DE102008030104A1

DE102008030104A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102008030104A1
Application number: DE102008030104A
Authority: DE
Inventors: Tobias Dipl.-Inform. Ehlgen
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2009-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges (1), wobei die Umgebung mittels zumindest einer ersten Bilderfassungseinheit (2) und einer zweiten Bilderfassungseinheit (3), deren Erfassungsbereiche sich zumindest teilweise überlappen, erfasst wird, wobei aus mittels der Bilderfassungseinheiten (2 und 3) erfassten Einzelbildern anhand einer Bildverarbeitungseinheit und einer Umrechnungstabelle ein Gesamtbild erzeugt wird, welches das Fahrzeug (1) und seine Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt. Erfindungsgemäß werden Bildpunkte (B) der Einzelbilder der ersten und/oder der zweiten Bilderfassungseinheit (2, 3) in zumindest einer ersten Umrechnungstabelle (U1) für einen vorderen Bereich des Fahrzeuges (1) und zumindest einer zweiten Umrechnungstabelle (U2) für das gesamte Fahrzeug (1) gespeichert werden und das Gesamtbild wird unter Berücksichtigung eines Knickwinkels (alpha) zwischen einem ersten Fahrzeugglied (1.1) und einem zweiten Fahrzeugglied (1.2) des Fahrzeuges (1) ermittelt und dargestellt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Nutzfahrzeuge zum Güter- oder Personentransport weisen häufig zwei oder mehr über Gelenke verbundene Fahrzeugglieder auf. Beispiele sind Sattelkraftfahrzeuge mit einer Zugmaschine und einem Sattelauflieger und Gelenkbusse mit zwei oder drei gegeneinander beweglichen Wagenteilen. Derartige Fahrzeuge werden in dieser Schrift als gegliederte Fahrzeuge bezeichnet.
Da die Lehren dieser Schrift auch für Fahrzeuggespanne gelten, die aus einem Zugfahrzeug und einem oder mehreren Fahrzeuganhängern bestehen, werden Fahrzeuggespanne im Folgenden ebenfalls zu den gegliederten Fahrzeugen gezählt.
Unter Fahrzeuggliedern eines gegliederten Fahrzeuges werden die einzelnen über Gelenke verbundenen und gegeneinander beweglichen Einheiten des gegliederten Fahrzeuges verstanden. Die Fahrzeugglieder eines Sattelkraftfahrzeuges mit einer Zugmaschine und einem Sattelauflieger sind daher die Zugmaschine und der Sattelauflieger, die Fahrzeugglieder eines Fahrzeuggespannes sind das Zugfahrzeug und der oder die Fahrzeuganhänger.
Insbesondere um ein Rangieren eines gegliederten Fahrzeuges zu erleichtern, ist es vorteilhaft, das gegliederte Fahrzeug und eine Umgebung desselben, insbesondere eine Umgebung hinter oder neben diesem, aus einer Vogelperspektive auf einem Bildschirm darzustellen, so dass das Fahrzeug und dessen gesamte Umgebung für den Fahrer sichtbar ist.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zu einer derartigen Überwachung und Darstellung einer Umgebung eines Fahrzeuges bekannt, wobei einem Fahrer des Fahrzeuges insbesondere ein Bild des Fahrzeuges und dessen Umgebung aus einer Vogelperspektive ausgegeben wird. Dadurch wird für den Fahrer eine verbesserte Rundumsicht geschaffen, die diesem als Assistenzfunktion bzw. Unterstützung während des Fahrbetriebes, beispielsweise bei einem Rangieren des Fahrzeuges, dient. Weiterhin können Unfälle vermieden werden, welche sich häufig aufgrund einer schlechten Rundumsicht, insbesondere bei großen und schwer überschaubaren Fahrzeugen, ereignen.
Eine solche Vorrichtung zur Überwachung einer Umgebung eines beweglichen Körpers ist aus der DE 601 01 040 T2 bekannt, wobei der bewegliche Körper vorzugsweise Personen oder Fracht transportiert, d. h. insbesondere ein Fahrzeug ist. Die Vorrichtung umfasst einen Bildprozessor, welcher derart betreibbar ist, dass dieser von zumindest einer Bilderfassungseinheit erfasste Bilddaten zu einer Anzeige des mobilen Körpers und seiner Umgebung in einer Vogelperspektive derart transformiert, dass eine Anzeigeinheit ein Bild des Körpers und seiner Umgebung in der Vogelperspektive anzeigt. Dabei ist das angezeigte Bild auch anhand einer Kombination eines ersten perspektivischen Bildes einer ersten Bilderfassungseinheit und eines zweiten perspektivischen Bildes einer zweiten Bilderfassungseinheit ermittelbar. Zu der Transformation der Bilddaten wird eine Nachschlage-Tabelle, welche auch als Look-Up-Table oder Umrechnungstabelle bekannt ist, verwendet.
