DE102008042537A1

DE102008042537A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassunssystems in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008042537A1
Application number: DE102008042537A
Authority: DE
Inventors: Heiko Gerald Ruth; Paul Ruhnau; Frank Beruscha
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: EP2349780A1; WO2010037615A1; US20120127311A1; DE102008042537B4; JP2012504520A; CN102171067A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug (1), wobei Bilddaten aus einem durch eine Beleuchtungseinrichtung (13) des Kraftfahrzeuges ausgeleuchteten Bereich mittels eines Kamerasystems (11) erfasst werden, und wobei zur Bestimmung des ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der von der Beleuchtungseinrichtung (13) ausgesandten Strahlung vorgenommen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug. In aktuellen Oberklassefahrzeugen werden seit einiger Zeit Kamerasysteme eingesetzt, die beispielsweise den Fahrer bei der Spur und/oder der Objekterkennung unterstützen und ferner durch die Realisation von Nachtsichtfunktionen Nachtfahrten erleichtern. Derartige Systeme sind beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 470 706 A1 beschrieben. Daneben haben in jüngerer Zeit zunehmend adaptive Beleuchtungssysteme Verwendung gefunden, bei denen sich der ausgeleuchtete Bereich der Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeuges, also beispielsweise der Scheinwerfer, der jeweiligen Fahrsituation anpasst. Dies kann beispielweise in horizontaler Richtung durch die Verwirklichung eines Kurvenlichts als auch in vertikaler Richtung als adaptives Frontlicht erfolgen. Entsprechende Systeme sind in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 869 031 A2 beschrieben.
Vielfach werden die von der Kamera erfassten Bilddaten mittels eines Mikroprozessors für Fahrerassistenzanwendungen weiter verarbeitet und auf relevante Informationen aus der Umgebung hin, wie beispielweise Verkehrsschilder oder umgebende Fahrzeuge bzw. Wettersituation ausgewertet.
Dabei treten jedoch regelmäßig Fehler auf, die beispielsweise aus Reflexionen von Fremdlicht herrühren können. Ferner ist für verschiedene Anwendungen von Fahrerassistenzsysteme wie beispielsweise Nebelerkennung eine exakte Kenntnis der Lichtverteilung der eigenen Beleuchtungseinrichtung, also der Fahrzeugscheinwerfer erforderlich. Hierbei ist insbesondere zu gewährleisten, dass die von anderen Lichtquellen als der fahrzeugeigenen Beleuchtungseinrichtung ausgehende Strahlung nicht fälschlicherweise als Strahlung der eigenen Be leuchtungseinrichtung erkannt wird, was zu Fehlern in der Auswertung führen würde.
Daneben wird beispielsweise im Rahmen einer Nachtsichtfunktionalität oftmals zur Bildauswertung ein Modell der von der Beleuchtungseinrichtung des eigenen Fahrzeuges erzeugten Lichtverteilung unterstellt. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Bildhelligkeit in der fahrzeugseitigen Ausgabeeinheit anzupassen und damit die erheblich stärkere Ausleuchtung des Nahbereiches des Fahrzeuges durch das Abblendlicht zu kompensieren.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass zur Bestimmung des von der Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeuges ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der ausgesandten Strahlung vorgenommen wird, kann erreicht werden, dass der ausgeleuchtete Bereich zuverlässig erkannt wird. Da dem System die Art der Modulation bekannt ist, können diejenigen Teile, die von der bekannten Modulation betroffen sind, dem von der eigenen Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchteten Bereich zugeordnet werden.
