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Die
Erfindung betrifft ein System für
die Erfassung und Wiedergabe von Bildern nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Das System der gattungsgemäßen Art eignet sich bevorzugt
als Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugte Anwendung beschränkt, sondern
eignet sich für
einen Einsatz bei allen Anwendungen, bei denen ein Videobild mit Symbolen
und/oder Texten überlagert
und auf einer Wiedergabeeinrichtung, insbesondere einem Monitor,
dargestellt werden soll.
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Fahrzeuge
werden zunehmend bereits in der Erstausrüstung mit so genannten Parkpilotsystemen ausgestattet,
die das Einparken erleichtern sollen. Ein derartiges Parkpilotsystem
umfasst Sensoren kurzer Reichweite, die vorzugsweise mittels Ultraschall
die Entfernung zu einem Hindernis messen. Weiterhin umfasst ein
Parkpilotsystem optische und oder akustische Signalgeber, die in
Abhängigkeit
von den Ausgangssignalen der Sensoren ein optisches und/oder akustisches
Warnsignal erzeugen. Obgleich ein derartiges Parkpilotsystem bereits
eine sehr zweckmäßige Unterstützung für den Fahrer
darstellt, sind die bisher üblichen
Signalgeber sehr abstrakt und wenig anschaulich. Besonders ungeübten Fahrern
fällt es
daher sehr schwer, die von dem Signalgeber abgegebenen Signale richtig
zu interpretieren. Weiterhin ist es bereits bekannt, Videokameras
in einem Fahrzeug für
die Überwachung
des Fahrzeugumfelds einzusetzen. Das Bildsignal der Videokamera
wird auf einem in dem Gesichtsfeld des Fahrers angeordneten Monitor
dargestellt.
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Aus
WO 00/74976 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrwegvisualisierung
bekannt, wobei ein bei einem unveränderten Lenkwinkel zu erwartender
Fahrweg eines Fahrzeugs in einer Anzeige dargestellt wird, in der
zumindest ein Teil des rückwärtigen Fahrraums
eines Fahrzeugs dargestellt wird. Ein Fahrer wird über den
zu erwartenden Fahrweg informiert, so dass er den eingeschlagenen
Lenkwinkel an ein Hindernis anpassen kann, das in dem rückwärtigen Fahrraum
zu erkennen ist.
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Aus
DE 100 15 897 A1 ist
weiter ein Einparkhilfegerät
zum Aufnehmen eines Bildes einer rückwärtigen Seite eines Fahrzeugs
durch eine Kamera bei einem Einparkvorgang, zum Anzeigen eines Bilds
von der Kamera an einem Bildschirm, der im Inneren des Fahrzeugs
vorgesehen ist, als ein rückwärtiges Bild,
und zum Anzeigen einer voraussichtlichen Bewegungsbahn, die sich
in Übereinstimmung
mit einem zustand eines Lenkradwinkels ändert, um das rückwärtige Bild
zu überlagern,
bekannt. Das Einparkhilfegerät
umfasst dabei eine Einparkanweiseeinrichtung für ein Anweisen zum Einparken
des Fahrzeugs entlang einer Längslinie
und eine Anzeigeeinrichtung für
eine voraussichtliche Bewegungsbahn zum Anzeigen der voraussichtlichen
Bewegungsbahn mit einem Einlenkpunkt in Übereinstimmung mit dem Lenkradwinkel,
wenn das Fahrzeug durch die Einparkanweiseeinrichtung angewiesen
wird, entlang der Längslinie
einzuparken.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung bietet den Vorteil, das ein System für die Erfassung und Wiedergabe
von Bildern mit einem Kameramodul bereitgestellt wird, das in der
Lage ist, einfache Signale von einem Steuergerät zu empfangen und diesen Signalen
zugeordnete Muster oder Meldungen mit einem aufgenommenen Bild zu überlagern und
dieses Bild auf einer Wiedergabeeinrichtung, wie insbesondere einem
Monitor, darzustellen. Dazu verfügt das
Kameramodul über
ein Speichermodul für
die Speicherung von Mustern und/oder Meldungen, sowie über ein
Funktionsmodul für
die Überlagerung
eines Bildes eines Bildsensors mit in dem Speichermodul gespeicherten
Mustern und/oder Meldungen. Vorteilhaft sind den gespeicherten Mustern
und Meldungen Codes zugeordnet mit denen die Muster und Meldungen
aus dem Speichermodul abrufbar sind. Da es sich bei diesen Codes
nur um vergleichsweise kurze Nachrichten handelt, ist deren Bereitstellung
nur mit einer geringen Belastung der Rechnerkapazität eines
mit dem Kameramodul zusammenwirkenden Steuergeräts verbunden. Vorteilhaft umfasst
das Kameramodul mindestens je eine Schnittstelle für den Datenaustausch
mit einem Steuergerät
und einem Monitor. Dies ermöglicht
auf einfache Weise einen von dem Steuergerät und dem Monitor örtlich abgesetzten
Betrieb des Kameramoduls. Das Kameramodul kann daher beispielsweise
für eine Überwachung
des rückwärtigen Fahrzeugumfelds
optimal in dem Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet werden, während der
Monitor in dem Sichtfeld des Fahrers verbleibt.
