CN108725323A - 用于车辆的摄像系统、包括该摄像系统的视镜替代系统以及包括该系统的驾驶员辅助系统 - Google Patents

用于车辆的摄像系统、包括该摄像系统的视镜替代系统以及包括该系统的驾驶员辅助系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了包括捕获单元(30)的用于机动车辆(10)的摄像系统(130)。捕获单元(30)包括光学元件(301)和具有图像传感器表面(304)的图像传感器(303)，并且适于捕获一部分车辆环境。光学元件(301)具有畸变曲线为r＝f(α)的畸变，其中r是从图像传感器表面(304)上显示的物点到光轴(302)与图像传感器表面(304)的交点之间的距离，α是光学元件(301)的光轴(302)与从物点入射到光学元件(301)上的光束之间的角度。当rw＝f(αw)，畸变曲线r＝f(α)具有在0<r<rmax内的转折点αw；rw，其中r”＝f”(αw)＝d2r/dα2(αw)＝0，其中rmax是图像传感器表面(304)上从光轴(302)到图像传感器表面(304)的最远边缘点的距离r＝f(αmax)。

Description

用于车辆的摄像系统、包括该摄像系统的视镜替代系统以及 包括该系统的驾驶员辅助系统
技术领域
本发明涉及用于车辆、特别是商用车辆的摄像系统。本发明还涉及用于包括这种摄像系统的机动车辆的视镜替代系统以及用于包括这种摄像系统的车辆的驾驶员辅助系统。
背景技术
目前，摄像系统越来越多地用在车辆上或车辆内，例如，作为传统视镜的辅助系统而应用在车辆上的摄像系统，例如为载客车辆的驾驶员提供停车辅助。此外，摄像系统越来越多地用在所谓的视镜替代系统中，其中为车辆规定的视镜，例如外后视镜(主视镜)、客车内后视镜或商用车的广角镜和前视镜被完全取代。在这种视镜替代系统中，通常通过视镜可见的相关视场被持续地且实时地显示在车辆驾驶员的监视器或例如设置在车辆内部的另一再现单元上，从而尽管没有设置视镜，车辆驾驶员也能够随时查看相关的视场。此外，在车辆上使用所谓的高级驾驶员辅助系统(ADAS)这样的摄像系统，其中摄像系统捕获的数据(例如取决于相应的当前驾驶情况)被显示给车辆驾驶员，或者为了控制其他车辆部件(例如在距离和/或障碍物检测、路况检测、车道保持辅助、道路标志识别等方面)而评估所拍摄的图像数据。
通常，为了在车辆上使用，基于法律规定或基于摄像系统的目标和预期目的，摄像系统的捕获设备(例如摄像机)必须满足特定要求。例如，对于分辨率，由摄像系统捕获的角度范围，关于图像深度的清晰度等方面的要求。例如，允许从所捕获的图像数据中提取所需数据的这些要求暂时相反，从而例如同时应该/将要记录广角范围，并且同时在捕获角度范围的至少一个区域/部分必须达到非常高的分辨率和焦深。因此，在复杂的车载摄像系统中，通常需要提供多个捕获单元，即使它们指向车辆周围的相同的区域或朝向重叠的区域，并且随后将多个捕获单元所捕获的图像数据组合例如形成联合图像。或者，通过使用多个捕获单元，可以针对不同的、可能相反的要求对每个捕获单元分配其自己的功能，并且随后可以分析由多个捕获单元拍摄的图像数据，例如对于驾驶员辅助系统，从每个图像分别提取指定和分配的信息。
实际操作中，这意味着(例如在视镜替代系统中)通常必须分别由各个捕获单元捕获各个视场，即每个视场至少一个捕获单元。为此，现有技术特别提供了车辆上的摄像系统，其中提供了多个单独的图像传感器和光学器件，即单独的捕获单元，它们的图像数据随后通过拼接(stitching)被而组合。或者，作为已知技术，可设置具有多个图像传感器的共同光学器件，多个图像传感器被组合成较大的图像传感器表面，从而允许借助于共同光学器件来捕获较大的图像，但仍然是相互独立的(几个)图像传感器。
发明内容
基于此，本发明的一个目的是提供一种用于车辆的摄像系统，其中，对于质量和图像数据范围的复杂要求可以通过单个捕获单元尽可能灵活地实现，该单个捕获单元包括具有单个图像传感器表面和单个光学元件的单个图像传感器。此外，本发明的目的还在于提供一种视镜替代系统以及驾驶员辅助系统，其能够通过摄像系统轻松方便地分别实现对于视镜替代系统和驾驶员辅助系统的复杂图像捕获要求。
该目的通过包括权利要求1的特征的摄像系统、包括权利要求18的特征的视镜替代系统和包括权利要求32或权利要求33的特征的驾驶员辅助系统来实现。优选实施例在从属权利要求中进行详细说明。
在本说明书中，包括捕获单元(其具有光学元件和具有图像传感器表面的图像传感器)的摄像系统应理解为如权利要求1所限定的包括至少一个捕获单元的摄像系统。进一步的捕获单元可以在该摄像系统的情况下提供，它们要么也满足权利要求1的要求，要么例如为了捕获车辆左侧或右侧的视场而进行不同地设计。重要的是，权利要求1中限定的摄像系统的捕获单元包括恰好一个光学元件和具有图像传感器表面的恰好一个图像传感器，并且进一步如权利要求1所限定。
该摄像系统基于这样的想法：对捕获单元(例如相机)的光学元件进行改造，使得在单个图像传感器上既可以显示需要高分辨率的区域又可以通过捕获单元捕获相对大的角度(广角)，并且二者可以以结合的方式显示在图像传感器上。图像传感器必须被理解为基本呈平面的记录表面，其中实际描绘由光学元件所捕获图像的图像传感器的表面被称为图像传感器表面。图像传感器表面以及图像传感器例如呈矩形，即图像传感器表面是矩形表面，该矩形表面的边缘在矩形的相互平行的两个边缘处分别具有边缘点。图像传感器通常也是呈矩形，并且基本上对应于图像传感器表面的形状。
光学元件例如包括多个透镜的排列，所述多个透镜依次布置，并且如果需要的话还包括其它光学部件，并且用于将入射光束分别引导至图像传感器和图像传感器表面以集中光束等。光学元件的特性(特别是其畸变)由透镜和光学元件的选择所决定。光学元件具有光轴，其在旋转对称系统的情况下是该系统的旋转对称轴。无论是在旋转对称系统中还是在相对于光轴不旋转对称的系统中，都确保了所产生的成像和入射光束穿过光学元件的路径在任何情况下沿着光轴均为无畸变的，而随着与光轴的距离增加，产生畸变，这是造成图像比例的局部变化的几何畸变。通常，比例的变化是随着图像点距光轴的距离增加而变大，而在围绕一个点旋转对称的旋转对称系统中，所谓的畸变中心对应于光轴和图像传感器表面的交点。取决于光学系统，畸变可能不同；例如，在枕形畸变中，所述变大朝向像场边缘而增加，而在桶形畸变中，朝向像场边缘而减小。
此外，光轴是入射光束通常以未偏转的方式穿过光学元件并照射在图像传感器表面上所沿着的轴线。
因此，用于机动车辆的摄像系统基于这样的想法，即通过使用和选择形成光学元件的特定透镜布置来主动地配置光学元件的畸变，从而可以同时实现例如广角图像(即具有大图像角度的图像)和针对所期望/所需的图像部分具有高分辨率的基本无畸变或只有很少畸变的图像的要求。为此，光学元件具有畸变曲线为r＝f(α)的畸变，其中r是图像传感器表面上显示的物点到光轴与图像传感器表面的交点之间的距离，α是光学元件的光轴与从物点入射到光学元件的光束之间的角度。畸变曲线r＝f(α)在0<r(α)<rmax内具有转折点(αw；rw)，优选为只具有一个转折点(αw；rw)，其中rmax是在图像传感器表面上从光轴到图像传感器表面的最远边缘点的距离r＝f(αmax)。这里，物点是发射入射光束的点，其通过穿过光学元件的入射光束显示在图像传感器表面上。光学元件的光轴与从物点入射到光学元件的光束之间的角度α对应于相应物点所需的最小物镜孔径角，其在下文中被称为物角α。换句话说，物角α是包含在光轴与从物点入射到光学系统的光束之间的角度，只要它在光学系统或光学元件外部。因此，角度(90°-α)是在光束进入光学元件的点处的入射光束与通过该点并垂直于光轴的平面之间的角度。
因此，物角α是指由从光学元件外部的物点入射到光学元件的光束与光轴所形成的角度。在穿过光学元件之后，该物点相应地描绘/显示在图像传感器表面上。
因此，光学元件的畸变曲线r＝f(α)在图像传感器表面内具有转折点，对此，畸变曲线r＝f(α)的二阶导数(即r”＝f”(α)＝0)适用。同时，在α,r坐标系中，在畸变曲线的原点与图像传感器表面上离原点最远的图像传感器表面的边缘点之间的区域中，畸变曲线具有位于转折点一侧的左弯曲部分和位于转折点另一侧的右弯曲部分，右弯曲部分(r”＝f”(α)<0)存在于区域0°<α<αw中，左弯曲部分(r”＝f”(α)>0)存在于区域αw<α<αmax中，其中αmax由图像传感器表面的极限所限定。αmax是对应于从光轴到图像传感器表面的最远边缘点的最大距离rmax的角度α。例如，如果光轴位于图像传感器表面的中心，即在基本呈矩形的图像传感器的形心处，则rmax对应于图像传感器表面上的光轴到矩形的(任意)边缘点的距离。在图像传感器基本呈矩形的情况下，如果光轴为偏心设置，即不在图像传感器表面的形心处，则rmax由光轴到该矩形离光轴最远的边缘的距离所限定。α,r坐标系的原点对应于图像传感器表面上的光轴。
