DE19936585A1 - Vorrichtung und Verfahren für die Detektion sich auf die Vorrichtung zubewegender Radfahrer - Google Patents

Abstract

Vorrichtung für die Detektion sich auf die Vorrichtung zu bewegender Radfahrer (5), bestehend aus einer Aufnahmeeinheit (2), einer Auswerteeinheit (3) und einer Signalisierungseinheit (4), die miteinander über Leitungen (6) verbunden sind. Über die Aufnahmeeinheit (2) werden Bildfolgen einer umgebenden Szene (1) aufgenommen und der Auswerteeinheit (3) zugeführt. Diese wertet die Bildfolgen hinsichtlich der Änderungen von Bild zu Bild aus und leitet eine Aussage, ob sich ein Radfahrer relativ auf die Aufnahmeeinheit zubewegt, über die Leitungen (6) an die Signalisierungeinheit (4) weiter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, die geeignet sind, sich auf die Vorrichtung zu bewegende Radfahrer in einer beliebi­ gen, aber im jeweilig eintretenden Fall bekannten Umgebung unter Nutzung einer Aufnahmeeinheit und einer Auswerteeinheit zu detektieren und das Ergeb­ nis der Detektion an eine Signaleinheit weiterzuleiten.

Die Erfindung ist im Bereich der Erhöhung der Si­ cherheit im Straßenverkehr angesiedelt. Jährlich erleiden alleine auf Deutschlands Straßen ca. 70.000 Radfahrer Unfälle, viele davon in Kollision mit nach rechts abbiegenden Kraftfahrzeugen [1], zu viele davon tödlich [2]. Eine Ursache für diese Unfälle be­ steht darin, daß sich die Aufmerksamkeit des Kraft­ fahrers im Prozeß des Rechtsabbiegens auf mehrere Punkte, vor allem auf den vor ihm liegenden Verkehr konzentrieren muß. Erschwerend kommt für ihn hin­ zu, daß, bedingt z. B. durch Fußgängerverkehr, im Prozeß des Rechtsabbiegens häufig eine wenige Sekunden dauernde Haltepause eingelegt werden muß, während der sich die Situation von rechts hinten für den Kraftfahrer dramatisch ändern kann (ein Radfahrer, der sich dem Kraftfahrzeug von rechts hinten nähert, bewegt sich in 3-4 Sekunden bei nor­ maler Geschwindigkeit bis zu 20 m). Fährt der Kraft­ fahrer nach rechts, ohne über die aktuelle Situation informiert zu sein, liegt ein hohes Unfallrisiko vor. Diese täglich in großer Zahl wiederkehrende Situation erfordert eine Unterstützung des Kraftfahrers, um das Unfallrisiko zu senken.

In der Offenlegungsschrift DE 198 03 061 A1 ist ein Hinderniswarner für langsam fahrende Fahrzeuge beschrieben, der auf der Basis mechanischer Fühler funktioniert. Dieser kann im Signalfall eine optische oder mechanische Signalisierung auslösen. Die Of­ fenlegungsschrift DE 198 01 915 A1 beschreibt ein Sensorsystem für die Rückfahrsicherung von Fahr­ zeugen zur Erfassung von Personen, die sich im hinteren Bereich eines solchen Fahrzeuges aufhalten. Das Funktionsprinzip beruht auf der Detektion von Reflektionen von ausgesendetem infraroten Licht, von Schallwellen oder von Mikrowellen. Im Signalfall wird in die Steuerung des Fahrzeuges eingegriffen. Ein ähnliches Grundprinzip auf der Basis von Ultraschall ist in DE 197 56 419 A1 beschrieben, hier geht es um automatisch gesteuerte Brems- und Kupplungs­ vorgänge in rückwärtsbewegten oder vorwärtsbe­ wegten Autos bei eingelegtem Gang vor Hindernis­ sen. Die Schrift DE 195 26 452 C1 beschreibt eine Einrichtung, bestehend aus einer Warnanzeige­ einheit, einer Auswerteeinheit und einer Objekterfas­ sungseinheit für die Seitenrückraumüberwachung bei Fahrspurwechselvorgängen. Spezifiziert ist in der Erfindung das Zusammenspiel der einzelnen Unter­ einheiten, nicht deren interne Funktionalität. Für die Kollosionsverhütung bei frei navigierenden Fahrzeu­ gen ist die Offenlegungsschrift DE 195 12 681 A1 ausgelegt. Bevorzugt ist in Fahrtrichtung eine Entfer­ nungsmeßeinrichtung eingesetzt. Die Offenlegungs­ schrift DE 41 19 579 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erfassung von Gegenständen, die sich im nicht direkt einsehbaren Sichtfeld des Kraftfahrers befin­ den, sie ist gedacht zum Schutz bei der Öffnung von Türen als Türbremse. Für geschlossene Räume sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Sicherung eines im Raum befindlichen Fahrzeuges oder Gerätes ausgelegt, siehe DE 37 30 105 A1. Das verwendete Funktionsprinzip basiert vor allem auf Utraschallsen­ soren, die die Entfernung zu einem Hindernis mes­ sen. Das erhaltene und ausgewertete Reflektions­ signal dient dann der Fahrzeugbeeinflussung. Die Offenlegungsschrift DE 33 13 866 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Erfassen von anderen sich im rück­ wärtigen Sichtfeld befindlichen Fahrzeugen. Der aus­ gesendete Meßstrahl wird seitlich zur Überholspur hin gerichtet und ist auf wenige Meter begrenzt. Im Si­ gnalfall erfolgt eine optische und/oder akustische Signalisierung. Eine Dopplerradarvorrichtung für die Erfassung sich bewegender Hindernisse für Fahrzeu­ ge ist Gegenstand der Patentschrift DE 32 38 022 C2. Das gleiche Grundprinzip wird in der Patentschrift DE 32 27 900 C2 verwendet, wobei auch hier sich dem Fahrzeug nähernde Objekte von solchen unter­ schieden werden können, die die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges kreuzen. Das Europäische Patent EP 31 28 45 B1 stellt auf ein aktives akustisch arbei­ tendes System ab, das aus wenigstens zwei Paaren von Sende- und Empfangseinheiten besteht.

