DE10053315C2

DE10053315C2 - Verfahren zum Detektieren von Verkehrszeichen und Vorrichtung zu dessen Ausführung

Info

Publication number: DE10053315C2
Application number: DE2000153315
Authority: DE
Inventors: Frank Pfeffer; Walter Streit; Carsten Woche
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: DE10053315A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von entlang einer Fahrbahn angeordneten Verkehrszeichen, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

In heutigen Fahrzeugen wird der Fahrer in vielfacher Hinsicht beim Führen des Fahrzeugs unterstützt. Beispielsweise ist aus der DE 197 56 574 eine Umgebungsdetektionseinrichtung bekannt, mit der dem Fahrer Informationen zur Fahrbahn bereitgestellt werden, auf der sein Fahrzeug fährt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Form der Straße, die Position des Fahrzeugs auf der Straße, Information zu entgegenkommenden oder vor ausfahrenden Fahrzeugen, die Verkehrsdichte, sowie die umgebende Be leuchtungsintensität. So kann beispielsweise die Beleuchtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse der Umgebung gesteuert werden.

Die DE 199 01 808 A1 beschreibt eine Anzeigeneinrichtung zur Anzeige der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei in dem Fahrzeug eine Kamera und eine Bildbearbeitungsvorrichtung zur Erkennung von Geschwindigkeitsbe grenzungsverkehrszeichen vorgesehen sind. In einem Datenspeicher sind Bildmuster für derartige Verkehrszeichen abgelegt. Bei Erkennung einer Ge schwindigkeitsbegrenzung wird die zulässige Höchstgeschwindigkeit in der Tachometeranzeige dargestellt.

Die DE 198 29 162 A1 beschäftigt sich mit der Verwendung einer elektronischen Kamera und einer mit ihr zusammenarbeitenden Bilderkennungseinrichtung in einem Automobil zum Erkennen von Verkehrszeichen. Sie schlägt vor, dass beim Erkennen eines Verkehrszeichens drohende Verkehrsstöße erkannt und dem Fahrer angezeigt werden. Für diesen Zweck kann sie einen Komparator umfassen, der die tatsächliche Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mit der vorgeschriebenen Höchstgeschwindigkeit vergleicht und ein korrespondie rendes optisches und/oder akustisches Signal ausgibt.

Die nachveröffentlichte DE 199 38 263 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren und eine Einrichtung zur elektronisch logischen Erkennung von Verkehrszeichen, wobei bei entsprechenden Lichtverhältnissen eine Scheinwerfernachführung zur optimalen Ausleuchtung der Verkehrszeichen derart generiert wird, dass fahr- und fahrbahnbedingte Wipp- und Schwenkbewegungen des Fahrzeugs sowie der durch das Herannahnen an das Verkehrszeichen sich ändernde Winkel, durch eine entsprechende Ausgleichsbewegung der Scheinwerferanordnung ausgeglichen wird.

Die DE 36 19 824 A1 befasst sich mit einem System zum Anzeigen der aktuell gültigen oder nach den Umgebungsbedingungen sicheren Höchstgeschwindigkeit für Straßenfahrzeuge. Sie beschreibt die Verwendung einer Videokamera zur Erkennung von Verkehrszeichen, die Prüfung der Verkehrszeichen auf Relevanz und das Lesen der darin enthaltenen Informationen. Das vorgeschlagene System umfasst weiterhin einen Komparator zum Vergleich der aktuellen Geschwindigkeit der in dem System ermittelten Höchstgeschwindigkeit, wie die Abgabe eines optischen oder akustischen Warnsignals bei Überschreiten der Letztgenannten.

Auch die DE 199 59 828 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug, das eine Kamera umfasst, um alle Informationen auf der Straße sowie links und rechts der Straße in Fahrtrichtung zu erkennen. Um bei schlechtem Wetter eine zuverlässige Entlastung des Führers des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, wird eine hohe Lichtempfindlichkeit der wenigstens einen Kamera, insbesondere auch eine Nachtsichtigkeit im infraroten Bereich des Lichts, vorgeschlagen. Insbesondere wird auch daran gedacht, den Fahrbahnrand bzw. die Fahrbahn gesondert im infraroten Bereich nochmals auszuleuchten.

