DE102009035422B4 - Method for geometrical image transformation - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur geometrischen Transformation der Bilder einer von einer bildgebenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugten Bildfolge, umfassend die jeweils wiederholt durchgeführten Schritte:- Erzeugen eines zumindest Teile der Fahrzeugumgebung darstellenden Quellbilds durch die bildgebende Einrichtung,- Detektion eines Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch Abstandssensoren des Kraftfahrzeugs,- Bestimmen eines Abstands des Kraftfahrzeugs zu dem Objekt,- Bestimmen einer gewünschten virtuellen Bildaufnahmeperspektive in Abhängigkeit von dem Abstand, wobei die Bildaufnahmeperspektive in Abhängigkeit von dem Abstand entlang einer relativ zum Kraftfahrzeug festgelegten Raumbahn verschoben wird,- geometrisches Transformieren des Quellbilds in ein virtuelles, scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive aufgenommenes Ergebnisbild.A method for the geometric transformation of the images of an image sequence generated by an imaging device of a motor vehicle, comprising the steps that are repeatedly carried out in each case: the imaging device generates a source image representing at least parts of the vehicle environment, detection of an object in the vicinity of the motor vehicle by distance sensors of the motor vehicle - Determination of a distance of the motor vehicle to the object, - Determination of a desired virtual image recording perspective as a function of the distance, the image recording perspective being shifted as a function of the distance along a spatial path defined relative to the motor vehicle, - Geometric transformation of the source image into a virtual one, Result image apparently recorded from the virtual image recording perspective.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geometrischen Transformation der Bilder einer von einer bildgebenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugten Bildfolge.The invention relates to a method for geometrically transforming the images of an image sequence generated by an imaging device of a motor vehicle.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Verfahren und Technologien zur geometrischen Transformatieren von Bildfolgen bzw. Videobildern bekannt, insbesondere das Ausschneiden eines bestimmten Bereiches aus einem Videobild (Windowing), das elektronische Zoomen bzw. Stretchen eines Videobildes und/oder das Verschieben der realen bzw. physikalischen Bildaufnahmeperspektive in eine virtuelle Bildaufnahmeperspektive.A wide variety of methods and technologies for geometrically transforming image sequences or video images are known from the prior art, in particular cutting out a specific area from a video image (windowing), electronically zooming or stretching a video image and / or shifting the real or video image. physical picture taking perspective into a virtual picture taking perspective.

So genannte Topview- oder Birdview-Darstellungen der Umgebung von Kraftfahrzeugen als Ergebnis geometrischer Bildtransformationen sind in der Literatur, insbesondere im Zusammenhang mit Einparkhilfen, bereits mehrfach beschrieben worden.So-called top view or bird view representations of the surroundings of motor vehicles as the result of geometric image transformations have already been described several times in the literature, in particular in connection with parking aids.

Einen Beleg der praktischen Realisierbarkeit solcher Bildtransformationen in so genannte virtuelle Perspektiven stellt beispielsweise die so genannte Topview- oder Birdview-Funktion dar, die für ausgewählte Fahrzeugmodelle der Anmelderin bereits marktverfügbar ist. Im Rahmen dieser Funktion wird dem Fahrer über eine Anzeigeeinheit im Fahrzeuginneren ein virtuelles Bild dargestellt. Die Quelldaten für dieses Bild werden durch Kameras in den Seitenspiegeln des Kraftfahrzeugs erfasst. Das virtuelle Bild, das dem Fahrer nach entsprechender geometrischer Transformation dargestellt wird, ist jedoch scheinbar aus einer virtuellen Bildaufnahmeperspektive einige Meter (ca. 3 Meter) oberhalb des Fahrzeugs aufgenommen.Proof of the practical feasibility of such image transformations in so-called virtual perspectives is, for example, the so-called top view or bird view function, which is already available on the market for selected vehicle models of the applicant. As part of this function, the driver is shown a virtual image on a display unit inside the vehicle. The source data for this image are recorded by cameras in the side mirrors of the motor vehicle. However, the virtual image that is presented to the driver after a corresponding geometric transformation is apparently taken from a virtual image recording perspective a few meters (approx. 3 meters) above the vehicle.

Eine virtuelle Bildaufnahmeperspektive wird in der Regel dadurch realisiert, dass Pixelwerte des virtuellen Ergebnisbildes derart aus Pixelwerten des Ursprungs- bzw. Quellbildes ermittelt werden, dass das Ergebnisbild im Wesentlichen wie aus einer anderen Bildaufnahmeperspektive aufgenommen erscheint. Im einfachsten Fall kann hierzu die Position von Pixeln eines Bildes z.B. mittels einer mathematischen Funktion, z.B. affine oder nicht affine Bildtransformation oder mittels einer Look-up-Tabelle verschoben werden. Dabei werden die geometrischen Verhältnisse bezogen auf die reale bzw. physikalische Position der bildgebenden Einrichtung (z.B. Kamera) berücksichtigt und neue geometrische Verhältnisse (wie diese bei einer Aufnahme aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive bestehen würden) ermittelt.A virtual image recording perspective is generally realized in that pixel values of the virtual result image are determined from pixel values of the original or source image in such a way that the result image appears essentially as if it were recorded from another image recording perspective. In the simplest case, the position of pixels in an image can be shifted using a mathematical function, e.g. affine or non-affine image transformation, or using a look-up table. The geometric relationships related to the real or physical position of the imaging device (e.g. camera) are taken into account and new geometric relationships (such as would exist in the case of a recording from the virtual image recording perspective) are determined.

Bekannte Verfahren zur Nutzung virtueller Perspektiven in der Überwachung der Umgebung eines Kraftfahrzeugs und/oder zur Nutzung virtueller Perspektiven bei der Darstellung von Bildern der Fahrzeugumgebung im Fahrzeuginneren weisen oft noch Nachteile auf, insbesondere bei der Darstellung komplexer dreidimensionaler Objektkonstellationen. Diese Nachteile können dazu führen, dass Objektteile oder ganze Objekte in der Fahrzeugumgebung nicht im virtuellen Ergebnisbild enthalten sind. Dies wiederum kann ein Übersehen solcher Objektteile oder Objekte durch den Fahrzeugführer bedingen und die Gefahr von Unfällen erhöhen.Known methods for using virtual perspectives in monitoring the surroundings of a motor vehicle and / or for using virtual perspectives in the display of images of the vehicle environment in the vehicle interior often have disadvantages, in particular when displaying complex three-dimensional object constellations. These disadvantages can mean that parts of objects or entire objects in the vehicle environment are not included in the virtual result image. This in turn can cause the vehicle driver to overlook such object parts or objects and increase the risk of accidents.

Das Dokument US 2008 / 0 231 702 A1 offenbart ein Fahrzeug-Außenanzeigesystem für ein Fahrzeug. Das System weist eine Kamera auf, die einen fotografierten Bereich außerhalb des Fahrzeugs fotografiert und ein fotografiertes Bild als ein Fotografie-Ergebnis ausgibt. Ferner weist das System einen ersten Hindernissensor auf, der ein Hindernis in einem ersten Erfassungsbereich erfasst, der in dem fotografierten Bereich beinhaltet ist. Und das System weist einen zweiten Hindernissensor auf, der ein Hindernis in einem zweiten Erfassungsbereich erfasst, der in dem fotografierten Bereich beinhaltet ist und sich von dem ersten Erfassungsbereich unterscheidet. Eine Bildanzeigevorrichtung zeigt ein Bild an und eine Anzeigesteuerungsvorrichtung wendet eine Verarbeitung auf das fotografierte Bild an, das von der Kamera ausgegeben wird, um dadurch ein verarbeitetes Bild nach der Verarbeitung zu erzeugen und das verarbeitete Bild auf der Bildanzeigevorrichtung anzuzeigen.The document US 2008/0 231 702 A1 discloses an exterior vehicle display system for a vehicle. The system includes a camera that photographs a photographed area outside the vehicle and outputs a photographed image as a photograph result. Furthermore, the system has a first obstacle sensor that detects an obstacle in a first detection area that is included in the photographed area. And the system has a second obstacle sensor that detects an obstacle in a second detection area included in the photographed area and different from the first detection area. An image display device displays an image, and a display control device applies processing to the photographed image output from the camera to thereby generate a processed image after processing and display the processed image on the image display device.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur geometrischen Transformation der Bilder einer von einer bildgebenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugten Bildfolge anzugeben.It is an object of the invention to specify an improved method for the geometric transformation of the images of an image sequence generated by an imaging device of a motor vehicle.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments and developments of the invention emerge from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur geometrischen Transformation der Bilder einer von einer bildgebenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugten Bildfolge umfasst die nachfolgend dargestellten jeweils wiederholt durchgeführten Schritte:

