DE102004056349A1 - Bilderfassungssystem - Google Patents

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camera
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mirrors
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DE102004056349A
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Rainer Moritz
Jens Schick
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bilderfassungssystem (5), das eine Kamera (6) und mindestens einen Spiegel umfasst. Der Spiegel ist dabei so angeordnet, dass der Nahbereich um das Bilderfassungssystem (5) erfasst wird. Das Bilderfassungssystem (5) wird vorzugsweise als Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug (2) eingesetzt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Zum Erfassen optischer Daten werden digitale Bilderfassungssysteme eingesetzt. Die Auswertung der Bilder erfolgt in einer Auswerteeinheit, welche mit einer Kamera verbunden ist. Eine möglichst großflächige Erfassung des Nahbereichs um das Bilderfassungssystem kann durch Verwendung von gekrümmten Spiegeln erreicht werden. Bei Verwendung mehrerer Spiegel lassen sich gleichzeitig mehrere Bildbereiche durch eine Kamera erfassen. Hierdurch wird auch eine Stereo-Bildverarbeitung mit nur einer Kamera ermöglicht. Die Stereo-Bildverarbeitung erlaubt eine dreidimensionale Vermessung der Umgebung.
  • Um stereoskopische Bilder zu erhalten, ist es bekannt, im Sichtbereich einer Kameraoptik mehrere Spiegel anzuordnen, über die verschiedene Bildbereiche von der Kamera erfasst werden. Auf diese Weise werden von einer Kamera gleichzeitig zwei unterschiedliche Bilder aufgenommen, für deren Erfassung sonst zwei getrennt voneinander positionierte Kameras erforderlich wären.
  • Aus US 2003/0156187 ist bekannt, wie die Spiegel anzuordnen sind, damit durch eine Kamera mit möglichst kleinem Sensor Stereobilder aufgenommen werden können. Durch die Aufnahme der Stereobilder mit nur einer Kamera ist eine Echtzeitverarbeitung der Bilder möglich.
  • Die Erfassung des Nahbereichs der Kamera über einen gekrümmten Spiegel ist zum Beispiel aus JP-A 2004 082778 bekannt. Der hier offenbarte Spiegel ist beweglich gelagert und umfasst einen gekrümmten und einen planaren Teil. Entsprechend der gewünschten Sichtbereiche lässt sich der Spiegel verschieben.
  • Bei der Stereo-Bildverarbeitung mit zwei Kameras kann durch Triangulation eine dreidimensionale Vermessung der Umgebung durchgeführt werden. Bei Verwendung von nur einer Kamera lässt sich jedoch nicht unterscheiden, ob von einer Miniaturkamera ein Miniaturmodell aufgenommen wird oder eine reale Kamera die reale Umgebung aufnimmt. Miniaturkameras, die Modelle aufnehmen, werden zum Beispiel in der Filmindustrie eingesetzt. Die aufgenommenen Modelle lassen sich nicht von realdimensionierten Aufnahmen unterscheiden.
  • Da bei einer Einzelkamera eine dreidimensionale Vermessung durch Triangulation nicht möglich ist, wird üblicherweise auf das Verfahren des optischen Flusses, das heißt die Auswertung der Bewegung von Merkmalen in Bildfolgen, zurückgegriffen, um eigenbewegte Objekte – bei bekannter Bewegung der Kamera – zu detektieren. Hierbei tritt jedoch wieder das Problem der Skalierung auf das heißt ohne Kenntnis der Größe des Objekts lässt sich dessen Entfernung und Bewegungsgeschwindigkeit nicht bestimmen. Hierbei schafft die Kenntnis der äußeren Einbauparameter der Kamera, zum Beispiel die Höhe der Kamera über der Straße und der Beobachtungswinkel zur Straße, über welche die Kamera kalibriert wird, Abhilfe. Die Kalibrierung muss derzeit noch aufwendig im Werk nach Einbau der Kamera in das Fahrzeug durchgeführt werden und zum Beispiel auch nach dem Auswechseln der Frontscheibe in einer Werkstatt wiederholt werden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Ein erfindungsgemäßes Bilderfassungssystem umfasst eine Kamera und mindestens einen Spiegel. Der Spiegel erfasst dabei den Nahbereich. Unter Nahbereich wird dabei der Bereich von der Optik der Kamera bis zu einer Entfernung von 20 m von der Kamera verstanden.
