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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Umgebung
eines Fahrzeugs mittels einer Anordnung, umfassend zumindest eine
erste Kamera und eine zweite Kamera zum Erfassen der Umgebung des
Fahrzeugs, deren abgebildete Bereiche sich teilweise überlagern,
sowie ein Bildverarbeitungssystem, welches die von den Kameras erfassten
Einzelbilder empfängt und modifiziert, um ein Gesamtbild
zu erzeugen, das ein Bild von einem virtuellen Betrachtungspunkt
aus zeigt, von dem aus betrachtet das Fahrzeug und seine Umgebung
in einer Vogelperspektive dargestellt sind, wobei das Gesamtbild
auf einer Anzeigeeinrichtung anzeigt wird, nach den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik ist, wie in
DE 602 18 260 T2 beschrieben, ein System
zur Überwachung der Umgebung von Fahrzeugen sowie ein zugehöriges
Verfahren bekannt. Dabei werden eine Vielzahl von Kameras eingesetzt,
welche die Umgebung des Fahrzeugs aufnehmen. Aus diesen Einzelbildern
der Kameras werden Teilbilder erstellt und diese bearbeitet und
zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und auf einem Monitor ausgegeben,
so dass ein Fahrzeugführer die dargestellte Umgebung des
Fahrzeugs leicht und schnell erfassen kann.
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Um
die Umgebung des Fahrzeugs möglichst vollständig
zu erfassen, sind die Kameras derart installiert, dass sich deren
jeweils abgebildete Bereiche teilweise überlagern. In dem
Verfahren zur Erzeugung eines Gesamtbildes wird in solchen Überschneidungsbereichen
eine Trennlinie gezogen, bis zu der jeweils das Teilbild einer Kamera
in das Gesamtbild einfließt, der Rest des jeweiligen Teilbildes, der
sich jenseits dieser Trennlinie befindet, wird weggeschnitten.
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Dabei
kann es allerdings zu Problemen bei der Darstellung von Objekten
im Gesamtbild kommen, wenn diese Objekte sich auf dieser Trennlinie bzw.
im unmittelbaren Bereich dieser Trennlinie befinden, da diese im
zusammengesetzten Gesamtbild aufgrund der unterschiedlichen Kamerapositionen nur
schwer zu erkennen sind bzw. nur teilweise sichtbar sind, insbesondere
dann wenn sich Objekte über dem Boden befinden und diese
sich nicht bis auf den Boden hin erstrecken.
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Zur
verbesserten Darstellung solcher Objekte im unmittelbaren Bereich
dieser Trennlinie ist in
EP 1
775 952 A2 ein Verfahren angegeben, in welchem entlang
dieser ersten Trennlinie eine zweite Trennlinie gezogen wird, welche
die erste Trennlinie mäanderförmig kreuzt. Auf
diese Weise werden im Gesamtbild abwechselnd jeweils Teilbereiche
der Einzelbilder der Kameras dargestellt, die sich jenseits der
ersten Trennlinie befinden.
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Dies
beschränkt sich allerdings auf den unmittelbaren Bereich
der ersten Trennlinie und nicht auf den gesamten Überlagerungsbereich
der Einzelbilder der beiden Kameras. Des Weiteren ist sowohl das
in
DE 602 18 260 T2 ,
als auch das in
EP
1 775 952 A2 beschriebene Verfahren mit einem hohen Rechenaufwand
verbunden, was bei einem Einsatz dieses Systems und Verfahrens in
Fahrzeugen problematisch ist, da hier standardmäßig
keine Computersysteme mit hoher Rechenleistung verbaut sind bzw. da
es aufgrund der Kostenstruktur der Fahrzeuge, insbesondere im Nutzfahrzeugbereich,
wo solche Systeme hauptsächlich benötigt werden,
zu Effizienzverlusten führen würde, solche Systeme
mit sehr hoher Rechenleistung einzusetzen, da dies erhebliche Mehrkosten
zur Folge hätte.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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In
einem Verfahren zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs
wird mittels zumindest einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera
die Umgebung des Fahrzeugs erfasst, wobei deren abgebildete Bereiche
sich teilweise überlagern. In einem Bildverarbeitungssystem,
welches die von den Kameras erfassten Einzelbilder empfängt,
werden diese Einzelbilder der Kameras modifiziert, um ein Gesamtbild
zu erzeugen, das ein Bild von einem virtuellen Betrachtungspunkt
aus zeigt, von dem aus betrachtet das Fahrzeug und seine Umgebung
in einer Vogelperspektive dargestellt sind. Das Gesamtbild wird
dabei auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt.
