DE102022213913A1 - Method and system for automated operation of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs (100), mit den Schritten: Erfassen von einer Vielzahl von Bildpaaren in einem Umfeld (2) des Fahrzeugs (100) mit einem Kamerasystem (20), welches eine Vielzahl von Kamerapaaren (22, 22', 22'') aufweist, welche sich durch mindestens einen Kameraparameter unterscheiden, stereophotogrammetrisches Auswerten von mindestens einem der erfassten Bildpaare mit einer stereophotogrammetrischen Auswerteeinheit (10), Erkennen eines Objekts (4), welches sich in dem Umfeld (2) des Fahrzeugs (100) befindet, basierend auf dem stereophotogrammetrisch ausgewerteten Bildpaar, und Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern einer Betriebseinrichtung (110) des Fahrzeugs (100) zum automatisierten Betreiben des Fahrzeugs (100), wobei das Steuersignal eine auf dem erkannten Objekt (4) basierende Information aufweist. Zudem ein System (200) zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs (100) und ein derartiges Fahrzeug (100). A method for the automated operation of a vehicle (100), comprising the steps of: capturing a plurality of image pairs in an environment (2) of the vehicle (100) with a camera system (20) which has a plurality of camera pairs (22, 22', 22'') which differ in at least one camera parameter, stereophotogrammetric evaluation of at least one of the captured image pairs with a stereophotogrammetric evaluation unit (10), detecting an object (4) which is located in the environment (2) of the vehicle (100) based on the stereophotogrammetrically evaluated image pair, and outputting a control signal for controlling an operating device (110) of the vehicle (100) for the automated operation of the vehicle (100), wherein the control signal comprises information based on the detected object (4). In addition, a system (200) for the automated operation of a vehicle (100) and such a vehicle (100).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf ein automatisiert betreibbares Fahrzeug.The present invention relates to a method and a system for the automated operation of a vehicle. The present invention also relates to a vehicle that can be operated automatically.
Stand der TechnikState of the art
Zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs kann es erforderlich sein, Objekte in einem Fahrzeugumfeld mit einer auf dem Fahrzeug angeordneten Umfelderfassungssensorik zu erfassen und zu erkennen. Für einen automatisierten Betrieb des Fahrzeugs kann es weiter erforderlich sein, das Fahrzeug unter Berücksichtigung des erkannten Objekts zu steuern.For automated operation of a vehicle, it may be necessary to detect and recognize objects in the vehicle's surroundings using environmental detection sensors arranged on the vehicle. For automated operation of the vehicle, it may also be necessary to control the vehicle taking the detected object into account.
Aus
Darstellung der ErfindungDescription of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs. Bei dem automatisierten Betreiben des Fahrzeugs kann es sich um ein autonomes Betreiben des Fahrzeugs handeln. Das Fahrzeug kann daher ein autonomes Fahrzeug sein. Das automatisierte Betreiben kann mindestens einen Automatisierungsgrad zum Betreiben des Fahrzeugs aufweisen. Der Automatisierungsgrad kann einen assistierten Betriebsmodus, ein automatisierter Betriebsmodus, ein autonomer Betriebsmodus sein.In one aspect, the present invention relates to a method for the automated operation of a vehicle. The automated operation of the vehicle can be an autonomous operation of the vehicle. The vehicle can therefore be an autonomous vehicle. The automated operation can have at least one level of automation for operating the vehicle. The level of automation can be an assisted operating mode, an automated operating mode, an autonomous operating mode.
Das Verfahren weist als einen Schritt ein Erfassen von einer Vielzahl von Bildpaaren in einem Umfeld des Fahrzeugs mit einem Kamerasystem auf. Bei dem Erfassen kann es sich um ein stereophotogrammetrisches Erfassen handeln. Bei dem Erfassen kann es sich um ein dreidimensionales Erfassen handeln. Im Schritt des Erfassens kann ein Objekt im Umfeld des Fahrzeugs in einem stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich erfasst werden, bei welchem es sich um ein dreidimensionales Kamerasichtfeld des Kamerasystem handeln kann. Bei dem Kamerasystem kann es sich um ein stereophotogrammetrisches Kamerasystem handeln. Bei dem Kamerasystem kann es sich auch um ein binokulares Kamerasystem handeln. Bei der Vielzahl von Bildpaaren handelt es sich um mindestens zwei Bildpaare. Die Bildpaare können derart erfasst werden, dass sich Bilder, welche ein jeweiliges Bildpaar bilden, in Bildbereichen überlagern, welche gemeinsam einen Bereich des Umfelds abbilden. Das Kamerasystem kann eingerichtet sein, einen in einem Frontsichtbereich angeordneten stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich aufzuweisen.The method has as one step a capture of a plurality of image pairs in an environment of the vehicle with a camera system. The capture can be a stereophotogrammetric capture. The capture can be a three-dimensional capture. In the capture step, an object in the environment of the vehicle can be captured in a stereophotogrammetric capture area, which can be a three-dimensional camera field of view of the camera system. The camera system can be a stereophotogrammetric camera system. The camera system can also be a binocular camera system. The plurality of image pairs are at least two image pairs. The image pairs can be captured in such a way that images which form a respective image pair are superimposed in image areas which together depict an area of the environment. The camera system can be set up to have a stereophotogrammetric capture area arranged in a front viewing area.
