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Dokumentenidentifikation DE102006011590A1 13.09.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren einer Parklücke
Anmelder ADC Automotive Distance Control Systems GmbH, 88131 Lindau, DE
Erfinder Jilg, Alexander, 86643 Rennertshofen, DE;
Rohleder, Dirk, 57555 Mudersbach, DE;
Seifert, Timo, 88239 Wangen, DE
DE-Anmeldedatum 10.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006011590
Offenlegungstag 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse B60W 30/06(2006.01)A, F, I, 20060310, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird eine Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke und zum Unterstützen des Einparkvorgangs in einem Kraftfahrzeug vorgestellt. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Bildaufnehmer, Mittel zur Datenverarbeitung, ein Anzeigemittel sowie Sensoren zur Geschwindigkeits- und Lenkwinkelmessung. Der zumindest eine Bildaufnehmer ist zur Beobachtung des seitlichen Umfelds des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Eine Abstandsinformation über Objekte wird aus einer Folge von aufgenommenen Bildern gewonnen, wobei das Kraftfahrzeug eine Geschwindigkeit ungleich Null aufweist. Bei der Auswertung der Bilddaten wird die Position des Kraftfahrzeugs relativ zum Objekt anhand von Beschleunigung und Lenkwinkel berücksichtigt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke und zum Unterstützen des Einparkvorgangs in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die das Einparken von Kraftfahrzeugen unterstützen. Z.B. wird in DE 102005017360 A1 ein Einparkassistent mit Anzeigeeinrichtung offenbart. Diese Vorrichtung umfasst eine Anzeigeinrichtung, eine Vorrichtung zum Vermessen von Parklücken, ein Steuergerät und einen Lenkaktuator. Dabei weist die Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Anzeigezuständen auf, um den Fahrer über Parklücke betreffende Parameter zu informieren. Eine weitere Schrift EP 1361139 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Parkhilfesystems. Das vorgestellte Verfahren weist dabei die Schritte a) Bestimmen der Länge und/oder Breite einer Parklücke, b) Berechnung von zumindest einem denkbaren Ein- oder Ausparkablauf für das Fahrzeug und c) eine geeignete visuelle Darstellung des berechneten Verlaufs für den Fahrer. Z.B. wird in der US-Schrift 2002/0128754 ein System vorgestellt, dass durch eine Kamera ein Bild des Raumes hinter dem Kraftfahrzeug aufnimmt und über eine geeignete Sensorik und Recheneinheit eine Einparktrajektorie berechnet. Eine weitere Möglichkeit zur Untersützung des Einparkvorgangs besteht in der Verwendung Abstandssensoren (Ultraschall-, Lidar- und Radarsensoren) wies es z. B. in DE 29718862 beschrieben wird.

Anhand der genannten Schriften wird deutlich, dass das Vermessen von potentiellen Parklücken eine zentrale Funktion von Einparkassistenten einnimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur effektiven und sicheren Vermessung einer Parklücke und zum Unterstützen des Einparkvorgangs in einem Kraftfahrzeug anzugeben.

Die Aufgabe wird erfinderisch gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung auf.