  • Zunächst wird durch die bildgebende Einrichtung, insbesondere eine Kamera, ein Quellbild erzeugt bzw. aufgenommen, das zumindest Teile der Fahrzeugumgebung darstellt. In der Umgebung des Kraftfahrzeugs wird zudem zumindest ein Objekt durch Abstandssensoren des Kraftfahrzeugs detektiert und es wird ein Abstand des Kraftfahrzeugs zu dem Objekt bestimmt. In Abhängigkeit von diesem Abstand wird eine gewünschte virtuelle Bildaufnahmeperspektive bestimmt und das Quellbild wird geometrisch transformiert in ein virtuelles Ergebnisbild, welches scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive aufgenommen ist.
The method according to the invention for geometrically transforming the images of an image sequence generated by an imaging device of a motor vehicle comprises the following steps, each of which is carried out repeatedly:
  • First, a source image is generated or recorded by the imaging device, in particular a camera, which represents at least parts of the vehicle environment. In the vicinity of the motor vehicle, at least one object is also detected by distance sensors of the motor vehicle and a distance between the motor vehicle and the object is determined. Depending on this distance, a desired virtual one becomes Determined image recording perspective and the source image is geometrically transformed into a virtual result image, which is apparently recorded from the virtual image recording perspective.

Vorzugsweise wird jeder der genannten Verfahrensschritte für jedes Bild der Bildfolge einmalig ausgeführt.Each of the process steps mentioned is preferably carried out once for each image of the image sequence.

Durch die Erfindung kann die virtuelle Bildaufnahmeperspektive so festgelegt werden, dass das detektierte Objekt, welches insbesondere ein Hindernis oder ein anderer Verkehrsteilnehmer sein kann, im Ergebnisbild enthalten ist.With the invention, the virtual image recording perspective can be established in such a way that the detected object, which can in particular be an obstacle or another road user, is contained in the resulting image.

Alternativ oder zusätzlich kann durch die Erfindung die virtuelle Bildaufnahmeperspektive so festgelegt werden, dass das detektierte Objekt besonders gut im Ergebnisbild erkennbar bzw. analysierbar ist.As an alternative or in addition, the invention can define the virtual image recording perspective in such a way that the detected object can be identified or analyzed particularly well in the resulting image.

Alternativ oder zusätzlich kann durch die Erfindung erreicht werden, dass der Betrachter des Bildes, insbesondere der Fahrer des Kraftfahrzeugs, verbessert bei der Steuerung seines Fahrzeugs relativ zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs unterstützt wird.Alternatively or additionally, it can be achieved by the invention that the viewer of the image, in particular the driver of the motor vehicle, is better assisted in controlling his vehicle relative to objects in the vicinity of the vehicle.

Unter einer Bildaufnahmeperspektive im Sinne der Erfindung sei nicht nur die Bildaufnahmeposition (z.B. die Position der Kamera; beschreibbar in drei Dimensionen, z.B. x, y, z) zu verstehen, sondern die Bildaufnahmeposition zusammen mit einer Ausrichtung im Raum (z.B. Position und Ausrichtung der Kamera; beschreibbar in sechs Dimensionen, z.B. x, y, z, Phi, Theta, Psi).An image recording perspective within the meaning of the invention is not only to be understood as the image recording position (e.g. the position of the camera; can be described in three dimensions, e.g. x, y, z), but the image recording position together with an orientation in space (e.g. position and orientation of the camera ; writable in six dimensions, e.g. x, y, z, phi, theta, psi).

Bilder aus virtuellen Perspektiven können realisiert werden durch die Anwendung von perspektivischen Transformationsverfahren, die dem Fachmann an sich bekannt sind. Die perspektivische Transformation berücksichtigt die Veränderung der Position bestimmter Bildbereiche zueinander, die einer Veränderung des Beobachtungspunktes entspricht, was insbesondere über eine lineare Skalierung, Scherung und Rotation hinausgeht. Insbesondere umfasst die perspektivische Transformation in der Regel nichtlineare und/oder numerische mathematische Operationen, die direkt auf einen Bildbereich oder z.B. auf eine veränderbare Zuordnungstabelle angewandt werden, mit deren Hilfe der Bildbereich transformiert wird.Images from virtual perspectives can be realized through the use of perspective transformation methods which are known per se to the person skilled in the art. The perspective transformation takes into account the change in the position of certain image areas relative to one another, which corresponds to a change in the observation point, which in particular goes beyond linear scaling, shear and rotation. In particular, the perspective transformation usually comprises non-linear and / or numerical mathematical operations that are applied directly to an image area or, for example, to a changeable assignment table with the aid of which the image area is transformed.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Objekt entscheidenden Einfluss auf das Erreichen insbesondere des oben erstgenannten, verhältnismäßig abstrakten Zieles (das Objekt soll im Ergebnisbild enthalten sein) hat. Diese Erkenntnis ermöglicht die Festlegung eines besonders einfachen und effizienten Verfahrens zur Lösung der genannten Aufgabe.The invention is based on the knowledge that the distance between the motor vehicle and the object has a decisive influence on the achievement, in particular, of the relatively abstract goal mentioned above (the object should be contained in the resulting image). This knowledge enables the definition of a particularly simple and efficient method for solving the stated problem.

1 demonstriert die Abstandproblematik und stellt dazu schematisch dar: ein nur teilweise in der Figur dargestelltes Kraftfahrzeug 1 mit einer Kamera 2 zur Aufnahme der Fahrzeugumgebung, ein Hindernis 3 in der Fahrzeugumgebung sowie zwei verschiedene virtuelle Bildaufnahmeperspektiven 4 und 5. 1 demonstrates the problem of distance and shows schematically: a motor vehicle only partially shown in the figure 1 with a camera 2 for recording the vehicle environment, an obstacle 3 in the vehicle environment as well as two different virtual image recording perspectives 4th and 5 .

Im Quellbild der Kamera 2 ist das Hindernis 3 aufgrund seiner geometrischen Form und Anordnung im Raum nicht enthalten, dennoch stellt es ein bedrohliches Hindernis für das Kraftfahrzeug 1 dar.In the source image of the camera 2 is the obstacle 3 not included due to its geometric shape and arrangement in space, nevertheless it represents a threatening obstacle for the motor vehicle 1 represent.

Wird nun das Quellbild geometrisch in ein virtuelles, scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive 5 aufgenommenes Ergebnisbild transformiert, so stellt dieses Ergebnisbild das Hindernis 3 prinzipbedingt nicht dar (es beruht ja nur auf von der Kamera 2 gelieferten Bilddaten). Ein (hypothetisch) tatsächlich physikalisch aus der Bildaufnahmeperspektive 5 aufgenommenes Bild würde - wie 1 unschwer erkennen lässt - das Hindernis selbstverständlich enthalten. Dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 wird durch das virtuelle, nur scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive 5 aufgenommene Ergebnisbild also eine trügerische, tatsächlich nicht gegebene Sicherheit vermittelt.The source image is now transformed geometrically into a virtual one, apparently from the virtual image recording perspective 5 transformed the recorded result image, this result image represents the obstacle 3 due to the principle not represented (it is only based on from the camera 2 supplied image data). One (hypothetically) actually physically from the picture taking perspective 5 captured image would - like 1 easy to see - naturally contain the obstacle. The driver of the motor vehicle 1 becomes through the virtual, only apparently from the virtual image recording perspective 5 The recorded result image thus conveys a deceptive, actually not given security.

Wird - um ein weiteres Beispiel anzugeben - das Quellbild geometrisch in ein virtuelles, scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive 4 aufgenommenes Ergebnisbild transformiert, so enthält dieses Ergebnisbild das Hindernis 3 prinzipbedingt ebenfalls nicht. Ein (hypothetisch) tatsächlich physikalisch aus der Bildaufnahmeperspektive 4 aufgenommenes Bild würde - wie 1 erkennen lässt - das Hindernis zumindest teilweise enthalten. Auch in diesem Fall wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 also durch das virtuelle, nur scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive 4 aufgenommene Ergebnisbild eine trügerische, tatsächlich nicht gegebene Sicherheit vermittelt.To give a further example, the source image is converted geometrically into a virtual one, apparently from the virtual image recording perspective 4th If the recorded result image is transformed, this result image contains the obstacle 3 also not due to the principle. One (hypothetically) actually physically from the picture taking perspective 4th captured image would - like 1 can be recognized - at least partially contain the obstacle. In this case, too, the driver of the motor vehicle 1 thus through the virtual, only apparently from the virtual image recording perspective 4th The recorded result image conveys a deceptive, actually not given security.