  • Durch die Erfassung des Nahbereichs werden auch Gegenstände erfasst, die sich in unmittelbarer Nähe zur Kamera befinden. Hierdurch lässt sich zum Beispiel bei Verwendung des Bilderfassungssystems ein deutlich größerer Bereich erfassen als der natürliche Sichtbereich. So können durch das Bilderfassungssystem auch Gegenstände wahrgenommen werden, die außerhalb des natürlichen Blickwinkels liegen.
  • Ein besonders großer Blickwinkel kann dadurch erreicht werden, dass mindestens ein Spiegel gekrümmt ist. Wenn die Spiegeloberfläche in Form eines Rotationsparaboloiden, eines Rotationshyperboloiden oder eines Rotationsellipsoiden gekrümmt ist, lässt sich in Kombination mit einem geeigneten Linsensystem ein einzelner Blickpunkt erhalten. Unter Blickpunkt wird dabei ein virtueller Brennpunkt verstanden, in dem die von dem betrachteten Bereich ausgesandten Strahlen zusammenfallen, entsprechend dem Brennpunkt einer perspektivischen Kamera. Perspektivische Kameras sind Kameras, bei denen die Strahlen durch die Optik über einen gemeinsamen Brennpunkt gelenkt werden und schräg auf die Projektionsebene auftreffen.
  • Geeignete Linsensysteme sind solche, die eine orthographische oder perspektivische Kamera bilden. Bei einer orthographischen Kamera treffen im Unterschied zur perspektivischen Kamera die Strahlen senkrecht auf die Projektionsebene.
  • Ein einzelner Blickpunkt erlaubt es, aus dem durch den gekrümmten Spiegel erhaltenen verzerrten Bild eine Lochkameraprojektion zu rekonstruieren. Lochkameraprojektionen entsprechen dabei dem menschlichen Sehen und liefern deshalb Bilder, die dem entsprechen, was das menschliche Auge wahrnimmt.
  • Wenn durch das Spiegelsystem kein einzelner Blickpunkt erzeugt wird, ist die Rekonstruktion eines korrekten Lochkamerabildes nicht mehr möglich. Abhängig von der Ausformung des Spiegels kann jedoch mit geringen Fehlern ein Lochkamerabild angenähert werden.
  • Bei Einsatz des Bilderfassungssystems als Fahrassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug können zum Beispiel Fußgänger oder in die eigene Fahrspur einscherende Kraftfahrzeuge erkannt werden, die außerhalb des Sichtfeldes des Fahrers liegen. Wenn durch das Spiegelsystem kein einzelner Blickpunkt erzeugt wird und ein Lochkamerabild mit geringen Fehlern angenähert wird, muss die Bildverarbeitung zum Beispiel zur Generierung von Warnungen oder regelnden Eingriffen unter Berücksichtigung der Spiegel- und Linsengeometrie an das verzerrte Bild angepasst werden.
  • Bei der Verwendung des Bilderfassungssystems als Fahrassistenzsystem wird vorzugsweise der gekrümmte Spiegel teilweise in den Sichtbereich der Kamera eingebracht. Hierdurch wird von der Kamera das im Spiegel reflektierte Bild aufgenommen. Die Spiegeloberfläche ist dabei vorzugsweise so gekrümmt, dass der vom Spiegel abgebildete Raumbereich einen größeren Blickwinkel aufweist als die Kamera. Durch Verwendung einer Linse mit größerer Brennweite in der Kamera lässt sich nun in dem Bereich, der nicht durch den Spiegel abgedeckt ist, der Fernbereich besser beobachten. Um über den gekrümmten Spiegel ein deutliches Bild des Nahbereichs zu erhalten, ist die Geometrie des Spiegels auf die Geometrie der Linse abzustimmen.
