) gezielt zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 schematisch und beispielhaft ein System zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
Figur 1 veranschaulicht schematisch ein Beispielszenario mit einem automatisierten Fahrzeug 1 , das sich an eine Verkehrssignalanlage in Form einer Ampelanlage 3 annähert.
Das Fahrzeug 1 ist mit einem erfindungsgemäßen System 10 zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage 3 ausgestattet. Das System 10 umfasst eine Kamera 101 und eine mit der Kamera 101 verbundene Auswerteeinheit 102.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Systems 10 gemäß Figur 1 im Rahmen des Beispielszenarios erläutert, wobei sogleich auch auf die in der Figur 2 schematisch veranschaulichten allgemeinen Verfahrensschritte 21 , 22, 23, 24 Bezug genommen wird.
In einer Karte, die dem automatisierten Fahrzeug 1 zur Verfügung steht, ist die genaue Position der Ampelanlage 3 vermerkt. Die Kamera 101 detektiert die Ampelanlage 3 im Fahrzeugumfeld des Fahrzeugs 1 . Mittels der Auswerteeinheit 102 wird die Ampelanlage 3 als die in der Karte verzeichnete Ampelanlage 3 erkannt.
Darüber hinaus wird mittels der Kamera 101 und der Auswerteeinheit die Signalgeberstruktur der Ampelanlage 3 (vorliegend eine übliche vertikale Anordnung kreisrunder Signalleuchte in der Abfolge: oben rot, mittig gelb, unten grün) erkannt.
Bezogen auf den schematischen Verfahrensablauf gemäß Figur 2 entspricht dies dem Schritt 21 : Erkennen 21 einer Verkehrssignalanlage 3 in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs 1 , einschließlich einer Signalgeberstruktur der Verkehrssignalanlage 3. Die Kamera 101 erfasst zudem auch das von der Ampelanlage 3 ausgesendete Leuchtsignal, ggf. einschließlich dessen Farbe (rot), entsprechend dem Schritt 22 gemäß Figur 2: Erfassen 22 eines von der Verkehrssignalanlage 3 ausgehenden elektromagnetischen Signals.
Darüber hinaus erkennt die Kamera 101 (ggf. im Zusammenspiel mit der Auswerteeinheit 102) ein Flimmern des von der Ampelanlage 3 ausgehenden Leuchtsignals, welches beispielsweise von einer PWM der Signalleuchte, die in Form von LEDs ausgebildet sein kann, herrührt. Das Flimmern kann dabei z.B. so hochfrequent sein, dass es vom menschlichen Auge nicht aufgelöst wird.
Dies entspricht dem Schritt 23 in Figur 2: Erkennen von zeitlichen Intensitätsschwankungen des erfassten Signals.
Mittels der Auswerteeinheit 102 wird sodann der Ampelstatus in Abhängigkeit von dem erkannten Flimmern sowie von einem Ursprungsort des erfassten Leuchtsignals bezogen auf die Signalgeberstruktur bestimmt. Mit anderen Worten wird über die Position des detektierten Flimmerns auf den aktuellen Ampelstatus zurückgeschlossen (vorliegend: „rot“, da das Flimmern an der obersten Position der erkannten vertikalen Ampelstruktur detektiert wird).
Dies entspricht dem Schritt 24 in Figur 2: Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage 3, wobei das Bestimmen 23 in Abhängigkeit von den erkannten Intensitätsschwankungen und von einem Ursprungsort des erfassten Signals bezogen auf die Signalgeberstruktur erfolgt.
Auf die beschriebene Weise kann der Ampelstatus z.B. auch dann detektiert werden, wenn die Ampelfarbe aufgrund von tiefstehender Sonne nicht direkt detektiert werden kann, die Signalgeberstruktur der Ampelanlage 3 jedoch detektiert werden kann.
Falls die Ampelfarbe zusätzlich auch direkt erkannt wird, kann über das detektierte Flimmern der aktuell leuchtenden Ampel-LED eine Plausibilisierung des Ampelstatus vorgenommen werden, um die Erkennungszuverlässigkeit zu erhöhen. Dementsprechend kann das Verfahren optional die folgenden die Schritte umfassen: Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage 3 in Abhängigkeit von der erkannten Farbe; und Vergleichen (d.h. Plausibilisieren) des in Abhängigkeit von der Farbe bestimmten Anzeigestatus mit dem in Abhängigkeit von den Intensitätsschwankungen und dem Ursprungsort des Signals bestimmten Anzeigestatus.
In Abhängigkeit des bestimmten Ampelstatus kann sodann automatisch eine richtige Reaktion des automatisierten Fahrzeugs 1 eingeleitet werden (z.B. Stoppen vor der roten Ampel).
