DE4411646A1 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von Objekten vor einem Fahrzeug - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von Objekten vor einem FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Be
stimmung der Höhe eines Objektes mit diffuser Begrenzung vor
einem Fahrzeug, vorzugsweise zur Steuerung einer landwirt
schaftlichen Bearbeitungsmaschine bei der Getreideernte, unter
Berücksichtigung der aktuellen Höhe des Pflanzenbestandes vor
der Erntemaschine.
Es ist bekannt, mit Hilfe von zwei Kameras über mathematische
Betrachtungen im Raum, aus ausgewählten Merkmalen des betrach
teten Objektes dessen Höhe zu bestimmen.
Dazu ist bereits eine Anordnung (DE-OS 30 09 534) zur optoelek
tronischen Messung der Entfernung eines Gegenstandes mit zwei
linearen, jeweils eine Mehrzahl von Sensorelementen aufweisen
den Bildsensoren vorgeschlagen worden, die zwei optische Ein
richtungen aufweisend, jeweils Ausschnitte einander entspre
chender Zeilen zwei von dem Gegenstand getrennt enthaltener Ab
bildungen auf die linearen Bildsensoren projizieren und mittels
einer Auswerteschaltung eine der Entfernung entsprechende elek
trische Größe bildet. Eine zusätzliche Belichtung mindestens
eines Teiles des in seiner Entfernung zu bestimmenden Gegen
standes soll dabei Meßfehler verringern, die sich aus der zu
gleichmäßigen Belichtung der einzelnen Sensorelemente ergeben.
Nachteil dabei ist der erhöhte Aufwand für die künstliche Be
leuchtung des Objektes zum Erzielen des für die Auswertung not
wendigen Kontrastes.
Ein bekanntgewordenes Verfahren und eine Vorrichtung zur
Situations-, Hindernis- und Objekterkennung (DE-OS 41 15 747)
verwendet einen oder mehrere Entfernungsmesser, deren Meßstrah
len mittels Scanner einen bestimmten Raumwinkelbereich mit ei
nem bestimmten Muster unabhängig von der Umgebungsbeleuchtung
und vom Umlicht abtasten.
Gemeinsamer Nachteil dieser Lösungen ist es jedoch, daß neben
dem erheblichen, erforderlichen technischen Aufwand nur von Ob
jekten mit klaren Kanten ausgegangen wird. Der Aufwand zur Aus
wertung der anfallenden Daten bei der Anwendung der genannten
Lösungen auf diffuse Objekte würde den Aufwand erheblich erhö
hen, da eine dreidimensionale Glättung der Bilddaten vorgenom
men werden müßte.
Nur eine Videokamera wird bei einem bekanntgewordenen Verfahren
mit Vorrichtung zur Abstandsmessung zwischen einem Meßobjekt
und einer relativ zum Meßobjekt bewegten Meßeinrichtung (DE-OS
40 19 214) eingesetzt, mit der eine Folge von Bildern zweier
von der Videokamera etwa gleich weit entfernter Punkte des Meß
objektes, die einen konstanten Abstand zueinander aufweisen,
aufgenommen und ausgewertet wird. Damit kann der Abstand vom
Meßobjekt aus dem normalen Bildabstand der beiden in der Bild
ebene der Videokamera abgebildeten Punkte aus der Änderungsge
schwindigkeit des Bildabstands und aus der Geschwindigkeitskom
ponente der Videokamera in Richtung ihrer optischen Achse be
rechnet werden.
Nachteil dieser Lösung ist es, daß für die Abstandsbestimmung
zwei feste Markierungen auf dem betrachteten Objekt benutzt
werden, die zudem noch nebeneinander liegen müssen. Diese not
wendige Markierung ist auf einem Objekt diffusen Charakters
nicht anbringbar und schließt auch das Wechseln des Objektes
während der Messungen aus.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie
sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein
Verfahren und eine zugehörige Anordnung zur Bestimmung der Höhe
eines diffusen Objektes vor einem Fahrzeug zu schaffen, wobei
mit geringem Aufwand die erforderlichen Daten erfaßt, minimiert
und erst in der Endphase die räumliche Verknüpfung ausgeführt
wird. Eine weitere Bedingung ist der Einsatz nur einer Videoka
mera zur Datenerfassung und die Ausnutzung der Bewegung der Ma
schine bzw. des Fahrzeuges zur Gewinnung der räumlichen Infor
mation.
Die zur räumlichen Betrachtung eines Objektes notwendige zweite
Videokamera wird durch den mechanischen Versatz der ersten Vi
deokamera realisiert. Das insbesondere an bewegten Fahrzeugen
eingesetzte Verfahren nutzt den Versatz der Videokamera durch
die Bewegung des Fahrzeuges gegenüber dem auf der Fahrbahn
feststehenden Objekt. Damit ist der Effekt der Stereometrie
durch die zeitlich versetzte Aufnahme zweier Bilder des
gleichen Objektes nutzbar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungs
beispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Wesens der Er
findung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine Videokamera K1 an einem
möglichst hohem Ort auf dem in der Zeichnung nicht näher darge
stellten Fahrzeug angeordnet. Die Videokamera K1 blickt dabei
auf den Bereich vor dem Fahrzeug im Winkel W1 mit einem Öff
nungswinkel OW. Die dabei gesehene Strecke bzw. der Bildaus
schnitt in Fahrtrichtung soll hierbei mit XM Pixel aufgelöst
werden.
Für die Berechnung wird der Pixelbereich von XM Pixel entnommen
und abgespeichert. Nachdem das Fahrzeug einen Weg S zurückge
legt hat, wird ein weiteres Bild aufgenommen, in dem der
Pixelbereich X1 gesucht wird. Dies erfolgt mittels Korrela
tionsfunktionen und bringt eine Wiedererkennung des zuerst ge
wählten Bereiches als Bereich X2 mit der Anfangsposition P2.