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Erfindungsgemäß setzt
sich das Gesamtbild in einem gesamten abgebildeten Überlagerungsbereich
aus Teilbereichen von Einzelbildern der beiden Kameras zusammen,
wobei abwechselnd jeweils ein Teilbereich des Einzelbildes der ersten
Kamera parallel zu einem Teilbereich des Einzelbildes der zweiten
Kamera angeordnet ist.
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Durch
dieses Verfahren ist es möglich, die Umgebung des Fahrzeugs
mittels Kameras zu überwachen, insbesondere Bereiche, die
sich in einem so genannten toten Winkel, d. h. außerhalb
eines Sichtfeldes eines Fahrzeugführers befinden. Um dem Fahrzeugführer
einen einfach zu erfassenden Überblick über die
dargestellte Umgebung zu ermöglichen, werden die Einzelbilder
der Kameras mittels dieses Verfahrens derart bearbeitet und zusammengesetzt,
dass daraus ein Gesamtbild aus der Vogelperspektive entsteht. Dieses
Gesamtbild wird auf einem Monitor ausgegeben.
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Um
die Umgebung des Fahrzeugs oder zumindest kritische Bereiche dieser
Umgebung, die nicht im direkten Sichtfeld des Fahrzeugführers,
also im so genannten toten Winkel, liegen, möglichst vollständig
abzubilden, sind die Kameras derart angeordnet und ausgerichtet,
dass sich deren jeweils abgebildete Bereiche teilweise überlagern,
d. h. Teilbereiche der abgebildeten Umgebung des Fahrzeugs werden
von mehreren Kameras erfasst. Auf dem Gesamtbild kann diese Überlagerung
zweier Einzelbilder nicht sinnvoll dargestellt werden. Es muss daher ein
Weg gefunden werden, in diesem Bereich ein Kamerabild auszuwählen
und im Gesamtbild darzustellen.
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In
Verfahren nach dem Stand der Technik wird dazu in diesem Überlagerungsbereich
eine Trennlinie gezogen, bis zu der jeweils das Einzelbild einer
Kamera dargestellt wird. Der Rest des jeweiligen Einzelbildes jenseits
dieser Trennlinie entfällt.
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Bei
diesem Verfahren nach dem Stand der Technik kann es vorkommen, dass
Objekte, die sich im Bereich dieser Trennlinie befinden, zwar auf
den Einzelbildern der beiden Kameras jeweils deutlich sichtbar sind,
bei der Bearbeitung und Zusammensetzung der Einzelbilder zu dem
Gesamtbild aufgrund der verschiedenen Perspektiven der Kameras und
aufgrund des Wegfalls von Bildinformationen, die sich jeweils jenseits
dieser Trennlinie befinden, auf dem Gesamtbild nur noch sehr schwer
zu erkennen bzw. praktisch nicht mehr vorhanden sind.
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Um
dieses Problem zu verringern, wurde bereits in einem verbesserten
Verfahren entlang dieser Trennlinie eine weitere Trennlinie gezogen,
welche die erste Trennlinie in deren unmittelbarer Umgebung mäanderförmig
kreuzt, so dass nun im Bereich der ersten Trennlinie jeweils abwechselnd
zusätzliche Teilbereiche des Einzelbildes der jeweiligen
Kamera jenseits der ersten Trennlinie in die Erstellung des Gesamtbildes
einfließen. Allerdings ist diese Methode auf die unmittelbare
Umgebung der ersten Trennlinie beschränkt und mit einem
sehr hohen Rechenaufwand verbunden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist wesentlich einfacher
durchzuführen und benötigt einen geringeren Rechenaufwand,
da keine Trennlinien zwischen zwei Einzelbilder festgelegt werden
und dann Teile der Einzelbilder entlang einer dieser Trennlinien
gelöscht werden müssen. Des Weiteren ist die Darstellung
eines Gegenstandes, der sich im Überlagerungsbereich befindet,
in dem Gesamtbild genauer und erhöht somit die Sicherheit
des Fahrzeugs, welches mit einem solchen System ausgerüstet
ist, da sich das Gesamtbild in dem gesamten abgebildeten Überlagerungsbereich
aus Teilbereichen der Einzelbilder der beiden Kameras zusammensetzt,
wobei abwechselnd jeweils ein Teilbereich des Einzelbildes der ersten
Kamera parallel zu einem Teilbereich des Einzelbildes der zweiten
Kamera angeordnet ist.
