DE102010039092B4 - Method and control device for determining a distance between an object and a vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren (300) zum Ermitteln eines Abstandes eines Objektes (170, 180) von einem Fahrzeug (100), wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist:- Empfangen (310) eines Intensitätsmusters (130, 140), das ein von einem monokularen Kamerasystem im Infrarot-Wellenlängen-Bereich aufgenommenes Bild von einer Umgebung vor oder hinter dem Fahrzeug (100) repräsentiert;- Bestimmen (320) von einer örtlichen Ausdehnung, insbesondere einer Breite und/oder einer Länge zumindest eines Intensitätsmusterbereichs auf einer Oberfläche des Objekts (170, 180) in der Umgebung des Fahrzeugs (100); und- Ermitteln (330) des Abstandes des Objektes (170, 180) von dem Fahrzeug (100) auf der Basis der bestimmten Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs, dadurch gekennzeichnet, dassferner ein Schritt des Beleuchtens der Fahrzeugumgebung vor oder hinter dem Fahrzeug (100) mit einem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich durchgeführt wird, wobei zumindest zwei Bereiche der Fahrzeugumgebung mit einer unterscheidbaren Infrarot-Strahlungsintensität bestrahlt werden, um die Fahrzeugumgebung mit dem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich zu beleuchten, wobei der Schritt des Beleuchtens bei einem stehenden Fahrzeug (100) unter Verwendung von mehreren nacheinander ausgesandten unterschiedlichen Intensitätsmustern ausgeführt wird, wobei ferner im Schritt des Empfangens (310) nacheinander zwei unterschiedliche Intensitätsmuster empfangen werden und wobei ferner ein Schritt des Kalibrierens einer Abstandsmessung vorgesehen ist, in dem das Kalibrieren auf der Basis der zwei nacheinander empfangenen unterschiedlichen Intensitätsmuster erfolgt.A method (300) for determining a distance of an object (170, 180) from a vehicle (100), the method (300) comprising the following steps: receiving (310) an intensity pattern (130, 140) which is one of a monocular camera system in the infrared wavelength range of an environment in front of or behind the vehicle (100); - determining (320) a local extent, in particular a width and / or a length of at least one intensity pattern area on a surface of the object ( 170, 180) in the vicinity of the vehicle (100); and determining (330) the distance of the object (170, 180) from the vehicle (100) on the basis of the determined extent of the intensity pattern area, characterized in that further a step of illuminating the vehicle surroundings in front of or behind the vehicle (100) with a Light pattern is carried out in the infrared wavelength range, wherein at least two areas of the vehicle environment are irradiated with a distinguishable infrared radiation intensity to illuminate the vehicle environment with the light pattern in the infrared wavelength range, wherein the step of lighting with a stationary vehicle (100) using is carried out by several different intensity patterns transmitted one after the other, wherein two different intensity patterns are received one after the other in the step of receiving (310) and a step of calibrating a distance measurement is also provided in which the calibration on the basis of the two successively e different intensity patterns received.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Steuergerät gemäß Anspruch 8, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9.The present invention relates to a method according to claim 1, a control device according to claim 8, and a computer program product according to claim 9.

Kamerabasierte Systeme zu Detektion und Vermessung von Personen, Fahrzeugen und anderen Objekten werden derzeit in vielen Fahrzeugen integriert und bilden eine neue Klasse der Fahrerassistenz- und Sicherheitssysteme im Straßenverkehr. Die gängigen Systeme bestehen entweder aus einer oder mehreren Kameras, wobei ein prinzipielles Dilemma auftritt: Monokulare Systeme bieten systembedingt nicht die Möglichkeit einer direkten Entfernungsmessung. Aus der zweidimensionalen Abbildung lässt sich nur mit zusätzlichen Modellannahmen wie etwa dem Wissen über die Größe des detektierten Fahrzeugs eine Entfernung bestimmen. Stereokameras können hingegen relativ modellfrei über Triangulationsverfahren Entfernungen von einzelnen Bildpunkten bestimmen, sind aber vergleichsweise teuer und benötigen wertvollen Bauraum im Spiegelfußbereich.Camera-based systems for the detection and measurement of people, vehicles and other objects are currently being integrated in many vehicles and form a new class of driver assistance and safety systems in road traffic. The current systems consist either of one or more cameras, whereby a fundamental dilemma arises: Due to the nature of the system, monocular systems do not offer the possibility of direct distance measurement. A distance can only be determined from the two-dimensional image with additional model assumptions such as knowledge of the size of the detected vehicle. Stereo cameras, on the other hand, can determine distances from individual image points relatively model-free using triangulation methods, but are comparatively expensive and require valuable installation space in the mirror base area.

Darüber hinaus gibt es am Markt bereits monokulare Kamerasysteme zur Nachtsichtverbesserung mit aktiver Infrarotbeleuchtung, die für den Menschen unsichtbar ist, von der Kamera jedoch empfangen wird und auf das Bild Einfluss nimmt.In addition, there are already monocular camera systems on the market for night vision improvement with active infrared lighting, which is invisible to humans, but is received by the camera and influences the image.