  • Ein einzelner Blickpunkt bei Verwendung eines gekrümmten Spiegels wird nur durch eine aufeinander abgestimmte Kombination von Spiegelgeometrie und Kamera möglich. Bei Verwendung eines Spiegels mit einer gekrümmten Oberfläche in Form eines Rotationsparaboloiden, wobei die Kamera auf die Außenfläche des Rotationsparaboloiden gerichtet ist, ist zur Erzeugung eines einzelnen Blickpunktes eine orthographische Kamera erforderlich.
  • Bei einer orthographischen Kamera ist die Linsengeometrie so gewählt, dass die Strahlen senkrecht auf die Projektionsebene der Kamera treffen. Ein einzelner Blickpunkt wird dadurch erreicht, dass die optische Achse der Kamera parallel zur Rotationsachse des Rotationsparaboloiden ausgerichtet ist.
  • Bei Verwendung eines gekrümmten Spiegels mit einer Oberfläche in Form eines Rotationshyperboloiden ist zum Erreichen eines einzelnen Blickpunktes eine perspektivische Kamera zu verwenden. Dabei müssen Rotationshyperboloid und perspektivische Kamera so ausgerichtet sein, dass der Brennpunkt der perspektivischen Kamera im zweiten Brennpunkt des Hyperboloiden liegt. Dazu ist es erforderlich, dass die optische Achse der Kamera mit der Rotationsachse des Hyperboloiden übereinstimmt. Bei einer perspektivischen Kamera ist die Linsengeometrie so gewählt, dass die einfallenden Strahlen durch einen Brennpunkt geführt werden und schräg auf die Projektionsebene auftreffen.
  • Bei Verwendung eines Spiegels mit gekrümmter Oberfläche in Form eines Rotationselypsoiden ist zum Erzielen eines einzelnen Blickpunktes ebenfalls eine orthographische Kamera erforderlich. Hierzu ist wie auch bei Verwendung eines Spiegels mit einer gekrümmten Oberfläche in Form eines Rotationsparaboloiden die optische Achse der Kamera parallel zur Längsachse des Rotationselypsoiden auszurichten.
  • Kommerziell erhältlich sind Kamera/Spiegel-Kombinationen mit einem Spiegel mit einer Oberfläche in Form eines Rotationsparaboloiden oder in Form eines Rotationshyperboloiden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Sichtbereich der Kamera mindestens zwei Spiegel angeordnet, um ein Spiegel-Stereokamera-System zu erzeugen. Die Spiegel sind dabei so angeordnet, dass je zwei unterschiedliche Bildausschnitte wiedergegeben werden. Die Kamera erfasst dabei beide von den Spiegeln reflektierten Bilder. Durch die Verwendung von zwei Spiegeln zur Erzeugung eines Spiegel-Stereokamera-Systems kann auf eine zweite Kamera verzichtet werden. Hierdurch wird Bauraum eingespart.
  • Bei der Verwendung von zwei Spiegeln ist mindestens ein Spiegel vorzugsweise so ausgerichtet, dass von diesem ein ständig sichtbares Objekt aufgenommen wird. Bei Einsatz des Bilderfassungssystems in einem Fahrzeug kann dies zum Beispiel eine Kante der Motorhaube des Fahrzeuges sein. Da die Größe und die Entfernung des ständig sichtbaren Objektes bekannt ist, lässt sich hierdurch die Kamera kalibrieren. Die Kalibrierung kann auch zum Beispiel beim Durchfahren durch ein Werkstor anhand der Kanten und Muster des Werkstores oder durch die Erfassung von vorausfahrenden Fahrzeugen erfolgen.
  • Zusätzlich können auch Parameter der Eigenbewegung, wie Geschwindigkeit, Nick-, Gier- und Wankwinkel des Kamera tragenden Fahrzeuges oder die Straßenebene, bestimmt werden. Anhand dieser Eigenbewegungsparameter lassen sich Objekte außerhalb des Stereobereichs der Kamera in ihrer Entfernung und Bewegung einschätzen.