Zur Ermittlung der durch den Betrachtungswinkel hervorgerufenen
Streckung des Bereiches X2 gegenüber dem Original X1 wurde fol
gende Gleichung gefunden:
(Winkel OW, W1 in Grad; XM, X2, P2 in Pixel)
Zur Ermittlung des in Fig. 1 dargestellten Punktes P2 wurde un
ter der Annahme, daß die Höhe H unverändert bleibt, nachstehen
de Gleichung gefunden:
Aus dem über die Korrelation bestimmten Punkt P2 kann nach Um
stellung der Gleichung (2) auf die Höhe des Objektes geschlos
sen werden.
Wegen der notwendigen Bewegung der Videokamera K1 ist eine Mes
sung nur aus der Bewegung heraus sinnvoll. Das betrachtete Ob
jekt sollte vorzugsweise großflächig sein.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhaft bei der Getrei
deernte mittels Mähdrescher anwendbar. Dabei ist die Höhe des
Getreidebestandes vor dem Schneidwerk des Mähdreschers zu be
stimmen, um die Arbeitshöhe und die Höhe der Haspel einzustel
len. Es ist erforderlich, eine flächige Höhenbestimmung über
die gesamte Schneidwerksbreite unter natürlichen Lichtverhält
nissen im Freiland vorzunehmen.
Im Ausführungsweg ist die Videokamera K1 auf dem Dach des Fah
rerhauses des Mähdreschers angeordnet und in Fahrtrichtung auf
einen Punkt im ausreichenden Abstand vor dem Schneidwerk ge
richtet. Die Montagewerte W1 und OW gehen damit als Konstante
in die Gleichung (1), (2) ein. Die Höhe H nimmt dabei maximal
den Wert der Montagehöhe an.
Zur effektiven Gestaltung des Datenstromes ist die Videokamera
K1 in der optischen Achse um 90° gedreht, so daß die Abtastung
des Bildes von oben nach unten erfolgt. Zur Auswertung sind
dann eine oder mehrere Zeilen des Bildes heranziehbar. Von den
in der Zeichnung nicht näher dargestellten Radantrieben des
Fahrzeuges wird durch ebenfalls nicht näher dargestellte Senso
ren der Wert des Weges S bereitgestellt.
Der Streifen des Bildausschnittes X1 wird in einer Auswerteein
richtung zwischengespeichert. Nach der Bewegung um den Weg S
wird ein weiteres Bild erfaßt und über eine Korrelation der
neue Ort des Abschnittes X1 gesucht. Um eine Korrelation effek
tiv zu gestalten, kann aus dem möglichen Höhenbereich und dem
aktuellen Weg S der Erwartungsbereich des Punktes P2 näherungs
weise vorherbestimmt und damit der Suchbereich verkürzt werden.
Nach dem Auffinden der Lage der Bereiche X1 an dem neuen Ort X2
ist mit dem bestimmten Punkt P2, dem Weg S und den bereits ge
nannten Montagekonstanten die Höhe des ausgewerteten Objektes
bestimmbar.
Werden mehrere Ausschnitte aus dem Videobild ausgewertet, so
ist ein Höhenprofil des Getreidebestandes vor dem Schneidwerk
bestimmbar. Die erhaltenen Daten können dann zur Steuerung der
Schneidwerkeinstellungen herangezogen werden. Bei einer übli
chen Erntegeschwindigkeit von etwa 1 m/s sind zwei bis vier
Bilder auszuwerten.
Claims (4)
1. Verfahren zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von
Objekten vor einem Fahrzeug, mit einer Videokamera, die in
einer bestimmten Höhe auf einem Fahrzeug, vorzugsweise einer
Erntemaschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
mit der Videokamera (K1) der Bereich vor dem Fahrzeug auf
nehmbar ist und die Höhe von Objekten in diesem Bereich aus
der Verschiebung des Bildinhaltes zweier in Folge aufgenom
mener Bilder und dem zurückgelegten Fahrweg (S) des Fahrzeu
ges bestimmbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
zwei im Abstand (S) aufgenommenen Bildern im ersten Bild ein
Ausschnitt definiert wird, der im folgenden Bild mittels Kor
relationsverfahren wiederfindbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
aus der Differenz zwischen dem gefundenen Ort des gewählten
Bildausschnittes und dem aus dem zurückgelegten Weg (S)
vorausberechneten Ort im Bild die Höhe des gesehenen Ob
jektes bestimmbar ist.
4. Anordnung zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von
Objekten vor einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die
Videokamera (K1) an einem möglichst hohen Punkt des Fahrzeu
ges in der optischen Achse um 90° gedreht angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4411646A DE4411646A1 (de) | 1994-04-02 | 1994-04-02 | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von Objekten vor einem Fahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4411646A DE4411646A1 (de) | 1994-04-02 | 1994-04-02 | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von Objekten vor einem Fahrzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4411646A1 true DE4411646A1 (de) | 1995-11-02 |
Family
ID=6514624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4411646A Withdrawn DE4411646A1 (de) | 1994-04-02 | 1994-04-02 | Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften von Objekten vor einem Fahrzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4411646A1 (de) |
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DE10020893B4 (de) | 1999-04-30 | 2018-07-05 | Christoph Wagner | Verfahren zur optischen Formerfassung von Gegenständen |
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-
1994
- 1994-04-02 DE DE4411646A patent/DE4411646A1/de not_active Withdrawn
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US11483972B2 (en) | 2018-04-09 | 2022-11-01 | Deere & Company | System for controlling an operative parameter of a harvesting header |
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