Die DE 299 05 033 U1 beschreibt das Lesen und Auswerten geschwindigkeitsrelevanter Verkehrsschilder mittels einer in einem Fahrzeug eingebauten Kamera sowie die entsprechende Ansteuerung eines Tempomaten.

Die DE 696 04 196 T2 schließlich befasst sich mit einer Straßenüberwa chungsvorrichtung, bei der Sensoren aufgrund von Bildinformationen Automatikfunktionen eines Kraftfahrzeugs steuern. Dazu sind insbesondere mindestens zwei Sensoren nötig, die spezifische, auf der Fahrbahn aufgebrachte Linien auswerten, die in codierter Form den Inhalt eines zuge ordneten Verkehrsschilds wiedergeben. Beispielsweise läßt sich durch ent sprechende Kodierung bei Einfahrt in einen Tunnel automatisch die Be leuchtung des Kraftfahrzeugs auslösen. Die Vorrichtung umfasst einen Sen der und einen Empfänger, wobei der Empfänger ausgelegt ist, nur die Wellen zu erfassen, die der Sender aussendet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit dem der Fahrer zusätzlich entlastet und die Sicherheit beim Führen eines Fahrzeugs weiter erhöht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Detektieren von entlang einer Fahrbahn angeordneten Verkehrszeichen mit den Merkmalen von Pa tentanspruch 1, sowie durch eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfah rens mit den Merkmalen von Patentanspruch 7.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst zumindest ein Teil einer in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug angeordneten Fahrbahnumgebung mit einer Erfassungsvorrichtung, insbesondere einer Kamera, erfasst, wobei die Erfassungsvorrichtung Erfassungsdaten an eine Auswerteeinrichtung bereitstellt. Anschließend wird zumindest eine Teilmenge der Erfassungsda ten in der Auswerteeinrichtung mit in einer Speichervorrichtung hinterlegten elektronischen Entsprechungen von Verkehrszeichen verglichen. Bei Auffin den eines Verkehrszeichens in den Erfassungsdaten wird ein Auslösesignal in einer Steuervorrichtung erzeugt, um eine Ausführung einer dem Verkehrs zeichen zugeordneten Maßnahme zu bewirken. Im Hinblick darauf, daß Verkehrszeichen selbst von einer Erfassungsvorrichtung nicht erkannt werden können, wenn es zu dunkel ist, ist vorgesehen, daß die Auffindungsrate automatisch ermittelt wird, und sofern diese unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt, ein Auslösesignal in der Steuervorrichtung erzeugt wird, um eine Beleuchtungsvorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere das Abblendlicht, einzuschalten. Hierdurch wird der ordnungsgemäße Betrieb des Verfahrens auch bei schlechten Lichtverhältnissen aufrechterhalten oder verbessert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bisweilen Verkehrszeichen nicht böswillig unbeachtet bleiben, sondern ganz einfach aufgrund der vorhandenen Menge zum Teil vom Fahrer nicht ausreichend registriert werden. Insbesondere bei Fahrten in fremdem Gelände hat sich der Fahrer häufig auf den umgebenden Verkehr selbst zu konzentrieren, bei spielsweise in fremden Großstädten, so daß seine Aufmerksamkeit, was das Erkennen von Verkehrszeichen angeht, reduziert ist. Diesem Mißstand lässt sich dadurch beikommen, daß die Einhaltung von Vorschriften, wie sie mit Verkehrszeichen einhergehen, automatisiert wird, d. h. dass die Vorschriften ausgeführt werden, ohne daß der Fahrer eingreifen müßte. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, im Hinblick auf das erkannte Verkehrszeichen dem Fahrer eine entsprechende Information auf einer Anzeigeeinheit zu übermit teln, um in letzter Instanz den Fahrer entscheiden zu lassen, wie auf dieses Verkehrszeichen zu reagieren ist.

Beispielsweise, kann beim Auffinden eines Verkehrszeichens "Tunnel" oder "Licht", als zugeordnete Maßnahme eine Beleuchtungsvorrichtung des Fahr zeugs, insbesondere das Abblendlicht, eingeschaltet werden. Im Gegenzug kann nach Verlassen des Tunnels, wie dies einfach festgestellt werden kann durch die sich ändernde Umgebungshelligkeit, bzw. durch ein Schild "Licht aus", die Beleuchtungsvorrichtung wieder abgeschaltet werden.