Bei der Modulation kann es sich um verschiedene Arten von Modulationen handeln, beispielsweise ist es vorteilhaft, eine Intensitätsmodulation bis hin zu einer gepulsten Ausleuchtung des ausgeleuchteten Bereichs vorzunehmen. Durch entsprechende Filterung in einer Auswerteeinheit kann nachfolgend der ausgeleuchtete Bereich präzise bestimmt werden. Daneben ergibt sich bei dieser Variante der Erfindung die Möglichkeit, das Signal-Rauschverhältnis analog der Anwendung einer Lock-in-Technik zu erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Modulation um eine räumliche Modulation, insbesondere ein Verschwenken der Beleuchtungseinrichtung, also beispielsweise der Fahrzeugscheinwerfer, um eine horizontale oder eine vertikale Achse oder auch um ein kombi niertes Verschwenken um beide Achsen handeln. Dabei kann beispielsweise ein Verschwenkprogramm mit vorgegebenen Auslenkungen, Geschwindigkeiten und Richtungen in der Auswerteeinheit der Bildverarbeitungseinheit hinterlegt sein und dazu verwendet werden, durch eine entsprechende Ansteuerung des Scheinwerfersteuergeräts die Lichtkegel zu bewegen. Aufgrund der vorab bekannten Bewegung kann die Bildverarbeitungseinheit nachfolgend den durch die eigene Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchteten Bereich bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat dabei den Vorteil, dass das Erkennen des eigenen von der Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeuges ausgesandten Lichtes sicherer und einfacher wird, was bei den nachfolgenden Bildverarbeitungsfunktionen zu einer Reduktion möglicher Fehlerquellen führt.
Daneben können Funktionen, wie beispielsweise die Nebelerkennung, genauer arbeiten, da davon ausgegangen werden kann, dass es die Erfindung ermöglicht, das eigene Licht zuverlässig zu erkennen, so dass beispielsweise aus gemessener Lichtabschwächung durch Streuung Nebel verlässlicher erkannt und quantifiziert werden kann. Ferner gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren, die von den Fahrzeugscheinwerfern erzeugte Lichtverteilung jederzeit auch während der Fahrt zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch dazu verwendet werden, für ein Nachtsichtsystem den durch die Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeuges ausgeleuchteten Bildbereich zu bestimmen. Dies ermöglicht es, den durch die eigenen Fahrzeugscheinwerfer ausgeleuchteten besonders hellen Bildbereich exakter zu bestimmen und damit für die Darstellung auf einer Bildausgabeeinheit exakter abzuschwächen. Im Ergebnis kann somit der Fahrzeugführer ein verbessertes Bild dargestellt werden.
Daneben kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Sichtweitenbestimmung vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Bilderfassungssys tem die Beleuchtungseinrichtung dazu veranlassen kann, die Leuchtweite variabel zu ändern. Ein Vergleich der gemessenen mit der abgespeicherten Weite der Ausleuchtung kann dann zur Sichtweitenerkennung herangezogen werden.
In einer weiteren Variante der Erfindung kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Funktionsprüfung der Beleuchtungseinrichtung vorgenommen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Abweichung der aktuellen Ausleuchtung von der üblichen Ausleuchtung detektiert werden, sollte beispielsweise im Bereich vor einem Scheinwerfer bei einer Bewegung des Scheinwerfers keine Änderung der Ausleuchtung detektiert werden, kann darausauf eine Verschmutzung oder einen Defekt eines Scheinwerfers geschlossen werden. Nachfolgend kann automatisiert oder benutzergesteuert beispielsweise eine Scheinwerferreinigung vorgenommen werden.
Umgekehrt kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu verwendet werden, eine Funktionsprüfung des Kamerasystems vorzunehmen. Hierzu kann in dem Fall, in dem die Kamera trotz korrektem Widerstandes der Scheinwerfer und entsprechender Schalterstellung nicht die erwartete Änderung der Lichtverteilung erkennt, daraus geschlossen werden, dass ein Defekt des Kamerasystems vorliegt.
Daneben kann das erfindungsgemäße Verfahren Parameter zur Verifikation des gesamten erfassten Bildes gewinnen. Mit anderen Worten können Assistenzfunktionen wie beispielsweise die Erkennung von Nebel auf die Kenntnis der eigenen Lichtverteilung zugreifen. Dies führt dazu, dass das Gesamtbild hinsichtlich seiner Fehlerwahrscheinlichkeit und seines Informationsgehaltes verbessert wird.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen der Anpassung der Beleuchtungseinrichtung an eine Kurvenfahrt Verwendung finden. Mit anderen Worten kann die Kenntnis des bevorstehenden Schwenks der Scheinwerfer im Bilderfassungssystem vorteilhaft verwen det werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigen
1a bis 1d verschiedene Stadien der Kalibrierung;
2a und 2b in den Teilfiguren 2a bis 2b eine prinzipielle Darstellung der Erfindung
1a zeigt die Situation, dass sich der vom eigenen Fahrzeug ausgeleuchtete Bereich mit demjenigen eines Fremdfahrzeuges 2 überlappt. In dieser Situation kann ohne weitere Maßnahmen zunächst nicht zuverlässig festgestellt werden, welcher Teil des ausgeleuchteten Bereiches von der eigenen Beleuchtungseinrichtung stammt.
