DE102015206936A1

DE102015206936A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren von Hindernissen im Fahrweg eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015206936A1
Application number: DE102015206936.2A
Authority: DE
Inventors: Patrick Ziegler
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das eine Beschaffenheit eines Fahrwegs eines Straßenkraftfahrzeuges repräsentiert, mit den Schritten: – Projizieren eines Musters von Linien auf den Fahrweg, Erfassen eines Bildes des sich im realen Fahrweg durch die Projektion einstellenden Musters von Linien durch eine auf den Fahrweg gerichtete Onboard Kamera des Kraftfahrzeugs, – Überprüfen des Linienmusters auf Lücken und/oder Knicke in den Linien und Erzeugen eines ein Hindernis oder eine Fahrbahnbeschaffenheit oder einer Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit anzeigenden Signals dann, wenn eine Lücke oder ein Knick in einer oder mehreren Linien des Linienmusters auftritt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das eine Beschaffenheit eines Fahrwegs eines Straßenkraftfahrzeuges repräsentiert. Mit Blick auf Vorrichtungsaspekte betrifft die Erfindung eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE 10 2011 081 354 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren geht es um die Bestimmung einer Fahrbahnunebenheit im Fahrweg des Kraftfahrzeugs. Bei dem bekannten Verfahren erzeugt ein Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs eine Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug.
Diese Lichtverteilung wird mit einer Kamera oder Bildverarbeitungseinrichtung aufgenommen und mit einer vorab gespeicherten charakteristischen Lichtverteilung verglichen, die als Referenzlichtverteilung zur Bestimmung der Fahrbahnunebenheit dient.
Bestimmte Unterschiede zwischen den zu vergleichenden Lichtverteilungen werden als Fahrbahnunebenheiten gewertet, und es wird ein entsprechendes Signal erzeugt, das die Fahrbahnunebenheit charakterisiert. Die Fahrbahnunebenheit kann beispielsweise eine Bodenwelle, ein Schlagloch oder eine Spurrille sein. Auf der Basis des Signals wird der Scheinwerfer vorausschauend so gesteuert, dass sich die Leuchtweite beim Überfahren der Fahrbahnunebenheit nicht verändert. Neben einer solchen vorausschauenden, dynamischen Leuchtweitenregulierung des Abblendlichts werden auch Eingriffe auf andere Lichtfunktionen wie Adaptive High Beam Control, Markierungslicht und blendfreies Fernlicht genannt.
Diese Bildauswertung scheint relativ komplex zu sein. Als Beispiel wird dort die Erkennung einer Bodenwelle durch eine sogenannte "structure from shading" – Auswertung erwähnt, bei der aus der Schattierung eines Objektes in seinem zweidimensionalen Bild auf sein räumliches Volumen geschlossen wird.
Aus der DE 10 2004 048 553 A1 ist eine Fahrbahnvermessung mit einem laserbasierten Lichtschnittverfahren bekannt. Dabei wird die Fahrbahn als Produkt betrachtet, dessen Qualität durch eine mit hoher Quer- und Höhenauflösung auf Basis des Lichtschnittverfahrens erfolgende Vermessung bestimmt wird. Im Zusammenhang mit dem dort vorgestellten Verfahren ist immer von einem Messfahrzeug die Rede, so dass sich das dort vorgestellte Verfahren wohl nicht auf den Fahrbetrieb eines Straßenkraftfahrzeugs bei dessen bestimmungsgemäßer Verwendung im Straßenverkehr handelt. Bei der vorliegenden Erfindung geht es dagegen um ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das eine Beschaffenheit eines Fahrwegs eines Straßenkraftfahrzeuges im Straßenverkehr repräsentiert.
