DE102009006475A1

DE102009006475A1 - Kamera für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009006475A1
Application number: DE102009006475A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Zobel
Original assignee: ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
Current assignee: ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug. Mit einer Optik-/Kamerasensoreinheit werden Bilder der Fahrzeugumgebung aufgenommen. Die Optik-/Kamerasensoreinheit ist um mindestens eine Achse drehbar. Der Drehwinkel der Optik-/Kamerasensoreinheit wird von einer Kontrolleinheit in Abhängigkeit vom Fahrspurverlauf geregelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera für ein Kraftfahrzeug und findet z. B. Anwendung in Fahrzeugen, die mit Fahrerassistenzfunktionen ausgestattet sind.
Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme erfassen mittels einer Kamera das Fahrzeugumfeld, interpretieren durch intelligente Algorithmen die aufgenommenen Bilddaten und leiten daraus Hinweise oder Aktionen ab, die den Fahrkomfort und/oder die Fahrsicherheit erhöhen. Es gibt beispielsweise einen Spurhalteassistenten, der eine Warnung bei Verlassen der Fahrbahn ausgibt bzw. einen korrigierenden Lenkeingriff vornimmt. Auch kombinierte Funktionen wie beispielsweise Verkehrszeichenerkennung, Fernlicht-Assistent und erweiterte Spurverlassenswarnung, die auf einer Kamera basieren existieren. Weiterentwicklungen solcher Systeme sind beispielsweise automatische Erkennung von Fahrzeugen, Hindernissen und ein autonomes Notbremsen zur Unfallverhütung oder zur Aufprallvermeidung.
Typischerweise ist bei den verwendeten Kameras nur ein Ausschnitt der frontalen Fahrzeugumgebung durch die Kamera einsehbar und somit auch das Wirkungsfeld der Bildverarbeitungsalgorithmen eingeschränkt. Im Allgemeinen kann es dadurch zu Funktionseinschränkungen und in Einzelfällen zu einer Fehlfunktion der Fahrerassistenzfunktion kommen.
Es ist deshalb die Aufgabe der hier vorgestellten Erfindung ein Kamerasystem anzugeben, mit dem Objekte auf und neben der Fahrbahn zuverlässig erkannt werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem wird in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Das Kamerasystem umfasst eine Optikeinheit mit mindestens einer Linse und eine Kamerasensoreinheit mit mindestens einem Bildaufnehmer. Zusätzlich kann das Kamerasystem optische Filter, Bausteine zur Datenspeicherung und Datenverarbeitung sowie Datenein- und -ausgänge umfassen.
Mit der Optik-/Kamerasensoreinheit werden Bilder der Fahrzeugumgebung aufgenommen. Die Optik-/Kamerasensoreinheit ist um mindestens eine Achse drehbar. Der Drehwinkel der Optik-/Kamerasensoreinheit wird von einer Kontrolleinheit in Abhängigkeit vom Fahrspurverlauf geregelt. Die Drehung wird beispielsweise von einem Stellmotor bewirkt, der von der Kontrolleinheit angesteuert wird. Die Kamera wird dabei bevorzugt so gesteuert, dass die Kamera stets in Richtung der Fahrspur zeigt. Die Fahrzeugkamera kann somit kurvenadaptiert geführt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kamera-Drehwinkelregelung mit einer Regelung für kurvenadaptierte Frontscheinwerfer gekoppelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drehachse eine vertikale Achse. Die vertikale Achse verläuft parallel zur Gierachse des Fahrzeugs. Entsprechend können somit Gierbewegungen des Fahrzeugs kompensiert werden. Gierbewegungen treten bei Lenkbewegungen, insbesondere auch bei einem Spurwechsel bei geradem Fahrspurverlauf auf, beispielsweise beim Ausscheren zum Überholen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die mindestens eine Drehachse eine oder zwei horizontale Achse(n). Dadurch können Nick- und/oder Rollbewegungen des Fahrzeugs kompensiert werden. In Kombination mit einer vertikalen Achse können gleichzeitig zusätzlich Gierbewegungen kompensiert werden.