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Dazu
wird der gesamte Überlagerungsbereich der beiden Kameras
rasterförmig aufgeteilt, wobei bei der Erstellung des Verfahrens
die Form der Rasterelemente prinzipiell frei gewählt werden
kann, so dass verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens
möglich sind. Dadurch kann dieses Verfahren auf die Verwendung
in einem jeweiligen konkreten Überwachungssystem, insbesondere
auf die Anordnung der Kameras und deren jeweilige Überlagerungsbereiche,
optimal angepasst werden, indem bei der Integration dieses Verfahrens
in das System eine Ausführungsform des Verfahrens mit zu
dem jeweiligen Überwachungssystem optimal passender Form der
Rasterelemente verwendet wird.
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Zweckmäßige
Ausführungsformen des Verfahrens in Bezug auf die rasterförmige
Aufteilung des Überlagerungsbereiches sind beispielsweise
die Aufteilung des Überlagerungsbereiches in parallele
horizontale und/oder vertikale Teilbereiche und deren Zusammensetzung
im Gesamtbild abwechselnd aus parallel aufeinander folgenden horizontalen
und/oder vertikalen Teilbereichen jeweils eines Einzelbildes der
beiden Kameras, so dass ein Objekt, welches sich in dem Überlagerungsbereich
der beiden Kameras befindet, im Gesamtbild horizontal bzw. vertikal beispielsweise
zebrastreifenförmig oder schachbrettmusterförmig
aus Teilbereichen der Einzelbilder der Kameras zusammensetzt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1a eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem zwei Kameras
umfassenden Überwachungssystem und deren abgebildeter Bereich,
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1b eine
schematische Darstellung eines Einzelbildes von Kamera 1,
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1c eine
schematische Darstellung eines Einzelbildes von Kamera 2,
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2a eine
schematische Darstellung einer Aufteilung des Überlagerungsbereichs
mittels einer Trennlinie nach dem Stand der Technik,
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2b eine
schematische Darstellung eines dadurch erzeugten Gesamtbildes,
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3a eine
schematische Darstellung einer Aufteilung des Überlagerungsbereichs
mittels einer mäanderförmigen Trennlinie nach
dem Stand der Technik,
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3b eine
schematische Darstellung eines dadurch erzeugten Gesamtbildes,
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4a eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
horizontalen Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereichs,
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4b eine
schematische Darstellung eines dadurch erzeugten Gesamtbildes,
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5a eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
vertikalen Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereichs,
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5b eine
schematische Darstellung eines dadurch erzeugten Gesamtbildes,
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6a eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
rechteckförmigen Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereichs
und
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6b eine
schematische Darstellung eines dadurch erzeugten Gesamtbildes.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1a zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem
mindestens zwei Kameras K1, K2 umfassenden Überwachungssystem
und deren abgebildete Bereiche B1, B2. Die Kameras K1, K2 sind im
dargestellten Ausführungsbeispiel vorn links bzw. vorn
rechts am Fahrzeug 1 angeordnet. Die abgebildeten Bereiche
B1, B2 der Kameras K1, K2 befinden sich direkt vor dem Fahrzeug 1,
wobei der von der Kamera K1 abgebildete Bereich B1 von der linken
Seite aus sich über einen großen Teil der Breite
des Fahrzeugs 1 erstreckt und der von der Kamera K2 abgebildete
Bereich B2 von der rechten Seite aus sich über einen großen
Teil der Breite des Fahrzeugs 1 erstreckt.
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1b zeigt
eine schematische Darstellung eines Einzelbildes E1 von Kamera K1.
Auf diesem Einzelbild E1 ist ein Gegenstand 2, welcher
sich vor dem Fahrzeug 1 befindet, vollständig
abgebildet.
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1c zeigt
eine schematische Darstellung eines Einzelbildes E2 von Kamera K2.
Da diese den Bereich vor dem Fahrzeug 1 aus einer anderen
Perspektive aufnimmt als Kamera K1 und der abgebildete Bereich B2
von Kamera K2 sich nicht über die gesamte Fahrzeugbreite
erstreckt, ist der Gegenstand 2, der sich vor dem Fahrzeug 1 befindet
und von Kamera K1 vollständig abgebildet wurde, auf dem
Einzelbild E2 von Kamera K2 nicht abgebildet.
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Um
aus den beiden Einzelbildern E1, E2 von Kamera K1 und Kamera K2
ein Gesamtbild 3 zu erstellen, muss ein Überlagerungsbereich
B3, d. h. der Bereich, in dem sich der von Kamera K1 abgebildete Bereich
B1 und der von Kamera K2 abgebildete Bereich B2 überlagern,
in den beiden Einzelbildern E1, E2 bearbeitet und diese bearbeiteten
Einzelbilder E1, E2 danach zu dem Gesamtbild 3 zusammengesetzt werden.
