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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für die Erfassung einer optischen
Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter dem Begriff
optische Struktur im Sinne dieser Anmeldung sind beispielsweise
Linien, insbesondere Horizontlinien, innerhalb eines Bildes oder
Berandungslinien bzw. Konturen von Objekten innerhalb eines von
einem Bildaufnahmesystem erfassten Bilds zu verstehen. Derartige optische
Strukturen werden von einem Bildaufnahmesystem erfasst, das insbesondere
fahrzeuggebunden ist. Die von dem Bildaufnahmesystem erfassten optischen
Strukturen dienen beispielsweise für eine Kalibrierung des Bildaufnahmesystems
oder der Erfassung der Lage und Bewegung des das Bildaufnahmesystem
tragenden Fahrzeugs. Aus den erfassten optischen Strukturen abgeleitete
Informationen sind vorteilhaft für
die Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs und insbesondere auch für die Spurführung einsetzbar.
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In
Kraftfahrzeugen ist an den Einsatz von Bildaufnahmesystemen für die Erfassung
des Fahrzeugumfeldes gedacht. Insbesondere ist die Verwendung von
Bildaufnahmesystemen in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen geplant.
Dadurch ist es beispielsweise möglich,
Bildaufnahmesysteme für eine
automatische Abstandsregelung des Kraftfahrzeuges zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug einzusetzen. Zur Vergrößerung des
Bilderfassungsbereichs ist auch der Einsatz von mehreren Bildaufnahmesystemen
in einem Kraftfahrzeug geplant, wobei sich deren Erfassungsbereiche
auch zumindest teilweise überlappen
können.
Insbesondere ist auch der Einsatz von Stereokameras vorgesehen,
die aus zwei Bildaufnahmesystemen bestehen, welche im Wesentlichen
dieselbe Szene aufnehmen.
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Verfahren
und Vorrichtungen zur Kalibrierung von Bildaufnahmesystemen in Kraftfahrzeugen mittels
eines Kalibrierobjekts sind bekannt. Aus
DE 10229336.8 A1 sind
beispielsweise eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kalibrierung
eines Bildaufnahmesystems mittels eines Kalibrierobjektes und eines Lagebezugsensors
bekannt.
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Aus
EP 1 120 796 A2 ist
weiterhin ein Verfahren zur Kalibrierung eines Bildaufnahmesystems
in einem Kraftfahrzeug mittels eines Kalibrierobjekts bekannt. Dabei
wird das Kalibrierobjekt mit dem Kraftfahrzeug verbunden und über eine
mechanische Verstellvorrichtung in Bezug auf das Kraftfahrzeug ausgerichtet.
Die Kalibrierung erfolgt dabei bezüglich der Längsachse des Kraftfahrzeugs.
Die Längsachse ist
durch symmetrische Merkmale an dem Kraftfahrzeug, insbesondere der
Karosserie, konstruierbar. Aufgrund von Fertigungstoleranzen stimmt
diese Längsachse
jedoch nicht mit der geometrischen Fahrachse überein, die durch die Winkelhalbierende des
Gesamtvorspurwinkels der Hinterachse definiert ist. Die Abweichungen
zwischen der Längsachse
und der geometrischen Fahrachse sind für ein messendes Bildaufnahmesystem,
insbesondere bei dessen Verwendung in Fahrerassistenzsystemen in
Kraftfahrzeugen, nicht vernachlässigbar,
da die geometrische Fahrachse die Fahrtrichtung bei Geradeausfahrt
festlegt, unabhängig
von der Lage der Längsachse.
