Procedimiento para la determinación automática de al menos un parámetro objetivo que describe el cambio de posición de un vehículo motorizado.

Procedimiento para la determinación automática de al menos un parámetro objetivo que describe el cambio de posición de un vehículo motorizado,

en particular el cambio del ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo y/o ángulo de guiñada,

en el cual el parámetro objetivo es determinado a partir del desplazamiento de perspectiva de puntos de orientación notables de al menos dos imágenes cronológicamente consecutivas tomadas por un dispositivo de toma de imágenes, en particular una monocámara, colocada en una relación posicional fija con el vehículo motorizado y en el cual del desplazamiento en perspectiva se determinan una matriz de rotación que describe la rotación del dispositivo de toma de imágenes entre la toma de ambas imágenes y de allí la dimensión del objeto prefijado, caracterizado por que

para la determinación de la matriz de rotación

- se determina una matriz fundamental que describe el desplazamiento en perspectiva, en particular mediante un algoritmo de ocho puntos,

- se determina una matriz esencial respetando la calibración intrínseca que describe las características de reproducción del dispositivo de toma de imágenes puesta a disposición como magnitud de entrada,

- mediante la descomposición de valor singular a partir de la matriz esencial se determinan cuatro matrices de cámara posibles que comprenden una posible rotación del dispositivo de toma de imágenes entre las tomas de ambas imágenes,

- para la determinación de la matriz de cámara correcta para al menos un punto de orientación, en particular múltiples puntos de orientación, es determinada la reconstrucción tridimensional y controlado respecto de si el punto reconstruido se encuentra delante del dispositivo de toma de imágenes,

- de la matriz de cámara correcta se determina la matriz de rotación, usando en particular un algoritmo RANSAC, múltiples matrices fundamentales de diferentes conjuntos parciales de los puntos de orientación y se determina una matriz fundamental óptima mediante la comprobación de cada matriz fundamental en otros puntos de orientación.

Procedimiento para la determinación automática de al menos un parámetro objetivo que describe el cambio de posición de un vehículo motorizado

La invención se refiere a un procedimiento para la determinación automática de al menos un parámetro objetivo que describa el cambio de posición de un vehículo motorizado, en particular el cambio del ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo y/o ángulo de guiñada.

Para un número creciente de aplicaciones en el vehículo motorizado se requiere actualmente también una información respecto de la posición actual, o sea la orientación, del vehículo motorizado. Como ejemplo deben hoy nombrarse sistemas de asistencia al conductor que incluyen un sinnúmero de sensores del campo circundante. Estos sensores entregan información respecto del campo circundante del vehículo en relación con la orientación constructiva en el vehículo motorizado. Como, sin embargo, la posición del vehículo respecto del campo circundante no es fija, se produce en la localización de datos de entorno un error en función del movimiento intrínseco del vehículo.

Para recolectar informaciones respecto de la posición del vehículo motorizado es conocido, por ejemplo, consultar datos a la estructura básica o usar una plataforma de navegación inercial, con una pluralidad de sensores de aceleración y/o de velocidad de giro, instalada en el vehículo motorizado. No obstante, las informaciones disponibles según la estructura básica respecto de la posición del vehículo son muy imprecisas y, por ejemplo, no apropiadas para una detección de campo circundante precisa. Al usar una plataforma de navegación inercial se detectan con frecuencia ángulos de posición muy derivantes; además está tecnología es muy cara.

La detección de la posición de un vehículo a partir de las tomas de un dispositivo de toma de imágenes se conoce, por ejemplo, por los documentos WO 2006/002322, US 2004/0179104 y DE 10 2004 057 947.

La invención tiene el objetivo de indicar un procedimiento para la determinación del cambio de posición de un vehículo motorizado que permita una a ser posible precisa y rápida determinación, sea constructivamente poco costoso y sencillo de realizar.

Este objetivo se consigue según la invención mediante el procedimiento definido en la reivindicación 1.

En este caso se ha previsto que el parámetro objetivo es determinado a partir del desplazamiento de perspectiva de puntos de orientación notables de al menos dos imágenes cronológicamente consecutivas tomadas por un dispositivo de toma de imágenes, en particular una monocámara, colocada en una relación posicional fija con el vehículo motorizado.