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In
den 2a und 2b ist
dazu ein Verfahren nach dem Stand der Technik dargestellt. Dabei
zeigt 2a eine schematische Darstellung
einer Aufteilung des Überlagerungsbereichs B3 mittels einer
Trennlinie 4 und 2b eine
schematische Darstellung des dadurch erzeugten Gesamtbildes 3.
Die Trennlinie 4 verläuft zwischen Kamera K1 und
Kamera K2 durch den Überlagerungsbereich B3.
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Teile
der Einzelbilder E1, E2 jenseits dieser Trennlinie 4 werden
abgeschnitten, d. h. in dem erstellten Gesamtbild 3 ist
der Teil des Einzelbildes E1 von Kamera K1 enthalten, der sich von
der linken Fahrzeugseite bis zu der Trennlinie 4 erstreckt
und der Teil des Einzelbildes E2 von Kamera K2, der sich von der
rechten Seite des Fahrzeuges bis zu der Trennlinie 4 erstreckt.
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Das
Resultat dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik ist in 2b dargestellt.
Von dem Gegenstand 2, der sich vor dem Fahrzeug 1 befindet, ist
auf dem Gesamtbild 3 nur noch ein sehr kleiner Teil zu
erkennen, dieser Teil des Gegenstandes 2 war auf dem Einzelbild
E1 der Kamera K1 bis zu der Trennlinie 4 zu erkennen, der
Rest des abgebildeten Gegenstandes 2 jenseits der Trennlinie 4 wurde
in der Abbildung weggeschnitten. Da der Gegenstand 2 auf
dem Einzelbild E2 der Kamera K2 nicht dargestellt ist, ist er auch
im Gesamtbild 3 in dem Teil, der von dem Einzelbild E2
der Kamera K2 stammt, nicht dargestellt.
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Dieses
Verfahren der Verarbeitung von Einzelbildern E1, E2 zu einem Gesamtbild 3 nach
dem Stand der Technik ist also in einigen Fällen mit einem erheblichen
Sicherheitsrisiko verbunden, da Gegenstände 2,
die sich vor dem Fahrzeug 1 befinden, in einem dargestellten
Gesamtbild 3 nur noch sehr schwer zu erkennen sind.
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Die 3a und 3b zeigen
ein bereits verbessertes Verfahren zur Aufteilung dieses Überlagerungsbereichs
B3 nach dem Stand der Technik. 3a zeigt
eine schematische Darstellung einer Aufteilung des Überlagerungsbereichs
B3 mittels einer mäanderförmigen Trennlinie 5 und 3b eine schematische
Darstellung eines dadurch erzeugten Gesamtbildes 3.
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Dazu
verläuft entlang der bereits in 2a dargestellten
ersten Trennlinie 4 in deren unmittelbarem Umfeld eine
zweite Trennlinie 5, welche die erste Trennlinie 4 mäanderförmig
kreuzt, so das jetzt jeweils Teile der Einzelbilder E1, E2, die
jenseits der ersten Trennlinie 4 liegen, in dem Gesamtbild 3 dargestellt
werden.
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Wie
aus 3b ersichtlich wird, ist jetzt ein größerer
Teil des vor dem Fahrzeug 1 befindlichen Gegenstandes 2 dargestellt,
da Teile des Einzelbildes E1 von Kamera K1, auf dem der Gegenstand 2 abgebildet
ist, die auf der rechten Seite der ersten Trennlinie 4 liegen,
nicht mehr weggeschnitten, sondern im Gesamtbild 3 dargestellt
werden, da der Schnitt während der Bearbeitung der Bilder
E1, E2 zum Gesamtbild 3 jetzt entlang der mäanderförmig verlaufenden
zweiten Trennlinie 5 erfolgt.
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Die 4a und 4b, 5a und 5b sowie 6a und 6b zeigen
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Lösung mit einer horizontalen, vertikalen oder rechteckförmigen
Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereichs B3 sowie des
dadurch jeweils erzeugten Gesamtbildes 3.
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4a zeigt
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
horizontalen Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereichs
B3. Dabei sind Teile der Einzelbilder E1, E2 der Kameras K1 und
K2 abwechselnd horizontal parallel angeordnet. Diese Aufteilung
erfolgt über den gesamten Überlagerungsbereichs
B3 und nicht nur, wie nach dem stand der Technik und in 3a dargestellt,
in unmittelbarer Umgebung der ersten Trennlinie 4.