Das Kamerasystem weist eine Vielzahl von Kamerapaaren auf, welche sich paarweise durch mindestens einen Kameraparameter unterscheiden. Ein Kamerapaar aus der Vielzahl von Kamerapaaren kann sich daher durch mindestens einen Kameraparameter von einem anderen Kamerapaar aus der Vielzahl von Kamerapaaren unterscheiden. Zwei Kameras eines Kamerapaars aus der Vielzahl von Kamerapaaren können einen gemeinsamen beziehungsweise übereinstimmenden Kameraparameter aufweisen. Bei der Vielzahl von Kamerapaaren handelt es sich um mindestens zwei Kamerapaare. Der Kameraparameter kann ein stereophotogrammetrischer Kameraparameter sein. Der Kameraparameter kann ein extrinsischer Kameraparameter sein, bei welchem es sich um einen äußeren Kameraparameter handeln kann. Der Kameraparameter kann ein intrinsischer Kameraparameter sein, bei welchem es sich um einen inneren Kameraparameter handeln kann. Die Kamerapaare können sich paarweise durch mindestens einen von dem extrinsischen Kameraparameter und dem intrinsischen Kameraparameter unterscheiden.The camera system has a plurality of camera pairs, which differ pairwise by at least one camera parameter. A camera pair from the plurality of camera pairs can therefore differ from another camera pair from the plurality of camera pairs by at least one camera parameter. Two cameras of a camera pair from the plurality of camera pairs can have a common or matching camera parameter. The plurality of camera pairs are at least two camera pairs. The camera parameter can be a stereophotogrammetric camera parameter. The camera parameter can be an extrinsic camera parameter, which can be an external camera parameter. The camera parameter can be an intrinsic camera parameter, which can be an internal camera parameter. The camera pairs can differ pairwise by at least one of the extrinsic camera parameter and the intrinsic camera parameter.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein stereophotogrammetrisches Auswerten von mindestens einem der erfassten Bildpaare mit einer stereophotogrammetrischen Auswerteeinheit auf. Das Kamerasystem kann die stereophotogrammetrische Auswerteeinheit aufweisen. Alternativ dazu kann ein Steuergerät zum Steuern einer Betriebseinrichtung des Fahrzeugs die stereophotogrammetrische Auswerteeinheit aufweisen. In dem Schritt des stereophotogrammetrischen Auswertens kann der Bereich des Umfelds, in welchem sich Bildbereiche eines Bildpaars überlagern, erfasst werden. Somit kann in dem Schritt des stereophotogrammetrischen Auswertens ein Objekt, welches sich in dem Bereich des Umfelds befindet, erfasst werden. Der Bereich des Umfelds und das Objekt können dreidimensional erfasst werden. Zudem kann die relative Lage des Objekts zu dem Fahrzeug bestimmt werden. Bei dem Objekt kann es sich um ein Verkehrsobjekt, beispielsweise ein weiteres Fahrzeug oder eine Straßenmöblierung handeln.The method has, as a further step, a stereophotogrammetric evaluation of at least one of the captured image pairs using a stereophotogrammetric evaluation unit. The camera system can have the stereophotogrammetric evaluation unit. Alternatively, a control device for controlling an operating device of the vehicle can have the stereophotogrammetric evaluation unit. In the step of stereophotogrammetric evaluation, the area of the surroundings in which image areas of an image pair overlap can be recorded. Thus, in the step of stereophotogrammetric evaluation, an object located in the area of the surroundings can be recorded. The area of the surroundings and the object can be recorded three-dimensionally. In addition, the relative position of the object to the vehicle can be determined. The object can be a traffic object, for example another vehicle or street furniture.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Erkennen eines Objekts, welches sich in dem Umfeld des Fahrzeugs befindet, auf. Der Schritt des Erkennens des Objekts wird basierend auf dem stereophotogrammetrisch ausgewerteten Bildpaar durchgeführt. Das Objekt kann als ein Hindernis in einem Fahrbereich des Fahrzeugs in dem Umfeld erkannt werden.The method comprises a further step of detecting an object that is located in the surroundings of the vehicle. The step of detecting the object is carried out based on the stereophotogrammetrically evaluated image pair. The object can be considered an obstacle in a driving range of the vehicle in the environment.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern einer Betriebseinrichtung des Fahrzeugs zum automatisierten Betreiben des Fahrzeugs auf. Das Steuersignal weist eine auf dem erkannten Objekt basierende Information auf. Bei der auf dem erkannten Objekt basierenden Information kann es sich um eine Information handeln, welche das erkannte Objekt als Hindernis beschreibt. Bei der auf dem erkannten Objekt basierenden Information kann es sich um eine relative Lageinformation des Objekts zu dem Fahrzeug handeln. Das Steuersignal kann daher zum Steuern des Fahrzeugs zum automatisierten Vermeiden einer Kollision mit dem Hindernis fungieren.The method has a further step of outputting a control signal for controlling an operating device of the vehicle for the automated operation of the vehicle. The control signal has information based on the detected object. The information based on the detected object can be information that describes the detected object as an obstacle. The information based on the detected object can be relative position information of the object to the vehicle. The control signal can therefore function to control the vehicle to automatically avoid a collision with the obstacle.
