光信号系统切换状态识别的功能错误检测的制作方法

1.本发明涉及一种用于通过控制器和车辆来检查相机装置的功能合理性的方法，该相机装置具有至少两个相机，用于确定光信号系统的切换状态。本发明还涉及一种控制器、一种计算机程序以及一种机器可读存储介质。


背景技术：

2.在车辆领域中，已知可识别交通信号灯或光信号系统的切换状态的驾驶员辅助功能。通过评估相机测量数据来识别各个激活的信号发射器及其颜色。
3.尤其是在自动驾驶车辆中，可靠地识别光信号系统的切换状态是一项安全相关功能。因此对诸如识别相机和评估控制器等部件的可靠性具有特别高的要求。
4.为了提高识别交通信号灯的可靠性，通常会冗余地采用传感器。然而，这会增加相机装置的成本。此外，需要功效更高的控制器来同时评估两个相机。这会增加相机装置的成本、所需的安装空间和能量需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种用于提高相机装置可靠性的方法和控制器。
6.本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的主题。本发明的有利技术方案参阅从属权利要求的主题。
7.根据本发明一方面，提供了一种用于通过控制器检查相机装置的功能合理性的方法。相机装置具有至少两个相机，用于确定光信号系统的切换状态。
8.在一个步骤中，基于来自第一相机的测量数据来确定光信号系统的第一切换状态。
9.在另一步骤中，基于来自至少一个第二相机的测量数据来确定光信号系统的第二切换状态。
10.替代地，也可以基于来自相机装置的至少一个第二相机的测量数据来确定第一切换状态而基于来自相机装置的第一相机的测量数据来确定第二切换状态。
11.随后，利用第一切换状态和第二切换状态来检查相机装置的功能合理性。
12.根据本发明另一方面，提供了一种用于评估来自相机装置的至少两个相机的测量数据的控制器，该控制器配置为执行上述方法。
13.根据本发明又一方面，提供了一种具有至少一个相机装置的车辆。该相机装置具有至少两个用于识别光信号系统的切换状态的相机并能连接到上述控制器。
14.另外，根据本发明还一方面，提供了一种计算机程序。该计算机程序包含命令，当计算机程序被控制器执行时，这些命令促使控制器执行上述方法。根据本发明再一方面，提供了一种机器可读存储介质，其上存储有上述计算机程序。
15.按照bast定义，车辆可以优选为辅助、部分自动化、高度自动化和/或完全自动化或无人驾驶。为此，车辆可以具有车辆控制系统，该车辆控制系统可以访问环境传感系统和
致动器以对车辆进行转向、加速和制动。
16.可以利用相机装置来识别交通信号灯或灯光信号系统的切换状态。还可利用第一相机和至少一个另外的相机来实现除交通信号灯识别之外的功能，例如普通的环境识别。
17.就此而言，可以将基于来自相应相机的测量数据所确定的光信号系统的切换状态相互比较。可以检查结果是否合乎逻辑且技术上合理。例如，如果控制器判定出矛盾性，则可以假设相机装置和/或测量数据的评估出现功能错误。
18.相机可以优选地具有相异的扫描区域，从而在不同时刻由不同相机确定光信号系统的切换状态，并由控制器对其进行评估。例如，相机的焦距可以不同，由此例如第一相机比至少一个第二相机具有更大的扫描角度和更小的可用距离。
19.至少两个相机可以属于车辆的不同辅助系统并可以已经安装到车辆中。
20.光信号系统可以具有一个或多个信号发射器，其指示光信号系统的至少一种切换状态。信号发射器可以持续激活或闪烁激活。通过至少两个相机可以确定被激活的信号发射器的诸如颜色、在光信号系统中的位置、绝对位置、形状、光持续时间等属性，并分配光信号系统的切换状态。
21.通过所述方法，能够取消冗余地使用具有相同或非常相似的安装位置和属性(视野和分辨率)的相同或非常相似的相机，从而降低识别交通信号灯的成本、资源和安装空间需求。
22.通过合理性检查，所述方法能够设计得对所有类型的随机发生的故障和功能错误呈现鲁棒性。
23.根据一实施方式，通过确定光信号发射器壳体内的信号发射器位置、信号发射器颜色和/或信号发射器形状来判定光信号系统的第一切换状态和/或第二切换状态。
24.这样就能通过图像评估算法来确定光信号系统的壳体。在光信号系统的壳体或延展部分内，信号发射器的颜色和相应信号发射器在光信号系统内的位置可以提供关于切换状态的信息。例如，壳体内最上方的信号发射器可以表示“红色”或“停”，壳体中最下方的信号发射器可以表示“绿色”或“行”。
25.例如，如果至少一个相机检测到下方的信号发射器已激活，随后检测到最上方的信号发射器已激活，则可以检查这两个信号发射器相互间的合理性。出于公共壳体的原因，可以将信号发射器分配予光信号系统。