  • Aufgrund der Möglichkeit, Objekte außerhalb des Stereobereichs der Kamera in ihrer Entfernung und Bewegung anhand der Eigenbewegungsparameter abschätzen zu können, ist es nicht erforderlich, dass der gesamte durch die Kamera erfasste Raum durch ein Stereokamera-System erfasst ist. Dies ermöglicht es, dass die verwendeten Spiegel in ihrer Größe unterschiedlich sind – das heißt, dass die Spiegel eine unterschiedlich große Spiegelfläche aufweisen –, so dass zum Beispiel ein größerer Spiegel mit einer größeren Spiegelfläche im Wesentlichen einen Bildausschnitt entsprechend einer konventionellen Kamera zeigt, während ein kleinerer Spiegel mit einer kleineren Spiegelfläche einen sichtbaren aber für die Anwendung uninteressanten Bereich – zum Beispiel den Himmel – ausblendet und an dieser Stelle eine zweite Ausschnittsansicht des größeren Spiegels aus einer anderen Perspektive zeigt.
  • Durch die Möglichkeit der Objektvermessung können bei der Verwendung des Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug andere Nahbereichssensoren, wie Ultraschallsensoren, Short-Range Radar oder weitere dem Fachmann bekannte Nahbereichssensoren, durch das Bilderfassungssystem ersetzt werden.
  • Zur Sicherstellung einer optimalen Reflektion des funktionsspezifischen Wellenlängenbereiches können die Spiegel beschichtet werden. So ist zum Beispiel bei der Verwendung des Bilderfassungssystems zur Verbesserung der Nachtsicht eine gute Reflektion im infraroten Wellenlängenbereich notwendig.
  • Um mehrere Funktionen gleichzeitig bedienen zu können, können auch verschiedene Teile des Spiegels unterschiedlich beschichtet sein. Zusätzlich zur Beschichtung des Spiegels ist es auch möglich, eine adaptive Beleuchtung mit dem Bilderfassungssystem zu kombinieren. Eine solche adaptive Beleuchtung wird zum Beispiel eingesetzt, wenn das Bilderfassungssystem auch als Regensensor eingesetzt werden soll.
  • Vorteil der Verwendung von Spiegeln ist auch, dass diese so konstruiert sein können, dass der virtuelle Blickpunkt außerhalb des Fahrzeuges liegen kann.
  • Auch ist die Anbringung von Spiegeln relativ zur Kamera nicht beschränkt auf das Verbauen der Komponenten (Spiegel, Kamera) in einem Gehäuse. Es ist auch möglich, zum Beispiel die Spiegel im Bereich des Innenraum-Rückspiegels des Kraftfahrzeuges und die Kamera im Armaturenbrett zu positionieren.
  • Zeichnung
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
  • Darin zeigt:
  • 1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Bilderfassungssystem mit einem gekrümmten Nahbereichsspiegel und einem planaren Spiegel beziehungsweise einer realen Kamera,
  • 2 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs gemäß 1,
  • 3 ein Bilderfassungssystem mit einem gekrümmten Spiegel und einem planaren Spiegel.
  • 4 ein Spiegel-Stereokamera-System mit zwei planaren Spiegeln, verbaut in einem Innenfuß eines Innenspiegels in einem Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsvariante,
  • 5 ein Spiegel-Stereokamera-System, verbaut in einem Spiegelfuß eines Innenspiegels eines Kraftfahrzeuges in einer zweiten Ausführungsform.
  • Ausführungsvarianten
  • In 1 ist eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Bilderfassungssystem mit einem gekrümmten Nahbereichsspiegel und einem planaren Spiegel oder einer realen Kamera dargestellt.