Eine strukturierte Beleuchtung der Fahrzeugumgebung wird erfolgreich in der Vermessung durch kamerabasierte Systeme verwendet, wie dies beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 039 740 A1 offenbart ist. Hierbei wird jedoch eine punktuelle Beleuchtung verwendet, bei der der Beleuchtungsstrahl sehr schmal ist. Aus der Anwendung eines Triangulationsverfahrens kann dann eine Reflektion eines Beleuchtungspunktes auf einem Objekt vor dem Fahrzeug detektiert werden. Allerdings ist zur Ausführung des Triangulationsverfahrens eine präzise Erfassung des Reflexionspunktes erforderlich. Auch können nur Objekte von einer Größe erfasst werden, an denen zumindest ein Beleuchtungsstrahl reflektiert wird, was bei kleineren Objekten oder bei Objekten in bestimmten Bereichen vor dem Fahrzeug nicht immer zuverlässig gewährleistet ist. Hierdurch sind viele Beleuchtungsquellen zur möglichst guten Ausleuchtung des Erfassungsbereichs vor einem Fahrzeug erforderlich, was die Kosten für einen derartigen Ansatz erhöht.A structured lighting of the vehicle environment is successfully used in the measurement by camera-based systems, as is the case, for example, in the publication DE 10 2004 039 740 A1 is revealed. In this case, however, point lighting is used in which the illuminating beam is very narrow. A reflection of an illumination point on an object in front of the vehicle can then be detected by using a triangulation method. However, a precise detection of the reflection point is required to carry out the triangulation method. It is also only possible to detect objects of a size on which at least one illuminating beam is reflected, which is not always reliably guaranteed with smaller objects or with objects in certain areas in front of the vehicle. As a result, many sources of illumination are required for the best possible illumination of the detection area in front of a vehicle, which increases the costs for such an approach.

Die Druckschrift DE 102 26 278 A1 offenbart eine Rückfahrhilfe für Fahrzeuge.The pamphlet DE 102 26 278 A1 discloses a reversing aid for vehicles.

Die Druckschrift DE 10 2006 007 001 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Hindernis.The pamphlet DE 10 2006 007 001 A1 discloses an apparatus for determining the distance between a motor vehicle and an obstacle.

Die Druckschrift WO 2004/095 071 A2 offenbart ein Objektdetektionssystem.The pamphlet WO 2004/095 071 A2 discloses an object detection system.

Die Druckschrift US 6 285 778 B1 offenbart einen Fahrzeugumgebungsmonitor mit einer Hindernisvermeidungsbeleuchtung.The pamphlet U.S. 6,285,778 B1 discloses a vehicle environment monitor with obstacle avoidance lighting.

Die Druckschrift EP 1 876 829 A1 offenbart ein Fahrzeugumgebungsüberwachungssystem.The pamphlet EP 1 876 829 A1 discloses a vehicle environment monitoring system.

Die Druckschrift DE 101 49 750 A1 offenbart einen handgeführten 3D-Scanner.The pamphlet DE 101 49 750 A1 discloses a handheld 3D scanner.

Die Druckschrift DE 19507957 C1 zeigt ein Fahrzeug mit einer seitlich angebrachten optischen Abtasteinrichtung zur berührungslosen Abtastung eines seitlichen Fahrbahnbereichs und einer nachgeschalteten Auswerteeinheit.The pamphlet DE 19507957 C1 shows a vehicle with a laterally attached optical scanning device for contactless scanning of a side lane area and a downstream evaluation unit.

Die Druckschrift DE 19730414 A1 bezieht sich auf ein Verfahren bzw. Vorrichtung zur vorausschauenden Beurteilung der Fahrbahn, wobei ein Laser-Lichtmuster im Triangulationsverfahren ausgewertet wird.The pamphlet DE 19730414 A1 relates to a method or device for predictive assessment of the roadway, with a laser light pattern being evaluated using the triangulation method.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention presents a method, furthermore a control device which uses this method and finally a corresponding computer program product according to the independent patent claims. Advantageous refinements result from the respective subclaims and the following description.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln eines Abstandes eines Objektes von einem Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

