CN107636723B - 产生车辆的车辆周围环境的整体图像的方法及相应的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助多个图像产生车辆的车辆周围环境的整体图像(20)的方法，所述多个图像分别由多个安装在车辆上的摄像机中的一个摄像机当前记录。在此，所述整体图像(20)显示车辆周围环境以及从虚拟视角看的车辆的虚拟模型(21)。所述方法还包括以下步骤：确定每个在多个图像中的一个图像中出现的预定义的图像区段(22，23)的位置，所述预定义的图像区段至少部分地成像车身和/或车轮；用配属于相应的图像的图像掩模来覆盖多个图像中的每个图像的一部分，在所述部分中出现所述预定义的图像区段(22，23)；借助每个位于所配属的图像中的所述预定义的图像区段(22，23)的确定的位置如此确定每个图像掩模，使得所述图像掩模覆盖每个在所配属的图像中出现的所述预定义的图像区段(22，23)；通过将多个图像在利用所配属的图像掩模覆盖之后进行合成来产生所述整体图像(20)。

Description

产生车辆的车辆周围环境的整体图像的方法及相应的设备
技术领域
本发明涉及用于借助多个图像产生车辆的车辆周围环境的整体图像的一种方法和一种相应的设备。所述多个图像分别由多个安装在车辆上的摄像机中的一个摄像机当前(aktuell)记录。
背景技术
由背景技术已知用于车辆的全方位视野系统，所述全方位视野系统可以分别产生相应的车辆的车辆周围环境的二维整体图像或三维整体图像。
所提及的全方位视野系统包括四个可以安装在车辆上的摄像机。当全方位视野系统的四个摄像机安装在车辆上时，则借助多个图像来产生车辆的车辆周围环境的相应的整体图像，所述多个图像分别由四个摄像机中的一个摄像机当前记录。在此，这种整体图像显示相应的车辆周围环境和从虚拟视角看的相应的车辆的虚拟模型。
所提及的全方位视野系统通过使用基于图像的渲染方法可以实现一种虚拟摄像机的自由导航，以用于产生前面提及的围绕相应的车辆的虚拟模型的虚拟视角。
由文献DE 10 2013 220 669 A1已知一种用于在显示设备上显示检测的图像的方法。通过至少一个基于图像识别的成像设备来检测场景。在使用摄像机模型的情况下，借助处理器来产生检测的场景的虚拟图像。借助处理器在检测到的图像上使用视图合成技术，以便产生失真修正的虚拟图像。在后视镜显示设备上显示所述失真修正的虚拟图像。
由文献DE 102 56 612 B3已知用于借助机动车培训驾驶员的一种方法和一种设备。在此，在通过投影面上的地形的试驾期间，借助投影系统将存储介质中的三维危险场景伴随驾驶地呈现给驾驶员。
发明内容
根据本发明，公开一种用于借助多个图像产生车辆的车辆周围环境的整体图像的方法。所述多个图像分别由多个安装在车辆上的摄像机中的一个摄像机当前记录。在此，所述整体图像显示车辆周围环境以及从虚拟视角看的车辆的虚拟模型。根据本发明的方法包括，确定每个在多个图像中的一个图像中出现的预定义的图像区段的位置的第一步骤，所述预定义的图像区段至少部分地成像车身和/或车轮。根据本发明的方法还包括，以配属于相应的图像的图像掩模覆盖多个图像中的每个出现预定义的图像区段的图像的一部分的第二步骤。根据本发明的方法也包括，根据每个位于所配属的图像中的预定义的图像区段的确定的位置来确定每个图像掩模的第三步骤。在所述第三步骤中，每个图像掩模如此确定，使得所述图像掩模覆盖每个在所配属的图像中出现的预定义的图像区段。根据本发明的方法也包括，通过将多个图像在其以所配属的图像掩模覆盖之后进行合成来产生整体图像的第四步骤。
从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。
在前面提及的方法中，第四步骤优选包括，在显示单元上显示整体图像。
在前面提及的方法中，优选执行第五步骤。所述第五步骤包括，在整体图像的一个图像区域中定位车辆的虚拟模型，所述虚拟模型在整体图像中的位置相应于车辆在车辆周围环境中的位置。
在前面提及的方法中，优选执行第六步骤。所述第六步骤包括，借助多个摄像机中的一个摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来执行于在多个图像中的一个图像中出现的至少一个预定义的图像区段的位置的确定，所述预定义的图像区段至少部分地成像车身，借助所述摄像机已经当前地记录相应的图像。
在多个图像的一个图像的预定义的图像区段至少部分地成像车身的情况中，当相应的摄像机位于预定义的位置中时，相应的预定义的图像区段在相应的图像中一直具有一个且同一个位置。因此，为了覆盖预定义的图像区段，所述预定义的图像区段至少部分地成像车身，可以将图像掩模用于相应的摄像机的预定义的位置，对于相应的摄像机的预定义的位置仅能一次性确定所述图像掩模，因此，该图像掩模也可以称为静态图像掩模。