Das Verfahren wird hardwareseitig mit einem Kamerasystem durchgeführt, welches ein räumlich erweitertes stereophotogrammetrisches Erfassungsvermögen bereithalten kann. Das Kamerasystem kann einen in Fernbereich erweitertes stereophotogrammetrisches Erfassungsvermögen aufweisen, welches ein räumliches Wahrnehmungsvermögen eines Menschen überschreiten kann. Das Kamerasystem kann daher hardwareseitig ein im Vergleich zu dem menschlichen räumlichen Wahrnehmungsvermögen vergrößertes Erfassungsvermögen aufweisen. Ein stereophotogrammetrisches Erfassen und Erkennen von Objekten in dem Umfeld des Fahrzeugs kann so hardwareseitig verbessert werden. So kann ein von dem Kamerasystem hardwarebasiert aufgespannter Erfassungsbereich, in welchem ein Objekt softwareseitig zuverlässig erkannt werden kann, vergrößert werden. Hierfür ist erkannt worden, dass sich die paarweise unterschiedlichen Kameraparameter des Kamerasystems auf das Erfassungsvermögen im Umfeld des Fahrzeugs auswirken können. Eine derartige hardwareseitige Konfiguration des Kamerasystems kann zudem die Basis für eine erweiterte oder mulifunktionale softwareseitige Erfassung eines Objekts in dem Umfeld des Fahrzeugs sein.The method is carried out on the hardware side with a camera system that can provide a spatially expanded stereophotogrammetric detection capability. The camera system can have a stereophotogrammetric detection capability that is expanded in the long range and can exceed the spatial perception of a human. The camera system can therefore have an increased detection capability on the hardware side compared to the human spatial perception. Stereophotogrammetric detection and recognition of objects in the environment of the vehicle can thus be improved on the hardware side. In this way, a detection area spanned by the camera system on a hardware basis, in which an object can be reliably recognized on the software side, can be enlarged. For this purpose, it has been recognized that the pairwise different camera parameters of the camera system can affect the detection capability in the environment of the vehicle. Such a hardware configuration of the camera system can also be the basis for an expanded or multifunctional software-based detection of an object in the environment of the vehicle.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann in dem Schritt des Erfassens die Vielzahl von Bildpaaren mit einer Vielzahl von stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen erfasst werden, welche sich in dem Umfeld räumlich unterscheiden. Die stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche können durch sich überlagernde Erfassungsbereiche der Kamerapaare aufgespannt werden. Somit können die Erfassungsbereiche der beiden Kameras eines Kamerapaars in dem sich überlagernden Bereich der Erfassungsbereiche einen stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich des Kamerapaars aufspannen. Die stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche der Kamerapaare können sich in dem Umfeld derart räumlich unterscheiden, dass sie unterschiedliche Bereiche in dem Umfeld des Fahrzeugs für das stereophotogrammetrische Auswerten der Bildpaare abdecken. Bei der Vielzahl von Bildpaaren kann es sich daher um eine Vielzahl von unterschiedlichen Bildpaaren in dem Umfeld des Fahrzeugs handeln. Bei dem Kamerasystem kann es sich daher um ein multistereophotogrammetrisches Kamerasystem handeln.According to one embodiment of the method, in the step of capturing, the plurality of image pairs can be captured with a plurality of stereophotogrammetric detection areas, which differ spatially in the environment. The stereophotogrammetric detection areas can be spanned by overlapping detection areas of the camera pairs. Thus, the detection areas of the two cameras of a camera pair can span a stereophotogrammetric detection area of the camera pair in the overlapping area of the detection areas. The stereophotogrammetric detection areas of the camera pairs can differ spatially in the environment in such a way that they cover different areas in the environment of the vehicle for the stereophotogrammetric evaluation of the image pairs. The plurality of image pairs can therefore be a plurality of different image pairs in the environment of the vehicle. The camera system can therefore be a multi-stereophotogrammetric camera system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann in dem Schritt des Erfassens die Vielzahl von Bildpaaren mit einer Vielzahl von stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen erfasst werden, welche sich in dem Umfeld räumlich überlappen. Mit den sich räumlich überlappenden stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen kann ein Bereich in dem Umfeld des Fahrzeugs lückenlos mit der Vielzahl von Kamerapaaren stereophotogrammetrisch erfasst werden. Das stereophotogrammetrische Erfassungsvermögen des Kamerasystems kann so auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten zuverlässig erweitert werden.According to a further embodiment of the method, in the step of capturing, the plurality of image pairs can be captured with a plurality of stereophotogrammetric capture areas that spatially overlap in the surroundings. With the spatially overlapping stereophotogrammetric capture areas, an area in the surroundings of the vehicle can be seamlessly captured stereophotogrammetrically with the plurality of camera pairs. The stereophotogrammetric capture capacity of the camera system can thus be reliably expanded even at high driving speeds.