WO2002086643A1 - Device and method for optical lane recognition - Google Patents

Device and method for optical lane recognition Download PDF

Info

Publication number
WO2002086643A1
WO2002086643A1 PCT/EP2002/003781 EP0203781W WO02086643A1 WO 2002086643 A1 WO2002086643 A1 WO 2002086643A1 EP 0203781 W EP0203781 W EP 0203781W WO 02086643 A1 WO02086643 A1 WO 02086643A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light sources
light
led1
led2
roadway
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/003781
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Norbert Amann
Original Assignee
Automotive Distance Control Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10135108A external-priority patent/DE10135108B4/en
Application filed by Automotive Distance Control Systems Gmbh filed Critical Automotive Distance Control Systems Gmbh
Publication of WO2002086643A1 publication Critical patent/WO2002086643A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0244Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using reflecting strips
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10Image acquisition
    • G06V10/12Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/145Illumination specially adapted for pattern recognition, e.g. using gratings
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50Context or environment of the image
    • G06V20/56Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/588Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road

Definitions

  • the invention relates to a device for lane detection according to the preamble of claim 1 and a method for operating the device.
  • a generic device for example from DE 1 95 07957 C1.
  • This known device comprises a radiation source with a plurality of infrared light-emitting diodes strung together and a detector arrangement with a plurality of photodetector elements designed as a CCD series and an evaluation unit for transit time measurement, contrast detection and contour detection.
  • the radiation source is attached to the side of a motor vehicle and illuminates a lane strip running next to the motor vehicle. The light reflected on the lane is then imaged on the photodetector elements of the CCD series. The lateral lane area of the motor vehicle is thus scanned without contact, the spatial resolution being determined by the CCD series.
  • a device for lane detection which has a radiation source designed as a bar light source or row of light-emitting diodes and which has a multiplicity of photodetector elements for detecting the light reflected on the roadway in each case from a scanning section.
  • the main disadvantage of this device is that it has a high energy consumption and expensive means for detecting the reflected light.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a device according to the preamble of patent claim 1 which can be produced inexpensively.
  • the invention is also based on the object of specifying a method for operating this device.
  • the device comprises a radiation source with a plurality of light sources which are each imaged on a scanning section of the roadway.
  • the light sources are controlled sequentially and thus emit light beams one after the other, the light beams advantageously being pulsed, i. h as a result of individual light pulses.
  • the device further comprises a photodetector element for detecting the portion of the light beams sequentially emitted by the light sources that is reflected on the road in the direction of the photodetector element.
  • the device advantageously has a lens device by means of which light sources are imaged onto the roadway in such a blurred manner that two of the scanning sections each partially overlap. This means that a wide lane can also be scanned with only a few light sources.
  • the light sources of the radiation source are preferably controlled in succession, so that the photodetector element successively receives a light beam originating from one of the light sources and generates a corresponding signal.
  • the roadway is thus scanned line by line, with a brightness value being determined as the scanning point (pixel) for each scanning section of a line.
  • the light of the light sources reflected on the roadway is detected by the photodetector element in relation to the light source. H.
  • brightness values assigned to the light sources are determined, each of which corresponds to the reflected portion of the light beam emitted by the respective light source.
  • the contrast in a line of the roadway scanned by the light sources is advantageously analyzed by evaluating the brightness values and, in the case of a contrast occurring at a specific line position, one of these line positions corresponding distance value is determined as a rough value of the distance between the vehicle and a marking strip of the road.
  • the spatial resolution of the method is refined by identifying neighboring light sources by means of a contrast analysis, which are imaged on a roadway area containing the edge of a marking strip. A fine value is then determined from the brightness values assigned to these light sources in order to correct the distance between the vehicle and the marking strip, which is determined as a rough value.
  • the main advantage of the invention is that the spatial resolution of the device is determined by the transmission side due to the sequential activation of the light sources and the light source-related detection of the reflected light beams.
  • the result of this is that a small number of small and inexpensive light sources, for example with light-emitting diodes, give a high spatial resolution and high measuring accuracy.
  • the sequential activation of the light sources also results in low energy consumption, low electrical consumption
  • the device according to the invention is ideally suited for implementing automatic lane keeping systems for motor vehicles or for implementing sleep warning systems to warn the driver of an impending departure from the lane.
  • FIG. 1 a schematic diagram of the device for determining the lane
  • FIG. 2 a diagram of the light pulses emitted
  • FIG. 3 a signal evaluation device
  • FIG. 4 a signal generated by the signal evaluation device
  • 5a, b a scanned line of a roadway and associated brightness values.
  • the device according to the invention comprises a radiation source S with a predetermined number of light sources, for example a light-emitting diode array with 16 infrared light-emitting diodes, and a lens device L for imaging the light sources onto a section of the roadway FB.
  • the device is advantageously installed in an exterior mirror SP of a motor vehicle FS in such a way that the light sources radiate downwards through the lens device L and in each case onto a scanning section A1, A2,... AI 6 of an approximately 90 cm long one, next to the vehicle FS of the lane I running perpendicular to the direction of travel.
  • the light sources are imaged onto the respective scanning sections A1, A2,...
  • the device also has a photodetector element D, which is designed, for example, as a PIN diode and which detects the light beams of the light sources reflected on the roadway and generates a detector signal corresponding to the detected light.
  • the vehicle can have its own device for lane detection for the left and right side of the vehicle.
  • the light sources are controlled during operation in such a way that they emit a light beam in sequence, i. H. they are controlled sequentially like a running light and thus act like a radiation source that scans the roadway line by line with a light beam jumping from one scanning section to the next.
  • Measurement can be used since interrupted marking strips MS, in particular at high speed, are only visible to the device for a finite time. For example, at a speed of 180 km / h and a strip length of 2.5 m, there is only 50 ms to capture the marking strips MS. In this short time you have to choose between an approach, distance or
  • the light sources (LED1, LED2) are operated in a pulsed manner, as shown in FIG.
  • the light sources thus send the respective light beam as a modulated one
  • the predetermined pulse repetition frequency fm is, for example, 455 kHz.
  • the detector signal DS generated by the photodetector element D is fed to a signal evaluation device, the task of which is to recognize marking strips which are provided for delimiting the lane on the carriageway FB and to determine the distance of the vehicle FS from the recognized marking strips.
  • the detector signal DS is initially with a
  • Input amplifier VO selectively amplified, then rectified with a synchronous rectifier or lock-in demodulator DEM in synchronism with the predetermined pulse repetition frequency fm and then filtered with a low-pass filter LP.
  • the synchronous rectifier DEM has, for example, two operational amplifiers V1, V2, which are activated alternately by a switch SW connected downstream.
  • Switch SW is designed as a MOS field effect transistor and it is switched in time with the pulse repetition frequency fm.