Das anhand von 1 beispielhaft aufgezeigte Sicherheitsrisiko ist besonders stark ausgeprägt, wenn der Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Hindernis sehr gering ist. Hier setzt die Erfindung an. Durch ein intelligentes Verfahren soll ein ausgeprägter Perspektivenwechsel beispielsweise dann zugelassen werden, wenn der Abstand groß und das mit dem Perspektivenwechsel einhergehende Sicherheitsrisiko gering ist. Hingegen soll ein Perspektivenwechsel unterbunden oder zumindest in seinem Ausmaß verringert werden, wenn der Abstand gering ist und der Perspektivenwechsel mit einem Sicherheitsrisiko verbunden wäre.That based on 1 The safety risk shown by way of example is particularly pronounced when the distance between the motor vehicle and the obstacle is very small. This is where the invention comes into play. An intelligent process is intended to allow a pronounced change of perspective, for example, when the distance is large and the security risk associated with the change of perspective is low. On the other hand, a change of perspective should be prevented or at least reduced in its extent if the distance is small and the change in perspective would be associated with a security risk.

Unter dem Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Objekt kann verstanden werden der Abstand zumindest eines Teils des Kraftfahrzeugs zu zumindest einem Teil des Objekts. Insbesondere der zumindest eine Teil des Kraftfahrzeugs, der in die Auswertung eingeht, kann gegebenenfalls vorgegeben sein. Bei komplexeren Umsetzungen können gegebenenfalls auch mehrere Abstände bzw. Abstandswerte - insbesondere von unterschiedlichen Teilen des Kraftfahrzeugs zu unterschiedlichen Teilen des Objekts - ausgewertet werden.The distance between the motor vehicle and the object can be understood to mean the distance from at least part of the motor vehicle to at least part of the object. In particular, the at least one part of the motor vehicle that is included in the evaluation can optionally be specified. In the case of more complex implementations, several distances or distance values - in particular from different parts of the motor vehicle to different parts of the object - can optionally be evaluated.

Bei der bildgebenden Einrichtung kann es sich insbesondere um eine Kamera handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch auf sonstige bildgebende Einrichtungen bzw. deren Bildfolgen anwendbar (z.B. Bildfolgen einer Infrarotkamera oder Folgen/Sequenzen künstlich erzeugter Modellbilder einer lidar-basierten und/oder radar-basierten und/oder anderweitig sensorbasierten Einrichtung).The imaging device can in particular be a camera. However, the method according to the invention can also be applied to other imaging devices or their image sequences (e.g. image sequences from an infrared camera or sequences / sequences of artificially generated model images from a lidar-based and / or radar-based and / or otherwise sensor-based device).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Detektion von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf Basis von Abstandssensoren, insbesondere ultraschallbasierten Abstandssensoren.According to a preferred embodiment of the present invention, objects in the vicinity of the motor vehicle are detected on the basis of distance sensors, in particular ultrasound-based distance sensors.

Gemäß einer alternativ oder zusätzlich anwendbaren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Detektion von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf Basis zumindest eines Quellbilds der bildgebenden Einrichtung. Dabei kann es sich insbesondere um das zuletzt aufgenommene Quellbild handeln. Es können aber alternativ oder zusätzlich auch frühere Quellbilder oder ganze Sequenzen von Quellbildern in die Umgebungsüberwachung einbezogen werden. Ebenso können Quellbilder eigens für diesen Zweck aufgenommen (und nicht für die geometrische Transformation genutzt) werden.According to an alternatively or additionally applicable preferred embodiment of the present invention, objects in the vicinity of the motor vehicle are detected on the basis of at least one source image from the imaging device. This can in particular be the last source image recorded. Alternatively or additionally, however, earlier source images or entire sequences of source images can also be included in the environmental monitoring. Source images can also be recorded specifically for this purpose (and not used for the geometric transformation).

Gemäß einer abermals alternativ oder zusätzlich anwendbaren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Detektion von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf Basis zumindest eines Ergebnisbilds. Dabei kann es sich insbesondere um das zuletzt erzeugte Ergebnisbild handeln. Es können aber alternativ oder zusätzlich auch frühere Ergebnisbilder oder ganze Sequenzen von Ergebnisbildern in die Umgebungsüberwachung einbezogen werden. Ebenso können Ergebnisbilder eigens für diesen Zweck erzeugt (und nicht für eine optische Ausgabe oder eine sonstige Verwertung genutzt) werden.According to another alternatively or additionally applicable preferred embodiment of the present invention, objects in the vicinity of the motor vehicle are detected on the basis of at least one result image. This can in particular be the last image generated. Alternatively or additionally, however, earlier result images or entire sequences of result images can also be included in the environmental monitoring. Result images can also be created specifically for this purpose (and not used for optical output or other utilization).

Erfindungsgemäß wird die Bildaufnahmeperspektive in Abhängigkeit von dem Abstand entlang einer relativ zum Kraftfahrzeug festgelegten Raumbahn verschoben.According to the invention, the image recording perspective is shifted as a function of the distance along a spatial path established relative to the motor vehicle.

Dabei wird die virtuelle Bildaufnahmeperspektive vorzugsweise (gegenüber der Bildaufnahmeperspektive vorangehender Ergebnisbilder, die auf Basis derselben Quellbildfolge erzeugt werden) mit abnehmendem Abstand in Richtung einer „flacheren“ Perspektive verschoben. D.h. es wird mit abnehmendem Abstand der Elevationswinkel betragsmäßig verringert bzw. es wird tendenziell von einer Vogelperspektive zu einer waagrechten Vorausschau übergegangen.The virtual image recording perspective is preferably shifted in the direction of a “flatter” perspective with decreasing distance (compared to the image recording perspective of preceding result images that are generated on the basis of the same source image sequence). This means that the amount of the elevation angle is reduced as the distance decreases or there is a tendency to switch from a bird's eye view to a horizontal forecast.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die virtuelle Bildaufnahmeperspektive (gegenüber der Bildaufnahmeperspektive vorangehender Ergebnisbilder, die auf Basis derselben Quellbildfolge erzeugt werden) mit abnehmendem Abstand derart verändert wird, dass die virtuelle Bildaufnahmeposition hin zur physikalischen Bildaufnahmeposition verschoben wird.Alternatively or additionally, it can be advantageous if the virtual image recording perspective (compared to the image recording perspective of preceding result images that are generated on the basis of the same source image sequence) is changed with decreasing distance such that the virtual image recording position is shifted towards the physical image recording position.

Ein Sonderfall, der die beiden zuletzt genannten Herangehensweisen vorteilhaft vereinigt, besteht darin, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive mit abnehmendem Abstand - sowohl hinsichtlich Bildaufnahmeposition als auch hinsichtlich der Ausrichtung im Raum - der physikalischen Bildaufnahmeperspektive angenähert wird.A special case that advantageously combines the two last-mentioned approaches is that the virtual image recording perspective approaches the physical image recording perspective with decreasing distance - both with regard to the image recording position and with regard to the orientation in space.

Bevor zur Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels übergegangen wird, sollen in der Folge zwei Szenarien die Vorzüge der Erfindung belegen. Aus der Darstellung der Szenarien ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.Before moving on to the representation of a preferred exemplary embodiment, two scenarios are intended to demonstrate the advantages of the invention in the following. Further details, preferred embodiments and developments of the invention emerge from the representation of the scenarios.

Szenario 1:

  • Gemäß einem ersten Szenario wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei einem Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäß betriebenen Einrichtungen die virtuelle Bildaufnahmeperspektive selbsttätig derart verändert, dass eine Darstellung eines hindernisfreien Teils der Fahrzeugumgebung im Ergebnisbild größtenteils vermieden wird, wenn sich in der direkten Blickrichtung von der virtuellen Bildaufnahmeperspektive zu diesem hindernisfreien Teil der Umgebung ein Hindernis befindet. Mit anderen Worten: Es darf kein hindernisfreies virtuelles Ergebnisbild erzeugt werden, wenn ein tatsächlich physikalisch aus der entsprechenden Bildaufnahmeperspektive aufgenommenes Bild nicht ebenfalls hindernisfrei wäre.
scenario 1 :
  • According to a first scenario, in a method according to the invention or in a motor vehicle with devices operated according to the invention, the virtual image recording perspective is automatically changed in such a way that a representation of an obstacle-free part of the vehicle environment in the result image is largely avoided if the direct line of sight is from the virtual image recording perspective this unobstructed part of the environment is an obstacle. In other words: no obstacle-free virtual result image may be generated if an image actually physically recorded from the corresponding image recording perspective was not also free of obstacles.