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können in dem Schritt des Erfassens die Vielzahl von Bildpaaren mit einer Vielzahl von stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen erfasst werden, welche sich in einer Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen konstant erstrecken. Die stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche können sich in einer Fahrzeuglängsrichtung überlappend und in der Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen konstant erstrecken. Ein Fahrbereich des Fahrzeugs in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs kann so mit den stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen abgedeckt werden, wobei sich die stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs beziehungsweise quer zu einer Fahrbahn mit einer konstanten Fahrbahnbreite erstrecken können. Eine Fahrbahnverlauf kann so zuverlässig stereophotogrammetrisch erfasst werden.According to a further embodiment of the method, in the step of capturing, the plurality of image pairs can be captured with a plurality of stereophotogrammetric detection areas which extend essentially constantly in a transverse direction of the vehicle. The stereophotogrammetric detection areas can overlap in a longitudinal direction of the vehicle and extend essentially constantly in the transverse direction of the vehicle. A driving area of the vehicle in a direction of travel of the vehicle can thus be covered with the stereophotogrammetric detection areas, wherein the stereophotogrammetric detection areas can extend transversely to a direction of travel of the vehicle or transversely to a roadway with a constant roadway width. A road course can thus be reliably captured stereophotogrammetrically.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können in dem Schritt des Erfassens die Vielzahl von Bildpaaren mit einer Vielzahl von stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen erfasst werden. Die stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche können sich in einer Fahrzeuglängsrichtung mit einer ansteigenden stereophotogrammetrischen Raumtiefe erstrecken. Bei der stereophotogrammetrischen Raumtiefe kann es sich um eine maximale stereophotogrammetrische Erfassungsdistanz handeln, bis zu welcher ein Objekt mit dem Kamerasystem stereophotogrammetrisch auflösbar beziehungsweise erfassbar ist. Die stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche können so stufenartig oder kaskadenartig angeordnet sein. Dem Verfahren liegt als weitere Erkenntnis zugrunde, dass hardwareseitig verkleinerte und kombinierte stereophotogrammetrische Erfassungsbereiche eine verbesserte stereophotogrammetrische Erfassung mit einem verbesserten stereophotogrammetrischen Auflösevermögen bereithalten können. Die sich ergänzenden Kamerasysteme können daher über deren stereophotogrammetrische Erfassungsbereiche einen im Vergleich zu einem einzelnen Kamerasystem verbesserten stereophotogrammetrischen Wirkungsgrad aufweisen.According to a further embodiment of the method, in the step of capturing, the plurality of image pairs can be captured with a plurality of stereophotogrammetric detection areas. The stereophotogrammetric detection areas can extend in a vehicle longitudinal direction with an increasing stereophotogrammetric spatial depth. The stereophotogrammetric spatial depth can be a maximum stereophotogrammetric detection distance up to which an object can be resolved or captured stereophotogrammetrically with the camera system. The stereophotogrammetric detection areas can thus be arranged in a step-like or cascade-like manner. Another finding underlying the method is that reduced and combined stereophotogrammetric detection areas on the hardware side can provide improved stereophotogrammetric detection with improved stereophotogrammetric resolution. The complementary camera systems can therefore have an improved stereophotogrammetric efficiency across their stereophotogrammetric detection areas compared to a single camera system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als weiteren Schritt ein Einlesen eines Querdynamikparameters des Fahrzeugs aufweisen. Bei dem Querdynamikparameter kann es sich um einen Lenkwinkel oder einen Knickwinkel des Fahrzeugs handeln. Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein räumliches Einstellen von mindestens einem stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich, welcher in dem Schritt des Erfassens mit der Vielzahl von Bildpaaren erfasst wird, aufweisen. Das räumliche Einstellen kann basierend auf dem eingelesenen Querdynamikparameter durchgeführt werden. Im Schritt des räumlichen Einstellens kann der mindestens eine stereophotogrammetrische Erfassungsbereich basierend auf dem eingelesenen Querdynamikparameter ausgerichtet werden. Der stereophotogrammetrische Erfassungsbereich kann in Abhängigkeit des eingelesenen Querdynamikparameters eingestellt beziehungsweise ausgerichtet werden. Die stereophotogrammetrische Erfassbarkeit kann so auch in einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs auf den in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegenden Fahrbereich verbessert werden.According to a further embodiment of the method, this can have a further step of reading in a transverse dynamics parameter of the vehicle. The transverse dynamics parameter can be a steering angle or an articulation angle of the vehicle. The