DE102008062803A1 - Motor vehicle camera system illumination controlling method for detecting object, involves recording timely overlapping images at different illumination time periods by sensor, where driver assistant functions are obtained from images - Google Patents

Motor vehicle camera system illumination controlling method for detecting object, involves recording timely overlapping images at different illumination time periods by sensor, where driver assistant functions are obtained from images Download PDF

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Abstract

The method involves recording an image sequence by a camera sensor around surrounding area of a vehicle. Timely overlapping images are recorded at different illumination exposure times using the camera sensor. Two driver assistant functions are obtained from the images at different illumination time periods. The camera sensor is selected during an integration phase, and the data of the camera sensor is deleted after selecting the camera sensor. A length of the integration phase is same as the different exposure times.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belichtungssteuerung für eine Kamera und findet z. B. Anwendung in Fahrzeugen, die mit Fahrerassistenzfunktionen ausgestattet sind.The The invention relates to a method for exposure control for a camera and finds z. B. Application in vehicles equipped with driver assistance functions are equipped.

Ein optimal belichtetes Bild ist die Voraussetzung für die sichere und fehlerfreie Erfassung von Objekten und von Bedeutung für die Zuverlässigkeit eines Fahrerassistenzsystems.One optimally exposed image is the prerequisite for safe and error-free Capture of objects and importance for the reliability of a Driver assistance system.

Es ist deshalb die Aufgabe der hier vorgestellten Erfindung ein Verfahren zur Belichtung einer Kamera anzugeben, mit dem Objekte schnell und zuverlässig erkannt werden können.It Therefore, the object of the invention presented here is a method to specify the exposure of a camera, with the objects fast and reliable can be recognized.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is achieved by an apparatus and a method according to the independent claims. advantageous Further developments can be found in the dependent claims.

Es wird ein Verfahren zur Belichtungssteuerung für ein Kamerasystem angegeben. Mit einem Kamerasensor wird eine Bilderfolge aufgenommen. Mit dem Kamerasensor werden dabei zeitlich überlappende Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit aufgenommen.It For example, there is provided a method of exposure control for a camera system. A sequence of pictures is taken with a camera sensor. With the Camera sensors are temporally overlapping images with different Shutter speed recorded.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kamerasensor während einer Integrationsphase mehrfach ausgelesen wird und die Kamerasensordaten erst nach dem letzten Auslesevorgang gelöscht werden. Auf diese Weise entsteht eine entsprechende Vielzahl von Bildern mit ansteigender Integrations- bzw. Belichtungszeit. Von dem Kamerasensor gesammelte Ladungen, die Kamerasensordaten, werden erst am Ende eines Aufnahmezyklus gelöscht, nachdem die Kamerasensordaten bereits mehrfach ausgelesen wurden und bevor der neue Aufnahmezyklus beginnt.A advantageous embodiment of the invention provides that the camera sensor while an integration phase is read several times and the camera sensor data only be deleted after the last read-out process. In this way creates a corresponding variety of images with increasing Integration or exposure time. Collected by the camera sensor Charges, the camera sensor data, only become available at the end of a recording cycle deleted, after the camera sensor data has already been read several times and before the new recording cycle begins.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Auslesevorgänge während einer Integrationsphase in einem gleichmäßigen zeitlichen Abstand erfolgen. Der Löschvorgang beginnt dann nach Abschluss des zweiten, dritten oder n-fachen Auslesevorgangs. Das zweite (dritte, n-te) erhaltene Bild wurde in diesem Fall doppelt (dreimal, n-mal) so lange belichtet wie das Bild, das aus dem ersten Auslesevorgang resultiert.A preferred embodiment The invention provides that the read operations during an integration phase in a uniform temporal Distance done. The deletion process then starts after completing the second, third or n-fold readout. The second (third, nth) obtained image became duplicate in this case (three times, n times) illuminated as long as the picture, that from the first Readout results.