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Aus
DE 102 46 066 A1 ist
weiterhin ein Verfahren zur Kalibrierung wenigstens eines Bildaufnahmesystems,
das sich an und/oder in und/oder auf einem Kraftfahrzeug befindet,
mittels wenigstens eines Kalibrierobjektes, bekannt, bei dem das
Bildaufnahmesystem eine erste Bildinformation des Kalibrierobjektes
erzeugt, vorzugsweise in Form wenigstens eines Bilddatensatzes,
wobei das Kraftfahrzeug eine erste Position bezüglich des Kalibrierobjektes
einnimmt, dass dann das Bildaufnahmesystem eine zweite Bildinformation
des Kalibrierobjektes erzeugt, vorzugsweise in Form wenigstens eines
Bilddatensatzes, wobei das Kraftfahrzeug eine zweite Position bezüglich des
Kalibrierobjektes einnimmt, dass dann die Positionsänderung
des Kraftfahrzeuges bezüglich
des Kalibrierobjektes von der ersten Position zur Einnahme der zweiten
Position durch Bewegung des Kraftfahrzeuges erfolgt, und dass dann
wenigstens aus der ersten und zweiten erzeugten Bildinformation des
Kalibrierobjektes die Ausrichtung des Bildaufnahmesystems bezüglich der
geometrischen Fahrachse des Kraftfahrzeuges bestimmt wird. Aus dieser Schrift
ist auch eine Vorrichtung zur Kalibrierung wenigstens eines Bildaufnahmesystems,
das sich an und/oder in und/oder auf einem Kraftfahrzeug befindet,
mit wenigstens einem Kalibrierobjekt und wenigstens einer Auswerteeinheit,
die Bildinformationen von dem wenigstens einen Bildaufnahmesystems auswertet,
bekannt, wobei die Auswerteeinheit Mittel aufweist, welche die Bestimmung
der Ausrichtung des Bildaufnahmesystems bezüglich der geometrischen Fahrachse
des Kraftfahrzeuges wenigstens aus einer ersten und einer zweiten
Bildinformation des Kalibrierobjektes ermöglichen, wobei die Bildinformationen
vorzugsweise in Form wenigstens eines Bilddatensatzes vorliegen.
Bei diesen bekannten Lösungen
ist das Kalibrierobjekt außerhalb
des Fahrzeugs, beispielsweise in einer Werkstatt, angeordnet und
muss für
den Kalibriervorgang eigens angefahren werden.
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Aus
JP 06-215134 A1 ist ein Verfahren für die Bilderfassung mit einer
fahrzeuggebundenen Fernsehkamera bekannt. Dabei wird die Fernsehkamera
dadurch kalibriert, dass ein Teil des Fahrzeugs, wie insbesondere
eine Kante der Motorhaube, von der Fernsehkamera erfasst wird und
die Bildlage in Abhängigkeit
von der Lage der Kante der Motorhaube korrigiert wird. Hierdurch
ist zwar prinzipiell eine Kalibrierung eines Bildaufnahmesystems
mit bordeigenen Mitteln möglich,
so dass kein gesonderter Werkstattbesuch mehr erforderlich ist,
um eine Kalibrierung mit dort vorhandenen Kalibrierobjekten durchzuführen. Angesichts
der modernen Karosserieformen ergeben sich in der Praxis jedoch
erhebliche Probleme, da die heute üblichen Motorhauben häufig keine
ausgeprägten
Kanten mehr aufweisen und so eine an Kanten orientierte Kalibrierung
nicht mehr möglich
ist. Des Weiteren führen
heute gebräuchliche
Hochglanzlackierungen zu Spiegeleffekten, die eine Erfassung von
Karosseriestrukturen mit einem Bildaufnahmesystem erschweren.
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Aus
WO 02/50770 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kompensieren
einer Dejustage einer Bilderzeugungsvorrichtung bekannt. Das Verfahren
umfasst die folgenden Schritte:
Erzeugen eines ersten Bildes
mit einer ersten Bilderzeugungsvorrichtung, und Speichern des ersten
Bildes, Erfassen von ersten Aufpunkten und/oder ersten Winkeln von
ersten Kanten und/oder ersten Linien in dem ersten Bild, Vergleichen
dieser aus dem ersten Bild gewonnenen Daten mit entsprechenden Daten
aus einem zweiten Bild und Bestimmen von Korrekturparametern bei
ggf. festgestellten Abweichungen, sowie Verwendung der Korrekturparameter für die Kompensation einer
ggf. festgestellten Dejustage der Bilderzeugungsvorrichtung. Bei
Bildobjekten ohne ausgeprägte
Kanten und bei stark reflektierenden Flächen an Bildobjekten ist dieses
Verfahren sehr schwierig durchführbar.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vermeidet diese Nachteile
und ermöglicht auch
unter schwierigen optischen Bedingungen die zuverlässige Erfassung
von optischen Strukturen, wie insbesondere Kanten an Fahrzeugteilen,
wie insbesondere der Motorhaube des Fahrzeugs. Die erfassten optischen
Strukturen sind vorteilhaft für
die Kalibrierung eines Bildaufnahmesystems mit Bordmitteln auch
bei Fahrzeugen mit einem modernen Fahrzeugdesign und bei stark reflektierenden
Flächen
einsetzbar. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren
vorteilhaft für
die Erfassung des Wankwinkels bzw. der Wankrate eines Fahrzeugs.