method can have a further step of spatially adjusting at least one stereophotogrammetric detection area, which is recorded in the step of recording with the plurality of image pairs. The spatial adjustment can be carried out based on the read-in transverse dynamics parameter. In the spatial adjustment step, the at least one stereophotogrammetric detection area can be aligned based on the read-in transverse dynamics parameter. The stereophotogrammetric detection area can be adjusted or aligned depending on the read-in transverse dynamics parameter. The stereophotogrammetric detectability can thus also be improved when the vehicle is cornering on the driving area ahead in the direction of travel of the vehicle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Vielzahl von Bildpaaren eine stereophotogrammetrische Akkommodation über die Bilddaten der Vielzahl von Bildpaaren auf. Die stereophotogrammetrische Akkommodation kann ein stereophotogrammetrisches Auflösungsvermögen über die Bilddaten beziehungsweise eine Refraktionsstärke über die Bilddaten aufweisen. Die Vielzahl von Bildpaaren kann somit eine variable Akkommodation beziehungsweise variable Refraktionsstärke über die Bilddaten aufweisen. Die Vielzahl von Kamerapaaren kann sich durch mindestens einen optischen Parameter der optischen Systeme der Kamerapaare unterscheiden. Beispielsweise können sich die Kamerapaare durch mindestens einen Linsenparameter unterscheiden. So können sich die Kamerapaare in einem Ausführungsbeispiel durch paarweise unterschiedlich gekrümmte Linsen unterscheiden.According to a further embodiment of the method, the plurality of image pairs has a stereophotogrammetric accommodation over the image data of the plurality of image pairs. The stereophotogrammetric accommodation can have a stereophotogrammetric resolution over the image data or a refractive power over the image data. The plurality of image pairs can thus have a variable accommodation or variable refractive power over the image data. The plurality of camera pairs can differ by at least one optical parameter of the optical systems of the camera pairs. For example, the camera pairs can differ by at least one lens parameter. For example, the camera pairs can differ in one embodiment by having differently curved lenses in pairs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der mindestens eine Kameraparameter mindestens eines von einer Stereobasis der Kamerapaare und einer Brennweite der Kamerapaare aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Kameraparameter auch einen Brennpunkt der Kamerapaare aufweisen. Die Kamerapaare können paarweise unterschiedliche Stereobasen aufweisen. Die Kamerapaare können mit den unterschiedlichen Stereobasen auf dem Fahrzeug angeordnet sein. Somit können die Kamerapaare mit mindestens zwei verschiedenen Stereobasen auf dem Fahrzeug angeordnet sein. Eine im Schritt des stereophotogrammetrischen Auswertens der erfassten Bildpaare vorhandene stereophotogrammetrische Raumtiefe, bis zu welcher die erfassten Bildpaare eine stereophotogrammetrische Auswertung zulassen, kann in Abhängigkeit der jeweiligen Stereobasis unterschiedlich sein. So kann beispielsweise mit ansteigender Stereobasis auch die stereophotogrammetrische Raumtiefe ansteigen. Die Kamerapaare können paarweise unterschiedliche Brennweiten aufweisen, bei welchen es sich um vorbestimmte Brennweiten oder um begrenzte Brennweiten handeln kann. Die Kamerapaare können mit den unterschiedlichen Brennweiten auf dem Fahrzeug angeordnet sein. Somit können die Kamerapaare mit mindestens zwei verschiedenen Brennweiten auf dem Fahrzeug angeordnet sein. Eine im Schritt des stereophotogrammetrischen Auswertens der erfassten Bildpaare vorhandene stereophotogrammetrische Raumtiefe, bis zu welcher die erfassten Bildpaare eine stereophotogrammetrische Auswertung zulassen, kann in Abhängigkeit der jeweiligen Brennweiten unterschiedlich sein. Das stereophotogrammetrische Auflösungsvermögen kann so hardwareseitig variabel eingestellt sein.According to a further embodiment of the method, the at least one camera parameter can have at least one of a stereo base of the camera pairs and a focal length of the camera pairs. Alternatively or additionally, the at least one camera parameter can also have a focal point of the camera pairs. The camera pairs can have different stereo bases in pairs. The camera pairs can be arranged on the vehicle with the different stereo bases. The camera pairs can thus be arranged on the vehicle with at least two different stereo bases. A stereophotogrammetric spatial depth present in the step of stereophotogrammetric evaluation of the captured image pairs, up to which the captured image pairs allow a stereophotogrammetric evaluation, can vary depending on the respective stereo base. For example, the stereophotogrammetric spatial depth can also increase as the stereo base increases. The camera pairs can have different focal lengths in pairs, which can be predetermined focal lengths or limited focal lengths. The camera pairs can be arranged on the vehicle with the different focal lengths. The camera pairs can therefore be arranged on the vehicle with at least two different focal lengths. A stereophotogrammetric spatial depth that exists in the step of stereophotogrammetric evaluation of the captured image pairs, up to which the captured image pairs allow a stereophotogrammetric evaluation, can vary depending on the respective focal lengths. The stereophotogrammetric resolution can thus be set variably on the hardware side.