Bevorzugt kommt ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Mit dem Kamerasensor wird eine Bilderfolge von der Fahrzeugumgebung aufgenommen.Prefers comes a method according to the invention used in a motor vehicle. The camera sensor becomes a Picture sequence taken from the vehicle environment.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit einer Fahrerassistenzfunktion zur Auswertung bereitgestellt. Die Fahrerassistenzfunktionen ist z. B. eine Spurfindung, eine automatische Lichtsteuerung, eine Fahrzeug- und Fußgängererkennung, ein Nachtsichtsystem, ein Abstandsregeltempomat (ACC), eine Einparkhilfe oder -automatik, eine Innenraum-Überwachung, eine Verkehrszeichenerkennung, eine Lichtzeichenanlagen-Erkennung oder eine Hindernis- und Freiraum-Erkennung.In An advantageous embodiment of the invention, the images with different exposure time of a driver assistance function provided for evaluation. The driver assistance functions is z. B. a track finding, an automatic light control, a vehicle and pedestrian detection, a night vision system, an adaptive cruise control (ACC), a parking aid or automatic, an interior monitor, a traffic sign recognition, a traffic light system recognition or a Obstacle and clearance detection.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit mindestens zwei Fahrerassistenzfunktionen zur Auswertung bereitgestellt. Beispielsweise können für die Fahrerassistenzfunktionen Verkehrszeichenerkennung und Spurfindung jeweils mindestens ein Bild mit spezifischen Belichtungszeiten aus einem Aufnahmezyklus des gemeinsamen Kamerasystems ausgewertet werden.According to one Another advantageous embodiment of the invention are the images with different exposure time at least two driver assistance functions provided for evaluation. For example, for the driver assistance functions Traffic sign recognition and tracking each at least one Image with specific exposure times from a recording cycle be evaluated by the common camera system.

Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kamerasystem, wobei mit dem Kamerasystem Bilder durch ein erfindungsgemäßes Verfahren aufgenommen werden. Das Kamerasystem umfasst geeignete Mittel zur Datenübertragung, -verarbeitung und -speicherung zur Ausübung des Verfahrens.object The invention is also a camera system, with the camera system Images by a method according to the invention be recorded. The camera system includes suitable means for Data transmission, -processing and storage for the execution of the procedure.

Schließlich umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kamerasystem und mindestens einer Fahrerassistenzfunktion, wobei für die Fahrerassistenzfunktion Bilder des Kamerasystems ausgewertet werden.Finally includes the invention is a motor vehicle with a camera system according to the invention and at least one driver assistance function, wherein for the driver assistance function Images of the camera system are evaluated.

Der Vorteil der Aufnahme von zeitlich überlappenden Bildern mit unterschiedlichen Belichtungszeiten liegt darin, dass in kurzer Zeit eine Vielzahl von Bildern mit abgestuften Belichtungszeiten aufgenommen wird. Dadurch kann zum einen ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen oder unzureichender Dynamik des Sensors Rechnung getragen werden, zum anderen kann unterschiedlichen Ansprüchen für verschiedene Anwendungen immer ein geeignetes Bild zur Verfügung gestellt werden.Of the Advantage of the recording of temporally overlapping images with different Exposure times is that in a short time a variety taken from pictures with graduated exposure times. This can be unfavorable lighting conditions or inadequate dynamics of the sensor are taken into account, on the other hand can be different claims for different applications always a suitable picture will be provided.

Eine Erhöhung der Bildwiederholrate im Vergleich zur seriellen Aufnahme von Bildern mit unterschiedlicher Belichtungszeit bewirkt eine Leistungssteigerung insbesondere bei Fahrerassistenzfunktionen, die in hochdynamischen Umgebungen oder auch bei suboptimaler Sensor-Signalqualität verfügbar sein müssen.A increase the refresh rate compared to the serial capture of images with different exposure time causes an increase in performance especially in driver assistance functions that are in highly dynamic Environments or even at suboptimal sensor signal quality have to.

