CN102376166B - 用于在机动车辆内识别道路标志的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于在机动车辆内识别道路标志的装置和方法。根据本发明的装置具有至少一个图像传感器(10)和用户界面设备(40)，用户界面设备(40)处理从图像传感器(10)接收并且包含道路标志信息的图象数据，并且考虑行驶情况和/或机动车辆的环境将处理的道路标志信息传输至机动车辆的驾驶员(50)。用户界面设备(40)被设计为用于根据描述道路标志信息的失效的状态的参数的函数处理道路标志信息，其中，取决于失效的状态而有所区别地进行至所述驾驶员(50)的传输。本发明的优点在于能够在较长的行驶距离上以高识别率产生正确的道路标志信息显示。

Description

用于在机动车辆内识别道路标志的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于在机动车辆内识别道路标志的装置和方法。

背景技术

近来，已经开发出多种概念，这些概念使用用于感知或探测环境的合适的装置来辅助机动车辆的驾驶员执行对道路标志的自动识别。多个原始部件制造商和便携式导航装置(PND)的制造商已经将这种概念进行商业利用。通常，上面提及的PND系统本质上基于GPS信号(今后还有伽利略信号)与地图数据的结合来为驾驶员提供道路标志的信息。多种系统已经使用照相设备来改善识别精度和稳健性。车辆的制造商主要信任前方安装的照相设备和装置以将信号与车辆的驾驶状态相关的数据相组合。另一选择是用于使信号与导航设备相结合的装置。

已知的方法具有多种缺点。一方面，不可能识别所有的道路标志：在当前，良好的识别率主要用于速度限制道路标志和禁止超车道路标志，而不会识别那些与维也纳道路交通惯例不一致的道路标志或仅以有利的识别率识别关于速度信息，不能够通过光学设备识别暗中包含的速度限制。此外，在不能由机器容易地评估的环境中也发生这种情况。例如，当出现多个道路标志或矛盾的道路标志的时候，以及当缺少道路标志时，其不可能获得满意的识别或分析。此外，因为基于GPS或基于伽利略的信息基本上受到加速失效的影响，识别率随着时间降低。通常也需要避免组合两个或多个识别设备，使用单个设备用于识别环境出于成本的考量也是理想的。

欧洲专利EP1826736B1公开了具有用于识别道路标志的设备的机动车辆，其中取决于感知道路标志的正确率或其调节内容的可能性，显示器上的道路标志代表的输出能够在可能性相对较低的第一输出形式和可能性相对较高的第二输出形式之间变化。

殴洲专利EP1131803B1公开了用于识别道路标志的设备和方法，在信息处理单元内分析并且分类图象传感器的图象数据以便确定图象传感器的图象数据是否含有很可能为道路标志的对象。这些对象随后被供应给其它处理及分类装置，其中分离为道路标志特定上级和低级。随后在分类期间根据所述特征数据是否已经被识别为高可能性的函数由存储在存储器单元内的相应的图象数据替代或由来自于图象传感器的图象数据替代具体级别的特征数据，并且组合由这种替代得出的图象数据以形成合成的道路标志图象，该合成的道路标志图象被存储在存储器单元内并且在显示器单元上显示。在这种情况下，显示器单元能够包含设置单元等，通过设置单元设置显示合适图象的最大持续时间。此外，可控制显示器单元以使其显示合成图象直至已经行驶预定距离。

德国专利文件DE29610677U1公开了用于显示道路标志的装置，除用于显示消息至驾驶员的显示器表面之外，该装置还具有信号传输器，其根据行驶距离的函数激活显示器，并且使得显示器可见或将其再次删除。

出于识别道路标志的目的，德国专利DE19829162A1公开了使用电子照相机和与其合作的图象识别设备，其中如果(例如)在道路标志指示速度限制之后车辆离开道路，图象识别设备能够被重新设置至其开始状态。