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In 4b ist
das mittels dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung erzeugte Gesamtbild 3 dargestellt. Die
Form und der Umriss des Gegenstandes 2, der sich vor dem
Fahrzeug 1 befindet, sind in dem Gesamtbild 3 gut
zu erkennen. Es ist zwar nur die Hälfte der in dem Einzelbild
E1 der Kamera K1 abgebildeten Fläche des Gegenstandes 2 in dem
Gesamtbild 3 dargestellt, da die Unterbrechungen die Anteile
des Einzelbildes E2 der Kamera K2 darstellen, aber der Umriss, die
Form und Ausmaße des Gegenstandes 2 sind vollständig
zu erkennen. Für einen Fahrzeugführer ist mittels
dieser Darstellung schnell, einfach und eindeutig zu erfassen, dass sich
unmittelbar vor seinem Fahrzeug 1 ein Gegenstand 2 befindet.
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Die
Aufteilung des Überlagerungsbereiches B3 in dem in 5a dargestellten
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Lösung erfolgt analog zu dem bereits in 4a erläuterten
Ausführungsbeispiel, allerdings erfolgt in 5a eine
vertikale Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereichs
B3, d. h. die im daraus erzeugten Gesamtbild 3 dargestellten
Teile der Einzelbilder E1, E2 der Kameras K1 und K2 sind abwechselnd
vertikal parallel angeordnet, wie in 5b dargestellt.
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Auch
in dem in 5b dargestellten Gesamtbild 3 ist
nur die Hälfte der abgebildeten Fläche des Gegenstandes 2 dargestellt,
aber es sind, ähnlich wie in 4b, wieder
die Form, die Umrisse und die Ausmaße des Gegenstandes 2 für
einen Fahrzeugführer schnell und eindeutig zu erfassen.
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6a zeit
eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung und 6b das daraus erzeugte Gesamtbild.
Die Aufteilung des gesamten Überlagerungsbereiches B3 erfolgt
in diesem Ausführungsbeispiel rechteckförmig,
wie in 6a dargestellt, so dass dadurch
im Gesamtbild eine Art Schachbrettmuster der Fläche des
Gegenstandes 2 abgebildet wird, wie in 6b dargestellt.
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Diese
Ausführungsform ist also praktisch eine Kombination der
in 4a und 5a dargestellten
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung.
Wie in 6b zu erkennen ist, ist durch
dieses Schachbrettmuster die Fläche des abgebildeten Gegenstandes 2 kompakter,
weshalb für das menschliche Auge, also für den
Fahrzeugführer, die Form des Gegenstandes 2 noch
leichter und eindeutiger zu erfassen ist. Eine weitere, hier nicht
dargestellte Ausführungsform ist eine Modifikation der
in 6a dargestellten Ausführungsform, in
der die Länge der Rechtecke zur Aufteilung des Überlagerungsbereichs
B3 ihrer doppelten Breite entspricht.
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Die
in den 4a und 4b, 5a und 5b sowie 6a und 6b dargestellten
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Lösung sind mit gegenüber dem Stand der Technik
erheblich reduziertem Rechenaufwand zu realisieren, was die Kosten
eines mit diesem Verfahren ausgerüsteten Systems reduziert.
Auf diese Weise sind solche Systeme zur Überwachung der
Umgebung von Fahrzeugen 1 kostengünstig und effizient
einsetzbar, was einen erheblichen Sicherheitsgewinn zur Folge hat.
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Eine
weitere Erhöhung der Sicherheit gegenüber Systemen,
die mit Verfahren nach dem Stand der Technik ausgerüstet
sind, ergibt sich aus der deutlich verbesserten Darstellung von
Gegenständen 2, die sich im Überlagerungsbereich
B3 von zwei Kameras K1, K2 befinden. Diese werden durch das erfindungsgemäße
Verfahren wesentlich deutlicher in dem Gesamtbild 3 dargestellt
und sind von einem Fahrzeugführer schnell, einfach und
eindeutig zu erfassen.
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Gegenstand
- 3
- Gesamtbild
- 4
- erste
Trennlinie
- 5
- zweite
mäanderförmige Trennlinie
- K1
- Kamera
1
- K2
- Kamera
2
- B1
- abgebildeter
Bereich der Kamera 1
- B2
- abgebildeter
Bereich der Kamera 2
- B3
- Überlagerungsbereich
- E1
- Einzelbild
Kamera 1
- E2
- Einzelbild
Kamera 2
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 60218260
T2 [0002, 0006]
- - EP 1775952 A2 [0005, 0006]