(57)【要約】【課題】トレーラを自動車に正確かつ迅速に連結する。【解決手段】トレーラ（２）を自動車（１）に、特にセミトレーラをセミトレーラ牽引車に連結する方法であり、連結領域（６）に配置された画像センサ（５）が、連結領域（６）の画像データが記録されるように備えられている。自動車（１）がトレーラ（２）に接近する間に、トレーラ（２）の連結領域（６）の保存されたモデルデータが画像センサ（５）により記録された画像データに分配され、それぞれ画像データ内の正しい位置に置かれる。連結のための対象区域（９）が、そこから決定される。画像データ内の対象区域（９）の配置は、連結中に自動車（１）のハンドル操作の尺度として用いられる。【選択図】図１
2006001533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレーラを自動車に、特にセミトレーラをセミトレーラ牽引車に連結する方法であり、連結領域の画像データが記録されるように前記連結領域に配置された画像センサを備えた方法であって、
前記自動車（１）が前記トレーラ（２）に接近する間に、前記トレーラ（２）の前記連結領域（６）の保存されたモデルデータが、前記画像センサ（５）により記録された前記画像データに分配され、それぞれ前記画像データ内の正しい位置に置かれ、
連結のための対象区域（９）がそこから決定され、前記画像データ内の前記対象区域（９）の配置が、連結中に前記自動車（１）のハンドル操作の尺度として用いられることを特徴とする連結方法。
【請求項２】
前記画像中の前記対象区域（９）が所定の大きさに達するまで前記自動車（１）が前記トレーラ（２）に接近し、前記対象区域（９）が所定の大きさに達したとき前記自動車（１）のブレーキ操作が手動又は自動制御ユニットを通じて開始されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記自動車（１）が前記トレーラ（２）に連結する間に、前記自動車（１）のブレーキ操作が開始されるように、少なくとも１個のセンサが信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像センサ（５）が自動的に作動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記対象区域（９）の画像が生成され、しきい値でフィルター処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
連結操作が、前記自動車（１）の運転手のために、ディスプレイ上に表示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記トレーラ（２）の車輪付き車軸、車輪又は支持体がモデルデータとして使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレーラを自動車に、特にセミトレーラをセミトレーラ牽引車に連結する方法であって、連結領域の画像データが記録されるように連結領域に配置された画像センサを備えた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、カメラが自動車に取り付けられ、カメラで撮られた画像が自動車の運転手に対し画面上に表示される、画像表示用の後方カメラのための画像表示方法を開示している。同様に自動車の後部領域を示す追加の補助ライン画像が、自動車のカメラで撮られた画像の上に重畳され、画面へ送られる。補助ライン画像は、間隔設定用のマークを持っている。それにより、自動車の目標位置へ到達するように、自動車を後方に移動させることが可能である。同様に、補助ライン画像が使用されている場合、自動車のトレーラ装置がトレーラに連結されるように、自動車を後方に移動することができる。
【０００３】
しかしながら、トレーラを自動車に連結するこの方法には、連結の時機及び自動車のブレーキ操作を正確に判断できないという欠点が含まれている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第２００２／０１４９６７３  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、トレーラが自動車に正確かつ迅速に連結されることを可能にする、トレーラを自動車に、特にセミトレーラをセミトレーラ牽引車に連結する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、本発明により、請求項１に記載の特徴によって達成される。
【０００７】
本発明によれば、自動車がトレーラに接近する間に、トレーラの連結領域の保存されたモデルデータが、当該モデルデータを画像センサにより記録された画像データに分配するために用いられる。すなわち、モデルデータに該当する構造が、検知され画像内に位置づけられる。連結領域の保存されたモデルデータは、画像データ内の正しい場所に置かれる。そして自動車をトレーラへ連結するための対象区域が、モデルデータの画像データとの、この「重畳」から決定される。従って、画像データ内の対象区域の配置は、トレーラとの連結中に自動車のハンドル操作の尺度として用いられる。
【０００８】
画像センサは、例えば赤外線及び可視スペクトル双方に感度のよいカメラであってもよい。二次元画像センサに加え、三次元の情報を記録できる画像供給センサもまた適している。これらは、例えばレーザー・スキャナ、レーダー・センサ、及び超音波センサを含む。
【０００９】
