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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von mittels eines
Videoprojektors projizierbaren Vorlagenbildern anhand einer Kamera,
wobei der Videoprojektor mit einer Bilddateneinheit gekoppelt ist,
anhand welcher dem Videoprojektor die Vorlagenbilder zuführbar
sind.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Aufnahme von mittels
eines Videoprojektors projizierbaren Vorlagenbildern anhand einer
Kamera, wobei die Vorlagenbilder dem Videoprojektor von einer Bilddateneinheit
zugeführt werden.
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Aus
der
DE 28 27 174 A1 ist
ein Projektor mit einer Helligkeitssteuerung für eine Projektionslampe unter
Verwendung einer einen Triac aufweisenden Schaltungsanordnung, der
im Stromkreis der Projektionslampe liegt, bekannt. Dabei ist ein
Stromkreis mit einem Überbrückungsschalter für
den Triac parallel zum Triac angeordnet. Der Überbrückungsschalter
ist durch ein Drehglied eines zu einer Regelschaltung gehörenden
Drehwiderstandes betätigbar.
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Weiterhin
ist aus der
DE 30 07
333 A1 eine Vorrichtung zur Helligkeitssteuerung von Projektionslampen,
die an einer Wechselspannungsquelle betrieben werden und bei der
die Lampenhelligkeit mittels einer Phasenanschnittsteuerung veränderbar
ist, bekannt. Hierbei ist ein einen Teil des von einer Projektorlampe
ausgesandten Lichts aufnehmender Photoempfänger vorgesehen,
der ein dem Ist-Wert der Lampenhelligkeit entsprechendes Ausgangssignal
abgibt und dem ein Verstärker nachgeschaltet ist. Ferner
sind ein Generator zur Erzeugung einer den gewünschten
Verlauf der Lampenhelligkeit vorgebenden Zeitfunktion und eine elektronische
Einrichtung zur Bildung eines Differenzsignals aus Ist-Wert und
Soll-Wert der Lampenhelligkeit gemäß der gewünschten
Zeitfunktion vorgesehen. Das Differenzsignal ist der gewünschten
Zeitfunktion überlagert und der Phasenanschnittsteuerung
zugeführt und steuert deren Phasenanschnitt.
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Zudem
beschreibt die
DE 20
32 594 A1 ein Verfahren zur Film- und Fernsehaufnahme eines
Realbildes in Verbindung mit einem durch Projektion eines Vorlagenbildes
auf eine autokollimatorische Fläche zustande gekommenen
Projektionsbild, bei dem das Vorlagenbild entsprechend Drehbewegungen des
die Kamera, den Projektor und den Halbspiegel tragenden Tisches
verschoben wird. Als Vorlagenbild wird ein, von einem Fernsehbildwiedergabegerät wiedergegebenes
Bild verwendet, dessen Lage entsprechend Drehbewegungen des die
Kamera, den Projektor und den Halbspiegel tragenden Tisches gesteuert
wird, wobei eine Filmkamera mit dem Fernsehsystem synchronisiert
wird. Dabei wird das Vorlagenbild mittels des Projektors auf einen
Projektionsschirm projiziert, wobei das Vorlagenbild anhand der Fernsehkamera
von dem Projektionsschirm aufgenommen wird. Das Dokument beschreibt
weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem
Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Aufnahme von mittels
eines Videoprojektors projizierbaren Vorlagenbildern anhand einer
Kamera und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes
Verfahren zur Aufnahme von mittels eines Videoprojektors projizierbaren
Vorlagenbildern anhand einer Kamera anzugeben.
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Hinsichtlich
der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch
die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
der Vorrichtung zur Aufnahme von mittels eines Videoprojektors projizierbaren
Vorlagenbildern anhand einer Kamera ist der Videoprojektor mit einer Bilddateneinheit
gekoppelt, anhand welcher dem Videoprojektor die Vorlagenbilder
zuführbar sind. Unter einem Videoprojektor wird vorwiegend
ein so genannter Beamer, Bildwerfer oder Digitalprojektor verstanden,
mittels welchem üblicherweise Bilder eines visuellen Ausgabegeräts
für ein Publikum in vergrößerter Form
an eine Projektionsfläche projizierbar sind.
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Erfindungsgemäß ist
eine Bildausgabeeinheit des Videoprojektors derart auf eine Bildebene der
Kamera ausgerichtet, dass die Vorlagenbilder direkt, d. h. ohne
vorherige Projektion auf eine Projektionsfläche, auf die
Bildebene projizierbar sind.