Im Stand der Technik werden in der Literatur weite­ re Systeme genannt, die zur Fahrerunterstützung den vorausfahrenden Verkehr und die sich vor dem Kraftfahrzeug befindliche Straßensituation beobach­ ten, um ggf. das Fahrzeug automatisch zu führen [3]. Es liegen auch Entwicklungen vor, die den in Park­ häusern einfließenden Verkehr an Hand der Num­ mernschilder [4] oder auch die Bewegungssituation an Tankstellen überwachen können [5].

Nachteilig an den beschriebenen Systemen ist, daß sie aktiv, d. h. mit Paaren von Sende- und Empfangs­ einheiten arbeiten [DE 198 01 915 A1, DE 197 56 419 A1, DE 195 12 681 A1, DE 37 30 105 A1, DE 33 13 866 A1, DE 32 38 022 C2, DE 32 27 900 C2, EP 312 84 5 B1], oder daß sie nicht in der Lage bzw. nicht geeignet sind, sich der Vorrichtung und damit dem Kraftfahrer von rechts hinten nähernde Radfahrer zu detektieren [DE 198 03 061 A1, DE 41 19 579 A1]. Die Verfahren und Systeme, die den vorausschauenden Verkehr beob­ achten, verfolgen vor allem den Straßenverlauf, Ver­ kehrszeichen, Verkehrsleiteinrichtungen und voraus­ fahrende Kraftfahrzeuge, sie haben auf Grund der Komplexität dieser Aufgaben einen immensen Re­ chenbedarf [3]. Die Einparkhilfen für das Rückwärts­ fahren sind von der Anlage her für eine statische rückwärtige Umgebung bei sich rückwärts bewegen­ dem Fahrzeug ausgelegt, sie berücksichtigen keine Eigendynamik in der Szene. Die Patentschrift DE 195 26 452 C1 enthält vor allem eine Spezifizie­ rung des Zusammenspiels von Funktionsblöcken ansich, eine Ausführung des Funktionsblockes für die Erfassung enthält eine Sende- und Empfangseinheit auf der Basis von Ultraschall bzw. UV-Licht. Die Ein­ fahrtsüberwachungssysteme für Parkhäuser konzen­ trieren sich auf das Finden und Erkennen von Num­ mernschildern und genau auf dieses, sie setzen ein­ fahrende Kraftfahrzeuge voraus [4]. Keines dieser bekannten Systeme enthält die Ausführung für eine Vorrichtung für die Situation der Verhinderung einer möglichen Kollision des nach rechts abbiegenden Kraftfahrzeuges mit einem sich von hinten parallel versetzt nähernden Radfahrers.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die es gestatten, das Annähern eines Radfahrers zu detektieren und dies im positiven Fall einem Kraftfah­ rer eines nach rechts abbiegen wollenden Kraftfahr­ zeuges zu signalisieren.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den in Anspruch 1 bzw. Anspruch 4 angegebenen Merkma­ len.