26.在公共交通工具的情况下，例如有轨电车、公共汽车等，已激活的信号发射器的形状也可以定义光信号系统的切换状态。例如，可以识别条形、圆形或十字形的信号发射器并将其分配予切换状态。此外，箭头形的信号发射器可以经其形状而被检测到并被分配予切换状态。
27.第一切换状态和第二切换状态可以相同或不同。第二切换状态被第二相机延时检测到，因此光信号系统可能在此期间更改其切换状态，由此激活不同的信号发射器。
28.在此情形下，如果例如评估相机测量的结果在不同时间确定相同的位置和相同的颜色，则评估结果为合乎逻辑或具合理性。
29.根据另一实施方式，如果基于来自第一相机和第二相机的测量数据确定至少一个信号发射器的位置相同但颜色不同，识别出相机装置的功能错误。例如，如果分配或识别出光信号系统或光信号系统壳体内的信号发射器的颜色在相机之间存在相互差异，则可以检
测到至少一个相机的功能错误。
30.此外，如果两个相机同时识别同一个交通信号灯，但所识别的已激活的光信号发射器的颜色不同，则可以识别出功能错误。如果可在两个相机的视野中同时测量交通信号灯，则相机识别同一个交通信号灯。此时，光信号发射器的位置与功能错误识别无关。
31.根据另一实施方式，如果基于来自第一相机和第二相机的测量数据确定至少一个信号发射器的位置不同但颜色相同，识别出相机装置的功能错误。此时，类似地，可以在确定来自相机的测量数据期间或在评估测量数据期间确定矛盾性。
32.在上述情况下，交通信号灯识别或采用的相机装置出现功能错误的概率很高。为了提高道路交通的安全性，可以去激活这项功能，并且可以通过控制器使车辆置身于安全状态或置身于可手动控制状态。
33.根据另一实施方式，确定至少一个信号发射器相对于光信号系统或相对于相机装置的位置。如果相对于光信号系统的位置或形状来设定位置，则可以在技术上特别简单地完成对已激活的信号发射器的定位或位置确定。
34.替代地或附加地，已激活的信号发射器可以绝对定位在扫描区域内或相对于相机装置定位。这样，即使在黑暗或低能见度的情况下，也可以确定和判断信号发射器在光信号系统壳体内的位置。此时，必然将相应的信号发射器分配予共同的光信号系统。
35.例如，位置可以具有具体坐标或者可以指定为相对位置，例如“上”、“中”、“下”。
36.根据另一实施例，控制器从数据库中接收光信号系统的至少一个信号发射器的位置和相应信号发射器的对应颜色。
37.这样就能从数据库中获取信号发射器的相应可能位置。例如，这样的数据库可以设计为高度自动驾驶的精确地图。
38.根据另一实施例，第一相机设计为远程相机，而至少一个第二相机设计为近程相机。在此情形下，在比来自第一相机的测量数据更晚的时刻记录来自第二相机的测量数据。
39.这样，远程相机可以先检测光信号系统，并且控制器可以根据其测量数据计算切换状态。
40.如果车辆向光信号系统运动，光信号系统会逐渐退出远程相机的扫描范围并可被近程相机检测到，例如，在车辆与光信号系统之间70m的距离内。
41.通过这样的相机装置，相机可以先后检测光信号系统。可以减少由控制器评估测量数据时的计算工作量，因为无需针对每个测量区域设置冗余的相机布置。此外，通过利用远程相机，可以及早识别出光信号系统的切换状态，由此提高道路交通的舒适度和安全性。
42.根据另一实施例，相机装置相对于光信号系统移动，其中，基于来自第一相机的测量数据，追踪光信号系统的至少一个信号发射器相对于相机装置的位置。
43.在确定随时间变化的测量数据时，在第一相机的扫描区域中识别出的光信号系统的信号发射器则可能发生移动。测量数据可以优选地设计为运动图像或视频数据。在交通状况上布置光信号系统的情况下，检测到的信号发射器可以向图像上方区域的方向移动。
44.当相机装置在逼近扫描区域的侧向边界的方向上移动时，布置于道路一侧并被第一相机检测到的光信号系统将在测量数据中发生移动。
45.光信号系统在测量数据中的移动一直发生到信号发射器位于扫描区域之外并进而不再被第一相机检测到。
46.可以由控制器追踪或跟踪这种光信号系统及尤其是至少一个检测到的信号发射器通过扫描区域的移动。预先已知相机装置的至少两个相机的彼此相对布置，由此提高了合理性检查的精确度和交通信号灯识别的可靠性。
47.根据另一实施例，基于检查相机装置的功能合理性，由控制器生成并发送至少一个信号和/或至少一个控制命令。当相机装置的合理性检测已被肯定进而呈正常工作时，或者当通过控制器检测到相机装置的功能错误时，可以生成至少一个信号和/或至少一个控制命令。尤其是，可以将至少一个信号例如传递到远程操作员或外部服务器单元。该信号可以采取错误消息或警告形式。