この場合、自動車とトレーラとの間の距離は、三次元画像センサ又は立体配置の二次元画像センサにより直接記録されうる。ここには、最初の距離測定または距離算定の後、走行積算距離のデータを取り込む可能性もある。
【００１０】
本発明の一つの有利な改良において、画像内の対象区域が所定の大きさに達するまで自動車がトレーラに近づくような措置を取ることができ、対象区域が所定の大きさに達すると自動車のブレーキ操作が手動または自動制御ユニットを介して開始される。
【００１１】
信号を遮断する制御ユニットにより連結後に自動的に開始される自動ブレーキ操作が、特に有利である。この場合、自動車がトレーラに連結されたとき直ちに信号が出力されるよう、信号を出力する画像センサは、都合良く自動車のトレーラヒッチ内へ組み込むことができる。
【００１２】
もし、本発明の更なる有利な改良において、自動車の運転手のために連結操作がディスプレイ上に表示される措置が取られる場合、運転手は連結操作を容易に監視することが可能であり、その結果、運転手は自動車のハンドル操作又は連結操作をより容易に制御することができる。
【００１３】
本発明の更なる有利な改良は、残りの従属項から明らかになる。本発明の例示的な実施の形態は、おおむね以下に示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、ここではセミトレーラであるトレーラ２に連結される前の、セミトレーラ牽引車として設計された自動車１を示している。セミトレーラ牽引車１は、セミトレーラ２と連結するため後方に移動しなければならず、ハンドル角は、セミトレーラ牽引車１がちょうどセミトレーラ２の前にあって、過度のハンドル操作なしにセミトレーラ２の方へ移動可能なように変えられる。セミトレーラ牽引車１は、それをセミトレーラ２に連結するためのトレーラヒッチ又は第５輪３を有する。キングピンとして設計されセミトレーラ２の下部に取り付けられている連結要素４は、セミトレーラ２をセミトレーラ牽引車１に連結するため第５輪３の中へ置かれる。例えばカメラである画像センサ５が、トレーラヒッチ３の一つの領域中に配置されている。本例示的な実施の形態では、画像センサ５がトレーラヒッチ３のわずかに下方に配置されており、画像センサ５で後方に向けられた画像データ又は連結領域６の画像を拾っている。画像センサ５は、当然トレーラヒッチ３の中に組み込まれてもよく、及び／又は自動的に作動してもよい。これは、画像センサ５がトレーラヒッチ３の側面に取り付けられている場合よりも、キングピン４が実質的により容易に検出できるという意味で有利である。画像センサ５はリアルタイムで連結領域６の画像を送り、その画像はセミトレーラ牽引車１に備えられている制御ユニットに供給される。標準のソフトウェアが使用可能な制御ユニットのソフトウェアが、２段階で動作する。これに関連して、セミトレーラ２のキングピン４が画像センサ５により検出され、この目標に達するために行程が制御される。連結領域６には非常にわずかな光しかないため、キングピン４はすぐには検出できない。例えば画像セグメント化のような以前から知られている方法は、画像センサ５により撮られた画像が生成された後、該画像中には初めに多数の個別の輪郭があり、これらは複雑なフィルター処理過程を経る必要があるため、この場合ある限られた範囲でしか適さない。その上、一定した照明条件が要求される。そこで、制御ユニットのソフトウェアは、差し込まれたセミトレーラ２の事前に準備された、既知の保存されているモデルとともに動作する。セミトレーラ２の型式によって、異なったモデルが使用される。
【００１５】
セミトレーラ２の最も重要な輪郭又は線（モデルデータ）のみを有するセミトレーラ２のモデルは、図２に従って、例えば図２のごとく車輪の輪郭が撮られた画像の車輪と重畳されるように、画像センサ５により撮られた連結領域６の画像中に組み込まれる。モデルデータは、例えばセミトレーラ２の車輪付き車軸、車輪のみ、又はその他の支持体のみであってもよい。セミトレーラ２のモデルは、符号７が付され、点線により図示されている。モデル７を撮られた画像の中に置くため、既知の画像処理アルゴリズムを使用することができる。表示されたモデル７の輪郭が画像中に表示された領域と正確に重なる場合には、キングピン４が画像中のどこにあるかが正確に分かる。検出されたキングピン４の領域が、図２中に符号８で示されている。対象を含む領域９が、画像処理アルゴリズムにより確立される。この領域９は、キングピン４のまわりの比較的大きい部分を含み、対象区域と称される。
【００１６】
セミトレーラ牽引車１がセミトレーラ２に向かうゆっくりとした動きの間、キングピン４を表示している領域８は、図３に示されているようにキングピン４が大きくなるとセミトレーラ牽引車１がセミトレーラ２に近づくため、セミトレーラ牽引車１とセミトレーラ２との間の距離が小さくなるにつれて拡大しなければならない。領域８は、実質的に正しく連結されるために、同じくその接近の間に画像内で再度中央に置かれなければならない。この場合、区域９は領域８の対象区域を表示する。それは、セミトレーラ牽引車１をセミトレーラ２に連結する間、領域８の位置が区域９に相当することを意味する。領域８の対象は、それゆえ画像内で中央に置かれる。水平方向の画像記録の中心と、水平方向の領域８の中心との偏差は、ここではエラーとして読み取られる。対象区域９に対して領域８を位置的に正しくセンタリングするため、領域８の所望値と実際の値が決定され、所望値は０に設定され、実際の値は修正されるべきエラーを構成する。修正のためにＰＩＤコントローラを使用することが望ましい。
【００１７】
既に述べたように、キングピン４の領域８は移動し、セミトレーラ牽引車１がセミトレーラ２に接近するにつれて拡大される。領域８の新しい位置と拡大係数は、制御ユニットにより各画像について決定される。画像は非常に迅速に次々と記録されるため、連続した画像記録間の差異は小さい。このため、画像処理アルゴリズムは、領域８の最後に撮られた画像を領域８の最初の画像と比較する。キングピン４の画像は、それぞれの記録後、それぞれに生成され、しきい値とともにフィルター処理される。これに関して、しきい値は例えば実験的に決められるか、又は最適な結果が表示されるまで適応性を有するしきい値によって変えられることができる。この場合、画像の生成は、例えばソーベルオペレータにより計算される。ソーベルオペレータは、画像における構造を強調し、例えば入力画像の上に押し込まれる５×５素子のマトリックスをもつ畳み込みマスクを用いて動作する。該マトリックスは、マトリックスの中心点の下に位置する画素の環境の観察を可能にする。この場合、入力画像の画素は対応するマトリックス・セル中の値と掛け合わされ、その積が合計される。その合計はマトリックスの中心における画素のグレースケール値を構成する。この値は、フィルター処理された画像中へプロットされる。それぞれマトリックス素子の選択によって、水平方向、垂直方向又は対角線方向の縁部を決定することができる。ソーベルオペレータにより、ここでは現存する低いコントラストの画像において、良好な結果を得ることができる。微分の絶対値のみが保存される。次の画像の対象区域は拡大係数の使用によって、より大きい幅と高さをもって抽出される。この場合、拡大係数は距離の値に基づいて固定的に前もって決められ、又は確立されることができる。その距離の値は、画像センサ５を用いて直接記録され、及び／又は走行積算距離のデータ（かじ取り角、車輪回転数など）に基づく計算により決定される。抽出された区域は、同様に生成されフィルター処理される。領域８の動き及び拡大における変化は、ＩＣＰ（反復の最近点）アルゴリズムにより決定される。この場合、最初に２つの画像が重畳され、そして各画素について、前の画像中の最も近い画素からの距離が計算される。つぎに新しく生み出される画像のために全体の変更が計算される。これに関して、各軸（ｘ軸及びｙ軸）のため、及び各画素の拡大のための個別変更が合計される。
【００１８】
画像中の動き及び拡大による新しい領域８の位置をＰとする。最初の画像と２番目の画像との間の偏差をｅとし、反復段階に符号ｎを付ける。すると、次の修正ｃは、次のように定義されなければならない。
Ｐｎ＋１＝Ｐｎ−ｃ
この場合、ヤコビ行列は次のようになる。
【数１】
2006001533.tif 000003
【００１９】
線形近似を用いて、次式が得られる。
Ｊ・ｃ＝ｅ
【００２０】
最適な運動係数は、それゆえ次の基準、
【数２】
2006001533.tif 000004
を満足しなければならない。この方法は、安定しており過度の収束をもつ。新しいベクトルが、もはや改善の可能性がなくなるまで計算される。制御ユニットのソフトウェアは、従って動きと拡大について「知って」いる。動きは新しい領域８を監視し抽出するために用いられ、拡大は画像中の領域８の新しい幅と高さを選択するのに用いられる。
【００２１】
キングピン４を含む領域８が区域９に合わせられ、従ってもはや改善の可能性がない場合、キングピン４がトレーラヒッチ３の中へ自動的に移動又は挿入されて、セミトレーラ牽引車１のセミトレーラ２への連結を行うことができる。例えば、少なくとも１個のセンサがトレーラヒッチ３の壁に備えられ、信号をＣＡＮバスを通じて動力及び駆動伝達系の制御ユニット（パワートレイン・コントローラ）に送信する。その結果、ブレーキ操作が直ちに開始される。ブレーキ操作は、連結後にセミトレーラ牽引車１のブレーキを閉塞する更なる制御ユニットにより自動的に行われることができる。しかしながら該センサは、それからブレーキ操作を開始するセミトレーラ牽引車１の運転手に信号を送信することも可能である。
【００２２】
連結システムは、セミトレーラ牽引車１の運転室内の運転手により、ボタンを押すか、無線遠隔制御又は制御局（同様に無線）によって作動させられてもよい。
【００２３】
画像センサ５で撮られている画像、及びディスプレイ上で運転手が近づける重畳されたモデルを制御ユニットで作って、セミトレーラ牽引車１の運転手が、運転室のディスプレイを介し連結操作を監視及び制御することもできる。それによって運転手は、連結操作を正確に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】トレーラ、特にセミトレーラとの連結操作中の自動車、特にセミトレーラ牽引車の概略を示す図。
【図２】画像センサにより撮られた連結領域の画像の概略を示す図。
【図３】画像センサにより撮られた、トレーラと自動車との間の距離が縮小された連結要素の次の画像の概略を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１  セミトレーラ牽引車、又は自動車
２  セミトレーラ、又はトレーラ
３  トレーラヒッチ、又は第５輪
４  キングピン
５  画像センサ
６  連結領域
７  モデル
８  領域
９  区域、対象区域、又は領域
【図１】
2006001533.tif 000005
【図２】
2006001533.tif 000006
【図３】
2006001533.tif 000007