Zur Erfassung von Hindernissen im Fahrzeugumfeld, insbesondere im Fahrweg, können verschieden Techniken eingesetzt werden. So ist mit Ultraschallsensoren eine Erfassung des Nahbereichs des Fahrzeugs bis zu einem Abstand von bis zu 2,5m (oder kleiner) möglich. Durch ein videobasiertes System ist die Erfassung der Umgebung bis zu einer Entfernung von ca. 80 m möglich. Eine Erweiterung bis zu einer Entfernung von ca. 200 m ist mit Radarsystemen möglich. Oberflächennahe, in drei Dimensionen erfolgende und damit sehr aufwändige Abtastungen (scans) mit Laserstrahlen erlauben eine Bewertung der Fahrbahneigenschaften, zu denen hier auch das Vorhandensein oder nicht-Vorhandensein von Schlaglöchern oder Hindernissen wie auf der Fahrbahn liegenden Gegenständen gezählt wird.
Insbesondere für das autonome Fahren, das automatisch ohne den andauernden Eingriff eines Fahrers erfolgt, ist eine zuverlässige, schnelle und kostengünstige Bewertung der Fahrbahneigenschaften wichtig. Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das eine solche Bewertung der Fahrbahneigenschaften oder Fahrwegeigenschaften erlaubt. Das Verfahren soll insbesondere Gegenstände auf der Fahrbahn, Schlaglöcher und bodennahe Hindernisse wie Bordsteinkanten erkennen und auch eine Bewertung der Fahrbahnrauigkeit ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dabei durch die Schritte:

– Projizieren eines Musters von Linien auf den Fahrweg,
– Erfassen eines Bildes des sich im realen Fahrweg durch die Projektion einstellenden Musters von Linien durch eine auf den Fahrweg gerichtete Onboard Kamera des Kraftfahrzeugs,
– Überprüfen des Linienmusters auf Abweichungen von einem Referenzlinienmuster und
– Erzeugen eines ein Hindernis oder eine Fahrbahnbeschaffenheit oder einer Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit signalisierenden Signals dann, wenn eine signifikante Abweichung von dem Referenzlinienmuster auftritt.

Mit Blick auf ihre Vorrichtungsaspekte unterscheidet sich die Erfindung von diesem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
Die Projektion der Linien erfolgt bevorzugt so, dass die Linien bei ebenem und hindernisfreiem und insoweit idealem Fahrweg jeweils knickfrei und lückenfrei verlaufen, was insofern ein Referenzlinienmuster definiert. Die Erfindung basiert zum einen auf der Erkenntnis, dass sich Abweichungen von einem Referenzlinienmuster sehr zuverlässig, schnell und kostengünstig detektieren lassen. Dies gilt insbesondere für Knicke und Lücken in den Linien des Musters. Zum anderen basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass sich die genannten Hindernisse, insbesondere Schlaglöcher und Stufen (z.B. Bordsteinkanten) sowie Gegenstände auf der Fahrbahn in Form von Abweichungen der Linien von dem Referenzlinienmuster, insbesondere in Form von Lücken und Knicken in dem projizierten Linienmuster, abbilden.
Im Ergebnis erlaubt die Erfindung aufgrund dieser Zusammenhänge die angestrebte zuverlässige, schnelle und kostengünstige Bewertung der Fahrbahneigenschaften.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren dann, wenn im dritten Schritt keine Lücke und kein Knick detektiert wird, mit dem ersten Schritt fortgesetzt wird und dass das Verfahren dann, wenn eine Lücke oder ein Knick detektiert wird, ebenfalls mit dem ersten Schritt fortgesetzt wird.
Bevorzugt ist auch, dass das Projizieren mit unsichtbarem Licht, insbesondere mit Infrarotlicht erfolgt.
Mit Blick auf Vorrichtungsaspekte ist bevorzugt, dass die Vorrichtung ein Projektionslichtmodul mit einer Infrarotlichtquelle und einem Beugungsgitter sowie einer Projektionslinse aufweist, wobei die Infrarotlichtquelle mit ihrem Schaltungsträger auf einen Kühlkörper montiert ist und wobei von ihr ausgehende monochromatische Infrarotstrahlung auf ein Strichgitter gerichtet ist, das dazu eingerichtet ist, aus dem einfallenden Infrarotlicht eine Vielzahl stark gebündelter Einzelbündel zu erzeugen, und wobei die Projektionslinse dazu eingerichtet ist, die Einzelbündel so auf die Fahrbahn zu richten, dass sie dort im infraroten Spektralbereich helle Linien bilden. Das Strichgitter besteht aus einer Abfolge von abwechselnd durchsichtigen und undurchsichtigen Strichen.