Weiterhin offenbart die US 2008 043 113 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren, mittels denen Einzelbilder von einer vorderen Kamera und einer seitlichen Kamera, welche an einer vorderen und linken Seite eines Fahrzeuges angeordnet sind, in Gesamtbilder umgewandelt werden, die das Fahrzeug und dessen Umgebung aus einer Vogelperspektive darstellen. Zu einer möglichst vollständigen Erfassung der Umgebung des Fahrzeuges überlappen sich die Erfassungsbereiche der Kameras, wobei das aus der Vogelperspektive dargestellte Gesamtbild anhand einer Kombination der Einzelbilder gebildet wird. Die Umrechnung der Einzelbilder zu dem Gesamtbild erfolgt anhand von Daten einer Umrechnungstabelle.
Nachteilig ist jedoch, dass mittels der aus den Schriften DE 601 01 040 T2 und US 2008 043 113 A1 bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine Darstellung eines gegliederten Fahrzeuges und dessen Umgebung aus der Vogelperspektive insbesondere dann nicht möglich bzw. nicht exakt ist, wenn Längsachsen der einzelnen Fahrzeugglieder einen Winkelversatz zueinander aufweisen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges anzugeben, welches sich insbesondere auch zu einer Darstellung eines gegliederten Fahrzeuges eignet.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges wird die Umgebung mittels zumindest einer ersten Bilderfassungseinheit und einer zweiten Bilderfassungseinheit, deren Erfassungsbereiche sich zumindest teilweise überlappen, erfasst, wobei aus mittels der Bilderfassungseinheiten erfassten Einzelbildern anhand einer Bildverarbeitungseinheit und einer Umrechnungstabelle ein Gesamtbild erzeugt wird, welches das Fahrzeug und seine Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt. Erfindungsgemäß werden Bildpunkte der Einzelbilder der ersten und/oder der zweiten Bilderfassungseinheit in zumindest einer ersten Umrechnungstabelle für einen vorderen Bereich des Fahrzeuges und zumindest einer zweiten Umrechnungstabelle für das gesamte Fahrzeug gespeichert, wobei jedem Bildpunkt eine Position der ersten Bilderfassungseinheit und/oder eine Position der zweiten Bilderfassungseinheit und ein Gewichtungsfaktor zugeordnet werden.
Zu einer Darstellung eines gegliederten Fahrzeuges aus der Vogelperspektive auf einem Bildschirm ist insbesondere eine Kenntnis eines oder mehrerer Knickwinkel zwischen den Fahrzeuggliedern und eine Einbeziehung dieses Knickwinkels in die Berechnung der darzustellenden Bilder erforderlich. Dabei bezeichnet ein Knickwinkel zwischen zwei Fahrzeuggliedern einen Winkelversatz zwischen Längsachsen dieser Fahrzeugglieder. Deshalb ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass das Gesamtbild unter Berücksichtung des Knickwinkels zwischen einem ersten Fahrzeugglied und einem zweiten Fahrzeugglied des Fahrzeuges ermittelt und dargestellt wird.
Dieses Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sehr effiziente und gleichzeitig einfache Berechnung eines Bildes mit der Darstellung des Fahrzeuges, insbesondere eines gegliederten Fahrzeuges, und dessen Umgebung aus der Vogelperspektive. Durch die Verwendung der Umrechnungstabellen ist es zusätzlich möglich, das Fahrzeug und seine Umgebung in verschiedenen Größen darzustellen, auch "Zoomen" genannt, und die Position des Fahrzeuges im Gesamtbild zu verändern, was auch unter dem Begriff "Scrollen" bekannt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein gegliedertes Fahrzeug.
Die einzige 1 stellt ein gegliedertes Fahrzeug 1 dar, welches aus einem ersten Fahrzeugglied 1.1, insbesondere einer Zugmaschine, und einem zweiten Fahrzeugglied 1.2, insbesondere einem Sattelauflieger, gebildet ist.
Am vorderen Ende des ersten Fahrzeuggliedes 1.1 ist eine erste Bilderfassungseinheit 2 und am hinteren Ende des zweiten Fahrzeuggliedes 1.2 ist eine zweite Bilderfassungseinheit 3 angeordnet, mittels denen das Fahrzeug 1 und dessen Umgebung erfassbar sind. Dabei können sich Erfassungsbereiche der Bilderfassungseinheiten 2 und 3 zumindest teilweise überlappen.
Bei den Bilderfassungseinheiten 2 und 3 handelt es sich vorzugsweise um Kameras, welche einen großen Erfassungsbereich aufweisen. Dabei kann es sich neben herkömmlichen Kameras beispielsweise auch um auf einem katadioptrischen System basierende Kameras, mosaikbasierte Kameras, rotierende Kameras oder Kameras mit speziellen Weitwinkellinsen, so genannten Fischaugen-Linsen, handeln.