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Vorteilhaft
wird die Aussendung von Codes durch Ausgangssignale einer Abstandswarneinrichtung gesteuert.
Auf diese Weise können
einem von einem Bildsensor bereitgestellten Videobild Muster und
Meldungen überlagert
werden, die ein Rückwärtsfahren
oder Einparken erleichtern.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und weiteren Unteransprüchen.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein
Blockschaltbild eines Systems für
die Erfassung und Wiedergabe von Bildern,
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2 die
Darstellung eines Videobilds mit überlagerten Mustern und Meldungen
auf einem Monitor,
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3 das
Blockschaltbild eines Wechselpuffers.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems für die Erfassung
und die Wiedergabe von Bildern 1. Das System 1 umfasst
ein Kameramodul 10, eine Abstandswarneinrichtung 19, 19A, 19B, eine
Wiedergabeeinrichtung, wie insbesondere einen Monitor 1S,
und ein Steuergerät 17.
Das Kameramodul 10 umfasst einen Bildsensor 11,
an den sich ein Funktionsmodul 12 anschließt. Das
Funktionsmodul 12 ist mit einem Funktionsmodul 13 verbunden
Das Funktionsmodul 13 ist einerseits mit einem Speichermodul 14 und anderseits
mit einem Funktionsmodul 16 verbunden. Weiterhin ist das
Funktionsmodul 13 mit einem Funktionsmodul 15 verbunden.
Das Funktionsmodul 16 umfasst einen Eingangsanschluß 16A, über den
es mit einem Steuergerät 17 verbunden
ist. Das Funktionsmodul 15 umfasst einen Ausgangsanschluss 15A, über den das
Kameramodul 10 mit einem Monitor 18 verbindbar
ist. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst der Bildsensor 11 einen lichtempfindlichen
Halbleiterchip, vorzugsweise einen CCD-Sensor und ein optisches
Modul 11A, das Szenen aus dem Aufnahmebereich des Bildaufnahme-
und Bildwiedergabesystems 1 auf den Halbleiterchip abbildet.
Als optisches Modul 11A wird vorzugsweise ein Weitwinkelobjektiv
mit einem Öffnungswinkel
von etwa 100° bis
120° eingesetzt.
Der Bildsensor 11 stellt an seinem Ausgang ein Rohbild
bereit, dass dem Eingang des Funktionsmoduls 12 zugeführt wird.
Das Funktionsmodul 12 entzerrt das von dem Bildsensor 11 bereitgestellte
Rohbild und liefert ein korrigiertes Bild an das Funktionsmodul 13. Um
mit möglichst
wenig Rechenleistung auszukommen, sind in dem mit dem Funktionsmodul 13 verbundenen Speichermodul 14 vorteilhaft
vorgebbare Muster und Meldungen gespeichert. Bei den Mustern kann
es sich beispielsweise um einfache geometrische Strukturen, wie
unterbrochene und nicht unterbrochene Linien unterschiedlicher Breite
und Farbgebung handeln. Bei diesen Linien kann es sich um Soll-
und Isttrajektorien und/oder Abstandslinien handeln, die beispielsweise
einen bestimmten Abstand zu einem Hindernis signalisieren. Weiterhin
können
die gespeicherten Muster Warnsymbole, Piktogramme, Verkehrszeichen
und dergleichen umfassen. Bei den gespeicherten Meldungen handelt
es sich vorzugsweise um kurze Hinweise und Warnungen in Textform,
die als Unterstützung
für den
Fahrer gedacht sind. Insbesondere umfassen die Meldungen auch Ausfallmeldungen,
die auf Fehler des erfindungsgemäßen Systems
und/oder auf Fehler anderer Systeme des Fahrzeugs hindeuten. In
einer Grundausführung
umfasst das Speichermodul 14 einen Standardsatz von Mustern
und Meldungen. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der Inhalt
des Speichermoduls 14 kundenspezifisch angepasst werden.