  • the synchronous rectification suppresses the influence of extraneous light, since these are not correlated with the pulse repetition frequency fm. This achieves good noise suppression and the detection of the marking strips both at night and at night
  • the low-pass LP connected downstream of the synchronous rectifier DEM serves to suppress the pulse repetition frequency fm from the signal emitted by the synchronous rectifier DEM. Its cutoff frequency is dimensioned such that a sufficient slope for the pixel scan frequency is still achieved at its output.
  • the cutoff frequency is thus, for example, the product of the pixel scan frequency and the number of light sources, at 100 Hz pixel scan frequency and 16 light sources thus equal to 1.6 kHz.
  • the pixel scanning frequency corresponds to the frequency with which the scanning sections are scanned.
  • the low-pass filter LP is followed by a microprocessor ⁇ P for further processing of the signal PD emitted by the low-pass filter LP.
  • the microprocessor ⁇ P also controls the light sources LED1, LED2,... LED1 6 of the radiation source S via a driver and modulator device DRV.
  • FIG. 4 shows the signal PD emitted at the output of the low-pass filter LP. This signal is sampled in order to generate a measurement signal in the microprocessor ⁇ P after a settling time, multiple sampling, as shown by arrows in the figure, and averaging being advantageous due to the further noise suppression that can be achieved thereby.
  • the line-by-line scanning of the roadway gives a brightness value for each light source LED1, LED2, ... and thus for each scanning section A1, A2, ... onto which the respective light source LED1, LED2, ... is mapped (Pixel), which is assigned to the respective light source.
  • the light from the light sources LED1, LED2, ... reflected on the roadway is thus detected and evaluated in relation to the light source.
  • Each light source LED1, LED 2, ... is also assigned a distance value x (1), x (2), ..., which is the distance between the vehicle and the scanning section A1, A2, ... to which the respective Light source is shown corresponds.
  • LED2 ... is therefore also assigned to each brightness value y (1), y (2), ... a distance value x (1), x (2), ...
  • FIG. 5a shows the distance values x (1), x (2), ... and the associated brightness values y (1), y (2), ..., which are obtained when the roadway line shown as an example in FIG. 5b is scanned becomes.
  • the scanning sections A1, A2,... An-1 lie on an unmarked area of the road and the scanning sections An, An + 1, An + 2 are at least partially on the marking strip MS. This leads to low brightness values y (1), y (2), ... y (n-1) for the scanning sections A1, A2, ...
  • the brightness values y (1), y (2), y (3), ... generated in the microprocessor ⁇ P as a result of the signal evaluation are each a measure of the reflection factor of the scanning section irradiated by the respective light source LED1, LED2, LED3, ... A1, A2, A3, ... of the FB lane.
  • a high brightness value y (1), y (2), ... is therefore an indication that the light source which has led to this brightness value is imaged on a marking strip MS which is brighter than the rest of the roadway.
  • the brightness value y (1) or y (2) or ... assigned to a light source LED1 or LED2 or ... or the brightness values assigned to a plurality of adjacent light sources is higher by a threshold value, that is to say by more than one noise value or are as the other brightness values (in FIG. 5a this applies to the brightness values y (n), y (n + 1) and y (n + 2), this means that this light source or these light sources meet one Marking strips MS of the roadway was or were shown. This light source or these light sources are therefore identified in order to determine the position of the marking strip MS.
  • the distance value assigned to the identified light source or, if several light sources are identified, the smallest of the distance values assigned to the identified light sources (in FIG. 5a this is the distance value x (n)) then corresponds to the gross value of the distance between the vehicle and the Marking strips MS.
  • the resolution can be refined by interpolation.
  • a sub-pixel resolution is thus obtained. This takes into account the fact that for a
  • Light source which is imaged on a scanning section containing the edge of the marking strip MS, a brightness value is determined which is based on the area portion of the marking strip MS from the scanning section of this light source is dependent.
  • the light source which is mapped to the scanning section An according to FIG. 5b and thus only to a small extent on the marking strip MS, delivers a lower brightness value y (n) than the neighboring light source which points to the scanning section An + 1 and thus to one higher proportion is shown on the MS marking strips.
  • a fine value d can therefore be calculated from the brightness values y (n) and y (n + 1) assigned to these light sources, which is a measure of the distance of the edge of the marking strip MS from the center x (n) of the scanning section An. With the fine value d, the distance value determined as the rough value x (n) of the distance between the vehicle FS and the marking strip MS is then corrected to the more precise distance value xi.
  • the contrast ratio K in the scanned line is first determined to determine the fine value d.
  • the contrast ratio K corresponds to the distance between two brightness values, one of which corresponds to the reflection factor of the marking strip MS and the other to the reflection factor of the unmarked roadway.
  • the distance between the vehicle and the MS marking strip can thus also be determined when only 16 light sources are used and when these light sources are imaged on a 90 cm long lane strip with a resolution of approximately 1 cm. Because of the small number of light sources, this high spatial resolution can be achieved with little computing effort and little circuitry.

Abstract

The invention relates to a lane recognition device and method. The lane recognition device, in general, comprises a radiation source with a number of light sources, which are lined up next to one another and which are provided for illuminating a roadway stripe and comprises a detector device having a number of photodetector elements for detecting, in a location-related manner, the light of the radiation source reflected by the lane. The novel device should be able to be economically realized with a low level of circuit complexity. The novel lane recognition device comprises means for sequentially controlling the light sources and has a photodetector element for detecting the light of the light sources reflected by the lane. The device advantageously comprises a lens device via which the light emitted by light sources is projected in an out-of-focus manner onto scanning sections of the lane whereby partially overlapping two of the scanning sections at a time. This enables a wide lane stripe to be scanned while using few light sources. The local resolution that is dependent on the number of light sources can be improved by interpolating the measurement results. The novel device can be used in motor vehicles in order to realize systems for automatically holding course or sleep warning systems.

Description

Beschreibung description
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR OPTISCHEN FAHRSPURERKENNUNGDEVICE AND METHOD FOR OPTICAL DRIVE DETECTION
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.The invention relates to a device for lane detection according to the preamble of claim 1 and a method for operating the device.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 1 95 07957 C1 be- kannt. Diese bekannte Vorrichtung umfaßt eine Strahlungsquelle mit mehreren aneinandergereihten Infrarot-Leuchtdioden sowie eine Detektoranordnung mit mehreren als CCD-Reihe ausgeführten Photodetektorelementen und eine Auswerteeinheit zur Laufzeitmessung, Kontrasterkennung und Konturerkennung. Die Strahlungsquelle ist dabei seitlich an einem Kraftfahrzeug angebracht und beleuchtet einen neben dem Kraftfahrzeug verlaufenden Fahrbahnstreifen. Das auf dem Fahrbahnstreifen reflektierte Licht wird daraufhin auf die Photodetektorelemente der CCD- Reihe abgebildet. Der seitliche Fahrbahnbereich des Kraftfahrzeugs wird somit berührungslos abgetastet, wobei die Ortsauflösung durch die CCD-Reihe bestimmt wird.A generic device is known for example from DE 1 95 07957 C1. This known device comprises a radiation source with a plurality of infrared light-emitting diodes strung together and a detector arrangement with a plurality of photodetector elements designed as a CCD series and an evaluation unit for transit time measurement, contrast detection and contour detection. The radiation source is attached to the side of a motor vehicle and illuminates a lane strip running next to the motor vehicle. The light reflected on the lane is then imaged on the photodetector elements of the CCD series. The lateral lane area of the motor vehicle is thus scanned without contact, the spatial resolution being determined by the CCD series.