  • - Empfangen eines Intensitätsmusters, das ein von einem monokularen Kamerasystem im Infrarot-Wellenlängen-Bereich aufgenommenes Bild von einer Umgebung vor oder hinter dem Fahrzeug repräsentiert;
  • - Bestimmen von einer Breite und/oder einer Länge zumindest eines Intensitätsmusterbereichs auf einer Oberfläche des Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs, wobei die empfangene Strahlungsintensität im Intensitätsmusterbereich im Wesentlichen homogen ist; und
  • - Ermitteln des Abstandes des Objektes von dem Fahrzeug auf der Basis der bestimmten Breite und/oder Länge des Intensitätsmusterbereichs.
dadurch gekennzeichnet, dass
ferner ein Schritt des Beleuchtens der Fahrzeugumgebung vor oder hinter dem Fahrzeug mit einem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich durchgeführt wird, wobei zumindest zwei Bereiche der Fahrzeugumgebung mit einer unterscheidbaren Infrarot-Strahlungsintensität bestrahlt werden, um die Fahrzeugumgebung mit dem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich zu beleuchten, wobei der Schritt des Beleuchtens bei einem stehenden Fahrzeug unter Verwendung von mehreren nacheinander ausgesandten unterschiedlichen Intensitätsmustern ausgeführt wird, wobei ferner im Schritt des Empfangens nacheinander zwei unterschiedliche Intensitätsmuster empfangen werden und wobei ferner ein Schritt des Kalibrierens einer Abstandsmessung vorgesehen ist, in dem das Kalibrieren auf der Basis der zwei nacheinander empfangenen unterschiedlichen Intensitätsmuster erfolgt.The present invention provides a method for determining a distance of an object from a vehicle, the method comprising the following steps:
  • - Receiving an intensity pattern which represents an image recorded by a monocular camera system in the infrared wavelength range of an environment in front of or behind the vehicle;
  • Determining a width and / or a length of at least one intensity pattern area on a surface of the object in the vicinity of the vehicle, the received radiation intensity in the intensity pattern area being essentially homogeneous; and
  • - Determining the distance of the object from the vehicle on the basis of the determined width and / or length of the intensity pattern area.
characterized in that
furthermore, a step of illuminating the vehicle environment in front of or behind the vehicle with a light pattern in the infrared wavelength range is carried out, at least two areas of the vehicle environment being irradiated with a distinguishable infrared radiation intensity in order to illuminate the vehicle environment with the light pattern in the infrared wavelength range, wherein the step of lighting with a stationary vehicle is carried out using a plurality of different intensity patterns transmitted one after the other, wherein two different intensity patterns are received one after the other in the receiving step, and a step of calibrating a distance measurement is provided in which the calibration is carried out on the Based on the two different intensity patterns received one after the other.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The present invention also provides a control device which is designed to carry out or implement the steps of the method according to the invention. This embodiment variant of the invention in the form of a control device also enables the object on which the invention is based to be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control signals as a function thereof. The control device can have an interface that can be designed in terms of hardware and / or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control device. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.A computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above when the program is executed on a control unit is also advantageous.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass nun nicht mehr der Abstand eines Objektes vom Fahrzeug unter Verwendung eines aufwändigen und rechenintensiven Triangulationsverfahren eventuell auf der Basis von mehreren Messpunkten bestimmt zu werden braucht. Vielmehr kann ein flächiger Bereich auf einem Objekt in der Fahrzeugumgebung erkannt werden, von dem eine weitgehend homogene Strahlungsintensität reflektiert wird. Unter einer homogenen Intensitätsverteilung in diesem flächigen Bereich ist dabei eine Intensitätsverteilung zu verstehen, die höchstens um einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 10 % gegenüber einer anderen Intensität in diesem Bereich abweicht. Aus der Größe dieses erkannten bzw. empfangenen flächigen Bereichs, insbesondere einer Breite und/oder einer Länge dieses Bereichs, kann dann der Abstand des Objektes vom Fahrzeug bestimmt werden. Besonders gut kann die Bestimmung des Abstandes des Objektes zu dem Fahrzeug dann erfolgen, wenn mehrere gleichartige flächige Bereiche und deren Ausdehnung oder Abstand zueinander erkannt werden können, da auf diese Weise die Grenzen der einzelnen flächigen Bereich mit der homogenen Intensitätsverteilung sicher unterscheidbar sind. Beispielsweise kann ein Bereich vor einem Fahrzeug mit Infrarotlicht mit einem Streifenmuster ausgeleuchtet werden, so dass an einem Objekt in diesem ausgeleuchteten Bereich ein entsprechendes reflektiertes Streifenmuster zu erkennen ist. Aus der Breite und/oder der Länge der Streifen auf dem Objekt lässt sich der Abstand des Objektes zum Fahrzeug bestimmen. Zur Bestimmung des Abstandes sollte auch eine Information in der Auswerteeinheit vorliegen, in welchem Winkel oder mit welcher Streifenbreite die Ausleuchtung des entsprechenden Bereichs vor oder hinter dem Fahrzeug von dem Fahrzeug aus erfolgt ist, um die entsprechende Auswertung der empfangenen Größen wie der Breite und/oder der Länge des empfangenen flächig Bereichs zu erleichtern. Beispielsweise kann eine solche Auswertung unter Verwendung des Strahlensatzes in einer dreidimensionalen Form erfolgen.The present invention is based on the knowledge that it is no longer necessary to determine the distance of an object from the vehicle using a complex and computationally intensive triangulation method, possibly on the basis of several measuring points. Rather, a flat area can be recognized on an object in the vehicle environment, from which a largely homogeneous radiation intensity is reflected. A homogeneous intensity distribution in this two-dimensional area is to be understood as an intensity distribution which differs at most by a predetermined value of, for example, 10% compared to another intensity in this area. The distance between the object and the vehicle can then be determined from the size of this recognized or received flat area, in particular a width and / or a length of this area. The distance between the object and the vehicle can be determined particularly well if several similar flat areas and their extent or distance from one another can be recognized, since in this way the boundaries of the individual flat areas with the homogeneous intensity distribution can be reliably distinguished. For example, an area in front of a vehicle can be illuminated with a striped pattern using infrared light, so that a corresponding reflected striped pattern can be seen on an object in this illuminated area. The distance between the object and the vehicle can be determined from the width and / or the length of the stripes on the object. To determine the distance, the evaluation unit should also have information about the angle or the width of the strip in which the corresponding area in front of or behind the vehicle was illuminated from the vehicle in order to enable the corresponding evaluation of the received variables such as width and / or the length of the received flat area. For example, such an evaluation can take place in a three-dimensional form using the ray set.

Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nun auch ein Abstand von einem Objekt zum Fahrzeug erkannt werden kann, wenn das Objekt klein ist und sich beispielsweise in einem Bereich befindet, der nicht durch einen entsprechenden Beleuchtungsstrahl entsprechend dem Stand der Technik ausgeleuchtet wird. Es sollte lediglich ein flächiger Bereich auf dem Objekt erkannt werden, der eine homogene Intensitätsverteilung aufweist. Dabei sollte ein flächiger Bereich auf dem Objekt erkannt werden, um durch die Ausdehnung der Fläche (beispielsweise die Breite oder Länge eines beleuchteten Streifens auf dem Objekt) die Entfernung und/oder die Position des Objektes von der Kamera oder dem Fahrzeug bestimmen zu können. Gegenüber dem Stand der Technik, in dem zur Überwachung eines breiten Bereichs vor oder hinter dem Fahrzeug mehrere (Infrarot-) Lichtquellen notwendig sind, die jeweils einen schmalen Lichtstrahl in den entsprechenden Überwachungsbereich aussenden, kann nun mit dem hier vorgestellten Ansatz auf einfache Weise ein sehr breiter Bereich überwacht werden. Ferner kann auch auf die Verwendung eines rechenintensiven Triangulationsverfahrens unter Berücksichtigung von unterschiedlichsten Winkeln und/oder mehreren Messpunkten verzichtet werden.The present invention offers the advantage that a distance from an object to the vehicle can now also be detected if the object is small and is, for example, in an area that is not illuminated by a corresponding illumination beam according to the prior art. Only a flat area should be recognized on the object that has a homogeneous intensity distribution. A flat area on the object should be recognized in order to be able to determine the distance and / or the position of the object from the camera or the vehicle through the extent of the area (for example the width or length of an illuminated strip on the object). Compared to the prior art, in which several (infrared) light sources are required to monitor a wide area in front of or behind the vehicle, each of which emits a narrow light beam into the corresponding monitoring area, the approach presented here can now be used in a simple manner wide area can be monitored. Furthermore can also the use of a computationally intensive triangulation method taking into account a wide variety of angles and / or several measuring points can be dispensed with.

Gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Schritt des Ermittelns des Abstandes unter Verwendung einer Information über eine Form und/oder einen Winkel eines vom Fahrzeug auf das Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs ausgesandten Beleuchtungsmusters erfolgen und/oder der Schritt des Ermittelns des Abstandes des Objektes von dem Fahrzeug auf der Basis einer Kenntnis erfolgen, aus welchem Blickwinkel im Fahrzeug die Breite und/oder Länge des zumindest einen Intensitätsmusterbereichs bestimmt wurde. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung von vorbekannten Informationen, beispielsweise über die Form oder den Winkel eines vom Fahrzeug ausgesandten Lichtmusters der numerische oder schaltungstechnische Aufwand für die Bestimmung des Abstandes deutlich einfacher wird. Unter der Kenntnis des Beleuchtungswinkels und/oder der Breite des Beleuchtungsstreifens beim Aussenden dieses Beleuchtungsstreifens kann dann eine Interpretation der Verzerrung des reflektierten Musters auf einer gekrümmten oder stufigen Oberfläche des Objektes vorgenommen werden. Insbesondere die Anwendung eines dreidimensionalen Strahlensatzes wird durch die genannten weiteren Informationen wesentlich erleichtert. Der gleiche Effekt kann auch erreicht werden, wenn eine Information verwendet wird, aus welchem Blickwinkel das vom Objekt reflektierte Intensitätsmuster im Fahrzeug empfangen wird.According to a favorable embodiment of the present invention, the step of determining the distance using information about a shape and / or an angle of a lighting pattern transmitted by the vehicle to the object in the vicinity of the vehicle and / or the step of determining the distance of the Object from the vehicle on the basis of a knowledge of the viewing angle in the vehicle from which the width and / or length of the at least one intensity pattern area was determined. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that through the use of previously known information, for example about the shape or the angle of a light pattern emitted by the vehicle, the numerical or circuitry effort for determining the distance becomes significantly easier. With the knowledge of the lighting angle and / or the width of the lighting strip when this lighting strip is emitted, an interpretation of the distortion of the reflected pattern on a curved or stepped surface of the object can then be made. In particular, the use of a three-dimensional ray set is made considerably easier by the additional information mentioned. The same effect can also be achieved if information is used as to the angle from which the intensity pattern reflected by the object is received in the vehicle.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bestimmens eine Bestimmung der Breite und/oder Länge dann erfolgen, wenn das empfangene Intensitätsmuster mit einem erwarteten Intensitätsmuster übereinstimmt, wobei eine Bestimmung der Breite und/oder Länge dann nicht ausgeführt wird, wenn das empfangene Intensitätsmuster nicht mit einem erwarteten Intensitätsmuster übereinstimmt. Hierzu ist anzumerken, dass zunehmend die Infrarottechnologie zur Bereitstellung von zusätzlichen Umweltdaten im Fahrzeug eingesetzt wird, so dass möglicherweise Störeffekte von externen Infrarotbeleuchtungseinheiten an dem Objekt auftreten könnten. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet dann den Vorteil, dass durch den Vergleich des empfangenen Identitätsmusters mit einem erwarteten Intensitätsmuster eine Unterscheidung zwischen einer gewünschten Infrarotbeleuchtung und einer Infrarotbeleuchtung durch andere, externe Infrarotbeleuchtungsquellen zuverlässig erkannt werden kann. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug weiter reduziert werden.In a further embodiment of the present invention, in the step of determining, the latitude and / or longitude can be determined if the received intensity pattern matches an expected intensity pattern, with a determination of the latitude and / or longitude not being carried out if the received intensity pattern Intensity pattern does not match an expected intensity pattern. It should be noted here that infrared technology is increasingly being used to provide additional environmental data in the vehicle, so that interference from external infrared lighting units could possibly occur on the object. The embodiment of the present invention described above then offers the advantage that, by comparing the received identity pattern with an expected intensity pattern, a distinction between a desired infrared illumination and infrared illumination by other, external infrared illumination sources can be reliably recognized. In this way, the probability of an incorrect determination of the distance between the object and the vehicle can be further reduced.

Auch kann im Schritt des Bestimmens der Breite und/oder einer Länge zumindest eines Bereichs des Intensitätsmusters eine Streifenbreite eines erkannten Streifens erfolgen, der gegenüber einem anderen Bereich des Intensitätsmusters eine höhere Intensität von empfangener Infrarotstrahlung aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Ausleuchtung eines Bereichs vor oder hinter dem Fahrzeug mit einem solchen Streifenmuster (beispielsweise durch die Verwendung eines Gitters zur streifenförmigen Abschattung des Ausleuchtungsbereichs) sehr einfach durchführbar ist und bei Verwendung von sehr kleinen Streifen oder einem sehr kleinen Abstand der Streifen ferner auch eine sehr präzise Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug ermöglicht. Zugleich kann auch über eine Auswertung eines Abstands zwischen zwei Intensitätsstreifen auf dem Objekt sichergestellt werden, dass eine ausreichende Größe des Intensitätsmusterbereichs zur fehlerfreien Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug zur Verfügung steht.In the step of determining the width and / or a length of at least one area of the intensity pattern, a stripe width of a recognized stripe can also take place which has a higher intensity of received infrared radiation than another area of the intensity pattern. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that an area in front of or behind the vehicle can be illuminated very easily with such a striped pattern (for example by using a grid for strip-shaped shading of the illuminated area) and when using very small strips or a very small spacing of the strips also enables a very precise determination of the distance between the object and the vehicle. At the same time, by evaluating a distance between two intensity strips on the object, it can be ensured that a sufficient size of the intensity pattern area is available for error-free determination of the distance between the object and the vehicle.