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Die
Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch Ableitung
eines optischen Flussfelds aus von einem Bildaufnahmesystem erfassten
Bildsequenzen und Projektion der Flussvektoren des optischen Flussfelds
auf ein Koordinatensystem Richtungswechsel von Komponenten der Flussvektoren des
Flussfelds erkennbar sind. Bildpunkte, die einen derartigen Richtungswechsel
umfassen, können
zu einer Kurve verbunden werden, die die optische Struktur repräsentiert.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
Dabei zeigt
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1:
ein Fahrzeug mit einem bordeigenen Bildaufnahmesystem,
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2:
die beispielhafte Darstellung eines Flussfelds,
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3:
die Projektion eines Flussvektors auf eine senkrechte und eine waagerechte
Koordinatenachse,
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4:
die Projektion des in 1 dargestellten beispielhaften
Flussfelds,
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5:
die Darstellung einer aus dem beispielhaften Flussfeld abgeleiteten
Horizontallinie,
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6:
die Darstellung eines direkt gemessenen und in Reflexion gemessenen
Flussfelds,
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7:
die Projektion des direkt und in Reflexion gemessenen Flussfelds,
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8:
die Darstellung der generellen Flussrichtung und deren Umklappen
an einer Kante einer reflektierenden optischen Struktur,
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9:
die Darstellung einer aus einem Flussfeld abgeleiteten gekippten
Horizontallinie.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Für viele
Anwendungen in dem Bereich videobasierter Fahrerassistenzsysteme,
die wenigstens ein Bildaufnahmesystem für die Erfassung des Fahrzeugumfelds
aufweisen, ist die Erfassung optischer Strukturen von großer Bedeutung.
Unter dem Begriff optische Struktur im Sinne dieser Anmeldung sind beispielsweise
Horizontlinien innerhalb eines von dem Bildaufnahmesystem erfassten
Bildes oder Berandungslinien bzw. Konturen von Objekten innerhalb
eines Bilds zu verstehen. Die von dem Bildaufnahmesystem erfassten
optischen Strukturen dienen beispielsweise für eine Kalibrierung des Bildaufnahmesystems
oder der Erfassung der Lage und Bewegung des das Bildaufnahmesystem
tragenden Fahrzeugs. Aus den erfassten optischen Strukturen abgeleitete
Informationen sind weiterhin vorteilhaft für die Fahrdynamikregelung des
Fahrzeugs und insbesondere auch für die Spurführung einsetzbar. Für die Kalibrierung
von bordgestützten
Bildaufnahmesystemen werden derzeit noch aufwendige stationäre Verfahren
in den Fertigungswerken der Fahrzeughersteller durchgeführt, um
beispielsweise die Einbaulage des Bildaufnahmesystems relativ zu
der Fahrbahn zu bestimmen und ggf. zu korrigieren. Abgesehen von
dieser Erstkalibrierung ist aber auch die Bestimmung der Einbaulage
des Bildaufnahmesystems während
des Betriebs des Fahrzeugs wichtig, um potenziell kritische Systemzustände erkennen
zu können.
Ein kritischer Systemzustand ist beispielsweise geben, wenn das
Bildaufnahmesystem sich aus seiner Halterung gelöst hat und nicht mehr den für die vorgegebene
Funktionalität
erforderlichen Erfassungsbereich des Fahrzeugumfelds erfasst. Wird
ein solcher kritischer Zustand nicht rechtzeitig erkannt, und weiterhin
eine Bildauswertung durchgeführt, dann
können
die dabei gewonnenen Daten zu erheblichen Fehlfunktionen des Fahrerassistenzsystems beitragen.
Schwierige Bedingungen sind auch gegeben, wenn in dem Erfassungsbereich
des Bildaufnahmesystems spiegelnde Reflexionsflächen, wie insbesondere lackierte
Karosserieteile angeordnet sind. Da die Informationen in Spiegelungen
von Bildverarbeitungsprozessen an sich nicht von in direkter Sicht
gewonnenen Daten unterschieden werden können, können auftretende Spiegelungen
zu erheblichen Fehlinterpretationen der aus der Umgebung des Fahrzeugs
gewonnenen Daten führen.