Aus der DE 32 1 1 620 C1 ist des weiteren eine Vorrichtung zur Fahrspurerkennung bekannt, die eine als Stablichtquelle oder Leuchtdiodenreihe ausgeführte Strahlungsquelle aufweist und die eine Vielzahl von Photodetektorelementen zur Detektion des auf der Fahrbahn auf jeweils einem Abtastausschnitt reflektierten Lichts aufweist.From DE 32 1 1 620 C1, a device for lane detection is also known, which has a radiation source designed as a bar light source or row of light-emitting diodes and which has a multiplicity of photodetector elements for detecting the light reflected on the roadway in each case from a scanning section.
Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß sie einen hohen Energieverbrauch und aufwendige Mittel zur Detektion des reflektierten Lichts aufweisen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die kostengünstig herstellbar ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung anzugeben.The main disadvantage of this device is that it has a high energy consumption and expensive means for detecting the reflected light. The invention is therefore based on the object of specifying a device according to the preamble of patent claim 1 which can be produced inexpensively. The invention is also based on the object of specifying a method for operating this device.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the features of claim 1 or by the features of claim 3. Advantageous further developments and refinements result from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Strahlungsquelle mit mehreren Lichtquellen, die auf jeweils einen Abtastausschnitt der Fahrbahn abgebildet wer- den. Die Lichtquellen werden dabei sequentiell angesteuert und senden somit nacheinander Lichtstrahlen aus, wobei die Lichtstrahlen vorteilhafterweise gepulst, d. h als Folge von Einzellichtimpulsen, ausgesendet werden. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren ein Photodetektorelement zur Detektion des an der Fahrbahn in Richtung des Photodetektorelements reflektierten Anteils der von den Lichtquellen sequenti- eil ausgesendeten Lichtstrahlen.The device according to the invention comprises a radiation source with a plurality of light sources which are each imaged on a scanning section of the roadway. The light sources are controlled sequentially and thus emit light beams one after the other, the light beams advantageously being pulsed, i. h as a result of individual light pulses. The device further comprises a photodetector element for detecting the portion of the light beams sequentially emitted by the light sources that is reflected on the road in the direction of the photodetector element.
Die Vorrichtung weist vorteilhafterweise eine Linsenvorrichtung auf, über die Lichtquellen derart unscharf auf die Fahrbahn abgebildet werden, daß sich jeweils zwei der Abtastausschnitte teilweise überschneiden. Damit läßt sich ein breiter Fahrbahnstreifen auch mit wenigen Lichtquellen abtasten.The device advantageously has a lens device by means of which light sources are imaged onto the roadway in such a blurred manner that two of the scanning sections each partially overlap. This means that a wide lane can also be scanned with only a few light sources.
Vorzugsweise werden die Lichtquellen der Strahlungsquelle nacheinander angesteuert, so daß das Photodetektorelement nacheinander jeweils einen von einer der Lichtquellen stammenden Lichtstahl empfängt und ein entsprechendes Signal erzeugt. Die Fahrbahn wird somit zeilenweise abgetastet, wobei für jeden Abtastausschnitt einer Zeile, ein Helligkeitswert als Abtastpunkt (Pixel) ermittelt wird. Das auf der Fahrbahn reflektierte Licht der Lichtquellen wird vom Photodetektorelement lichtquellenbezogen detektiert, d. h. es werden den Lichtquellen zugeordnete Helligkeitswerte ermittelt, die jeweils dem reflektierten Anteil des von der jeweiligen Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahls entsprechen.The light sources of the radiation source are preferably controlled in succession, so that the photodetector element successively receives a light beam originating from one of the light sources and generates a corresponding signal. The roadway is thus scanned line by line, with a brightness value being determined as the scanning point (pixel) for each scanning section of a line. The light of the light sources reflected on the roadway is detected by the photodetector element in relation to the light source. H. brightness values assigned to the light sources are determined, each of which corresponds to the reflected portion of the light beam emitted by the respective light source.
Vorteilhafterweise wird der Kontrast in einer von den Lichtquellen abgetasteten Zeile der Fahrbahn durch Auswertung der Helligkeitswerte analysiert und bei einem an einer bestimmten Zeilenposition auftretendem Kontrast, ein dieser Zeilenposition entsprechender Abstandswert als Grobwert des Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem Markierungsstreifen der Fahrbahn ermittelt.The contrast in a line of the roadway scanned by the light sources is advantageously analyzed by evaluating the brightness values and, in the case of a contrast occurring at a specific line position, one of these line positions corresponding distance value is determined as a rough value of the distance between the vehicle and a marking strip of the road.