Das Strichgitter ist zum Beispiel ein Beugungsgitter, ohne dass die Erfindung auf eine Verwendung von Beugungsgittern als Strichgitter beschränkt wäre. Bevorzugt ist auch, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, als Referenzlinienmuster ein Lücken und/oder knickfreies Linienmuster zu erzeugen und eine beim Überprüfen festgestellte Lücke und/oder einen beim Überprüfen festgestellten Knick als signifikante Abweichung zu werten.
Bevorzugt ist auch, dass die Vorrichtung ein Bildverarbeitungs- und Steuergerät aufweist, das dazu eingerichtet ist, erkannten Abweichungen von einem Referenzlinienmuster, insbesondere erkannten Knicken und/oder Lücken in den Linien des Linienmusters reale Positionen im Fahrzeugvorfeld zuzuweisen.
Ferner ist bevorzugt, dass die Vorrichtung Mittel zur gesteuerten Veränderung des Referenzlinienmusters aufweist.
Bevorzugt ist auch, dass die Mittel zur gesteuerten Veränderung ein Filterrad aufweisen, das verschiedene Strichgitter aufweist, die sich durch ihre Strichdichte und/oder durch ihre Strichzahl und/oder durch die Ausrichtung der Striche in Bezug auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs unterscheiden. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sie neben dem Projektionslichtmodul eine Kamera aufweist, die zur Erfassung des Linienmusters, also zur Erzeugung eines Bildes des Linienmusters eingerichtet ist.
Bevorzugt ist auch, dass die Vorrichtung ein Bildverarbeitungs- und Steuergerät aufweist, das dazu eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, wenn sich ein Hindernis im Sichtfeld der Kamera befindet.
Ferner ist bevorzugt, dass das Bildverarbeitungs- und Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine Erzeugung des Linienmusters und bevorzugt auch noch eine Veränderung seiner Ausrichtung relativ zum Fahrzeug zu steuern, wobei die Veränderung der Ausrichtung des Linienmusters durch gesteuertes Verschwenken der genannten Baugruppe um die horizontale Achse und/oder um die vertikale Achse erfolgt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung ein Anzeige- und/oder Steuergerät aufweist, das zur Signalisierung erkannter Hindernisse oder einer erkannten Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit eingerichtet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
1 eine perspektivische Darstellung eines Straßenkraftfahrzeuges zusammen mit einem von dem Fahrzeug auf die Fahrbahn projizierten Referenzlinienmuster;
2 einen seitlichen Schnitt durch den Gegenstand der 1 mit Hindernissen auf der Fahrbahn;
3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 ein Sichtfeld einer Kamera, welche die in der 2 dargestellte Situation erfasst; und
5 ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt im Einzelnen eine perspektivische Darstellung eines Straßenkraftfahrzeuges 10 auf einer ebenen, hindernisfreien Fahrbahn zusammen mit einem von dem Fahrzeug auf die Fahrbahn projizierten ungestörten Linienmuster 12, das insofern einem Referenzlinienmuster entspricht. Das Linienmuster wird bevorzugt mit infrarotem Licht erzeugt, das als solches vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen wird, so dass das Linienmuster für den menschlichen Sehsinn unsichtbar ist.
Das Linienmuster weist hier sowohl ein Bündel von Längslinien 14 auf, die bündelförmig um eine zentrale Fahrtrichtung x herum liegen, als auch ein Muster von Querlinien 16, die quer zu den Längslinien liegen.
Das Bündel der strahlenförmig verlaufenden Längslinien wird mit zunehmendem Abstand vom Fahrzeug breiter. Die genaue Zahl, Verteilung und der Verlauf der einzelnen Linien sind dabei zunächst von untergeordneter Bedeutung. Je nach Ausgestaltung des setzt sich das Muster nur aus Längslinien 14 zusammen, oder es weist auch Querlinien 16 auf, wie sie in der 1 einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Wesentlich ist, dass die einzelnen Linien 14, 16 bei idealer, hindernisfreier Fahrbahn knickfrei und unterbrechungsfrei, also ohne Lücke im Verlauf jeweils einer Linie, verlaufen.
