專利名稱：用于確定車輛和物體之間的距離的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于確定車輛和物體之間的距離的方法、一種相應(yīng)的設(shè)備以及一種相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
借助于周圍環(huán)境檢測系統(tǒng)能夠檢測車輛的周圍環(huán)境。這也能夠求得車輛和位于車輛的周圍環(huán)境中的物體之間的距離。DE 10 2009 028 029 Al描述了ー種用于提高車輛的安全性的方法，其中，掃描車輛周圍的區(qū)域并且在至少ー個(gè)方向上測量車輛上的至少ー個(gè)位置和所述區(qū)域的實(shí)體邊界之間的距離。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下通過本發(fā)明提供根據(jù)主權(quán)利要求所述的用于確定車輛和物體之間的距離的方法、使用所述方法的設(shè)備以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。有利的構(gòu)型由相應(yīng)的從屬權(quán)利要求和以下說明得出。本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)通過使用物體或物體的組成部分的已知的尺寸可以改善車輛和物體之間的距離確定。如果從所述車輛拍攝的物體當(dāng)前圖像可供使用，則可以使用所述方案。為了改善距離的確定，可以將物體的已知尺寸與物體圖像中物體的尺寸相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了ー種用于確定車輛和物體之間的距離的方法，所述方法包括以下步驟確定物體的圖像中物體的所成像的組成部分的所成像的大小，其中所述圖像代表由車輛的檢測裝置檢測到的物體攝影；以及基于物體的所成像的組成部分的所成像的大小和所成像的組成部分的參考大小來確定物體的距離。所述車輛可以是ー個(gè)機(jī)動(dòng)車。所述物體可以是另ー個(gè)車輛。在這種情況下，所述物體的組成部分可以是車輛的ー個(gè)元件，其真實(shí)尺寸是已知的。例如，所述組成部分可以是車輛的號(hào)碼牌。對(duì)于號(hào)碼牌，例如形狀、寬度和高度是已知的。替代地，所述物體可以是建筑物、交通指示牌或者道路邊界，而所述組成部分是這些物體的相應(yīng)元件，其真實(shí)尺寸是已知的。理想地，使用位于確定的物體類型、例如物體類型車輛的每ー個(gè)或盡可能多的物體上的組成部分。借助用于產(chǎn)生圖像的檢測裝置可以檢測車輛的周圍環(huán)境的區(qū)域。所述檢測裝置可以是攝像機(jī)。圖像可以包括整個(gè)物體或者物體的ー個(gè)區(qū)段，所述組成部分設(shè)置在所述區(qū)段中。基于所述圖像可以確定在產(chǎn)生物體的圖像的時(shí)刻所述物體的距離。所成像的大小可以相應(yīng)于圖像的兩個(gè)像點(diǎn)之間的距離，所述兩個(gè)像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于組成部分的角點(diǎn)或邊緣。組成部分的參考大小的值可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且可以在識(shí)別和測量圖像中的組成部分時(shí)從存儲(chǔ)器中讀取。參考大小的值可以存放在存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行所述方法時(shí)可以訪問所述存儲(chǔ)器，以便獲得參考大小的值。因此不需要確定參考大小的值。參考大小可以相應(yīng)于組成部分的真實(shí)大小。參考大小也可以相應(yīng)于組成部分的參考圖像中組成部分的尺寸，其中，參考圖像成像位于車輛的參考距離上的組成部分。相應(yīng)的參考大小也可以由組成部分的真實(shí)大小和檢測裝置的已知參數(shù)來確定。物體的距離可以在使用截線定理(Strahlensatz)的情況下基于組成部分的所成像的大小和參考大小來確定。在此，可以使用參考大小和所成像的大小之間的比例，以便確定距離。因此，對(duì)于車輛的應(yīng)用示例而言，在考慮已知的車輛組成部分、優(yōu)選號(hào)碼牌的情況下實(shí)現(xiàn)交通參與者的穩(wěn)健的、基于視頻的距離估計(jì)。所述方法可以包括確定物體的圖像中物體的所成像的大小的步驟。所述方法還可以包括基于所成像的組成部分的所成像的大小、所成像的組成部分的參考大小和物體的所成像的大小來確定物體的參考大小的步驟。物體的所成像的大小可以根據(jù)組成部分的所成像的大小來確定。所成像的大小可以相應(yīng)于圖像的兩個(gè)像點(diǎn)之間的距離，所述兩個(gè)像點(diǎn)對(duì)應(yīng)于物體的角點(diǎn)或邊緣。物體的大小可以是車輛的車輛寬度。物體的大小也可以是車輛的兩個(gè)前大燈之間或兩個(gè)尾燈之間的距離。參考大小也可以代表物體的參考圖像中物體的尺寸，其中，參考圖像成像位于車輛的參考距離上的物體。通過所述方式可以驗(yàn)證或修正物體的假定的大小，其為真實(shí)大小或者為另ー應(yīng)用所需的參考大小。在確定物體的距離的步驟中，也可以基于物體的所成像的大小和物體的參考大小來確定距離。通過所述方式可以防止基于物體的大小的距離確定由于物體大小方面的不準(zhǔn)確性而出錯(cuò)。即可以首先確定物體的參考大小，隨后基于物體的參考大小和物體的所成像的大小來確定物體的距離。根據(jù)ー種實(shí)施方式，本發(fā)明可以包括分析圖像的步驟，以便確定圖像中所成像的組成部分的特有特征(charakteristisches Merkmal)。本發(fā)明還可以包括基于所述特有特征從一組組成部分的一組參考大小中選出所成像的組成部分的參考大小的步驟。因此，關(guān)于多個(gè)組成部分的參考大小可供使用。不同的組成部分可以是ー個(gè)組成部分的變型，例如不同類型的號(hào)碼牌。不同的組成部分也可以是不同物體的組成部分。對(duì)于可以借助于所述方法確定其距離的每ー種物體類型，分別有ー個(gè)或多個(gè)組成部分可供使用。確定的組成部分可以通過特有特征來定義。特有特征例如可以通過形狀、顔色、亮度分布、結(jié)構(gòu)、尺寸及其組合來定義。可以借助圖像分析在圖像中識(shí)別特有特征。為了能夠確定圖像中的特有特征，可以實(shí)施物體識(shí)別。借助于物體識(shí)別或者可以直接識(shí)別組成部分，或者可以首先識(shí)別物體隨后識(shí)別物體的組成部分。一旦識(shí)別到組成部分，則可以選擇對(duì)應(yīng)于所述組成部分的參考大小。這能夠?qū)崿F(xiàn)即使當(dāng)所述物體類型的物體可能配備有不同的組成部分時(shí)，也可以確定所述種物體類型的物體的距離。這例如涉及配備不同形狀的號(hào)碼牌的車輛。不同的組成 部分也能夠?qū)崿F(xiàn)通常具有不同組成部分的不同物體類型的物體的距離。在此，在分析的步驟中還可以基于關(guān)于車輛和物體之間的距離的信息來確定特有特征。所述距離可以通過替代的距離確定來確定，其中，車輛和物體之間的距離基于物體的圖像中物體的所測量的大小和物體的假定大小來確定。借助于所述距離可以檢驗(yàn)組成部分的所成像的大小。所述距離也可以用于圖像分析，以便縮放所述圖像或者為了確定特有特征而存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。由此可以簡化特有特征的確定。根據(jù)ー種實(shí)施方式，本方法可以包括以下步驟選擇圖像中物體的至少兩個(gè)所成像的組成部分中的一個(gè)作為在確定的步驟中為其確定所成像的大小的所成像的組成部分。有利的是，物體具有兩個(gè)不同的組成部分，這兩個(gè)不同的組成部分都可以考慮用于確定距離。在這種情況下，可以選擇這些組成部分中更適合的組成部分。例如可以選擇組成部分中較大的組成部分或者以更高的質(zhì)量在圖像中成像的組成部分。根據(jù)ー種實(shí)施方式，可以在確定物體的距離的步驟中基于截線定理來確定距離?？梢钥珊唵吻铱焖賵?zhí)行地實(shí)現(xiàn)截線定理的計(jì)算規(guī)定。本方法也可以包括通過通向車輛的檢測裝置的接ロ來接收?qǐng)D像的步驟。通過所述方式可以始終使用當(dāng)前的圖像來確定距離。本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了一種設(shè)備，其被構(gòu)造用于在相應(yīng)的裝置中實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。通過本發(fā)明的設(shè)備形式的實(shí)施變型方案也可以快速且有效地解決本發(fā)明所基于的任務(wù)。設(shè)備在此可理解為處理輸入信號(hào)并且據(jù)此輸出輸出信號(hào)的電設(shè)備。所述設(shè)備可以具有接ロ，所述接ロ可以按照硬件和/或按照軟件來構(gòu)造。在按照硬件的構(gòu)造中，所述接ロ 例如可以是包含所述設(shè)備的各種功能的所謂的系統(tǒng)ASIC的組成部分。然而，所述接ロ也可以是單獨(dú)的集成電路或者至少部分由分立的構(gòu)件組成。在按照軟件的構(gòu)造中，所述接ロ可以是例如在微控制器上與其他軟件模塊并存的軟件模塊。具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也是有利的，其可以存儲(chǔ)在機(jī)器可讀的載體、如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤存儲(chǔ)器或光存儲(chǔ)器上，并且當(dāng)在相應(yīng)于計(jì)算機(jī)的設(shè)備上執(zhí)行所述程序時(shí)，實(shí)施根據(jù)以上所述實(shí)施方式之一的方法。


以下根據(jù)附圖示例性地詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出圖I :根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛的示意圖；圖2 :根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有一個(gè)組成部分的物體的示意圖；圖3 :根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)組成部分的圖像的示圖；圖4 :根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另ー個(gè)組成部分的示圖；和圖5 :根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下描述中，對(duì)于在不同附圖中示出并且作用類似的元件使用相同的或相似的附圖標(biāo)記，其中，省略這些元件的重復(fù)描述。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛100。所述車輛100具有形式為攝像機(jī)的周圍環(huán)境檢測裝置102。在周圍環(huán)境檢測裝置102的檢測區(qū)域中有ー個(gè)物體，在這里是另ー個(gè)車輛104。周圍環(huán)境檢測裝置102被構(gòu)造用于產(chǎn)生車輛104的圖像。所述圖像可以是車輛104的數(shù)字圖像。所述另ー個(gè)車輛104位于車輛100的待確定的距離106上。車輛100、104中的ー個(gè)或兩個(gè)可以處于運(yùn)動(dòng)中。例如，兩個(gè)車輛100、104可以在ー個(gè)方向上在道路的行車道上運(yùn)動(dòng)。車輛100具有用于確定車輛100和另ー個(gè)車輛104之間的距離106的設(shè)備。所述設(shè)備具有用于確定所成像的大小的裝置110、用于確定物體的距離的裝置112和存儲(chǔ)器114。裝置110被構(gòu)造用于通過合適的接ロ從周圍環(huán)境檢測裝置102接收并且分析圖像。為此，裝置110被構(gòu)造用于在圖像中識(shí)別車輛104的組成部分并且求得圖像中所述組成部分的大小。根據(jù)所述實(shí)施例，所述組成部分是車輛104的號(hào)碼牌，并且所述大小是號(hào)碼牌的寬度。裝置110被構(gòu)造用于向裝置112輸出圖像中所述組成部分的所求得的大小的值。在存儲(chǔ)器114中存儲(chǔ)了所述組成部分的已知的參考大小的對(duì)應(yīng)于所述組成部分的值。裝置112被構(gòu)造用于從存儲(chǔ)器114中讀取已知的參考大小的值，并且基于已知的參考大小的值和所求得的大小的值來確定另ー個(gè)車輛104的距離106。在此,在確定距離106時(shí)可以一起考慮車輛的已知的尺寸，例如周圍環(huán)境檢測裝置102和車輛100的朝向另ー個(gè)車輛104的端部之間的距離。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有組成部分204的物體104的示圖。所述物體可以是在圖I中示出的另ー個(gè)車輛而所述組成部分204可以是車輛的號(hào)碼牌。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的組成部分204的圖像304。所述組成部分204是號(hào)碼牌204。號(hào)碼牌204具有幾乎正方形的形狀。號(hào)碼牌204具有明亮背景上的深顔色 的字母和數(shù)字。號(hào)碼牌204具有彼此疊置的兩行的結(jié)構(gòu)，在這些行中設(shè)置有字母和數(shù)字。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另ー個(gè)組成部分204的圖像304。所述另ー個(gè)組成部分204是另ー個(gè)號(hào)碼牌204。所述另ー個(gè)號(hào)碼牌204具有長形的矩形形狀，其中，所述另ー個(gè)號(hào)碼牌204的長度比高度大得多。所述另ー個(gè)號(hào)碼牌204具有明亮背景上的深顔色的字母和數(shù)字。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，明亮背景是白色的。在號(hào)碼牌設(shè)置在車輛的正面時(shí)可以是這種情況。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例，明亮背景是有顏色的，例如是黃色的。在號(hào)碼牌設(shè)置車輛的后面時(shí)可以是這種情況。所述另ー個(gè)號(hào)碼牌204具有一行的結(jié)構(gòu)，在所述行中設(shè)置有字母和數(shù)字。在圖3和4中示出的圖像304可以由在圖I中示出的周圍環(huán)境檢測裝置產(chǎn)生。為了識(shí)別圖像340中的相應(yīng)的號(hào)碼牌204，可以查找相應(yīng)的號(hào)碼牌204的特有特征。特有特征可以涉及相應(yīng)的號(hào)碼牌204的形狀、尺寸、顔色或結(jié)構(gòu)。為了確定相應(yīng)的號(hào)碼牌204的距離而使用的相應(yīng)的號(hào)碼牌204的大小可以通過相應(yīng)的號(hào)碼牌204的寬度、高度或?qū)蔷€來表
/Jn ο圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。所述方法可以由在圖I中示出的裝置實(shí)施。在步驟520中，接收物體的圖像。所述圖像可以由在圖I中示出的周圍環(huán)境檢測裝置102產(chǎn)生。在步驟522中，在圖像中查找物體和所述物體的已知的組成部分的特有特征。如果在所述圖像中找到所述物體的已知的組成部分，則在步驟524中確定圖像中所述組成部分的大小和圖像中所述物體的大小。所述大小可以分別通過圖像的像點(diǎn)數(shù)量來確定。在步驟526中，由圖像中組成部分的大小和物體的大小以及所述組成部分的已知的參考大小來確定所述物體的參考大小。所述參考大小可以涉及參考距離。在步驟528中，由物體的參考大小和圖像中物體的大小來確定所述物體的距離。在此，距離可以由物體的參考大小和圖像中所述物體的大小的大小比例來確定。替代地，在步驟524中，僅僅確定圖像中組成部分的大小。在步驟526中，確定組成部分的已知的參考大小，例如從存儲(chǔ)器中讀取。在步驟528中，由組成部分的參考大小和圖像中組成部分的大小來確定物體的距離。在此，距離可以由組成部分的參考大小和圖像中組成部分的大小的大小比例來確定。
在步驟522中，可以首先確定物體的大致距離。為此可以確定圖像中物體的大小。所述大致距離可以由圖像中物體的大小和物體的假定的大小的比例來確定?？梢允褂藐P(guān)于距離的信息，以便定位圖像中的組成部分，并且如此唯一地識(shí)別圖像中的組成部分，使得可以在步驟526中使組成部分與參考大小相對(duì)應(yīng)。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，可以借助兩個(gè)探測到的前大燈或尾燈通過假定的平均車輛寬度實(shí)施車輛的距離估計(jì)。通過圖像中測量到的燈的像素距離借助于截線定理來計(jì)算假定的車輛寬度，并且由此估計(jì)距離。對(duì)于在前行駛的或者相向行駛的車輛的基于視頻的距離估計(jì)由于假定的車輛寬度是具有誤差的?？梢酝ㄟ^以下方式減小所述誤差通過探測和測量在其大小方面已知的車輛組成部分來重新估計(jì)所觀察的車輛的車輛寬度，所述車輛寬度又可以用于改善的距離估計(jì)。可以在探測所期望的車輛組成部分——例如號(hào)碼牌時(shí)通過圖像中物體大小與圖像中車輛大小的比較來優(yōu)化假定的車輛寬度。應(yīng)當(dāng)考慮在白天和在夜晚均可以在車輛上在相關(guān)的距離區(qū)域中探測到的車輛組成部分。通過車輛組成部分的已知的大小可以快速地并且簡單地確定當(dāng)前觀察的車輛的寬度。 所述信息還可以用于各種各樣的應(yīng)用，例如距離保持(ACC)、碰撞警告或者燈光控制。作為大小已知的車輛組成部分，根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例建議號(hào)碼牌，因?yàn)槠湓诎滋烨宄梢?，而在夜晚被明顯地照亮。照明可以來自號(hào)碼牌照明裝置和可能來自自身的光。如果將來存在定義大小的車輛組成部分，例如標(biāo)準(zhǔn)化的反光鏡，則這些也可以考慮用于距離估計(jì)。在歐洲，號(hào)碼牌的大小是標(biāo)準(zhǔn)化的。其具有小的高度并且相當(dāng)寬。在不具有用于通常號(hào)碼牌的足夠位置的車輛上可看到另ー種號(hào)碼牌大小(更正方形)。對(duì)于這種情況可以實(shí)施明確的號(hào)碼牌分類，或者動(dòng)用距離估計(jì)。替代地，實(shí)施初始的距離估計(jì)。借助所述估計(jì)進(jìn)行通常的號(hào)碼牌大小的可信度檢驗(yàn)或者分類。最后在此基礎(chǔ)上優(yōu)化距離估計(jì)。在此涉及一種迭代的方法。在標(biāo)準(zhǔn)化的幾何形狀的基礎(chǔ)上可以通過圖像中號(hào)碼牌的測量在使用截線定理的情況下估計(jì)車輛的距離。所述方法可用于具有特有的并且在其大小方面已知的車輛組成部分的所有交通參與者，例如車輛和摩托車。所描述的和在附圖中示出的實(shí)施例僅僅是示例性選擇的。不同的實(shí)施例可以完全或者關(guān)于單個(gè)特征彼此組合。也可以為ー個(gè)實(shí)施例補(bǔ)充另一個(gè)實(shí)施例的特征。此外，本發(fā)明的方法步驟可以重復(fù)并且可以以不同于所描述的順序的順序執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.用于確定車輛(100)和物體(104)之間的距離(106)的方法，所述方法包括以下步驟 確定(524)所述物體的圖像(304)中所述物體(104)的所成像的組成部分(204)的所成像的大小，其中，所述圖像代表由所述車輛(100)的檢測裝置(102)檢測到的物體攝影；以及 基于所述物體的所成像的組成部分的所成像的大小和所成像的組成部分的參考大小來確定(528)所述物體的距離(106)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法具有確定(524)所述物體的圖像(304)中所述物體(104)的所成像的大小的步驟，并且具有基于所成像的組成部分的所成像的大小、所成像的組成部分的參考大小和所述物體的所成像的大小來確定(526)所述物體的參考大小的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在確定(528)所述物體(104)的距離(106)的步驟中，基于所述物體的所成像的大小和所述物體的參考大小來確定所述距離。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法具有分析(522)所述圖像(304)的步驟，以便確定所述圖像中所成像的組成部分(204)的特有特征，并且具有基于所述特有特征從一組組成部分的一組參考大小中選出所成像的組成部分的參考大小的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述分析(522)的步驟中，還基于關(guān)于所述車輛(100)和所述物體(104)之間的距離的信息來確定所述特有特征。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下步驟選擇所述圖像(304)中所述物體(104)的至少兩個(gè)所成像的組成部分中的ー個(gè)，作為在所述確定(528)的步驟中為其確定所成像的大小的那個(gè)所成像的組成部分。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在確定(528)所述物體(104)的距離的步驟中，基于截線定理確定所述距離(106)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法具有通過通向所述車輛(100)的檢測裝置(102)的接ロ來接收(520)所述圖像(304)的步驟。
9.用于確定車輛(100)和物體(104)之間的距離(106)的設(shè)備，所述設(shè)備被構(gòu)造用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
10.具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于當(dāng)在設(shè)備上執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定車輛(100)和物體(104)之間的距離(106)的方法。所述方法包括以下步驟確定所述物體(104)的圖像中所述物體(104)的所成像的組成部分的所成像的大小，其中，所述圖像代表由所述車輛(100)的檢測裝置(102)檢測到的所述物體(104)的攝影；以及基于所述物體(104)的所成像的組成部分的所成像的大小和所成像的組成部分的參考大小來確定所述物體(104)的距離(106)。
文檔編號(hào)G08G1/16GK102693428SQ201210139210
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
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