Bevorzugt umfasst das Kamerasystem eine Stereokamera. Mit einer Stereokamera können tiefenaufgelöste Bilder aufgenommen werden.
In einer speziellen Ausführungsform ist das Kamerasystem im Fahrzeug rückwärtsgerichtet angeordnet. Somit ist eine Erfassung des hinter dem Fahrzeug liegenden Umfeldes und der hinter dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn möglich.
Die Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zum Steuern eines Kamerasystems mit einer um mindestens eine Achse drehbaren Optik-/Kamerasensoreinheit in einem Kraftfahrzeug. Die Optik-/Kamerasensor-Einheit wird von einer Kontrolleinheit in Abhängigkeit vom Fahrspurverlauf gedreht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Kontrolleinheit die Drehung der Optik/Kamerasensoreinheit mit einer definierten Hysterese steuert. Dadurch wird die Optik-/Kamerasensoreinheit bei geringfügigen Änderungen im Fahrspurverlauf oder der Gierbewegung nicht gedreht, wodurch die Stelleinrichtung bzw. der Stellmotor geschont wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Fahrspurverlauf aus dem Lenkwinkel ermittelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Fahrspurverlauf aus Bildern ermittelt, die mit der drehbaren Optik-/Kamerasensor-Einheit aufgenommenen wurden.
Bevorzugt kann der Fahrspurverlauf von einem separaten Fahrerassistenzsystem unabhängig von den Bildern des Kamerasystems ermittelt werden. Das separate Fahrerassistenzsystem kann insbesondere eine Radar- oder Lidar-basierte Spurfindung sein.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit einem erfindungsgemäßen Kamerasystem Objekte auf und neben der Fahrbahn an unterschiedliche Fahrbahnverläufe angepasst zuverlässig erkannt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit unterschiedlichen Fahrerassistenzfunktionen und Figuren erläutert.
1: Fahrzeug mit einer starr in Fahrzeuglängsrichtung blickenden Kamera
2: Fahrzeug mit einer drehbaren Kamera, die an den Fahrbahnverlauf angepasst wird
In 1 ist eine Situation dargestellt, die verdeutlicht, warum es bei kurvigem Fahrbahnverlauf bei einem dem Stand der Technik entsprechenden Kamerasystem (1) dazu kommen kann, dass für Fahrerassistenzfunktionen relevante Objekte (5; 6) auf und neben der Fahrbahn (7) nicht detektiert werden. Das Objekt (5) kann beispielsweise ein entgegenkommendes Fahrzeug oder einen Fußgänger auf der Fahrbahn (7) repräsentieren. Bei Objekt (6) kann es sich um ein Verkehrszeichen am Fahrbahnrand handeln oder um ein großes Tier, das im Begriff ist, die Straße zu queren. Die Objekte (5; 6) werden nicht von der Kamera (1) des Fahrerassistenzsystems erfasst, da die Kamera (1) starr parallel zur Längsachse (2) des Fahrzeugs (4) ausgerichtet ist und somit das Blickfeld (3) der Kamera (1) nur einen Teil der gekrümmten Fahrbahn (7) erfasst sowie den Bereich rechts von der Fahrbahn. Bei Nacht verstärkt sich die Problematik häufig dadurch, dass die Fahrzeugscheinwerfer ebenso starr in Fahrzeuglängsrichtung (2) ausgerichtet sind und die relevanten Objekte (5; 6) unter Umständen nicht beleuchtet werden.