Erfindungsgemäß wird ein Schritt des Beleuchtens der Fahrzeugumgebung vor oder hinter dem Fahrzeug mit einem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich durchgeführt, wobei zumindest zwei Bereiche der Fahrzeugumgebung mit einer unterscheidbaren Infrarot-Strahlungsintensität bestrahlt werden, um die Fahrzeugumgebung mit dem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich zu beleuchten. Dies bietet den Vorteil, dass durch die Form des ausgestrahlten vordefinierten Lichtmusters eine präzise Auswertung des empfangenen Intensitätsmusters insbesondere unter Zuhilfenahme des Strahlensatzes sehr einfach möglich wird.According to the invention, a step of illuminating the vehicle environment in front of or behind the vehicle with a light pattern in the infrared wavelength range is carried out, at least two areas of the vehicle environment being irradiated with a distinguishable infrared radiation intensity in order to illuminate the vehicle environment with the light pattern in the infrared wavelength range. This offers the advantage that the shape of the emitted, predefined light pattern enables a precise evaluation of the received intensity pattern, in particular with the aid of the ray set, very easily.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Beleuchtens die Fahrzeugumgebung mit Lichtmustern verschiedener Struktur und/oder Intensität zu unterschiedlichen Zeitpunkten beleuchtet werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung der unterschiedlichen (Infrarot-) Lichtmuster, beispielsweise in Form von Kreisen, quadratischen Gittern, Streifen, Rauten oder ähnlichen Flächenbereichen eine Möglichkeit besteht, unterschiedliche Auflösungsgerade bei der Größe von zu erkennenden Objekten zu ermöglichen. Auch können Störungseffekte bei der Reflexion des Intensitätsmusters am Objekt kompensiert werden, die bei der Verwendung eines ersten Lichtmusters auftreten, nicht jedoch bei der Verwendung eines zweiten Lichtmusters, so dass eine präzisere Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug möglich wird.In another embodiment of the invention, in the lighting step, the vehicle surroundings can be illuminated with light patterns of different structure and / or intensity at different times. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that by using the different (infrared) light patterns, for example in the form of circles, square grids, stripes, diamonds or similar areas, there is a possibility of different resolution lines for the size of objects to be recognized to enable. Disturbance effects in the reflection of the intensity pattern on the object can also be compensated for, which occur when using a first light pattern, but not when using a second light pattern, so that a more precise determination of the distance between the object and the vehicle is possible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Beleuchtens die Fahrzeugumgebung nacheinander von zumindest zwei im Fahrzeug versetzt angeordneten Beleuchtungsquellen beleuchtet werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Beleuchtung des Objektes von unterschiedlichen Winkeln durch zwei im Fahrzeug versetzt angeordneten Beleuchtungsquellen Schatteneffekte erkannt und bei der Bestimmung des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug kompensiert werden können.According to a further embodiment of the invention, in the lighting step, the vehicle surroundings can be illuminated one after the other by at least two lighting sources arranged offset in the vehicle. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that by illuminating the object from different angles by two lighting sources offset in the vehicle, shadow effects can be recognized and compensated for when determining the distance between the object and the vehicle.

Erfindungsgemäß wird auch der Schritt des Beleuchtens bei einem stehenden Fahrzeug unter Verwendung von mehreren nacheinander ausgesandten unterschiedlichen Intensitätsmustern ausgeführt, wobei ferner im Schritt des Empfangens nacheinander zwei unterschiedliche Intensitätsmuster empfangen werden und wobei ferner ein Schritt des Kalibrierens einer Abstandsmessung vorgesehen ist, in dem das Kalibrieren auf der Basis der zwei nacheinander empfangenen unterschiedlichen Intensitätsmustern erfolgt. Dies bietet den Vorteil, dass eine Kalibrierung der Abstandserkennung möglich wird, wenn die Abstandsmessung unter Verwendung eines ersten Licht-/Intensitätsmusters ausgeführt wird und der gemessenen der Abstand nachfolgend durch eine Abstandsmessung unter Verwendung eines zweiten Licht-/Intensitätsmusters kontrolliert wird. Sollte sich bei dieser Kontrolle eine Differenz zwischen den beiden mit den unterschiedlichen Intensitätsmustern gemessenen Abständen ergeben, so kann auch eine Warnung ausgegeben werden.According to the invention, the step of lighting a stationary vehicle is also carried out using several different intensity patterns transmitted one after the other, two different intensity patterns being received one after the other in the receiving step, and a step of calibrating a distance measurement being provided in which the calibration is based on the basis of the two different intensity patterns received one after the other. This offers the advantage that a calibration of the distance detection becomes possible if the distance measurement is carried out using a first light / intensity pattern and the measured distance is subsequently checked by a distance measurement using a second light / intensity pattern. If this check shows a difference between the two distances measured with the different intensity patterns, a warning can also be output.