Um einem Fahrer des Fahrzeuges 1 insbesondere ein Rangieren mit diesem zu erleichtern oder beispielsweise eine verbesserte Übersicht an Ampelkreuzungen auf Objekte neben oder hinter dem Fahrzeug 1 zu ermöglichen, wird aus mittels der Bilderfassungseinheiten 2 und 3 erfassten Einzelbildern ein Gesamtbild erzeugt, welches das Fahrzeug 1 und dessen Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt. Dieses Gesamtbild ist dem Fahrer des Fahrzeuges 1 vorzugsweise auf einem Bildschirm ausgebbar.
Zu einer effizienten Berechnung des Gesamtbildes aus den Einzelbildern der ersten und zweiten Bilderfassungseinheit 2 und 3 sind eine nicht näher dargestellte Bildverarbeitungseinheit, eine erste Umrechnungstabelle U1 und eine zweite Umrechnungstabelle U2 vorgesehen. Diese Umrechnungstabellen U1 und U2 umfassen Rechenvorschriften zur Umrechnung von Bildpunkten B der mittels der Bilderfassungseinheiten 2 und 3 erfassten Einzelbilder in das Gesamtbild.
Dabei sind Umrechnungstabellen U1 und U2 derart ausgebildet, dass die erste Umrechnungstabelle U1 einen vorderen Bereich des Fahrzeuges 1 und die zweite Umrechnungstabelle U2 das gesamte Fahrzeug 1 umfasst bzw. abdeckt.
Zu einer Umrechnung der Einzelbilder der ersten und zweiten Bilderfassungseinheit 2 und 3 werden die Bildpunkte B, auch Pixel genannt, der Einzelbilder in den Umrechnungstabellen U1 und U2 gespeichert. Jedem gespeicherten Bildpunkt B wird eine Position P1 der ersten Bilderfassungseinheit 2 und/oder eine Position P2 der zweiten Bilderfassungseinheit 3 zugeordnet. Diese Positionen P1 und P2 geben insbesondere in der Form von Koordinaten X und Y an, wo sich die Bilderfassungseinheiten 2 und 3 auf dem Gesamtbild befinden.
Weiterhin wird den Bildpunkten B jeweils ein Gewichtungsfaktor, auch als Blending-Faktor bekannt, zugeordnet, welcher angibt, in welcher Intensität der jeweiligen Bildpunkte B in dem Gesamtbild ausgegeben wird. Das heißt, wird ein Bildpunkt B von beiden Bilderfassungseinheiten 2 und 3 erfasst, wobei dieser sich somit in dem Überlappungsbereich der Bilderfassungseinheiten 2 und 3 befindet, gibt der Gewichtungsfaktor an, in welcher Intensität bzw. Stärke der Bildpunkt B bezogen auf die jeweilige Bilderfassungseinheit 2 oder 3 ausgegeben wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Mittelwertbildung aus den Bildpunkten B der der beiden Bilderfassungseinheiten 2 und 3 ausgeführt werden.
Wird ein Bildpunkt B jedoch nur von einer Bilderfassungseinheit 2 oder 3 erfasst, so werden für diesen Bildpunkt B nur die Position dieser Bilderfassungseinheit 2 oder 3 und ein Gewichtungsfaktor mit dem Wert "EINS" oder "100 Prozent" gespeichert, d. h. der Bildpunkt B wird im Gesamtbild gemäß einer einzelnen, diesen erfassenden Bilderfassungseinheit 2 oder 3 ausgegeben.
Um jedoch auch dann ein korrektes Gesamtbild des gegliederten Fahrzeuges 1 auszugeben, wenn die Längsachsen L1 und L2 der einzelnen Fahrzeugglieder 1.1 und 1.2 einen Winkelversatz, d. h. einen Knickwinkel α, zueinander aufweisen, ist es notwendig, dass dieser in der Ermittlung und Darstellung des Gesamtbildes berücksichtigt wird.
Der Knickwinkel α wird im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung mittels eines Sensors 4 ermittelt, welcher an einer Gelenkbuchse 5 zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeugglied 1.1 und 1.2 angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich wird der Knickwinkel α in einer nicht näher dargestellten Weiterbildung der Erfindung mittels einer Auswerteeinheit aus Bilddaten der Einzelbilder ermittelt.
Zur Ermittlung und Darstellung des Gesamtbildes, d. h. zu der Umrechnung der Bildpunkte B in Bildpunkte der Vogelperspektive, wird jedem Bildpunkt B der Knickwinkel α zugeordnet bzw. jeder Bildpunkt B wird um den Knickwinkel α gedreht.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich in nicht näher dargestellten Weiterbildungen der Erfindung ebenfalls zur Ermittlung und Darstellung von Gesamtbildern eines Fahrzeuges 1 aus der Vogelperspektive, auch wenn das Fahrzeug 1 ein Fahrzeugglied 1.1 oder mehr als die zwei Fahrzeugglieder 1.1 und 1.2 aufweist.