2 zeigt die gleiche Situation wie 1 allerdings ist das Fahrzeug (4) hier mit einem drehbaren Kamerasystem (1) ausgestattet. Das Blickfeld (3) der Kamera (1) ist in diesem Beispiel um einen bestimmten Winkel gegenüber der Fahrzeuglängsachse (2) versetzt. Der Winkel wird so gesteuert, dass im Erfassungsbereich der Kamera (1) ein möglichst großer Teil der Fahrbahn (7) enthalten ist. Die Kamera wird dazu beispielsweise von einem Stellmotor gedreht, der von einer Kontrolleinheit angesteuert wird. Die Kontrolleinheit regelt den Drehwinkel der Kamera (1) z. B. in Abhängigkeit des Lenkradwinkels, aufgrund von Daten einer radarbasierten Spurfindung oder insbesondere aufgrund von Daten einer Spurfindung, die mit der drehbaren Kamera (1) erfasste Bilder auswertet.
Durch die Drehung der Kamera (1) werden in der dargestellten Kurve die relevanten Objekte (5; 6) auf und neben der Gegenfahrbahn von der drehbaren Kamera (1) erfasst und von den kamerabasierten Fahrerassistenzfunktionen berücksichtigt. Dies wäre bei einer starr angeordneten Kamera entsprechend dem Stand der Technik nicht der Fall.
Das dargestellte Fahrzeug (4) könnte über schwenkbare Frontscheinwerfer verfügen. In diesem Fall ist es nachts von besonderem Vorteil, wenn es eine Kopplung des Blickfelds (3) der Kamera (1) zu dem durch die Scheinwerfer ausgeleuchteten Bereich gibt. Nur dort sind Hindernisse oder relevante Objekte (5; 6), wie z. B. Verkehrszeichen so ausreichend beleuchtet, dass sie durch die Kamera (1) wahrgenommen werden können.
In einem nicht dargestellten alternativen Szenario fährt ein Fahrzeug (4) hinter einem Lastkraftwagen auf einer gerade verlaufenden Landstraße. Der Fahrer des Fahrzeugs (4) entschließt sich zu einem Überholvorgang und wechselt auf die Gegenspur. Mit der drehbaren Kamera (1) wird die Gierbewegung des Fahrzeugs (4) beim Ausscheren ausgeglichen. Dadurch können relevante Objekte (5; 6), in diesem Fall insbesondere entgegenkommende Fahrzeuge, auf und neben der (Gegen-) Fahrbahn frühzeitig von der Kamera (1) erfasst werden. Auch beim Einscheren nach erfolgtem Überholen des Lastkraftwagens erfasst die drehbare Kamera (1) stets die vorausliegende Fahrbahn (7).

Claims

Kamerasystem (1) zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug (4), wobei mit einer Optik-/Kamerasensor-Einheit Bilder der Fahrzeugumgebung aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik-/Kamerasensor-Einheit um mindestens eine Achse drehbar ist, wobei der Drehwinkel von einer Kontrolleinheit in Abhängigkeit vom Fahrspurverlauf (7) geregelt wird.
Kamerasystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera-Drehwinkelregelung mit einer Regelung für kurvenadaptierte Frontscheinwerfer gekoppelt ist.
Kamerasystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse eine vertikale Achse ist.
Kamerasystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehachse eine oder zwei horizontale Achse(n) umfasst.
Kamerasystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (1) eine Stereokamera umfasst.
Kamerasystem (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (1) im Fahrzeug (4) rückwärtsgerichtet angeordnet ist.
Verfahren zum Steuern eines Kamerasystems (1) mit einer um mindestens eine Achse drehbaren Optik-/Kamerasensoreinheit in einem Kraftfahrzeug (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Optik-/Kamerasensor-Einheit von einer Kontrolleinheit in Abhängigkeit vom Fahrspurverlauf (7) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit die Drehung der Optik/Kamerasensoreinheit mit einer definierten Hysterese steuert.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrspurverlauf (7) aus dem Lenkwinkel ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrspurverlauf (7) aus den mit dem Kamerasystem (1) aufgenommenen Bildern ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrspurverlauf (7) von einem separaten Fahrerassistenzsystem unabhängig von den Bildern des Kamerasystems (1) ermittelt wird.