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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/566,042, die am 02. Dezember 2011 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zum Verbessern des Spurverfolgungsvermögens eines Kraftfahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugspurverfolgungssysteme können eine visuelle Objekterkennung einsetzen, um begrenzende Fahrspurlinien zu identifizieren, die auf einer Straße als Markierung angebracht sind. Durch diese Systeme können visuelle Verarbeitungstechniken eine Position zwischen dem Fahrzeug und den jeweiligen Fahrspurlinien sowie eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zur Spur schätzen.
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Existierende Kraftfahrzeugsichtsysteme können nach vorn gerichtete Kameras verwenden, die im Wesentlichen auf den Horizont gerichtet sein können, um das mögliche Sichtfeld zu vergrößern. Wenn jedoch ein vorausfahrendes Fahrzeug dem betreffenden Fahrzeug zu nahe kommt, kann das vorausfahrende Fahrzeug die Kamerasicht auf jegliche Spurmarkierungen verdecken, was die Erkennung von begrenzenden Fahrspurlinien schwierig oder unmöglich macht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Spurverfolgungssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Kamera und einen Spurverfolgungsprozessor. Die Kamera ist ausgestaltet, um ein Bild einer Straße von einem Weitwinkelsichtfeld zu empfangen und eine entsprechende digitale Darstellung des Bilds zu erzeugen. Bei einer Ausgestaltung kann die Kamera an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet sein und kann sie ein Sichtfeld umfassen, das größer als 130 Grad ist. Ferner kann die Kamera um einen Betrag, der größer als 25 Grad von der Horizontalen ist, nach unten geneigt sein.
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Der Spurverfolgungsprozessor ist ausgestaltet, um die digitale Darstellung des Bilds von der Kamera zu empfangen und um: eine oder mehrere Spurgrenzen zu detektieren, wobei jede Spurgrenze mehrere Spurgrenzpunkte umfasst; die mehreren Spurgrenzpunkte in ein kartesisches Fahrzeugkoordinatensystem umzuwandeln; und eine zuverlässigkeitsgewichtete Modellfahrspurlinie an die mehreren Punkte anzupassen.
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Beim Konstruieren der zuverlässigkeitsgewichteten Modellfahrspurlinie kann der Spurverfolgungsprozessor jedem Spurgrenzpunkt einen jeweiligen Zuverlässigkeitsgewichtungsfaktor zuordnen und dann die zuverlässigkeitsgesichtete Modellfahrspurlinie konstruieren, um die zugeordneten Zuverlässigkeitsgewichtungsfaktoren zu berücksichtigen. Somit kann die zuverlässigkeitsgesichtete Modellfahrspurlinie einem Punkt mit einem größeren Gewichtungsfaktor eine stärkere Gewichtung/einen stärkeren Einfluss verleihen als einem Punkt mit einem kleineren Gewichtungsfaktor. Die Zuverlässigkeitsgewichtungsfaktoren können stark von der Stelle abhängen, an der der Punkt in dem Bild-Frame erlangt wird. Beispielsweise kann der Spurverfolgungsprozessor bei einer Ausgestaltung ausgestaltet sein, um einem in einem zentralen Gebiet des Bilds identifizierten Spurgrenzpunkt einen größeren Zuverlässigkeitsgewichtungsfaktor zuzuordnen als einem in der Nähe eines Rands des Bilds identifizierten Punkt. Ähnlich ist der Spurverfolgungsprozessor ausgestaltet, um einem in der Nähe der Unterseite (Vordergrund) des Bilds identifizierten Spurgrenzpunkt einen größeren Zuverlässigkeitsgewichtungsfaktor zuzuordnen als einem in der Nähe der Mitte (Hintergrund) des Bilds identifizierten Punkt.
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Der Spurverfolgungsprozessor kann ferner ausgestaltet sein, um einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und der Modellfahrspurlinie zu ermitteln und eine Steuermaßnahme durchzuführen, wenn der Abstand unter einem Schwellenwert liegt.
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Der Spurverfolgungsprozessor kann ausgestaltet sein, um beim Detektieren der Spurgrenzen aus dem Bild: einen Horizont in dem Bild zu identifizieren; mehrere Strahlen in dem Bild zu identifizieren; und eine oder mehrere Spurgrenzen aus den mehreren Strahlen in dem Bild zu detektieren, wobei die detektierten Spurgrenzen zu einem Fluchtgebiet in der Nähe des Horizonts zusammenlaufen. Des Weiteren kann der Spurverfolgungsprozessor ferner ausgestaltet sein, um einen Strahl der mehreren Strahlen abzulehnen, wenn der Strahl den Horizont kreuzt.