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Erkennens des Objekts ein Hindernis in einem Fahrbereich des Fahrzeugs erkannt werden. Im Schritt des Ausgebens des Steuersignals kann ein Steuersignal zum Steuern von mindestens einem von einer Querdynamikeinrichtung und einer Längsdynamikeinrichtung des Fahrzeugs ausgegeben werden, um eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden. Bei der Querdynamikeinrichtung kann es sich um eine Lenkeinrichtung handeln. Bei der Längsdynamikeinrichtung kann es sich um eine Einrichtung des Antriebsstrangs des Fahrzeugs, beispielsweise den Antriebsmotor, handeln. Mit dem Verfahren kann so zuverlässig auf ein über einen größeren stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich erfasstes Hindernis automatisiert reagiert werden.According to a further embodiment of the method, in the step of detecting the object, an obstacle in a driving range of the vehicle can be detected. In the step of outputting the control signal, a control signal for controlling at least one of a transverse dynamics device and a longitudinal dynamics device of the vehicle can be output in order to avoid a collision with the obstacle. The transverse dynamics device can be a steering device. The longitudinal dynamics device can be a device of the drive train of the vehicle, for example the drive motor. The method can thus be used to reliably and automatically react to an obstacle detected over a larger stereophotogrammetric detection range.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann im Schritt des Erkennens des Objekts auch die Entfernung des Objekts zum Fahrzeug ermittelt werden. Beispielsweise kann unter Berücksichtigung der Information der Entfernung des Objekts zum Fahrzeug im Schritt des Ausgebens des Steuersignals ein Steuersignal zum Anpassen einer Fahrdynamik des Fahrzeugs frühzeitig ausgegeben werden, derart, dass ein kontinuierlicher und homogener Verkehrsfluss und somit ein störungsfreier Ablauf des Straßenverkehrs bewirkt werden kann. Bei Bedarf kann aber auch anhand vorliegender physikalischer Daten, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Masse des Fahrzeugs, des Abstands zwischen dem Objekt und des Fahrzeugs und einem vorherrschenden Reifenschlupf, zuverlässig eine Notbremsung des Fahrzeugs eingeleitet werden. Dadurch kann eine Kollision mit dem Objekt verhindert werden. Die Notbremsung kann beispielsweise derart ausgeführt werden, dass eine Kollision mit dem Objekt sicher vermieden wird, jedoch ein maximaler Bremsweg für die Notbremsung ausgenutzt wird. Dadurch erhöht sich die Reaktionszeit von nachfolgenden Fahrzeugen auf die Notbremsung des vorausfahrenden Fahrzeugs entsprechend und Auffahrunfälle von nachfolgenden Fahrzeugen können vermieden oder zumindest reduziert werden.According to a further embodiment of the method, the distance of the object to the vehicle can also be determined in the step of recognizing the object. For example, taking into account the information on the distance of the object to the vehicle in the step of outputting the control signal, a control signal for adapting a driving dynamics of the vehicle can be output at an early stage in such a way that a continuous and homogeneous flow of traffic and thus a smooth flow of road traffic can be achieved. If necessary, however, emergency braking of the vehicle can also be reliably initiated based on available physical data, such as the vehicle speed, the mass of the vehicle, the distance between the object and the vehicle and the prevailing tire slip. This can prevent a collision with the object. The emergency braking can, for example, be carried out in such a way that a collision with the object is safely avoided, but a maximum braking distance is used for the emergency braking. This increases the reaction time of following vehicles to the emergency braking of the vehicle in front accordingly and rear-end collisions involving following vehicles can be avoided or at least reduced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können auch vorherrschende Sichtverhältnisse im Umfeld des Fahrzeugs ermittelt werden. Unter Berücksichtigung der Information der im Umfeld des Fahrzeugs vorherrschenden Sichtverhältnisse kann im Schritt des Ausgebens des Steuersignals ein Steuersignal zum Anpassen der Fahrgeschwindigkeit an die vorherrschenden Sichtverhältnisse bestimmt werden. Bei der Anpassung der Fahrgeschwindigkeit können weitere Parameter, wie beispielsweise ein vorherrschender Reifenschlupf, berücksichtigt werden.According to a further embodiment of the method, prevailing visibility conditions in the area surrounding the vehicle can also be determined. Taking into account the information on the visibility conditions prevailing in the area surrounding the vehicle, a control signal for adapting the driving speed to the prevailing visibility conditions can be determined in the step of outputting the control signal. When adapting the driving speed, other parameters, such as prevailing tire slip, can be taken into account.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein System zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs. Das System kann zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein.In a further aspect, the present invention relates to a system for the automated operation of a vehicle. The system can be set up to carry out the method according to the previous aspect.