In einer Vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Ortsauflösung des Verfahrens dadurch verfeinert, daß durch eine Kontrastanalyse benachbarte Lichtquel- len identifiziert werden, die auf einen den Rand eines Markierungsstreifens enthaltenden Fahrbahnbereich abgebildet werden. Aus den diesen Lichtquellen zugeordneten Helligkeitswerten wird dann ein Feinwert zur Korrektur des als Grobwert ermittelten Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Markierungsstreifen ermittelt.In an advantageous development of the method, the spatial resolution of the method is refined by identifying neighboring light sources by means of a contrast analysis, which are imaged on a roadway area containing the edge of a marking strip. A fine value is then determined from the brightness values assigned to these light sources in order to correct the distance between the vehicle and the marking strip, which is determined as a rough value.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ortsauflösung der Vor- richtung aufgrund der sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen und der lichtquellenbezogenen Detektion der reflektierten Lichtstrahlen durch die Sendeseite bestimmt ist. Dies hat zur Folge, daß -man mit einer geringen Anzahl von kleinen und preisgünstigen Lichtquellen, beispielsweise mit Leuchtdioden, eine hohe Ortsauflösung und eine hohe Meßgenauigkeit erhält. Aus der sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen resultiert zudem ein geringer Energieverbrauch, eine geringe elektrischeThe main advantage of the invention is that the spatial resolution of the device is determined by the transmission side due to the sequential activation of the light sources and the light source-related detection of the reflected light beams. The result of this is that a small number of small and inexpensive light sources, for example with light-emitting diodes, give a high spatial resolution and high measuring accuracy. The sequential activation of the light sources also results in low energy consumption, low electrical consumption
Belastung der Lichtquellen sowie eine geringe und gleichmäßige Verteilung der Wärmeentwicklung. Ein weiterer Vorteil besteht in dem geringen Schaltungsaufwand, da die Vorrichtung auf der Empfangsseite lediglich ein einziges Photodetektorelement aufweist und somit auch nur für ein Detektorsignal in einer nachgeschalte- ten Signalverarbeitungseinrichtung zu verarbeiten ist.Stress on the light sources and a low and even distribution of heat. Another advantage is the low circuit complexity, since the device has only a single photodetector element on the receiving side and can therefore only be processed for a detector signal in a downstream signal processing device.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich bestens zur Realisierung von automatischen Spurhaltesystemen für Kraftfahrzeuge oder zur Realisierung Einschlafwarnsystemen zur Warnung der Fahrer vor einem drohenden Verlassen der Fahrspur.The device according to the invention is ideally suited for implementing automatic lane keeping systems for motor vehicles or for implementing sleep warning systems to warn the driver of an impending departure from the lane.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is described below with reference to figures. Show it:
Figur 1 : eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zur Fahrspurermittlung,FIG. 1: a schematic diagram of the device for determining the lane,
Figur 2: ein Diagramm der ausgesendeten Lichtpulse,FIG. 2: a diagram of the light pulses emitted,
Figur 3: eine Signalauswerteeinrichtung, Figur 4: ein von der Signalauswerteeinrichtung erzeugtes Signal,FIG. 3: a signal evaluation device, FIG. 4: a signal generated by the signal evaluation device,
Figur 5a, b: eine abgetastete Zeile einer Fahrbahn und zugehörige Helligkeitswerte.5a, b: a scanned line of a roadway and associated brightness values.
Gemäß Figur 1 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Strahlungsquelle S mit einer vorgegebenen Anzahl von Lichtquellen, beispielsweise eine Leuchtdioden- zeile mit 1 6 Infrarot-Leuchtdioden, sowie eine Linsenvorrichtung L zur Abbildung der Lichtquellen auf einen Abschnitt der Fahrbahn FB. Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise in einen Außenspiegei SP eines Kraftfahrzeugs FS derart eingebaut, daß die Lichtquellen über die Linsenvorrichtung L nach unten strahlen und dabei auf jeweils einen Abtastausschnitt A1 , A2, ... AI 6 eines etwa 90 cm langen, neben dem Fahr- zeug FS quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Fahrbahnstreifens I abgebildet werden. Die Lichtquellen werden dabei derart unscharf auf die jeweiligen Abtastausschnitte A1 , A2, ... A1 6 abgebildet, daß benachbarte Abtastausschnitte sich teilweise überschneiden, d. h benachbarte Lichtquellen werden auf sich überschneidende Abtastausschnitte abgebildet. Die Vorrichtung weist ferner ein Photodetektorelement D auf, das beispielsweise als PIN-Diode ausgeführt ist und das die auf der Fahrbahn reflektierten Lichtstrahlen der Lichtquellen detektiert und ein dem detektierten Licht entsprechendes Detektorsignal erzeugt.According to FIG. 1, the device according to the invention comprises a radiation source S with a predetermined number of light sources, for example a light-emitting diode array with 16 infrared light-emitting diodes, and a lens device L for imaging the light sources onto a section of the roadway FB. The device is advantageously installed in an exterior mirror SP of a motor vehicle FS in such a way that the light sources radiate downwards through the lens device L and in each case onto a scanning section A1, A2,... AI 6 of an approximately 90 cm long one, next to the vehicle FS of the lane I running perpendicular to the direction of travel. The light sources are imaged onto the respective scanning sections A1, A2,... A1 6 in such a blurred manner that neighboring scanning sections partially overlap, i. h Adjacent light sources are mapped onto overlapping scanning sections. The device also has a photodetector element D, which is designed, for example, as a PIN diode and which detects the light beams of the light sources reflected on the roadway and generates a detector signal corresponding to the detected light.
Das Fahrzeug kann für die linke und rechte Fahrzeugseite jeweils eine eigene Vorrichtung zur Fahrspurerkennung aufweisen.The vehicle can have its own device for lane detection for the left and right side of the vehicle.
Die Lichtquellen werden während des Betriebs derart angesteuert, daß sie der Reihe nach jeweils einen Lichtstrahl aussenden, d. h. sie werden sequentiell wie ein Lauflicht angesteuert und sie wirken somit wie eine Strahlungsquelle, die die Fahrbahn zeilenweise, mit einem von einem Abtastausschnitt zum nächsten springenden Lichtstrahl abtastet.The light sources are controlled during operation in such a way that they emit a light beam in sequence, i. H. they are controlled sequentially like a running light and thus act like a radiation source that scans the roadway line by line with a light beam jumping from one scanning section to the next.
Bei der Ansteuerung der Lichtquellen ist dabei die Zeit zu beachten, die für eineWhen controlling the light sources, the time required for one
Messung genutzt werden kann, da unterbrochene Markierungsstreifen MS, insbesondere bei hoher Geschwindigkeit, für die Vorrichtung nur eine endliche Zeit sichtbar sind. Beispielsweise bleiben bei einer Geschwindigkeit von 180 km/h und bei einer Streifenlänge von 2,5 m nur 50 ms Zeit, um die Markierungsstreifen MS zu erfassen. In dieser kurzen Zeit muß zwischen einer Annäherung, Entfernung oderMeasurement can be used since interrupted marking strips MS, in particular at high speed, are only visible to the device for a finite time. For example, at a speed of 180 km / h and a strip length of 2.5 m, there is only 50 ms to capture the marking strips MS. In this short time you have to choose between an approach, distance or
Parallelfahrt zum Markierungsstreifen MS unterschieden werden können. Daraus leitet sich ab, daß zumindest eine mehrfache Abtastung innerhalb der 50 ms erfolgen muß.A distinction can be made between parallel travel to the MS marking strip. from that it is deduced that at least one multiple scan must take place within the 50 ms.
Um eine optimale Unterdrückung von Fremdlicht, insbesondere des Sonnenlichts zu erreichen, werden die Lichtquellen (LED1 , LED2), wie in Figur 2 gezeigt, gepulst be- trieben. Die Lichtquellen senden somit den jeweiligen Lichtstrahl als moduliertesIn order to achieve optimal suppression of extraneous light, in particular sunlight, the light sources (LED1, LED2) are operated in a pulsed manner, as shown in FIG. The light sources thus send the respective light beam as a modulated one
Signal LS aus, so daß der von einer Lichtquelle ausgesendete Lichtstrahl sich aus einer Folge von n Lichtpulsen zusammensetzt, die mit einer vorgegebenen Pulswiederholfrequenz fm (Modulationsfrequenz) ausgesendet werden. Die vorgegebene Pulswiederholfrequenz fm beträgt beispielsweise 455 kHz.Signal LS off, so that the light beam emitted by a light source is composed of a sequence of n light pulses which are emitted at a predetermined pulse repetition frequency fm (modulation frequency). The predetermined pulse repetition frequency fm is, for example, 455 kHz.