Es wird Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke und zum Unterstützen des Einparkvorgangs in einem Kraftfahrzeug angegeben. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Bildaufnehmer (Kamera), Mittel zur Datenverarbeitung, ein Anzeigemittel und Sensoren zur Geschwindigkeits- und Lenkwinkelmessung. Zumindest ein Bildaufnehmer ist zur Beobachtung des seitlichen Umfelds des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Durch die flächige Bildaufnahme und Bildverarbeitung ist es möglich, den freien Parkraum und alle begrenzenden Objekte in einem großen Winkelbereich gleichzeitig zu bestimmen. Eine alternative Verwendung einer Vorrichtung, die mehrere Strahlsensoren umfasst, würde viel mehr Messungen benötigten, um zu einem ähnlichen Resultat (Beobachtungsbereich, Ortsauflösung) zu gelangen. Vorzugsweise ist der Bildaufnehmer so positioniert, dass das Umfeld rechts vom Kraftfahrzeug aufgenommen wird. In einer weiteren Ausgestaltung werden beide Seitenbereiche des Kraftfahrzeugs überwacht. Vorzugsweise ist der Bildaufnehmer so ausgerichtet, dass ihre Blickrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung ist. Dabei ist der Bildaufnehmer schräg nach unten ausgerichtet, um auch niedrige Objekte nah bei dem Eigenfahrzeug detektieren zu können. Bewegt sich das Kraftfahrzeug wird der Abstand zwischen Bildaufnehmer und Objekt aus einer Folge von aufgenommenen Bildern bestimmt. Bei der Auswertung der Bilddaten wird die relative Position des Kraftfahrzeugs zum Objekt anhand von Beschleunigung und Lenkwinkel berücksichtigt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden in den Bilddaten eines Bildes vorgegebene Objektmerkmale identifiziert. Diese Auswahl wird z.B. anhand von horizontalen Gradienten getroffen. Der horizontale Gradient ist i. d. R. groß, wenn im Bild z.B. das Ende oder der Anfang von Objekten, z.B. bereits parkenden Fahrzeugen, erreicht wird und ein anderer Hintergrund im Bild sichtbar wird. Die Bildpositionen der vorgegebenen, relevanten Objektmerkmale werden gespeichert. Die Merkmale werden in den darauf folgend aufgenommenen Bildern gezielt gesucht und ihre neuen Bildpositionen werden ebenfalls gespeichert. Die beobachtete Verschiebung der Objektmerkmale in der Bilderfolge wird mit den Bewegungsdaten des Kraftfahrzeugs verglichen. Anhand dieses Vergleichs wird plausibilisiert, ob es sich tatsächlich um relevante Objekte handelt, z.B. parkende Fahrzeuge, Bordsteine, Parkplatz-Begrenzungsmarkierungen etc.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Objekt nur als ein Hindernis erkannt, wenn ihre Höhe einen vorgegebenen Wert überschreitet. Die Höhe eines Objekts wird aufgrund seiner Form im Bild und seiner Ausnahme aus verschiedenen Perspektiven (bewegtes Kraftfahrzeug) bestimmt. Objekte mit geringerer Höhe werden als Bodenziele klassifiziert. Vorzugsweise nimmt der vorgegebene Wert für die vorgegebene Höhe einen Wert zwischen 5 und 15 cm ein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Wert der vorgegebenen Höhe 10 cm.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Begrenzung einer potentiellen Parklücke anhand eines vorgegebenen Höhensprungs von Objekten erkannt wird.

Es wird die Begrenzung einer potentiellen Parklücke anhand eines vorgegebenen Höhensprungs bei Bodenzielen bestimmt, insbesondere wenn kein Hindernis vorhanden ist. Ein Höhensprung bei ausgedehnten Objekten stellt typischerweise eine Bordsteinkante dar, die einen Parkplatz begrenzt. Alternativ kann ein Bordstein auch über einen Linien- bzw. Kantenfindungsalgorithmus erkannt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Abmessungen einer potentiellen Parklücke mit einer zuvor abgelegten Mindestgröße für Parklücken verglichen. In einer vorteilhaften Ausführungsform werden zumindest je eine Mindestgröße für das Einparken in eine Lücke parallel und senkrecht zur Fahrbahn abgelegt. Über ein Anzeigemittel wird dem Fahrer signalisiert, ob es sich um eine ausreichend große Parklücke handelt oder nicht. Ein solches Anzeigemittel kann optisch, haptisch oder akustisch ausgestaltet sein. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine vorteilhafte Einparktrajektorie berechnet und dem Fahrer angezeigt bzw. es werden Aktuatoren zum automatischen Einparken des Fahrzeugs angesteuert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Es zeigt