Die Erfindung löst
diese Probleme durch Auswertung des von dem Bildaufnahmesystem erfassten
optischen Flusses.
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1 zeigt
ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 1 mit einem bordeigenen
Bildaufnahmesystem 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Bildaufnahmesystem 3 in
dem Fahrzeug 1 vorzugsweise hinter der Windschutzscheibe
in dem Bereich des Innenrückspiegels
angeordnet. Der Erfassungsbereich 3.1 des Bildaufnahmesystems 3 ist
in Vorwärtsfahrtrichtung
des Fahrzeugs 1 ausgerichtet. Das Bildaufnahmesystem 3 ist
vorzugsweise ein Videosensor, der beispielsweise entweder als CCD-
oder CMOS-Kamera ausgeführt
ist. Vorzugsweise ist das Bildaufnahmesystem 3 Bestandteil
eines Fahrerassistenzsystems, das den Fahrer des Fahrzeugs 1 bei der
Führung
des Fahrzeugs 1 unterstützt,
indem es beispielsweise eine automatische Spurführung des Fahrzeugs 1 ermöglicht.
Dazu erfasst das Bildaufnahmesystem 3 Bilddaten aus dem
Umfeld des Fahrzeugs 1, die aus dem Erfassungsbereich 3.1 des Bildaufnahmesystems 3 stammen.
An die Genauigkeit des Bildaufnahmesystems 3 werden sehr
hohe Anforderungen gestellt. Sie ist praktisch nur durch eine regelmäßige Kalibrierung
des Bildaufnahmesystems 3 zu erreichen, die bei der Fahrzeugfertigung, im
Reparaturfall und im Zuge der regelmäßigen Wartungsintervalle durchzuführen ist.
Für die
Kalibrierung des Bildaufnahmesystems 3 sind spezielle Kalibrierobjekte
oder Kalibriertargets erforderlich, die üblicherweise bei einem Werkstattaufenthalt
vor das Fahrzeug gestellt und präzise
auf dieses ausgerichtet werden müssen.
Die exakte Ausrichtung zum Fahrzeug ist mühsam und erfordert eine spezielle Gerätetechnik.
Zwar wurde schon vorgeschlagen, die Kalibrierung eines bordeigenen
Bildaufnahmesystems mit Bordmitteln autonom durchzuführen und dazu
die Kante der von dem Bildaufnahmesystem erfassten Motorhaube des
Fahrzeugs als Kalibrierobjekt zu benutzen. In der Praxis scheitert
dies jedoch häufig
daran, dass infolge des modernen Fahrzeugdesigns die Motorhauben
von Fahrzeugen keine als Kalibrierobjekte geeigneten geraden Kanten
mehr aufweisen. Auch spiegelnde Reflexionsflächen in dem Erfassungsbereich 3.1 des
Bildaufnahmesystems erschweren die Erfassung eines Kalibrierobjekts,
wie beispielsweise die Motorhaube des Fahrzeugs 3. Die
Erfindung ermöglicht
eine autonome, das heißt
werkstattunabhängige
Kalibrierung eines bordeigenen Bildaufnahmesystems mit Bordmitteln auch
unter schwierigen optischen Bedingungen durch Auswertung des optischen
Flusses. Durch den Vergleich von Bildern einer von dem Bildaufnahmesystem
erfassten Bildsequenz lässt
sich der optische Fluss bestimmen, das heißt die Verschiebung von beobachteten
Objekten innerhalb der Bildsequenz aufgrund der relativen Bewegung
zwischen dem Bildobjekt und dem Bildaufnahmesystem. 2 zeigt die
beispielhafte Darstellung eines optischen Flussfelds in einem von
dem Bildaufnahmesystem 3 erfassten Bild. Der in dem Zentrum
des Bilds mit Bezugsziffer 2 gekennzeichnete Punkt repräsentiert den
so genanten Fluchtpunkt FOE (Focus of Expansion). Von dem Fluchtpunkt 2 gehen
Flussvektoren 2.1, 2.2, 2.3, ...aus. Über den
optischen Fluss lassen sich folgende Aussagen treffen, die für das Verständnis der
Erfindung wichtig sind. Optischer Fluss wird durch eine relative
Bewegung zwischen dem Bildaufnahmesystem und den in dem Erfassungsbereich des
Bildaufnahmesystems erfassten Objekten erzeugt. Es gibt so genannte
stationäre
Punkte bzw. Strukturen oder Bildmerkmale, die sich in aufeinander
folgenden Bildern einer Bildsequenz nicht bewegen. Dies kann folgende
Gründe
haben: Die beobachteten Objekte sind so weit entfernt, dass eine
ggf. vorhandene relative Bewegung bei der Abbildung bzw. der Aufnahme
des das Objekt umfassenden Bildes durch einen quantisierten Bildsensor,
wie CCD oder CMOS, des Bildaufnahmesystems 3 keine Rolle spielt.