Das vom Photodetektorelement D erzeugte Detektorsignal DS wird gemäß Figur 3 einer Signalauswerteeinrichtung zugeführt, deren Aufgabe darin liegt, Markierungsstreifen, die zur Begrenzung der Fahrspur auf der Fahrbahn FB vorgesehen sind, zu erkennen und den Abstand des Fahrzeugs FS zu erkannten Markierungsstreifen zu ermitteln.According to FIG. 3, the detector signal DS generated by the photodetector element D is fed to a signal evaluation device, the task of which is to recognize marking strips which are provided for delimiting the lane on the carriageway FB and to determine the distance of the vehicle FS from the recognized marking strips.
In der Signalauswerteeinrichtung wird das Detektorsignal DS zunächst mit einemIn the signal evaluation device, the detector signal DS is initially with a
Eingangsverstärker VO selektiv verstärkt, danach mit einem Synchrongleichrichter oder Lock-ln-Demodulator DEM synchron zur vorgegebenen Pulswiederholfrequenz fm gleichgerichtet und anschließend mit einem Tiefpaßfilter LP gefiltert. Der Synchrongleichrichter DEM weist beispielsweise zwei Operationsverstärker V1 , V2 auf, die abwechselnd durch einen nachgeschalteten Schalter SW aktiviert werden. DerInput amplifier VO selectively amplified, then rectified with a synchronous rectifier or lock-in demodulator DEM in synchronism with the predetermined pulse repetition frequency fm and then filtered with a low-pass filter LP. The synchronous rectifier DEM has, for example, two operational amplifiers V1, V2, which are activated alternately by a switch SW connected downstream. The
Schalter SW ist dabei als MOS-Feldeffekttransistor ausgeführt und er wird im Takt der Pulswiederholfrequenz fm umgeschaltet. Durch die Synchrongleichrichtung erreicht man eine Unterdrückung von Fremdlichteinflüssen, da diese mit der Pulswiederholfrequenz fm nicht korreliert sind. Damit wird eine gute Rauschunterdrückung erreicht und die Erkennung der Markierungsstreifen sowohl bei Nacht als auch beiSwitch SW is designed as a MOS field effect transistor and it is switched in time with the pulse repetition frequency fm. The synchronous rectification suppresses the influence of extraneous light, since these are not correlated with the pulse repetition frequency fm. This achieves good noise suppression and the detection of the marking strips both at night and at night
Tag auch bei extremer Sonnenstrahlung gewährleistet.Day guaranteed even in extreme sunlight.
Der dem Synchrongleichrichter DEM nachgeschaltete Tiefpaß LP dient der Unterdrückung der Pulswiederholfrequenz fm aus dem vom Synchrongleichrichter DEM abgegebenen Signal. Seine Grenzfrequenz ist so bemessen, daß an seinem Ausgang noch eine ausreichende Flankensteilheit für die Pixelscanfrequenz erreicht wird. DieThe low-pass LP connected downstream of the synchronous rectifier DEM serves to suppress the pulse repetition frequency fm from the signal emitted by the synchronous rectifier DEM. Its cutoff frequency is dimensioned such that a sufficient slope for the pixel scan frequency is still achieved at its output. The
Grenzfrequenz ist somit beispielsweise gleich dem Produkt aus Pixelscanfrequenz und der Anzahl der Lichtquellen, bei 100 Hz Pixelscanfrequenz und 1 6 Lichtquellen also gleich 1 ,6 kHz. Die Pixelscanfrequenz entspricht dabei der Frequenz, mit der die Abtastausschnitte abgetastet werden.The cutoff frequency is thus, for example, the product of the pixel scan frequency and the number of light sources, at 100 Hz pixel scan frequency and 16 light sources thus equal to 1.6 kHz. The pixel scanning frequency corresponds to the frequency with which the scanning sections are scanned.
Dem Tiefpaßfilter LP ist ein Mikroprozessor μP zur weiteren Verarbeitung des von dem Tiefpaßfilter LP abgegebenen Signals PD nachgeschaltet. Der Mikroprozessor μP steuert des weiteren über eine Treiber- und Modulatorvorrichtung DRV die Lichtquellen LED1 , LED2, ... LED1 6 der Strahlungsquelle S an.The low-pass filter LP is followed by a microprocessor μP for further processing of the signal PD emitted by the low-pass filter LP. The microprocessor μP also controls the light sources LED1, LED2,... LED1 6 of the radiation source S via a driver and modulator device DRV.
Figur 4 zeigt das am Ausgang des Tiefpaßfilters LP abgegebene Signal PD. Dieses Signal wird zur Erzeugung eines Meßsignals in dem Mirkoprozessor μP nach einer Einschwingzeit abgetastet, wobei eine Mehrfache Abtastung, wie in der Figur durch Pfeile dargestellt, und eine Mittelwertsbildung aufgrund der hierdurch erzielbaren weiteren Rauschunterdrückung vorteilhaft ist.FIG. 4 shows the signal PD emitted at the output of the low-pass filter LP. This signal is sampled in order to generate a measurement signal in the microprocessor μP after a settling time, multiple sampling, as shown by arrows in the figure, and averaging being advantageous due to the further noise suppression that can be achieved thereby.
Gemäß Figur 5 erhält man durch die zeilenweise Abtastung der Fahrbahn für jede Lichtquelle LED1 , LED2, ... und somit für jeden Abtastausschnitt A1 , A2, ... auf den die jeweilige Lichtquelle LED1 , LED2, ... abgebildet wird, einen Helligkeitswert (Pi- xel), der der jeweiligen Lichtquelle zugeordnet wird. Das auf der Fahrbahn reflektierte Licht der Lichtquellen LED1 , LED2, ... wird somit lichtquellenbezogeπ detektiert und ausgewertet. Jeder Lichtquelle LED1 , LED 2, ... ist zudem ein Abstandswert x(1 ), x(2), ... zugeordnet, der dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Abtastausschnitt A1 , A2, ..., auf den die jeweilige Lichtquelle abgebildet wird, entspricht. Durch die Zuordnung der Helligkeitswerte y(1 ), y(2), ... zu den Lichtquellen LED1 ,According to FIG. 5, the line-by-line scanning of the roadway gives a brightness value for each light source LED1, LED2, ... and thus for each scanning section A1, A2, ... onto which the respective light source LED1, LED2, ... is mapped (Pixel), which is assigned to the respective light source. The light from the light sources LED1, LED2, ... reflected on the roadway is thus detected and evaluated in relation to the light source. Each light source LED1, LED 2, ... is also assigned a distance value x (1), x (2), ..., which is the distance between the vehicle and the scanning section A1, A2, ... to which the respective Light source is shown corresponds. By assigning the brightness values y (1), y (2), ... to the light sources LED1,
LED2, ... wird somit ist auch jedem Helligkeitswert y(1 ), y(2), ... ein Abstandswert x(1 ), x(2), ... zugeordnet.LED2, ... is therefore also assigned to each brightness value y (1), y (2), ... a distance value x (1), x (2), ...