Beispielsweise derart, dass zusätzlich
zu dem Standardsatz von Mustern und Meldungen, kundenspezifische
Informationen ergänzt
werden. Alternativ kann auch der Standardsatz gelöscht und
vollständig
durch einen kundenspezifischen Satz von Mustern und Meldungen ersetzt
werden. Das Funktionsmodul 13 ist mit dem Funktionsmodul 16 verbinden.
Das Funktionsmodul 16 seinerseits ist über einen Eingangsanschluss 16A mit
einem Steuergerät 17 verbunden,
das die Funktion des Kameramoduls 10 steuert, wie später noch
beschrieben wird. Weiterhin ist das Steuergerät mit einer Abstandswarneinrichtung 19 verbunden,
die auch mehrere Sensoren 19A, 19B umfasst. Als
Sensoren 19A, 19B haben sich in der Praxis Ultraschallsensoren
bewährt.
Denkbar ist auch der Einsatz von Radar – und Lasersensoren. Weiterhin
ist das Funktionsmodul 13 mit einem Funktionsmodul 15 verbunden,
das einen Ausgangsanschluss 15A aufweist. Über diesen
Ausgangsanschluss 15A ist das Kameramodul 10 mit
einer Wiedergabeeinrichtung für
Bilder, wie insbesondere einem Monitor 18, verbunden. Die
Hauptaufgabe des Funktionsmoduls 15 ist dabei die Anpassung
der Ausgangssignale des Funktionsmoduls 13 an den jeweils
einzusetzenden Monitor 18. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird beispielsweise ein Farbmonitor 18 nach
dem NTSC-Standard angeschlossen. Vorteilhaft stellt daher das Funktionsmodul 15 als
Schnittstelle Ausgangssignale nach diesem Standard bereit. Eine
besonders vorteilhafte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Systems 1 ist,
dass die Überlagerung der
von dem Bildsensor 11 erfassten Bilder mit den in der Speichereinrichtung
gespeicherten Mustern und/oder Meldungen durch vergleichsweise einfache
Steuersignale des Steuergeräts 17 möglich ist.
Dadurch wird die Rechenleistung des Steuergeräts nicht überfordert. Erreicht wird dies
dadurch, dass jedem Muster und jeder Meldung, die in dem Speichermodul 14 gespeichert
sind, ein eineindeutiger Code zugeordnet ist, der sowohl in dem
Steuergerät 17 als
auch in der Speichereinrichtung 14 hinterlegt ist. Wenn
ein bestimmtes Muster oder eine bestimmte Meldung aus der Speichereinrichtung 14 abgerufen
werden soll, wird demzufolge das Steuergerät 17 nur den diesem
Muster oder dieser Meldung entsprechenden Code über das Funktionsmodul 16,
das Funktionsmodul 13 an die Speichereinrichtung 14 senden.
Durch das Senden dieses Codes wird das entsprechende Muster oder
die entsprechende Meldung von der Speichereinrichtung 14 an
das Funktionsmodul 13 bereitgestellt. Das Funktionsmodul 13 fungiert
als Mischeinrichtung, in de das von dem Funktionsmodul 12 bereitgestellte
entzerrte Bild des Bildsensors 11 mit einem von der Speichereinrichtung 14 bereitgestellten Muster
oder einer Meldung überlagert
wird. An dem Ausgangsanschluss 15A des Kameramoduls 10 steht
somit ein mit einer Kommentierung versehenes Bild für die Wiedergabe
auf einem Monitor 18 bereit. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist die Ausgabe des zu sendenden Codes durch die Abstandswarneinrichtung 19 mit
ihren Sensoren 19A, 19B steuerbar. Die dem Videobild
durch Ausgabe eines Codes zu überlagernden
Muster und/oder Meldungen betreffen daher vorzugsweise Abstandsinformationen
des Fahrzeugs in Bezug auf das Fahrzeugumfeld. in anderen Anvendunngsfällen kann
die Ausgabe von Codes durch andere Einrichtungen gesteuert werden.