Dabei verhält sich die automatische Steuerung der virtuellen Bildaufnahmeperspektive idealerweise derart, dass die durch die Bildung virtueller Perspektiven erzielbaren Vorteile im größtmöglichen Maße ausgenutzt werden, dabei aber die anhand 1 dargelegte Problematik gezielt vermieden wird. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann dies beispielsweise bedeuten, dass dem Fahrer die vor ihm liegende Fahrbahn solange aus einer bequemen virtuellen Perspektive, z.B. senkrecht von oben, dargestellt wird bis eine Situation eintritt oder sich anbahnt, die vergleichbar ist zu der Situation aus 1. Ist dies der Fall, wird die virtuelle Perspektive (vorzugsweise kontinuierlich) derart verändert, dass das Problem vermieden wird, aber noch immer eine möglichst gute bzw. komfortable Ansicht der Umgebung des Fahrzeugs ermöglicht wird.The automatic control of the virtual image recording perspective ideally behaves in such a way that the advantages that can be achieved through the formation of virtual perspectives are exploited to the greatest possible extent, but those based on them 1 The problem outlined here is specifically avoided. This can be done without loss of generality for example mean that the road ahead is shown to the driver from a convenient virtual perspective, for example vertically from above, until a situation occurs or is approaching that is comparable to the situation 1 . If this is the case, the virtual perspective is changed (preferably continuously) in such a way that the problem is avoided, but the best possible or comfortable view of the surroundings of the vehicle is still possible.

Bevorzugt können dabei weitere Bedingungen berücksichtigt werden, insbesondere kann die im Ergebnisbild enthaltene Fläche der Fahrbahn maximiert werden. Somit werden die Vorteile einer virtuellen Perspektive adaptiv so weit wie möglich aufgebaut, ohne dass eventuelle Nachteile zu groß werden.Further conditions can preferably be taken into account, in particular the area of the roadway contained in the result image can be maximized. Thus, the advantages of a virtual perspective are built up adaptively as much as possible without any disadvantages becoming too great.

Es kann auch vorteilhaft sein, Hindernisse nach ihrer Höhe, ihrer Anordnung im Raum und/oder ihrer Gefährlichkeit etc. zu unterschieden, um somit ein optimales Verhalten der automatischen Steuerung der virtuellen Perspektive zu erzielen.It can also be advantageous to differentiate obstacles according to their height, their arrangement in space and / or their danger, etc., in order to achieve optimal behavior of the automatic control of the virtual perspective.

Szenario 2:

  • Gemäß einem zweiten Szenario wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei einem Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäß betriebenen Einrichtungen die virtuelle Bildaufnahmeperspektive selbsttätig derart verändert, dass ein detektiertes Hindernis stets zumindest teilweise im Ergebnisbild erscheint. Vorzugsweise wird die Anpassung der Bildaufnahmeperspektive dabei so ausgeführt, dass der im Ergebnisbild enthaltene Teil des Hindernisses stets kleiner ist als eine vordefinierte Bezugsgröße.
scenario 2 :
  • According to a second scenario, in a method according to the invention or in a motor vehicle with devices operated according to the invention, the virtual image recording perspective is automatically changed in such a way that a detected obstacle always appears at least partially in the resulting image. The adaptation of the image recording perspective is preferably carried out in such a way that the part of the obstacle contained in the resulting image is always smaller than a predefined reference variable.

Praktisch bedeutet dies, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive stets so gewählt wird, dass das resultierende Sichtfeld bzw. der resultierende Blickkegel nur so weit in die vorangestellte bzw. als (für die Unterstützung der Fahraufgabe in der Regel) ideal erachtete Richtung geschwenkt wird, dass das Hindernis nicht ganz aus diesem Sichtfeld verschwindet. Somit kann der Nutzer stets erkennen und verstehen, warum sich die Perspektive des ihm dargebotenen Ergebnisbildes verändert hat.In practice, this means that the virtual image recording perspective is always selected in such a way that the resulting field of view or the resulting cone of view is only pivoted so far into the preceding direction or the direction that is considered ideal (for supporting the driving task as a rule) that the obstacle does not completely disappear from this field of vision. In this way, the user can always recognize and understand why the perspective of the result image presented to him has changed.

Wenn (durch die Abstandssensorik und/oder bildverarbeitungsgestützt auf Basis eines Kamerabilds) ein Hindernis erkannt wird, welches bei ungünstiger Festlegung der virtuellen Bildaufnahmeperspektive übersehen werden könnte (vgl. 1), wird die virtuelle Bildaufnahmeperspektive also vorzugsweise derart angepasst, dass zumindest ein Teil des Hindernisses, der kleiner ist als eine vordefinierte Bezugsgröße, im Ergebnisbild zu sehen sein wird. Die Wahrscheinlichkeit einer Fehldeutung der dargebotenen Umgebungsansicht durch den Fahrer wird somit verringert. In der Situation gemäß 1 müsste die virtuelle Bildaufnahmeperspektive hierzu, vorzugsweise kontinuierlich, in Richtung zurück zum Fahrzeug und/oder nach unten verschoben werden.If an obstacle is detected (by the distance sensors and / or with the aid of image processing on the basis of a camera image) which could be overlooked if the virtual image recording perspective were unfavorably defined (cf. 1 ), the virtual image recording perspective is therefore preferably adapted in such a way that at least a part of the obstacle that is smaller than a predefined reference variable can be seen in the result image. The probability of the driver misinterpreting the presented view of the surroundings is thus reduced. In the situation according to 1 the virtual image recording perspective would have to be shifted for this purpose, preferably continuously, in the direction back to the vehicle and / or downwards.

In anderen Fällen kann es - je nach geometrischer Konstellation von Hindernissen - vorteilhaft sein, die Bildaufnahmeperspektive alternativ oder zusätzlich nach rechts oder links, oben oder unten zu verschieben, um das oben genannte Ziel zu erreichen.In other cases - depending on the geometric constellation of obstacles - it can be advantageous to shift the image recording perspective alternatively or additionally to the right or left, up or down, in order to achieve the above-mentioned goal.

Im Folgenden wird anhand der weiteren beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematisch

  • 2 die räumlichen Verhältnisse zwischen einem Kraftfahrzeug, einem Hindernis und verschiedenen physikalischen und virtuellen Bildaufnahmeperspektiven und
  • 3 eine Bildschirmaufteilung bei einem beispielhaften Verfahren zur Darstellung einer Umgebungsszene aus verschiedenen Bildaufnahmeperspektiven.
A preferred exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the additional accompanying drawings. This results in further details, preferred embodiments and developments of the invention. In detail show schematically
  • 2 the spatial relationships between a motor vehicle, an obstacle and various physical and virtual image recording perspectives and
  • 3 a screen division in an exemplary method for displaying an ambient scene from different image recording perspectives.

Um die anhand von 1 aufgezeigten Sicherheitsrisiken eines Perspektivenwechsels zu vermeiden, ist im nachfolgend vorgestellten Beispielssystem die geometrische Transformation des Quellbilds einer an einem Kraftfahrzeug angeordneten Kamera 2 in Abhängigkeit von einer auf die Fahrzeugumgebung bezogenen Objekterkennung ausgestaltet.In order to use the 1 In the example system presented below, the geometric transformation of the source image of a camera arranged on a motor vehicle is to avoid the indicated safety risks of a change of perspective 2 configured as a function of an object recognition related to the vehicle environment.

Insbesondere wird die virtuelle Bildaufnahmeperspektive, in welche die Quellbilder der bildgebenden Einrichtung geometrisch transformiert werden, bei dem Beispielsystem automatisch anhand der Ergebnisse der Umfelderkennung eingestellt bzw. gesteuert bzw. festgelegt.In particular, the virtual image recording perspective into which the source images of the imaging device are geometrically transformed is automatically set or controlled or determined in the example system on the basis of the results of the environment recognition.