Die zuvor beschriebenen Nachteile werden durch die Erfindung überwunden. Erfindungsgemäß werden dafür mit einer Aufnahmeeinheit kontinuierlich Bilder aufgenommen und im Speicher der Auswerteeinheit, die z. B. ein Rechner mit oder ohne Framegrabber sein kann, abgelegt, so daß die so entstehende Bild­ sequenz kontinuierlich auf Veränderungen in ihrem Inhalt hin durch die Auswerteeinheit überprüft werden kann. Die festgestellten Veränderungen im Bildinhalt von aufeinanderfolgenden Bildern werden daraufhin überprüft, ob sich z. B. der als Veränderung detek­ tierbare optische Fluß gleichmäßig über das ganze Bild von den Randbereichen aus auf einen Horizont­ punkt zubewegt, still steht oder beides nicht. Im Falle, daß sich der optische Fluß aus einem Horizontpunkt oder einer bereits aufgefaßten größeren Struktur gegensinnig auf die Bildränder zubewegt (sich der Vorrichtung nähernder Radfahrer), erfolgt eine Signa­ lisierung dieses Zustandes.

Kameras unterschiedlichster Ausführungsform für die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme der Bildfolgen, Framegrabber zum Fangen und Digitalisieren der Bildfolgen, Rechenwerke als Ausführungsformen der Auswerteeinheit sowie auditive als auch visuelle Si­ gnalisierungseinheiten stehen in ausreichender Lei­ stungsbreite zur Verfügung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile von Ausführungs­ beispielen der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung unter Verweis auf die ange­ führten Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen teilweise vereinfachten Gesamtaufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion von sich auf die Vorrichtung zubewegenden Radfahrern

Fig. 2 Szene ohne Radfahrer in einem gegebenen Moment von einer sich an einem bewegten Medium montierten erfindungsgemäßen Vorrichtung aufge­ nommen

Fig. 3 Szene in einem etwas späteren Moment als in Fig. 2 bei Bewegung des Mediums entgegenge­ setzt zur Blickrichtung der Aufnahmeeinheit aufge­ nommen

Fig. 4 Die Stilisierung des optischen Flusses zwi­ schen der Szene in der Fig. 2 und Fig. 3, die Pfeile kennzeichnen die hier homogenen Veränderungen von Bildpunkten, als optischer Fluß bezeichnet

Fig. 5 Die Stilsierung des optischen Flusses zwi­ schen zwei zeitlich aufeinander folgenden Aufnahmen einer Szene ohne Radfahrer bei einer an einem stati­ schen Medium montierten Vorrichtung

Fig. 6 Szene mit Radfahrer in einem gegebenen Moment

Fig. 7 Szene mit sich auf die Vorrichtung relativ zu­ bewegtem Radfahrer gegenüber der Szene in Fig. 6

Fig. 8 Stilisierung der durch den Radfahrer hervor­ gerufenen Änderungen des optischen Flusses zwi­ schen der Szene aus Fig. 6 und Fig. 7

Die Fig. 1 zeigt eine Aufnahmeeinheit (2), die auf eine hier stilisiert dargestellte Szene (1) gerichtet ist. Die von der Aufnahmeeinheit (2) aufgenommenen Bilder der Szene (1) werden an eine Auswerteeinheit (3) über eine Leitung (6) weitergeleitet und in dieser Auswerteeinheit (3) miteinander auf ihren Inhalt hin verglichen, so daß im Ergebnis bei Eintreten be­ stimmter Verhältnisse in aufeinanderfolgenden Bil­ dern ein Signal über eine Leitung (6) an die Signali­ sierungseinheit (4) weitergeleitet werden kann. In Fig. 2 ist eine Szene, aufgenommen von einer Aufnahme­ einheit, die an einem sich bewegenden Medium befe­ stigt ist, in einem gegebenen Moment dargestellt, hier ohne Radfahrer. Die Fig. 3 enthält die im Grunde gleiche Szene, nur zu einem etwas späteren Moment, in dem die Aufnahmeeinheit sich entgegen ihrer Blick­ richtung bewegt hat, wobei sich die Bildinhalte zu einem Horizontpunkt hin verschoben haben. Die Fig. 4 charakterisiert diese Verschiebung durch Pfeile, die den optischen Fluß, die Verschiebung von Bildele­ menten, darstellen, naturgemäß an den Rändern des Bildes stärker als in der Bildmitte. Die Fig. 5 stellt die gleiche Situation im Ergebnis für aufeinanderfolgende Bilder einer Szene dar, nur daß die Aufnahmeeinheit sich an einem statischen, sich nicht bewegenden Medium befindet, im Ergebnis das Bild still steht und durch die zu Punkten degenerierten Pfeile gekenn­ zeichnet ist. In Fig. 6 ist eine Szene mit Radfahrer (5) in einem gegebenen Moment dargestellt und in der Fig. 7 die im Grund gleiche Szene, wobei sich der Radfahrer (5) relativ zur Szenenumgebung auf die Aufnahmeeinheit zubewegt hat. Das Ergebnis der Verrechnung zwischen den Szenenbildern in Fig. 6 und Fig. 7 ist in der Fig. 8 wieder über die Pfeile, die die Veränderung von Bildpunkten, den optischen Fluß, charakterisieren, dargestellt. Im Vergleich des Inhaltes der Fig. 8 mit z. B. den Inhalten der Fig. 4 oder der Fig. 5 ist eindeutig der Verlauf der Pfeil- und damit der Veränderungsrichtungen von Bildinhalten von innen nach außen zu erkennen, der Signalfall ist eingetreten und die Auswerteeinheit (3) gibt ein Si­ gnal an die Signalisierungseinheit (4) weiter, die die Aufmerksamkeit des Kraftfahrers erregt.