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Auf ähnliche Weise umfasst ein Spurverfolgungsverfahren, das: ein Bild von einer an einem Fahrzeug angeordneten Kamera erlangt wird, wobei die Kamera ein Sichtfeld aufweist, das ausgestaltet ist, um einen Abschnitt einer Straße zu umfassen; eine Spurgrenze in dem Bild identifiziert wird, wobei die Spurgrenze mehrere Spurgrenzpunkte umfasst; die mehreren Spurgrenzpunkte in ein kartesisches Fahrzeugkoordinatensystem umgewandelt werden; und eine zuverlässigkeitsgewichtete Modellfahrspurlinie an die mehreren Punkte angepasst wird.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGNEN
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1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug, das ein Spurverfolgungssystem umfasst.
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2 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug, das auf einer Spur einer Straße angeordnet ist.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen von zuverlässigkeitsgewichteten Modellfahrspurlinien aus kontinuierlich erlangten Bilddaten.
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4 ist eine schematische Darstellung eines Bild-Frames, der durch eine an einem Fahrzeug angeordnete Weitwinkelkamera erlangt werden kann.
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5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren von begrenzenden Fahrspurlinien in einem Bild.
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6 ist der Bild-Frame von 4, erweitert mit einer Information einer begrenzenden Fahrspurlinie.
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7 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugkoordinatensystem mit mehreren zuverlässigkeitsgewichteten Modellfahrspurlinien.
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8 ist ein schematischer Bild-Frame mit einer Skala zum Anpassen der Zuverlässigkeitsgewichtung einer Information einer wahrgenommenen Spur gemäß ihrem Abstand von dem unteren Rand.
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9 ist ein schematischer Bild-Frame mit einem begrenzenden Bereich zum Anpassen der Zuverlässigkeitsgewichtung einer Information einer wahrgenommenen Spur gemäß einem geschätzten Umfang an Fischaugenverzerrung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Spurverfolgungssystem 11, das eine Kamera 12, einen Videoprozessor 14, einen Fahrzeugbewegungssensor 16 und einen Spurverfolgungsprozessor 18 umfasst. Wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird, kann der Spurverfolgungsprozessor 18 erlangte und/oder verbesserte Bilddaten 20 zusammen mit erfassten Fahrzeugbewegungsdaten 22 analysieren und/oder bewerten, um die Position des Fahrzeugs 10 auf einer Fahrspur 30 (allgemein in 2 dargestellt) zu ermitteln. Bei einer Ausgestaltung kann der Spurverfolgungsprozessor 18 nahezu in Echtzeit den Abstand 32 zwischen dem Fahrzeug 10 und einer rechten Fahrspurlinie 34, den Abstand 36 zwischen dem Fahrzeug 10 und einer linken Fahrspurlinie 38 und/oder die Fahrtrichtung 40 des Fahrzeugs 10 relativ zu der Spur 30 ermitteln.
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Der Videoprozessor 14 und der Spurverfolgungsprozessor 18 können jeweils als ein(e) oder mehrere digitale Rechner oder Datenverarbeitungseinrichtungen ausgeführt sein, die jeweils einen oder mehrere Mikroprozessoren oder zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), einen Nurlesespeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nurlesespeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeitstakt, einen Analog-Digital-Schaltkreis (A/D-Schaltkreis), einen Digital-Analog-Schaltkreis (D/A-Schaltkreis), einen Eingabe/Ausgabe-Schaltkreis (I/O-Schaltkreis), Leistungselektronik/-transformatoren und/oder eine Signalkonditionierungs- und Pufferelektronik aufweisen. Die einzelnen Steuer-/Verarbeitungsroutinen, die sich in den Prozessoren 14, 18 befinden oder leicht für diese zugänglich sind, können in einem ROM oder an anderen geeigneten konkreten Speicherorten und/oder in Speichereinrichtungen gespeichert sein und können automatisch durch zugehörige Hardwarekomponenten der Prozessoren 14, 18 ausgeführt werden, um die jeweilige Verarbeitungsfunktionalität bereitzustellen. Bei einer anderen Ausgestaltung können der Videoprozessor 14 und der Spurverfolgungsprozessor 18 durch eine einzelne Einrichtung, wie beispielsweise einen Digitalrechner oder eine Datenverarbeitungseinrichtung, ausgeführt sein.