Sofern ein Verkehrszeichen aufgefunden wird, das einer Geschwindigkeitsbegrenzung entspricht, kann vorgesehen werden, daß ein Vergleich stattfindet zwischen der mit der Geschwindigkeitsbegrenzung verbundenen Geschwindigkeit und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit. Für den Fall, daß eine zu hohe Geschwindigkeit festgestellt wird, kann ein Steuersignal in der Steuervorrichtung erzeugt werden, mit dem ein akustisches oder optisches Warnsignal ausgegeben wird bzw. automatisch die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird.

Hierbei können Grenzwerte festgelegt werden, ab denen derartige Maßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise eine Überschreitung von mehr als zehn Prozent der mit der Geschwindigkeitsbegrenzung verbundenen Geschwindigkeit.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtung, insbesondere der Erfassungswinkel, in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei hohen Geschwindigekeiten Verkehrszeichen rechtzeitig erkannt werden, beispielsweise durch Erfassen mit einer höheren Brennweite bei höheren Geschwindigkeiten, mit einer niedrigeren Brennweite bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Besonders vorteilhaft ist es, die Brennweite beispielsweise durch entsprechende Zoom- Vorrichtungen quasi stufenlos an die Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann zur Erhöhung der Auffindungsrate beim Auffinden eines Verkehrszeichens die Erfassungsvorrichtung nachgeführt werden und/oder der Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtung geändert werden. Beispielsweise lässt sich hierdurch realisieren, daß in einem ersten Algorithmus der Auswerteeinrichtung grundsätzlich nach Verkehrszeichen gesucht wird, wie dies beispielsweise durch Erkennen entsprechender Grundformen von Verkehrszeichen in einfacher Weise möglich ist, und erst in einem zweiten Algorithmus das grundsätzlich erkannte Verkehrszeichen hinsichtlich seiner spezifischen Aussage untersucht wird. Dieser zweite Schritt wird durch die Verwendung einer Nachführeinrichtung deutlich verbessert.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung, die eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren von entlang einer Fahrbahn angeordneten Verkehrszeichnen zeigt, näher beschrieben.

Gemäß Fig. 1 umfasst eine Vorrichtung zum Detektieren von entlang einer Fahrbahn angeordneten Verkehrszeichen eine Erfassungsvorrichtung 1, insbesondere eine Kamera, die an einem Fahrzeug (nicht dargestellt) derart angebracht ist, daß die in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindliche Fahrbahnumgebung erfasst werden kann. Im Betrieb werden von der Erfassungsvorrichtung 1 stetig Bilddaten erzeugt, die einer Auswerteeinrichtung 2 zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung 2 hat andererseits Zugriff auf eine Speichervorrichtung 3, in der elektronische Entsprechungen von Verkehrszeichen hinterlegt sind. Das von der Erfassungseinrichtung 1 gelieferte Bildmaterial wird in der Auswerteeinrichtung 2 mit diesen elektronischen Entsprechungen von Verkehrszeichen verglichen. Unter einem Verkehrszeichen werden hierbei alle bildlichen und schriftlichen Zeichen verstanden, die im Straßenverkehr auf Schildern, auf Anzeigetafeln oder auf der Straße selbst, beispielsweise ein Zebrastreifen oder dergleichen verwendet werden.

Wird von der Auswerteeinrichtung ein Verkehrszeichen aufgefunden, bewirkt die Auswerteeinrichtung 2 die Erzeugung eines Auslösesignals in einer Steuervorrichtung, das dazu dient, eine dem Verkehrszeichen zugeordnete Maßnahme auszuführen. Mit der Steuervorrichtung sind die Fahrzeugkomponenten verbunden, die für das Ausführen einer dem aufgefundenen Verkehrszeichen zugeordneten Maßnahme in Betracht kommen, beispielsweise die Fahrzeugbeleuchtung 5, eine Anzeigeeinheit 6, ein Signalgeber 7, eine Geschwindigkeitsregelanlage etc..

Bei dem Signalgeber 7 kann es sich um einen optischen und/oder einen akustischen Signalgeber oder auch einen mechanischen Vibrator handeln, deren Warn- oder Hinweissignale auf den Fahrer und/oder Beifahrer einwirken können. Insbesondere kommt auch in Betracht, den Fahrer durch Erzeugung eines Sprachsignals zu unterrichten.

