[發(fā)明專利]用于在行駛的汽車中估算側(cè)傾角的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080053510.5
• 申請(qǐng)日: 2010-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN102648115A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·瓦爾特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康蒂特米克微電子有限公司
• 主分類號(hào): B60T8/172
• 分類號(hào): B60T8/172;B60W40/11;B60W40/112;B60W40/114
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 饒辛霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在一輛行駛的汽車中利用一個(gè)攝像頭估算側(cè)傾角的方法并且例如應(yīng)用在裝備有駕駛員輔助功能的汽車中。

背景技術(shù)

駕駛員輔助功能包括例如交通標(biāo)志識(shí)別裝置、自動(dòng)燈光控制裝置、汽車及行人識(shí)別裝置、夜視系統(tǒng)、車距調(diào)節(jié)速度控制器（ACC）、停車輔助裝置或自動(dòng)停車系統(tǒng)和車道尋跡系統(tǒng)。

車道尋跡系統(tǒng)需要精確地獲悉攝像頭在汽車中的安裝位置，以便估算車道寬度、車道偏差（Spurablage）和橫擺角。這特別是攝像頭的高度，以及側(cè)傾角（或擺動(dòng)角）、俯仰角和橫擺角，這些通常必須通過(guò)繁復(fù)的綁定校準(zhǔn)或服務(wù)校準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。

盡管車道尋跡系統(tǒng)能夠估算俯仰角和橫擺角，但僅針對(duì)側(cè)傾角已知的情況，因?yàn)橛蓚?cè)傾角的誤差會(huì)導(dǎo)致俯仰角和橫擺角的誤差。側(cè)傾角也被稱為擺動(dòng)角。

根本問(wèn)題在于，一方面即使在仔細(xì)校準(zhǔn)攝像頭安裝位置的情況下在安裝到汽車中后也可能出現(xiàn)并在之后被保留的極小的側(cè)傾角誤差，另一方面攝像頭安裝位置后來(lái)的變化或例如汽車載貨不平衡可能導(dǎo)致側(cè)傾角的偏差。

DE?10?2006?018?978A1示出一種用于在使用一種用于確定汽車的偏轉(zhuǎn)比率和特定擺動(dòng)彈簧剛性的裝置的情況下確定動(dòng)態(tài)擺動(dòng)角的方法。

發(fā)明內(nèi)容

這里提出的本發(fā)明的任務(wù)是給出一種用于估算側(cè)傾角的方法，這種方法能夠在一輛行駛的汽車中實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的和精確的側(cè)傾角估算。

按照本發(fā)明，此任務(wù)通過(guò)一種根據(jù)獨(dú)立專利權(quán)利要求的方法加以解決。有利的改進(jìn)可從從屬權(quán)利要求得到。

給出一種用于在一輛行駛的汽車中估算側(cè)傾角的方法，該方法包括以下步驟。在步驟a）中，利用一個(gè)攝像頭記錄汽車周圍環(huán)境特別是前面車道的一個(gè)圖像序列。在步驟b）中，從攝像頭圖像中提取至少一個(gè)在車道表面上的標(biāo)志，即測(cè)定和追蹤（跟蹤）其形狀和位置。一個(gè)標(biāo)志是一個(gè)在車道表面上的構(gòu)造物，例如在車道上的標(biāo)線的起點(diǎn)或終點(diǎn)。在步驟c）中，從所述至少一個(gè)標(biāo)志在一個(gè)或多個(gè)依次接著的攝像頭圖像中的變化的位置測(cè)定攝像頭關(guān)于側(cè)傾角朝哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

在步驟d）中估算側(cè)傾角的數(shù)值。

為此要么在步驟d1）中在考慮（自身汽車的）汽車速度和攝像頭的一種成像模式情況下直接估算側(cè)傾角，要么在步驟d2）中將側(cè)傾角重復(fù)增加或減少一個(gè)修正角，直到側(cè)傾角補(bǔ)償攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。在重復(fù)估算側(cè)傾角時(shí)，在方法開始時(shí)優(yōu)選將側(cè)傾角估算為零。在方法過(guò)程中，根據(jù)在步驟c）中確定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以一個(gè)修正角對(duì)（當(dāng)前估算的）側(cè)傾角如此長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行調(diào)整，一直到從所述至少一個(gè)標(biāo)志在一個(gè)或多個(gè)依次接著的攝像頭圖像中的變化的位置推斷出側(cè)傾角充分補(bǔ)償攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)為止。可以看到充分的補(bǔ)償在于，修正的側(cè)傾角在角分辨率范圍內(nèi)不再偏離零（例如，偏差小于0.1°或小于0.5°）。通過(guò)用預(yù)先給定的修正角與所進(jìn)行的修正的次數(shù)相乘，或在修正角值變化時(shí)作為總共進(jìn)行的修正的總和的方式，從中得出絕對(duì)估算側(cè)傾角作為總修正值。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在行駛的汽車中當(dāng)前地和精確地估算側(cè)傾角。對(duì)于按本發(fā)明的方法，不需要任何用于確定偏轉(zhuǎn)比率的裝置。在測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)本方法可以估算和補(bǔ)償直至七度的側(cè)傾角偏差。

本發(fā)明基于以下考慮，即在側(cè)傾角為零情況下，在由攝像頭記錄的表示車道表面的圖像的一個(gè)行內(nèi)的所有點(diǎn)在世界坐標(biāo)中在汽車縱向的投影內(nèi)都具有一個(gè)與攝像頭相同的距離。這種考慮所基于的假設(shè)是道路基本上是平的。這相當(dāng)于針對(duì)道路的“平地幾何學(xué)（Flat?earth?geometry）”假設(shè)。在這種情況下，與例如通過(guò)攝像頭圖像的行和列給出的圖像坐標(biāo)不同，將實(shí)際空間中的坐標(biāo)理解為世界坐標(biāo)。攝像頭的一種成像模式說(shuō)明在實(shí)際空間（世界坐標(biāo)）中的點(diǎn)是如何成像到圖像上的（圖像坐標(biāo)）。已知其圖像坐標(biāo)的各點(diǎn)可以在獲悉攝像頭的一個(gè)完整的成像模式情況下被返回投影到世界坐標(biāo)中的目標(biāo)點(diǎn)上。由于標(biāo)志通過(guò)定義可以位于車道表面上并且假設(shè)車道表面平面地延伸，所以簡(jiǎn)單的返回投影就足以在世界坐標(biāo)中測(cè)定一個(gè)標(biāo)志的位置。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，特別關(guān)心的是在實(shí)際空間中在一個(gè)在車道表面上的點(diǎn)和的攝像頭之間的距離沿汽車縱向的分量。

一個(gè)不等于零的側(cè)傾角導(dǎo)致，在一個(gè)由攝像頭記錄的圖像的一個(gè)行內(nèi)表示車道表面的各點(diǎn)在世界坐標(biāo)中在汽車縱向投影中具有一個(gè)增加或減少的間距。如果例如在圖像中位于一個(gè)行中的各車道點(diǎn)在實(shí)際空間中從左向右越來(lái)越遠(yuǎn)，那么攝像頭關(guān)于其觀察方向向左轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了針對(duì)各圖像點(diǎn)測(cè)定在汽車縱向投影中的間距，特別可以從各圖像點(diǎn)的光流分析流矢量的長(zhǎng)度。如果例如在圖像中位于一個(gè)行中的各車道點(diǎn)的流矢量的垂直分量從左向右增加，那么攝像頭向右轉(zhuǎn)動(dòng)。