发明内容

本发明的目的在于提供可用的用于在机动车辆内识别道路标志的装置和方法，其有效地允许最为可靠地传输道路标志信息。

根据本发明用于在机动车辆内识别道路标志的装置和方法来实现该目的。

根据本发明一方面，用于在机动车辆内识别道路标志的装置具有至少一个图像传感器和用户界面设备，该用户界面设备处理从图像传感器接收并且包含道路标志信息的图象数据，并且考虑行驶情况和/或机动车辆的环境将处理的道路标志信息传输至机动车辆的驾驶员。用户界面设备设计用于根据描述道路标志信息的失效(aging)状态的参数的函数处理道路标志信息，其中取决于失效状态而有所不同地进行至所述驾驶员的传输。

本发明尤其基于以通过考虑上述方面改善驾驶员信息的方式配置人机界面(HMI)(这里和下文总体上称为界面设备)的概念。在这里，提供例如照相机(通常为前方安装照相机)的形式的图象传感器作为又一件设备，并且界面设备作用为过滤设备以便在由前方安装的照相机接收的数据的基础上收集信息、过滤有关于行驶状况和/或驾驶环境的数据，并且以合适的方式将数据传输至驾驶员。在根据本发明的方法和设备中使用的界面设备使得能够在较长的行驶距离上以高识别率产生正确的道路标志信息显示。

根据本发明另一方面，提供一种用于在机动车辆内识别道路标志的方法，包含道路标志信息的图象数据通过至少一个图象传感器接收并且通过用户界面设备处理，考虑到机动车辆的行驶状况和/或环境，并且处理的道路标志信息被传输至机动车辆的驾驶员，其中根据描述道路标志信息的失效状态的参数的函数处理道路标志信息，并且取决于失效的状态以不同的方式进行至驾驶员的传输。

在实施例中和权利要求中可发现本发明的进一步改善。

参考附图基于较佳示例性的实施例将更详细地解释本发明。

附图说明

图1显示了解释本发明的框图。

图2显示了解释根据本发明用于识别道路标志的方法的较佳实施例的示意性说明。

图3-5显示了能够在根据本发明的方法的范围内显示的道路标志信息的示例。

具体实施方式

本领域技术人员将理解，参考任一附图说明及描述的实施例的多个特征可与一个或多个其它附图中所说明的特征相组合以得到并未明确说明或描述的替代实施例。所说明特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方案，可能需要与本说明书教导相一致的特征的多种组合和修改。本领域技术人员可认识到与本说明书相一致的类似应用或实施方案，例如以与附图中实施例所示略微不同的顺序设置组件的应用或实施方案。本领域技术人员将认识到本说明书的教导可用于其它应用或实施方案。

图1显示了解释根据本发明的装置的框图。装置具有(通常为前部安装的)照相机形式的至少一个图象传感器10和处理从图像传感器10接收的并且含有道路标志信息的图象数据的用户界面设备40，考虑行驶情况(框30，例如考虑车辆速度、横摆率等)和/或机动车辆的环境(框20，例如考虑雨量传感器信息)，用户界面设备40将处理的道路标志信息传输至机动车辆的驾驶员50。

此外，解释了示例性实施例，其称为一小组道路标志，具体地为速度限制和限制通行，包括有关于额外的道路标志或(限制)状态。

在没有导航支持数据的情况下不能识别暗示的速度限制。经常地，取消速度限制也不会明确地陈述而是依赖于某些其它道路标志和/或速度限制的限制性条件，例如有效距离。

为了改善覆盖率和探测率，在界面设备中指示速度限制标志的失效。这种失效能够特别地依赖于道路标志的内容和车辆的行驶情况。能够通过显示的道路标志在色彩、亮度或其它可视特性上的不同来指示这种失效。这在图3中示意性地表示，其中各自显示的道路标志310、320、330，340具有随着失效增加而减小的亮度。在这个示例中，假定三阶段系统，其中t_x为第一失效阶段的时间周期，s_x1为第二失效阶段行驶的距离并且为s_x2第三失效阶段行驶的距离。同样系统能够配置为多个失效阶段直至连续失效过程，即显示的道路标志随后在预定时间内变得暗淡。

取决于道路标志能够以不同的方式定义失效(当失效时间或失效距离至发生切换至下一个显示的道路标志处的点)。相较于相对低速度限制，这允许通常对更长距离有效的相对高速度限制。由于距离d也与失效相关，高速路上的车辆速度也代进至等式(1)以便调节在图2中指示的正时：