  • Ein Bilderfassungssystem ist im Bereich einer Windschutzscheibe 1 eines Kraftfahrzeuges 2 angeordnet. Das Bilderfassungssystem umfasst einen gekrümmten Spiegel, mit welchem der Nahbereich erfasst wird. Der gekrümmte Spiegel ist dabei so gestaltet, dass dieser einen Blickwinkel α von fast 180° erlaubt. Der Sichtbereich, der mit dem gekrümmten Spiegel erfasst wird, ist mit Bezugszeichen 3 gekennzeichnet. Aufgrund des Blickwinkels α von fast 180° werden durch das Bilderfassungssystem auch Objekte wahrgenommen, die sich im Frontbereich des Fahrzeuges in unmittelbarer Nähe des Fahrzeuges befinden und nicht im Sichtfeld des Fahrers liegen. Durch Wiedergabe des Sichtbereiches 3 des gekrümmten Spiegels auf einen durch den Fahrer erfassbaren Monitor kann dieser auch Objekte in den Bereichen wahrnehmen, die ohne das Bilderfassungssystem nicht einsehbar sind. Hierdurch trägt das Bilderfassungssystem zur Sicherheit beim Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 bei.
  • Neben dem Nahbereich wird durch das Bilderfassungssystem gleichzeitig auch der in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug liegende Fernbereich erfasst. Die Erfassung des Fernbereiches erfolgt dabei mit Hilfe eines planaren Spiegels oder direkt durch die Kamera des Bilderfassungssystems. Der Sichtbereich des Bilderfassungssystems mit planarem Spiegel oder direkt mit der Kamera ist mit Bezugszeichen 4 bezeichnet. Aus 1 lässt sich erkennen, dass der Blickwinkel β des Sichtbereiches 4 des planaren Spiegels beziehungsweise der Kamera sehr viel kleiner ist als der Blickwinkel α, der mit dem gekrümmten Spiegel erreicht wird. So lässt sich mit dem planaren Spiegel beziehungsweise mit der realen Kamera der Bereich direkt am Kraftfahrzeug 2 nicht einsehen, erlaubt jedoch eine gute Fernsicht.
  • Durch die Kombination des gekrümmten Spiegels zur Abdeckung des Nahbereichs und des planaren Spiegels zur Fernsicht ist ein Bilderfassungssystem gegeben, welches einen großen Sichtbereich 3, 4 abdeckt und damit zur Sicherheit beim Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 beiträgt.
  • Die gleichzeitige Erfassung des Nahbereiches und des Fernbereiches mit einer einzigen Kamera wird dadurch erreicht, dass der gekrümmte Spiegel zur Abdeckung des Nahbereiches nur einen Teil des Sichtfeldes der Kamera einnimmt. Mit dem Teil des Sichtfeldes der Kamera, das nicht durch den gekrümmten Spiegel abgedeckt ist, wird der Fernbereich erfasst. Eine besonders gute Erfassung des Fernbereiches lässt sich durch die Verwendung einer Kameraoptik mit großer Brennweite erreichen. Um in diesem Fall auch für den Nahbereich scharfe Bilder zu erhalten, ist die Spiegelgeometrie des gekrümmten Spiegels an die Brennweite der Kameraoptik anzupassen.
  • Neben der direkten Erfassung des Fernbereiches mit der Kamera ist es auch möglich, einen zweiten Spiegel im Sichtbereich der Kamera zu platzieren, über den der Fernbereich erfasst wird. Eine scharfe Darstellung des Fernbereiches wird dadurch erreicht, dass vorzugsweise planare Spiegel zur Erfassung des Fernbereiches verwendet werden. Die Verwendung eines Spiegels zur Erfassung des Fernbereiches ist dann erforderlich, wenn die optische Achse der Kamera nicht in die Richtung weist, in der der zu erfassende Bereich liegt. Dies ist zum Beispiel dann gegeben, wenn die Kamera aufgrund von Platzmangel nicht in die Richtung ausgerichtet werden kann, in der der für die Anwendung interessante Bereich liegt.
  • 2 zeigt das Kraftfahrzeug mit Bilderfassungssystem nach 1 in Seitenansicht.
  • Der gekrümmte Spiegel zur Erfassung des Nahbereiches ist dabei derart angeordnet, dass der oberhalb der Höhe des Fahrzeugs liegende Sichtbereich der Kamera abgedeckt wird. In diesem Bereich wird von der Kamera der Nahbereich erfasst.
  • Dadurch dass sich der Sichtbereich 3 des gekrümmten Spiegels und der Sichtbereich 4 des planaren Spiegels beziehungsweise der realen Kamera überschneiden, ist mit dem Bilderfassungssystem, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, eine dreidimensionale Vermessung der Umgebung möglich.
  • Durch Wiedergabe des von der Kamera erfassten Nahbereiches auf einem Display im Sichtfeld des Fahrers oder durch Projektion des Bildes auf einen Ausschnitt in der Windschutzscheibe 1 kann der Fahrer durch die Verwendung des Bilderfassungssystems im Kraftfahrzeug 2 auch Objekte wahrnehmen, die ohne das Bilderfassungssystem im toten Winkel liegen. Zusätzlich kann das Bilderfassungssystem bei entsprechender Auswertesoftware ein Warnsignal geben, wenn sich Objekte in dem von der Kamera erfassten Nahbereich befinden. Zur getrennten Auswertung des Nahbereiches und des Fernbereiches kann die Auswertesoftware vorzugsweise auf einzelne Bereiche des von der Imager-Elektronik erfassten Bildes zugreifen. Hierdurch ist sowohl eine getrennte Auswertung der Bilder als auch eine gemeinsame Auswertung für dreidimensionale Anwendungen möglich.
  • Ein Bilderfassungssystem, wie es in dem in den 1 und 2 dargestellten Kraftfahrzeug eingesetzt ist, ist 3 entnehmbar.
  • Ein solches Bilderfassungssystem 5 umfasst eine Kamera 6, einen planaren Spiegel 7 und einen gekrümmten Spiegel 8. Die Kamera 6, der planare Spiegel 7 und der gekrümmte Spiegel 8 können in einem Gehäuse 9 aufgenommen sein.
  • Um eine digitale Bildauswertung zu ermöglichen, ist die Kamera 6 vorzugsweise eine Digitalkamera. Eine solche Kamera 6 umfasst vorzugsweise eine Imager-Elektronik und ein Linsensystem, über welches das aufgenommene Bild an die Imager-Elektronik übertragen wird. Von der Imager-Elektronik wird das erfasste Bild über eine Datenverbindung entweder über ein Kabel oder kabellos z.B. über Funk an eine Auswerteeinheit übertragen. In der Auswerteeinheit kann dann entweder eine getrennte Auswertung der von der Kamera 6 erfassten Bilder erfolgen und/oder bei Überschneidung der erfassten Sichtbereiche 3, 4 eine dreidimensionale Auswertung.
  • Durch das Bilderfassungssystem mit Kamera 6, planarem Spiegel 7 und gekrümmtem Spiegel 8 wird ein Kamerasystem mit zwei virtuellen Kameras simuliert. Der Punkt, der den Standort der ersten virtuellen Kamera bezeichnet, ist mit Bezugszeichen 10 bezeichnet, der Punkt, der den Standpunkt der zweiten virtuellen Kamera festlegt, ist mit Bezugszeichen 11 bezeichnet. Dabei wird die erste virtuelle Kamera durch den planaren Spiegel 7 simuliert und die zweite virtuelle Kamera durch den gekrümmten Spiegel 8. Der über den gekrümmten Spiegel 8 erfasste Sichtbereich 3 überschneidet sich mit dem über dem planaren Spiegel 7 erfassten Sichtbereich 4. Dies erlaubt eine dreidimensionale Auswertung der von der Kamera 6 erfassten Bilder.
  • Durch die Verwendung des gekrümmten Spiegels 8 wird mit der Kamera 6 ein Sichtbereich 3 erfasst, der einen wesentlich größeren Blickwinkel α aufweist als ein von einem planaren Spiegel 7 erfasster Sichtbereich.