Die Erfindung ermöglicht beispielsweise bei der Verkehrszeichen-, Fahrzeug- oder Fußgängererkennung Optimierungen des Fahrerassistenzsystems, da grundsätzlich eine hohe Robustheit und geringe Reaktionszeit auch bei ungünstigen Umweltbedingungen gefordert sind.The Invention allows For example, in traffic signs, vehicle or pedestrian detection Optimizations of the driver assistance system, as basically a high robustness and low reaction time even with unfavorable Environmental conditions are required.

Deutliche Vorteile bietet die Erfindung bei der Verwendung von einem Kamerasystem für zwei oder mehr Fahrerassistenzfunktionen, da unterschiedliche Belichtungszeitanforderungen innerhalb eines Aufnahmezyklus erfüllt werden.Significant advantages of the invention in the Use of a camera system for two or more driver assistance functions, since different exposure time requirements are met within one acquisition cycle.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit unterschiedlichen Fahrerassistenzfunktionen und Figuren erläutert.following the invention is based on embodiments with different Driver assistance functions and figures explained.

1: Zeitdiagramm für einen Aufnahmezyklus, in dem drei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit nacheinander aufgenommen werden 1 : Timing diagram for a recording cycle in which three images with different exposure times are taken one after the other

2: Zeitdiagramm für einen Aufnahmezyklus, in dem drei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit zeitlich überlappend aufgenommen werden 2 : Timing diagram for a recording cycle in which three images with different exposure time are overlapped in time

1 zeigt ein Verfahren, das mit einer herkömmlichen Belichtungssteuerung bereits heute realisiert werden kann, bei dem drei Bilder mit unterschiedlich langen Belichtungszeiten während eines Zyklus aufgenommen werden. Es sind zwei Zyklen dargestellt. Während der Integrationsphase entstehen im Kamerasensor Ladungen bei Lichteinstrahlung. Die Länge der Integrationsphase ist also gleichzusetzen mit der Belichtungszeit des Bildes. Die entstandenen bzw. gesammelten Ladungen werden anschließend ausgelesen und digitalisiert. Nach der Messung werden alle Ladungen entfernt, bevor eine neue Integrationsphase (Belichtungsvorgang) beginnt. Die Gesamtzeit eines Zyklus entspricht hierbei mindestens der Summe der einzelnen Belichtungszeiten (Integrationsphasen) des Zyklus. 1 shows a method that can already be realized today with a conventional exposure control, in which three images are recorded with different exposure times during a cycle. There are two cycles shown. During the integration phase, the camera sensor generates charges when exposed to light. The length of the integration phase is therefore equal to the exposure time of the image. The resulting or collected charges are then read out and digitized. After the measurement, all charges are removed before a new integration phase (exposure process) begins. The total time of a cycle corresponds to at least the sum of the individual exposure times (integration phases) of the cycle.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Kamerasensor, bei dem die unterschiedlichen Belichtungszeiten durch eine unterschiedliche Steuerung des Auslesens und Löschens der im Kamerasensor gesammelten Ladungen zustande kommen. Hierbei werden die Ladungen im Unterschied zu 1 nicht nach jedem Auslesevorgang gelöscht, sondern erst nach einer Mehrzahl von Auslesevorgängen. Auf diese Weise wird eine entsprechende Zahl von Bildern mit ansteigender Integrationsdauer bzw. Belichtungszeit erzeugt. Bei dieser Methode ist die Gesamtzeit eines Zyklus im Wesentlichen gleich der Integrationszeit des am längsten belichteten Bildes (zuzüglich der Zeit für einen Auslese- und eine Löschvorgang). 2 shows an embodiment with a camera sensor, in which the different exposure times come about by a different control of the reading and erasing of the collected in the camera sensor charges. Here are the charges in contrast to 1 not cleared after each read-out, but only after a plurality of read-outs. In this way, a corresponding number of images are generated with increasing integration time or exposure time. In this method, the total time of a cycle is substantially equal to the integration time of the longest exposed image (plus the time for a read and an erase process).

