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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke für ein Einparkassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Im Gebiet der Fahrerassistenzsysteme für Kraftfahrzeuge werden häufig Ultraschallwandler als Sensoren, insbesondere für Parkassistenzsysteme, verwendet. Wird eine Funktion zur automatischen Parkplatzerkennung zur Verfügung gestellt, ist meist ein Ultraschallsensor an jeder Längsseite des Fahrzeugs vorgesehen, der mögliche Parkplätze, z.B. am Straßenrand (sogenannte Längsparklücken), erkennt und abtastet. Typischerweise kommt ein Puls-Echo-Verfahren zum Einsatz, das es erlaubt mittels des Ultraschallsensors den Abstand zu einem Objekt im Fahrzeugumfeld zu bestimmen.
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DE 10 2004 033 078 A1 beschreibt ein Verfahren zum Vermessen einer Parklücke für ein Einparksystem eines Kraftfahrzeugs. Hierfür ist in einer Ausführungsform ein Fahrzeug seitlich mit jeweils zwei Abstandssensoren ausgerüstet. Ein vorderer Abstandssensor misst beim Vorbeifahren an einer Parklücke mit einer ersten Abtastrate die Länge der Parklücke. Die Tiefe der Parklücke wird mittels eines hinteren Abstandssensors sensiert, der mit einer zweiten Abtastrate arbeitet. Die hierzu eingesetzten Abstandssensoren sind Ultraschallsensoren.
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DE 10 2004 047 479 A1 beschreibt ein Verfahren zum Klassifizieren von Seitenbegrenzungen einer Parklücke für ein Einparkassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs. Ein Fahrzeug weist pro Fahrzeugseite einen vorderen und einen hinteren Abstandssensor auf. Bei Vorbeifahrt des Fahrzeugs an einer Parklücke werden mittels der Abstandssensoren die Länge und Tiefe der Parklücke abgetastet. Mithilfe des hinteren Abstandssensors erfolgt zusätzlich die Ermittlung der Seitenbegrenzung der Parklücke. Sowohl der vordere wie auch der hintere Abstandssensor sind als Ultraschallsensor ausgeführt.
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DE 10 2005 032 096 A1 beschreibt ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei der Erkennung von für das Fahrzeug geeigneten Parklücken. Beim Vorbeifahren des Fahrzeugs an einer Parklücke wird diese hinsichtlich ihrer Länge und Tiefe sensiert. Ist die Parklücke für das Fahrzeug geeignet, wird das Fahrzeug automatisch abgebremst. Zur Überprüfung der Parklücke können mehrere Abstandssensoren in Form von Ultraschallsensoren oder Radarsensoren verwendet werden.
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Wird nur ein einzelner Ultraschallsensor je Fahrzeuglängsseite verwendet, kann jeweils nur der nächstliegende Punkt einer Parkplatzbegrenzung detektiert und sein Abstand bestimmt werden. Geht man davon aus, dass die vorderen und hinteren Begrenzungen einer Längsparklücke (in Fahrtrichtung betrachtete) durch parkende Fahrzeuge oder ähnliche Objekte gebildet werden, so wird als nächstliegender Punkt der jeweiligen Begrenzung der Eckpunkt dieser Begrenzung von dem Ultraschallsensor erfasst.
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Aus der Messcharakteristik eines typischen Ultraschallsensors ergibt es sich, dass durch die Erfassung einer Eckenbegrenzung ein Blindbereich entsteht, den der Ultraschallsensor nicht einsehen kann. Dies wird dadurch verursacht, dass die Echosignale, die von der Eckenbegrenzung zurückreflektiert werden, sehr stark sind und alle Signale, die von eventuell vorhandenen Objekten in dem Blindbereich stammen, derart überlagern, dass eine zuverlässige Signaltrennung nicht möglich ist. Es kann außerdem nicht unterschieden werden, ob ein reales Objekt innerhalb des Blindbereichs die empfangenen Ultraschallsignale erzeugt hat, oder ob durch Überlagerung von Signalen das Vorhandensein eines Objektes vorgetäuscht wird.