1: Aufnahme eines vorgegeben Bildmerkmals in einer Bilderfolge

2: Schematisches Bild der seitlichen Kraftfahrzeugumgebung

3: Bildverarbeitung für Bild 1 und Bild n

In 1 ist die Aufnahme eines vorgegeben Bildmerkmals in einer Bilderfolge schematisch dargestellt. Der Pfeil 4 unten im Bild bezeichnet die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Der zwischen der Aufnahme von zwei Bildern zurückgelegte Weg wird durch die Pfeillänge 4 repräsentiert. Es ist jeweils die Linse 1 mit der Brennweite f und der Bildaufnehmer 2 zu den beiden Aufnahmezeitpunkten dargestellt. Ein Merkmal 3 wird also aus zwei unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen und wird an unterschiedlichen Orten im Bild dargestellt. Die Verschiebung des Merkmals 3 von der ersten zur zweiten Aufnahme ist in 1 mit dx gekennzeichnet. Der Abstand r des Merkmals 3 kann mit der folgenden Beziehung bestimmt werden

wobei f die Brennweite der Linse, PixelSize X die Größe eines Bildpixels und &Dgr;px die Anzahl der Pixel angibt, die zwischen dem Abbildungsort der ersten und zweiten Aufnahme von Merkmal 3 liegen. Für die Bestimmung von Höhe und Position des Messpunkts in Fahrtrichtung wird neben der Tiefeninformation auch die Position des Merkmals 3 im letzten betrachteten Bild und die Information über die Einbaulage und die Brennweite der Kamera benutzt. Dazu werden die Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten transformiert.

In 2 ist eine schematische Aufnahme der seitlichen Kraftfahrzeugumgebung dargestellt, so wie sie von einer hier beanspruchten Vorrichtung zur Parklückenvermessung aufgenommen wird. Der Bewegung des einzuparkenden Fahrzeugs ist mit einem Pfeil 4 gekennzeichnet. Der freie Raum zum Parken wird zu einen durch Hindernisse, in diesem Fall Fahrzeug 6 und Fahrzeug 7 begrenzt. Beide Fahrzeuge werden aufgrund ihrer Höhe als Hindernis erkannt. Zum anderen werden zwischen den Fahrzeugen 6 und 7 weitere Objekte mit geringer Höhe (Bodenziele) erkannt. Die schraffierte Fläche 9 wird z.B. durch einen Kantenfindungsalgorithmusidentifiziert. Schraffierte Flächen 9 sind i. d. R. Sperrflächen, die zwar beim Einparkvorgang überfahren werden dürfen, aber nicht als Parkfläche freigegeben sind. Die Erkennung von Sperrflächen 9 ist also sowohl für die Bestimmung der Größe einer Parklücke als auch für eine Berechnung einer vorteilhaften Einparktrajektorie relevant. In der Tiefe ist die Parklücke 5 durch einen Bordstein 8 begrenzt. Ein Bordstein wird in diesem Ausführungsbeispiel anhand eines vorgegebenen Höhensprungs von Objekten (Bodenzielen) erkannt. Alternativ ist aber auch eine Bordsteinerkennung durch Linien- bzw. Kantenfindung möglich. Bei einem Einparkvorgang parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs wird durch die Messung von Bordsteinkanten die Tiefe einer Parklücke bestimmt. Zudem wird angenommen, dass der Parkplatz parallel zur Bordsteinkante verläuft und eine Einparktrajektorie wird entsprechend berechnet. I. d. R. werden auch in einer freien Parklücke 5 Bodenziele detektiert. Diese können durch Schattenwurf, Unebenheiten im Belag, Flecken auf dem Belag, Laub oder andere Objekte verursacht werden. Wäre dieser Platz von einem Anderen Objekt (Fahrzeug) belegt, wären die Bodenziele nicht sichtbar. Somit kann auch bei undeutlichen oder schlecht beleuchteten Hindernissen (6, 7) durch eine Auswertung von Bodenzielen auf einen freien Parkraum geschlossen und die Abmessungen einer Parklücke ermittelt werden.