Tagsüber stellen Fahrerassistenzfunktionen bzw. Applikationen wie Spurerkennung und Verkehrszeichenerkennung in den meisten Szenarien ähnliche Anforderungen an die Belichtungssteuerung: Moderate Anforderungen an den Dynamikbereich des Bildaufnehmers bei diffusem Sonnenlicht. Hohe Anforderungen an den Dynamikbereich der Kamera entstehen jedoch z. B. bei Tunnelein- und -ausfahrten oder bei Gegensonne zur Aufrechterhaltung eines möglichst hohen Kontrastes sowohl auf der Fahrbahn für die Spurfindung als auch auf Schildern für die Verkehrszeichenerkennung. Die Nacht stellt ein weiteres Extrem für die Belichtungssteuerung dar. Die Spurfindung benötigt eine möglichst lange Belichtungszeit. Dadurch ist ausreichender Kontrast auch bei schlechter Beleuchtung oder nasser Fahrbahn gegeben. Für nachts laufende Applikationen wie Fernlichtassistenz muss die Belichtung so eingestellt sein, dass außer entgegenkommende Fahrzeuge keine Objekte den Bildaufnehmer in die Sättigung bringen. Andererseits darf für die Verkehrszeichenerkennung die Belichtungszeit bei hohen Geschwindigkeiten nicht zu groß werden, da sonst aufgrund der Bewegungsunschärfe (englisch: motion-blur) die Aussage des Verkehrszeichens z. B. eine Geschwindigkeitsbegrenzung nicht mehr eindeutig zu erkennen sind. Richtwert für die Belichtungszeit zur Vermeidung des „motion-blurs” ist 5 ms bei 200 km/h.Put during the day Driver assistance functions or applications such as lane detection and Traffic sign recognition similar in most scenarios Requirements for the exposure control: Moderate requirements to the dynamic range of the imager in diffused sunlight. Height However, requirements for the dynamic range of the camera arise z. B. at tunnel entrances and exits or in the sun to maintain a preferably High contrast both on the track for tracking and as well on signs for the traffic sign recognition. The night is another extreme for the Exposure control dar. The tracking requires a long exposure time. This provides sufficient contrast even in poor lighting or wet roadway. For at night running applications such as high beam assistance must be the exposure be set so that except oncoming vehicles no objects the imager in the Bring saturation. On the other hand, for the traffic sign recognition the exposure time at high speeds do not get too big otherwise due to the motion blur (English: motion-blur) the statement of the traffic sign z. B. a speed limit no longer clearly visible. Guideline for the exposure time to avoid the "motion-blur" is 5 ms at 200 km / h.

Die Verkehrszeichenerkennung wird also bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten durch motion-blur erschwert.The Traffic sign recognition is thus at high vehicle speeds complicated by motion-blur.

Eine Lösung für die sich entgegenstehenden Belichtungsanforderungen für die Spurerkennung und die Verkehrszeichenerkennung bei Dämmerung und bei Nacht bietet ein Aufnahmeverfahren wie in 2 dargestellt. Es werden drei Bilder je Zyklus aufgenommen mit einer kurzen, einer mittleren und einer langen Belichtungs-, bzw. Integrationszeit.A solution for the conflicting exposure requirements for lane detection and traffic sign recognition at dusk and at night offers a recording method as in 2 shown. Three pictures are taken per cycle with a short, a medium and a long exposure or integration time.

Da die Spurfindung bei Dunkelheit eine möglichst lange Belichtungszeit benötigt, wird sie in der Regel das Bild mit der langen Belichtungszeit eines Zyklus auswerten.There the tracking in the dark as long as possible exposure time needed It is usually the image with the long exposure time of a cycle evaluate.