Daten eines solchen Referenzlinienmusters sind im Steuergerät abgelegt oder werden dort jeweils aus der Geometrie der Anordnung von Projektor und Kamera berechnet. Aus dem zu projizierenden Linienmuster kann das Steuergerät eine Referenzfahrbahnebene und ein Referenzlinienmuster bestimmen. Das mit der Kamera erfasste tatsächliche Linienmuster kann mit dem Referenzlinienmuster verglichen werden. Damit können Abweichungen ganz allgemeiner Art, zum Bespiel auch Straßenkrümmungen, erkannt werden.
Das sich aus weiteren Geraden 18, 20 zusammensetzende Gitternetz stellt ein imaginäres, mit dem Kraftfahrzeug mitbewegtes Koordinatennetz 22 zur Bestimmung der Position erkannter Hindernisse dar. Der Zusammenhang zwischen den Koordinatenwerten des Koordinatennetzes 22 und den strahlenförmigen Längslinien 14 und den gekrümmten Querlinien 16 ist in einem Bildverarbeitungs- und Steuergerät im Fahrzeug hinterlegt, so dass erkannten Knicken und Stufen reale Positionen im Fahrzeugvorfeld durch Koordinatenwerte und damit insbesondere Entfernungen und Richtungen der Fahrbahnhindernisse zugewiesen werden können.
2 zeigt zunächst das Fahrzeug 10 und die Fahrbahn 24 aus der 1 in einer Seitenansicht. Abweichend von der 1 zeigt die 2 nicht das Linienmuster, sondern ein Lichtbündel 26, mit dem ein Linienmuster erzeugt wird. Das Linienmuster wird von einem dafür eingerichteten Lichtmodul, insbesondere einem Infrarotlichtmodul erzeugt, das hier in einem Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs untergebracht ist, so dass der Ursprung des Linienbündels 26 bei dieser Ausgestaltung in dem Frontscheinwerfer liegt.
Das sich auf der Fahrbahn 24 mit Infrarotlicht erzeugte Linienmuster wird von einer für dieses Licht empfindlichen Kamera 28 aufgenommen. Die Kamera 28 ist also bevorzugt eine für infrarotes Licht empfindliche Kamera. Um ein gutes Sichtfeld zu ermöglichen, ist die Kamera 28 bevorzugt möglichst hoch im oder am Kraftfahrzeug angebracht. Sie ist insbesondere höher als das Projektionslichtmodul 38 angeordnet. Ein geeigneter, unauffälliger Einbauort ist der Innenspiegel des Kraftfahrzeugs, wobei das Sichtfeld der Kamera nach vorn und schräg nach unten gerichtet ist. In der 2 ist die Kamera nur aus Gründen der Anschaulichkeit außerhalb des Fahrzeugs auf dem Fahrzeug 10 angeordnet. Allerdings sollte der Abstand der Kamera zum Linienprojektor in zu dem Liniennetz senkrechter Richtung möglichst groß sein. Die Kamera ist so ausgerichtet, dass ihr Erfassungsbereich (field of view) 30 das vor dem Fahrzeug liegende Linienmuster 12 in einer ausreichenden Breite (quer zum Fahrzeug) und Länge (vor dem Fahrzeug) erfasst. An Stelle von Infrarotlicht ist auch Licht, bzw. Strahlung aus anderen Spektralbereichen außerhalb des Bereichs des sichtbaren Lichtes verwendbar.