Por consiguiente se propone que para la determinación de dimensiones de objeto prefijado usar únicamente al menos dos imágenes cronológicamente consecutivas de un dispositivo de toma de imágenes, por ejemplo una cámara, o sea una primera imagen tomada en un primer instante y una segunda imagen tomada en un segundo instante. En particular, es posible usar imágenes inmediatas cronológicamente consecutivas. Consecuentemente, estas imágenes cubren el intervalo de tiempo, concretamente la diferencia entre el primer y el segundo instante, y de ellos es posible determinar mediante el procedimiento según la invención el cambio de posición del vehículo motorizado en términos cualitativos y cuantitativos. Para ello, en primer lugar, se han previsto determinar puntos de orientación notables, por ejemplo ángulos o similares. Los puntos de orientación se destacan porque, determinados en la primera imagen es posible detectarlos nuevamente también en la segunda imagen gracias a su entorno. Los puntos de orientación correspondientes a los puntos de orientación en la segunda imagen, frecuentemente también se denominan puntos de correspondencia. Consecuentemente, resulta un campo de movimiento (el desplazamiento en perspectiva) que describe una regla de cómo varía la posición de los puntos de orientación de la primera imagen a la segunda imagen: para conseguir una información fiable es posible determinar, por ejemplo, 1.000 a 2.000 puntos de orientación.

El desplazamiento de perspectiva está, por consiguiente, en una relación concreta respecto del cambio de posición del dispositivo de toma de imágenes entre la toma de ambas imágenes: como dispositivo de toma de imágenes se encuentra en una relación posicional fija respecto del vehículo motorizado, el desplazamiento en perspectiva determinado puede, por consiguiente, ser evaluado para determinar las dimensiones de objeto prefijado que describen el cambio de posición del vehículo motorizado.

Como dispositivo de toma de imágenes se puede usar, en particular, un dispositivo de toma de imágenes previsto de todos modos en el vehículo motorizado, por ejemplo una cámara de entorno de un sistema de asistencia el conductor. Como las posibilidades de determinar tales puntos de orientación son conocidos, tema sobre el cuál se volverá en detalle más adelante, en el procedimiento según la invención no es necesario, por consiguiente, ningún conocimiento previo, a excepción dado el caso del calibrado intrínseco del dispositivo de toma de imágenes, de modo que el procedimiento según la invención puede, ventajosamente, ser realizado sencillamente, en cualquier

vehículo motorizado provisto de un dispositivo de toma de imágenes. Además, se produce un perfeccionamiento de la precisión que conlleva mayor calidad y seguridad de las funciones vehiculares. De esta manera, dado el caso, se puede prescindir de sensores especiales. En particular, mediante el procedimiento según la invención es posible con una medición frecuente conseguir una elevada resolución angular, siendo posible de manera particularmente ventajosa determinar como dimensiones de objeto prefijado los cambios del ángulo de cabeceo y/o del ángulo de balanceo y/o del ángulo se guiñada.

En este punto se debe remarcar que la disposición o bien posición del dispositivo de toma de imágenes en el vehículo motorizado puede ser seleccionada de manera completamente aleatoria, ya que finalmente se determinan cambios que son visibles en todas direcciones.

Como ya se ha mencionado, se conocen algoritmos para la realización de los diferentes pasos del dispositivo según la invención conocido, básicamente, según el estado actual de la técnica. Es así que, por ejemplo, puede estar previsto que los puntos de orientación en la primera imagen sean determinados por medio de un algoritmo SIFT (Scale-lnvariant Feature Transform) y/o un algoritmo de detección de ángulos, en particular un algoritmo de detección de ángulos de Harris y/o un algoritmo FAST (Features from Accelerated Segment Test). Mientras las primeras dos posibilidades ya se conocen desde hace mucho tiempo, el algoritmo FAST, que trabaja rápidamente y es particularmente bien apropiado para el procedimiento de la invención, es verdaderamente novedoso. Para mayor información en ese sentido nos debemos referir al artículo de Edward Rosten and Tom Drummond, "Machine learning for high-speed córner detection", European Conference on Computer Vision 2006, 430-443. Mediante dichos algoritmos se determinan, finalmente, características de la imagen mediante la cual se identifican los puntos de orientación por medio de su entorno.