Darüber hinaus kann die Anordnung auch zu einer automatischen Kalibrierung/ Kreuzkalibrierung zwischen Kamera und Umwelt und/oder Kamera und Scheinwerfer genutzt werden. Außerdem ermöglicht die Anordnung eine automatisierte Überwachung der Scheinwerferposition im laufenden Betrieb, um entweder eine automatische Anpassung bei steuerbaren Scheinwerfern zu verursachen oder den Fahrer zu einer mechanischen Korrektur in der Werkstatt aufzufordern. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst beispielswiese einen Schritt des Einlesens eines Abstandsreferenzwertes für die bestimmte örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereiches und einen Schritt des Kalibrierens einer Zuordnungsvorschrift der bestimmten örtlichen Ausdehnung zu einem Abstand des Objektes von dem Fahrzeug unter Verwendung des eingelesenen Abstandsreferenzwertes für die bestimmte örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereiches. Hierbei kann beispielsweise die örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs nicht skaliert eingelesen werden und mit einem Abstandsreferenzwert verknüpft werden, der für diese nicht-skalierte örtliche Ausdehnung gültig ist. Beispielsweise kann dies in einem Kalibrierungsmodus erfolgen, bei dem einer entsprechenden Auswerteeinheit eine Information über die örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs und den zugehörigen Abstandsreferenzwert über eine andere Schnittstelle zugeführt werden, als über die optische Schnittstelle beispielsweise mit der Kamera. In einem solchen Kalibrierungsmodus wird dann die Zuordnungsvorschrift, die im Schritt des Ermittelns des Abstands des Objekts von dem Fahrzeug verwendet wird, angepasst, so dass beim Ermitteln eines Abstands des Objekts von dem Fahrzeug in einem Messmodus der Abstandsreferenzwert als Abstand bestimmt wird, wenn im Schritt des Ermittelns die im Kalibrierungsmodus verwendete örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs verwendet wird. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn Komponenten des Sensorsystems ausgetauscht werden müssen oder wenn Komponenten des Sensorsystems alterungsbedingt fehlerhafte Messwerte bereitstellen.In addition, the arrangement can also be used for an automatic calibration / cross-calibration between camera and environment and / or camera and headlight. In addition, the arrangement enables automated monitoring of the headlight position during operation in order to either cause an automatic adjustment in controllable headlights or to request the driver to make a mechanical correction in the workshop. Such an embodiment of the present invention comprises, for example, a step of reading in a distance reference value for the determined local extent of the intensity pattern area and a step of calibrating an assignment rule of the determined local extent to a distance of the object from the vehicle using the read-in distance reference value for the determined local extent of the intensity pattern area. Here, for example, the local extent of the intensity pattern area can be read in in a non-scaled manner and linked to a distance reference value that is valid for this non-scaled local extent. For example, this can be done in a calibration mode in which information about the spatial extent of the intensity pattern area and the associated distance reference value are fed to a corresponding evaluation unit via a different interface than via the optical interface, for example with the camera. In such a calibration mode, the assignment rule that is used in the step of determining the distance of the object from the vehicle is adapted so that when determining a distance of the object from the vehicle in a measurement mode, the distance reference value is determined as the distance, if in step of determining the spatial extent of the intensity pattern area used in the calibration mode is used. Such a calibration can be necessary, for example, when components of the sensor system have to be replaced or when components of the sensor system provide incorrect measured values due to aging.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung von Komponenten eines Fahrzeugs zur Ausführung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Darstellung eines Kamerabildes mit einem erfassten Intensitätsmuster auf verschiedenen Objekten vor einem Fahrzeug, wie sie durch eine Kamera aufgenommen werden, kann, die gemäß einer Anordnung aus 1 im Fahrzeug verbaut ist, wobei das Kamerabild zur Erkennung des Abstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt ausgewertet werden kann; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a block diagram of an arrangement of components of a vehicle for carrying out a first embodiment of the present invention;
  • 2 a representation of a camera image with a recorded intensity pattern on various objects in front of a vehicle, as recorded by a camera, can be made according to an arrangement 1 is installed in the vehicle, wherein the camera image can be evaluated to detect the distance between the vehicle and the object; and
  • 3 a flow chart of an embodiment of the present invention as a method.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweites Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.Identical or similar elements can be provided with identical or similar reference symbols in the figures, a repeated description being dispensed with. Furthermore, the figures of the drawings, their description and the claims contain numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features can also be considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. If an exemplary embodiment includes a “and / or” link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Has feature or only the second feature.

Zu der nachfolgend näher beschriebenen Erfindung ist zunächst anzumerken, dass der hier vorgestellte Ansatz die exakte modellfreie Vermessung von unbekannten Objekten und Lebewesen im Straßenverkehr mit einem monokularen Kamerasystem unter der Zuhilfenahme einer unter Umständen schon vorhandenen Infrarotbeleuchtung im Fahrzeug ermöglicht. Unter einem Objekt sind hier beispielsweise auch die Fahrbahnoberfläche und/oder deren Verlauf zu verstehen. Damit wird die Realisierung von komplexeren und sicherheitskritischen kamerabasierten Funktionen mit einem monokularen Ansatz möglich. Der hier vorgestellte Ansatz erlaubt außerdem die Realisierung einer Negativaussage wie sie z. B. für eine Anfahrtfreigabe nötig ist, da kein Wissen über das zu detektierende Objekt angenommen werden muss.With regard to the invention described in more detail below, it should first be noted that the approach presented here enables the exact model-free measurement of unknown objects and living beings in road traffic with a monocular camera system with the aid of infrared lighting that may already be present in the vehicle. An object here is also to be understood as meaning, for example, the road surface and / or its course. This enables the implementation of more complex and safety-critical camera-based functions with a monocular approach. The approach presented here also allows the realization of a negative statement as z. B. is necessary for a start-up release, since no knowledge about the object to be detected has to be assumed.

Im Vergleich zu einem Stereo-Kamerasystem spart die hier vorgeschlagene Realisierung Platz im wertvollen Bauraum beim Spiegelfuß im Innenraum und liefert einen Zusatznutzen einer bereits im Fahrzeug vorhandenen IR-Beleuchtung. Zudem liefert der hier vorgestellte Ansatz die Möglichkeit der modellunabhängigen Vermessung der Strassenszene vor oder hinter dem Fahrzeug. Das ist mit einem herkömmlichen monokularen Kamerasystem nicht möglich. Darüber hinaus liefert die Infrarotbeleuchtung die Möglichkeit, auch in schlechten Sichtverhältnissen und in ungünstigen Beleuchtungssituationen eine stabile Detektion durch das Kamerasystem zu erzielen, was mit einer Vermessung durch Stereokameras nicht möglich ist. Dies wiederum führt zu einer erhöhten Verfügbarkeit und Verlässlichkeit der Messung, wie sie z.B. für Systeme des Fußgängerschutzes bei Nacht nötig ist. Darüber hinaus lassen sich Funktionen realisieren, die mit einem herkömmlichen monokularen Kamerasystem nicht möglich sind. Eine generelle Detektion von Hindernissen jeglicher Art im Fahrschlauch ist ohne Zusatzinformation mit monokularer Vermessung nicht von aufgemalten Strukturen auf der Fahrbahn unterscheidbar; Werbetafeln und Aufdrucke von Lastwagenplanen können keine Fehldetektionen mehr auslösen, da der planare Untergrund durch die strukturierte Beleuchtung erkennbar wird. Je nach Wahl der Wellenlänge von Beleuchtung und Kamera lässt sich damit sogar eine Detektion im Nebel durchführen.Compared to a stereo camera system, the implementation proposed here saves space in the valuable installation space for the mirror base in the interior and provides an additional benefit of the IR lighting already present in the vehicle. In addition, the approach presented here provides the option of model-independent measurement of the street scene in front of or behind the vehicle. This is not possible with a conventional monocular camera system. In addition, the infrared lighting provides the possibility of achieving stable detection by the camera system even in poor visibility and in unfavorable lighting situations, which is not possible with measurement by stereo cameras. This in turn leads to an increased availability and reliability of the measurement, as e.g. is necessary for systems of pedestrian protection at night. In addition, functions can be implemented that are not possible with a conventional monocular camera system. A general detection of obstacles of any kind in the driving envelope is indistinguishable from painted structures on the roadway without additional information with monocular measurement; Billboards and prints on truck tarpaulins can no longer trigger false detections, as the planar subsurface becomes recognizable through the structured lighting. Depending on the choice of the wavelength of the lighting and camera, detection can even be carried out in fog.