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Es ist demnach nicht möglich, mit Sicherheit festzustellen, ob sich innerhalb dieses Blindbereiches weitere Hindernisse befinden oder nicht. Um sicherzugehen, dass keine Hindernisse übersehen wird, muss das System annehmen, dass die gesamte Fläche der Blindbereiche Hindernisse enthält. Das kann dazu führen, dass Parklücken, deren Abmessungen eigentlich für das Fahrzeug ausreichend sind, nicht als solche erkannt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der Erfindung ist es, die Messgenauigkeit von Einparkassistenzsystemen beim Messen der Länge einer Parklücke bei der Verwendung von nur einem Abstandssensor je Fahrzeuglängsseite zu verbessern. Hierzu wird ein Ultraschallsensor in Kombination mit einem am Fahrzeug vorgesehenen optischen Sensor, beispielsweise einer Bird-View Kamera verwendet. Im Vergleich zu Messungen mit einem einzigen Ultraschallsensor können so Blindbereiche bei der Messung vermieden werden.
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Mittels des optischen Sensors werden zusätzliche Informationen über die Blindbereiche, also die mit dem Ultraschallsensor nicht einsehbaren Bereiche einer Parklücke gewonnen. Durch Zusammenführung der Messdaten beider Sensoren (Sensordatenfusion) werden somit genauere Informationen über die Abmessungen einer Parklücke gewonnen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Vermessen einer Parklücke für ein Einparkassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs, welches einen ersten Abstandssensor an einer Fahrzeuglängsseite, mindestens einen optischen Sensor und eine Steuereinrichtung umfasst, weist folgende Verfahrensschritte auf:
- a) Abtasten einer ersten Eckenbegrenzung der Parklücke mit dem Abstandssensor und Bestimmen eines ersten Blindbereichs des Abstandssensors abhängig von der Position der ersten Eckenbegrenzung,
- b) Abtasten einer zweiten Eckenbegrenzung der Parklücke mit dem Abstandssensor und Bestimmen eines zweiten Blindbereichs des Abstandssensors abhängig von der Position der zweiten Eckenbegrenzung,
- c) Selektive Abtastung des ersten und zweiten Blindbereichs durch den optischen Sensor und Erkennung von Hindernissen,
- d) Bestimmen des freien Parkbereichs innerhalb der Parklücke abhängig Positionen der ersten Eckenbegrenzung und der zweiten Eckenbegrenzung und der Erkennung von Hindernissen in dem ersten und zweiten Blindbereich.
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Zunächst wird demnach erfindungsgemäß beim Vorbeifahren an einer Längsparklücke eine erste Eckenbegrenzung der Parklücke erfasst, abgetastet und der Abstand der ersten Eckenbegrenzung zum Fahrzeug bestimmt. Unter Eckenbegrenzung wird dabei die nächstliegende Ecke eines Objektes verstanden, dass die Parklücke in ihrer Länge begrenzt. Es ergibt sich ein nicht von dem Ultraschallsensor einsehbarer erster Blindbereich, dessen Position und Maße durch die Position der ersten Eckenbegrenzung bestimmt sind.
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Beim Weiterfahren wird im zweiten Schritt eine zweite Eckenbegrenzung der Parklücke erfasst, abgetastet und der Abstand zum Fahrzeug bestimmt. Analog zu Schritt a) ergibt sich ein nicht von dem Ultraschallsensor einsehbarer zweiter Blindbereich, dessen Position und Maße durch die Position der zweiten Eckenbegrenzung bestimmt sind.
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Um festzustellen, ob sich innerhalb der beiden erkannten Blindbereiche weitere Objekte befinden, die den zur Verfügung stehenden Parkbereich einschränken, wird erfindungsgemäß ein optischer Sensor eingesetzt, der selektiv die beiden Blindbereiche abtastet und eventuell vorhandene Hindernisse erkennt.