In 3 ist eine vorteilhafte Bildverarbeitung für ein erstes und ein n-tes aufgenommenes Bild dargestellt. Für ein erstes aufgenommenes Bild werden Objektmerkmale, die mit hoher Wahrscheinlichkeit relevant sind, ausgewählt. Dafür werden Kantenfindungsverfahren verwendet, insbesondere wird der horizontale Gradient untersucht. Sowohl das Bild 1 als auch die Positionen der relevanten Merkmale werden gespeichert. Wird nun ein n-tes Bild aufgenommen, so werden die Bilddaten der Bilder n und n-1 dahingehend miteinander verglichen, ob dieselben relevante Merkmale in beiden Bildern zu finden sind. Die Suche kann durch die bekannte Positionen der relevanten Merkmale der vorher aufgenommenen Bilder unterstützt werden. Die in einem vorherigen Bild als relevant identifizierten Merkmale werden im Bild n mit einem ein Pattern Matching Verfahren gesucht. Dabei wird eine Kreuzkorrelation der nacheinander aufgenommenen Bilddaten berechnet. Ein Objekt gilt als identifiziert, wenn das Ergebnis der Kreuzkorrelation ein globales Maximum einnimmt. Die Verschiebung des Objekts im Bild dPx wird mit den neuen Koordinaten des Objektmerkmals an einen Abstandsrechner übergeben, wenn eine vorgegeben Anzahl von Verschiebungsinformationen über dasselbe Objektmerkmal vorliegt. In diesem Beispiel nimmt die vorgegebene Anzahl einen Wert zwischen 2 und 6 ein. Die Bewegung eines Objektmerkmals in einer Bilderfolge wird anhand der Fahrzeugbewegung plausibilisiert. Bei kleineren Abweichungen werden Korrekturen durchgeführt. Objektmerkmale die sich nicht sinnvoll verhalten werden verworfen. Aus der Verschiebung des Objektmerkmals kann wie weiter oben beschrieben der radiale Abstand zur Kamera berechnet werden. Für die Bestimmung von Höhe und Position des Messpunkts in Fahrrichtung wird neben der Tiefeninformation auch die Position des Merkmals 3 im letzten betrachteten Bild und die Information über die Einbaulage und die Brennweite der Kamera benutzt. Dazu werden die Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten transformiert.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke (5) und zum Unterstützen des Einparkvorgangs in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung zumindest einen Bildaufnehmer (2), Mittel zur Datenverarbeitung, ein Anzeigemittel, sowie Sensoren zur Geschwindigkeits- und Lenkwinkelmessung umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zumindest eine Bildaufnehmer (2) zur Beobachtung des seitlichen Umfelds des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist und eine Abstandinformation über Objektmerkmale (3) aus einer Folge von aufgenommenen Bildern gewonnen wird, wobei das Kraftfahrzeug eine Geschwindigkeit ungleich Null aufweist und die Position des Kraftfahrzeugs relativ zum Objektmerkmal (3) anhand von Beschleunigung und Lenkwinkel berücksichtigt wird.
Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass

i) in den Bilddaten eines Bildes vorgegebene Objektmerkmale (3) identifiziert und ihre Bildpositionen gespeichert werden, und

ii) die Merkmale (3) in den darauf folgend aufgenommenen Bildern gezielt gesucht werden und ihre neuen Bildpositionen gespeichert werden und

iii) die beobachtete Verschiebung (dx) der Objektmerkmale in der Bilderfolge anhand der relativen Position des Kraftfahrzeugs zum Zeitpunkt der Bildaufnahme plausibilisiert wird.
Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Objektmerkmal (3) nur als ein Hindernis erkannt wird, wenn die Objekthöhe einen vorgegebenen Wert überschreitet, wobei ein Objekt mit geringerer Höhe als Bodenziel erkannt wird. Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert für die Höhe einen Wert zwischen 5 und 15 cm einnimmt. Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung einer potentiellen Parklücke (5) anhand eines vorgegebenen Höhensprungs von Objekten erkannt wird. Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Vergleich zwischen den gemessenen Abmessungen einer potentiellen Parklücke (5) und eine zuvor abgelegten Mindestgröße für Parklücken mittels eines Anzeigemittels dem Fahrer signalisiert wird, ob es sich um eine ausreichend große Parklücke handelt oder nicht. Vorrichtung zum Vermessen einer Parklücke nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einparktrajektorie berechnet wird, die für den Einparkvorgang vorteilhaft ist, und die Einparktrajektorie dem Fahrer angezeigt






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