48.至少一个控制命令可用于操作或影响车辆的车辆控制。为此，例如可以通过控制器生成转向命令、制动命令、加速命令等并将其传递到车辆控制系统。
49.例如，当识别出相机装置的功能错误时，可以使车辆置身于安全状态。替代地或附加地，由于相机装置的功能错误，可以去激活自动驾驶模式，从而车辆仍可手动操作。
附图说明
50.下面结合高度简化示意图对本发明的优选实施例予以详述。图中：
51.图1示出具有相机装置的车辆的示意性俯视图，其中光信号系统布置于远程相机的扫描区域中；以及
52.图2示出具有相机装置的车辆的示意性俯视图，其中光信号系统布置于近程相机的扫描区域中。
具体实施方式
53.图1示出具有相机装置2的车辆1的示意性俯视图。光信号系统4布置于远程相机6的扫描区域a1中，进而可被远程相机6检测到。
54.尤其是，可以通过车辆1的控制器8基于对远程相机6的图像评估来检测光信号系统4。远程相机6设计为相机装置2的第一相机6。
55.远程相机6具有长焦镜头(未示出)，由此可用或控制器8可评估的扫描区域a1具有相对较小的扫描角(例如20
°
)以及较长的距离(例如200m)。
56.此外，相机装置2具有第二相机10。第二相机10设计为近程相机10并具有短焦。借此，近程相机10可以具有扫描区域a2，相比第一相机6，其扫描角更大，例如50
°
以上。第二相机10的可用距离例如可达80m。
57.第一相机6和第二相机10相互平行或相邻并置于车辆1的前部区域中，并可以扫描车辆1前方的环境。
58.控制器8以数据传导方式连接到第一相机6和第二相机10，进而可以接收、存储和评估测量数据。
59.可以例如通过相机6、10的聚焦面和光学系统或镜头来定义相机6、10的可用距离或可用扫描角。例如可以清晰地以高对比度扫描上述扫描区域a1、a2中对象的测量数据，进而可由控制器高质量地对其进行分析。
60.根据本实施例，光信号系统4的信号发射器12被第一相机6检测到。检测到的信号发射器12是呈红色激活或接通的信号发射器。借此，控制器8可以将“红色”切换状态分配予
光信号系统4。
61.光信号系统4的黄色和绿色信号发射器14在所示情况下去激活。光信号系统4的信号发射器12、14布置于光信号系统4的壳体5中。
62.光信号系统4的信号发射器12、14设计为led照明机构。
63.通过评估来自第一相机6的测量数据，信号发射器12可以在所示情况下分配有红色。
64.此外，通过评估测量数据，可以由控制器8确定信号发射器12的位置。该位置对应于相对于光信号系统4的上部或最高位置。
65.图2示出具有相机装置2的车辆1的示意性俯视图，其中光信号系统4布置于近程相机10的扫描区域a2中。例如，远程相机6无法再感知到光信号系统4，因为光信号系统4距车辆1约70m的距离处，位于远程相机6的扫描区域a1之外。
66.图1和图2尤其用于阐明根据一实施方式的用于通过控制器8识别具有至少两个相机6、10的相机装置2的功能错误以确定光信号系统4的切换状态的方法。
67.尤其是，图2所示的情况比图1所示的情况稍晚几秒，例如5秒。这样说明车辆1向光信号系统4的方向运动。由于已知车辆的自身运动，可以“跟踪”位置固定的光信号系统，故此在图1和图2中的时刻之间进行明确分配。
68.光信号系统4也呈“红色”切换状态。借此，通过评估近程相机10的测量数据，也可以仅确定激活的信号发射器12并为其分配红色以及光信号系统4内的最上位置。
69.控制器8可以基于来自第一相机6的测量数据以及基于来自第二相机10的测量数据来确定的信号发射器12的位置和颜色而判定该颜色和位置与不同的时刻相符。因此，识别交通信号灯的结果(即“红色”切换状态)具有合理性，可以排除功能错误。
70.如果第二相机10的扫描区域a2中存在从红色到绿色的切换，则最下方的信号发射器14被激活并被第二相机10检测到。这样，控制器可以根据相机6、10的测量数据确定信号发射器12、14的不同位置和不同颜色。因此也可假设相机装置2的功能正确。
71.反之，如果光信号系统4的信号发射器12、14的颜色相符而位置不同，控制器8则可判定光信号系统4的切换状态识别中的矛盾性。在此情形下，存在功能错误，从而例如去激活车辆1的这项功能。
72.附图标记列表
[0073]1ꢀꢀ
车辆
[0074]2ꢀꢀ
相机装置
[0075]4ꢀꢀ
光信号系统
[0076]5ꢀꢀ
光信号系统的壳体
[0077]6ꢀꢀ
第一相机
[0078]8ꢀꢀ
控制器
[0079]
10 第二相机
[0080]
12 激活的信号发射器
[0081]
14 去激活的信号发射器
[0082]
a1 第一相机的扫描区域
[0083]
a2 第二相机的扫描区域