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Wenn das Fahrzeug 10 die Straße 42 entlangfährt, können eine oder mehrere Kameras 12 visuell Markierungen 44 detektieren, die auf die Fahrbahn der Straße 42 gemalt oder in dieser eingebettet sein können, um die Spur 30 zu definieren. Die eine oder die mehreren Kameras 12 können jeweils ein(e) oder mehrere Linsen und/oder Filter umfassen, die geeignet sind, um Licht aus dem Sichtfeld 46 zu empfangen und/oder für einen Bildsensor zu formen. Der Bildsensor kann beispielsweise eine oder mehrere ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCDs) umfassen, die ausgestaltet sind, um Lichtenergie in ein digitales Signal umzuwandeln. Die Kamera 12 kann ein Videosignal 48 ausgeben, das beispielsweise mehrere Standbild-Frames umfassen kann, die sequentiell mit einer festen Rate (d. h. Frame-Rate) erfasst werden. Bei einer Ausgestaltung kann die Frame-Rate des Videosignals 48 größer als 5 Hertz (Hz) sein, wobei die Frame-Rate des Videosignals 48 bei einer stärker bevorzugten Ausgestaltung jedoch größer als 10 Hertz (Hz) sein kann.
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Die eine oder die mehreren Kameras 12 können in einer beliebigen geeigneten Orientierung/Ausrichtung mit dem Fahrzeug 10 positioniert sein, unter der Voraussetzung, dass sie das/die eine oder die mehreren Objekte oder Markierungen 44, die an oder entlang der Straße 42 angeordnet sind, vernünftig sehen können. Bei einer Ausgestaltung kann die Kamera 12, wie es allgemein in 1 und 2 gezeigt ist, an dem hinteren Abschnitt 50 des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, so dass sie die Straße 42 unmittelbar hinter dem Fahrzeug 10 geeignet sehen kann. Auf diese Weise kann die Kamera 12 auch eine Rücksicht-Rückfahrunterstützung für einen Fahrer des Fahrzeugs 10 bereitstellen. Um den sichtbaren Bereich hinter dem Fahrzeug 10 zu maximieren, wie beispielsweise, wenn sie auch als Rückfahrunterstützungsfunktion dient, kann die Kamera 12 eine Weitwinkellinse umfassen, um ein Sichtfeld 46 zu ermöglichen, das beispielsweise größer als 130 Grad ist. Ferner kann die Kamera 12, um den sichtbaren Bereich unmittelbar in der Nähe des Fahrzeugs 10 weiter zu maximieren, um einen Betrag, der beispielsweise größer als 25 Grad von der Horizontalen ist, nach unten in Richtung der Straße 42 geneigt werden. Auf diese Weise kann die Kamera 12 die Straße 42 innerhalb einer Entfernung 52 von 0,1 m–20 m von dem Fahrzeug 10 wahrnehmen, wobei die beste Auflösung bei einer Entfernung von beispielsweise 0,1 m–1,5 m auftritt. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Kamera 12 ähnlich mit einem breiten Sichtfeld 46 und einer Abwärtsneigung ausgestaltet sein, jedoch an dem Kühlergrill des Fahrzeugs 10 angeordnet und im Wesentlichen in eine vorwärts gewandte Richtung ausgerichtet sein.
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Der Videoprozessor 14 kann ausgestaltet sein, um mit der Kamera 12 gekoppelt zu sein, um die Erlangung einer Bildinformation von dem Sichtfeld 46 zu vereinfachen. Wie es beispielsweise in dem in 3 vorgesehenen Spurverfolgungsverfahren 60 dargestellt ist, kann der Videoprozessor 14 mit dem Verfahren 60 beginnen, in dem ein Bild 62 erlangt wird, das für eine Spurdetektion geeignet sein kann. Genauer gesagt kann das Erlangen eines Bilds 62 umfassen, dass die Kamera 12 angewiesen wird, ein Bild zu erfassen 64, der Betrieb der Kamera 12 dynamisch angepasst wird, um sich ändernde Beleuchtungsbedingungen zu berücksichtigen 66 und/oder das erlangte Bild korrigiert wird, um jegliche Fischaugenverzerrung zu reduzieren 68, die dem Weitwinkelsichtfeld 46 zugeordnet werden kann.
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Bei einer Ausgestaltung kann das Beleuchtungsanpassungsmerkmal 66 visuelle Anpassungstechniken verwenden, die in der Technik bekannt sind, um ein Bild der Straße 42 mit so viel visueller Klarheit wie möglich zu erfassen. Die Beleuchtungsanpassung 66 kann beispielsweise Beleuchtungsnormierungstechniken, wie beispielsweise einen Histogrammausgleich, verwenden, um die Klarheit der Straße 42 bei Bedingungen eines schwachen Lichts (z. B. bei einem Szenario, bei dem die Straße 42 nur durch das Licht des Rücklichts des Fahrzeugs beleuchtet wird) zu erhöhen. Alternativ, wenn helle, auf einen Punkt konzentrierte Lichter vorhanden sind (z. B. wenn in dem Sichtfeld 46 die Sonne oder Frontscheinwerfer vorhanden sind), kann die Beleuchtungsanpassung 66 ermöglichen, dass die lokalisierten hellen Punkte in dem Bild gesättigt werden, wenn die Helligkeit eines Punkts über einer vorbestimmten Schwellenwerthelligkeit liegt. Auf diese Weise wird die Klarheit der Straße beim Versuch, die Helligkeit des Frames zu normieren, um die Punkthelligkeit einzubeziehen, nicht beeinträchtigt.
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Das Fischaugenkorrekturmerkmal 68 kann Nachbearbeitungstechniken verwenden, um jede visuelle Verfälschung des Bilds zu normieren, die dem Weitwinkelsichtfeld 46 zugeordnet werden kann. Es ist anzumerken, dass diese Anpassungstechniken, während sie beim Reduzieren jeder Fischaugenverzerrung in einem zentralen Abschnitt des Bilds effektiv sein können, in Richtung der Ränder des Frames, an denen die Verfälschung stärker ist, weniger effektiv sein können.
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Nach der Bilderlangung 62 kann der Videoprozessor 14 die erlangten/korrigierten Bilddaten 20 dem Spurverfolgungsprozessor 18 für eine weitere Berechnung und Analyse bereitstellen. Wie es in dem Verfahren 60 von 3 vorgesehen ist und nachstehend erläutert wird, kann der Spurverfolgungsprozessor 18 dann eine oder mehrere Spurgrenzen (z. B. die Grenzen 34, 38) in dem Bild identifizieren (Schritt 70); eine Kamerakalibrierung durchführen, um die Spurgrenzeninformation zu normieren und die Spurgrenzeninformation in ein Fahrzeugkoordinatensystem umzuwandeln (Schritt 72); zuverlässigkeitsgewichtete Modellfahrspurlinien gemäß der erlangten/ermittelten Spurgrenzeninformation konstruieren (Schritt 74); und schließlich kann der Prozessor 18 jede erlangte/ermittelte Spurgrenzeninformation auf der Grundlage einer erfassten Bewegung des Fahrzeugs ausgleichen/verschieben (Schritt 76), bevor die Bilderlangung 62 und die nachfolgende Analyse wiederholt werden. Ferner kann der Spurverfolgungsprozessor 18 in Abhängigkeit von der Fahrzeugposition relativ zu den Modellfahrspurlinien eine Steuermaßnahme ausführen (Schritt 78), um einem Fahrer des Fahrzeugs einen Alarm 90 bereitzustellen und/oder über ein Lenkmodul 92 (wie es schematisch in 1 gezeigt ist) eine Korrekturmaßnahme zu ergreifen.
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4 stellt einen Bild-Frame 100 dar, der durch den Spurverfolgungsprozessor 18 nach der Bilderlangung in Schritt 62 empfangen werden kann. Bei einer Ausgestaltung kann der Spurverfolgungsprozessor 18 eine oder mehrere Spurgrenzen unter Verwendung eines Verfahrens 110, das beispielsweise in 5 gezeigt ist (und graphisch durch den erweiterten Bild-Frame 100, der in 6 vorgesehen ist, dargestellt ist) identifizieren (Schritt 70). Wie es gezeigt ist, kann der Prozessor 18 beginnen, indem ein Horizont 120 in dem Bild-Frame 100 identifiziert wird (Schritt 112). Der Horizont 120 kann im Wesentlichen horizontaler Natur sein und kann ein Himmelgebiet 122 von einem Bodengebiet 124 trennen, die jeweils unterschiedliche Helligkeiten oder Kontraste aufweisen können.
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Sobald der Horizont 120 detektiert wurde, kann der Prozessor 18 den Frame 100 prüfen, um alle stückweise linearen Linien oder Strahlen zu detektieren, die vorliegen können (Schritt 114). Alle solchen Linien/Strahlen, die sich quer über den Horizont 120 erstrecken, können in Schritt 116 als keine Fahrspurlinie abgelehnt werden. Wie es beispielsweise in 6 gezeigt ist, können in diesem Schritt Straßenlaternen 126, Verkehrsschilder 128 und/oder Blooming-Effekte 130 der Sonne abgelehnt werden. Nach dieser anfänglichen Artefaktablehnung kann der Prozessor 18 eine(n) oder mehrere Linien/Strahlen detektieren, die aus dem Vordergrund zu einem gemeinsamen Fluchtpunkt oder Fluchtgebiet 132 in der Nähe des Horizonts 120 zusammenlaufen (Schritt 118). Diejenigen dieser zusammenlaufenden Linien, die am Nächsten an einem Mittelpunkt 134 des Frames liegen, können dann als Spurgrenzen 34, 38 betrachtet werden.
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Wie es in 6 weiter dargestellt ist, kann jede der Spurgrenzen 34, 38 durch jeweilige mehrere Punkte definiert sein. Beispielsweise kann die Spurgrenze 34 durch erste mehrere Punkte 140 definiert sein und kann die Spurgrenze 38 durch zweite mehrere Punkte 142 definiert sein. Jeder Punkt kann eine detektierte Straßenmarkierung, Bezugszeichen 44, oder einen anderen visuellen Übergangspunkt in dem Bild darstellen, der möglicherweise die Spurgrenze oder den Rand der Fahrbahn darstellen kann. Wieder auf das Verfahren 60, das in 3 gezeigt ist, Bezug nehmend, können dann in Schritt 72 die mehreren Grenzpunkte 140, 142, die die detektierten Grenzlinien 34, 38 definieren (d. h. Spurgrenzeninformation) in ein Fahrzeugkoordinatensystem 150 umgewandelt werden, wie es beispielsweise in 7 gezeigt ist. Wie es gezeigt ist kann jeder Punkt von dem perspektivischen Bild-Frame 100 (6) an einem kartesischen Koordinatensystem 150 mit einer Fahrzeugquerdimension 152 und einer Längsdimension 154 dargestellt werden.
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In Schritt 74 von 3 kann der Prozessor 18 eine zuverlässigkeitsgewichtete Modellfahrspurlinie 160, 162 für jeden der jeweiligen mehreren (kartesischen) Punkte 140, 142 konstruieren, die aus dem Bild-Frame 100 erlangt/ermittelt wurden. Um die Modellfahrspurlinien 160, 162 zu konstruieren, kann jedem Punkt der jeweiligen mehreren Punkte 140, 142 ein jeweiliger Gewichtungsfaktor zugeordnet werden, der einem oder mehreren von mehreren Zuverlässigkeitsfaktoren entsprechen kann. Diese Zuverlässigkeitsfaktoren können einen Grad des Vertrauens angeben, das das System in Bezug auf jeden bestimmten Punkt entgegenbringen kann, und können Maße für beispielsweise Hardwarespielräume hinsichtlich Fehler und Veränderlichkeit, Umgebungssichtverhältnisse, Umgebungsbeleuchtungsbedingungen und/oder Auflösung des Bilds umfassen. Sobald jedem Punkt ein Gewichtungsfaktor zugeordnet wurde, kann gemäß der gewichteten Position der Punkte eine Modellfahrspurlinie an die Punkte angepasst werden.
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8 und 9 zeigen allgemein zwei Zuverlässigkeitsbewertungen, die den Gewichtungsfaktor für einen bestimmten Punkt beeinflussen können. Wie es in 8 gezeigt ist, können aufgrund der starken perspektivischen Sicht der geneigten Fischaugenkamera Objekte, die in dem unmittelbaren Vordergrund des Bild-Frames 100 gezeigt sind, mit einer größeren Auflösung bereitgestellt werden als Objekte in Richtung des Horizonts. Auf diese Weise kann eine Positionsermittlung stabiler sein und/oder einen geringeren Fehlerspielraum aufweisen, wenn sie in der Nähe der Unterseite 170 des Frames 100 (d. h. im Vordergrund) aufgezeichnet wird. Daher kann einem Punkt, der näher an der Unterseite 170 des Frames 100 aufgezeichnet wird, ein größeres Zuverlässigkeitsgewicht zugeordnet werden als einem Punkt, der näher an der Oberseite 172 aufgezeichnet wird. Bei einer Ausführungsform können die Gewichte als Exponentialfunktion des Abstands zu der Unterseite 170 des Frames reduziert werden (z. B. entlang der exponentiellen Skala 174).
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Wie in 9 gezeigt können aufgrund der Fischaugenverzerrung Punkte, die unmittelbar benachbart zu dem Rand 180 des Frames 100 wahrgenommen werden, stärker verzerrt und/oder verfälscht sein als Punkte in der Mitte 182 des Frames. Dies kann trotz des Versuchs der Fischaugenkorrektur 68 durch den Videoprozessor 14 gelten. Daher kann einem Punkt, der in einem Band 184 in der Nähe des Rands aufgezeichnet wird, ein geringeres Zuverlässigkeitsgewicht zugeordnet werden als einem Punkt, der in einem zentraleren Gebiet 186 aufgezeichnet wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann dieser Gewichtungsfaktor gemäß einer graduelleren Skala zugeordnet werden, die strahlenförmig von der Mitte des Frames 100 nach außen führen kann.
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Gemäß weiteren Beispielen können die Umgebungsbeleuchtung und/oder Sichtverhältnisse die Zuverlässigkeitsgewichtung der aufgezeichneten Punkte beeinflussen und/oder dazu dienen, die Gewichtung anderer Zuverlässigkeitsanalysen anzupassen. Beispielsweise kann die Skala 174, die verwendet wird, um Punkte als Funktion des Abstands zu der Unterseite 170 des Bild-Frames 100 zu gewichten, in einer Umgebung mit schwachem Licht oder in einer Umgebung mit schlechten Sichtverhältnissen steiler gemacht werden, um wahrgenommene Punkte in der Ferne weniger zu berücksichtigen. Diese Abwandlung der Skala 174 kann Rauschen durch schwaches Licht und/oder schlechte Sichtverhältnisse, die eine genaue Positionsermittlung in der Ferne erschweren können, ausgleichen.
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Sobald die Punktgewichte festgelegt wurden, kann der Prozessor 18 verschiedene Techniken verwenden, um eine gewichtete am besten angepasste Modellfahrspurlinie (z. B. die zuverlässigkeitsgewichteten Modellfahrspurlinien 160, 162) zu erzeugen. Beispielsweise kann der Prozessor 18 eine einfache gewichtete durchschnittliche beste Anpassung, eine gleitende beste Anpassung, die einer zu einem vorherigen Zeitpunkt berechneten Modellfahrspurlinie ein Gewicht verleiht, verwenden, oder kann er Kalman-Filtertechniken einsetzen, um neu erlangte Punktdaten in ältere erlangte Punktdaten zu integrieren. Alternativ können auf ähnliche Weise andere in der Technik bekannte Modellerstellungstechniken verwendet werden.
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Sobald die zuverlässigkeitsgewichteten Fahrspurlinien 160, 162 festgelegt wurden, kann der Prozessor 18 in einer Längsrichtung 154 die Spurpunkte ausgleichen und/oder verschieben, um jede erfasste Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zu berücksichtigen (Schritt 76), bevor die Bilderlangung 62 und eine nachfolgende Analyse wiederholt werden. Der Prozessor 18 kann diese Verschiebung unter Verwendung von Fahrzeugbewegungsdaten 22 durchführen, die von den Fahrzeugbewegungssensoren 16 erhalten werden. Bei einer Ausgestaltung können diese Bewegungsdaten 22 die Winkelposition und/oder die Drehzahl eines oder mehrerer Fahrzeugräder 24 zusammen mit dem entsprechenden Richtungs-/Lenkwinkel des Rads 24 umfassen. Bei einer anderen Ausführungsform können die Bewegungsdaten 22 die Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10 zusammen mit der gemessenen Gierrate des Fahrzeugs 10 umfassen. Unter Verwendung dieser Bewegungsdaten 22 kann der Prozessor die zuvor überwachten Spurgrenzpunkte in Längsrichtung von dem Fahrzeug weg staffeln, wenn neu erlangte Punkte eingeführt werden. Beispielsweise und wie es allgemein in 7 gezeigt ist können die Punkte 140, 142 während einer aktuellen Iteration des Verfahrens 60 erlangt worden sein, während die Punkte 190, 192 während einer vorherigen Iteration des Verfahrens 60 erlangt worden sein können (d. h. wenn sich das Fahrzeug einen Abstand 194 im Wesentlichen vorwärts bewegt hat).