Para poder detectar en la segunda imagen los puntos de correspondencia de los puntos de orientación determinados en la primera imagen es posible, por ejemplo, usar el método de Lukas-Kanade y/o el método de Horn-Schunk y/o el algoritmo SIFT que puede ser empleado para la determinación de puntos de orientación como también de puntos de correspondencia. También dichos diferentes algoritmos ya son ampliamente conocidos, de manera que los puntos de orientación en la segunda imagen pueden ser recuperados y, por lo tanto, el campo de movimiento se encuentra determinado.

Según la invención, se ha previsto que del desplazamiento en perspectiva se determine una matriz de rotación que describa la rotación del dispositivo de toma de imágenes entre la toma de ambas imágenes y determine de allí la dimensión del objeto prefijado. Una matriz de rotación de este tipo indica, consecuentemente, la posición que ocupa el dispositivo de toma de imágenes en la toma de la segunda imagen respecto de su posición en la toma de la primera imagen. En este caso, concretamente, puede estar previsto que para la determinación de la matriz de rotación

se determine una matriz fundamental que describe el desplazamiento en perspectiva, en particular mediante un algoritmo de ocho puntos,

se determine una matriz esencial respetando la calibración intrínseca que describe las características de reproducción del dispositivo de toma de imágenes... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación automática de al menos un parámetro objetivo que describe el cambio de posición de un vehículo motorizado, en particular el cambio del ángulo de cabeceo y/o ángulo de balanceo y/o ángulo de guiñada,

en el cual el parámetro objetivo es determinado a partir del desplazamiento de perspectiva de puntos de orientación notables de al menos dos imágenes cronológicamente consecutivas tomadas por un dispositivo de toma de imágenes, en particular una monocámara, colocada en una relación posicional fija con el vehículo motorizado y en el cual del desplazamiento en perspectiva se determinan una matriz de rotación que describe la rotación del dispositivo de toma de imágenes entre la toma de ambas Imágenes y de allí la dimensión del objeto prefijado, caracterizado por que

para la determinación de la matriz de rotación

- se determina una matriz fundamental que describe el desplazamiento en perspectiva, en particular mediante un algoritmo de ocho puntos,

- se determina una matriz esencial respetando la calibración intrínseca que describe las características de reproducción del dispositivo de toma de imágenes puesta a disposición como magnitud de entrada,

- mediante la descomposición de valor singular a partir de la matriz esencial se determinan cuatro matrices de cámara posibles que comprenden una posible rotación del dispositivo de toma de imágenes entre las tomas de ambas Imágenes,

- para la determinación de la matriz de cámara correcta para al menos un punto de orientación, en particular múltiples puntos de orientación, es determinada la reconstrucción tridimensional y controlado respecto de si el punto reconstruido se encuentra delante del dispositivo de toma de imágenes,

- de la matriz de cámara correcta se determina la matriz de rotación, usando en particular un algoritmo RANSAC, múltiples matrices fundamentales de diferentes conjuntos parciales de los puntos de orientación y se determina una matriz fundamental óptima mediante la comprobación de cada matriz fundamental en otros puntos de orientación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que al menos se usan dos Imágenes inmediatas cronológicamente consecutivas.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que se determinan 1000 a 2000 puntos de orientación.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los puntos de orientación en la primera Imagen son determinados por medio de un algoritmo SIFT y/o un algoritmo de detección de ángulos, en particular un algoritmo FAST.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se determinan en la segunda Imagen puntos de correspondencia respecto de los puntos de orientación determinados en la primera imagen, en particular mediante el método de Lukas-Kanade y/o método de Horn-Schunk y/o algoritmo SIFT.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el parámetro objetivo determinado es usado para la adaptación de una visualización, en particular una representación análoga a contactos de una visualización head-up.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que las Informaciones mostradas en la visualización, en particular la representación, es determinada, al menos en parte, a partir de imágenes del dispositivo de toma de imágenes.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la dimensión del objeto prefijado se usa para la regulación de la estructura básica y/o el procesamiento de imágenes y/o el sistema de asistencia al conductor.