In 1 ist ein Blockschaltbild von Komponenten eines Fahrzeugs zur Ausführung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Anordnung kann auch als eine Aufsichtsdarstellung von im Fahrzeug verbauten Komponenten aus der Vogelperspektive verstanden werden. Ein im Fahrzeug 100 eingebauter Infrarotscheinwerfer 110 liefert eine strukturierte Beleuchtung 120 der Szene vor (oder hinter) dem Fahrzeug 100, die für den Menschen unsichtbar ist. Eine Struktur bedeutet hier eine nicht homogene Beleuchtung, beispielweise in der Form von Streifen mit hoher Infrarot-(IR-) Intensität 130 und Bereichen (oder Streifen) 140 in denen eine niedrige Infrarot-Intensität vorliegt oder in denen keine Infrarot-Strahlung ausgesendet wird. Unter einem Bereich mit hoher Infrarot-Intensität wird dabei ein Ausstrahlungsbereich verstanden, in dem eine höhere Infrarotstrahlung vom Infrarotscheinwerfer 110 abgestrahlt wird, als in anderen Bereichen. Die Beleuchtung 120 des Fahrzeugumfeldes vor dem Fahrzeug erfolgt dabei in einem Bereich 150, der von einer infrarotempfindlichen Kamera 160 erfasst werden kann (Erfassungsbereich).In 1 Figure 13 is a block diagram of components of a vehicle for carrying out a first embodiment of the present invention. Such an arrangement can also be understood as a top view of components installed in the vehicle from a bird's eye view. One in the vehicle 100 built-in infrared spotlight 110 provides structured lighting 120 the scene in front of (or behind) the vehicle 100 that is invisible to humans. A structure here means a non-homogeneous illumination, for example in the form of strips with high infrared (IR) intensity 130 and areas (or strips) 140 in which there is a low infrared intensity or in which no infrared radiation is emitted. An area with high infrared intensity is understood to mean an emission area in which a higher infrared radiation from the infrared headlight 110 than in other areas. The lighting 120 the area around the vehicle in front of the vehicle takes place in one area 150 by an infrared sensitive camera 160 can be detected (detection area).

An Objekten, die sich im Erfassungsbereich 150 der Kamera 160 befinden, wird das Muster aus den vom Infrarotscheinwerfer 110 abgestrahlten Intensitäten reflektiert. Beispielsweise kann sich auf der Oberfläche der Objekte 170 und 180 (die Fahrzeuge, Personen oder andere Hindernisse auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug 100 sein können) ein Muster im Infrarot-Wellenlängenbereich ausbilden, wie es in der Darstellung von strukturiert beleuchteten Rückseiten der Objekte 170 und 180 in 2 wiedergegeben ist. Dieses Infrarot-Intensitätsmuster lässt sich mit einer Auswerteeinheit 190 rechnerisch (d.h. durch die Auswertung der Kanten oder der flächigen Bereiche in diesem aufgenommenen Bild) erkennen, wobei die Auswerteeinheit 190 der im Fahrzeug 100 montierten Infrarotempfindlichen Kamera 160 nachgeschaltet ist und die von der Kamera 160 gelieferte Aufnahme verarbeitet. Die Auswerteeinheit 190 kann auch bei Verfügbarkeit von einer ausreichend großen numerischen Rechenkapazität in der Kamera 160 selbst implementiert sein.On objects that are in the detection area 150 the camera 160 the pattern is made from the infrared spotlight 110 radiated intensities are reflected. For example, it can be on the surface of the objects 170 and 180 (the vehicles, people or other obstacles on the lane in front of the vehicle 100 can be) form a pattern in the infrared wavelength range, as it is in the representation of structured illuminated backs of the objects 170 and 180 in 2 is reproduced. This infrared intensity pattern can be checked with an evaluation unit 190 by calculation (ie by evaluating the edges or the two-dimensional areas in this recorded image), the evaluation unit 190 the one in the vehicle 100 mounted infrared sensitive camera 160 downstream and from the camera 160 delivered recording processed. The evaluation unit 190 can also be done with the availability of a sufficiently large numerical computing capacity in the camera 160 be implemented by yourself.