Figur 5a zeigt die Abstandswerte x(1 ), x(2), ... und die zugehörigen Helligkeitswerte y(1 ), y(2), ..., die man erhält, wenn die in Figur 5b als Beispiel gezeigte Fahrbahnzeile abgetastet wird. Gemäß Figur 5b liegen die Abtastausschnitte A1 , A2, ... An-1 auf einem nicht markierten Bereich der Fahrbahn und die Abtastausschnitte An, An+1 , An+2 zumindest teilweise auf dem Markierungsstreifen MS. Dies führt zu niedrigen Helligkeitswerten y(1 ), y(2), ... y(n-1 ) für die Abtastausschnitte A1 , A2, ... An-1 und zu demgegenüber höheren Helligkeitswerten y(n), y(n+1 ), y(n+2) für die Abtastaus- schnitte An, An+1 , An+2, wobei die Helligkeitswerte um so größer sind, je größer der Anteil des Markierungsstreifen MS aus dem entsprechenden Abtastausschnitt ist. Die im Mikroprozessor μP als Ergebnis der Signalauswertung erzeugten Helligkeitswerte y(1 ), y(2), y(3), ... sind jeweils ein Maß des Reflexionsfaktors des von der jeweiligen Lichtquelle LED1 , LED2, LED3, ... bestrahlten Abtastausschnitts A1 , A2, A3, ... der Fahrbahn FB. Sie repräsentieren den Kontrastverlauf in den abgetasteten Zeilen der Fahrbahn, da eine Lichtquelle, die auf einen dunklen Abtastausschnitt, beispielsweise auf den Abtastausschnitt An, abgebildet wird, einen niedrigereren Heliigkeitswert liefert als eine Lichtquelle, die auf einen hellen Abtastausschnitt, beispielsweise auf den Abtastausschnitt An+2, abgebildet wird. Ein hoher Helligkeitswert y(1 ), y(2), ... ist somit ein Indiz dafür, daß die Lichtquelle, die zu diesem Helligkeitswert geführt hat, auf einen gegenüber der übrigen Fahrbahn helleren Markierungsstreifen MS abgebildet wird.FIG. 5a shows the distance values x (1), x (2), ... and the associated brightness values y (1), y (2), ..., which are obtained when the roadway line shown as an example in FIG. 5b is scanned becomes. According to FIG. 5b, the scanning sections A1, A2,... An-1 lie on an unmarked area of the road and the scanning sections An, An + 1, An + 2 are at least partially on the marking strip MS. This leads to low brightness values y (1), y (2), ... y (n-1) for the scanning sections A1, A2, ... An-1 and, in contrast, higher brightness values y (n), y (n +1), y (n + 2) for the scan sections An, An + 1, An + 2, the brightness values being greater the greater the proportion of the marking strip MS from the corresponding scan section. The brightness values y (1), y (2), y (3), ... generated in the microprocessor μP as a result of the signal evaluation are each a measure of the reflection factor of the scanning section irradiated by the respective light source LED1, LED2, LED3, ... A1, A2, A3, ... of the FB lane. They represent the contrast curve in the scanned lines of the roadway, since a light source which is imaged on a dark scan section, for example on the scan section An, delivers a lower brightness value than a light source which is on a bright scan section, for example on the scan section An + 2, is shown. A high brightness value y (1), y (2), ... is therefore an indication that the light source which has led to this brightness value is imaged on a marking strip MS which is brighter than the rest of the roadway.
Wenn der einer Lichtquelle LED1 bzw. LED2 bzw. ... zugeordnete Helligkeitswert y(1 ) bzw. y(2) bzw. ... oder die mehreren benachbarten Lichtquellen zugeordneten Helligkeitswerte um einen Schwellwert, also um mehr als ein Rauschwert, höher ist bzw. sind als die übrigen Helligkeitswerte (in Figur 5a trifft dies für die Helligkeitswerte y(n), y(n+1 ) und y(n+2) zu), so bedeutet dies, daß diese Lichtquelle bzw. diese Lichtquellen auf einen Markierungsstreifen MS der Fahrbahn abgebildet wurde bzw. wurden. Zur Ermittlung der Position des Markierungsstreifen MS wird daher diese Lichtquelle oder werden diese Lichtquellen identifiziert. Der Abstandswert, der der identifizierten Lichtquelle zugeordnet ist, oder, falls mehrere Lichtquellen identifiziert werden, der kleinste der den identifizierten Lichtquellen zugeordneten Abstandswerte (in Figur 5a ist das der Abstandswert x(n)) entspricht dann dem Grobwert des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Markierungsstreifen MS.If the brightness value y (1) or y (2) or ... assigned to a light source LED1 or LED2 or ... or the brightness values assigned to a plurality of adjacent light sources is higher by a threshold value, that is to say by more than one noise value or are as the other brightness values (in FIG. 5a this applies to the brightness values y (n), y (n + 1) and y (n + 2), this means that this light source or these light sources meet one Marking strips MS of the roadway was or were shown. This light source or these light sources are therefore identified in order to determine the position of the marking strip MS. The distance value assigned to the identified light source or, if several light sources are identified, the smallest of the distance values assigned to the identified light sources (in FIG. 5a this is the distance value x (n)) then corresponds to the gross value of the distance between the vehicle and the Marking strips MS.
Bei der Benutzung von 1 6 Lichtquellen LED1 , LED2, ... und Abbildung dieser Licht- quellen auf einen 90 cm langen Fahrbahnstreifen sind die Mitten x(1 ), x(2), ... derWhen using 1 6 light sources LED1, LED2, ... and mapping these light sources onto a 90 cm long lane, the centers x (1), x (2), ... are
Abtastausschnitte A1 , A2, ... , auf die die Lichtquellen abgebildet werden, um rund 6 cm voneinander beabstandet. Dies bedeutet, daß der Abstand des Fahrzeugs FS von dem Markierungsstreifen MS mit einer Auflösung von 6 cm ermittelt wird.Scanning sections A1, A2, ... on which the light sources are imaged, spaced apart by approximately 6 cm. This means that the distance of the vehicle FS from the marking strip MS is determined with a resolution of 6 cm.