Solche Objekte gehören
zu den Hintergrundstrukturen. Das beobachtete Objekt bewegt sich
relativ zu dem Bildaufnahmesystem nicht. Hierbei kann es sich um
Teile des eigenen Fahrzeugs oder ein Fremdfahrzeug handeln, das
sich vor dem eigenen Fahrzeug befindet und sich mit gleicher Geschwindigkeit
in die gleiche Richtung fortbewegt. Derartige stationäre Punkte
bieten eine mathematisch starke Bedingung für das Vorliegen eines Fluchtpunkts 2 (FOE).
Das Flussfeld, das durch eine rotatorische Bewegung (Winkelbewegung)
des Bildaufnahmesystems erzeugt wird, ist im Wesentlichen unabhängig von
der Tiefenstaffelung der aufgenommenen Objekte. Dagegen hängt bei
einer translatorischen, auch seitlichen Bewegung das Flussfeld von
der Tiefenstaffelung der Objekte ab. Dabei erzeugen nahe Objekte
einen relativ großen
optischen Fluss, während weiter
entfernte Objekte einen kleineren optischen Fluss erzeugen. Das
bedeutet, dass eine translatorische Bewegung die Länge der
Flussvektoren 2.1, 2.2, 2.3, des optischen
Flussfeldes beeinflusst, nicht aber den scheinbaren Ursprungsort
der Vektoren, den Fluchtpunkt 2 (FOE). Dieser Fluchtpunkt 2 ist
die Projektion der Bewegungsrichtung des Bildaufnahmesystems auf
die Bildebene. Da das von dem Bildaufnahmesystem aus seinem Erfassungsbereich 3.1 erfasste
Bild lediglich einen Teilbereich der gesamten Bildebene darstellt,
muss der Fluchtpunkt 2 nicht notwendigerweise in dem erfassten
Bild liegen. Bei einer rein rotatorischen Bewegung, zum Beispiel,
liegt der Fluchtpunkt 2 im Unendlichen in der entsprechenden Bewegungsrichtung.
Wie aus 2 anschaulich hervorgeht, scheint
der Fluchtpunkt 2 der Ursprungsort aller Flussvektoren 2.1, 2.2, 2.3,
... zu sein. Dies gilt allerdings streng nur bei der Aufnahme einer
statischen Szene. Im Umkehrschluss kann, bei bekannten Koordinaten
des Fluchtpunkts 2 und bekannter Eigenbewegung (Rotation
und Translation) aus den dann beobachtbaren Flussvektoren eine Detektion bewegter
Objekte erfolgen. Mathematisch gesehen kann der Fluchtpunkt 2 (eine
statische Szene unterstellt) als der Punkt mit der maximalen Divergenz
bei verschwindender Rotation charakterisiert werden. Bei einer rein
translatorischen Bewegung wird im Prinzip ein Norm-Fluchtpunkt beobachtet.
Durch eine zusätzliche
Rotationsbewegung wird der Fluchtpunkt verschoben und aus der Verschiebung
lässt sich
bei bekanntem Öffnungswinkel
der in dem Bildaufnahmesystem eingesetzten Optik direkt die Winkeleigenbewegung
des Bildaufnahmesystem bzw. des das Bildaufnahmesystem tragenden
Fahrzeugs, bestimmen. Beobachtet man nun bei einem hinreichend dichten
optischen Flussfeld die Projektion der Flussvektoren des optischen
Flussfelds auf ein insbesondere rechtwinkliges Koordinatensystem,
insbesondere die auf die vertikale Bildachse projizierte Vektorkomponente,
für jede
Spalte oder Gruppen von Spalten des aus Zeilen und Spalten zusammengesetzten Bildes,
dann ergibt sich eine Art Grenzlinie, an der die Richtung der durch
Projektion auf die vertikale Bildachse entstandenen Vektorkomponente
umklappt. Auf dieser Grenzlinie liegt auch der Fluchtpunkt (FOE).