通过使用所描述的畸变曲线r＝f(α)，因此可以分别在光轴与图像传感器的交点和图像传感器上的光轴附近实现具有高分辨率的特定或限定的、相对较大的、无失真的或基本无失真的显示部分，同时，可以捕获大角度部分，其中对于较大的α，即对于距离光轴较远的物点，可以实现相对较高的分辨率，这例如仍然足以用于显示例如法律所规定的视野。在这里，不必使用具有极高分辨率并因此涉及大型数据集的捕获单元。结果，对于畸变校正而言，不需要或者只需要很少的图像数据后处理，这无论如何都不会影响(特别是增加)当前/现有的分辨率。
特别地，具有S曲线形状的畸变曲线使得具有相对较低分辨率的单个图像传感器能够提供关于清晰度、分辨率和类似要求以及关于图像区域的图像表示，其允许通过单个捕获单元在商用车辆周围捕获两个视场，并且在视镜替代系统的监视器或显示单元上显示它们，即使其中一个视场是广角镜的视场。由于可以分别使用分辨率相对较低的图像传感器和捕获单元，因此可以以经济有效且简化的方式设计该系统，如在处理捕获单元的数据的处理单元中，必须处理减少的数据量，并且因此处理数据量的组件(例如捕获单元的计算单元或工作存储器)可以设计得更小，因而成本效益更好。而且，在处理单元采用类似设计的情况下，处理速度较快并且系统负载较低，从而一方面可以执行快速数据处理，另一方面使得处理单元(特别是潜在的电子系统)升温较少，从而可以简化热管理。
除了单个共同/联合捕获单元可以例如捕获两个视场的数据之外，不必组合不同捕获单元的数据，至少不需要达到由共同的捕获单元捕获车辆环境的所需子区域的程度。此外，在车辆上整合和布置所需的数量较少的捕获单元更加容易。
同时，借助于畸变曲线，可以在需要或要求的情况下(即在车辆环境的高度相关区域内，其在车辆环境的捕获子区域内)实现非常高的分辨率。最后，可以利用整个图像传感器表面，使得可以在整个图像传感器表面上实现足够高的分辨率，如果需要的话，使得由数据处理单元读取的图像传感器的一部分可以在图像传感器上被移位/移动(即改变)。例如取决于驾驶情况，或者如果车辆驾驶员希望手动调整由捕获单元捕获的区域(该区域可以显示在车辆的显示单元上)，可以执行读出部分的这种位移(平移)。这意味着不必提供用于调整观看区域/部位的捕获单元的机械调整。这可以通过“改变”图像传感器表面上的读出部分的数据来实现，使得摄像系统更具成本效益且更稳健，并且可以降低故障概率。
在旋转对称的光学元件中，畸变曲线r＝f(α)也是旋转对称的，即对于围绕图像传感器上的光轴的所有角度β都是相同的，该光轴显示为点。在非旋转对称的光学元件中，对于在图像传感器上显示的围绕光轴的不同部分角度范围，可以提供不同的畸变曲线r＝f(α)，即rβ1＝fβ1(α),rβ2＝fβ2(α)…rβn＝fβn(α)，其适用于围绕图像传感器上的光轴的特定部分角度范围。基本上，只要透镜和其他光学部件相对于光学元件的布置所允许，共同畸变曲线所应用的部分角度范围可以任意大。
优选地，摄像系统的畸变曲线r＝f(α)在0<r(α)<rmax内只具有一个转折点(αw；rw)。这允许针对车载摄像系统的要求，特别是一方面针对分辨率和精度而另一方面针对由摄像系统所捕获角度的角度范围来优化地使用可利用的图像传感器表面。
根据特别优选的实施例，畸变曲线r＝f(α)在区域<α<αw中的梯度r’＝dr/dα在畸变曲线的原点或零点(r＝f(0)＝0)处最大。这意味着在紧邻图像传感器表面上的光轴时，畸变曲线r＝f(α)的梯度是最大的，并且随后朝着转折点减小。畸变曲线在零点处的最大值不一定是绝对的；但是，这并不排除在外。通常，如果在畸变曲线r＝f(α)的显示部分中，畸变曲线对于区域0°<α<αw而在零点处具有最大值，那就足够了。这使得能够在光轴周围显示相对较大的区域，或者从该区域内的光轴开始，可以以最大或相对较大的畸变曲线的梯度来显示，特别是对于或者相对于传统畸变曲线(例如等距畸变曲线)而言。在这种情况下，在图像传感器表面上对于相同角度α的距离r小于畸变曲线的情况，该畸变曲线在零点区域或紧邻零点α＝0,r＝0处具有最大可能梯度。
根据另一个特别优选的实施例，畸变曲线r＝f(α)的梯度r’＝dr/dα在转折点(αw；rw)处最小。类似于畸变曲线在零点处的最大可能梯度，这里也将最小值理解为图像传感器上的畸变曲线的显示部分的相对最小值，而不一定是在(几乎)整个畸变曲线上(可能位于图像传感器之外)的绝对最小值。如果该最小值分别在显示部分和图像传感器表面的区域中分别是最小值，即在区域0°<α<αmax中为最小值就足够了。
同样优选的是，在0°<α<αmax的范围内，畸变曲线r＝f(α)的梯度r’＝dr/dα在最大半径rmax处最大。此最大值也不一定是畸变曲线的绝对最大值。如果畸变曲线在区域αw<α<αmax的最大值位于此位置就足够了。
根据一个优选实施例，具有上述特性的畸变曲线可以通过多项式函数 来实现。或者，畸变曲线r＝f(α)也可以由n阶样条(即横截线)来提供。也就是说，它也可以被提供为一步一步地由最大n阶的多项式组成的函数。因此在这种情况下，该多项式不是由单个多项式组提供的，而是由逐步组成的多个多项式组提供的。另一种可能性是提供贝塞尔(Bézier)曲线，它是参数化建模的曲线，因此也可以满在足0<r<rmax范围内(正好)具有一个转折点的要求。这些数学函数分别能够实现光学元件的相对简单的建模和光学元件的畸变曲线。
在特别优选的实施例中，通常为矩形的图像传感器表面的形心以及光轴与图像传感器表面的交点和图像传感器表面上的光轴的图像分别彼此移位。特别是，光轴相对于图像传感器表面偏心地布置，即不布置在形心处。这允许以更具体和改进的方式对于图像传感器表面上的畸变定义和构建所期望的区域，并且如果必要的话，通过处理单元将它们截取或提取出来以便将它们显示在例如对于车辆驾驶员可见的显示单元上，或者针对特定数据而对它们进行评估。因此，可以在图像传感器的几乎整个表面上或在整个图像传感器表面上选择兴趣区，并且可以截取(cut out)或读出所述兴趣区并由数据处理单元进一步处理所述兴趣区。
优选地，该光学元件由排列成一行的多个透镜来实现，并且如果必要的话，可以补充其它的光学部件(例如滤光器)。例如，该光学元件包括具有部分球面之外的表面的至少一个透镜、至少一个非球面透镜和/或具有自由曲面的至少一个透镜。特别优选的是，组合至少两个在其特性和形状方面不同的透镜，因为这能够提供在其畸变曲线r＝f(α)中(正好)具有一个转折点(αw；rw)的光学元件。如果具有不同表面的多个旋转对称的透镜一个接一个地排成一行，这便产生了对于围绕光轴的每个旋转角度β都相同的畸变曲线r＝f(α)。在这种情况下，该光学元件整体而言相对于其光轴旋转对称。如果捕获单元也具有基本上旋转对称的要求(例如对于分辨率而言)，这将是特别有益的。
或者，也可以提供具有关于其光轴不旋转对称的畸变的光学元件，使得围绕光轴的旋转角度为β1的第一畸变曲线rβ1＝f(α)不同于围绕光轴的旋转角度为β2的第二畸变曲线rβ2＝f(α)。然而优选地，上述畸变曲线至少部分地(即对于围绕光轴的某些角度范围而言)相同或非常相似，使得能够满足关于捕获图像的某些区域的分辨率、角度范围等方面的相应要求。基本上，可以提供任意数量的畸变曲线rβn。然而，对于非旋转对称的畸变，只要提供第一畸变曲线rβ1＝f(α)和第二畸变曲线rβ2＝f(α)的至少一部分就足够了。如果所预期的是非旋转对称的畸变，理想的光学元件是变形(anamorphic)的，即其本身不是旋转对称的，从而取决于围绕光轴的旋转角度存在不同的畸变曲线。例如，有可能构成光学元件的一个或多个透镜是变形的。或者，例如可以选择光学元件的单个透镜或光学部件的布置，该布置相对于光学元件的光轴至少部分地偏心。
此外，摄像系统优选地包括用于处理捕获单元的数据的至少一个处理单元和/或用于显示通过捕获单元捕获的信息且对于车辆驾驶员可见的显示单元。用于处理数据的处理单元例如可以在车辆的常规车载计算机(ECU)中提供，或者其可以是专门为摄像系统提供的单独的单元，或者其可以被集成在摄像系统本身。例如，该显示单元可形成为一个监视器、多个监视器或者其他车辆部件上的投影等。除了视觉显示单元之外，显示单元还可以附加地或补充地实现为音频再现单元。此外，它可以例如是在作为驾驶员辅助系统的情况下仅在特定驾驶情况下向驾驶员发出警示的显示单元，其也可以通过视觉显示、声学信号或触觉信号来实现，所述触觉信号例如可以是当处理单元对摄像系统所捕获的图像数据进行评估并发送相应的信号到显示单元而使方向盘产生的振动。
该摄像系统的特别优选的应用是用在视镜替代系统中。目前的车辆越来越多地使用了视镜替代系统，从而取代车辆上或车内的传统视镜。为车辆所规定并因此可采用视镜替代系统进行替代的视镜类型通常由法律规定来定义，例如在欧洲，由联合国欧洲经济委员会(UN/ECE)第46号条例(附录45，目前适用第6次修订稿)进行规定。另一个主题是所谓的附加视觉系统，这些附加视觉系统不是规定的视觉支持，允许根据法律规定监视驾驶员不需要持续和连续可见的区域。这种类型的附加视觉系统的一个例子是，例如作为停车辅助装置的车辆上的倒车摄像头。
在世界上的许多国家，对于轿车规定了车辆内部在驾驶员一侧(并且通常也在乘客侧)设置车内后视镜(根据ECE-R46的“车内后视镜第I组”)和(小型)主视镜(根据ECE-R46的“主视镜(小型)第III组”)。对于商用车辆，通常不规定车内后视镜，因为通常不能通过驾驶室观察车辆后方的视场。相反，除其他视镜外，通常规定了主视镜(大型)(根据ECE-R46“主视镜(大)第II组”)和广角镜(根据ECE-R46“广角镜第IV组”)。主视镜是安装在车辆外部的视镜，驾驶员可将其视为外后视镜。根据国家法规，对于商用车辆还可以规定进一步的视镜，例如近距离/接近视镜(根据ECE-R46“近距离/接近视镜第V组”)和/或前视镜(根据ECE-R46“前视镜第VI组”)。
在各个国家和属地/地区的相应法律要求中，分别定义/规定了车辆周围的必须可通过不同视镜观看并因此也必须可通过摄像监控系统观看到的区域。通常定义一个所谓的视场，它指明了车辆周围道路的平坦水平部分，并且必须在任何时间对车辆驾驶员持续且实时地可见。
例如，轿车的内后视镜的视场在ECE-R46中被定义为，车辆驾驶员可以观察到道路的平坦水平部分，其以车辆的纵向中心平面为中心且具有20米的宽度，并且从车辆驾驶员的眼点后面的60米处开始延伸至地平线。用于轿车的主外后视镜的视场被定义为，对于车辆的驾驶员侧，该车辆驾驶员可以至少观察到宽度为5米的道路的平坦水平部分，其在车辆侧由平行于车辆的纵向中心平面并且延伸穿过车辆的驾驶员侧的最外点的平面进行界定，并且从车辆驾驶员的眼点后面的30米处开始延伸至地平线。主外后视镜的视场还包括宽度为1米的道路带，其在车辆侧由平行于车辆的垂直中心纵向平面并且延伸穿过车辆的驾驶员侧的最外点的平面进行界定，并且以穿过车辆驾驶员的眼点的垂直平面的后方4米处为起点。乘客侧的外后视镜的视场类似地在车辆的乘客侧进行定义。
例如，商用车辆的驾驶员侧(这同样适用于乘客侧)的主视镜(主外后视镜)的视场在ECE-R46中被定义为，车辆驾驶员可以至少观察到道路的平坦水平部分，其具有4米的宽度，其在车辆侧由平行于车辆的垂直中心纵向平面且穿过车辆的驾驶员侧的最外点的平面进行界定，并且从车辆驾驶员的眼点后方的20米处开始延伸至地平线。该视场还包括宽度为1米的道路带，其在车辆侧由平行于车辆的垂直中心纵向平面并且穿过车辆的驾驶员侧的最外点的平面进行界定，并且以穿过驾驶员的眼点的垂直平面后方4米处为起点。通常仅在商用车辆中而不是在轿车中提供的广角镜的视场被限定为使得车辆驾驶员可以至少观察到宽度为15米的道路的平坦水平部分，其在车辆侧由平行于车辆的垂直中心纵向平面并且穿过车辆的驾驶员侧的最外点的平面进行界定，并且从驾驶员的眼点之后至少10米延伸至25米。广角镜的视场还包括宽度为4.5米的道路带，其在车辆侧由平行于车辆的垂直中心纵向平面的平面并且穿过车辆的驾驶员侧的最外点的平面进行界定，并且以穿过驾驶员的眼点的垂直平面后方1.5米处为起点。
根据ECE-R46，例如设置近距离或接近视镜的视场，使得车辆驾驶员可以观察到车辆外部的道路的至少一个平坦水平部分，其由以下平面进行界定：平行于车辆的垂直中心纵向平面并穿过车辆的乘客侧最外点的平面；平行于该平面并与该平面间隔2米的平面；平行于穿过车辆驾驶员的眼点的平面并位于该平面后方1.75米的平面；在穿过车辆驾驶员的眼点的平面的前方1米并平行于该平面延伸的垂直平面，或者穿过车辆保险杠的最外点的平面，如果该平面在穿过车辆驾驶员的眼点的平行平面前方的距离小于1米。在近距离或接近视视镜的视场被距离地面2.4米以上的视镜捕获或被相应的捕获设备捕获的车辆中，所描述的视场被扩展，使得驾驶员可以观察到沿着车辆侧面并且在近距离或接近视镜的上述视场之外的道路的平坦水平部分，其前部可以具有2米半径的倒圆，并且由以下的平面所界定：在横向上，在车辆侧平面的前面4.5米的距离处延伸的平面；在后方，平行于穿过车辆驾驶员的眼点的垂直平面并布置在该垂直平面后方1.75米处的平面；在前方，平行于穿过车辆驾驶员的眼点的垂直平面并布置在该垂直平面前方3米处的平面。
根据ECE-R46，必须提供前视镜的视场，使得驾驶员可以观察/俯视道路的平坦水平部分，该平坦水平部分由以下平面所界定：垂直的横向平面，其穿过车辆前部的最前端，在该平面前方2米延伸的垂直横向平面；平行于车辆垂直中心纵向平面的平面，该平面穿过车辆的驾驶员侧的最外点，以及平行于车辆的垂直中心纵向平面的平面，其在车辆的乘客侧的最外点的2米距离处延伸。
在本说明书中，如果提到主视镜、广角镜、车内后视镜、近距离镜、前视镜等的视场，则相应的视场分别在国家现行法规中定义，它们对应于所描述的视镜的视场。如果没有适用于所述视场的相应的国家法规或定义，所描述的大小必须被视为各自视场的定义。
优选地，除了用于处理摄像系统所捕获的数据的处理单元外，视镜替代系统优选地包括用于可视地显示借助于捕获单元而为驾驶员捕获的信息的显示单元，并设计为使得该显示单元显示对车辆驾驶员可见的数据。这可以通过例如位于车辆内部或外部的监视器或通过在车辆部件上的投影来实现。
优选地，视镜替代系统适于在显示单元上显示对于车辆驾驶员可见的至少一个视场。具体而言，该视场可以是上述视场之一。
根据另一个优选实施例，视镜替代系统适于通过具有共同/联合图像传感器(即单个图像传感器)的摄像系统的共同/联合捕获系统在同一车辆侧捕获主视镜的视场和广角镜的视场，并将其显示在对于驾驶员可见的显示单元上。特别是由于捕获单元的光学元件的特征畸变曲线，它是用于捕获主视镜的视场和广角镜的视场的共同/联合的单个捕获单元，因此可以提供商用车辆的广角镜的视场所需要的相对较大的显示角度，以及特别是对于主视镜的视场以及就深度(即主视镜的视场沿着商用车辆向后的延伸)而言所需的足够的分辨率。
如果不是主视镜的视场和广角镜的视场，而是近距离/接近视镜的视场和前视镜的视场同时被共同/联合摄像系统(特别是单个捕获单元)捕获，以上同样适用。
根据优选实施例，如果车辆周围的至少两个视场被显示为对于驾驶员来说是可见的，并且通过相同的捕获单元(即相同的光学元件和相同的图像传感器)捕获，则第一视场可见地显示在显示单元的第一区域中，而第二视场可见地显示在显示单元的与第一区域光学分离的第二区域中。这种光学分离可以例如通过在共用监视器的两个不同的区域中分别显示第一视场和第二视场，即在共用显示单元上借助于分屏方法来实现。例如，如果主视镜和广角镜的视场被捕获，则主视镜的视场可以显示在第一区域中，广角镜的视场可以显示在位于第一区域下方或上方的第二区域中，其中优选为固定分离，例如以条的形式或叠加光学分离(例如线)的形式。也就是说，在捕获的图像数据中，处理单元提取待显示在第一区域中的数据和待显示在第二区域中的数据。因此，当相应视野被显示时，它们对于的车辆驾驶员而言是清楚可识别的。对于在车辆的运行期间相应视场在何处显示的问题，优选为不改变显示单元上的第一部分和第二部分中的视场显示。
优选的是，处理单元适于将从捕获单元接收到的数据分离或者提取成待显示在显示单元的第一部分中的数据和待显示在显示单元的第二部分中的数据。当然，借助于处理单元可以实现进一步的图像处理，例如使得附加信息被叠加，指出所存在的危险，或者在整个视场被始终可见地显示的情况下，例如根据行驶方向和/或速度而在相应的区域中对视场进行放大或缩小。
这里可能的是，第一区域的数据和第二区域的数据从图像传感器上的重叠区域被提取出来，即图像传感器上提取第一区域的信息的区域与图像传感器上提取第二区域的信息的的区域例如在水平方向上重叠。在从图像传感器提取信息之后，如果需要，可以将提取的区域以不同的比例因子进行数字放大。
除了在显示单元上显示两个单独的区域，也可以在显示单元上的单个无缝邻接图像(全景视图)中显示两个视场。这是可能的，因为待显示的数据是通过共同图像传感器捕获的，并且因此使用相同的光学器件来捕获两个视场，使得不必将具有不同畸变的两个不同光学器件组合成一个无缝的图像(这在需要相当大的额外调整和计算工作量的情况下才可能实现)。尽管如此，至少在垂直于它们(虚拟)界面的方向上，两个区域可以通过不同的比例因子来放大或缩小，即例如通过垂直方向上的相同比例因子、而水平方向上不同的比例因子来实现。
优选地，处理单元适于根据由传感器捕获并由处理单元发送的信息(例如车辆的行驶方向)来调整第一区域和/或第二区域的信息，该信息是从由捕获单元捕获的数据中提取的关于它们在图像传感器上的捕获单元所捕获图像中的位置的信息。例如，如果借助于捕获单元(例如驾驶方向传感器，即捕获转向角的传感器)捕获商用车的广角镜和主视镜的视场，可以提供数据以提示处理单元调整信息提取区域，其中由显示单元显示给驾驶员的信息从该信息提取区域中被提取。例如，在向前行驶时，可以在图像传感器表面的用于主视镜视场的第一区域中提供待显示的信息，而当沿着弯道行驶时(即在转弯时)，该信息可以被提供在图像传感器表面的第二部分中。因此，可以在无需实际调整捕获单元的情况下调整/更新所期望的可视区域。即使在图像传感器上的提取区域被改变的情况下，在图像传感器表面的区域中具有转折点的畸变曲线也能够确保图像的最佳的和足够的清晰度。具体地说，图像传感器表面的读出部分被这样移动(所谓的平移)，使得驾驶员能够更好地观看视场，并且由于捕获单元的畸变曲线，也可以对其进行筛选，以便可以在没有显著畸变校正或图像处理的情况下使用。因此不再需要对捕获单元进行机械调整。
如果车辆驾驶员想要手动调整由类似于视镜的摄像监控系统所实现的虚拟视镜，也可以使用这种方法。
根据要求，传感器可以使用单个车辆传感器，或者可以使用至少两个车辆传感器的组合，例如，位于车辆不同侧的功能相同的传感器(例如车轮传感器)或不同的传感器。
与指示车辆行驶方向的传感器不同的传感器也可以引起/触发图像传感器表面上的提取信息区域的位移。
根据一个优选实施例，在视镜替代系统中，捕获单元的光轴的布置(特别是捕获单元的光学元件的光轴的布置)被定向成使得其与视场或视场之一相交。优选地，如果所捕获和显示的视场是主视镜和广角镜的视场，则光轴与道路的平面水平部分中的视场相交，它们的交点与车辆的侧向边界线具有最大5米的距离，其中该侧向边界线是平行于车辆的中心纵向平面的平面(该平面穿过车辆的最外侧或横向最外侧点)的交线。因此，通过该交点且受主视镜的视场限制所限定的直线视线段有可能位于畸变曲线的向右弯曲的区域中，即位于畸变曲线的二阶导数小于0(r”＝f”(α)<0)的区域中。这里，畸变曲线的转折点优选地位于该直线视线段之外。因此，与传统的畸变曲线相比，对于角度为α的入射光束，该区域可以覆盖图像传感器的相对较大的区域，因此可以以高分辨率进行显示。
根据一个优选实施例，视镜替代系统适于借助于捕获单元捕获车辆的一部分，并且将其显示在对于车辆驾驶员可见的显示单元上。这使得驾驶员能够容易地定位他自己，尤其是在商用车辆中，能够对商用车辆的空间状况和可能的障碍物的概况有更好的了解。
作为替代的或补充的视镜替代系统，摄像系统可用于高级驾驶员辅助系统(ADAS)。在此，可以评估所捕获的信息，例如关于其他车辆环境信息，例如道路线、交通标志、其他道路使用者等的存在，并且例如将这些信息提供给自适应巡航控制系统(ACC、ADR、STA)、紧急制动辅助系统(ABA)、主动车道保持辅助系统(LKA、LKAS)以及车道改变辅助系统等，它们都作为驾驶员辅助系统(ADAS)的一部分或构成驾驶员辅助系统(ADAS)，并且借助于控制单元向其他车辆部件提供相应的输出。
在特别优选的实施例中，当沿着车辆的向前行驶方向观看时，摄像机指向前方。这对于自动距离控制等是特别有利的。此外，驾驶员辅助系统捕获的信息可以在应用视镜替代系统或者另一辅助系统的情况下输出和/或显示给驾驶员。例如，可以借助于音频信号、触觉信号等(例如方向盘的振动)将相应的警告信号输出给驾驶员，并警告驾驶员注意例如危险的情况。
附图说明
在下文中，借助于附图示例性地描述本发明，其中：
图1是使用根据本发明的摄像系统的视镜替代系统的示意图；
图2是具有根据本发明的摄像系统的商用车辆的透视图；
图3是摄像系统的基本部件的简化截面图；
图4是根据图3的摄像系统的基本部件的透视图；
图5示出了摄像系统的捕获单元的光学元件的结构的实施例的示意性透视截面图；
图6是摄像系统的捕获单元的光学元件的详细结构的另一截面透视图；
图7示出了在α,r坐标系中的捕获单元的光学元件的畸变曲线；
图8示出了捕获系统的捕获单元的光学元件的畸变曲线的一阶导数；
图9示出了摄像系统的捕获单元的光学元件的畸变曲线的二阶导数；
图10a示出了与传统畸变曲线相比较的摄像系统的捕获单元的光学元件的畸变曲线；
图10b是图10a的局部图，其示出了该畸变曲线的原点周围的畸变曲线；
图11是示出了根据图2的主视镜和广角镜的视场的捕获单元的图像传感器的示意图；
图12是图11所示实施例的摄像系统的捕获单元的畸变曲线的局部图；
图13是商用车辆的示意性俯视图，其示意性地示出了取决于车辆的驾驶状况的待说明的区域的移动；和
图14是摄像系统的捕获单元的图像传感器表面的示意图，其示出了图像传感器表面上根据图13的兴趣区的移动/位移。
具体实施方式
图1示出了例如用于商业车辆的视镜替代系统100的示意图。该视镜替代系统100可以集成在驾驶员辅助系统中，或者可以用作单独的视镜替代系统100。该视镜替代系统100包括摄像系统130、处理单元120和显示单元110。捕获的图像数据由摄像系统130提供给处理单元120，处理单元120在充分处理之后将这些图像数据提供给显示单元110，以便显示车辆驾驶员可见的图像数据。视镜替代系统100可以进一步与一个或多个车辆传感器140耦合，车辆传感器140也向处理单元120提供数据，例如车辆的当前驾驶状态(转向角、驾驶速度、驾驶方向)，当处理从摄像系统130接收到的数据时，处理单元120也将车辆传感器140提供的那些数据考虑在内。或者，车辆传感器140可以直接与摄像系统130耦合，从而根据由车辆传感器140接收的数据而对摄像系统进行直接控制。因此，处理单元120还可以将用于控制摄像系统130的数据输出到摄像系统130。
处理单元120可以作为独立于摄像系统130的处理单元被提供，例如以车辆的车载计算机的形式，或者可替代地，它可以被集成到摄像系统130中。显示单元110例如是设置在车辆中的监视器，其中从处理单元120提供的数据显示为对于车辆驾驶员是可见的。或者，作为设置在车辆内的监视器的替代，可以设置安装在车辆外部的显示单元，例如设置在常规车辆视镜的区域。此外，显示单元可以以在车辆内部的车辆结构部件上的突出部的形式实施。关于显示单元110，必须注意的是，除了设置所示的用于显示处理单元120提供的数据的监视器的实施例之外，多个单独的监视器或显示单元也可以构成显示单元。根据需要，这些监视器可以形成相同或不同的形状。
此外，特别是如果作为驾驶员辅助系统(ADAS)使用时，如果需要，视镜替代系统100(特别是其处理单元120)可以与车辆150的其他信息或控制部件连接，所述部件可以是供驾驶员使用的显示单元(例如音频消息单元)，或者直接控制车辆(例如转向辅助)的组件。
摄像系统130包括至少一个捕获单元30，其将在下文中更详细地描述；然而，它也可以包括多个上述类型的捕获单元30。此外，可以提供另外的捕获单元31，其不一定必须满足针对捕获单元30的要求。因此，如图1所示，处理单元120分别从各个捕获单元30和31直接接收图像数据，而不是从整个摄像系统130接收所述图像数据。因此，处理单元120也可以将控制信号直接提供给单独的捕获单元30、31。
图2示出了设置有根据图1的视镜替代系统100的商用车辆10的透视图。相应地，一个或多个捕获单元30安装到商用车辆10。如图2所示，安装在车辆上的示例性视镜替代系统100适于借助于捕获单元30捕获主视镜的视场11和广角镜的视场12，并且以商用车辆10的驾驶员可见的方式在车辆10的驾驶室中显示/显示。在图2中，主视镜的视场11和广角镜的视场12通过虚线(主视镜的视场11为长虚线，广角镜的视场12为短虚线)示意性地示出在车辆10旁边的平面路面上。
此外，在图2中，向前行驶方向由箭头D表示。在本说明书中所指的所有方向(即前方、后方、左方、右方等)参照车辆的向前行驶方向D。
在图2中示出的主视镜的视场1从车辆的侧向边界线13在横向方向上远离车辆并且向后延伸。侧向边界线13是由平面水平道路与平行于车辆的中心纵向线(未示出)的平面相交并且穿过车辆横向上的最外侧点的线。
例如由摄像机提供的捕获单元30的光学元件301(图3、4)的光轴302在横向方向上相对于车辆的中心纵向平面和路面以一定角度延伸，使其与道路表面上的主视镜的视场11相交。这意味着在图2所示的实施例中，光轴302与路面的交点S位于主视镜的视场11内。优选地，当沿车辆的纵向方向观察时，交点S位于捕获单元30后方的距离最远为6m，更优选地在4m至5m的范围内。
此外，图2中用细虚线示出了一条直线视线段14，该直线视线段由垂直于侧向边界线13并穿过光轴302与路面的交点S的直线段所限定，其位于主视镜的视场11的区域内。
在下文中，参考图3和4更详细地描述摄像系统130的捕获单元31，图3和图4分别以剖面图和(剖切)透视图示意性地示出了穿过图示光学元件的光束路径，以及参考图5和图6，其示意性地示出了光学元件的结构的实施例。
光学元件301和图像传感器303形成用于机动车辆的摄像系统的捕获单元30的基本部件。从图3和图4中可以看出，在本实施例中，光学元件301围绕光轴302基本旋转对称。这意味着从物点入射到捕获单元30上的任何光束将以相同的角度(例如相对于光轴302的角度α1)进行显示，在图像传感器表面304上围绕光轴旋转对称地以相同的畸变进行显示。角度α(在下文中也被称为物角α)对应于光束入射到光学元件301中的入射角，光学元件301具有垂直于光轴302的入射表面(未实际示出)。相应地，以物角α1入射的任何光束以相对于光轴302的距离r1显示在图像传感器表面304上。这里，图像传感器表面304是在光学元件301的整个图像光圈/开口角度内被设置为实际用于显示的表面，即适合于显示并且其面向光学元件301的图像传感器302的表面。
图3和图4示意性地示出了针对不同物角α1,α2,…αn，穿过光学元件301的光束路径在以及它们各自在图像传感器303的图像传感器表面304上所显示的距离r1,r2,…,rn。由于在所示实施例中光学元件301是旋转对称的，所以距离r1,r2,…,rn和穿过光学元件301的光束路径也相对于光轴302旋转对称。光轴302(其中α＝α0＝0°,r＝r0＝0)在α,r坐标系的畸变曲线的原点(α＝0；r＝0)处穿过图像传感器表面304。
如图5和图6中示意性示出的光学元件301由透镜系统和(必要时的)其他光学部件组成，并且包括多个旋转对称的透镜，该多个旋转对称的透镜一个接一个地排成一行，具有所谓的畸变曲线r＝f(α)，其是引起图像比例局部变化的光学元件的几何成像误差。由于光学元件301的旋转对称性，图3和4所示实施例的畸变曲线r＝f(α)也相对于光轴302旋转对称。
图5中示出了透镜布置的实施例。这里，七个透镜314至320在入射光的路径中(在图5中从左至右)布置成一行。透镜314是球面凸凹透镜，透镜315是球面凸凹透镜。透镜316由球面凹凸透镜形成，透镜317由具有凹凸表面和凹面的自由曲面透镜(非球面透镜)形成，透镜318是球面双凸透镜，透镜319是具有凸面和凸凹面的非球面透镜，透镜320是具有凹面和凸凹面的非球面透镜。透镜317和320的自由曲面也是旋转对称的，使得由七个透镜形成的图5实施例的光学元件301相对于光轴302旋转对称。在如图6所示的实施例中，传感器保护玻璃305和红外滤光器329可以设置在图像传感器303的前面(参见图6的实施例)。同样在这种情况下，光学元件301具有示意性指示的光束路径以及具有在区域0<r<rmax中的转折点的畸变曲线r＝f(α)。
在图6所示的光学元件301的替代实施例中，光学元件301包括沿入射光的光束路径排列成一行(图6中从左到右)的八个透镜306,307,308,309,310,311,312,313。在入射光通过透镜到达图像传感器303的顺序中，透镜306是球面凸凹透镜，透镜307是球面凸凹透镜，透镜308是球面凹凸透镜，透镜309和310分别是球面双凹透镜，透镜311是球面双凹透镜，透镜312是具有旋转对称的凸凹表面和凸表面的自由曲面透镜(非球面透镜)，透镜313是非球面的凹球面凸透镜。此外，传感器保护玻璃305以及红外滤光器329被设置为在图像传感器303前方的附加光学部件。借助于这种透镜布置，如图6中的一些光束示例性地示出的那样，入射光被引导穿过光学元件301并被光学元件301改变方向。由于相应的透镜布置，因此光学元件301整体上具有畸变曲线r＝f(α)，其在图像传感器表面304的区域0<r<rmax中具有转折点。
图5所示的光学系统和图6所示的光学系统都包括作为另一个部件的光孔330。如果需要，可以提供额外的滤光器、光孔等。透镜可以由例如玻璃(特别是球面透镜)或合成材料形成。必要时可以组合不同的材料。此外，透镜可以设置有例如气相沉积的金属涂层或不同的涂层，其通常对光折射没有影响，而仅用于影响散射、消除所不希望的反射等。
图5和6所示的实施例中的大多数透镜307至320是具有至少部分球面的透镜。然而，例如透镜312、317和320是所谓的非球面透镜，其具有至少一个不是部分球形的表面。尽管在图5和图6中未示出，但通过选择关于光轴302不旋转对称的合适透镜，也可以形成变形(anamorphic)光学元件301，使得光学元件具有相对于光轴不旋转对称的畸变曲线。
借助于图5和6中所示的示例性透镜布置，可以生成光学元件的旋转对称畸变曲线r＝f(α)，其是在最大距离rmax内具有转折点(αw；rw)的函数r＝f(α)，该最大距离rmax是图像传感器表面304上的点相对于图像传感器表面304上的光轴302的最大距离。对于畸变曲线r＝f(α)，为了在区域0<r(α)<rmax内获得转折点，其中αw对应于图像传感器表面304上的小于rmax的半径rw，必须满足以下条件：r”＝f”(αw)＝d2r/dα2(α＝αw)＝0；当0<α<αw时，r”＝f”(α)<0；当αw<α<αmax时，r”＝f”(α)>0。例如可以通过根据图5和6的光学元件的透镜布置来实现的这种类型的畸变曲线在图7中示意性地示出。其一阶导数在图8中示出，并且其二阶导数在图9中示出。
如图7所示，在一个α,r坐标系中，一个转折点(αw；rw)出现在区域[0；rmax]中。此外，在特定物角α＝α2＝αw时，畸变曲线的二阶导数(图9)为零，即在αw处具有过零点。如图9所示，在转折点之前，即在0°<α<αw的区域中，畸变曲线r＝f(α)的二阶导数为负；对于区域αw<α<αmax，畸变曲线为正。这意味着，如图7所示，畸变曲线r(α)在第一区域0°<α<αw向右弯曲，而在第二区域αw<α<αmax向左弯曲。
图7中的α,r坐标系的原点，即r＝0mm,α＝0°，对应于光轴302在图像传感器上的点。rmax是图像传感器上的点可以距离光轴302的最大距离。如果在矩形图像传感器中光轴是居中的，即布置在形心处，并且矩形图像传感器具有边长a,b，则适用 如果光轴没有居中地布置在图像传感器上，则距离rmax是图像传感器表面304上的光轴302到该图像传感器表面304的最远角落之间的距离。
图10a和10b还示出了同样在α,r坐标系中与现有技术的几个畸变曲线相比较的捕获单元30的光学元件301的畸变曲线r＝f(α)。图10b显示了α,r坐标系原点区域中的放大局部Z。在区域0<α<αmax具有的转折点(αw；rw)的畸变曲线r＝f(α)由实线示出并且由f1表示。f2代表心射(gnomonic)畸变曲线(无畸变)，f3是立体畸变曲线(即共形(conformal)畸变曲线)，f4是等距畸变曲线，f5是等面积畸变曲线，f6是正交畸变曲线。畸变曲线的焦距被选择为使得所有畸变曲线通过点(αw,rw)。
从图10a和图10b中可以看出，畸变曲线f1在(αw；rw)处具有转折点，其中畸变曲线的曲率从向右弯曲(在区域0<α<αw中)变为向左弯曲(在区域αw<α<αmax内)。此外，特别是从图10b中可以看出，畸变曲线f1在α,r坐标系的原点附近范围内的梯度很大，特别是与其他畸变曲线相比较。这意味着在图像传感器303上提供了用于显示相对较小角度的相对较大的空间，这具有能够以高分辨率显示该区域中的区域的效果。此外，畸变曲线r＝f1(α)在转折点(αw；rw)处的梯度最小，即在转折点本身和其附近，存在相对较低的梯度。最后，对于αmax，畸变曲线的梯度优选为最大或相对较大，如可从图10a中的图示特别看出的那样。
如图7至10b所示的畸变曲线例如由多项式函数描述。或者，样条函数可以描述畸变曲线，所述样条函数是部分多项式函数，即由多个多项式部分/单元组成的函数，或者贝塞尔曲线，它是数学上制定的曲线(数值生成的曲线)。
参考图11和图12，解释了在图像传感器表面304上借助摄像系统130捕获的用于商用车10(图2)的视场11,12的显示。图11所示的图像传感器303的图像传感器表面304呈矩形，其具有矩形的边长a和b。从图11中可以看出，在所示的实施例中，光轴302相对于图像传感器表面304偏心设置，即超出图像传感器表面304的形心。具体而言，光轴302相对于矩形图像传感器表面304的边a偏心。这产生了从图像传感器表面304上的光轴302到图像传感器表面304的最远角落的最大距离r3＝rmax。此外，根据图10a和图10b，示出了以光轴302为中心的那些半径，它们通过畸变曲线r＝f(α)的转折点(r2＝rw)，半径rSB对应于光轴302到平行于边线a的传感器表面边缘的最大距离；半径rSH对应于从传感器表面304上的光轴302到平行于传感器边缘b的传感器表面边缘的最大距离；以及半径r1，其对应于如图10a和图10b所示的角度α1处的第一半径r1。此外，在图11中还示出了主视镜的视场11(见图2)的显示图像11’、广角镜的视场12
(见图2)的显示图像12’以及地平线的显示图像15’。具体可以看出，主视镜的视场11的显示图像11’主要位于半径r1内的区域内，使得半径r1内的该区域相对于现有技术的普通畸变曲线以更高的分辨率进行显示。而且，广角镜的视场12的整个显示图像12’可以在具有相同光学元件的相同图像传感器上实现。没有必要设置第二光学元件和/或第二图像传感器并且随后组合用于显示的图像。
此外，在图11中，还示出了直线视线段14(见图2)的显示图像14’。从图11中可以看出，该线段基本上平行于图像传感器表面304的横向边缘(横向边缘a)而延伸。
在图12中，除了畸变曲线r＝f1(α)的显示图像之外，直线视线段的显示图像14’也表示在该α,r坐标系上。可以清楚地看出，主视镜的视场11的显示图像的整个宽度位于区域0<α<αw内，该区域处于畸变曲线r＝f(α)的向右弯曲的区域中，因此(特别是与传统光学系统的畸变曲线相比)具有高分辨率。
在当前描述的实施例中，在摄像系统130被用在车辆的视镜替代系统100中的情况下，视镜替代系统100的处理单元120可以随后评估由图像传感器303捕获的图像数据，并将其显示在例如对于商用车驾驶室内的驾驶员可见的例如监视器上。在本实施例中，主视镜的视场11和广角镜的视场12读出为不同的区域，并且在(未示出的)优选实施例中，以显示单元110的不同区域显示给驾驶员。所述不同的区域可以设置在共同的监视器上或不同的监视器上。因此，可以模拟商用车驾驶员的主视镜和广角镜的通常外观。如果摄像系统130例如使用在驾驶员辅助系统中，则图像传感器表面304的兴趣区也可以通过处理单元针对特定环境信息(例如道路线、交通标志、其他道路使用者等)进行评估，并且取决于所捕获和确定的信息，它可以在驾驶控制系统中受到干扰，可以向驾驶员发出提示或信息等。
在如上所述的视镜替代系统100中，根据车辆(例如商用车辆10)的驾驶状况，还可以从图像传感器表面304的不同区域提取待通过显示单元100显示给驾驶员驱的数据，即在驾驶操作期间的不同时间评估图像传感器表面304的不同部分。上文是参照图13和14示例性地进行描述。
图13示出了在向前行驶或直线前行期间的商用车辆的俯视图，其中示意性地示出了主视镜的视场11和广角镜的视场12。图14示出了同样是直线前行的具有视场11的显示图像11’和视场12的显示图像12’的图像传感器表面304。如上所述，在正常直线前行期间，分别用于示出/显示主视镜的视场11和向驾驶员提供主视镜的视场11的区域21’从图像传感器表面304的特定的第一部分中的数据中提取。如果驾驶状况发生变化，而车辆上的捕获单元30的对准不改变的情况下，兴趣区从原来的兴趣区21改变至移位/移动兴趣区22。如果车辆(特别是具有拖车的商用车)沿曲线行驶或执行操纵过程，情况可能如此。在这种情况下，如图13所示，对应于主视镜的视场11的兴趣区转移到区域22。通过包括捕获单元30(其中捕获单元30包括具有上述类型的畸变曲线r＝f(α)的光学元件301)的摄像系统130，也可以图像传感器表面304上提取图像传感器数据的区域改变至如图14所示的图像传感器表面304上的提取图像数据的区域22’。这是可以实现的，而不会丢失图像数据的所需精度(即特别是分辨率)，因为畸变曲线r＝f(α)可以在可以提取数据的所有区域中提供所需的分辨率和畸变，而不需要对数据进行后处理。因此，可以分别根据驾驶情况更新视场11及其显示的图像11’。捕获单元30的机械调整不是必需的。而是，调整可以仅通过在选定区域中的图像传感器304的图像数据的数据提取来实现。
这些优点通过使用包括具有畸变曲线r＝f(α)的光学元件301的至少一个捕获单元30来实现，该畸变曲线在图像传感器表面304上的点到图像传感器表面304上的光轴302的最大距离内具有转折点。
这里明确指出，为了原始公开的目的以及为了不依赖于实施例和/或权利要求中的特征组成而限制要求保护的发明的目的，在说明书和/或权利要求书中公开的所有特征旨在分别地且彼此独立地公开。
附图标号列表
10 商用车
11 主视镜的视场
12 广角镜的视场
13 侧向边界线
14 直线视线段
11' 视场11的(显示)图像
12' 视场12的(显示)图像
14' 直线视线段14的(显示)图像
15' 地平线的(显示)图像
21' 提取部分
22' 提取部分
30 捕获单元
31 捕获单元
301 光学元件
302 光轴
303 图像传感器
304 图像传感器表面
305 传感器保护玻璃
306 透镜
307 透镜
308 透镜
309 透镜
310 透镜
311 透镜
312 透镜
313 透镜
314 透镜
315 透镜
316 透镜
317 透镜
318 透镜
319 透镜
320 透镜
329 红外滤光片
330 光孔
100 视镜替代系统
110 显示单元
120 处理单元
130 摄像系统
140 车辆传感器
150 控制装置
f 畸变曲线
f1 畸变曲线
f2 畸变曲线(无畸变，心射)
f3 畸变曲线(共形，立体)
f4 畸变曲线(等距)
f5 畸变曲线(等面积，正交)
f6 畸变曲线(正交)
fβi 畸变曲线
a 图像传感器表面的侧边
b 图像传感器表面的侧边
D 车辆的前进方向
S 交点
α 入射光的物角
β 围绕光轴的旋转角度
r 图像传感器表面上的点到光轴的距离

Claims (35)

1.一种用于车辆(10)的摄像系统(130)，包括捕获单元(30)，该捕获单元包括光学元件(301)和具有图像传感器表面(304)的图像传感器(303)并且适于捕获一部分车辆环境，
其中，
所述光学元件(301)具有畸变曲线为r＝f(α)的畸变，其中r是从所述图像传感器表面(304)上描绘的物点到所述光轴(302)与所述图像传感器表面(304)的交点之间的距离，α是所述光学元件(301)的所述光轴(302)与从所述物点入射到所述光学元件(301)中的光束之间的角度，
当rw＝f(αw)时，所述畸变曲线r＝f(α)具有在0<r<rmax内的转折点(αw；rw)，其中r”＝f”(αw)＝d2r/dα2(αw)＝0，其中rmax是所述图像传感器表面(304)上从所述光轴(302)到所述图像传感器表面(304)的最远边缘点的距离r＝f(αmax)，以及
对于所述畸变曲线的曲率，
当0°<α<αw时，r”＝f”(α)<0
当αw<α<αmax时，r”＝f”(α)>0。
2.根据权利要求1所述的摄像系统(130)，其中，所述畸变曲线r＝f(α)恰好在0<r<rmax内具有一个转折点(αw；rw)。
3.根据权利要求1或2所述的摄像系统(130)，其中，在区域0°<α<αw中，所述畸变曲线r＝f(α)的梯度r’＝dr/dα在所述畸变曲线的零点r＝f(0)＝0处最大。
4.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中，在所述畸变曲线的所述转折点r＝f(αw)＝rw处，所述畸变曲线r＝f(α)的梯度r’＝dr/dα最小。
5.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中在所述畸变曲线的区域αw<α<αmax中，其中αmax(r＝f(αmax)＝rmax)，所述畸变曲线r＝f(α)的梯度r’＝dr/dα最大。
6.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中，所述畸变曲线r＝f(α)是多项式函数
7.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统，其中，所述畸变曲线r＝f(α)是样条函数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中，所述畸变曲线r＝f(α)是贝塞尔曲线。
9.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中所述图像传感器表面(304)的形心和所述光轴(302)与所述图像传感器表面(304)的交点不重合，其中尤其是所述光轴(302)相对于所述图像传感器表面(304)偏心设置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中，所述光学元件(301)包括具有不同于部分球体的形状的至少一个透镜。
11.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中所述光学元件(301)包括至少一个非球面透镜。
12.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中，所述光学元件(130)包括彼此不同的至少两个透镜。
13.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，其中所述光学元件(103)具有相对于其光轴(302)旋转对称的畸变，使得所述畸变曲线r＝f(α)对于围绕所述光轴(302)的每个旋转角β都相同。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的摄像系统(130)，其中，所述光学元件(301)具有相对于其光轴(302)不旋转对称的畸变，使得对于绕所述光轴的旋转角度β1的第一畸变曲线r1＝f(α)不同于对于绕所述光轴的旋转角度β2的第二畸变曲线r2＝f(α)。
15.根据权利要求14所述的摄像系统(130)，其中所述光学元件(301)是变形光学元件。
16.根据前述权利要求中任一项所述的摄像系统(130)，还包括用于处理所述捕获单元(30)数据的处理单元(120)和/或用于显示由所述捕获单元(30)捕获的对于所述车辆驾驶员可见的信息的显示单元(110)。
17.一种视镜替代系统，包括至少一个根据权利要求16所述的摄像系统(130)。
18.根据权利要求17所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统适于可视地显示由所述捕获单元(30)所捕获的信息，并且还适于至少将视场显示在所述车辆驾驶员可见的所述显示单元(110)上，所述视场位于在车辆周围的道路的平面水平部分上。
19.根据权利要求17或18所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统是商用车辆(10)的一部分，并且所述捕获单元(30)适于捕获以下当中的至少一个：主视镜的视场(11)、所述商用车辆侧面的广角镜的视场(12)、近场镜的视场或者前视镜的视场。
20.根据权利要求19所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统是商用车辆(10)的一部分，并且所述捕获单元(30)适于捕获位于所述商用车辆(10)的同一侧的主视镜的视场(11)和广角镜的视场(12)。
21.根据权利要求19所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统是商用车辆(10)的一部分，并且所述捕获单元适于捕获近场镜的视场和前视镜的视场。
22.根据权利要求17或18所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统是轿车的一部分，并且所述捕获单元(30)适于捕获车内镜和/或所述轿车一侧的主视镜的视场。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统适于显示驾驶员可见的车辆周围的至少两个视场，其中优选地，第一视场在所述显示单元的第一区域中可见，第二视场在所述显示单元的第二区域中可见，所述第二区域在光学上与所述第一区域分离。
24.根据权利要求23所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统适于借助于所述摄像系统(130)的联合/共同捕获单元(30)来捕获所述两个视场(11,12)的信息，并且所述处理单元(120)适于将从所述捕获单元(30)接收的数据分离并提取为分别在所述显示单元的所述第一区域和所述显示单元的所述第二区域中显示的信息。
25.根据权利要求19至22中任一项所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统适于显示所述车辆驾驶员可见的所述车辆周围的至少两个视场，并且还适于以联合/共同的无缝邻接的图像表示而在所述显示单元上显示所述至少两个视场。
26.根据权利要求25所述的视镜替代系统，其中所述处理单元适于在所述显示单元的所述第一区域中显示所述第一视场，并且在所述显示单元的所述第二区域中显示所述第二视场，所述第二区域紧邻且无缝地邻接所述第一区域，并且还适于在至少一个图像方向上利用与所述第二视场的缩放系数不同的缩放系数来缩放所述第一视场。
27.根据权利要求23或24所述的视镜替代系统，其中所述处理单元(120)适于根据所述车辆的行驶方向来调节从所述数据中提取的信息，所述行驶方向由所述传感器捕获并且由所述处理单元(120)传送，所述数据是由所述捕获单元对于所述第一区域和/或第二区域根据它们在所述捕获单元(30)捕获的图像上的位置而捕获。
28.根据权利要求18至27中任一项所述的视镜替代系统，其中所述捕获单元(3)的所述光学元件(301)的所述光轴(302)与所述视场(11,12)或所述视场(11,12)中的一个相交。
29.根据权利要求28所述的视镜替代系统，当回引权利要求20或22时，其中所述光学元件(301)的所述光轴(302)在与所述车辆的侧向边界线最大距离为5m的交点(S)处与所述视场(11,12)中的一个相交，其中所述侧向边界线(13)是平行于所述车辆的中心纵向平面的平面与水平路面的相交线，所述平面穿过所述车辆的侧向最外点。
30.根据权利要求29所述的视镜替代系统，其中与所述侧向边界线(13)垂直的直线视线段(14)位于畸变曲线r＝f(α)的区域0°<α<αw内，其中r”＝f”(α)<0，所述直线视线段(14)穿过所述交点(S)并由所述主视镜的所述视场的极限所界定。
31.根据权利要求30所述的视镜替代系统，其中所述转折点(αw；rw)超出所述直线视线段(14)。
32.根据权利要求17至31中任一项所述的视镜替代系统，其中所述视镜替代系统适于借助于所述捕获单元(30)捕获所述车辆(10)的一部分。
33.一种驾驶员辅助系统，包括根据权利要求1至16中任一项所述的摄像系统。
34.一种驾驶员辅助系统，包括根据权利要求17至32中任一项所述的视镜替代系统。
35.根据权利要求33或34所述的驾驶员辅助系统，其中，当在所述车辆的向前行驶方向上观察时，所述摄像系统(130)朝向前方。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109703467A (zh) * 2019-01-04 2019-05-03 吉林大学 一种用于车辆智能行车的引导方法、系统
CN109849788A (zh) * 2018-12-29 2019-06-07 北京七鑫易维信息技术有限公司 信息提供方法、装置及系统
CN113661093A (zh) * 2019-03-12 2021-11-16 捷豹路虎有限公司 驾驶员辅助方法和设备
CN114009001A (zh) * 2019-08-29 2022-02-01 奥迪股份公司 用于生成周围环境的影像的摄像机装置
CN114633692A (zh) * 2022-03-14 2022-06-17 深圳市艾为智能有限公司 一种偏心镜头在cms系统中的应用方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017130566B4 (de) 2017-12-19 2021-07-22 Mekra Lang Gmbh & Co. Kg Sichtsystem zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung und Spiegelersatzsystem für ein Fahrzeug mit einem Sichtsystem
DE102019133642A1 (de) * 2018-12-12 2020-06-18 Magna Closures Inc. Digitales bildgebungssystem einschliesslich optischer plenoptik-vorrichtung und bilddaten-verarbeitungsverfahren zur erfassung von fahrzeughindernissen und gesten
DE102019103627A1 (de) * 2019-02-13 2020-08-13 Man Truck & Bus Se Fahrerassistenzsystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrerassistenzsystem
EP3748393A1 (en) 2019-06-04 2020-12-09 Jabil Optics Germany GmbH Surround-view imaging system
EP3905655A1 (en) 2020-04-30 2021-11-03 Motherson Innovations Company Ltd. Method for aligning a camera of a vehicle camera monitor system and vehicle
DE102020124959B4 (de) 2020-09-24 2023-10-12 Mekra Lang Gmbh & Co. Kg Kamerasystem
JP2023047495A (ja) * 2021-09-27 2023-04-06 キヤノン株式会社 移動体、画像処理方法、およびコンピュータプログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343545A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk カメラ装置及び車両周辺監視装置
CN201355402Y (zh) * 2008-09-02 2009-12-02 富士能株式会社 摄像光学系统及摄像装置
CN106274690A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 乐视控股（北京）有限公司 一种车辆周围景象监测方法和系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1288334B (de) * 1967-11-28 1969-01-30 Rodenstock Optik G Weitwinkelobjektiv mit verminderter Verzeichnung
JPS5030455B1 (zh) * 1971-03-26 1975-10-01
JP3860039B2 (ja) * 2002-01-18 2006-12-20 株式会社オートネットワーク技術研究所 撮像カメラ
JP2005110202A (ja) 2003-09-08 2005-04-21 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk カメラ装置及び車両周辺監視装置
JP4766841B2 (ja) 2003-09-08 2011-09-07 株式会社オートネットワーク技術研究所 車両に搭載されるカメラ装置及び車両周辺監視装置
JP2006129149A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 車両周辺視認装置
CN101373261B (zh) * 2007-08-22 2010-09-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 广角镜头及使用该广角镜头的车辆装置
JP2009058648A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Kyocera Corp 光学系設計装置、光学系設計方法、プログラム、および記録媒体
US8451107B2 (en) * 2007-09-11 2013-05-28 Magna Electronics, Inc. Imaging system for vehicle
JP2010276755A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Konica Minolta Opto Inc 超広角アナモルフィックレンズ
DE102010032411A1 (de) * 2010-07-27 2012-02-02 Hans Dominik Vorrichtung zur Überwachung der seitlichen und rückwärtigen Umgebung eines Fahrzeugs
KR20130028519A (ko) * 2011-09-09 2013-03-19 한밭대학교 산학협력단 다중 곡면 렌즈가 장착된 차량용 카메라 장치
JP6205640B2 (ja) * 2012-07-30 2017-10-04 市光工業株式会社 車両用警告装置
US9143741B1 (en) * 2012-08-17 2015-09-22 Kuna Systems Corporation Internet protocol security camera connected light bulb/system
TWI524087B (zh) * 2014-10-01 2016-03-01 光燿科技股份有限公司 光學成像鏡頭
JP6510551B2 (ja) * 2014-10-29 2019-05-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 撮像光学系、撮像装置および距離測定システム
TWI589918B (zh) * 2015-06-04 2017-07-01 先進光電科技股份有限公司 光學成像系統

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343545A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk カメラ装置及び車両周辺監視装置
CN201355402Y (zh) * 2008-09-02 2009-12-02 富士能株式会社 摄像光学系统及摄像装置
CN106274690A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 乐视控股（北京）有限公司 一种车辆周围景象监测方法和系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109849788A (zh) * 2018-12-29 2019-06-07 北京七鑫易维信息技术有限公司 信息提供方法、装置及系统
CN109849788B (zh) * 2018-12-29 2021-07-27 北京七鑫易维信息技术有限公司 信息提供方法、装置及系统
CN109703467A (zh) * 2019-01-04 2019-05-03 吉林大学 一种用于车辆智能行车的引导方法、系统
CN109703467B (zh) * 2019-01-04 2019-09-06 吉林大学 一种用于车辆智能行车的引导方法、系统
CN113661093A (zh) * 2019-03-12 2021-11-16 捷豹路虎有限公司 驾驶员辅助方法和设备
CN114009001A (zh) * 2019-08-29 2022-02-01 奥迪股份公司 用于生成周围环境的影像的摄像机装置
CN114009001B (zh) * 2019-08-29 2022-05-17 奥迪股份公司 用于生成周围环境的影像的摄像机装置
CN114633692A (zh) * 2022-03-14 2022-06-17 深圳市艾为智能有限公司 一种偏心镜头在cms系统中的应用方法
CN114633692B (zh) * 2022-03-14 2023-10-03 深圳市艾为智能有限公司 一种偏心镜头在cms系统中的应用方法

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