Die Auflösung läßt sich jedoch durch eine Interpolation verfeinern. Man erhält somit eine Sub-Pixel-Auflösung. Hierbei wird die Tatsache berücksichtigt, daß für eineHowever, the resolution can be refined by interpolation. A sub-pixel resolution is thus obtained. This takes into account the fact that for a
Lichtquelle, die auf einen den Rand des Markierungsstreifen MS enthaltenden Abtastausschnitt abgebildet wird, ein Helligkeitswert ermittelt wird, der von dem Flächenanteil des Markierungsstreifens MS aus dem Abtastausschnitt dieser Licht- quelle abhängig ist. So liefert die Lichtquelle, die gemäß Figur 5b auf den Abtastausschnitt An und somit nur zu einem geringen Teil auf den Markierungsstreifen MS abgebildet wird, einen geringeren Helligkeitswert y(n) als die benachbarte Lichtquelle, die auf den Abtastausschnitt An+1 und somit zu einem höheren Anteil auf den Markierungsstreifen MS abgebildet wird. Aus den diesen Lichtquellen zugeordneten Helligkeitswerte y(n) und y(n+1 ) läßt sich daher ein Feinwert d berechnen, der ein Maß für den Abstand des Randes des Markierungsstreifens MS von der Mitte x(n) des Abtastausschnitts An ist. Mit dem Feinwert d wird dann der als Grobwert x(n) des Abstands zwischen dem Fahrzeug FS und dem Markierungsstreifen MS ermittelte Abstandswert auf den genaueren Abstandswert xi korrigiert.Light source, which is imaged on a scanning section containing the edge of the marking strip MS, a brightness value is determined which is based on the area portion of the marking strip MS from the scanning section of this light source is dependent. Thus, the light source, which is mapped to the scanning section An according to FIG. 5b and thus only to a small extent on the marking strip MS, delivers a lower brightness value y (n) than the neighboring light source which points to the scanning section An + 1 and thus to one higher proportion is shown on the MS marking strips. A fine value d can therefore be calculated from the brightness values y (n) and y (n + 1) assigned to these light sources, which is a measure of the distance of the edge of the marking strip MS from the center x (n) of the scanning section An. With the fine value d, the distance value determined as the rough value x (n) of the distance between the vehicle FS and the marking strip MS is then corrected to the more precise distance value xi.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zur Ermittlung des Feinwerts d zunächst das Kontrastverhältnis K in der abgetasteten Zeile ermittelt. Das Kontrastverhältnis K entspricht dabei dem Abstand zwischen zwei Helligkeitswerten, von denen der eine dem Reflexionsfaktor des Markierungsstreifens MS und der andere dem Refle- xionsfaktor der nicht markierten Fahrbahn entspricht. Den Feinwert d erhält man dann durch Ermittlung des Schnittpunkts der Geraden g1 und g2, wobei die Gerade g1 dem halben Kontrastverhältnis K/2 entspricht und die Gerade g2 diejenige Gerade darstellt, die die beiden Punkte P(n)=(x(n), y(n)) und P(n+1 )=(x(n+1 ), y(n+1 )) verbindet. Des weiteren ist es denkbar, die Gerade g2 durch eine Kurve zu ersetzen, die durch die Punkte P(n), P(n+1 ) und durch weitere in der Nähe dieser Punkte liegende Punkte interpoliert wird, beispielsweise durch die in der Nähe des Randes des Markierungsstreifens MS liegenden Punkte P(n-1 ), P(n), P(n+1 ), P(n+2).In the present exemplary embodiment, the contrast ratio K in the scanned line is first determined to determine the fine value d. The contrast ratio K corresponds to the distance between two brightness values, one of which corresponds to the reflection factor of the marking strip MS and the other to the reflection factor of the unmarked roadway. The fine value d is then obtained by determining the intersection of the straight lines g1 and g2, the straight line g1 corresponding to half the contrast ratio K / 2 and the straight line g2 representing the straight line which the two points P (n) = (x (n), y (n)) and P (n + 1) = (x (n + 1), y (n + 1)) connects. Furthermore, it is conceivable to replace the straight line g2 by a curve which is interpolated by the points P (n), P (n + 1) and by further points lying in the vicinity of these points, for example those in the vicinity of the Points P (n-1), P (n), P (n + 1), P (n + 2) lying on the edge of the marking strip MS.
Der Abstand des Fahrzeugs zum Markierungsstreifen MS läßt sich somit auch bei der Verwendung von lediglich 1 6 Lichtquellen und bei einer Abbildung dieser Licht- quellen auf einen 90 cm langen Fahrbahnstreifen mit einer Auflösung von ca. 1 cm ermitteln. Aufgrund der geringen Anzahl von Lichtquellen läßt sich diese hohe Ortsauflösung mit geringem Rechenaufwand und geringem Schaltungsaufwand realisieren. The distance between the vehicle and the MS marking strip can thus also be determined when only 16 light sources are used and when these light sources are imaged on a 90 cm long lane strip with a resolution of approximately 1 cm. Because of the small number of light sources, this high spatial resolution can be achieved with little computing effort and little circuitry.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorrichtung zur Fahrspurerkennung mit einer mehrere Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) aufweisenden Strahlungsquelle (S), dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (DRV) zur sequentiellen Ansteuerung der Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) vorgesehen sind und daß ein Photodetektorelement (D) zur Detektion des auf der Fahrbahn reflektierten Lichts der Lichtquellen vorgesehen ist.1 . Device for lane detection with a radiation source (S) having a plurality of light sources (LED1, LED2, ...), characterized in that means (DRV) are provided for sequentially actuating the light sources (LED1, LED2, ...) and in that a photodetector element (D) is provided for detection of the light of the light sources reflected on the road.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Linsenvorrich- tung (L) zur Abbildung der Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) auf einen Streifen der Fahrbahn (FB) vorgesehen ist, wobei die Linsenvorrichtung (L) bezüglich den Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) derart positioniert ist, daß jeweils zwei der Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) unscharf auf sich überschneidende Abtastausschnitte (A1 , A2, ...) der Fahrbahn (FB) abgebildet werden.2. Device according to claim 1, characterized in that a Linsenvorrich- device (L) for imaging the light sources (LED1, LED2, ...) is provided on a strip of the roadway (FB), the lens device (L) with respect to Light sources (LED1, LED2, ...) is positioned in such a way that two of the light sources (LED1, LED2, ...) are imaged out of focus on overlapping scanning sections (A1, A2, ...) of the roadway (FB).
3. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) zur zeilenweisen Abtastung der Fahrbahn (FB) nacheinander jeweils einen Lichtstrahl aussenden, daß die auf der Fahrbahn (FB) reflektierten Lichtstrahlen vom Photodetektorelement (D) detektiert werden und daß aus den vom Photodetektorelement (D) detektierten Lichtstrahlen Helligkeitswerte (y(1 ), y(2), ...) ermittelt werden, die dem reflektierten Anteil des von jeweils einer der Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) ausgesendeten Lichtstrahls entsprechen.3. A method of operating the device according to claim 1 or 2, characterized in that the light sources (LED1, LED2, ...) for scanning the roadway (FB) line by line each emit a light beam that the on the roadway (FB) reflected light rays are detected by the photodetector element (D) and that brightness values (y (1), y (2), ...) are determined from the light rays detected by the photodetector element (D), which reflect the reflected portion of one of the light sources ( LED1, LED2, ...) correspond to the light beam emitted.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrast in einer von den Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) abgetasteten Zeile der Fahrbahn durch Aus- Wertung der Helligkeitswerte (y(1 ), y(2), ...) analysiert wird und daß bei einem an einer bestimmten Zeilenposition auftretendem Kontrast, ein dieser Zeilenposition entsprechender Abstandswert (x(n)) als Grobwert des Abstands zwischen dem Fahrzeug (FS) und dem Markierungsstreifen (MS) der Fahrbahn ermittelt wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the contrast in a line of the roadway scanned by the light sources (LED1, LED2, ...) by evaluating the brightness values (y (1), y (2), .. .) is analyzed and that with a contrast occurring at a certain line position, a distance value (x (n)) corresponding to this line position is determined as a rough value of the distance between the vehicle (FS) and the marking strip (MS) of the road.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auswertung der Helligkeitswerte (y(1 ), y(2), ...) zwei der Lichtquellen identifiziert werden, die auf einen den Rand eines Markierungsstreifens (MS) enthaltenden Fahrbahnbereich abgebildet werden, und daß aus den diesen Lichtquellen zugeordneten Helligkeits- werten (y(n), y(n+1 )) ein Feinwert (d) zur Korrektur des als Grobwert (x(n)) ermittelten Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Markierungsstreifen (MS) ermittelt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that two of the light sources are identified by evaluating the brightness values (y (1), y (2), ...), which are imaged on a roadway area containing the edge of a marking strip (MS) , and that from the brightness values assigned to these light sources (y (n), y (n + 1)) a fine value (d) for correcting the distance between the vehicle and the marking strip (MS.) determined as a rough value (x (n)) ) is determined.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen der Lichtquellen (LED1 , LED2, ...) mit einer vorgegebenen Pulswieder- holfrequenz (fm) gepulst ausgesendet werden. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the light beams of the light sources (LED1, LED2, ...) are emitted in a pulsed manner with a predetermined pulse repetition frequency (fm).
PCT/EP2002/003781 2001-04-23 2002-04-05 Device and method for optical lane recognition WO2002086643A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10120008 2001-04-23
DE10120008.0 2001-04-23
DE10135108A DE10135108B4 (en) 2001-04-23 2001-07-19 Apparatus and method for lane detection
DE10135108.9 2001-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002086643A1 true WO2002086643A1 (en) 2002-10-31

Family

ID=26009156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2002/003781 WO2002086643A1 (en) 2001-04-23 2002-04-05 Device and method for optical lane recognition

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2002086643A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970840A (en) * 1974-07-16 1976-07-20 Lear Siegler, Inc. Control circuitry for vehicle guidance mechanism
DE3211620C1 (en) * 1982-03-30 1983-08-11 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Device for detecting track deviations of motor vehicles
US5318143A (en) * 1992-06-22 1994-06-07 The Texas A & M University System Method and apparatus for lane sensing for automatic vehicle steering
US5979581A (en) * 1996-11-07 1999-11-09 The Regents Of The University Of California Lateral vehicle control apparatus and method for automated highway systems and intelligent cruise control
EP0960775A1 (en) * 1998-05-27 1999-12-01 Settimo Martinello Device for a vehicle to recognise and signal the imminence of a departure from the roadbed by the vehicle during its travel
US6038496A (en) * 1995-03-07 2000-03-14 Daimlerchrysler Ag Vehicle with optical scanning device for a lateral road area

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970840A (en) * 1974-07-16 1976-07-20 Lear Siegler, Inc. Control circuitry for vehicle guidance mechanism
DE3211620C1 (en) * 1982-03-30 1983-08-11 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Device for detecting track deviations of motor vehicles
US5318143A (en) * 1992-06-22 1994-06-07 The Texas A & M University System Method and apparatus for lane sensing for automatic vehicle steering
US6038496A (en) * 1995-03-07 2000-03-14 Daimlerchrysler Ag Vehicle with optical scanning device for a lateral road area
US5979581A (en) * 1996-11-07 1999-11-09 The Regents Of The University Of California Lateral vehicle control apparatus and method for automated highway systems and intelligent cruise control
EP0960775A1 (en) * 1998-05-27 1999-12-01 Settimo Martinello Device for a vehicle to recognise and signal the imminence of a departure from the roadbed by the vehicle during its travel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3729137B1 (en) Multi-pulse lidar system for multi-dimensional detection of objects
DE102006020192B4 (en) Apparatus and method for predicting collision
EP1027235B1 (en) Method and device for detecting objects on a windshield
DE19721105C5 (en) Optoelectronic sensor
DE19843176C1 (en) Optical encoder for the detection of rotary and linear movements
DE19882768B3 (en) Second order differentiating signal processor for a bar code scanner and signal processing method for using bar code scanners
DE4116054C2 (en) Device for perceiving particle aggregation
DE3020729C2 (en) Method for detecting the positions of samples on a carrier
EP0785883A1 (en) Sensor for determining visual range and rain cover
DE102017106380A1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting objects
DE2636906A1 (en) METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GENERATING A SWITCHING SIGNAL WHEN PASSING A CONTRAST JUMP
EP2177931A2 (en) Device for recording images of an object scene
EP2479586B1 (en) Method for estimating the contamination of a front panel of an optical recording device and optical recording device
DE102016200653A1 (en) Headlamp module, headlamp, headlamp system and operating method for a headlamp module
EP3483617A1 (en) Latency measurement method
WO2007036553A1 (en) Device and method for recording distance images
DE102019132239A1 (en) Fog detection method for a vehicle by a fog detector with a specially shaped lens
EP1542051A1 (en) Apparatus and method for wavelength separation in a scanning microscope
DE10135108B4 (en) Apparatus and method for lane detection
DE10248416B4 (en) Device and method for determining a relative movement of a vehicle
DE2137369A1 (en) Method and device for identifying vehicles
WO2002086643A1 (en) Device and method for optical lane recognition
EP1476326B1 (en) Device for automatically adjusting the brightness of a luminous beam emitted by the rear lighting equipment on a vehicle
DE102012104131A1 (en) Method for automatically adjusting e.g. frame frequency of complementary metal oxide imager for image-based driver assistance system, involves adjusting control parameters of imager based on recognized dense periodic structures of light
DE102014111952A1 (en) Sensor device for detecting an environment of a motor vehicle, driver assistance system, motor vehicle and method

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase