DE19505244A1 - Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen Fahrzeugen, und zwar unter Verwendung von Lichtsensoren mit Lichtsensoranordnungen.

Als ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen Fahrzeugen ist eine Einrichtung bekannt, welche elektrisch Bilder miteinander vergleicht, die durch zwei rechte und linke optische Systeme gebildet werden, und die sodann den Abstand zwischen den sich bewegenden Fahrzeugen unter Verwendung des Triangulationsprinzips bestimmt. Fig. 12 zeigt eine Ausgestaltung einer bekannten Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen sich bewegenden Fahrzeugen. In dieser Einrichtung sind Bildlinsen 1 und 2 mit ihren optischen Achsen in einem Abstand B voneinander getrennt angeordnet, und Lichtsensoranordnungen 3A und 4A, wobei es sich in beiden Fällen um einen linearen CCD Anordnungssensor handelt, sind von den entsprechenden Bildlinsen 1 und 2 in ihrer Brennweite f angeordnet. Die Lichtsensoranordnungen 3A und 4A geben Bildsignale 30A und 40A aus, die Bilder darstellen, die auf den entsprechenden Sensoranordnungen gebildet worden sind, und zwar an einen Signalprozessor 5, welcher Verstärker 51 und 52, Analog/Digitalwandler 53 und 54 und eine Speichereinrichtung 55 aufweist. Die Bildsignale 30A und 40A werden durch die Verstärker 51 und 52 verstärkt, in digitale Daten durch die A/D- Wandler 53 und 54 umgewandelt und sodann als Bilddaten 31A und 41A in der Speichereinrichtung 55 gespeichert. Ein Abstandsdetektor 7, bei welchem es sich um einen auf einem Mikroprozessor basierenden Stromkreis handelt, vergleicht die rechten und die linken Bilddaten 31A und 41A, die in der Speichervorrichtung 55 gespeichert worden sind, um den Abstand zu dem Objekt zu berechnen und sodann ein Abstandssignal 10 nach außen abzugeben.

Das Prinzip der Abstandsberechnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 13 beschrieben. Die X-Achse und die Y-Achse werden als die Achse der Abzisse und die Achse der Ordinate mit dem Ursprung 0 am Mittelpunkt zwischen den Bildlinsen 1 und 2 angenommen. Die Koordinaten der Position L1, wo das Bild des Gegenstandes 11A an der Lichtsensoranordnung 3A gebildet wird, ist (-a_L1-B/2, -f) und die Koordinaten der Position R₁, wo das Bild des Gegenstandes auf der rechten Lichtsensoranordnung 4A gebildet wird, ist (a_r1+B/2, -f). Die Koordinaten des Mittelpunktes O₁ der Linse 1 sind (-B/2, 0) und die Koordinaten des Mittelpunktes O_R der Linse 2 sind (B/2, 0). Es wird angenommen, daß die Koordinaten eines Punktes M auf dem Gegenstand 11A (x, y) sind. Die Koordinaten des Punktes N, auf welchen das Lot vom Punkt M auf die X-Achse fällt und die X- Achse schneidet, sind dann (x, O). Die Koordinaten des Fußpunktes L₀ des Lotes vom Punkt O_L auf die Sensoranordnung 3A sind dann (-B/2, -f) und die Koordinaten des Fußpunktes R₀ des Lotes vom Punkt O_R auf die Sensoranordnung 4A sind (B/2, -f). Es sei hier bemerkt, daß in der Figur a_L1 den Abstand zwischen den Punkten L₀ und L₁ und a_R1 den Abstand zwischen den Punkten R₀ und R₁ darstellen. Da die Dreiecke MO_LN und O_LL₁L₀ ähnlich sind und die Dreiecke MO_RN und O₁R₁R₀ ähnlich sind, können die folgenden Gleichungen erhalten werden:

(x + B/2)·f = a_L1·y (1)

(x - B/2)·f = -a_R1·y (2)

Aus den Gleichungen (1) und (2) wird die folgende Gleichung erhalten:

y = B·f/(a_L1 + a_R1) (3)

Falls daher die Werte von a_L1 (Abstand zwischen der linken Bildstelle L₁ und dem Punkt L₀) und a_R1 (Abstand zwischen der rechten Bildstelle R₁ und dem Punkt R₀) bekannt sind, kann der Abstand y des Objektes 11A bestimmt werden.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Abstandsdetektors 7 unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben. Fig. 14 zeigt den linken Bilddatenausgang 31A vom A/D-Wandler 53 und den rechten Bilddatenausgang 41A vom A/D-Wandler 54. Fig. 15 ist eine schematische Darstellung eines normalen Bildes zum Zeitpunkt der Ermittlung des Abstandes zu einem voraus fahrenden Fahrzeug 11. Der Abstandsdetektor 7 legt einen Meßbereich 9 innerhalb des in Fig. 15 gezeigten Feldes fest und vergleicht die linken und die rechten Bilddaten 31A und 41A innerhalb dieses Meßbereiches. Wenn der Vergleich keine Übereinstimmung zwischen dem rechten und dem linken Bild ergibt, werden die linken Bilddaten 31A nach rechts verschoben und die rechten Bilddaten 41A werden nach links verschoben, so wie dies in unterbrochenen Linien in Fig. 14 gezeigt ist, um Beträge für die Verschiebung zu erhalten, bei denen die Bildübereinstimmung eintritt. Der Abstand a_L1 zwischen der linken Bildstelle L₁ und dem Punkt L₀ entspricht dem Betrag der Verschiebung des linken Bildes und der Abstand a_R1 zwischen der rechten Bildstelle R₁ und dem Punkt R₀ entspricht dem Betrag der Verschiebung des rechten Bildes. Der Abstandsdetektor 7 kann daher, den Abstand zum Objekt 11A (einem Fahrzeug 11 voraus) aus der Gleichung (3) berechnen, wobei die Verschiebungsbeträge a_L1 und a_R1 zugrundegelegt werden.

Bei der bekannten Technik treten jedoch Probleme in den folgenden Fällen auf. Fig. 16 zeigt ein abnormales Bild zum Zeitpunkt der Ermittlung des Abstandes zu dem vorausfahrenden Fahrzeug 11. Zum Fahrzeugabstandfeststellzeitpunkt, wie in Fig. 16 gezeigt, kann ein Teil des Fahrzeuges 11 aus dem Meßbereich 9 herausgelangen, wenn das vorausfahrende Fahrzeug 11 oder das nachfolgende Fahrzeug (Abstandsmeßfahrzeug) von der Mitte abweichen oder wenn sich beide Fahrzeuge auf einem kurvenförmigen Weg bewegen. Ein Teil des vorausfahrenden Fahrzeuges 11 und ein Teil eines Fahrzeuges 13, welches sich auf einer anderen Fahrspur bewegt, können darüber hinaus gleichzeitig innerhalb des gleichen Meßbereiches 9 auftreten. In beiden Fällen werden nicht nur instabile und ungenaue Messungen gemacht, sondern darüber hinaus kann die Messung selbst ohne Wert sein.

Um dieses Problem zu lösen, kann ein automatisches Nachführsystem verwendet werden, welches den Meßbereich mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zu jedem Zeitpunkt fest verknüpft. Jedoch erfordert dieses automatische Nachführsystem eine lange Zeit für die Bildverarbeitung für den Nachführvorgang. Aus diesem Grunde kann, außer wenn das voraus fahrende Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, das System im allgemeinen nicht den Abstand zu dem voraus fahrenden Fahrzeug ermitteln, wenn dieses mit sich ändernder Geschwindigkeit fährt. Dieses Problem könnte technisch gelöst werden, indem ein Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitungsverfahren eingesetzt wird. Die würde jedoch zwangsläufig die Größe und die Kosten der Vorrichtung erhöhen. Es ist daher fast unmöglich, ein automatisches Nachführsystem zu verwirklichen.

Es ist demzufolge ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, stabil, genau und leicht ermittelt, indem Lichtempfänger eingesetzt werden, die Lichtsensor­ anordnungen aufweisen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen worden, welche zusammen mit einem Fahrzeug eingesetzt wird, um den Abstand zu einem voraus fahrenden Fahrzeug zu bestimmen, wobei das voraus fahrende und das nachfolgende Fahrzeug sich auf der gleichen Fahrspur bewegen, welche durch wenigstens eine auf der Straße gezogene Linie definiert ist. Eine solche Vorrichtung weist auf: ein Paar Lichtempfänger, die jeweils wenigstens eine Lichtsensoranordnung aufweisen; eine Linienfeststelleinrichtung, um Bilder an Punkten, an welchen der Betrag des Lichtes maximale Werte auf der Lichtsensoranordnung auf wenigstens einem der Lichtempfänger auf der Linie aufweist als die Linie zu identifizieren, und die ein Ausgangssignal ausgibt, welches die Position der Linie darstellt; einen Meßbereichsdetektor die auf das Ausgangssignal der Linienfeststelleinrichtung anspricht, um einen Bereich der Fahrspur festzulegen, auf welchem das vorausfahrende Fahrzeug sich bewegt; und eine Abstandsdetektoreinrichtung, um den Abstand zu dem voraus fahrenden Fahrzeug auf der Basis einer Position zu bestimmen, an der ein Bild des vorausfahrenden Fahrzeuges auf der Lichtsensoranordnung innerhalb des Bereiches der Fahrspur abgebildet ist, welches von der Meßbereichs-detektoreinrichtung ermittelt worden ist.

Der Fahrbahnmarkierungs- oder Liniendetektor kann ein Bild als Linie nur dann erkennen, wenn dieses in einem vorbestimmten Bereich und in einer vorbestimmten Zeitspanne liegt.

Wenigstens einer der Lichtempfänger kann eine erste, eine zweite und eine dritte Lichtsensoranordnung aufweisen, und, wenn eine gerade Linie, die einen der Maximalpunkte in der Verteilung der Lichtbeträge an der ersten Lichtsensoranordnung mit einem Maximalpunkt in der Verteilung der Lichtmengen auf der zweiten Lichtsensoranordnung verbindet, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches hindurchgeht, welcher an einem der Maximalpunkte in der Verteilung der Lichtintensität auf der dritten Lichtsensoranordnung zentriert ist, kann die Liniendetektoreinrichtung ein Bild feststellen, welches der geraden Linie als einer der Linien der Fahrbahnmarkierung entspricht.

Der Liniendetektor kann den Abstand zu einem Gegenstandes unter Verwendung einer Position des Maximalwertes in der Verteilung der Lichtanteile auf der Lichtsensoranordnung der Lichtempfänger und die Breite eines Bildes des Gegenstandes auf der Lichtsensoranordnung bestimmen bzw. ermitteln und kann die Linie unter Verwendung des Abstandes zum Gegenstand und der Breite des Bildes des Gegenstandes auffinden.

Der Liniendetektor kann die Breite des Gegenstandes ermitteln, indem der Abstand zu dem Gegenstand und die Breite des Bildes des Gegenstandes verwendet wird, und kann den Gegenstand als die Linie erkennen, wenn die Breite des Gegenstandes kleiner als eine vorbestimmte Breite ist.

Bei der Linie kann es sich um eine weiße Linie handeln.

Der Meßbereichsdetektor kann die Breite einer Verkehrsspur auf der Basis derjenigen Linie ermitteln, die den Lichtsensoranordnungen unter den Linien am nächsten ist, die durch den Liniendetektor festgestellt worden sind.

Bei der Erfindung wird ein Bild an einen Punkt, an welchem die Lichtmenge ihren maximalen Wert auf der Sensoranordnung auf wenigstens einem der Lichtempfänger annimmt, durch den Liniendetektor als eine die Fahrspur definierende Linie ermittelt. Als nächstens wird ein meßbarer Bereich für ein vorausfahrendes Fahrzeug durch den Meßbereichsdetektor auf der Basis eines Ausgangssignals des Liniendetektors ermittelt, welcher die Position der Linie darstellt. Schließlich wird der Abstand zu einem voraus fahrenden Fahrzeug durch den Abstandsdetektor auf der Basis der Triangulation berechnet, wobei ein Bild des voraus fahrenden Fahrzeuges innerhalb des festgestellten Meßbereiches verwendet wird.

Linienfeststellverfahren schließen die folgenden Verfahren mit ein. Das erste Verfahren erkennt ein Bild an einem Punkt, an welchem das Licht einen maximalen Wert annimmt, als die Linie, und zwar lediglich dann, wenn dieses innerhalb eines festgelegten Bereiches und für eine festgelegte Zeitspanne fest ist. Das zweite Verfahren ermittelt eine Gerade, welche Punkte der Maximalwerte in der Verteilung der Lichtmengen in zwei Sensoranordnungen in jedem Lichtempfänger verbindet und durch einen Bereich hindurchgeht, der an einem Punkt des Maximalwertes in der Lichtverteilung auf der anderen Sensoranordnung zentriert ist, und bestimmt die Gerade als die Linie der Fahrbahnmarkierung. Das dritte Verfahren hält einen Gegenstand, dessen Bild auf einem Punkt eines Maximalwertes der Lichtverteilung abgebildet wird, für die Linie, wenn die Breite des Gegenstandes, die unter Verwendung des Abstandes zum Gegenstand, welcher aus der Position des Maximalpunktes erhalten wird, und die Breite des Bildes in einen festgelegten Bereich fallen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Abstandsmeßvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der Erfindung.

Fig. 2A ist eine schematische Darstellung eines Blick­ bereichbildes, welches verwendet wird, um das Verfahren zur Ermittlung von Punkten der Maximalwerte zu erläutern, die erforderlich sind, um weiße Linien zu ermitteln, welche Fahrspuren definieren.

Fig. 2B zeigt die Bilddaten.

Fig. 2C zeigt die Differenzdaten.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise des Detektors für weiße Linien nach Fig. 1, und zwar unter Verwendung eines ersten Detektionsverfahrens für weiße Linien.

Fig. 4 erläutert die Detektionssignale für das erste Detektionsverfahren für weiße Linien.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise des Detektors für weiße Linien, der auf einem zweiten Detektionsverfahren für weiße Linien basiert.

Fig. 6 zeigt die Detektionssignale für das zweite Detektionsverfahren für weiße Linien.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise des Detektors für weiße Linien, der auf einem dritten Detektionsverfahren für weiße Linien basiert.

Fig. 8 zeigt die Detektionssignale für das dritte Detektionsverfahren für weiße Linien.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des Prinzips der Ermittlung der Breite eines Gegenstandes, welche erforderlich ist, um weiße Linien zu detektieren.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise des Meßbereichsdetektors nach Fig. 1.

Fig. 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Festlegung des Meßbereiches.

Fig. 12 zeigt eine Anordnung einer bekannten Fahrzeugabstandsmeßvorrichtung.

Fig. 13 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der Messung des Abstandes zu einem voraus fahrenden Fahrzeug.

Fig. 14 zeigt die rechten und linken Bilddaten, welche zur Messung des Abstandes verwendet werden.

Fig. 15 zeigt ein Normalbild zum Zeitpunkt der Ermittlung des Abstandes zu einem voraus fahrenden Fahrzeug in der bekannten Vorrichtung nach Fig. 12.

Fig. 16 zeigt ein außergewöhnliches Bild zum Zeitpunkt der Ermittlung des Abstandes zu einem voraus fahrenden Fahrzeug in der bekannten Vorrichtung nach Fig. 12.

In Fig. 1 ist eine Anordnung für eine Fahrzeugabstands­ meßeinrichtung gemäß der Erfindung gezeigt. Nach dieser Figur bewegt sich ein Fahrzeug 11 vor einem Fahrzeug 15 mit einem Abstand L innerhalb der gleichen Fahrspur 14, wobei das nachfolgende Fahrzeug 15 mit der Fahrzeugabstandsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist.

Die vorliegende Ausführungsform weist Bildlinsen 1 und 2 auf, die jeweils eine Brennweite f und Lichtempfänger 3 und 4 aufweisen, die im Brennpunktabstand f von den entsprechenden Linsen 1 und 2 angeordnet sind. Die Linsen 1 und 2 sind mit ihren optischen Achsen in einem Abstand B voneinander angeordnet. Der Lichtempfänger 3 weist drei Lichtsensor­ anordnungen 3a, 3b und 3c auf, die parallel zu einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur optischen Achse der Linse 3 ausgerichtet ist. Entsprechend weist der Lichtempfänger 4 drei Lichtsensoranordnungen 4a, 4b und 4c auf, die parallel zu einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur optischen Achse der Linse 4 ausgerichtet ist. Die paarbildenden Sensoranordnungen 3a, 4a und 3b, 4b und 3c, 4c sind parallel längs der Richtung ihrer entsprechenden Anordnungen so angeordnet, daß sie den gleichen Blickbereich haben. Bilder von Gegenständen, beispielsweise von dem vorausfahrenen Fahrzeug 11, von weißen Linien 12 und dergl., die durch die Linse 1 abgebildet werden, werden in Bildsignale 30a, 30b und 30c durch die entsprechenden Sensoranordnungen 3a, 3b und 3c umgewandelt. Entsprechend werden Bilder der gleichen Gegenstände, welche durch die Linse 2 abgebildet werden, in Bildsignale 40a, 40b und 40c durch die entsprechenden Sensoranordnungen 4a, 4b und 4c umgewandelt. Diese Bildsignale werden in einen Signalprozessor 5 eingespeist, welcher einer der Bestandteile der vorliegenden Erfindung ist.

Der Signalprozessor weist Verstärker 51a, 51b, 51c, 52a, 52b und 52c, A/D Wandler 53a, 53b, 53c, 54a, 54b und 54d und eine Speichereinrichtung 55 auf. Die Bildsignalausgänge 30a, 30b und 30c von den entsprechenden Lichtsensoranordnungen 3a, 3b und 3c werden durch die entsprechenden Verstärker 51a, 51b und 51c verstärkt, durch die entsprechenden A/D-Wandler 53a, 53b und 53c in digitale Daten umgewandelt und dann in die Speichereinrichtung 55 als Bilddaten 31a, 31b, und 31c eingelesen. Entsprechend werden die Bildsignalausgänge 40a, 40b und 40c von den entsprechenden Lichtsensoranordnungen 4a, 4b und 4c durch die entsprechenden Verstärker 52a, 52b und 52c verstärkt, in digitale Daten durch die entsprechenden A/D- Wandler 54a, 54b und 54c umgewandelt und sodann in die Speichereinrichtung 55 als Bilddaten 41a, 41b und 41c eingelesen.

Die vorliegende Erfindung weist weiterhin einen Abstandsdetektor 7 zur Messung des Abstandes zu Objekten oder Gegenständen, einen Detektor 6 zum Feststellen weißer auf die Straßen gezogener Linien und einen Meßbereichsdetektor 8 zum Ermitteln von Abstandsmeßbereichen 9a, 9b und 9c unter Verwendung der Bilddaten auf.

Der Abstandsdetektor 7 enthält einen eingebauten Mikrocomputer und mißt den Abstand zu einem Gegenstand auf der Basis von Orten, wo ein Gegenstandsbild auf den Lichtsensoranordnungen abgebildet wird. Insbesondere berechnet der Abstandsdetektor 7 den Abstand zu einem Gegenstand innerhalb des Meßbereiches 9a, 9b und/oder 9c im Blickbereich der Lichtsensoranordnungen 3a und 4a, 3b und 4b, und/oder 3c und 4c unter Verwendung der linken und der rechten Bilddaten 31a und 41a, 31b und 41b und/oder 31c und 41c. Diese Abstandsberechnung wird auf der Basis des oben beschriebenen Prinzips der Abstandsberechnung ausgeführt. Ein Verfahren zur Bestimmung der Meßbereiche 9a, 9b und 9d wird später erläutert werden.

Der Weißliniendetektor 6, welcher ebenfalls ein auf einem Mikrocomputer basierenden Stromkreis ist, stellt weiße Linien 12 fest, die eine Fahrspur 14 definieren, in welcher das Fahrzeug 15, welches mit der Abstandsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist, sich bewegt. Beim Feststellen der weißen Linien erkennt der Detektor 6 Bilder an Punkten als weiße Linien 12, an welchen die Lichtverteilung Maximalwerte (Maximalpunkte in der Lichtverteilung) auf den Sensoranordnungen von wenigstens einem der Lichtempfänger 3 und 4 annimmt.

Die Fig. 2A, 2B und 2C erläutern ein Verfahren zum Feststellen von Punkten mit Maximalwerten, welches erforderlich ist, um die weißen Linien zu detektieren. Die Lichtsensoranordnungen 3a, 3b und 3c des linken Lichtempfängers 3 haben Blickfelder, die durch die entsprechenden Teile 23a, 23b und 23c angegeben sind, so wie dies in Fig. 2A durch schwarze Bereiche gezeigt ist. Bilder in den entsprechenden Blickfeldern 23a, 23b und 23c werden in derartige Bilddaten 31a, 31b und 31c, wie in Fig. 2B gezeigt, umgewandelt und sodann in der Speichereinrichtung 55 gespeichert. Der Weißliniendetektor 6 empfängt die Bilddaten 31a, 31b und 31c aus dem Speicher 55 und berechnet die Differenz in den Datenwerten zwischen zwei aufeinanderfolgende Pixels in jeder Sensoranordnung längs ihrer Längslinie und erhält dadurch die Differenzdaten 32a, 32b und 32c, die in Fig. 2C gezeigt sind. Als nächstes ermittelt der Weißliniendetektor Nulldurchgänge, an welchen die Datenwerte sich von positiv zu negativ ändern, und zwar aus den Differenzdaten 32a, 32b und 32c und speichert die Positionen P1 bis P8 der Pixel der Nullpunkte als Punkte von Maximalwerten. Es gibt drei Verfahren, um weiße Linien aus diesen Punkten P1 bis P8 der Maximalwerte zu ermitteln, welche nachfolgend beschrieben werden. Das Weißlinienermittlungsverfahren, welches hier beschrieben wird, wird auf die Eingänge der linken Lichtempfänger 3 angewendet, jedoch kann das gleiche Verfahren auch auf die Eingänge der rechten Lichtempfänger angewendet werden.

Ein erstes Weißlinienermittlungsverfahren wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben. Fig. 3 ist ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise des Weißliniendetektors 6 gemäß dem ersten Verfahren und Fig. 4 gibt die Punkte P1 bis P8 als Maximalwerte auf den Lichtsensorordnungen 3a, 3b und 3c nach dem ersten Verfahren wieder.

Als erstes empfängt der Weißliniendetektor 6 nach Fig. 1 die Bilddaten 31a, 31b und 31c (Stufe S1), er erhält die Differenzdaten 32a, 32b und 32c (Stufe S2), er stellt die Nullpunkte in den Differenzdaten 32a, 32b und 32c (Stufe S3) fest und detektiert und speichert sodann die Punkte P1 bis P8 der Maximalwerte (Stufe S4). Danach wird der Detektor 6 in den Wartezustand für eine vorbestimmte Zeitspanne t (Stufe S5) gebracht und wiederholt sodann die Stufen S1 bis S5 für eine vorbestimmte Anzahl. Als nächstes vergleicht der Weißliniendetektor 6 jeden der Punkte P1′ bis P8′ der Maximalwerte, die er für eine zweite Zeit oder danach erhalten hat mit den entsprechenden Punkten P1 bis P8 der Maximalwerte, die er in der Speichervorrichtung gespeichert hat, und erhält Differenzen in der Position dieser Punkte, wie dies in Fig. 4 (Stufe S7) gezeigt ist. Wenn die Differenz in der Lage der Punkte kleiner als ein vorbestimmter Wert d ist, erkennt der Detektor 6 die entsprechenden Maximalwertpunkte als Orte der weißen Linien und sodann erzeugt er eine entsprechende Stellungsinformation für den Meßbereichsdetektor 8 (Stufe S8). Von den in Fig. 4 gezeigten Punkten P1 bis P8 werden lediglich die Punkte P4 bis P8 als Orte weißer Linien erkannt.

Als nächstes wird ein zweites Weißlinienfeststellverfahren unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben. Fig. 5 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Weißliniendetektors 6 gemäß dem zweiten Verfahren und Fig. 6 stellt Punkte der Maximalwerte der entsprechenden Lichtsensoranordnungen 3a, 3b und 3c nach dem zweiten Verfahren dar.

Beim zweiten Verfahren erhält der Weißliniendetektor 6 Punkte von Maximalwerten aus den Bilddaten (Stufen S1 bis S4), und zwar entsprechend der ersten Methode, und er erhält dann gerade Linien L1 bis L4, die jeweils einen Maximalwertpunkt auf einem von zwei Lichtsensoranordnungen (beispielsweise 3b und 3c) mit einem Maximalwertpunkt auf der anderen Lichtsensoranordnung verbinden (Stufe S11). In Fig. 6 stellt L1 eine gerade Linie dar, die den Punkt P7 auf der Sensoranordnung 3c mit P5 auf der Sensoranordnung 3b verbindet, L2 stellt eine gerade Linie dar, die P7 mit P6 auf der Sensoranordnung 3b verbindet, L3 stellt eine gerade Linie dar, die P8 auf der Sensoranordnung 3c mit P5 verbindet und L4 stellt eine gerade Linie dar, die P8 mit P6 verbindet. Als nächstes erhält der Weißliniendetektor 6 Punkte P11, P12, P13 und P14 auf der verbleibenden Lichtsensoranordnung (beispielsweise 3a), wo die geraden Linien L1 bis L4 diese schneiden (Stufe S12), er vergleicht jeden Punkt P11 bis P14 mit den Punkten P1 bis P4 der Maximalwerte auf der Lichtsensoranordnung 3a, welche aus den Bilddaten für diese Sensoranordnung ermittelt wurden (Stufe S13), er ermittelt gerade Linien, die innerhalb eines vorbestimmten Abstandes d′ hindurchgehen, der um den Maximalpunkt auf der verbleibenden Lichtsensoranordnung zentriert, und gibt dann Punkte der Maximalwerte aus, die den geraden Linien entsprechen, die auf diese Art und Weise als Punkte der weißen Linien (Stufe S14) ermittelt wurden. Von den in Fig. 6 gezeigten geraden Linien werden die Linien L1 und L4 detektiert und die Maximalpunkte P2, P4, P5, P6, P7 und P8 auf diesen geraden Linien L1 und L4 werden als Weißlinienpositionen erkannt und zu dem Meßbereichsdetektor 8 ausgegeben.

Ein drittes Weißlinienfeststellverfahren wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 7, 8 und 9 beschrieben. Fig. 7 ist ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise des Weißliniendetektors 6 nach dem dritten Verfahren, Fig. 8 erläutert Bilddaten für das dritte Verfahren und Fig. 9 zeigt die Prinzipien der Ermittlung der Breite eines Gegenstandes.

Bei dem dritten Verfahren stellt der Weißliniendetektor 6 einen Punkt (beispielsweise P1) für den Maximalwert aus den linken Bilddaten (beispielsweise 31c) in der gleichen Art und Weise wie bei den Stufen S1 bis S4 nach der ersten und der zweiten Methode fest, und er stellt ebenfalls einen Punkt (Pr) des maximalen Wertes aus den rechten Bilddaten z. B. (41c) fest, und zwar entsprechend den linken Bilddaten in den Stufen S′ bis S′4, die den entsprechenden Stufen S1 bis S4 entsprechen.