Diese Grenzlinie beschreibt aber auch den Horizont der aktuellen
Bewegung. Für
den Fall, dass keine Nickbewegung des Fahrzeugs auftritt, stimmt dieser
Horizont mit dem Horizont der Ebene überein, auf der sich das Fahrzeug
bzw. das mit dem Fahrzeug verbundene Bildaufnahmesystem fortbewegen. Sind
weiterhin in dem Erfassungsbereich 3.1 des Bildaufnahmesystems 3 spiegelnde
Flächen,
zum Beispiel eine lackierte Motorhaube des Fahrzeugs 1, vorhanden,
dann wird das Flussfeld an dieser spiegelnden Fläche reflektiert. Dies macht
sich bei einer auf die vertikale Bildachse projizierten Komponente des
Flussvektors in einer Richtungsänderung
dieser Vektorkomponente bemerkbar. Wird der Punkt, in dem diese
Richtungsänderung
stattfindet, für
jede Spalte oder auch eine Gruppe von Spalten erfasst, dann lässt sich
aus diesen einzelnen Punkten ein Kurvenverlauf rekonstruieren, der
der Kontur der spiegelnden Fläche
entspricht. Bei Kenntnis der Konstruktion des Fahrzeugs und somit
der exakten Lage der Motorhaube, sowie der Abbildungseigenschaften des
Bildaufnahmesystems kann aus dem Verlauf der punktweise erfassten
Kontur der spiegelnden Fläche auf
die Ausrichtung des Bildaufnahmesystems 3 zu dem Fahrzeug 1 geschlossen
werden. Dieser Sachverhalt wird im Folgenden nochmals eingehend
anhand der 3 bis 8 erläutert. 3 verdeutlicht
die Projektion eines Flussvektors eines optischen Flussfelds auf
eine waagerechte und senkrechte Koordinatenachse. Beispielsweise
wird dadurch der Flussvektor 2.2 (2) in eine
waagerechte Komponente 2.2A und eine senkrechte Komponente 2.2B zerlegt.
Die Projektion der Flussvektoren des in 2 dargestellten
Flussfelds führt
zu der in 4 sichtbaren Darstellung. Hierbei
sind nur die auf die vertikale Bildachse projizierten Komponenten
der Flussvektoren wiedergegeben, während die auf die waagerechte
Achse projizierten Komponenten nicht dargestellt sind. Wenn für jede Spalte
des aus Zeilen und Spalten aufgebauten Bildes (4)
derjenige Bereich aufgesucht wird, in dem eine Richtungsumkehr der
auf die vertikale Achse projizierten Komponenten des Flussvektors
stattgefunden hat, ergibt sich für
jede Spalte ein Punkt oder ein Punktebereich. Im Idealfall umfasst
dieser Bereich gerade 1 Pixel der jeweiligen Spalte. Eine Verbindung
dieser Punkte ergibt die in 5 mit Bezugsziffer 5 bezeichnete
horizontal verlaufende Linie. Auf dieser Linie 5 liegt
auch der Fluchtpunkt 2. Für den Fall, dass das Umklappen der
Vektorkomponenten über
einen größeren Punktebereich
pro Spalte stattgefunden hat, kann eine entsprechend angenäherte Verbindungskurve
durch diese Punktebereiche gelegt werden, die diese Punktebereiche
am besten annähert. 6 zeigt
zunächst
ein in direkter Sicht gemessenes Flussfeld 10 mit seinem
Fluchtpunkt 2. Weiterhin zeigt 6 ein an
einer spiegelnden Fläche,
beispielsweise der Motorhaube 6 des Fahrzeugs 1,
reflektiertes Flussfeld 10S mit seinem Fluchtpunkt 2S.
Die Kante oder Kontur der als spiegelnde Fläche wirkenden Motorhaube 6 ist
mit Bezugsziffer 6.1 bezeichnet. 7 zeigt
die projizierten Flussfelder 10P und 10SP, wobei
hier nur die jeweils auf die vertikale Achse projizierten Komponenten
dargestellt sind. Mit Bezugsziffer 6 ist wiederum die spiegelnde
Motorhaube, mit Bezugsziffer 6.1 deren Kante bezeichnet. 8 zeigt
eine im Wesentlichen der 7 entsprechende Darstellung. Hervorgehoben
sind jedoch hier die generellen Flussrichtungen der projizierten
Flussfelder 10P und 10SP, die durch die Pfeile
F1 und F2 repräsentiert sind.