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Abhängig von den Messungen des vorzugsweise als Ultraschallsensor ausgebildeten Abstandssensors und des optischen Sensors kann nun ein freier Parkbereich bestimmt werden, der eine wesentlich größere Übereinstimmung mit dem tatsächlich zur verfügbaren freien Parkbereich aufweist, als ein freier Parkbereich, der lediglich durch die Messung des Ultraschallsensors alleine bestimmt wird.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass meist bereits am Fahrzeug vorhandene optische Sensoren genutzt werden können, um eine verbesserte Parkplatzerkennung zu ermöglichen. Da mittels des optischen Sensors nur kleine Bildbereiche (entsprechend den Blindbereichen des Abstandssensors) erfasst und verarbeitet werden müssen, ist außerdem keine hohe Rechenleistung und/oder Datenübertragungsbandbreite erforderlich.
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Als optischer Sensor wird bevorzugt eine Kamera verwendet. Dabei kann beispielsweise eine Kamera, die sowieso schon am Fahrzeug vorhanden ist verwendet werden, wie beispielsweise eine Umfeldkamera. Besonders bevorzugt wird eine Bird-View-Kamera, auch als Rundumsichtsystem, Surround-View oder Around-View-Monitor bezeichnet, verwendet. Darunter wird ein System von mehreren Kameras verstanden, die das Umfeld des Fahrzeugs aus verschiedenen Perspektiven aufzeichnen. Aus den Aufnahmen wird mittels eines geeigneten Algorithmus ein Bild des Fahrzeugumfelds aus Vogelperspektive errechnet und dem Fahrer dargestellt. Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung eines derartigen Systems als optischem Sensor werden dem Algorithmus die Koordinaten der erfassten Blindbereiche übermittelt, so dass die Blindbereiche selektiv abgetastet und Hindernisse innerhalb der Blindbereiche erkannt bzw. ausgeschlossen werden können.
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Vorzugsweise werden der erste Blindbereich und der zweite Blindbereich jeweils durch eine Bounding Box charakterisiert wird und die Koordinaten der Bounding Boxes an den optischen Sensor übergeben. Unter Bounding Box wird in diesem Zusammenhang ein im Wesentlichen rechteckiger Bereich verstanden, dessen Begrenzungen abhängig von der erfassten ersten bzw. zweiten Eckenbegrenzung festgelegt sind. Dabei kann die erfasste Eckenbegrenzung Teil der Begrenzung der Bounding Box sein. Meist wird jedoch die Begrenzung der Bounding Box mit einem gewissen Sicherheitsabstand von der Eckenbegrenzung gewählt, so dass die erfasste Eckenbegrenzung innerhalb der zugehörigen Bounding Box zu liegen kommt.
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Weiterhin werden die Begrenzungen der Bounding Boxes vorzugsweise durch den Abstand der erfassten Eckenbegrenzung zum Fahrzeug und/oder von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder von der bekannten Abstrahlcharakteristik des vorzugsweise als Ultraschallsensor ausgebildeten Abstandssensors bestimmt.
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Die Koordinaten der Bounding Boxes werden vorzugsweise abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Lenkwinkel und/oder der Anordnung des optischen Sensors an dem Fahrzeug und/oder der Anordnung des Ultraschallsensors an dem Fahrzeug bestimmt. Die Koordinaten werden an den optischen Sensor übergeben, so dass eine selektive Abtastung der Bounding Boxes erfolgen kann.
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Vorzugsweise kommen bei der Erkennung von Hindernissen in Schritt c) Methoden der digitalen Bildverarbeitung zum Einsatz. Insbesondere durch Kantenerkennung werden Objekte innerhalb der Blindbereiche erkannt und als Hindernisse klassifiziert. Wird beispielsweise kein Objekt innerhalb eines oder beider Blindbereiche erkannt, wird dieses Ergebnis bei der Berechnung ob eine ausreichende Freifläche für ein Einparkmanöver zur Verfügung steht und bei der Berechnung einer optimalen Einparktrajektorie berücksichtigt.