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Dadurch
ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, beliebige,
insbesondere auch computergenerierte Bilder und Videos direkt in
die Kamera zu projizieren, so dass eine realistische Stimulation
der Kamera mit einem hohem Helligkeitsbereich und Helligkeitsdynamikbereich
realisierbar ist. Der erhöhte Helligkeitsbereich und Helligkeitsdynamikbereich
der Kamera entspricht dabei dem Helligkeitsbereich und Helligkeitsdynamikbereich
des Videoprojektors, da das Vorlagenbild direkt auf die Bildebene der
Kamera projiziert wird. Auch werden während der Projektion
keine oder lediglich eine geringe Anzahl von Störgrößen
erzeugt, so dass eine sehr genaue Bildverarbeitung möglich
ist.
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Bei
einer Verwendung der Vorrichtung zur Simulation eines Betriebs von
Fahrerassistenzvorrichtungen und/oder Sicherheitsvorrichtungen eines Fahrzeugs,
wobei Situationen in einer Umgebung des Fahrzeugs simulierbar sind,
ergibt sich aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Vorteil, dass die Fahrerassistenzvorrichtung und/oder Sicherheitsvorrichtungen
in einer irrealen Simulationsumgebung unter realistischen Bedingungen
testbar und/oder trainierbar sind, ohne dass hierzu reale Simulationsfahrten
zur Erfassung einer realen Fahrzeugumgebung bzw. realen Fahrzeugsituationen
erforderlich sind.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
eine Vorrichtung zur Bildübertragung von einem Vorlagenbild
auf eine Kamera.
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In
der einzigen 1 ist eine Vorrichtung zur Bildübertragung
von Vorlagenbildern B1 bis Bn auf eine Kamera 1 dargestellt,
wobei die Kamera 1 mit einer Bildauswerteeinheit 2 gekoppelt
ist.
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Die
Vorlagenbilder B1 bis Bn werden der Kamera 1 mittels eines
Videoprojektors 3 zugeführt, wobei eine Bildausgabeeinheit 3.1 des
Videoprojektors 3 derart auf eine Bildebene der Kamera 1 ausgerichtet
ist, dass die Vorlagenbilder B1 bis Bn direkt auf die Bildebene
projiziert werden. Dem Videoprojektor 3 werden die Vorlagenbilder
B1 bis Bn anhand einer mit diesem gekoppelten Bilddateneinheit 3.2 zugeführt,
wobei die Vorlagenbilder B1 bis Bn insbesondere als digitale Signale über
eine geeignet Schnittstelle übertragen werden. Als Schnittstelle
eignet sich beispielsweise eine so genannte VGA-Schnittstelle, DVI-Schnittstelle
oder HDMI-Schnittstelle.
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Die
vorzugsweise fotorealistisch ausgebildeten Vorlagenbilder B1 bis
Bn werden beispielsweise aus dreidimensionalen Daten anhand einer
synthetischen Bildgenerierung erzeugt und werden als Einzelbilder
oder als Abfolge von Einzelbildern an den Videoprojektor 3 übertragen.
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Bei
dem Videoprojektor 3 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel
um einen so genannten Flüssigkristallprojektor oder LCD-Projektor, welcher
eine aus transparenten Flüssigkristallelementen gebildete
transparente Anzeigeeinheit 3.3 aufweist. Die Anzeigeeinheit 3.3 stellt
die von der Bilddateneinheit 3.2 übertragenen
Vorlagenbilder B1 bis Bn optisch dar. In nicht näher dargestellten
Weiterbildungen der Vorrichtung kann der Videoprojektor 3 auch
auf einem anderen bekannten Anzeigeverfahren beruhen.
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Insbesondere
solche Vorlagenbilder B1 bis Bn, welche sich durch eine Helligkeit
auszeichnen, sind jedoch von der Anzeigeeinheit 3.3 nicht
realitätsgetreu für die Kamera 1 darstellbar.
Insbesondere ist es nicht möglich, bei einem ”Abfilmen” der
Vorlagenbilder B1 bis Bn von einer derartigen Anzeigeeinheit 3.3 in
der Realität bei Situationen mit großer Helligkeit
auftretende Blendeffekte für die Kamera 1 zu erzeugen.
Bei diesen Blendeffekten kommt es zu Überstrahlungen auf
benachbarte Bildbereiche oder zu einer kompletten Abdunklung eines
von der Kamera erzeugten Bildes.
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Um
eine für die Kamera 1 realistische Darstellung
dieser hellen Umgebungssituationen zu erzeugen, umfasst der Videoprojektor 3 eine
Beleuchtungseinheit 3.4, anhand derer eine Helligkeit der Vorlagenbilder
B1 bis Bn eingestellt wird. Hierzu ist eine Leuchtkraft der Beleuchtungseinheit 3.4 variabel einstellbar.
in von der Beleuchtungseinheit 3.4ausgesendetes Licht
wird auf die transparente Anzeigeeinheit 3.3 geleitet,
so dass die Helligkeit der Vorlagenbilder B1 bis Bn veränderbar
ist.
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Zur
Positionierung und Fokussierung des von der Beleuchtungseinheit 3.4 erzeugten
Lichts auf der Anzeigeeinheit 3.3 ist eine erste optische
Baueinheit 3.5 zwischen der Beleuchtungseinheit 3.4 und der
Anzeigeeinheit 3.3 angeordnet. Diese erste optische Baueinheit 3.5 umfasst
mehrere optische Elemente, insbesondere optische Linsen, Linsensysteme,
Blenden und/oder Spiegel, welche in veränderbaren vertikalen
und/oder horizontalen Positionen zwischen der Beleuchtungseinheit 3.4 und
der Anzeigeeinheit 3.3 anordbar sind, so dass jede beliebige Größe
einer erzeugten Beleuchtungsfläche und jede beliebige Position
auf der Anzeigeeinheit 3.3 realisierbar sind.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Beleuchtungseinheit 3.4 auch
mehrere Lichtquellen umfassen oder ist insbesondere als so genanntes
LED-Array ausgebildet, so dass sowohl örtlich begrenzte
als auch flächige Beleuchtungen der Anzeigeeinheit 3.3 realisierbar
und natürliche Helligkeitsverteilungen erzeugbar sind.
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Zur
Projektion der in ihrer Helligkeit optimierten Vorlagenbilder B1
bis Bn auf die Bildebene bzw. ein Objektiv 1.1 der Kamera 1,
weist der Videoprojektor 3 eine zweite optische Baueinheit 3.6 auf.
Anhand der zweiten optischen Baueinheit 3.6 wird eine optische
Achse des Videoprojektors 3 auf die Bildebene bzw. das
Objektiv 1.1 der Kamera 1 ausgerichtet. Die zweite
optische Baueinheit 3.6 umfasst mehrere optische Elemente,
insbesondere optische Linsen, Linsensysteme, Blenden und/oder Spiegel,
welche in veränderbaren vertikalen und/oder horizontalen
Positionen zwischen der Anzeigeeinheit 3.3 und der Bildausgabeeinheit 3.1 anordbar
sind. Somit können die bereits bezüglich ihrer
Helligkeit optimierten Vorlagenbilder B1 bis Bn auch bezüglich
ihrer Größe und optischen Auflösung optimiert
und verzerrungsfrei auf die Kamera 1 übertragen
werden.
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Beide
optischen Baueinheiten 3.5 und 3.6 sind des Weiteren
derart variabel einstell- und steuerbar ausgebildet, dass diese
je nach einer vorgesehenen Verwendung und Einsatzbedingungen an wechselnde
Anforderungen anpassbar sind.
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Die
Vorrichtung eignet sich somit insbesondere zur Verwendung von kamerabasierten
Anwendungen, bei welchen eine realitätsgetreue Übertragung
der Vorlagenbilder B1 bis Bn erforderlich ist. Zu diesen Anwendungen
zählen beispielsweise kamerabasierte Fahrerassistenzvorrichtungen
und Sicherheitsvorrichtungen eines Fahrzeugs, aber auch Videoüberwachungsanlagen.
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Die
Fahrerassistenzvorrichtung und/oder Sicherheitsvorrichtung des Fahrzeugs
ist zum Beispiel ein so genannter automatischer Spurassistent, eine automatische
Verkehrszeichenerkennung, eine automatische Objekterkennung, insbesondere
eine Fußgängererkennung und/oder Erkennung weiterer
Verkehrsteilnehmer.
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Zur
Realisierung der Fahrerassistenzvorrichtung und/oder der Sicherheitsvorrichtung
wird während des Betriebs des Fahrzeugs mittels der Kamera 1 eine
Fahrzeugumgebung erfasst und je nach Aufgabe der Fahrerassistenz-
und/oder Sicherheitsvorrichtung werden Objekte und/oder Strukturen
innerhalb der Fahrzeugumgebung aus mittels der Kamera 1 erfassten
Bilddaten D ermittelt und identifiziert. Hierzu ist die Kamera 1 mit
der Bildauswerteeinheit 2 gekoppelt, wobei anhand der ermittelten
und identifizierten Objekte und/oder Strukturen die Fahrerassistenz-
und/oder die Sicherheitsvorrichtung steuerbar sind.
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Um
es zu ermöglichen, dass die Objekte und/oder Strukturen
schon beim ersten Betrieb des Fahrzeugs mittels der Bildauswerteeinheit 2 ermittelbar
und identifizierbar sind, ist ein so genanntes Training oder maschinelles
Lernen der Bildauswerteeinheit 2 erforderlich.
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Zu
diesem Zweck wird der Kamera 1 anhand der Vorlagenbilder
B1 bis Bn eine Vielzahl unterschiedlicher Umgebungssituationen zugeführt
und für jede Umgebungssituation wird eine Aktion der Fahrerassistenz-
und/oder Sicherheitsvorrichtung in der Bildauswerteeinheit 2 oder
einer mit dieser in nicht näher dargestellter Weise gekoppelten
Speichereinheit hinterlegt. Mit anderen Worten: Es werden verschiedene
mögliche Umgebungssituationen des Fahrzeugs simuliert und
der Fahrerassistenz- und/oder Sicherheitsvorrichtung wird zu jeder
simulierten Umgebungssituation eine zugehörige Aktion zugeführt.
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Diese
Umgebungssituationen werden beispielsweise aus dreidimensionalen
Daten anhand einer synthetischen Bildgenerierung erzeugt und werden
als Einzelbilder oder als Abfolge von Einzelbildern anhand der Vorlagenbilder
B1 bis Bn an den Videoprojektor 3 übertragen.
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Beispielsweise
bei tief stehender Morgen- oder Abendsonne oder bei einer Blendung
durch entgegenkommende Fahrzeugscheinwerfer werden von der Kamera 1 Bilder
erfasst, welche eine große Helligkeit und/oder Blendeffekte
aufweisen. Bei diesen Blendeffekten kommt es zu den Überstrahlungen
auf benachbarte Bildbereiche oder zur kompletten Abdunklung des
von der Kamera erzeugten Bildes.
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Damit
auch bei solchen realen Umgebungssituationen eine einwandfreie Funktion
der Fahrerassistenz- und/oder Sicherheitsvorrichtung sichergestellt
ist, müssen die Vorlagenbilder B1 bis Bn der Kamera 1 während
der Simulation derart zugeführt werden, dass ”helle” Umgebungssituationen
realistisch für die Kamera 1 darstellbar sind.
Insbesondere muss es auch möglich sein, während
der Simulationen die Blendeffekte zu erzeugen, um den verschiedenen Blendeffekten
und deren Auswirkungen auf das mittels der Kamera erzeugte Bild
unterschiedliche Aktionen der Fahrerassistenz- und/oder Sicherheitsvorrichtung
zuzuordnen.
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Diese
realistische Darstellung ist anhand der direkten Projektion der
Vorlagenbilder B1 bis Bn auf die Kamera 1 anhand des Videoprojektors 3 möglich, da
die Helligkeit der Vorlagenbilder B1 bis Bn einstellbar ist.
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Aufgrund
der variablen Einstellbarkeit und der Steuerbarkeit der optischen
Baueinheiten 3.5 und 3.6 sind weiterhin Kameras
verschiedener Fahrerassistenz- und/oder Sicherheitsvorrichtungen, welche
unterschiedliche Eingangsoptiken aufweisen können, stets
optisch optimierte und an die jeweilige Anwendung angepasste Vorlagenbilder
B1 bis Bn zuführbar.
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Zusammenfassend
ermöglichen die Vorrichtung und das Verfahren eine automatisierte
und reproduzierbare Durchführung von komplexen Simulationen
und einen Test einer Kameravorrichtung, insbesondere einer kamerabasierten
Fahrerassistenz- und/oder Sicherheitsvorrichtung eines Fahrzeugs, unter
Laborbedingungen schon im Entwicklungsstadium der Kameravorrichtung,
ohne dass aufwändige Tests in einer realen Umgebung erforderlich
sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kamera
- 1.1
- Objektiv
- 2
- Bildauswerteeinheit
- 3
- Videoprojektor
- 3.1
- Bildausgabeeinheit
- 3.2
- Bilddateneinheit
- 3.3
- Anzeigeeinheit
- 3.4
- Beleuchtungseinheit
- 3.5
- erste
optische Baueinheit
- 3.6
- zweite
optische Baueinheit
- B1
bis Bn
- Vorlagenbild
- D
- Bilddaten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2827174
A1 [0003]
- - DE 3007333 A1 [0004]
- - DE 2032594 A1 [0005]