Als nächstes kalkuliert der Weißliniendetektor 6 den Abstand S zu einem Gegenstand, der dem Maximalwert zugeordnet ist aus den Maximalwertpunkten P1 und Pr in den linken und rechten Bilddaten 31c und 41c auf der Basis des oben beschriebenen Prinzips der Abstandsfeststellung (Stufe S21). Der Weißliniendetektor 6 berechnet auch die Breite w des Bildes des Gegenstandes, der dem Maximalwert P1 oder Pr zugeordnet ist, und zwar unter Verwendung der Bilddaten 31c oder 41c (Stufe S22) . In dieser Berechnung kann die Breite w des Bildes durch Punkte (Pw und P′w) zu beiden Seiten des Maximums P1 oder Pr der Bilddaten ermittelt werden, an welcher der Datenwert einen vorbestimmten Wert h hat, der niedriger ist als der Spitzenwert (als Beispiel kann h als halber Spitzenwert ausgewählt werden). Die Breite w kann auch durch das Produkt aus Sensorteilung und der Zahl der Sensoren auf jeder Seite des Spitzenwertes ermittelt werden, die Ausgangswerte von beispielsweise nicht weniger als der Hälfte des Spitzenwertes ausgeben.

Als nächstes wird gemäß dem Prinzip der Breitendetektion, die in Fig. 9 gezeigt ist, die tatsächliche Breite W des Objektes in Stufe S23 in Ausdrücken des Abstandes S bestimmt, wobei die Bildbreite w und der Brennpunktabstand f der Linse über folgende Gleichung verbunden ist:

W = w·S/f

Dann wird ein Vergleich zwischen der Breite W, die auf diese Art und Weise erhalten wurde, und einer vorbestimmten Breite der weißen Linien (Stufe S 24) durchgeführt. Wenn der Vergleich ergibt, daß die Breite W sich innerhalb des Einstellbereiches der weißen Linien befindet, werden die Punkte P1 oder Pr des Maximums als die Position der weißen Linie erkannt und ein Ausgang zum Meßbereichsdetektor 8 (Stufe S25) wird ausgegeben.

Der Meßbereichsdetektor 8, bei welchem es sich um einen auf einem Mikrocomputer basierenden Stromkreis handelt, erkennt weiße Linien, die diejenige Fahrspur definieren, in welcher das mit der Abstandsmeßeinrichtung versehene Fahrzeug sich bewegt, und zwar unter Verwendung der Position der weißen Linie und gibt denjenigen Bereich, der durch die weißen Linien definiert ist, zum Abstandsrechner 7 als Meßbereich aus.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Meßbereichsdetektors 8 unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 beschrieben. Fig. 10 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Meßbereichsdetektors 8 und Fig. 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Meßbereichsfeststellvorganges. In Fig. 11 stellen die Punkte P2, P4 bis P8 und P15 bis P17 Punkte von Maximalwerten der Lichtsensoranordnungen 3a, 3b und 3c dar.

Der Meßbereichsdetektor 8 erhält die Punkte P2, P4 bis P8 und P15 bis P17 als Maximalwerte, welche die Positionen weißer Linien anzeigen (Stufe S31), vergleicht die Positionen der Maximalwerte an jeder der Sensoranordnungen 3a, 3b und 3c mit entsprechenden Mittelpunkten Q1, Q2 und Q3 der Sensoranordnungen und erkennt die Punkte P2 und P4 bis P8, welche den entsprechenden Mittelpunkten an jeder Seite am nächsten liegen, als weiße Linien 12 an, die die Fahrspur definieren, auf welcher das entsprechende Fahrzeug sich bewegt (Stufe S32) Danach werden Meßbereichssignale 9a, 9b und 9c, die jeweils den Bereich zwischen den Positionen der weißen Linie darstellen, die auf diese Art und Weise an den entsprechenden Sensoranordnungen erhalten werden, als Ausgang zu dem Abstandsdetektor 7 (Stufe S35) gegeben.

Falls keine Weißlinienposition links oder rechts vom Mittelpunkt (Q1, Q2 oder Q3) einer Sensoranordnung vorhanden ist (JA in Stufe S33), dann wird das linke oder das rechte Ende der Sensoranordnung (3a, 3b oder 3c) als das linke oder rechte Ende des Meßbereichs festgelegt (Stufe S34). Der Distanzdetektor 7 berechnet dann den Abstand zu einem Gegenstand unter Verwendung des Bildes innerhalb des Meßbereiches auf der Basis des oben beschriebenen Prinzips der Abstandsmessung und gibt ein Abstandssignal 10 aus.

Der Weißliniendetektor 6, der Abstandsdetektor 7 und der Meßbereichsdetektor 8 sind in der beschriebenen Ausführungsform funktionell separate Komponenten, können jedoch in der Praxis durch einen einzigen auf einem Mikrocomputer basierenden Stromkreis realisiert werden. Obgleich in der Ausführungsform die Meßbereiche als durch weiße Linien begrenzt beschrieben worden sind, kann die vorliegende Erfindung auch an andere Arten von Linien, beispielsweise an gelbe Linien angepaßt werden.