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Beim Berechnen der Zuverlässigkeitsgewichte für jeden jeweiligen Punkt kann der Prozessor 18 ferner die Zuverlässigkeit der Bewegungsdaten 22 berücksichtigen, bevor die Modellfahrspurlinien 160, 162 angepasst werden. Anders ausgedrückt können die Fahrzeugbewegung und/oder eingesetzte Koppelnavigationsberechnungen durch bestimmte Annahmen und/oder Beschränkungen der Sensoren 16 beschränkt werden. Im Laufe der Zeit können sich Drift oder Fehler vermischen, was dazu führen kann, dass eine kompilierte Pfadinformation allmählich ungenauer wird. Daher kann sich, während jüngst erlangten Punkten ein hohes Zuverlässigkeitsgewicht verliehen werden kann, diese Gewichtung als Funktion der verstrichenen Zeit und/oder der vom Fahrzeug zurückgelegten Distanz verringern.
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Zusätzlich zu der Tatsache, dass die zuverlässigkeitsgewichteten Fahrspurlinien 160, 162 am besten über die mehreren Punkte hinter dem Fahrzeug angepasst sind, können die Modellfahrspurlinien 160, 162 zum Zweck der Fahrzeugpositionsbestimmung und/oder -steuerung auch nach vorne extrapoliert werden (allgemein bei 200, 202). Diese Extrapolierung kann unter der Annahme durchgeführt werden, dass Fahrbahnen typischerweise eine maximale Krümmung aufweisen. Daher kann die Extrapolierung innerhalb eines vorbestimmten Abstands vor dem Fahrzeug 10 statistisch gültig sein. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Extrapolierung nach vorne zusammen mit Kartendaten, die von einem Echtzeit-Navigationssystem zur Verfügung stehen können, verbessert werden oder unter Verwendung von Echtzeit-GPS-Koordinatendaten weiter mit Informationen versehen werden. Auf diese Weise kann der Prozessor 18 die rohe Extrapolierung mit einer erwarteten Straßenkrümmung vereinigen, die aus der erfassten Position des Fahrzeugs in einer Straßenkarte abgeleitet werden kann. Diese Vereinigung kann beispielsweise über die Verwendung von Kalman-Filtertechniken oder andere bekannte Sensorvereinigungsalgorithmen erreicht werden.
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Sobald die zuverlässigkeitsgewichteten Fahrspurlinien 160, 162 festgelegt und nach vorne extrapoliert wurden, kann der Spurverfolgungsprozessor 18 die Position des Fahrzeugs 10 in der Spur 30 bewerten (d. h. die Abstände 32, 36) und kann er eine Steuermaßnahme ausführen (Schritt 78), wenn sich das Fahrzeug (unabsichtlich) zu nahe an einer bestimmten Linie befindet. Beispielsweise kann der Prozessor 18 einen Alarm 90, wie beispielsweise eine Spurverlassenswarnung für einen Fahrer des Fahrzeugs, bereitstellen. Alternativ (oder zusätzlich) kann der Prozessor 18 eine Korrekturmaßnahme initiieren, um das Fahrzeug 10 auf der Spur 30 zu zentrieren, indem automatisch ein Lenkmodul 92 gesteuert wird.
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Aufgrund der zeitlichen Staffelung bzw. Kaskadierung des vorliegenden Spurverfolgungssystems zusammen mit der dynamischen Gewichtung der erlangten Spurpositionspunkte können die modellierten zuverlässigkeitsgewichteten Fahrspurlinien 160, 162 bei sowohl niedrigen als auch hohen Geschwindigkeiten statistisch genau sein. Ferner kann die dynamische Gewichtung dem System ermöglichen, Einschränkungen der verschiedenen Hardwarekomponenten und/oder Umgebungsbedingungen beim Ermitteln der Position der Fahrspurlinien aus den erlangten Bilddaten zu berücksichtigen.
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Während die geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen. Alle in der obigen Beschreibung enthaltenen oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Gegenstände sollen lediglich als erläuternd und nicht als einschränkend interpretiert werden.
