DE102015007180A1 - Environmental detection device for a motor vehicle and method for operating such - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Umgebungserfassungseinrichtung (1) für einen Kraftwagen, mit einem Erfassen einer ersten Einzel-Umgebungsinformation mittels einer ersten Bilderfassungseinheit (2) der Umgebungserfassungseinrichtung (1), wobei die erste Bilderfassungseinheit (2) eine erste optische Achse (A1) aufweist, mit einem Erfassen einer zweiten EinzelUmgebungsinformation mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit (5) der Umgebungserfassungseinrichtung (1), wobei die zweite Bilderfassungseinheit (5) eine zweite optische Achse (A2) mit einer von der ersten optischen Achse (A1) verschiedenen Orientierung aufweist, mit einem Auswerten der jeweiligen Einzel-Umgebungsinformationen mittels zumindest einer Recheneinheit (4, 7), mit einem Fusionieren der Einzel-Umgebungsinformationen zu einer Gesamt-Umgebungsinformation mittels einer Fusionseinheit (8) und mit einem Auswerten der Gesamt-Umgebungsinformation mittels der Fusionseinheit (8), um eine verbesserte Umgebungserfassung für einen Kraftwagen umzusetzen.The invention relates to a method for operating an environment detecting device (1) for a motor vehicle, comprising detecting a first individual environmental information by means of a first image acquisition unit (2) of the environment detection device (1), wherein the first image acquisition unit (2) has a first optical axis (A1 ), comprising detecting a second individual environment information by means of a second image acquisition unit (5) of the environment detection device (1), the second image acquisition unit (5) having a second optical axis (A2) with a different orientation from the first optical axis (A1), with an evaluation of the respective individual environmental information by means of at least one arithmetic unit (4, 7), with a fusion of the individual environmental information to a total environmental information by means of a fusion unit (8) and with an evaluation of the total environmental information by means of the fusion unit (8) to an improved environment exercise registration for a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft eine Umgebungserfassungseinrichtung für einen Kraftwagen, mit einer ersten Bilderfassungseinheit zum Erfassen einer ersten Einzel-Umgebungsinformation, mit einer ersten optischen Achse, und mit einer zweiten Bilderfassungseinheit zum Erfassen einer zweiten Einzel-Umbebungsinformation, mit einer zweiten optischen Achse, welche eine von der ersten optischen Achse verschiedene Orientierung aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Umgebungserfassungseinrichtung.The invention relates to an environment detecting device for a motor vehicle, comprising a first image acquisition unit for detecting a first individual environmental information, with a first optical axis, and with a second image acquisition unit for detecting a second single environmental information, with a second optical axis, one of the the first optical axis has different orientation. The invention also relates to a method for operating such an environment detection device.
Umgebungserfassungseinrichtungen mit Mono- und Stereokameras stellen bei Fahrerassistenzsystemen von Kraftwagen den Stand der Technik dar. Dabei werden mit einer solchen Umgebungserfassungseinrichtung mit einer Mono- oder Stereokamera üblicherweise mehrere kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme realisiert. Beispielsweise kann dies eine Kombination aus Spurerkennung, Objekterkennung, Verkehrszeichenerkennung und Fernlichtsteuerung sein.Environment detection devices with mono and stereo cameras represent the state of the art in driver assistance systems of motor vehicles. In this case, with such an environment detection device with a mono- or stereo camera, usually several camera-based driver assistance systems are realized. For example, this may be a combination of lane detection, object recognition, traffic sign recognition and high beam control.
Einschränkungen bestehen bei heutigen Lösungen in der Berücksichtigung von einem begrenzten vertikalen Öffnungswinkel der jeweils verwendeten Kameras auf der einen Seite und der fehlenden Redundanz der Lösungen auf der anderen Seite. Besondere Herausforderungen bestehen hier beispielsweise bei einer Staufolgefahrt. Dort werden Objekte auf Grund des durch ein vorausfahrendes Fahrzeug begrenzten Blickbereichs (Field of View) nur noch bedingt erkannt. Des Weiteren werden ebenso im Falle einer Staufolgefahrt mit einem geringen Abstand zum nächsten Fahrzeug auf Grund des vertikal nach unten begrenzten Sichtbereichs oft Spurmarkierungen nicht mehr erkannt, da die entsprechende Kamera keine Markierungen mehr erkennen kann. Auf Grund der fehlenden Redundanz ergeben sich ferner Grenzen aus Sicht der funktionalen Sicherheit.Limitations exist in today's solutions in the consideration of a limited vertical opening angle of the cameras used on the one hand and the lack of redundancy of the solutions on the other side. Special challenges exist, for example, in a Staufolgefahrt. There objects due to the limited by a preceding vehicle field of view only partially recognized. Furthermore, also in case of a Staufolgefahrt with a small distance to the next vehicle due to the vertically downwardly limited field of view, lane markers are often no longer recognized because the corresponding camera can no longer detect markings. Due to the lack of redundancy, limits also arise from the point of view of functional safety.
Überdies stellen die heutigen in Umgebungserfassungseinrichtungen verwendeten Kamerasysteme Kompromisse im Hinblick auf die Auslegung der Optik dar. So ist eine jeweilige optische Achse der Kamera(s) und entsprechend der optische Pfad meist auf einen Erkennungsbereich ausgelegt, der den mittleren Distanzbereich bei einer Spur- und Objekterkennung abbildet. Der Nah- und Fernbereich wird hingegen nur bedingt optimiert. Schließlich sind im heutigen Stand der Technik die Umgebungserfassungseinrichtungen stark durch die begrenzte verfügbare Rechenleistung limitiert.Moreover, today's camera systems used in proximity sensing devices compromise optical design. Thus, a respective optical axis of the camera (s) and, correspondingly, the optical path, are usually designed for a detection range which is the mean distance range for track and object recognition maps. The near and far range, however, is only partially optimized. Finally, in the current state of the art, the environmental detection devices are severely limited by the limited computing power available.
Die
Es ergibt sich die Aufgabe, eine verbesserte Umgebungserfassung für einen Kraftwagen umzusetzen.The object is to implement an improved environment detection for a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims, the description and the figures.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Umgebungserfassungseinrichtung für einen Kraftwagen mit einer Reihe von Schritten. Ein Schritt ist dabei ein Erfassen einer ersten Einzel-Umgebungsinformation mittels einer ersten Bilderfassungseinheit der Umgebungserfassungseinrichtung. Dabei weist die erste Bilderfassungseinheit eine erste optische Achse auf. Die optische Achse kann hier insbesondere einer Haupterfassungsrichtung der Bilderfassungseinheit entsprechen. Ein weiterer Schritt ist ein Erfassen einer zweiten Einzelumgebungsinformation mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit der Umgebungserfassungseinrichtung. Die zweite Bilderfassungseinheit weist dabei eine zweite optische Achse mit einer von der ersten optischen Achse verschiedenen Orientierung auf. Insbesondere kann die erste optische Achse um einen ersten Betrag, beispielsweise 6°, von einer Horizontalen nach unten verkippt sein und die zweite optische Achse um einen zweiten, von dem ersten Betrag verschiedenen Betrag, beispielsweise 16°, nach unten verkippt sein. Ein weiterer Schritt ist ein Auswerten der jeweiligen Einzel-Umgebungsinformationen mittels zumindest einer Recheneinheit. Bevorzugt erfolgt das Auswerten der jeweiligen Einzel-Umgebungsinformationen mittels jeweiliger einzelner zugeordneter Recheneinheiten, so dass die erste Einzel-Umgebungsinformation von einer ersten und die zweite Einzel-Umgebungsinformation von einer von der ersten verschiedenen zweiten Recheneinheit ausgewertet wird. Das Verfahren umfasst auch ein Fusionieren der Einzel-Umgebungsinformationen zu einer Gesamt-Umgebungsinformation mittels einer Funktionseinheit sowie ein Auswerten der Gesamt-Umgebungsinformation mittels der Fusionseinheit.The invention relates to a method for operating an environment detection device for a motor vehicle with a series of steps. One step in this case is a detection of a first individual environment information by means of a first image detection unit of the environment detection device. In this case, the first image acquisition unit has a first optical axis. The optical axis can here correspond in particular to a main detection direction of the image acquisition unit. A further step is detecting a second individual environment information by means of a second image acquisition unit of the environment detection device. The second image capture unit has a second optical axis with a different orientation from the first optical axis. In particular, the first optical axis can be tilted downward by a first amount, for example 6 °, from a horizontal and the second optical axis can be tilted downwards by a second amount, for example 16 °, different from the first amount. A further step is an evaluation of the respective individual environment information by means of at least one computing unit. The respective individual environmental information is preferably evaluated by means of respective individual assigned computing units, so that the first individual environmental information is evaluated by a first and the second individual environmental information by a second, different computing unit. The method also includes fusing the single environment information to a total environment information by means of a functional unit and evaluating the overall environment information by means of the fusion unit.
Das hat den Vorteil, dass eine Redundanz in der Umfassung der Umgebung des Kraftwagens erreicht wird und somit die Sicherheit beziehungsweise Zuverlässigkeit der Umgebungserfassung erhöht wird. Auch kann die für das Auswerten der unterschiedlichen Umgebungsinformationen erforderliche Rechenleistung auf unterschiedliche Einheiten verteilt werden, so dass das System weniger durch begrenzte Rechenkapazitäten limitiert wird. Überdies kann das Fusionieren der Einzel-Umgebungsinformationen zu einer Gesamt-Umgebungsinformation anwendungsbezogen erfolgen. Es können also auch nur diejenigen Einzel-Umgebungsinformationen, welche für eine spezifische Anwendung augenblicklich relevant sind zu einer Gesamt-Umgebungsinformation fusioniert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Verarbeiten der Gesamt-Umgebungsinformation typischerweise besonders aufwändig ist. So kann die erforderliche Rechenleistung flexibel minimiert werden und dennoch die erforderliche Information für eine spezifische Anwendung mit geringst möglichem Rechenaufwand genutzt werden.This has the advantage that a redundancy in the enclosure of the environment of the motor vehicle is achieved and thus the safety or reliability of the environment detection is increased. Also, the computing power required for evaluating the different environmental information can be distributed to different units, so that the system is less limited by limited computing capacity. Moreover, the merging of the single environment information into an overall environment information may be application related. Thus, only those individual environmental information which are currently relevant for a specific application can be fused to a total environmental information. This is particularly advantageous since the processing of the overall environmental information is typically particularly expensive. Thus, the required computing power can be flexibly minimized and yet the required information for a specific application with the least possible computational effort can be used.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann dabei vorgesehen sein, dass die erfassten und ausgewerteten Einzelumgebungsinformationen jeweilige Informationen über Verkehrszeichen und/oder über Lichtquellen und/oder über Fahrspurmarkierungen und/oder über anderen Verkehrsteilnehmer und/oder über andere Objekte umfassen. Gerade die genannten Einzel-Umgebungsinformationen haben im Straßenverkehr eine besondere Relevanz, weshalb eine zuverlässige, redundante Erkennung über einen großen Erfassungsbereich (Field of View, FoV) besonders vorteilhaft ist.In an advantageous embodiment, it may be provided that the detected and evaluated individual environmental information comprise respective information about traffic signs and / or about light sources and / or about lane markings and / or about other road users and / or about other objects. It is precisely the aforementioned individual environmental information that has particular relevance in road traffic, which is why reliable, redundant detection over a large field of view (FoV) is particularly advantageous.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der ersten Bilderfassungseinheit eine Einzel-Umgebungsinformation aus einem fernen und/oder mittleren Distanzbereich zu der Umgebungserfassungseinrichtung oder dem Kraftwagen erfasst wird und mittels der zweiten Bilderfassungseinheit eine Einzel-Umgebungsinformation aus einem mittleren und/oder nahen Distanzbereich. Das hat den Vorteil, dass der komplette relevante Sichtbereich abgedeckt wird. Gerade in dem mittleren Distanzbereich, welcher erfahrungsgemäß für die meisten Situationen im Alltag wichtig ist, ist über die Erfassung durch beide Bilderfassungseinheiten über die Redundanz die Zuverlässigkeit erhöht. Überdies ist so auch die Optik der jeweiligen Bilderfassungseinheiten gut auf den spezifischen Distanzbereich optimierbar, so dass die Umgebungserfassungseinrichtung nochmals verbessert ist.In a further advantageous embodiment, it is provided that by means of the first image acquisition unit a single environmental information from a remote and / or average distance range to the environment detection device or the car is detected and by means of the second image detection unit, a single environmental information from a middle and / or near distance range , This has the advantage that the entire relevant field of view is covered. Particularly in the middle distance range, which experience has shown to be important for most situations in everyday life, the reliability is increased via the detection by both image acquisition units via the redundancy. Moreover, the optics of the respective image acquisition units can also be optimally optimized to the specific distance range, so that the environmental detection device is further improved.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verwenden der Gesamt-Umgebungsinformation durch eine Fahrerassistenzeinrichtung durchgeführt wird. insbesondere kann die gesamte Umgebungsinformation durch eine Verkehrszeichenassistenzeinrichtung und/oder eine Fernlichtassistenzeinrichtung und/oder durch eine autonome Fahrzeugsteuereinrichtung verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist hier die Verwendung der Gesamt-Umgebungsinformation durch einen Stop-and-Go-Piloten. Das hat den Vorteil, dass durch die jeweilige Fahrerassistenzeinrichtung nur die jeweiligen relevanten spezifischen Einzel-Umgebungsinformationen fusioniert werden müssen, was Rechenleistung spart. Es können so variabel Einzel-Umgebungsinformationen zu einer Gesamt-Umgebungsinformation kombiniert werden, welche dann optimal auf die Verwendung in der jeweiligen nachgeordneten Fahrerassistenzeinrichtung angepasst ist.In a further embodiment it is provided that use of the overall environment information is performed by a driver assistance device. In particular, the entire environment information can be used by a traffic sign assistance device and / or a high-beam assistance device and / or by an autonomous vehicle control device. Particularly advantageous here is the use of the overall environmental information by a stop-and-go pilot. This has the advantage that only the respective relevant specific individual environmental information must be fused by the respective driver assistance device, which saves computing power. It can be combined as variable single-environment information to a total environment information, which is then optimally adapted for use in the respective downstream driver assistance device.
Die Erfindung betrifft auch eine Umgebungserfassungseinrichtung für eine Kraftwagen, mit einer ersten Bilderfassungseinheit mit einer ersten optischen Achse, zum Erfassen einer ersten Umgebungserfassungsinformation und mit einer zweiten Bilderfassungseinheit mit einer zweiten optischen Achse, welche eine von der ersten optischen Achse verschiedene Orientierung aufweist, zum Erfassen einer zweiten Einzel-Umgebungsinformation. Wesentlich ist hier, dass mittels zumindest einer Recheneinheit jeweilige Einzel-Umgebungsinformationen der beiden Bilderfassungseinheiten für sich auswertbar sind. Dabei kann jede der beiden Bilderfassungseinheiten einer jeweiligen Recheneinheit zugeordnet sein, mittels welcher jeweils nur die entsprechende Einzel-Umgebungsinformation auswertbar ist. Weiterhin ist wesentlich, dass mittels einer Fusionseinheit die Einzel-Umgebungsinformationen zu einer Gesamt-Umgebungsinformation fusionierbar sind und die Gesamt-Umgebungsinformation mittels der Fusionseinheit auswertbar ist.The invention also relates to an environment detecting device for a motor vehicle, comprising a first image sensing unit having a first optical axis, for detecting a first environmental detection information and a second image sensing unit having a second optical axis having a different orientation from the first optical axis, for detecting a second single environment information. It is essential here that individual individual environmental information of the two image acquisition units can be evaluated by means of at least one arithmetic unit. In this case, each of the two image acquisition units can be assigned to a respective arithmetic unit, by means of which in each case only the corresponding individual environmental information can be evaluated. Furthermore, it is essential that by means of a fusion unit the individual environmental information can be fused to an overall environmental information and the overall environmental information can be evaluated by means of the fusion unit.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann dabei vorgesehen sein, dass die erste Bilderfassungseinheit ein im Vergleich zur zweiten Bilderfassungseinheit höheres Auflösungsvermögen hat, insbesondere ein höheres räumliches und/oder zeitliches Auflösungsvermögen. Das hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Bilderfassungseinheiten so auf unterschiedliche Raumbereiche, insbesondere die erste Bilderfassungseinheit auf einen entfernteren Raumbereich und die zweite Bilderfassungseinheit auf einen näheren Raumbereich, anpassbar sind und sich somit besonders vorteilhaft ergänzen. Damit wird eine verbesserte Erfassung der einzelnen Umgebungsinformationen in jeweiligen zugeordneten Erfassungsbereichen erreicht.In a particularly advantageous embodiment, it may be provided that the first image acquisition unit has a higher resolution compared to the second image acquisition unit, in particular a higher spatial and / or temporal resolution. This has the advantage that the different image acquisition units can be adapted to different spatial regions, in particular the first image acquisition unit to a more distant spatial region and the second image acquisition unit to a closer spatial region, and thus complement each other particularly advantageously. This achieves improved detection of the individual environment information in respective assigned detection areas.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die beiden Bilderfassungseinheiten jeweils eine Recheneinheit aufweisen, mittels derer die jeweiligen Einzel-Umgebungsinformationen auswertbar sind, und die Fusionseinheit einer übergeordneten Recheneinheit zugeordnet ist oder einer übergeordneten Recheneinheit enspricht. Die Fusionseinheit ist insbesondere also nicht Teil der beiden Recheneinheiten der Bilderfassungseinheiten. Das hat den Vorteil, dass eine Redundanz der Algorithmen bei gleichzeitiger Rechenleistungsausnutzungsmaximierung erreicht wird. Es wird so auch die Flexibilität des Systems für spezifische Anwendungen erhöht.In a particularly advantageous embodiment, it is provided that the two image acquisition units each have an arithmetic unit, by means of which the respective individual Environment information can be evaluated, and the fusion unit is assigned to a higher-level arithmetic unit or a higher-level arithmetic unit corresponds. In particular, the fusion unit is therefore not part of the two arithmetic units of the image acquisition units. This has the advantage that a redundancy of the algorithms is achieved with simultaneous computing power utilization maximization. It also increases the flexibility of the system for specific applications.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die beiden Bilderfassungseinheiten je (insbesondere nur) genau ein Mono-Kamerasystem und insbesondere kein Stereo-Kamerasystem umfassen. Das hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise ein großer Sichtbereich durch die Umgebungserfassungseinrichtung abdeckbar ist und dabei für die Einzel-Umgebungsinformationen eine besonders geringe Rechenleistung erforderlich ist.In a preferred embodiment, it is provided that the two image acquisition units each comprise (in particular only) exactly one mono camera system and in particular no stereo camera system. This has the advantage that in a particularly simple manner a large field of view can be covered by the environment detection device and a particularly low computing power is required for the individual environmental information.
Die Erfindung betrifft auch einen Kraftwagen mit einer solchen Umgebungserfassungseinrichtung.The invention also relates to a motor vehicle with such an environment detection device.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Umgebungserfassungseinrichtung entsprechen jeweils auch Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des zugeordneten Verfahrens und umgekehrt.Advantages and advantageous embodiments of the environmental detection device also correspond in each case to advantages and advantageous embodiments of the associated method and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.
Mit den Angaben „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten, „horizontal”, „vertikal” etc. sind die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen der Umgebungserfassungseinrichtung gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben.The statements "top", "bottom", "front", "rear", "horizontal", "vertical", etc., indicate the positions and orientations given in the intended use and proper arrangement of the environmental detection device.
Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Umgebungserfassungseinrichtung mit zwei Bilderfassungseinheiten in einer beispielhaften Ausführungsform.The single FIGURE shows a schematic representation of an environment detection device with two image detection units in an exemplary embodiment.
In der einzigen Fig. ist eine Umgebungserfassungseinrichtung in einer beispielhaften Ausführungsform in einer x-y-Ebene, welche in einem eingebauten Zustand der Umgebungserfassungseinrichtung einer Horizontalebene eines zugeordneten Kraftwagens entspricht, dargestellt. Dargestellt ist eine erste Bilderfassungseinheit
Die Umgebungserfassungseinrichtung
Beide Recheneinheiten
Entsprechend kann beispielsweise die Funktionalität einer Verkehrszeichenerkennung wie folgt umgesetzt sein. Es werden zunächst durch die beiden Bilderfassungseinheiten
Eine weitere umsetzbare Funktionalität ist die eines Fernlichtassistenten. Dabei werden durch die beiden Bilderfassungseinheiten
Eine weitere umsetzbare Funktionalität ist einer Objekterkennung. Dabei werden Objekte durch die beiden Bilderfassungseinheiten
Eine weitere Funktionalität, die mittels der beschriebenen Umgebungserfassungseinrichtung umsetzbar ist, ist eine Spurerkennung. Dabei werden Spurmarkierungen durch die beiden Bilderfassungseinheiten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- UmgebungserfassungseinrichtungEnvironment detection device
- 22
- Erste BilderfassungseinheitFirst image capture unit
- 33
- Erster ErfassungsbereichFirst detection area
- 44
- Erste RecheneinheitFirst arithmetic unit
- 55
- Zweite BilderfassungseinheitSecond image capture unit
- 66
- Zweiter ErfassungsbereichSecond detection area
- 77
- Zweite RecheneinheitSecond arithmetic unit
- 88th
- Fusionseinheitfusion unit
- 99
- Überlappungs-ErfassungsbereichOverlap detection range
- A1A1
- optische Achseoptical axis
- A2A2
- optische Achseoptical axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (8)
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