Die in der 2 dargestellte Situation unterscheidet sich von der in der 1 dargestellten Situation dadurch, dass die Fahrbahn bei der 2 im Fahrweg liegende Hindernisse aufweist. Als Beispiele möglicher Hindernisse zeigt die 2 insbesondere ferner exemplarisch verschiedene Hindernisse, die sich im Fahrweg innerhalb des Linienmusters und des Erfassungsbereichs der Kamera befinden. Dabei handelt es sich um ein erstes Hindernis 32 in Form eines Schlagloches, das hier als stufenförmig begrenzte Vertiefung dargestellt ist, sowie um ein zweites und um ein drittes Hindernis. Das zweite Hindernis 34 ist ein Zylinder, der auf der Fahrbahn steht. Das dritte Hindernis 36 ist ein quer zur Richtung der Längslinien 14 liegender Zylinder, auf der Fahrbahn liegt. Die 3 stellt Vorrichtungsaspekte der Erfindung dar. Im Einzelnen zeigt die 3 ein Projektionslichtmodul 38, das zur Erzeugung des Linienmusters auf der Fahrbahn eingerichtet ist. Das Projektionslichtmodul ist entweder als separate Beleuchtungseinrichtung in einem eigenen Gehäuse in das Kraftfahrzeug eingebaut, oder es ist zusammen mit anderen Lichtmodulen, die Scheinwerferlichtverteilungen wie Abblendlicht oder Fernlicht und/oder Signallichtverteilungen wie zum Beispiel Tagfahrlicht oder Blinklicht erzeugen, in einem gemeinsamen Gehäuse zu einer Beleuchtungseinrichtung zusammengefasst. Die Aufzählung der genannten Lichtfunktionen ist dabei rein exemplarisch zu verstehen und diese Lichtfunktionen können auch andere und/oder weitere Lichtfunktionen umfassen. Eine solche Beleuchtungseinrichtung kann ein Frontscheinwerfer oder eine Heckleuchte sein.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Projektionslichtmodul eine Infrarotlichtquelle 40 auf. Die Infrarotlichtquelle ist bevorzugt eine IR-Laserdiode (IR: infrarot). Die IR-Laserdiode ist mit ihrem Schaltungsträger, beispielsweise einer Platine, auf einem Kühlkörper 42 montiert. Von der IR-Laserdiode ausgehende monochromatische Infrarotstrahlung, die hier auch als Infrarotlicht bezeichnet wird, ist auf ein Beugungsgitter 44 gerichtet. Das Beugungsgitter erzeugt aus dem einfallenden Infrarotlicht eine Vielzahl stark gebündelter Einzelbündel. Die Zahl der Einzelbündel, die der Zahl der Linien entspricht, ist bevorzugt größer als 30. Eine Projektionslinse 6 richtet die Einzelbündel auf die Fahrbahn, so dass sie dort im infraroten Spektralbereich helle Linien bilden, um ein Linienmuster 12, wie es in 1 dargestellt ist, zu erzeugen.
Die Hauptabstrahlrichtung x ist dabei im Wesentlichen parallel (bei Fronteinbau) oder antiparallel (bei Heckeinbau) zur Fahrzeuglängsachse. Jedes Einzelbündel erzeugt eine einzelne Linie. Die Baugruppe aus Laserdiode mit Kühlkörper 42, Strichgitter 44 und Linse 46 ist bevorzugt um eine horizontale Achse 48 und eine vertikale Achse 50 schwenkbar. Die Vorrichtung weist bevorzugt Mittel zur gesteuerten Veränderung des Referenzlinienmusters auf. Als solche Mittel kommt zum Beispiel ein Filterrad in Frage, das verschiedene Strichgitter aufweist, die sich lokal durch ihre Strichdichte und/oder durch ihre Strichzahl und/oder durch die Ausrichtung der Striche in Bezug auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs unterscheiden. Neben dem Projektionslichtmodul 38 weist die Vorrichtung eine Kamera 28 auf, die zur Erfassung des Linienmusters, also zur Erzeugung eines Bildes des Linienmusters eingerichtet ist.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung ein Bildverarbeitungs- und Steuergerät 52 auf, das dazu eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, wenn sich ein Hindernis im Sichtfeld der Kamera befindet. Das Bildverarbeitungs- und Steuergerät 52 ist insbesondere dazu eingerichtet, ein solches Signal dann zu erzeugen, wenn eine Lücke oder ein Knick in einer oder mehreren Linien des Linienmusters auftritt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bildverarbeitungs- und Steuergerät 52 ferner dazu eingerichtet, die Erzeugung des Linienmusters und bevorzugt auch noch seine Veränderung zu steuern. Die Veränderung der Ausrichtung des Linienmusters erfolgt dabei zum Beispiel durch Auswählen und Einstellen eines bestimmten Strichgitters des Filterrades. Eine solche Veränderung erfolgt in einer bevorzugten Ausgestaltung in Form von Richtungsänderungen der Lage der Linien relativ zur Fahrzeuglängsachse, so dass die Linien einmal längs und einmal schräg und oder quer zu dieser Längsachse liegen. Aus resultierenden Veränderungen des Bildes des Linienmusters ergibt sich eine Verbesserung der Erkennungssicherheit.