Die Umfelderkennung kann grundsätzlich auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein. Es kann sich um eine Hinderniserkennung handeln oder beispielsweise um eine Erkennung von Fahrbahngrenzen oder Fahrbahnmarkierungen, gleichwohl aber auch um eine Erkennung von befahrbaren oder nicht befahrbaren Fahrbahnabschnitten.The environment recognition can basically be designed in different ways. It can be an obstacle detection or, for example, a detection of lane boundaries or lane markings, but also a detection of drivable or non-drivable road sections.

Durch die automatische Steuerung bzw. Festlegung der virtuellen Bildaufnahmeperspektive kann die virtuelle Bildaufnahmeperspektive für verschiedene Bilder einer Bildfolge unterschiedlich festgelegt werden, ohne dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs oder ein anderer Bediener eingreifen muss. So kann ein Hindernis - beispielsweise bei einer gefährlichen Annäherung an dieses - dem Fahrer aus einer anderen Perspektive gezeigt werden als bei größerem Abstand zwischen Kraftfahrzeug und Hindernis. D.h. der vom Fahrer „gefühlte“ Draufsichtwinkel bzw. der durch die Festlegung der virtuellen Bildaufnahmeperspektive eingestellte virtuelle Betrachtungswinkel wird automatisch bzw. selbsttätig abhängig von der Entfernung zu dem Hindernis eingestellt.As a result of the automatic control or definition of the virtual image recording perspective, the virtual image recording perspective can be defined differently for different images of an image sequence without the driver of the motor vehicle or another operator having to intervene. So an obstacle - for example when approaching it dangerously - can hit the driver are shown from a different perspective than when the distance between the motor vehicle and the obstacle is greater. That is to say, the top view angle “felt” by the driver or the virtual viewing angle set by defining the virtual image recording perspective is set automatically or automatically as a function of the distance from the obstacle.

Als Sensorik zur Detektion von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs dienen Abstandssensoren, insbesondere ultraschallbasierte Abstandssensoren. Solche Abstandssensoren sind in vielen modernen Kraftfahrzeugen ohnehin vorhanden und müssen nicht eigens für die Zwecke der Erfindung bereitgestellt werden.Distance sensors, in particular ultrasound-based distance sensors, serve as sensors for the detection of objects in the vicinity of the motor vehicle. Such distance sensors are already present in many modern motor vehicles and do not have to be provided specifically for the purposes of the invention.

2 zeigt die Komponenten eines entsprechenden Beispielsystems und die räumlichen Verhältnisse zwischen Kraftfahrzeug, Hindernis, physikalischer Bildaufnahmeperspektive und virtuellen Bildaufnahmeperspektiven in einem Beispielszenario. 2 shows the components of a corresponding example system and the spatial relationships between motor vehicle, obstacle, physical image recording perspective and virtual image recording perspective in an example scenario.

Zunächst vergleichbar zu der Szene aus 1, zeigt 2 schematisch: ein nur teilweise in der Figur dargestelltes Kraftfahrzeug 1 mit einer Kamera 2 zur Aufnahme der Fahrzeugumgebung, ein Hindernis 9 in der Fahrzeugumgebung sowie zwei verschiedene virtuelle Bildaufnahmeperspektiven 4 und 5.Initially comparable to the scene 1 , shows 2 schematically: a motor vehicle only partially shown in the figure 1 with a camera 2 for recording the vehicle environment, an obstacle 9 in the vehicle environment as well as two different virtual image recording perspectives 4th and 5 .

Der Abstandssensor 7 des Kraftfahrzeugs 1 (sowie eine nachgeschaltete Auswerteeinheit) überwacht die Fahrzeugumgebung und detektiert das Hindernis 9 in der Fahrzeugumgebung. Auf Basis der Signale des Abstandssensors 7 wird insbesondere der Abstand des Kraftfahrzeugs 1 vom Hindernis 9 bestimmt.The distance sensor 7th of the motor vehicle 1 (as well as a downstream evaluation unit) monitors the vehicle environment and detects the obstacle 9 in the vehicle environment. Based on the signals from the distance sensor 7th becomes in particular the distance of the motor vehicle 1 from the obstacle 9 certainly.

Abhängig von den Resultaten der Umfeldüberwachung kann nun eine virtuelle Bildaufnahmeperspektive, in welche die von der Kamera 2 aufgenommenen Bilder transformiert werden, im Raum festgelegt werden.Depending on the results of the environmental monitoring, a virtual image recording perspective can now be used, in which the camera 2 Recorded images can be transformed, set in space.

Im in 2 dargestellten - noch verhältnismäßig einfachen - Beispielfall wird die Bildaufnahmeperspektive in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Kraftfahrzeug 1 und Hindernis 9 entlang der durch den gestrichelten Pfeil 6 angedeuteten Raumbahn verschoben.In the in 2 The illustrated - still relatively simple - example case is the image recording perspective as a function of the distance between the motor vehicle 1 and obstacle 9 along the indicated by the dashed arrow 6th indicated space orbit shifted.

Bevorzugt wird die automatische Verschiebung derart ausgeführt, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive mit abnehmendem Abstand in Richtung einer „flacheren“ Perspektive verschoben wird, während bei größerem Abstand eher eine Draufsicht bzw. eine Ansicht aus der Vogelperspektive dargeboten wird. So wird die weiter oben anhand von 1 dargelegte Problematik wirkungsvoll vermieden.The automatic shift is preferably carried out in such a way that the virtual image recording perspective is shifted in the direction of a “flatter” perspective with decreasing distance, while at a greater distance a plan view or a bird's eye view is more likely to be presented. So the above is based on 1 effectively avoided the problem presented.

Alternativ kann die automatische Verschiebung aber auch - z.B. für die Bereitstellung einer Lösung in Sonderfällen - derart ausgeführt werden, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive mit abnehmendem Abstand in Richtung einer Draufsicht bzw. einer Ansicht aus der Vogelperspektive verschoben wird, während bei größerem Abstand eher eine „flachere“ Perspektive verwendet wird. So kann bewirkt werden, dass dem Fahrer bei größerem Abstand ein verbesserter Blick in die weitere Fahrzeugumgebung ermöglicht wird, während er bei geringem Abstand zu einem Hindernis die Form des Hindernisses verbessert anhand der Draufsicht abschätzen kann.Alternatively, however, the automatic shift can also - for example, to provide a solution in special cases - be carried out in such a way that the virtual image recording perspective is shifted with decreasing distance in the direction of a top view or a view from the bird's eye view, while with greater distance it tends to be a "flatter one “Perspective is used. In this way, it can be ensured that the driver is given an improved view of the rest of the vehicle at a greater distance, while at a small distance from an obstacle he can better estimate the shape of the obstacle on the basis of the top view.

Aufwändigere Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sehen vor, die Umfelderkennung, die Objektdetektion und/oder gegebenenfalls eine Szeneninterpretation zumindest teilweise auf von der Kamera 2 aufgenommene Quellbilder zu stützen.More complex design variants of the invention provide for the environment recognition, the object detection and / or possibly a scene interpretation at least partially based on the camera 2 to base captured source images.

Abermals aufwändigere Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sehen vor, die Umfelderkennung, die Objektdetektion und/oder gegebenenfalls eine Szeneninterpretation zumindest teilweise auf virtuelle Ergebnisbilder zu stützen, die durch geometrische Transformation von Quellbildern der Kamera 2 in eine virtuelle Bildaufnahmeperspektive erzeugt worden sind.Again, more complex design variants of the invention provide for the environment recognition, the object detection and / or possibly a scene interpretation to be based at least partially on virtual result images that are generated by geometrical transformation of source images from the camera 2 have been generated in a virtual image recording perspective.

Gegebenenfalls können für die Zwecke der Umfelderkennung, der Objektdetektion und/oder gegebenenfalls der Szeneninterpretation auch eigens zusätzliche Bilder durch die Kamera 2 aufgenommen werden. Diese zusätzlichen Bilder sind nicht für die Darstellung an den Fahrer bestimmt und müssen - zumindest zu diesem Zweck - nicht zwingend einer geometrischen Transformation unterzogen werden.If necessary, additional images can also be provided specifically by the camera for the purposes of environment recognition, object detection and / or possibly scene interpretation 2 be included. These additional images are not intended for presentation to the driver and do not necessarily have to be subjected to a geometric transformation - at least for this purpose.

In Sonderfällen können für die Zwecke der Umfelderkennung, der Objektdetektion und/oder gegebenenfalls der Szeneninterpretation auch eigens zusätzliche Bilder durch die Kamera 2 aufgenommen und speziell für die Zwecke der Umfelderkennung, der Objektdetektion und/oder gegebenenfalls der Szeneninterpretation in eine hierfür geeignete virtuelle Bildaufnahmeperspektive transformiert werden.In special cases, additional images can also be provided specifically by the camera for the purpose of environment recognition, object detection and / or possibly scene interpretation 2 and specifically for the purposes of environment recognition, object detection and / or possibly scene interpretation are transformed into a suitable virtual image recording perspective.

Werden Kamerabilder sowohl für die Umfeldsensierung/Objekterkennung/Hindernisdetektion als auch zur optischen Ausgabe an den Fahrer (in ggf. transformierter Form) verwendet, so wird dabei vorzugsweise die Umfeldsensierung, Objekterkennung, Hindernisdetektion auf Basis eines wesentlich größeren Erfassungswinkels vorgenommen, als die optische Ausgabe an den Fahrer.If camera images are used both for environment sensing / object recognition / obstacle detection and for optical output to the driver (possibly in a transformed form), then the environment sensing, object recognition, obstacle detection is preferably carried out on the basis of a much larger detection angle than the optical output on the driver.

Durch die Anwendung der Umfelderkennung auf das bereits transformierte Bild (welches wiederum von den Ergebnissen der Umfelderkennung abhängt), kann eine Regelschleife gebildet werden, die eine automatische Maximierung der Erkennungswahrscheinlichkeit bewirken kann.By applying the environment recognition to the already transformed image (which in turn is based on the results of the environment recognition depends), a control loop can be formed, which can bring about an automatic maximization of the detection probability.

Bei geschickter Ausgestaltung eines auf diesen Techniken basierenden Verfahrens kann ein in der Fahrzeugumgebung vorhandenes Hindernis anhand der Umfeldsensierung lokalisiert werden und es kann anhand dieser Lokalisierung der entsprechende Bildbereich aus dem gesamten Quellbild der bildgebenden Vorrichtung ausgewählt und beispielsweise vergrößert dargestellt werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Fahrer - durch die vergrößerte Darstellung - verbessert auf Hindernisse aufgemacht wird und diese genauer analysieren kann.With a clever design of a method based on these techniques, an obstacle present in the vehicle environment can be localized on the basis of the environment sensing and the corresponding image area can be selected from the entire source image of the imaging device and, for example, shown enlarged, on the basis of this localization. This has the advantage that the driver - thanks to the enlarged display - is better exposed to obstacles and can analyze them more precisely.

Zusätzlich kann auch der Bildausschnitt der bildgebenden Einrichtung in Abhängigkeit von den Ergebnissen einer Umfeldüberwachung bzw. Hinderniserkennung festgelegt werden.In addition, the image section of the imaging device can also be determined as a function of the results of an environment monitoring or obstacle detection.

Dabei können die entsprechenden Bildverarbeitungsprozeduren grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Vorteilhaft erscheint es jedoch, die Durchführung der Windowing- bzw. Zoom-Funktionalität (sofern enthalten) zuerst durchzuführen und erst dann die Anwendung der virtuellen perspektivischen Transformation auf das Bild. Durch dieses Vorgehen kann die für das Gesamtverfahren aufzuwendende Rechenleistung reduziert werden.The corresponding image processing procedures can basically be carried out in any order. However, it appears to be advantageous to carry out the windowing or zoom functionality (if included) first and only then to apply the virtual perspective transformation to the image. This procedure enables the computing power to be used for the entire process to be reduced.

Wird auf Basis der Erfindung ein virtuelles Ergebnisbild erzeugt, können sich weitere Vorteile aus einer geschickten bzw. vorteilhaften optischen Ausgabe desselben ergeben. Im Folgenden wird dabei ohne Beschränkung der Allgemeinheit ausgegangen von der optischen Ausgabe auf einer Anzeigeeinheit im Fahrzeuginneren.If a virtual result image is generated on the basis of the invention, further advantages can result from a clever or advantageous optical output of the same. In the following, the optical output on a display unit in the vehicle interior is assumed without loss of generality.

Beispielsweise kann dabei ein zusammengesetztes Bild erzeugt und dargestellt werden. Es kann erzeugt werden als Kombination aus zumindest einem perspektivisch transformierten Ergebnisbild und zumindest einem nicht perspektivisch transformierten Quellbild.For example, a composite image can be generated and displayed. It can be generated as a combination of at least one perspective transformed result image and at least one non-perspective transformed source image.

Insbesondere können dabei beide Bilder, d.h. das zumindest eine Ergebnisbild und das zumindest eine Quellbild, von ein und derselben bildgebenden Einrichtung stammen bzw. auf Bilddaten ein und derselben bildgebenden Einrichtung basieren.In particular, both images, i.e. the at least one result image and the at least one source image, can originate from one and the same imaging device or are based on image data from one and the same imaging device.

Die Darstellung des zumindest einen Ergebnisbilds und des zumindest einen Quellbilds kann grundsätzlich gleichzeitig oder abwechselnd erfolgen.The presentation of the at least one result image and the at least one source image can in principle take place simultaneously or alternately.

Vorzugsweise basiert ein gleichzeitig mit einem Quellbild dargestelltes Ergebnisbild auf Bilddaten dieses Quellbilds. Es kann jedoch auch auf Bilddaten eines anderen Quellbilds basieren, das zeitlich eng benachbart zu dem dargestellten Quellbild aufgenommen worden ist.A result image displayed simultaneously with a source image is preferably based on image data of this source image. However, it can also be based on image data from another source image that was recorded in close temporal proximity to the displayed source image.

Durch die Darstellung auch des Quellbilds (zusätzlich zu zumindest einem virtuellen Ergebnisbild) verliert der Fahrer nicht den Bezug zu der physikalischen Bildaufnahmeperspektive einer am Fahrzeug angebrachten Kamera.By also displaying the source image (in addition to at least one virtual result image), the driver does not lose reference to the physical image recording perspective of a camera attached to the vehicle.

Eine eventuelle automatische Abwechslung zwischen einer Darstellung des zumindest einen Ergebnisbilds und einer Darstellung des zumindest einen Quellbilds kann in vergleichbarer Art und Weise zum Umschalten der Kanäle einer Videoüberwachungsanlage erfolgen. Eine automatische Abwechslung kann zeitgesteuert vorgenommen werden, oder - was in der Regel zu bevorzugen sein dürfte - in Anhängigkeit von einer von dem Fahrzeug seit der letzten Umschaltung gefahrenen Strecke. Auf diese Weise ließe sich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges berücksichtigen und die Wahrscheinlichkeit minimieren, dass veränderte Umgebungsbedingungen durch die Umschaltvorgänge übersehen werden. Wahlweise kann die Geschwindigkeit auch unmittelbar in die Abwechslungssteuerung einbezogen werden.A possible automatic alternation between a display of the at least one result image and a display of the at least one source image can take place in a manner comparable to switching the channels of a video surveillance system. An automatic alternation can be carried out in a time-controlled manner, or - which should generally be preferable - as a function of a route traveled by the vehicle since the last switchover. In this way, the speed of the vehicle could be taken into account and the probability minimized that changed environmental conditions are overlooked by the switching processes. Optionally, the speed can also be included directly in the alternation control.

Vorteilhaft kann es auch sein, ein Ergebnisbild darstellungstechnisch in ein Quellbild zu integrieren bzw. einzufügen oder - umgekehrt - ein Quellbild darstellungstechnisch in ein Ergebnisbild zu integrieren bzw. einzufügen. Dabei kann insbesondere das Bild das in das jeweils andere Bild eingefügt wird, verkleinert werden. Indem dabei das verkleinerte Bild auf einen (bildverarbeitungsgestützt erkannten) relevanten Bereich begrenzt wird, kann vermieden wird, dass die Darstellung dieses relevanten Bereichs für den Betrachter allzu klein ausfällt.It can also be advantageous to integrate or insert a result image into a source image for display purposes or - conversely - to integrate or insert a source image into a result image for display technology. In particular, the image that is inserted into the other image can be reduced in size. By limiting the reduced image to a relevant area (recognized with the aid of image processing), it can be avoided that the representation of this relevant area turns out to be too small for the viewer.

Insbesondere können Ergebnisbild und Quellbild gemeinsam im Rahmen einer Bild-in-Bild-Einblendung angezeigt werden.In particular, the result image and the source image can be displayed together in the context of a picture-in-picture overlay.

