Visuelle Erkennung und Zustandsschätzung von mehreren Straßenfahrzeugen zur autonomen Fahrzeugführung:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschrittberichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik ; 272 |
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| adam_text | Titel: Visuelle Erkennung und Zustandsschätzung von mehreren Straßenfahrzeugen zur autonomen Fahrzeugfüh
Autor: Thomanek, Frank
Jahr: 1996
SCHRITT- m MW^M BERICHTEU|j| Dipl.-Ing. FrankThomanek, München Visuelle Erkennung und Zustandsschätzung von mehreren Straßenfahrzeugen zur autonomen Fahrzeugführung Reihe 12 : Verkehrstechnik/ Fahrzeugtechnik Nr. 272 VW VERLAG
V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Hintergrund................................. 1 1.2 Aufgabenstellung und Zielsetzung..................... 2 1.3 Struktur der Arbeit............................. 3 2 Stand der Technik 4 2.1 Situationserfassung durch Bildverarbeitung................ 4 2.2 Autonome Straßenfahrzeuge........................ 5 2.2.1 VaMoRs............................... 6 2.2.2 VITA I................................ 7 2.2.3 VaMP................................ 7 2.2.4 VITA II............................... 8 2.2.5 Projekte in Japan.......................... 8 2.2.6 Autonome Teilfunktionen und Warnsysteme........... 8 2.2.6.1 Das IITB-Versuchsfahrzeug MB 609 D......... 8 2.2.6.2 OSCAR.......................... 9 2.2.6.3 ProLab 2 ......................... 9 2.3 Hinderniserkennung mit aktiven Sensoren................. 9 2.3.1 Radar................................ 10 2.3.2 Laser................................. 10 2.3.3 Ultraschallsensoren......................... II
vi _ INHALTSVERZEICHNIS 2.4 Objekterkennung mittels Bildverarbeitung................ 11 2.4.1 Modell-basierte Objekterkennung................. 11 2.4.2 Objektverfolgung mit räumlich-zeitlichen Modellen und Formerkennung ...................... 12 2.4.3 2D-Formmodelle ...... 13 2.4.4 Objekterkennung mit Stereo-Bildverarbeitung.......... 15 2.4.5 Optischer Fluß zur Objekterkennung............... 16 3 Objektdetektion 17 3.1 Beschreibung der Aufgabe......................... 17 3.1.1 Zielsetzung ............................. 17 3.1.2 Systemvoraussetzungen....................... 18 3.2 Hierarchie der Bildverarbeitung...................... 18 3.3 Grundsätzliche Verarbeitungsstrategien.................. 20 3.3.1 Verstehen des Wahrnehmungsprozesses.............. 21 3.3.2 Statische Modelle.......................... 21 3.3.3 Dynamische Modelle........................ 22 3.3.4 Situationsanalyse .......................... 23 3.3.5 Zusammenfassung............. 23 3.4 Kantenextraktion.............................. 23 3.5 Primäre Erkennungsmerkmale von Fremdfahrzeugen........... 25 3.6 Unterkanten-Analyse für multiple Objekterkennung........... 26 3.7 Abbildungsgeometrie............................ 28 3.8 Objekthypothese.............. 33 3.8.1 Lösung des Korrespondenzproblems................ 33 3.8.2 Innere Konturen .......................... 35 3.9 Verifikationen................................ 36 3.9.1 Vermessung der seitlichen Außenkonturen ............. 36 3.9.2 Zuordnung der vertikalen Kanten................. 39
INHALTSVERZEICHNIS vii 3.9.2.1 Detektion.................. 39 3.9.2.2 Verfolgung ........................ 39 3.9.3 Verdeckungen............................ 39 3.10 Die Paar-Kontur-Analyse zur Objekterkennung............. 41 3.10.1 Detektion.......................... 41 3.10.2 Verfolgung.............................. 43 3.10.3 Erkennung von Motorrädern.................... 44 3.11 Bestimmung des Nickwinkels........................ 45 3.11.1 Nickwinkelbeobachtung....................... 46 3.11.2 Nickwinkelgeschwindigkeit aus der Bildinformation....... 46 4 Objektverfolgung und Szeneninterpretation 50 4.1 Zustandsschätzung............................. 50 4.1.1 Modellierung der Längsdynamik.................. 51 4.1.2 Querdynamik............................ 53 4.2 Das Kalman-Filter............................. 53 4.3 Steuerung des Schätzprozesses....................... 56 4.4 Lokale Überwachung der Objektverfolgung................ 58 4.4.1 Vertrauensattribute......................... 58 4.4.2 Meßwertausfälle........................... 59 4.4.3 Sichtbarkeitsanalyse ........................ 60 4.5 Globale Verwaltung............................. 61 4.5.1 Integration der Objektdaten.................... 62 4.5.2 Mehrdeutigkeiten.......................... 63 4.5.3 Fusion der Meßwerte zweier Brennweiten............. 63 4.5.4 Auswahl des relevanten Objektes für die Fahrzeugführung ... 64 4.5.5 Überwachung der toten Winkel.................. 64 4.6 Informationsverwaltung........................... 65 4.7 Zusammenfassung.............................. 67
INHALTSVERZEICHNIS viii 5 Implementierung 69 5.1 Systemarchitektur.............................. 69 5.1.1 Transputerkonfiguration...................... 71 5.1.2 ODT-Prozeßverteilung und Datenraten.............. 73 5.2 Testfahrzeuge................................ 75 5.2.1 LKW-Systeme............................ 75 5.2.2 PKW-Systeme ........................... 78 6 Systemauslegung und experimentelle Ergebnisse 81 6.1 Dynamik des Kalman-Filters........................ 81 6.1.1 Bestimmung der Eigenwerte des Kalman-Filters......... 82 6.1.2 Verifikation der Filterauslegung.................. 83 6.2 Simulation.................................. 86 6.3 Vergleich der Schätzgrößen mit Referenzmessung............. 87 6.4 Vollautonome Spurwechsel durch Überwachung der toten Winkel .... 90 6.5 Quantitative Bewertung des Systems................... 95 7 Zusammenfassung 97 7.1 Fazit...................................... 97 7.2 Ausblick................................... 98 Symbole................................... 100 Abkürzungen................................ 101 A Informationsverwaltung und Systemauslegung 103 Literatur 107
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