Gemäß der Erfindung werden weiße Linien, die Fahrspuren festlegen, zuerst durch den Weißliniendetektor festgestellt und sodann werden horizontale Positionsbereiche, in welche ein vorausfahrendes Fahrzeug sich bewegen kann, durch den Meßbereichsdetektor festgelegt. Schließlich wird der Abstand zu dem voraus fahrenden Fahrzeug durch den Abstandsdetektor auf der Basis der Triangulation bestimmt, wobei Positionen verwendet werden, in welchen das vorausfahrende Fahrzeug innerhalb der festgestellten Positionsbereiche abgebildet wird. Daher kann sogar, falls die abgebildete Position des vorausfahrenden Fahrzeuges sich in Fahrbereichen, wie Kurven, verschiebt, der Abstand zu diesem Fahrzeug stabil und genau festgestellt werden. Die Bestimmung der weißen Linien, die die Fahrspuren definieren, wird durch den Weißliniendetektor auf der Basis der Maximalwerte in der Verteilung der Lichtmengen auf Lichtsensoranordnungen ermittelt, demzufolge wird weniger Zeit benötigt, um Signale zu verarbeiten, weil die Bildverarbeitung für ein automatisches Nachführsystem überflüssig geworden ist. Weiterhin kann der Signalverarbeitungsstromkreis in seinem Aufbau einfach sein, wodurch sich die Betriebszuverlässigkeit erhöht und Kosten gesenkt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (11), welches sich in einer Fahrspur (14) bewegt, die durch mindestens eine Linie (12) definiert ist, aufweisend:
ein Paar Lichtempfänger (3, 4), die jeweils eine Lichtsensoranordnung (3a-3c, 4a-4c) aufweisen, wobei die Lichtsensoranordnungen des Paares der Lichtempfänger parallel zueinander angeordnet sind;
einen Liniendetektor (6) zum Feststellen wenigstens eines Bildes an einem Maximalpunkt der Lichtverteilung der Lichtsensoranordnung (3a-3c, 4a-4c) von wenigstens einem Paar von Lichtempfängern als die eine Linie (12) und Erzeugen eines Ausgangssignals, welches die Position der Linie (12) darstellt;
einen Meßbereichsdetektor (8), der auf das Ausgangssignal des Liniendetektors (6) anspricht, um den Bereich der Fahrspur (14) festzulegen; und
einen Abstandsdetektor (7) zum Feststellen des Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug (11) auf der Basis einer Position, wo ein Bild des vorausfahrenden Fahrzeugs (11) auf der Lichtsensoranordnung (3a-3c, 4a-4c) innerhalb des durch den Meßbereichsdetektor (8) ermittelten Bereichs der Fahrspur (14) abgebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Liniendetektor (6) das Bild an dem Maximalpunkt, welcher innerhalb eines vorbestimmten Bereiches für eine vorbestimmte Zeitspanne beibehalten wird, als die Linie (12) erkennt und festlegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Lichtempfänger (3, 4) wenigstens eine erste, zweite und dritte Lichtsensoranordnung aufweist, wobei, wenn eine gerade Linie, die einen Maximalpunkt in der Lichtverteilung an der ersten Lichtsensoranordnung mit einem Maximalpunkt in der Lichtverteilung der zweiten Lichtsensoranordnung verbindet, durch einen vorbestimmten Bereich hindurchgeht, der um einen Maximalpunkt in der Lichtverteilung auf der dritten Lichtsensoranordnung zentriert ist, und wobei der Liniendetektor (6) das Bild, welches der geraden Linie entspricht, als die Linie (12) erkennt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Liniendetektor (6) den Abstand zu einem Objekt unter Verwendung einer Position eines Maximalpunktes in der Lichtverteilung der Lichtsensoranordnung des Lichtempfängers (3, 4) und die Breite des Bildes des Objektes auf der Lichtsensoranordnung (3a-3c, 4a-4c) und die Linie (12) ermittelt, indem der Abstand zu dem Objekt und die Breite des Bildes des Gegenstandes verwendet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Liniendetektor (6) die Breite des Objektes oder Gegenstandes unter Verwendung des Abstandes zu dem Gegenstand und der Breite des Bildes des Gegenstandes ermittelt und den Gegenstand als die Linie (12) erkennt, wenn die Breite des Gegenstandes kleiner als eine vorbestimmte Breite ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie (12) eine weiße Linie ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Meßbereichsdetektor (8) die Breite der Fahrspur (14) auf der Basis derjenigen Linie ermittelt, die den Lichtsensoranordnungen (3a-3c, 4a-4c) unter den den Liniendetektor (6) detektierten den Linien am nächsten liegt.