Das System weist ein Kamerasystem zum Erfassen von einer Vielzahl von Bildpaaren in einem Umfeld des Fahrzeugs auf. Das Kamerasystem weist eine Vielzahl von Kamerapaaren auf, welche sich paarweise durch mindestens einen Kameraparameter unterscheiden. Das System weist zudem eine stereophotogrammetrische Auswerteeinheit zum stereophotogrammetrischen Auswerten von mindestens einem der erfassten Bildpaare auf. Das Kamerasystem kann entsprechend eingerichtet sein, den Schritt des Erfassens gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Die stereophotogrammetrische Auswerteeinheit kann entsprechend eingerichtet sein, den Schritt des Auswertens gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Die stereophotogrammetrische Auswerteeinheit kann entsprechend eingerichtet sein, den Schritt des Erkennens gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen.The system has a camera system for capturing a plurality of image pairs in an environment of the vehicle. The camera system has a plurality of camera pairs, which differ in pairs by at least one camera parameter. The system also has a stereophotogrammetric evaluation unit for stereophotogrammetric evaluation of at least one of the captured image pairs. The camera system can be set up accordingly to carry out the capturing step according to the previous aspect. The stereophotogrammetric evaluation unit can be set up accordingly to carry out the evaluating step according to the previous aspect. The stereophotogrammetric evaluation unit can be set up accordingly to carry out the recognizing step according to the previous aspect.
Das System weist ein Steuergerät auf, welches eine Eingabeschnittstelle zum Einlesen des stereophotogrammetrisch ausgewerteten Bildpaars aufweist. Das Steuergerät ist eingerichtet, ein Objekt basierend auf dem stereophotogrammetrisch ausgewerteten Bildpaar zu erkennen. Das Steuergerät weist zudem eine Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben eines Steuersignals an eine Betriebseinrichtung des Fahrzeugs auf, um das Fahrzeug basierend auf dem erkannten Objekt automatisiert zu betreiben. Das Steuersignal weist eine auf dem erkannten Objekt basierende Information auf. Das Steuergerät kann entsprechend eingerichtet sein, den Schritt des Auswertens gemäß dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen.The system has a control device which has an input interface for reading in the stereophotogrammetrically evaluated image pair. The control device is set up to recognize an object based on the stereophotogrammetrically evaluated image pair. The control device also has an output interface for outputting a control signal to an operating device of the vehicle in order to operate the vehicle automatically based on the recognized object. The control signal has information based on the recognized object. The control device can be set up accordingly to carry out the evaluation step according to the previous aspect.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, welches das System gemäß dem vorhergehenden Aspekt zum automatisierten Betreiben des Fahrzeugs aufweist. Jede Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung kann eine entsprechende Ausführungsform eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung bilden.In a further aspect, the present invention relates to an automated vehicle which has the system according to the preceding aspect for automated operation of the vehicle. Each embodiment of an aspect of the present invention can form a corresponding embodiment of a further aspect of the present invention.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
-
1a zeigt ein automatisiert betreibbares Fahrzeug mit einem Kamerasystem mit einem stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich.1a shows an automated vehicle with a camera system with a stereophotogrammetric detection range. -
1b zeigt das Fahrzeug von1a mit einem weiteren stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich.1b shows the vehicle from1a with a wider stereophotogrammetric detection range. -
1c zeigt das Fahrzeug von1a mit noch einem weiteren stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich.1c shows the vehicle from1a with yet another stereophotogrammetric detection range. -
2 zeigt das Fahrzeug von1a mit unterschiedlichen stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen des Kamerasystems gemäß einer Ausführungsform.2 shows the vehicle from1a with different stereophotogrammetric detection ranges of the camera system according to one embodiment. -
3 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Schritten zum Durchführen eines Verfahrens zum automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.3 shows a flowchart with steps for carrying out a method for automated operation of a vehicle according to an embodiment.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