借助图像掩模对每个预定义的至少部分地成像车身的图像区段进行覆盖导致：在相应的整体图像中不成像车身。在此，有利的是，在这种整体图像中，可明显识别出车辆的虚拟模型，因为所述虚拟模型未与车身的成像重叠。这导致车辆周围环境的改善的可视化。
可以这样设置，使得借助图像掩模将多个图像中的可能会出现预定义的图像区段的图像重叠，所述预定义的图像区段至少部分地成像车轮，所述图像掩模如此确定，使得所述图像掩模覆盖所有可以在相应车轮的运动期间由其成像推测出的可能的位置。
借助图像掩模对每个预定义的至少部分地成像车轮的图像区段进行覆盖导致：在相应的整体图像中不出现车轮的不期望的投影。这种不期望的投影可能会在相应的整体图象的以下图像区域中出现：在所述图像区域中，成像车辆所处的地面。在此，有利的是，在这种整体图像中，可以明显识别出车辆周围环境，因为车辆周围环境的成像未与所提及的投影重叠。这导致车辆周围环境的改善的可视化。
在前面提及的方法中，优选执行第七步骤和第八步骤。第七步骤包括，根据车辆当前的转向角确定至少一个车轮的当前位置。第八步骤包括，根据至少一个车轮的当前位置来执行对至少一个在多个图像中的一个图像中出现的预定义的图像区段的位置的确定，所述预定义的图像区段至少部分地成像至少一个车轮。在第八步骤中，也借助多个摄像机中的一个摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来执行相应的至少一个预定义的图像区段的位置的确定，借助所述摄像机已经当前地记录相应的图像。
在多个图像的一个图像的预定义的图像区段至少部分地成像车轮的情况下，当相应的车轮的位置改变时，这种预定义的图像区段的位置在相应的图像中改变。这也发生在当四个摄像机中的以下摄像机位于预定义的位置中时：借助所述摄像机已经记录相应的图像。因此，为覆盖预定义的图像区段可以使用图像掩模，所述预定义的图像区段至少部分地成像车轮，所述图像掩模可以根据相应的预定义的图像区段在相应的图像中的当前位置产生，因此，也称为动态图像掩模。
借助动态图像掩模对每个预定义的至少部分地成像车轮的图像区段进行覆盖导致：在相应的图像中，仅仅覆盖最小面积。由此，避免通过覆盖相应的图像的更大面积而产生的信息损耗。以这种方式，可以通过相应的整体图像提供关于车辆周围环境的最大的可能的信息量。
在前面提及的方法的情况下，优选执行第九步骤和第十步骤。第九步骤包括，创建或使用查找表(Lookup-Tabelle)，所述查找表包括至少一个预定义的图像区段的位置，当至少一个摄像机位于预定义的位置中时，所述预定义的图像区段可能分别出现在多个摄像机的至少一个摄像机的图像中的相应的位置中。第十步骤包括，当至少一个预定义的图像区段在至少一个摄像机的当前图像中出现时，从查找表中提取至少一个预定义的图像区段的位置。以这种方式，可以更快速地确定图像掩模，所述图像掩模应该覆盖预定义的图像区段，所述预定义的图像区段在相应图像中的位置由查找表得出。其原因是，不必首先借助相应的摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来确定这种预定义的图像区段的位置。在前面提及的方法的情况下，优选执行第十一步骤。第十一步骤包括，以整体图像中的至少一个预定义的图像结构来代替整体图像的至少一个图像区段，所述至少一个图像区段相应于多个图像中的一个图像的至少一个预定义的图像区段。
本发明的另一的方面涉及一种用于借助多个图像产生车辆的车辆周围环境的整体图像的设备。在此，所述多个图像分别由多个安装在车辆上的摄像机中的一个摄像机当前记录。由所述设备待产生的整体图像显示车辆周围环境以及从虚拟视角看的车辆的虚拟模型。所述设备优选包括显示单元。
前面提及的设备构造用于执行前面提及的方法。
本发明的一个其他的方面涉及一种具有前面提及的设备的全方位视野系统以及四个安装在车辆上的摄像机。
附图说明
接下来参照附图详细描述本发明的实施例。对于相同的部件，分别使用相同的附图标记。每个部件分别介绍一次，并且在重复时分别作为已知处理，而与相应的说明书部分基于哪个附图或哪个实施例无关，在所述说明书部分中，相应的部件重复出现。在附图中示出：
图1示出全方位视野系统的四个安装在车辆上的摄像机中的第一摄像机的图像以及一种静态图像掩模，所述静态图像掩模可以用于覆盖第一图像的一部分；
图2示出车辆的车辆周围环境的根据本发明的第一实施方式产生的第一整体图像；
图3示出车辆的车辆周围环境的根据本发明的第一实施方式产生的第二整体图像。
具体实施方式
图1示出用于车辆的全方位视野系统的四个安装在车辆上的的摄像机中的第一摄像机的图像10，其中，摄像机分别安装在车辆的每一侧上。
图1还示出图像掩模11，所述图像掩模可以用于覆盖所述第一摄像机的图像10的一部分。从图1中容易看出，在将第一摄像机的图像10与图像掩模11叠加后，第一摄像机的图像10仅仅部分地(即在区域11a中)通过图像掩模11覆盖。图像掩模11是静态图像掩模，根据第一摄像机的当前的内在的和外在的校准参数，对于第一摄像机的预定义的位置一次性地确定所述图像掩模。因此，图像掩模11具有用于第一摄像机的预定义的位置的固定构型。
根据本发明的第一实施方式，用于车辆的第一全方位视野系统包括，用于产生车辆的车辆周围环境的至少一个整体图像的第一设备以及四个安装在车辆上的摄像机。在此，在车辆的前部区域和后部区域中分别安装有四个摄像机中的一个摄像机。车辆的每一侧还分别安装有四个摄像机中的一个摄像机。
与图2和图3一起描述第一设备的工作方式。
第一设备构造用于确定每个第一预定义的图像区段的位置，所述第一预定义的图像区段至少部分地成像车身并且出现在四个图像中的一个图像中，所述四个图像已经借助四个摄像机当前记录。在此，根据摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来确定每个在四个图像中的一个图像中出现的第一预定义的图像区段，借助所述摄像机已经当前地记录相应的图像。
第一设备还构造用于以配属于相应的图像的第一图像掩模(在此以阴影线23)来覆盖四个图像中的每个图像的一部分，在所述部分中出现第一预定义的图像区段。此外，第一设备根据每个位于所配属的图像中的第一预定义的图像区段的确定的位置如此确定每个第一图像掩模，使得所述每个第一图像掩模覆盖每个在所配属的图像中出现的第一预定义的图像区段。对于四个摄像机中的一个摄像机的预定义的位置，可用于相应的摄像机的当前记录的图像的第一图像掩模具有一个且同一个构型，并且被一次性地确定。因此，这种第一图像掩模是静态图像掩模。
第一设备也构造用于通过将四个图像在其以第一图像掩模覆盖之后进行合成来产生车辆的车辆周围环境的第一整体图像20和第二整体图像30。此外，第一设备构造用于分别在第一整体图像20和第二整体图像30的图像区域中定位车辆的虚拟模型21，所述车辆的虚拟模型在第一整体图像20与第二整体图像30中的位置和视图相应于所述车辆在车辆周围环境中的位置和视图。
根据本发明的第一实施方式，不借助相应的第一图像掩模覆盖每个在四个图像中的一个图像中出现的第二预定义的图像区段，所述第二预定义的图像区段至少部分地成像车轮。
从第一整体图像20以及从第二整体图像30可以看出，借助位于车辆的驾驶员侧的摄像机当前记录的图像包括第一车轮的成像，所述第一车轮位于车辆的前部区域的驾驶员侧。这可以根据第一车轮的投影22识别出，所述投影分别出现在第一整体图像20和第二整体图像30的以下图像区域中：在所述图像区域中，成像车辆所在地面。从第二整体图像30还可以看出，借助位于所述车辆的副驾驶员侧的摄像机当前记录的图像包括第二车轮的成像，所述第二车轮位于车辆的前部区域的副驾驶员侧。这可以根据第二车轮的投影24识别出，所述投影也出现在第二整体图像30的以下图像区域中：在所述图像区域中，成像车辆所处的地面。图2中示出的第一整体图像20显示车辆周围环境和用于车辆的从第一虚拟视角看的虚拟模型21。图3中示出的第二整体图像30显示车辆周围环境以及用于所述车辆的从第二虚拟视角看的虚拟模型21。
在第一整体图像20中以及在第二整体图像30中还示出区域25，所述区域成像所述车辆自身的阴影。
根据本发明的第二实施方式，用于车辆的第二全方位视野系统包括用于产生车辆的车辆周围环境的至少一个整体图像的第二设备以及四个安装在车辆上的摄像机。在此，第二全方位视野系统的四个摄像机以与第一全方位视野系统的四个摄像机相同的方式安装在车辆上。
在使用第一图像掩模方面，第二设备的工作方式与第一设备相同。
附加地，第二设备构造用于确定每个第二预定义的图像区段的位置，所述第二预定义的图像区段至少部分地成像车轮并且在四个图像中的一个图像中出现，所述四个图像已经由四个摄像机当前记录。在此，根据摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来确定每个在四个图像中的一个图像中出现的第二预定义的图像区段的位置，借助所述摄像机已经当前地记录相应的图像。此外，在此，也根据车轮的当前位置确定每个在四个图像中的一个图像中出现的第二预定义的图像区段的位置，在相应的第二预定义的图像区段中至少部分地成像所述车轮。
第二设备还构造用于，以配属于相应的图像的第二图像掩模来覆盖四个图像中的每个图像的一部分，第二预定义的图像区段出现在所述部分中。此外，第二设备根据每个位于所配属的图像中的第二预定义的图像区段的确定的位置如此确定每个图像掩模，使得所述图像掩模覆盖每个在所配属的图像中出现的第二预定义的图像区段。在此，可用于四个图像中的一个图像的第二图像掩模对于可成像在相应的图像中的车轮的不同的位置也具有不同的构型。这也发生在当以下摄像机位于预定义的位置中时：借助该摄像机已经当前地记录相应的图像。这种第二图像掩模是动态图像掩模，该第二图像掩模对于相应的车轮的不同的位置可以不同地产生。
第二设备还构造用于通过将四个当前记录的图像在其以第一掩模和第二掩模覆盖之后进行合成来产生车辆的车辆周围环境的至少一个整体图像。此外，第二设备构造用于在至少一个整体图像的一个图像区域中定位车辆的虚拟模型，所述虚拟模型在至少一个整体图像中的位置和视图相应于车辆在车辆周围环境中的位置和视图。
因此，通过第二设备产生的整体图像相应于第一整体图像20和第二整体图像30，其中，第一车轮的投影22和第二车轮的投影24不存在，并且例如由相邻图像区域的阴影和纹理所代替。
除上述的书面公开以外，在此，为进一步补充地公开本发明，引入图1至3的图示。

Claims (5)

1.一种用于借助多个图像产生车辆的车辆周围环境的整体图像(20；30)的方法，所述多个图像分别由多个安装在所述车辆上的摄像机中的一个摄像机当前记录，其中，所述整体图像(20；30)显示所述车辆周围环境以及从虚拟视角看的所述车辆的虚拟模型(21)，
其特征在于：
确定每个在所述多个图像中的一个图像中出现的预定义的图像区段(22，23，24)的位置，所述预定义的图像区段(22，23，24)至少部分地成像车身和/或车轮，
以配属于相应的图像的图像掩模来覆盖所述多个图像中的每个图像的一部分，在所述部分中出现所述预定义的图像区段(22，23，24)，
根据每个位于所配属的图像中的预定义的图像区段(22，23，24)的确定的位置如此确定每个图像掩模，使得所述图像掩模覆盖每个在所配属的图像中出现的预定义的图像区段(22，23，24)，并且通过将所述多个图像在其以所配属的图像掩模覆盖之后进行合成来产生所述整体图像(20；30)，
其中，根据所述车辆的当前的转向角来确定至少一个车轮的当前位置，并且根据所述至少一个车轮的当前位置且根据所述多个摄像机中的一个摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来执行至少一个在所述多个图像中的一个图像中出现的预定义的图像区段(22，24)的位置的确定，所述预定义的图像区段至少部分地成像所述至少一个车轮，借助所述摄像机已经当前地记录相应的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
根据多个摄像机中的一个摄像机的当前的内在的和外在的校准参数来执行至少一个在所述多个图像中的一个图像中出现的预定义的图像区段(23)的位置的确定，所述预定义的图像区段至少部分地成像所述车身，借助所述摄像机已经当前地记录相应的图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
创建或使用查找表，所述查找表包括至少一个预定义的图像区段的位置，当至少一个摄像机位于预定义的位置中时，所述至少一个预定义的图像区段能够分别出现在所述多个摄像机中的至少一个摄像机的图像中的相应的位置中，并且当所述至少一个预定义的图像区段在所述至少一个摄像机的当前的图像中出现时，从所述查找表中提取所述至少一个预定义的图像区段的位置。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
在所述整体图像(20；30)的一个图像区域中定位所述车辆的虚拟模型(21)，所述车辆的虚拟模型在所述整体图像(20；30)中的位置相应于所述车辆在所述车辆周围环境中的位置。
5.一种用于借助多个图像产生车辆的车辆周围环境的整体图像(20；30)的设备，所述多个图像分别由多个安装在车辆上的摄像机中的一个摄像机当前记录，其中，所述整体图像(20；30)显示车辆周围环境以及从虚拟视角看的所述车辆的虚拟模型(21)，其特征在于，所述设备构造用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法。
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