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Die Auswertung der Sensordaten des optischen Sensors und die Hinderniserkennung innerhalb der Blindbereiche kann direkt in der Steuereinheit des optischen Sensors, die beispielsweise als Mikrokontroller ausgeführt ist, erfolgen. Alternativ können die Berechnungen in der Steuereinheit des Einparkassistenzsystems erfolgen oder in einem Mobilgerät, wie beispielsweise einem Smartphone oder einem Tablet-PC, das zusätzlich auch zur Darstellung der Fahrzeugumgebung genutzt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Recheneinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Einparkassistenzsystems in einem Fahrzeug handeln oder um eine Applikation, die auf einem Mobilgerät ausführbar ist. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonverbindung oder eine drahtlose Verbindung.
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Erfindungsgemäß ist außerdem ein Einparkassistenzsystem mit den Merkmalen des weiteren unabhängigen Anspruchs vorgesehen, welches sich insbesondere zur Ausführung eines der oben beschriebenen Verfahren eignet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Vorgang der Vermessung einer Parklücke gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt einen Vorgang der Vermessung einer Parklücke gemäß einer Ausführung der Erfindung.
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3 zeigt eine gemäß einer Ausführung der Erfindung abgetastete Parklücke aus Vogelperspektive.
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In 1 ist der Vorgang der Abtastung einer Parklücke gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Wie in 1a) gezeigt, ist das Fahrzeug 14 auf der Suche nach einer passenden Parklücke 30. Das Fahrzeug 14 weist ein Einparkassistenzsystem mit einen Ultraschallsensor 20 an der Längsseite des Fahrzeugs 14 auf, der den Bereich links neben dem Fahrzeug abtastet. In diesem Bereich befinden sich zwei stehende Fahrzeuge 40, 50, die eine Parklücke 30 zwischen sich begrenzen. Während sich das Fahrzeug 14 dem ersten stehenden Fahrzeug 40 nähert, wird von dem Ultraschallsensor 20 die vordere rechte Ecke des stehenden Fahrzeugs 40 als erste Eckenbegrenzung 42 der Parklücke 30 erkannt. Da das Echosignal der ersten Eckenbegrenzung 42 so stark ist, dass es Echosignale von möglichen anderen Hindernissen in der Umgebung der ersten Eckenbegrenzung 42 derart überlagert, dass eine zuverlässige Signaltrennung nicht möglich ist, ergibt sich ein erster Blindbereich 45 des Ultraschallsensors 20.
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Es ist mittels des Ultraschallsensors 20 alleine nicht möglich, festzustellen, ob sich innerhalb dieses Blindbereichs 45 ein weiteres Hinderniss befindet. Um sicherzugehen, dass keine Hindernisse übersehen wird, muss das System annehmen, dass die gesamte Fläche des Blindbereichs 45 Hindernisse enthält und für einen Einparkvorgang nicht zur Verfügung steht.
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Wie in den 1b) und 1c) dargestellt ist, bewegt sich das Fahrzeug 14 weiter in Fahrtrichtung F.
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In 1d) ist die Situation dargestellt, in der der Ultraschallsensor 20 die hintere rechte Ecke des stehenden Fahrzeugs 50 als zweite Eckenbegrenzung 52 der Parklücke 30 erkennt. Auch in dieser Situation ergibt sich ein Blindbereich 55, der durch den Ultraschallsensor 20 nicht einsehbar ist. Um sicherzugehen, dass keine Hindernisse übersehen wird, muss das System auch hier annehmen, dass die gesamte Fläche des Blindbereichs 55 Hindernisse enthält und für einen Einparkvorgang nicht zur Verfügung steht.
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Aus dem Abtastvorgang ergibt sich demnach eine Länge d der Parklücke, die durch die Blindbereiche 45 und 55 bestimmt ist. In dem dargestellten Beispiel ist die gemessene Länge d nicht groß genug für einen Einparkvorgang des Fahrzeugs 14, so dass das Einparkassistenzsystem die Parklücke 30 entweder nicht als gültige Parklücke einstuft oder eine nicht optimale Einparktrajektorie in die Parklücke 30 berechnet.