Bezugszeichenliste

• 1. 1 Stilisierte Szene
• 2. 2 Aufnahmeeinheit
• 3. 3 Auswerteeinheit
• 4. 4 Signalisierungseinheit
• 5. 5 Radfahrer
• 6. 6 Leitungen

Literatur

• 1. [1] BZ, 07.06.1994
• 2. [2] BZ, 13.02.1997
• 3. [3] Seelen W. v., Handmann U., Kalinke T., Image Processing for Driver Assistance, 20. DAGM- Symposium Mustererkennung, Stuttgart, 29.09.- 01.10.98, Springer Verlag, S. 13
• 4. [4] Lohmann L., Nickolay B., Einsatzmöglichkeiten bildauswertender Systeme in der Verkehrstech­ nik, IPK-Workshop "Bildauswertung für Handel, Banken und Behörden", Feb. 97, Berlin
• 5. [5] Stanke G., Zedler L., Differenzierung von zuläs­ sigen und unzulässigen Bewegungen in Videos­ quenzen für definierte Anwendungsfälle, IPK- Workshop Bildauswertung für Handel, Banken und Behörden, 19./20.02.1997, Berlin

Claims (8)

1. Verfahren für die Detektion von sich auf eine Vor­ richtung zubewegenden Radfahrern in einer beliebi­ gen aber im jeweiligen Fall bekannten Umgebung unter Nutzung einer Aufnahmeeinheit und einer Aus­ werteeinheit und einer Signaleinheit dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - mit der Aufnahmeeinheit kontinuierlich eine Bild­ sequenz aufgenommen und in die Auswerteein­ heit übertragen wird,
• - diese Bildsequenz kontinuierlich auf Verände­ rungen in ihrem Inhalt hin überprüft wird,
• - die Veränderungen aufeinanderfolgender Bilder daraufhin überprüft werden, ob sich der optische Fluß gleichmäßig über das ganze Bild auf einen Horizontpunkt zubewegen, stillstehen oder nicht und
• - im Falle, daß der optische Fluß sich aus einem Horizontpunkt oder einer Bildstruktur auf die Bildränder zubewegt, eine Signalisierung dieses Zustandes erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeich­ net dadurch, daß nicht alle Bilder der aufgenomme­ nen Bildsequenz ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 weiter gekennzeichnet dadurch, daß die Steuerung der Auswahl der auszu­ wertenden Bilder der aufgenommenen Bildfolge in Abhängigkeit von einem äußeren Signal erfolgt.

4. Vorrichtung für die Detektion sich auf die Vorrich­ tung zubewegenden Radfahrern, bestehend aus einer Aufnahmeeinheit, einer Auswerteeinheit und einer Signalisierungseinheit, die miteinander über Leitun­ gen verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinheit ein handelsüblicher Rechner ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinheit mit speziellen Pro­ zessoren zur beschleunigten Auswertung der Bildfol­ gen ausgerüstet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahmeeinheit, Auswerteinheit und Signalisierungseinheit in einem Fahrzeug inte­ griert sind.

8. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens die Aufnahmeeinheit im Gehäuse eines halbdurchlässigen Rückspiegels eines Fahrzeuges montiert ist.