So können
beispielsweise Signale eines Rückhaltesystems
für Fahrzeuginsassen,
die Ausgabe von Codes steuern, wenn Gefahr im Verzug ist. Die durch
den entsprechenden Code aufgerufene Meldung kann dann einem Videobild überlagert
werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann
aus dem von dem Bildsensor 11 generierten Videobild selbst
eine Information extrahiert werden, die zur Ausgabe eines Codes
mit nachfolgender Überlagerung
des Videobildes mit einer in dem Speichermodul 14 gespeicherten
Meldung führt.
Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn der Bildsensor 11,
als Precrashsensor eingesetzt wird. Zu diesem Zweck kann dann eine
Verbindungsleitung 11B zwischen dem Bildsensor 11 und
dem Steuergerät 17 vorgesehen
sein.
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In
einer einfacheren Ausführungsvariante
der Erfindung wird ein Steuergerät 17 nicht
benötigt,
wenn die Abstandswarneinrichtung 19 selbst schon über eine
Schnittstelle verfügt,
die entsprechende Codes generiert. Wie in 1 durch
die gestrichelt dargestellte Verbindungsleitung 19C angedeutet
ist, wird dann die Abstandswarneinrichtung 19 unmittelbar
mit dem Funktionsmodul 16 verbunden.
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Im
Folgenden wird nun die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems 1 für die Erfassung
und Wiedergabe von Bildern beschrieben. Dabei wird anhand eines
konkreten Beispiels (2) insbesondere auch die Überlagerung
eines von dem Bildsensor 11 aufgenommenen Bildes mit Mustern
und/oder Meldungen erläutert.
Der Bildsensor 11 mit dem vorgeschalteten optischen Modul 11A erfasst
eine Szene aus dem Umfeld des Fahrzeugs 20 (2)
und speichert das erfasste Bild kontinuierlich in einem Eingangsbildspeicher.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Bildsensor 11 mindestens VGA-Auflösung. Der
Eingangsbildspeicher verfügt über eine
Speicherkapazität
von rund 350 KByte. In dem Funktionsmodul 12 wird das Bild
entzerrt. Das entzerrte Bild wird in einem Ausgangsbildspeicher
gespeichert, der in einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise über eine
Speicherkapazität
von rund 1 MByte verfügt.
In dem Speichermodul 14 sind Muster und Meldungen mit den
ihnen zugeordneten Codes gespeichert. Als Muster kommen beispielsweise
Linien unterschiedlicher Ausführung
und Farbe oder komplexere Symbole in Betracht. Vorzugsweise können die
Linien jeweils einem Lenkwinkel zugeordnet werden. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden 64 Werten von ausgewählten Lenkwinkeln jeweils Linien
zugeordnet. Weitere Linien sind für die Darstellung von Abstandswerten
oder Artefakten, wie beispielsweise eingeblendete Stoßstange,
Warntrapeze und dergleichen vorgesehen. Weiterhin können auch
Fahrzeugsymbole, Verkehrszeichen und Fahrbahnstrukturen gespeichert sein.
Weiterhin sind Meldungen in Textform, wie beispielsweise Hinweis-
und Warntexte, sowie Ausfallmeldungen gespeichert. 2 zeigt
eine auf dem Monitor 18 dargestellte Szene aus dem Umfeld
eines Fahrzeugs 20. Die Szene zeigt ein von einer Mauer 24 abgegrenztes
Haus 25. Ein Fahrzeug 20 schickt sich gerade an, rückwärts auf
einen Parkplatz vor der Mauer 24 einzuparken. Der Einparkvorgang
wird von einer Abstandswarneinrichtung 19 mit Sensoren 19A, 19B (1) überwacht.
In das auf dem Monitor 18 dargestellte Videobild sind Muster
und Meldungen eingeblendet, die, zusammen mit den ihnen zugeordneten
Codes aus der folgenden Tabelle ersichtlich sind.
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Diese
Muster und Meldungen sind, neben zahlreichen anderen Mustern und
Meldungen, in dem Speichermodul 14 des Kameramoduls 10 gespeichert.