In 1b wird der ausgeleuchtete Bereich des eigenen Fahrzeuges 1 wie durch den Pfeil 3 angedeutet in horizontaler Richtung verschwenkt, wodurch ein Erlernen des eigenen ausgeleuchteten Bereiches mittels der Bilderfassungseinheit möglich wird. Auf diese Weise kann softwareseitig ein Rahmen um den von den eigenen Scheinwerfern ausgeleuchteten Bereich gezogen werden, wie in 1c dargestellt. Danach kann zur weiteren Bildauswertung die Information über den so erkannten eigenen ausgeleuchteten Bereich, der in 1c gestrichelt dargestellt ist, herangezogen werden.
1d zeigt die Situation, in der ein Überlappen des eigenen ausgeleuchteten Bereiches mit Fremdlicht des Fremdfahrzeuges 2 möglich ist. Durch die zuvor erfolgte Kalibrierung wird jedoch die Fehlerwahrscheinlichkeit durch das Fremdlicht des Fahrzeuges 2 erheblich redu ziert. Insbesondere können nach der Kalibrierung diejenigen ausgeleuchteten Bereiche von der weiteren Auswertung ausgeschlossen werden, deren Ausleuchtung nicht von der Beleuchtungseinrichtung herrührt.
Anhand der prinzipmäßigen Darstellung in 2a und 2b soll die Erfindung prinzipiell noch einmal erläutert werden. In 2a ist die Situation dargestellt, in der die Szene 12 von dem Kamerasystem 11 aufgenommen wird, was mittels des Pfeils 14 verdeutlicht wird. Zur Kalibrierung des Bilderfassungssystems wird von dem Kamerasystem 11 das durch den Pfeil 16 angedeutete Steuersignal auf die als Scheinwerfer ausgebildete Beleuchtungseinrichtung 13 ausgegeben. Das Steuersignal veranlasst den die Beleuchtungseinrichtung 13 zum Verschwenken des durch sie erzeugten Lichtkegels, was durch den Pfeil 15 verdeutlicht wird. Anhand einer – in der 2b dargestellten – erneuten Aufnahme des Bildes der Szene 12 unter den neuen, bekannten Beleuchtungsbedingungen kann dann derjenige Bereich, der von der eigenen Beleuchtungseinrichtung 13 ausgeleuchtet wird, zuverlässig bestimmt werden.
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

- EP 1470706 A1 [0001]
- EP 0869031 A2 [0001]

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug (1), wobei Bilddaten aus einem durch eine Beleuchtungseinrichtung (13) des Kraftfahrzeuges (1) ausgeleuchtetem Bereich mittels eines Kamerasystems (11) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der von der Beleuchtungseinrichtung (13) ausgesandten Strahlung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Modulation um eine Intensitätsmodulation handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Modulation um eine räumliche Modulation handelt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation durch ein Verschwenken der Beleuchtungseinrichtung (13) um eine horizontale oder eine vertikale oder um ein kombiniertes Verschwenken um beide Achsen vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens für ein Nachtsichtsystem der durch die Beleuchtungseinrichtung (13) ausgeleuchtete Bildbereich bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Sichtweitenbestimmung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Funktionsprüfung der Beleuchtungseinrichtung (13) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Funktionsprüfung des Kamerasystems (11) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens Parameter zur Verfikation des gesamten erfassten Bildes gewonnen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation im Rahmen der Anpassung der Beleuchtungseinrichtung (13) an eine Kurvenfahrt vorgenommen wird.
Bilderfassungssystem in einem Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Kamerasystem (11) und eine Beleuchtungseinrichtung (13), wobei das Kamerasystem (11) Bilddaten aus einem durch die Beleuchtungseinrichtung (13) des Kraftfahrzeuges (11) ausgeleuchtetem Bereich erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungssystem derart ausgestaltet ist, dass zur Bestimmung des ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der von der Beleuchtungseinrichtung (13) ausgesandten Strahlung vorgenommen wird.