$t_{\mathrm{1,2}}(X,\stackrel{\‾}{v})=s_{\mathrm{1,2}}/{\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{vehicle}}---\left(1\right)$

其中 $s_1(X,\stackrel{\‾}{v})=c_1\left(X\right)-b_1(\stackrel{\‾}{v},X,Z);---\left(2\right)c_1\≥b_1$

并且 $s_2(X,\stackrel{\‾}{v})=c_2\left(X\right)-b_2(\stackrel{\‾}{v},X,Z);---\left(3\right)c_2\≥b_2$

这里，表示在时间间隔内的平均车辆速度，并且s₁，s₂表示各个失效状态的距离。X表示道路标志的类型并且Z表示可能的额外的道路标志。

根据本发明的实施例，如上所述，道路标志的动态失效发生在界面设备40内。

取决于识别的速度限制道路标志和速度，如果(例如)速度值(最大或平均)对于定义距离来说显著大于在速度限制道路标志上识别的速度指示，则建议动态改变失效时间。在这种情况下，道路标志很可能对另一车道(出口)有效从而减少失效时间。这导致失效时间和车辆速度之间的非线性关系。在等式(2)和(3)中通过第二项考虑了该行为并且相应地分配权重变量b。

图2中说明的图表中表示了界面设备40内的道路标志的动态失效。在图2中，t_x表示根据各自特定道路标志函数的基于时间的显示持续时间，s_x1为第二失效阶段行驶的距离并且为s_x2第三失效阶段行驶的距离，并且s’_x1表示根据各自特定道路标志和车辆速度的函数的基于距离s_x1的显示持续时间，s’_x2表示根据各自特定道路标志和车辆速度的函数的基于距离s_x2的显示持续时间。

在特定距离内速度指示减小的一系列速度限制可看作为有关于出口的速度限制。因此，如果车辆运动动态信息指示未选择或使用该出口离开各自道路，失效水平能够减小至相对低的状态。

如果在车辆内部通过该信息(例如行驶方向指示器，横摆率)导致假定车辆已经脱离当前交通情况(例如转向)，则能够删除指示的速度限制和禁止超车道路标志。在图2中通过可信度检查说明这种行为。如果探测到特定道路标志，例如“限速30区域”，则能够抑制这种功能。

为了能够以合适并且清楚的方式通知驾驶员已经由前方安装的照相机10发现新的道路标志，界面设备40内的所说明的道路标志的亮度能够在一定时间内增加和/或显示的道路标志能够闪烁以便更好地引起驾驶员的注意力。

为了为驾驶员供应有关于道路标志内容的额外信息，能够通过前方安装的照相机10探测额外道路标志和/或(限制性)状况的发生并且显示给驾驶员。具体地，至少能够识别有关于额外的道路标志或状况的信息(“是/否”)并且显示，如图4中所展示。

多个道路标志(特别是速度限制和限制通行)经常连接至相同的道路标志杆在这些道路标志中选择最显著的在这个程度上是困难的，因为该问题取决于当前行驶状况和环境状况(例如与干燥道路的情况相比在雨天可能采用不同的速度限制)。为了考虑这种情况并且为驾驶员提供更多有关于识别道路标志的信息，提出了双界面设备，根据图5其在双显示器510上具有两个道路标志位置511、512。道路标志位置511、512均独立于彼此处理，其结果是对于每个识别的道路标志可能有不同的失效时间和失效策略。上面提出的失效也独立地作用于所示的两个道路标志上。

如果照相机10能够识别额外的道路标志的原因，其也指示在HMI上。取决于出现的额外的道路标志并且取决于在额外的道路标志内或状况内含有的信息，上述失效能够计算不同的失效距离。在等式(2)和(3)内第二项中通过对Z的依赖考虑到该行为。

取决于识别的道路标志和实际和/或当前车辆速度，能够为驾驶员提供超速信息。通过在显示在显示器或仪表盘上的道路标志上闪烁数字给出消息。

在两个显示的道路标志的情况下，能够通过在两个道路标志的基础上(即在高速限制、低速限制或相应于额外的道路标志的速度限制的基础上)进行设置或调节来定义发生关于超过速度的警告。驾驶员能够在菜单中选择他所希望收到警告的根据识别的道路标志的速度和实际车辆速度之间的差值(正值或负值)。