Ein Anzeige- und/oder Steuergerät 54 dient zur Signalisierung erkannter Hindernisse und/oder zu einer Steuerung der Fahrzeugbewegung und/oder der Beleuchtungseinrichtung, die als Reaktion auf eine Erzeugung eines ein Hindernis oder eine Fahrbahnbeschaffenheit oder einer Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit anzeigenden Signals ausgelöst wird.
In einer Ausgestaltung besteht die Reaktion darin, dass bei einem zum autonomen Fahren eingerichteten Fahrzeug ein neuer Fahrweg berechnet und durchfahren wird, mit dem das Hindernis umfahren wird.
Eine mögliche alternative oder ergänzende Reaktion besteht darin, dem Fahrer das Hindernis auf einem Bildschirm des Anzeige- und Steuergerätes hervorgehoben zu signalisieren.
Eine weitere alternative oder ergänzende Reaktion besteht darin, mit sichtbarem Licht arbeitende Lichtmodule des Fahrzeugs so anzusteuern, dass das Hindernis gezielt beleuchtet wird.
Eine weitere alternative oder ergänzende Reaktion besteht darin, die Beleuchtung des Hindernisses so zu steuern, dass eine Blendung vermieden wird, wenn das System anstelle eines unbelebten Objekts einen Menschen erkennt, der sich im Fahrweg befindet.
4 zeigt eine Draufsicht auf das Sichtfeld der Kamera, also auf deren Erfassungsbereich, für eine Situation, bei der sich ein Schlagloch und zwei weitere Hindernisse im Fahrweg befinden. Dies entspricht auch der in der 2 dargestellten Situation. Die 4 zeigt also insbesondere ein Bild des sich unter dem Einfluss der genannten Hindernisse einstellenden Linienmusters, wie es von einer Bordkamera 28 des Fahrzeugs 10 aufgenommen wird, deren Erfassungsbereich (field of view, Sichtfeld) auf das Linienmuster ausgerichtet ist.
Das Linienmuster weist hier nur Längslinien auf. In einer anderen Ausgestaltung weist das Linienmuster Längslinien und Querlinien auf. Im Vordergrund ist derjenige Bereich rechteckig umrandet, in dem sich eine Stufe befindet. Bei der Stufe handelt es sich um ein Bild einer Begrenzung des Schlaglochs, beziehungsweise des ersten Hindernisses 32. Die das Schlagloch real begrenzenden Stufen bilden sich in dem von der Kamera aufgenommenen Muster der Längslinien ab. Im Einzelnen bildet sich das Schlagloch im Vordergrund dieses Bildes als Stufe und andererseits als Versatz in den Längslinien 14 ab.
Diese Stufe wird durch eine automatische Bildverarbeitung dadurch erkannt, dass die Linien nicht geradlinig verlaufen, sondern Knicke aufweisen. Die automatische Bildverarbeitung erfolgt in dem Bildverarbeitungs- und Steuergerät 52 und erkennt Knicke zum Beispiel dadurch, dass mehrere helle Pixel einer Linie längs einer ersten Gerade liegen und weitere Pixel längs einer von der ersten Gerade abknickenden zweiten Geraden liegen. Der Versatz äußert sich darin, dass mehrere helle Pixel längs einer ersten Geraden liegen und mehrere weitere helle Pixel längs einer zweiten Geraden liegen, wobei ein Endpunkt der ersten Gerade einen quer zu der Linienrichtung liegenden Abstand von einem Anfangspunkt der zweiten Gerade aufweist und wobei die beiden Geraden in dem genannten Anfangspunkt und dem genannten Endpunkt die gleiche Richtung aufweisen.
Die Größe des Schlagloches parallel zur Fahrbahn und seine Tiefe bildet sich in der Größe des geknickte Linien aufweisenden Bereiches des Kamerabildes ab, der in der 4 mit einem Rechteck markiert ist. Die Lage des Hindernisses 32 auf der Fahrbahn relativ zum Fahrzeug bildet sich in der Lage des Hindernisses in seinem Bild ab.
Die Zylinder 34 und 36, die sich auf der Fahrbahn befinden, bilden sich in dem von der Kamera aufgenommenen Bild als Lücken in den Linien ab. Sie bilden sich also als Unterbrechungen ab. Die automatische Bildverarbeitung erkennt dies zum Beispiel dadurch, dass mehrere helle Pixel einer Linie längs einer ersten Gerade liegen, die durch dunkle Abschnitte unterbrochen ist, wobei die hellen Pixel, ohne quer zueinander versetzt zu sein, längs einer Geraden oder monoton gekrümmten Kurve angeordnet sind. Auch hier gilt, dass sich die Größe und die Lage des jeweiligen Hindernisses in der Größe und Lage seines Bildes im Kamerabild des Linienmusters abbilden.
In jedem Fall gilt, dass die Lücken und die Knicke in den Linien des Linienmusters, das von einer Bildverarbeitung ausgewertet wird, deutlich in Erscheinung treten. Das gegebenenfalls verarbeitete Kamerabild besteht aus einer Vielzahl von Pixeln. Ein Pixel, der überwiegend in einer illuminierten Linie liegt, ist hell. Ein Pixel, der überwiegend neben einem illuminierten Pixel liegt, ist dunkel. Es ergibt sich also eine digitale und damit sehr deutlich detektierbare Unterscheidung zwischen illuminierten Linien und nicht illuminierten Lücken. Knicke lassen sich leicht dadurch feststellen, dass auch die Reihe illuminierter Pixel einen Knick aufweist.
5 zeigt ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt 55 eines Verfahrens zum Erzeugen eines Signals, das eine Beschaffenheit eines Fahrwegs eines Straßenkraftfahrzeuges repräsentiert, wird ein Muster von Linien auf den Fahrweg des Kraftfahrzeugs projiziert. Dies erfolgt bevorzugt so, dass die Linien bei ebenem und hindernisfreiem und insoweit idealem Fahrweg jeweils knickfrei und lückenfrei verlaufen.
In einem zweiten Schritt 56 erfolgt ein Erfassen eines Bildes des sich im realen Fahrweg durch die Projektion einstellenden Musters von Linien durch eine auf den Fahrweg gerichtete Onboard Kamera des Kraftfahrzeugs.
In einem dritten Schritt 58 erfolgt ein Überprüfen des Linienmusters auf Lücken und/oder Knicke in den Linien.
In einem vierten Schritt 60 erfolgt ein Erzeugen eines ein Hindernis oder eine Fahrbahnbeschaffenheit oder einer Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit anzeigenden Signals (oder eine andere Reaktion) dann, wenn eine Lücke oder ein Knick in einer oder mehreren Linien des Linienmusters auftritt. Tritt keine Lücke und kein Knick auf, verzweigt das Programm vom dritten Schritt 56 aus zurück in den ersten Schritt, ohne eine Reaktion auszulösen. Tritt jedoch eine Lücke auf, verzweigt das Programm vom vierten Schritt 58 aus zurück in den ersten Schritt 55. Die Schrittfolge wird also wiederholt durchlaufen, was eine kontinuierliche Überwachung des Fahrwegs ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011081354 A1 [0002]
DE 102004048553 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das eine Beschaffenheit eines Fahrweg eines Straßenkraftfahrzeuges (10) repräsentiert, mit den Schritten: – (55) Projizieren eines Musters (12) von Linien auf den Fahrweg, – (56) Erfassen eines Bildes des sich im realen Fahrweg durch die Projektion einstellenden Musters von Linien durch eine auf den Fahrweg gerichtete Kamera (28) des Kraftfahrzeugs, – (58) Überprüfen des Linienmusters (12) auf Abweichungen von einem Referenzlinienmuster und – (60) Erzeugen eines ein Hindernis oder eine Fahrbahnbeschaffenheit oder einer Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit anzeigenden Signals dann, wenn eine signifikante Abweichung von dem Referenzlinienmuster auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzlinienmuster ein Lücken und/oder knickfreies Linienmuster ist und eine beim Überprüfen festgestellte Lücke und/oder ein beim Überprüfen festgestellter Knick im Linienmuster als signifikante Abweichung gewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren dann, wenn im dritten Schritt keine Lücke und kein Knick detektiert wurde, mit dem ersten Schritt (55) fortgesetzt wird und dass das Verfahren dann, wenn eine Lücke oder ein Knick detektiert wird, ebenfalls mit dem ersten Schritt (55) fortgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projizieren mit unsichtbarem Licht, insbesondere mit Infrarotlicht erfolgt.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, das eine Beschaffenheit eines Fahrwegs eines Straßenkraftfahrzeuges (10) repräsentiert, welche Vorrichtung dazu eingerichtet ist, – ein Muster (12) von Linien (14, 16) auf den Fahrweg zu projizieren, – ein Bild des sich im realen Fahrweg durch die Projektion einstellenden Musters von Linien durch eine auf den Fahrweg gerichtete Kamera (28) des Kraftfahrzeugs zu erfassen, – das Linienmuster (12) auf Abweichungen von einem Referenzlinienmuster zu überprüfen und ein Signal zu erzeugen, das ein Hindernis oder eine Fahrbahnbeschaffenheit oder eine Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit anzeigt, wenn eine signifikante Abweichung von dem Referenzlinienmuster auftritt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu eingerichtet ist, als das Referenzlinienmuster ein Lücken und/oder knickfreies Linienmuster zu erzeugen und eine beim Überprüfen festgestellte Lücke und/oder ein beim Überprüfen festgestellter Knick im Linienmuster als signifikante Abweichung zu werten.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Projektionslichtmodul (38) mit einer Infrarotlichtquelle (40) und einem Strichgitter (44) sowie einer Projektionslinse (46) aufweist, wobei die Infrarotlichtquelle mit ihrem Schaltungsträger so auf einen Kühlkörper (42) montiert ist und dass von ihre ausgehende monochromatische Infrarotstrahlung auf das Strichgitter (44) gerichtet ist, das dazu eingerichtet ist, aus dem einfallenden Infrarotlicht eine Vielzahl stark gebündelter Einzelbündel zu erzeugen, und dass die Projektionslinse dazu eingerichtet ist, die Einzelbündel so auf die Fahrbahn zu richten, dass sie dort im infraroten Spektralbereich helle Linien bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben dem Projektionslichtmodul (38) eine Kamera (28) aufweist, die zur Erfassung des Linienmusters (12), also zur Erzeugung eines Bildes des Linienmusters eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Bildverarbeitungs- und Steuergerät (52) aufweist, das dazu eingerichtet ist, erkannten Knicken und/oder Lücken in den Linien des Linienmusters (12) reale Positionen im Fahrzeugvorfeld zuzuweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur gesteuerten Veränderung des Referenzlinienmusters aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur gesteuerten Veränderung ein Filterrad aufweisen, das verschiedene Strichgitter aufweist, die sich lokal durch ihre Strichdichte und/oder durch ihre Strichzahl und/oder durch die Ausrichtung der Striche in Bezug auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs unterscheiden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungs- und Steuergerät (52) dazu eingerichtet ist, eine Erzeugung des Linienmusters und bevorzugt auch noch eine Veränderung seiner Ausrichtung relativ zum Fahrzeug zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Anzeige- und/oder Steuergerät (54) aufweist, das zur Signalisierung erkannter Hindernisse oder einer erkannten Veränderung der Fahrbahnbeschaffenheit eingerichtet ist.