Weiterhin können an dem Fahrzeug 1 auch mehr als die zwei Bilderfassungseinheiten 2 und 3 angeordnet sein, wobei zwei Bilderfassungseinheiten 2 und 3 jedoch eine Minimalkonfiguration darstellen.
In Abhängigkeit von der Anzahl der Bilderfassungseinheiten 2 und 3 können weiterhin auch mehr als die zwei Umrechnungstabellen U1 und U2 vorgesehen sein, wobei die jedem Bildpunkt B zugeordneten Werte, d. h. die Positionen der Bilderfassungseinheiten und der Gewichtungsfaktor, in Abhängigkeit von der Anzahl der Bilderfassungseinheiten gewählt wird.

1: Fahrzeug
1.1: Fahrzeugglied
1.2: Fahrzeugglied
2: Bilderfassungseinheit
3: Bilderfassungseinheit
4: Sensor
5: Gelenkbuchse
α: Knickwinkel
B: Bildpunkt
L1: Längsachse
L2: Längsachse
21: Position
22: Position
U1: Umrechnungstabelle
U2: Umrechnungstabelle
X: Koordinate
Y: Koordinate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 60101040 T2 [0007, 0009]
- US 2008043113 A1 [0008, 0009]

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges (1), wobei die Umgebung mittels zumindest einer ersten Bilderfassungseinheit (2) und einer zweiten Bilderfassungseinheit (3), deren Erfassungsbereiche sich zumindest teilweise überlappen, erfasst wird, wobei aus mittels der Bilderfassungseinheiten (2 und 3) erfassten Einzelbildern anhand einer Bildverarbeitungseinheit und einer Umrechnungstabelle ein Gesamtbild erzeugt wird, welches das Fahrzeug (1) und seine Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass Bildpunkte (B) der Einzelbilder der ersten und/oder der zweiten Bilderfassungseinheit (2, 3) in zumindest einer ersten Umrechnungstabelle (U1) für einen vorderen Bereich des Fahrzeuges (1) und zumindest einer zweiten Umrechnungstabelle (U2) für das gesamte Fahrzeug (1) gespeichert werden, wobei jedem Bildpunkt (B) eine Position (P1) der ersten Bilderfassungseinheit (2) und/oder eine Position (P2) der zweiten Bilderfassungseinheit (3) und ein Gewichtungsfaktor zugeordnet werden und dass das Gesamtbild unter Berücksichtung eines Knickwinkels (α) zwischen einem ersten Fahrzeugglied (1.1) und einem zweiten Fahrzeugglied (1.2) des Fahrzeuges (1) ermittelt und dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickwinkel (α) anhand einer Auswerteeinheit aus Bilddaten der Einzelbilder ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickwinkel (α) mittels eines Sensors (4) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Gewichtungsfaktors eine Intensität der Bildpunkte (B) im Gesamtbild vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbild mittels einer Anzeigeeinheit angezeigt wird.
Vorrichtung zur Überwachung einer Umgebung eines Fahrzeuges (1), wobei die Vorrichtung zumindest eine erste Bilderfassungseinheit (2) und eine zweite Bilderfassungseinheit (3) zu einer Erfassung von Einzelbildern umfasst, deren Erfassungsbereiche sich zumindest teilweise überlappen, wobei eine Bildverarbeitungseinheit und eine Umrechnungstabelle zu einer Erzeugung eines Gesamtbildes, welches das Fahrzeug (1) und seine Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt, aus den Einzelbildern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Umrechnungstabelle (U1) für einen vorderen Bereich des Fahrzeuges (1) und zumindest einer zweiten Umrechnungstabelle (U2) für das gesamte Fahrzeug (1) vorgesehen sind, in denen Bildpunkte (B) der Einzelbilder der ersten und/oder der zweiten Bilderfassungseinheit (2, 3) speicherbar sind, wobei jedem Bildpunkt (B) eine Position (P1) der ersten Bilderfassungseinheit (2) und/oder eine Position (P2) der zweiten Bilderfassungseinheit (3) und ein Gewichtungsfaktor zugeordnet sind und dass das Gesamtbild unter Berücksichtung eines Knickwinkels (α) zwischen einem ersten Fahrzeugglied (1.1) und einem zweiten Fahrzeugglied (1.2) des Fahrzeuges (1) ermittelbar und darstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit zur Ermittlung des Knickwinkels (α) aus Bilddaten der Einzelbilder vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (4) zur Ermittlung des Knickwinkels (α) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor eine Vorgabe einer Intensität der Bildpunkte (B) im Gesamtbild umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des Gesamtbildes vorgesehen ist.