Sie werden durch einen entsprechenden Code abgerufen, der von dem
Steuergerät 17 zu
dem Kameramodul 10 gesendet wird. In dem diskutierten Ausführungsbeispiel entspricht
der Code „1" einem rechteckigen
Fahrzeugsymbol, das das Fahrzeug 20 darstellt. Der Code 2 entspricht
einer Linie 21, die in dem Abstand von 6m vor der Mauer 24 in
das Bild auf dem Monitor 18 eingeblendet ist. Der Code 5 entspricht
der Textmeldung „6m", der zu der Linie 21 gehörig eingeblendet
ist. Die Doppellinie 23 und die dazugehörige Textmeldung „Stopp!" signalisieren dem
Fahrer des Fahrzeugs 20, das er das Fahrzeug 20 an
dieser Doppellinie 23 zum Halten bringen sollte, damit
dieses eine optimale Parkposition einnimmt. Die Doppellinie 23 und
die Textmeldung „Stopp!" werden durch die
Codes 4 und 7 aufgerufen. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird die Aussendung der verschiedenen Codes maßgeblich durch Ausgangssignale
der Abstandswarneinrichtung 19 bestimmt, die die Signale
der ihr zugeordneten Sensoren 19A, 19B auswertet.
Bei den Sensoren 19A, 19B handelt es sich vorzugsweise
um Ultraschallsensoren, die den Abstand des Hecks des Fahrzeugs 20 von
der Mauer 24 messen. Die Linie 21, 22, 23 und
die zugeordneten Textmeldungen können
beispielsweise dann eingeblendet werden, wenn die Sensoren 19A, 19B einen
entsprechenden Abstand gemessen haben. Die Muster und Meldungen
können
vielfältig
variiert in dem Speichermodul 14 gespeichert und durch
zugeordnete Codes aufgerufen werden. So können die Linien 21, 22, 23 beispielsweise in
verschiedenen Stricharten als ausgezogene Linien, punktierte Linien
oder gestrichelte Linien dargestellt werden. Weiterhin können die
Linien in unterschiedlicher Breite oder in unterschiedlichen Farben
dargestellt sein. Auch können
unterschiedliche Muster und Meldungen beliebig miteinander verknüpft werden.
Alle diese Maßnahmen
sind durch zugeordnete Codes steuerbar. Dadurch, dass das Steuergerät 17 lediglich
Codes bereitstellen muss, die den gesendeten Codes entsprechende
Muster und Meldungen aber aus dem Speichermodul 14 in dem
Kameramodul 10 abrufbar bereit stehen, kommt das Steuergerät 17 selbst
mit einer stark reduzierten Rechnerleistung aus.
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Im
Folgenden wird die Codeübergabe
erläutert.
Vorzugsweise werden die Codes asynchron in einem Wechselpuffer 30 (3)
abgelegt, der einen Lese- und einen Schreibpuffer 32, 31 umfasst.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
der Erfindung nehmen der Lese- und der Schreibpuffer 32, 31 jeweils 32 Codes auf.
Der Schreibpuffer 31 wird über den Eingang 16A gefüllt. Der
Wechsel zwischen Lese- und Schreibpuffer wird vorteilhaft ebenfalls über einen
speziellen Code gesteuert. Der Lesepuffer 32 wird bildsynchron
ausgelesen.
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Die Überlagerung
des von dem Bildsensor 11 bereitgestellten Videobilds mit
den durch Codes abrufbaren Mustern und/oder Meldungen geschieht
folgendermaßen.
Das von dem Bildsensor 11 erzeugte Bild wird kontinuierlich
in einen Eingangsspeicher geschrieben. Mit Hilfe des Funktionsmoduls 12 wird
das Bild entzerrt und in ein Ausgangsbild umgewandelt. Aus dem Lesepuffer 32 werden
nacheinander die dort gespeicherten Codes ausgelesen. Die den ausgelesenen
Codes entsprechenden Muster und/oder Meldungen werden aus dem Speichermodul 14 abgerufen
und in dem Funktionsmodul 13 mit dem Ausgangsbild überlagert.
Durch das Funktionsmodul 15 werden die Bilddaten zur Darstellung
auf dem Monitor 18 bereitgestellt.
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Vorzugsweise
ist das Kameramodul 10 örtlich
abgesetzt von dem Steuergerät 17 und
dem Monitor 18 betreibbar. Dies ist besonders zweckmäßig bei
einem Einsatz des Systems 1 als Fahrerassistenzsystem,
bei dem das Kameramodul derart in dem Heckbereich eines Fahrzeugs 20 angeordnet
ist, dass der rückwärtige Verkehrsraum überwachbar
ist, während
der Monitor 18 in dem Blickfeld des Fahrers angeordnet
ist. Das Steuergerät 17 kann
dann an einer beliebigen Stelle in dem Fahrzeug angeordnet werden.
Für den
Datenaustausch mit dem Steuergerät 17 und
dem Monitor 18 verfügt
das Kameramodul 10 über
mindestens je eine entsprechende Schnittstelle 15, 16.