  • Das Gehäuse 9, in welchem die Kamera 6, der planare Spiegel 7 und der gekrümmte Spiegel 8 aufgenommen sind, ist zum Beispiel ein Spiegelfuß eines Innenspiegels eines Kraftfahrzeuges. Das Gehäuse 9 kann aber auch ein Gehäuse sein, welches keine weitere Funktion erfüllt. In diesem Fall ist es möglich, das Bilderfassungssystem 5 an jedem beliebigen Ort zu montieren.
  • Neben dem gekrümmten Spiegel 8 ist es auch denkbar, einen zweiten planaren Spiegel einzusetzen. Abhängig vom Winkel, in dem der zweite planare Spiegel gegenüber der optischen Achse 12 geneigt ist, kann auch mit einem planaren Spiegel der Nahbereich erfasst werden. Um eine dreidimensionale Vermessung zu realisieren, ist es auch bei Verwendung von zwei planaren Spiegeln erforderlich, dass sich die Sichtbereiche der beiden Spiegel überschneiden.
  • Ein Vorteil des gekrümmten Spiegels gegenüber einem planaren Spiegel zur Erfassung des Nahbereiches ist, dass durch den gekrümmten Spiegel ein im Vergleich zum planaren Spiegel größerer Blickwinkel ermöglicht wird. So ist mit einem gekrümmten Spiegel ein Blickwinkel von bis zu 360° möglich, was einer vollständigen Rundumsicht entspricht. Auch lassen sich mit einem größeren Blickwinkel Objekte erfassen, die bei einem kleineren Blickwinkel im toten Winkel liegen und so nicht wahrgenommen werden.
  • Ein Spiegel-Stereokamera-System mit zwei planaren Spiegeln ist in 4 dargestellt.
  • Hierbei ist das Bilderfassungssystem mit zwei planaren Spiegeln in einem Spiegelfuß 13 eines Innenspiegels 14 eines Kraftfahrzeuges montiert. Der Spiegelfuß 13 des Innenspiegels 14 ist dabei mit einem Spiegelhalter 15 an der Windschutzscheibe 1 des Kraftfahrzeuges befestigt. Das Bilderfassungssystem zur stereoskopischen Bildverarbeitung umfasst dabei die Kamera 6, einen ersten planaren Spiegel 16 und einen zweiten planaren Spiegel 17. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die planaren Spiegel 16, 17 gleich groß und decken vorzugsweise jeweils die Hälfte des durch die Kamera 6 erfassten Bildes ab.
  • Der erste planare Spiegel 16 und der zweite planare Spiegel 17 sind vorzugsweise so ausgerichtet, dass die Sichtrichtung 18 des ersten planaren Spiegels 16 parallel zur Sichtrichtung 19 des zweiten planaren Spiegels 17 ist.
  • Die von dem in 4 dargestellten Bilderfassungsystem erfassten Bilder entsprechen denen, wie sie mit einem herkömmlichen Stereokamera-System mit zwei parallel ausgerichteten Kameras erfasst werden.
  • Um eine einfache Kalibrierung des Bilderfassungssystems zu ermöglichen, sind die Spiegel 16, 17 vorzugsweise so ausgerichtet, dass ein in Bezug auf die Kamera 6 unbewegtes Objekt erfasst wird. Dieses Objekt kann zum Beispiel eine Kante der Motorhaube des Kraftfahrzeuges 2 sein.
  • Das in 5 dargestellte Bilderfassungssystem unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten Bilderfassungssystem dadurch, dass zwei unterschiedlich große Spiegel zur Erzeugung des Spiegel-Stereokamera-Systems verwendet werden. Ein im Vergleich zu einem zweiten Spiegel 21 größerer erster Spiegel 20 mit einer größeren Spieglefläche erfasst einen großen Bildausschnitt des Fernbereichs vor dem Kraftfahrzeug 2. Der Teil des Sichtbereiches der Kamera 6, der nicht vom großen Spiegel 20 abgedeckt ist, wird durch den kleinen Spiegel 21 mit einer kleineren Spiegelfläche abgedeckt. Der kleine Spiegel 21 ist dabei so ausgerichtet, dass sich der Sichtbereich des großen Spiegels 20 und der Sichtbereich des kleinen Spiegels 21 überschneiden. Vorzugsweise ist entweder der große Spiegel 20 oder der kleine Spiegel 21 so ausgerichtet, dass dieser den Nahbereich um das Bilderfassungssystem erfasst.