Dagegen sollte die Belichtung für die Verkehrszeichenerkennung bei Nacht mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit verkürzt werden.On the other hand should the exposure for the traffic sign recognition at night with increasing vehicle speed shortened become.

Daher wird die Verkehrszeichenerkennung in der Regel das Bild mit der kurzen oder der mittleren Belichtungszeit auswerten abhängig z. B. von der Fahrzeuggeschwindigkeit.Therefore traffic sign recognition is usually the image with the evaluate short or medium exposure time depends on z. B. from the vehicle speed.

Ein weiterer Optimierungsschritt wäre eine feine Abstufung der Belichtungszeiten der in einem Zyklus verfügbaren Bilder auf eine Bildanzahl größer drei. Der Erkennungsalgorithmus kann so auf ein Bild zurückgreifen, dessen Belichtungszeit noch näher am Optimum für die aktuellen Umgebungsbedingungen liegt. Dieses Verfahren steigert hierbei die Erkennungsqualität.One further optimization step would be a fine gradation of the exposure times of the images available in one cycle to an image size greater than three. The recognition algorithm can thus access an image whose Shutter speed even closer to Optimum for the current environmental conditions are. This procedure increases here the recognition quality.

Sofern der für Kamerabilder zur Verfügung stehende Speicherplatz auf weniger Bilder wie benötig begrenzt ist, kann bereits zu Beginn eines Aufnahmezyklus entschieden werden, welche Bilder, d. h. mit welcher Belichtungszeit aufgenommene Bilder, gespeichert und anschließend ausgewertet werden sollen. Die Belichtungszeit der nächsten Bilder kann beispielsweise für die Verkehrzeichenerkennung bei Nacht von der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet werden.If the storage space available for camera images is limited to fewer images as required, it is possible to decide already at the beginning of a recording cycle which images, ie images taken with which exposure time, stored and subsequently evaluated. The exposure time of the next images can be derived, for example, for the traffic sign recognition at night from the vehicle speed.

Claims (8)

Verfahren zur Belichtungssteuerung für ein Kamerasystem, wobei mit einem Kamerasensor eine Bilderfolge aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kamerasensor zeitlich überlappende Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit aufgenommen werden.Method for exposure control for a camera system, wherein a sequence of images is recorded with a camera sensor, characterized in that the camera sensor records temporally overlapping images with different exposure time. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerasensor während einer Integrationsphase mehrfach ausgelesen wird und die Kamerasensordaten erst nach dem letzten Auslesevorgang gelöscht werden.Method according to claim 1, characterized in that that the camera sensor during an integration phase is read several times and the camera sensor data only be deleted after the last read-out process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslesevorgänge während einer Integrationsphase in einem gleichmäßigen zeitlichen Abstand erfolgen.Method according to claim 1 or 2, characterized that the read-outs during one Integration phase at a regular time interval. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird und mit dem Kamerasensor eine Bilderfolge vorn der Fahrzeugumgebung aufgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is used in a motor vehicle is and with the camera sensor a series of pictures in front of the vehicle environment is recorded. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit einer Fahrerassistenzfunktion zur Auswertung bereitgestellt werden.Method according to claim 4, characterized in that that the images with different exposure time of a driver assistance function be provided for evaluation. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit mindestens zwei Fahrerassistenzfunktionen zur Auswertung bereitgestellt werden.Method according to claim 4, characterized in that that the pictures with different exposure time at least two driver assistance functions are provided for evaluation. Kamerasystem, wobei mit dem Kamerasystem Bilder durch ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche aufgenommen werden.Camera system, with the camera system images through a method according to any one of the preceding claims be added. Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem nach Anspruch 7 und mindestens einer Fahrerassistenzfunktion, wobei für die Fahrerassistenzfunktion Bilder des Kamerasystems ausgewertet werden.Motor vehicle with a camera system according to claim 7 and at least one driver assistance function, wherein for the driver assistance function Images of the camera system are evaluated.
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