Dabei können beispielsweise in einem „normal“ interpretierbaren Quellbild der Kamera vergrößerte Ausschnitte einblendet werden, die Hindernisse in der Fahrzeugumgebung zeigen und jeweils erfindungsgemäß als virtuelle, perspektivisch transformierte Ergebnisbilder erzeugt sind. Die jeweilige virtuelle Bildaufnahmeperspektive dieser Bilder wird dabei vorzugsweise adaptiv in Anhängigkeit vom Abstand zu dem jeweiligen Hindernis festgelegt.For example, enlarged sections can be faded in in a “normally” interpretable source image of the camera, which show obstacles in the vehicle environment and are each generated according to the invention as virtual, perspective transformed result images. The respective virtual image recording perspective of these images is preferably determined adaptively as a function of the distance to the respective obstacle.

3 zeigt eine mögliche Bildschirmansicht, erzeugt durch Bild-in-Bild-Einblendung. 3 shows a possible screen view, generated by picture-in-picture overlay.

Das größte Bildfeld 11 zeigt ein direkt von der aufnehmenden Kamera stammendes, nicht perspektivisch transformiertes Quellbild. Die kleineren Bildfelder 12, 13 und 14 enthalten Ansichten eines oder mehrerer Hindernisse aus einer oder mehreren virtuellen Perspektiven.The largest field of view 11 shows a source image that comes directly from the recording camera and has not been transformed in perspective. The smaller fields of view 12th , 13th and 14th contain views of an or several obstacles from one or more virtual perspectives.

Es ist als Alternative zur Konstellation gemäß 3 auch vorstellbar, ein Quellbild zusammen mit einer Vielzahl von kleineren, rund um das Quellbild herum angeordneten, virtuell transformierten gezoomten Ergebnisbildern eines ausgewählten Objekts zu erzeugen und darzustellen.It is referred to as an alternative to the constellation 3 It is also conceivable to generate and display a source image together with a multiplicity of smaller, virtually transformed, zoomed result images of a selected object that are arranged around the source image.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Anzeigeschemas gemäß 3 wird im Bildfeld 13, also oben mittig im Gesamtbild, ein Ergebnisbild mit im Wesentlichen virtueller Perspektive „von oben“ (d.h. oberhalb der physikalischen Kameraposition) angezeigt, im Bildfeld 12 links oben ein Ergebnisbild mit im Wesentlichen virtueller Perspektive „von oben links“ und im Bildfeld 14 rechts oben ein Ergebnisbild mit im Wesentlichen virtueller Perspektive „von oben rechts“. Die Anordnung der einzelnen Ergebnisbilder orientiert sich also an den virtuellen Bildaufnahmeperspektiven und unterstützt somit die Interpretierbarkeit der Bildinhalte.According to an advantageous embodiment of the display scheme according to 3 will be in the image field 13th , that is in the center of the overall image, a result image with essentially virtual perspective "from above" (ie above the physical camera position) is displayed in the image field 12th top left a result image with essentially virtual perspective “from top left” and in the image field 14th At the top right a result image with essentially a virtual perspective “from the top right”. The arrangement of the individual result images is based on the virtual image recording perspectives and thus supports the interpretability of the image content.

Im Sinne einer Orientierung der Anordnung der einzelnen Ergebnisbilder an den jeweiligen virtuellen Bildaufnahmeperspektiven kann es auch vorteilhaft sein, diese innerhalb des größeren Quellbilds oder entlang des Randbereiches des größeren Quellbilds in Abhängigkeit von einer sich verändernden Bildaufnahmeperspektive des jeweiligen Ergebnisbilds zu verschieben.In terms of orienting the arrangement of the individual result images to the respective virtual image recording perspectives, it can also be advantageous to move them within the larger source image or along the edge area of the larger source image depending on a changing image recording perspective of the respective result image.

Vorzugsweise entspricht dabei die relative Position bzw. Anordnung der Bildfelder zueinander der relativen Position bzw. Anordnung der jeweiligen Bildaufnahmeperspektiven zueinander. Die Ergebnisbilder sind also zum Quellbild vorzugsweise entsprechend der Anordnung der jeweiligen virtuellen Bildaufnahmeperspektiven bezogen auf die physikalische Position der bildgebenden Einrichtung angeordnet.The relative position or arrangement of the image fields to one another preferably corresponds to the relative position or arrangement of the respective image recording perspectives to one another. The result images are therefore preferably arranged in relation to the source image in accordance with the arrangement of the respective virtual image recording perspectives in relation to the physical position of the imaging device.

Wird auf Basis der Erfindung ein virtuelles Ergebnisbild erzeugt, können sich weitere Vorteile aus einer geschickten bzw. vorteilhaften Gestaltung der zugehörigen Mensch-Maschine-Schnittstelle und den durch diese Mensch-Maschine-Schnittstelle eröffneten Bedienmöglichkeiten ergeben.If a virtual result image is generated on the basis of the invention, further advantages can result from a clever or advantageous design of the associated man-machine interface and the operating options opened up by this man-machine interface.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung einer solchen Mensch-Maschine-Schnittstelle wird dem Fahrer bzw. Bediener die Möglichkeit gegeben, umzuschalten zwischen zwei verschiedenen Bild-in-Bild-Ansichten. Dabei ist bei der ersten dieser beiden Bild-in-Bild-Ansichten zumindest ein (kleineres) virtuelles Ergebnisbild eingefügt in ein (größeres) „normales“, nicht perspektivisch transformiertes Umgebungsbild, insbesondere das zum Ergebnisbild gehörige Quellbild. Die zweite dieser beiden Bild-in-Bild-Ansichten, zu welcher der Fahrer bzw. Bediener umschalten kann, ist umgekehrt aufgebaut: das (kleinere) „normale“, nicht perspektivisch transformierte Umgebungsbild ist eingefügt in das (größere) virtuelle Ergebnisbild.According to a preferred embodiment of such a man-machine interface, the driver or operator is given the opportunity to switch between two different picture-in-picture views. In the first of these two picture-in-picture views, at least one (smaller) virtual result image is inserted into a (larger) “normal”, non-perspective transformed image of the surroundings, in particular the source image belonging to the result image. The second of these two picture-in-picture views, to which the driver or operator can switch, has the reverse structure: the (smaller) “normal”, non-perspective transformed image of the surroundings is inserted into the (larger) virtual result image.

Die zweite Bild-in-Bild-Ansicht stellt dabei gewissermaßen den Ansichtsmodus „für Fortgeschrittene“ dar. Die Umschaltmöglichkeit ist insbesondere auch deswegen vorteilhaft und sinnvoll, weil ein erfindungsgemäß erzeugtes Ergebnisbild, das eine Umgebungsszene bzw. ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung aus einer virtuellen Perspektive zeigt, für viele Bediener anfänglich oft noch schwer interpretierbar, d.h. gewöhnungsbedürftig, ist. Bei Verfügbarkeit einer Modusumschaltung kann ein solcher Bediener zunächst die einfacher interpretierbare Darstellung (großes Bild aus physikalischer Perspektive, kleine(s) Bild(er) aus virtueller Perspektive) nutzen und erst nach einer gewissen Eingewöhnungszeit zu der unter Umständen für manche Fahraufgaben nützlicheren umgekehrten Darstellung umschalten.The second picture-in-picture view represents, so to speak, the “advanced” view mode. The switchover option is particularly advantageous and useful because a result image generated according to the invention shows a surrounding scene or an obstacle in the vehicle environment from a virtual perspective shows that for many operators it is often difficult to interpret at the beginning, ie it takes some getting used to. If a mode switch is available, such an operator can initially use the more easily interpretable representation (large picture from a physical perspective, small picture (s) from a virtual perspective) and only switch to the reverse display, which may be useful for some driving tasks, after a certain period of getting used to it .

Gemäß einer anderen, jedoch mit den oben genannten Aspekten kombinierbaren, bevorzugten Ausgestaltung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle wird dem Fahrer bzw. Bediener die Möglichkeit gegeben, zumindest einen Parameter der virtuellen Perspektive und / oder des Bildausschnittes mittels eines Bedienelements zu verändern. Somit kann der Benutzer mittels eines Drehknopfs, Joysticks und/oder mittels eines Gestikerkennungsbedienelement etc., gegebenenfalls auch durch Sprachkommandos, eine automatisch voreingestellte Perspektive verändern (z.B. Pilot-Funktion) und/oder zwischen der Ansicht beispielsweise mehrerer hervorgehobener Objekte/Hindernisse navigieren.According to another preferred embodiment of a man-machine interface that can be combined with the aspects mentioned above, the driver or operator is given the option of changing at least one parameter of the virtual perspective and / or the image section by means of an operating element. Thus, the user can change an automatically preset perspective (e.g. pilot function) and / or navigate between the view of several highlighted objects / obstacles using a rotary knob, joystick and / or using a gesture recognition control element, etc., if necessary also by voice commands.

Gemäß einer abermals anderen, jedoch ebenfalls mit den oben genannten Aspekten kombinierbaren, bevorzugten Ausgestaltung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle wird abhängig von der Anzahl der Hindernisse und deren Geschwindigkeit automatisch eine besonders passende bzw. geeignete Darstellungsart aus einer Menge vordefinierter möglicher Darstellungsarten ausgewählt.According to yet another preferred embodiment of a man-machine interface, which can also be combined with the above-mentioned aspects, a particularly suitable or suitable display type is automatically selected from a set of predefined possible display types depending on the number of obstacles and their speed.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann - obwohl sich weite Teile der vorliegenden Beschreibung auf die optische Ausgabe an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs beziehen - nicht nur für eine solche optische Ausgabe genutzt werden, sondern auch zum Zweck der automatischen Weiterverarbeitung, insbesondere Objekterkennung.Although large parts of the present description relate to the optical output to the driver of a motor vehicle, the method according to the invention can be used not only for such optical output, but also for the purpose of automatic further processing, in particular object recognition.

In Bezug zur Erfindung steht auch das nachfolgend beschriebene Beispielsystem bzw. Beispielverfahren: Bei diesem Beispielsystem bzw. Beispielverfahren wird die Wahl der virtuellen Bildaufnahmeperspektive in erster Linie durch eine nachgeschaltete Bildverarbeitung getrieben, die entsprechend der Detektions- bzw. Klassifikationsaufgabe die vorteilhafteste Ansicht wählt. Dies ermöglicht automatisch einen virtuellen Fokus auf eine algorithmisch bestimmte Region, welche im Laufe einer Sequenz von Bildern stabil gehalten werden kann. Die auf diese Art und Weise gewonnene Bildstabilität ermöglicht es einem menschlichen Betrachter, relevante Informationen schnell von irrelevanten Informationen zu unterscheiden.The example system or example method described below is also related to the invention: In this example system or example method, the choice of the virtual image recording perspective is primarily driven by downstream image processing that selects the most advantageous view according to the detection or classification task. This automatically enables a virtual focus on an algorithmically determined region, which can be kept stable over the course of a sequence of images. The image stability obtained in this way enables a human observer to quickly distinguish relevant information from irrelevant information.

Veranschaulicht werden soll dies zunächst an einem Fahrzeug mit Rückfahrkamera, dessen Anhängerkupplung an einen Anhänger angedockt werden soll. Unter Nutzung der Erfindung kann das Ziel, d.h. der Anhänger bzw. dessen Gegenstück zur Anhängerkupplung, zunächst bildverarbeitungsgestützt detektiert werden und auf Basis der Detektion eine Bildaufnahmeperspektive derart festgelegt werden, dass der Anhänger in Frontalansicht dargestellt wird. Diese Ansicht hätte keine perspektivischen Verzerrungen und würde den Anhänger über das komplette Andockmanöver mittig im Bild halten. Lenkanweisungen an den Fahrer können dabei beispielsweise durch Überlagerung, d.h. über ein Overlay, eingeblendet werden. Im Gegensatz zu reinen Bildstabilisierungsverfahren, handelt es sich hierbei um eine Kombination von Stabilisierung und gezielter Perspektivenkorrektur. Somit kann auch ein beliebiger relevanter Bildbereich zur besseren Wahrnehmbarkeit aufbereitet werden.This should first be illustrated on a vehicle with a reversing camera, the trailer coupling of which is to be docked on a trailer. Using the invention, the target, i.e. the trailer or its counterpart to the trailer coupling, can initially be detected with the aid of image processing and an image perspective can be determined on the basis of the detection in such a way that the trailer is shown in a frontal view. This view would not have any perspective distortions and would keep the trailer in the center of the image for the entire docking maneuver. Steering instructions to the driver can be displayed, for example, by overlaying them, i.e. using an overlay. In contrast to pure image stabilization processes, this is a combination of stabilization and targeted correction of perspective. Any relevant image area can thus also be prepared for better perceptibility.

Veranschaulicht werden soll dies ferner an einem Fahrzeug mit weitwinkliger Frontkamera, dessen Fahrer einen Linksabbiegevorgang durchführen möchte. Die virtuelle Bildaufnahmeperspektive wird dabei idealerweise so gewählt, dass dem Fahrer im Fahrzeuginneren - gegebenenfalls zusätzlich zu anderen Darstellungen - ein Ergebnisbild dargestellt wird, durch welches dem Fahrer eine (scheinbar) frontale Annäherung eines Fremdfahrzeugs angezeigt wird. Dies hat den Vorteil einer gezielten Steuerung der Aufmerksamkeit des Fahrers.This should also be illustrated on a vehicle with a wide-angled front camera, the driver of which would like to carry out a left-turn process. The virtual image recording perspective is ideally selected in such a way that the driver in the vehicle interior - possibly in addition to other representations - is shown a result image by which the driver is shown an (apparently) frontal approach of another vehicle. This has the advantage of a targeted control of the driver's attention.

Claims (9)

Verfahren zur geometrischen Transformation der Bilder einer von einer bildgebenden Einrichtung eines Kraftfahrzeugs erzeugten Bildfolge, umfassend die jeweils wiederholt durchgeführten Schritte: - Erzeugen eines zumindest Teile der Fahrzeugumgebung darstellenden Quellbilds durch die bildgebende Einrichtung, - Detektion eines Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch Abstandssensoren des Kraftfahrzeugs, - Bestimmen eines Abstands des Kraftfahrzeugs zu dem Objekt, - Bestimmen einer gewünschten virtuellen Bildaufnahmeperspektive in Abhängigkeit von dem Abstand, wobei die Bildaufnahmeperspektive in Abhängigkeit von dem Abstand entlang einer relativ zum Kraftfahrzeug festgelegten Raumbahn verschoben wird, - geometrisches Transformieren des Quellbilds in ein virtuelles, scheinbar aus der virtuellen Bildaufnahmeperspektive aufgenommenes Ergebnisbild.Method for the geometric transformation of the images of an image sequence generated by an imaging device of a motor vehicle, comprising the steps that are carried out repeatedly in each case: - Generation of a source image representing at least parts of the vehicle environment by the imaging device, - Detection of an object in the vicinity of the motor vehicle by distance sensors of the motor vehicle, - determining a distance of the motor vehicle to the object, - Determination of a desired virtual image recording perspective as a function of the distance, the image recording perspective being shifted as a function of the distance along a spatial path defined relative to the motor vehicle, - Geometric transformation of the source image into a virtual result image, apparently recorded from the virtual image recording perspective. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs Abstandssensoren verwendet werden, insbesondere ultraschallbasierte Abstandssensoren.Procedure according to Claim 1 , characterized in that distance sensors are used to detect the object in the vicinity of the motor vehicle, in particular ultrasound-based distance sensors. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf Basis zumindest eines Quellbilds der bildgebenden Einrichtung erfolgt.Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that objects in the vicinity of the motor vehicle are detected on the basis of at least one source image from the imaging device. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Quellbild, auf dessen Basis die Detektion erfolgt, eigens für diesen Zweck von der bildgebenden Einrichtung erzeugt wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that at least one source image, on the basis of which the detection takes place, is generated specifically for this purpose by the imaging device. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf Basis zumindest eines virtuellen Ergebnisbilds erfolgt.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that objects in the vicinity of the motor vehicle are detected on the basis of at least one virtual result image. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ergebnisbild, auf dessen Basis die Detektion erfolgt, eigens für diesen Zweck erzeugt wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that at least one result image, on the basis of which the detection takes place, is generated specifically for this purpose. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive mit abnehmendem Abstand in Richtung einer flacheren Ausrichtung im Raum verändert wird.Method according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the virtual image recording perspective is changed with decreasing distance in the direction of a flatter orientation in space. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive mit abnehmendem Abstand derart verändert wird, dass die virtuelle Bildaufnahmeposition hin zur physikalischen Bildaufnahmeposition verschoben wird.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the virtual image recording perspective is changed with decreasing distance in such a way that the virtual image recording position is shifted towards the physical image recording position. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Bildaufnahmeperspektive mit abnehmendem Abstand der physikalischen Bildaufnahmeperspektive angenähert wird.Method according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the virtual image recording perspective is approximated to the physical image recording perspective with decreasing distance.
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