Dabei repräsentiert
der Pfeil F1 die generelle Flussrichtung des Flussfelds 10P und
der Pfeil F2 die generelle Flussrichtung des Flussfelds 10SP.
Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Richtung der projizierten
Flussfelder in dem Bereich der Kante 6.1 der Motorhaube 6 wechselt
oder „umklappt". Dadurch kann diese optische
Struktur selbst unter widrigen Beobachtungsbedingungen mit großer Sicherheit
erkannt werden. Bei Kenntnis der Eigenschaften des Fahrzeugs 1 und
seiner Komponenten, das heißt,
im vorliegenden Fall, insbesondere der Einbaulage der Motorhaube 6,
und in Kenntnis der Abbildungseigenschaften des Bildaufnahmesystems 3, kann
somit aus der Lage der Kante 6.1 in dem von dem Bildaufnahmesystem 3 gewonnenen
Bild auf die Ausrichtung des Bildaufnahmesystems 3 in Bezug auf
das Fahrzeug 1 geschlossen werden. Durch Vergleich der
erfassten Lage mit einem Sollzustand ist somit eine Online-Kalibrierung
des Bildaufnahmesystems 3 möglich. Eine einmal vorgenommene
Kalibrierung kann während
der Laufzeit des Fahrzeugs auch jederzeit auf einfache Weise überprüft werden. Für den Fall,
dass die Überprüfung eine
zu starke Abweichung von Sollwerten ergibt, die auch mit Bordmitteln
nicht zu beheben ist, kann weiterhin, in vorteilhafter Weise, auch
ein Warnhinweis an den Fahrer gegeben werden, der beispielsweise
die Aufforderung zu einem Werkstattbesuch umfasst.
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In
besonders vorteilhafter Weise lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch der Wankwinkel des Fahrzeugs 1 und dessen Wankrate ermitteln.
Viele videobasierte Systeme (Bildaufnahmesystem 3) schätzen neben
dem Zustand und den Verlauf der Fahrbahn auch zusätzlich den
Bewegungszustand des Fahrzeugs. Die möglichst genaue Kenntnis des
Bewegungszustands erleichtert beispielsweise die Entscheidung, ob
ein Fremdfahrzeug gefahrlos überholt
werden kann oder ob das eigene Fahrzeug eine enge Tordurchfahrt
passieren kann. Wird der Wankwinkel dabei nicht korrigiert, kann
dieses Versäumnis
nachteilige Auswirkungen auf die Schätzung oder Bestimmung anderer
Zustandsgrößen, wie
insbesondere den Nick- oder Gierwinkel haben. Die aus diesen Größen ohne
Berücksichtigung des
Wankwinkels bestimmte Rotationsrichtung kann beispielsweise Komponenten
des Wankwinkels umfassen. Dies kann zur Folge haben, dass eine dynamische
Wank- und Gierbewegung festgestellt wird, obwohl lediglich eine
reine Gierbewegung stattfindet. Der Wankwinkel kann durch Beobachtung
der in 5 dargestellten Linie 5 erfasst werden,
die dort horizontal verläuft.
Weicht die Linie 5, wie in 8 dargestellt,
von der Horizontalen H ab, ergibt die Winkelabweichung den Wankwinkel α. Durch kontinuierliches Überwachen
der Lage der Linie 5 in Bezug auf die Horizontale H kann
auf einfache Weise auch die Wankrate bestimmt werden.
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fluchtpunkt
- 2S
- gespiegelter
Fluchtpunkt
- 2.1
- Flussvektor
- 2.2
- Flussvektor
- 2.2A
- Komponente
des Flussvektors 2.2
- 2.2B
- Komponente
des Flussvektors 2.2
- 2.3
- Flussvektor
- 3
- Bildaufnahmesystem
- 3.1
- Erfassungsbereich
- 6
- Motorhaube
- 6.1
- Kante
- 10
- Flussfeld
- 10P
- projiziertes
Flussfeld
- 10S
- gespiegeltes
Flussfeld
- 10SP
- projiziertes
gespiegeltes Flussfeld
- F1
- Pfeil
- F2
- Pfeil
- H
- Horizontale
- α
- Wankwinkel