  • In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist die Sichtrichtung 23 des kleinen Spiegels 21 zur Sichtrichtung 22 des großen Spiegels 20 geneigt. Der kleine Spiegel 21 kann jedoch auch so ausgerichtet sein, dass die Sichtrichtung 22 des großen Spiegels 20 zur Sichtrichtung 23 des kleinen Spiegels 21 parallel ist.
  • Durch eine Änderung der Positionierung und der Neigung der Spiegel 7, 8; 16, 17; 20, 21 lassen sich unterschiedliche Sichtrichtungen 18, 19; 22, 23 realisieren. Hierdurch lässt sich das Bilderfassungssystem an die Anforderungen der Anwendung anpassen.
  • Bei den in den 3 bis 5 dargestellten Bilderfassungssystemen sind die Kamera 6 und die Spiegel 7, 8; 16, 17; 20, 21 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Kamera 6 und Spiegel unabhängig voneinander in getrennten Gehäusen oder auch ohne Gehäuse zu verbauen. Hierbei ist jeweils nur darauf zu achten, dass die Spiegel im Sichtbereich der Kamera 6 liegen, so dass die Kamera 6 die von den Spiegeln reflektierten Bilder erfasst. So kann zum Beispiel ein Spiegel an einer Außenkante des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet sein und ein zweiter Spiegel an einer weiteren Außenkante des Kraftfahrzeuges 2, um so mit einer Kamera den Bereich direkt neben dem Fahrzeug zu erfassen. Wenn die Spiegel dabei nicht im Sichtfeld der Kamera 6 liegen, ist es möglich, durch Verwendung weiterer Spiegel, die im Sichtbereich der Kamera 6 liegen und die das von den Spiegeln an den Außenkanten des Kraftfahrzeuges 2 erfasste Bild reflektieren – ähnlich dem Funktionsprinzip eines Periskops –, auch Bereiche zu erfassen, die nicht im Sichtbereich eines im Sichtfeld der Kamera 6 positionierten Spiegels liegen.

Claims (12)

  1. Bilderfassungssystem, eine Kamera (6) und mindestens einen Spiegel umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel den Nahbereich vor dem Bilderfassungssystem (5) erfasst.
  2. Bilderfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spiegel gekrümmt ist.
  3. Bilderfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungssystem (5) mindestens zwei Spiegel (7, 8; 16, 17; 20, 21) umfasst.
  4. Bilderfassungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (6) und die mindestens zwei Spiegel (7, 8; 16, 17; 20, 21) so angeordnet sind, dass dadurch ein Spiegel-Stereokamera-System erzeugt wird.
  5. Bilderfassungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (7, 8; 22, 23) eine unterschiedlich große Spiegelfläche aufweisen.
  6. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spiegel (7, 8; 16, 17; 20, 21) so ausgerichtet ist, dass im Sichtbereich (3, 4) des Spiegels (7, 8; 16, 17; 20, 21) ein Objekt ständig sichtbar ist.
  7. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungssystem in einem Kraftfahrzeug (2) eingebaut ist.
  8. Bilderfassungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungssystem in einem Spiegelfuß (13) eines Innenspiegels (14) des Kraftfahrzeuges (2) angeordnet ist.
  9. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ständig sichtbare Objekt ein Teil des Kraftfahrzeuges (2) ist.
  10. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die von den Spiegeln (7, 8; 16, 17; 20, 21) erfassten Sichtbereiche (3, 4) überschneiden.
  11. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (7, 8; 16, 17; 20, 21) beschichtet sind, damit diese Licht bestimmter Wellenlängenbereiche reflektieren.
  12. Bilderfassungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Spiegels (7, 8; 16, 17; 20, 21) mit unterschiedlichen Materialien beschichtet sind.
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