Über das beschriebene Anwendungsszenario hinaus kann eine derartige automatische Detektion und Auswertung von erfassten Intensitätsschwankungen elektromagnetischer Signale im Straßenverkehr prinzipiell auch anderweitig nutzbar gemacht werden. So ist beispielsweise denkbar, dass ein Flimmern von LED- Fahrzeug-Scheinwerfern in der Nacht wird erkannt. Daraufhin kann z.B. ein Fernlichtassistent abblenden. Weiterhin ist allgemein eine Unterstützung einer Bildverarbeitung durch eine Detektion von Intensitätsschwankungen elektromagnetischer Signale (z.B. Flicker/Flimmern) vorstellbar, z.B. für die folgenden Anwendungen:
- Fahrzeugklassifikation durch eine Detektion eines Flimmerns oder Flickerns der Rückleuchten eines Fahrzeugs; - Unterstützung der Bildverarbeitung bei der Detektion von Abbiegevorgängen
(Detektion eines gesetzten Blinkers);
- Unterstützung der Bildverarbeitung bei der Detektion von Leuchtschriften.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage (3), umfassend die Schritte:
• Erkennen (21) einer Verkehrssignalanlage (3) in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs (1), einschließlich einer Signalgeberstruktur der Verkehrssignalanlage (3);
• Erfassen (22) eines von der Verkehrssignalanlage (3) ausgehenden elektromagnetischen Signals;
• Erkennen (23) von zeitlichen Intensitätsschwankungen des erfassten Signals;
• Bestimmen (24) eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage (3), wobei das Bestimmen (23) in Abhängigkeit von den erkannten Intensitätsschwankungen und von einem Ursprungsort des erfassten Signals bezogen auf die Signalgeberstruktur erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Intensitätsschwankungen des Signals mit einer oder mehreren Frequenzen in einem für das menschliche Auge nicht auflösbaren Frequenzbereich erfolgen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erkennen der Verkehrssignalanlage (3) wenigstens teilweise anhand von Kartendaten erfolgt, die eine Position der Verkehrssignalanlage (3) angeben.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
• Erkennen einer Farbe des erfassten Signals;
• Bestimmen eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage (3) in Abhängigkeit von der erkannten Farbe; · Vergleichen des in Abhängigkeit von der Farbe bestimmten
Anzeigestatus mit dem in Abhängigkeit von den Intensitätsschwankungen und dem Ursprungsort des Signals bestimmten Anzeigestatus.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (1) in Abhängigkeit von dem bestimmten Anzeigestatus wenigstens teilweise automatisiert gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: logisches Dekodieren der zeitlichen Intensitätsschwankungen und dadurch Bestimmen von wenigstens einem Element aus der folgenden Auflistung:
• Verbale Kommunikationsinhalte;
• Wetterinformationen;
• Informationen zur Verkehrslage;
• Informationen, die im Rahmen eines Systems zum kooperativen Fahren ausgetauscht werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die durch die logische Dekodierung bestimmten Informationen einem Fahrzeuginsassen mittels einer Anzeige- und/oder Wiedergabevorrichtung vermittelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Fahrzeug (1) in Abhängigkeit von den durch die logische Dekodierung bestimmten Informationen wenigstens teilweise automatisiert gesteuert wird.
9. System (10) zum automatischen Bestimmen eines Anzeigestatus einer Verkehrssignalanlage (3), umfassend einen oder mehrere Sensoren (101) und eine oder mehrere Auswerteeinheiten (102), wobei das System (10) eingerichtet ist, die folgenden Schritte jeweils mittels wenigstens eines der Sensoren (101) und/oder wenigstens einer der Auswerteeinheiten (102) auszuführen:
• Erkennen (21) einer Verkehrssignalanlage (3) in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs (1), einschließlich einer
Signalgeberstruktur der Verkehrssignalanlage (3);
• Erfassen (22) eines von der Verkehrssignalanlage (3) ausgehenden elektromagnetischen Signals; • Erkennen (23) von zeitlichen Intensitätsschwankungen des erfassten Signals;
• Bestimmen (23) eines Anzeigestatus der Verkehrssignalanlage (3), wobei das Bestimmen (23) in Abhängigkeit von den erkannten Intensitätsschwankungen und von einem Ursprungsort des erfassten Signals bezogen auf die Signalgeberstruktur erfolgt.
10. System (10) nach Anspruch 9, wobei der oder die Sensoren (101) eine Kamera und/oder einen Lidar-Sensor umfassen.
11. System (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der oder die Sensoren (101) ausgebildet sind, Intensitätsschwankungen des erfassten Signals mit einer oder mehreren Frequenzen in einem für das menschliche Auge nicht auflösbaren Frequenzbereich zu erfassen.
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