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In den 2 und 3 ist der Vorgang der Abtastung einer Parklücke gemäß der Erfindung dargestellt
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Das Fahrzeug 14 weist zusätzlich zu einem Ultraschallsensor 20 an der Fahrzeuglängsseite noch einen optischen Sensor 60 auf, der beispielsweise als Bird-View-Kamera ausgestaltet sein kann. Durch den optischen Sensor können die Blindbereiche 45 und 55 eliminiert werden.
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In 2 ist der Vorgang der Erkennung der Eckenbegrenzungen 42 und 52 sowie des ersten und zweiten Blindbereichs 45 und 55 analog zu 1 dargestellt. In der ersten Position des Fahrzeugs 14‘, wird die erste Eckenbegrenzung 42 erkannt und deren Position gespeichert. Ein erster Blindbereich 45 wird erkannt und durch eine Bounding Box 48 charakterisiert. Mit anderen Worten repräsentiert die Bounding Box 48 den ersten Blindbereich 42. Die Koordinaten der Bounding Box 48 werden ebenfalls gespeichert.
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Wenn das Fahrzeug 14’’ eine zweite Position erreicht hat, wird das zweite parkende Fahrzeug 50 erkannt und in analoger Weise die Koordinaten der zweiten Eckenbegrenzung 52, sowie einer zweiten Bounding Box 58, die den zweiten Blindbereich 55 des Ultraschallsensors 20 repräsentiert bestimmt und gespeichert.
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Wenn aufgrund der Abmessungen der Blindbereiche 48 und 58 kein Einparken möglich zu sein scheint, der Abstand d‘ der Eckenbegrenzungen 42 und 52 jedoch darauf hindeutet, dass im Fall, dass in den Blindbereichen keine weiteren Hindernisse vorhanden sind, ein Einparken doch möglich wäre, werden die Koordinaten der beiden Bounding Boxes 48 und 58 sowie die Koordinaten der Eckenbegrenzungen 42 und 52 an den optischen Sensor 60 weitergegeben.
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Der optische Sensor 60 empfängt die Koordinaten und tastet die Bounding Boxes 48 und 58 auf Hindernisse ab. Die genauen Positionen der Bounding Boxes 48 und 59 relativ zur aktuellen Position des Fahrzeugs 14 können beispielsweise basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 bzw. einem aufgezeichneten Geschwindigkeitsverlauf während der Abtastung, dem Lenkwinkel oder Lenkwinkelverlauf, und der Position des optischen Sensors 60 bestimmt werden.
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in 3 ist beispielhaft die Ansicht dargestellt wie sie ein als Bird-View Kamera ausgeführter optischen Sensors 60 liefert. Das Fahrzeug 14 an seiner aktuellen Position, sowie die die Parklücke 30 begrenzenden Fahrzeuge 40 und 50 sind in Vogelperspektive dargestellt. Ebenfalls dargestellt sind die Bounding Boxes 48 und 58, die die Blindbereiche des Ultraschallsensors 20 repräsentieren.
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Die Steuereinheit des optischen Sensors 60, die beispielsweise als Mikroprozessor ausgeführt sein kann, verarbeitet die Koordinaten der Bounding Boxes 48 und 58 und führt eine Objekterkennung mittels Methoden der digitalen Bildverarbeitung innerhalb der Bounding Boxes 48 und 58 durch. Alternativ sendet der optische Sensor 60 die aufgenommen Bilder an die Steuereinrichtung 15 des Fahrerassistenzsystems und die Steuereinrichtung 15 führt die Hinderniserkennung mittels Methoden der digitalen Bildverarbeitung durch. Da nur ein kleiner Anteil des gesamten Bildes verarbeitet werden muss (beispielsweise ein Bereich von 64×64 Pixeln), ist in beiden Fällen keine hohe Rechenleistung und/oder Datenübertragungsbandbreite notwendig.
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Basierend auf dem Ergebnis der Hinderniserkennung innerhalb der Bounding Boxes 48 und 58 können nun die tatsächlichen Abmessungen der Parklücke 30 bestimmt werden und eine optimale Einparktrajektorie für das Fahrzeug 14 berechnet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004033078 A1 [0003]
- DE 102004047479 A1 [0004]
- DE 102005032096 A1 [0005]