有关于额外的道路标志和失效的信息也能够包含在超速警告中，其结果是(例如)对于失效的道路标志或设有额外道路标志的道路标志不提供超速警告。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的道路标志并且额外道路标志已识别为“当道路潮湿时”，雨量传感器信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。这在图4中说明，其中从车辆的环境接收该信号。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的道路标志并且额外道路标志已识别为时间限制，各个车辆的时间信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的道路标志并且额外道路标志已识别“结冰状况”限制，各个车辆的温度信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的道路标志并且额外通路标志已识别为“当有雾时”，各个车辆的雾灯信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的道路标志并且额外道路标志已识别为“带有拖车的车辆”限制，各个车辆的拖车信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的通路标志并且额外道路标志已识别为重量限制，各个车辆的重量信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。

根据进一步的实施例，如果感测到带有额外的道路标志的道路标志并且额外道路标志已识别为“仅用于卡车”限制，各个车辆的配置参数信息能够用于抑制或允许在显示器或仪表盘上显示道路标志信息。

尽管已经详细描述了最佳模式，本领域技术人员将认识到权利要求范围内的多种替代设计和实施例。尽管一个或多个实施例描述为在一个或多个所需特性方面相对于其它实施例和/或现有技术提供了优点或较为优选，本领域技术人员将认识到可在多个特征中有所削弱以实现所需的系统特性，其可依赖于具体应用和实施方案。这些特性包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、制造性、组装轻松程度等。描述为在一个或多个特性方面相对于其它实施例没有那么需要的实施例并未超出本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于在机动车辆内识别道路标志的装置，具有至少一个图像传感器(10)和用户界面设备(40)，所述用户界面设备(40)处理从所述图像传感器(10)接收并且包含道路标志信息的图象数据，并且考虑行驶情况和/或所述机动车辆的环境将所述处理的道路标志信息传输至所述机动车辆的驾驶员(50)，

其中，所述用户界面设备(40)被设计为用于根据描述所述道路标志信息的动态失效状态的参数的函数处理所述道路标志信息，其中所述至所述驾驶员(50)的传输取决于所述动态失效状态而不同，使得用户界面设备(40)随着可信度的降低以至少三个级别变化地显示同一道路标志信息的动态失效状态。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用户界面设备(40)被设计为用于根据所述动态失效状态连续地改变至所述驾驶员(50)的传输。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述用户界面设备(40)还被设计为用于取决于由所述道路标志信息描述的所述道路标志的类型根据描述所述道路标志信息的所述动态失效状态的参数的函数而不同地执行对所述道路标志信息的所述处理。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，根据存在所述道路标志信息所描述的额外道路标志或其类型的函数而有所区别地确定在所述道路标志信息的动态失效状态中描述的所述参数。

5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述用户界面设备(40)还被设计为用于根据所述机动车辆的行驶速度的函数动态地改变描述所述道路标志信息的所述动态失效状态的参数。

6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述用户界面设备(40)还被设计为用于在不同的显示位置上向所述驾驶员同时显示至少两个道路标志。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，对于所述显示位置不同地确定描述所述道路标志信息的所述动态失效状态的所述参数。

8.一种用于在机动车辆内识别道路标志的方法，用于如权利要求1至7中任一项所述的用于在机动车辆内识别道路标志的装置，包含道路标志信息的图象数据通过至少一个图象传感器(10)接收并且通过用户界面设备(40)处理，考虑所述机动车辆的所述行驶状况和/或所述环境，所述处理的道路标志信息被传输至所述机动车辆的驾驶员(50)，

其中，

根据描述所述道路标志信息的所述动态失效状态的参数的函数处理所述道路标志信息，并且取决于所述动态失效状态以不同的方式发生至所述驾驶员(50)的所述传输，使得用户界面设备(40)随着可信度的降低以至少三个级别变化地显示同一道路标志信息的动态失效状态。