Bei der Anzeigeeinheit 6 kann es sich um einen Bildschirm handeln, wobei insbesondere in Betracht kommt, den Bildschirm einer ggf. im Fahrzeug vorhandenen Navigationsvorrichtung zu verwenden.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst weiterhin eine Nachführeinrichtung 8 für die Erfassungsvorrichtung 1. Die Nachführeinrichtung 8 kann eine ein- oder mehrachsige angetriebene Aufhängung sein, beispielsweise eine kardanische Aufhängung. Im Falle der grundsätzlichen Erkennung eines Verkehrszeichens durch die Auswerteeinheit 2, wie dies beispielsweise in einfacher Weise durch Erkennen von entsprechenden Grundformen möglich ist, kann zur besseren Erfassung des spezifischen Inhalts des Verkehrszeichens die Erfassungsvorrichtung 1 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit nachgeführt werden, um somit die Erfassung des Verkehrszeichens zu verbessern. Die Erfassungsvorrichtung 1 kann weiterhin derart ausgestattet sein, daß sich der Erfassungsbereich, insbesondere durch Variation des Erfassungswinkels, variieren lässt. Dies kann realisiert sein beispielsweise durch einen verstellbaren Brennweitenbereich der Erfassungsvorrichtung, insbesondere durch eine Zoom-Funktion. Die Erfassungsvorrichtung 1 ist weiterhin mit einer Autofokuseinrichtung ausgestattet, um eine scharte Abbildung der Fahrzeugumgebung sicherzustellen.

Claims

1. Verfahren zum Detektieren von entlang einer Fahrbahn angeordneten Verkehrszeichen, folgende Schritte umfassend:

a) Erfassen zumindest eines Teils einer in Fahrtrichtung vor dem Fahr zeug befindlichen Fahrbahnumgebung mit einer Erfassungsvorrich tung (1), insbesondere einer Kamera, wobei die Erfassungsvorrich tung (1) Erfassungsdaten an eine Auswerteeinrichtung (2) bereitstellt;
b) Vergleichen zumindest einer Teilmenge der Erfassungsdaten in der Auswerteeinrichtung (2) mit in einer Speichervorrichtung (3) hinterleg ten elektronischen Entsprechungen von Verkehrszeichen;
c) Bei Auffinden eines Verkehrszeichens in den Erfassungsdaten Erzeu gen eines Auslösesignals in einer Steuervorrichtung (4) zum Ausfüh ren einer dem Verkehrszeichen zugeordneten Maßnahme.

gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:

a) Ermitteln einer Auffindungsrate und, falls diese unter einem vorgege benen Grenzwert liegt, Erzeugen eines Auslösesignals in der Steuer vorrichtung (4) zum Einschalten einer Beleuchtungsvorrichtung (5) des Fahrzeugs, insbesondere des Abblendlichts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auffinden eines Verkehrszeichens "Tunnel" oder "Licht" als zugeordnete Maßnahme eine Beleuchtungsvorrichtung (5) des Fahrzeugs, insbesondere das Ab blendlicht, eingeschaltet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
Bei Auffinden eines Verkehrszeichens Erzeugen eines Steuersignals in der Steuervorrichtung (4) zum Ausgeben einer entsprechenden Informa tion auf einer Anzeigeeinheit (6).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch fol gende weitere Schritte:
Bei Auffinden eines Verkehrszeichens, das einer Geschwindigkeitsbe grenzung entspricht, Vergleichen der mit der Geschwindigkeitsbegren zung verbundenen Geschwindigkeit mit der aktuellen Fahrzeuggeschwin digkeit; und
Bei Feststellung einer zu hohen Geschwindigkeit, Erzeugen eines Steu ersignals in der Steuervorrichtung (4) zur Ausgabe eines akustischen oder optischen Warnsignals.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtung (1), insbesondere der Erfasssungswinkel, in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt::
Bei Auffinden eines Verkehrszeichens Nachführen der Erfassungsvorrich tung (1) mittels einer Nachführeinrichtung (8) und/oder Änderung des Erfassungsbereichs der Erfassungsvorrichtung (1).

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Erfassungsvorrichtung (1), einer Auswerteeinrichtung (2), einer Speichervorrichtung (3) und einer Steuervorrichtung (4).