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Technisches
Gebiet
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Darstellung
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kommerziell
erhältlich
sind Kamera/Spiegel-Kombinationen mit einem Spiegel mit einer Oberfläche in Form
eines Rotationsparaboloiden oder in Form eines Rotationshyperboloiden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteil
der Verwendung von Spiegeln ist auch, dass diese so konstruiert
sein können,
dass der virtuelle Blickpunkt außerhalb des Fahrzeuges liegen
kann.
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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.
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Zeichnung
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
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Darin
zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Bilderfassungssystem
mit einem gekrümmten
Nahbereichsspiegel und einem planaren Spiegel beziehungsweise einer
realen Kamera,
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2 eine
Seitenansicht des Kraftfahrzeugs gemäß 1,
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3 ein
Bilderfassungssystem mit einem gekrümmten Spiegel und einem planaren
Spiegel.
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4 ein
Spiegel-Stereokamera-System mit zwei planaren Spiegeln, verbaut
in einem Innenfuß eines
Innenspiegels in einem Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsvariante,
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5 ein
Spiegel-Stereokamera-System, verbaut in einem Spiegelfuß eines
Innenspiegels eines Kraftfahrzeuges in einer zweiten Ausführungsform.
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Ausführungsvarianten
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In 1 ist
eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Bilderfassungssystem
mit einem gekrümmten
Nahbereichsspiegel und einem planaren Spiegel oder einer realen
Kamera dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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2 zeigt
das Kraftfahrzeug mit Bilderfassungssystem nach 1 in
Seitenansicht.
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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.
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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.
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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.
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Ein
Bilderfassungssystem, wie es in dem in den 1 und 2 dargestellten
Kraftfahrzeug eingesetzt ist, ist 3 entnehmbar.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
Spiegel-Stereokamera-System mit zwei planaren Spiegeln ist in 4 dargestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.