In
Das Fahrzeug 100 weist eine stereophotogrammetrische Auswerteeinheit 10 auf, welche mit dem ersten Kamerapaar 22 verbunden. Die stereophotogrammetrische Auswerteeinheit 10 ist eingerichtet, ein mit dem Kamerapaar 22 stereophotogrammetrisch erfasstes Bildpaar auszuwerten, um in dem ersten stereophotogrammetrischen Erfassungsbereich 12 ein Objekt zu erkennen. Die stereophotogrammetrische Auswerteeinheit 10 ist mit dem Steuergerät 120 verbunden, welches auf dem Fahrzeug 100 angeordnet ist. Das Steuergerät 120 weist eine Eingabeschnittstelle 122 auf, über welche das stereophotogrammetrisch ausgewertete Bildpaar beziehungsweise das erkannte Objekt eingelesen werden kann. Das Steuergerät 120 weist zudem eine Ausgabeschnittstelle 124 zum Ausgeben eines Steuersignals an eine Betriebseinrichtung 110 des Fahrzeugs 100 auf.The
Die Betriebseinrichtung 110 kann mindestens eines von einer Querdynamikeinrichtung 112 des Fahrzeugs 100 und einer Längsdynamikeinrichtung 114 des Fahrzeugs 100 aufweisen. Das Steuersignal weist Informationen zu dem erkannten Objekt auf und wird an die Betriebseinrichtung 110 ausgegeben, um die Betriebseinrichtung 110 basierend auf der Information durch das Steuergerät 120 zu steuern. Gemäß einer Ausführungsform wird die Querdynamikeinrichtung 112 basierend auf dem Steuersignal derart gesteuert, dass das Fahrzeug 100 eine Kollision mit dem Objekt verhindert, in dem es das Objekt umfährt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Längsdynamikeinrichtung 114 basierend auf dem ausgegebenen Steuersignal derart gesteuert, dass ein Bremsmanöver zum Verhindern einer Kollision mit dem Objekt durchgeführt wird.The operating
In
In
In
Ein Objekt 4 im Umfeld 2 des Fahrzeugs 100 liegt in der in
In
In einem Schritt S1 des Verfahrens wird eine Vielzahl von Bildpaaren in dem Umfeld 2 des Fahrzeugs 100 mit dem Kamerasystem 20 in den stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche 12, 12', 12'' erfasst. In einem weiteren Schritt S2 wird mindestens eines der mit den stereophotogrammetrischen Erfassungsbereichen 12, 12', 12'' erfassten Bildpaare mit der stereophotogrammetrischen Auswerteeinheit 10 ausgewertet. In einem weiteren Schritt S3 wird das Objekt 4 basierend auf den stereophotogrammetrisch ausgewerteten Bildpaaren in den stereophotogrammetrischen Erfassungsbereiche 12, 12', 12'' erkannt. In einem weiteren Schritt S4 wird ein Steuersignal zum Steuern der Betriebseinrichtung 110 des Fahrzeugs 100 ausgegeben, um das Fahrzeug 100 automatisiert zu betreiben. Das Steuersignal weist Informationen zu dem erkannten Objekt 4 auf.In a step S1 of the method, a plurality of image pairs in the
BezugszeichenReference symbols
- 22
- UmfeldEnvironment
- 44
- Objektobject
- 1010
- stereophotogrammetrische Auswerteeinheitstereophotogrammetric evaluation unit
- 11, 11', 11''11, 11', 11''
- erster Kameraerfassungsbereichfirst camera detection area
- 12, 12', 12''12, 12', 12''
- stereophotogrammetrischer Erfassungsbereichstereophotogrammetric detection range
- 13, 13', 13''13, 13', 13''
- zweiter Kameraerfassungsbereichsecond camera detection area
- 2020
- KamerasystemCamera system
- 22, 22', 22''22, 22', 22''
- KamerapaarCamera pair
- 2525
- EinstelleinrichtungAdjustment device
- 100100
- Fahrzeugvehicle
- 102102
- FrontfensterFront window
- 110110
- BetriebseinrichtungOperating equipment
- 112112
- QuerdynamikeinrichtungLateral dynamics device
- 114114
- LängsdynamikeinrichtungLongitudinal dynamics device
- 120120
- SteuergerätControl unit
- 122122
- EingabeschnittstelleInput interface
- 124124
- AusgabeschnittstelleOutput interface
- 200200
- Systemsystem
- S0S0
- EinstellenSet
- S1S1
- ErfassenCapture
- S2S2
- stereophotogrammetrisches Auswertenstereophotogrammetric evaluation
- S3S3
- ErkennenRecognize
- S4S4
- AusgebenSpend
- T, T', T''T, T', T''
- stereophotogrammetrische Raumtiefestereophotogrammetric spatial depth
- XX
- FahrzeuglängsrichtungVehicle longitudinal direction
- YY
- FahrzeugquerrichtungVehicle transverse direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2757524 B1 [0003]EP 2757524 B1 [0003]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102022213913.5A DE102022213913A1 (en) | 2022-12-19 | 2022-12-19 | Method and system for automated operation of a vehicle |
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US20200064483A1 (en) | 2017-04-28 | 2020-02-27 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Sensing assembly for autonomous driving |
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-
2022
- 2022-12-19 DE DE102022213913.5A patent/DE102022213913A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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R016 | Response to examination communication |