Die Struktur auf der Oberfläche eines Objektes im Erfassungsbereich 150 der Kamera 160 besitzt günstigerweise ein „periodisch“ wiederholtes Muster, von dem sich zumindest ein Teilbereich bei der Auswertung des von der Kamera 160 aufgenommenen Bildes erkennen lässt. Hierzu sollte bereits eine entsprechende Struktur von dem Infrarot-Scheinwerfer 110 in den Erfassungsbereich 150 ausgestrahlt werden. Aus dem vom Infrarot-Scheinwerfer 110 ausgestrahlten Muster, welches in der Auswertungseinheit 190 bekannt sein sollte, kann dann unter Verwendung des Strahlensatzes (in einer Fassung für den im dreidimensionalen Raum) aus einer Abmessung eines flächigen Bereichs, wie beispielsweise der Breite oder der Länge eines Streifens mit einer annähernd homogenen Infrarot-Intensität, der Abstand zwischen dem Objekt 170 oder 180 vor dem Fahrzeug und dem Fahrzeug selbst bestimmt werden. Die konkrete Vorgehensweise bei der Bestimmung des Abstandes unter Verwendung des Strahlensatzes ist für einen Fachmann bekannt.The structure on the surface of an object in the detection area 150 the camera 160 favorably has a "periodically" repeated pattern, of which at least a partial area is different when the camera is evaluated 160 the recorded image. For this purpose, the infrared headlight should already have a corresponding structure 110 in the detection area 150 be broadcast. From the infrared spotlight 110 emitted pattern, which in the evaluation unit 190 should be known, the theorem of rays (in a version for the in three-dimensional space) from a dimension of a flat area, such as the width or length of a strip with an approximately homogeneous infrared intensity, the distance between the object 170 or 180 be determined in front of the vehicle and the vehicle itself. The specific procedure for determining the distance using the ray theorem is known to a person skilled in the art.

Es braucht weiterhin keine komplette Schwärzung in den dunkleren Bereichen des Musters im empfangenen, d.h. dem von der Kamera 160 aufgenommenen Bild vorzuliegen, so dass eine rechnerische Entfernung (beispielsweise von schwach beleuchteten Bereichen) im Kamerabild möglich wäre. Dies wäre vorteilhaft, wenn das Bild auch für darstellende Systeme wie Nachtsichtgerät oder Rückfahrkamera weiterverwertet werden soll. Die Aufnahme des bekannten Musters im Kamerabild ist dann verzerrt durch die beleuchtete Szene, d.h. sie ist auf die Straßenoberfläche und alle Objekte sowie Lebewesen im Bild projiziert. Unter Umständen kann das bekannte Muster nach der Detektion im Bild auch aus dem Bild rechnerisch wieder entfernt werden, so dass das derart korrigierte Bild auch anderen, zum Beispiel bildgebenden Systemen wie einem Nachtsichtsystem zur Verfügung gestellt werden kann. Diese bildgebenden Systeme können dann das korrigierte Bild als Eingangsdaten verwenden, so dass ein Bild von einem einzigen Sensor im Fahrzeug für verschiedene Zusatzfunktionen genutzt werden kann und somit ein Mehrwert dieses Sensors erreicht werden kann.Furthermore, there is no need for complete blackening in the darker areas of the pattern in the received, ie that of the camera 160 recorded image, so that a calculated distance (for example from weakly illuminated areas) in the camera image would be possible. This would be advantageous if the image should also be used for display systems such as night vision devices or reversing cameras. The recording of the known pattern in the camera image is then distorted by the illuminated scene, ie it is projected onto the road surface and all objects and living beings in the image. Under certain circumstances, after the detection in the image, the known pattern can also be mathematically removed from the image, so that the image corrected in this way can also be made available to other, for example imaging systems such as a night vision system. These imaging systems can then use the corrected image as input data, so that an image from a single sensor in the vehicle can be used for various additional functions and thus an added value of this sensor can be achieved.

Mit dem Wissen über das ursprüngliche (d.h. dem vom Infrarotscheinwerfer 110 ausgestrahlten) Muster kann auf diese Weise aus der von der Kamera 160 aufgenommenen Abbildung der Fahrzeugumgebung eine Tiefeninformation der Szene vor dem Fahrzeug errechnet werden. Die Struktur des vom Infrarotscheinwerfer 110 ausgestrahlten Musters kann hierbei fest oder variabel sein, je nach technischer Realisierung der Strukturierung über Filter vor der IR-Lichtquelle oder direkter Ansteuerung einzelner (beispielsweise IR-) LEDs oder Birnen mit verschiedenen Filtern, die sich wiederum überlagern können.With the knowledge of the original (i.e. that of the infrared spotlight 110 emitted) pattern can in this way be made out of by the camera 160 recorded image of the vehicle environment depth information of the scene in front of the vehicle can be calculated. The structure of the infrared spotlight 110 The emitted pattern can be fixed or variable, depending on the technical implementation of the structuring via filters in front of the IR light source or direct control of individual (for example IR) LEDs or bulbs with different filters, which in turn can overlap.

Durch die alternative oder zusätzliche Verwendung von zwei IR-Scheinwerfern (wie dies exemplarisch in 1 durch die IR-Scheinwerfer 110 und 200 dargestellt ist) kann auch ein Wechselbetrieb der Beleuchtung der Fahrzeugumgebung zwischen den beiden IR-Scheinwerfern, beispielsweise synchron mit der Bildaufnahme, erfolgen. Dies bietet die Möglichkeit, Objekte in der Fahrzeugumgebung mit mehreren verschiedenen Mustern oder abwechselnd mit und ohne Beleuchtungsmuster zu beleuchten und die aus der Beleuchtung resultierenden Reflektionen aufzunehmen. Die Weiterverarbeitung dieser Information aus den Reflektionen der unterschiedlichen Infrarot-Intensitäten kann auf sehr viele verschiedene Arten und für diverse Funktionen erfolgen.Through the alternative or additional use of two IR headlights (as exemplified in 1 through the IR headlights 110 and 200 is shown), alternating operation of the lighting of the vehicle environment between the two IR headlights, for example synchronously with the image recording, can take place. This offers the possibility to illuminate objects in the vehicle environment with several different patterns or alternately with and without illumination patterns and to record the reflections resulting from the illumination. The further processing of this information from the reflections of the different infrared intensities can take place in many different ways and for various functions.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann ein bereits im Fahrzeug 100 verbauter Infrarotscheinwerfer weiterverwendet werden, der beispielsweise für eine Night Vision- Anzeigeeinheit (d.h. eine Unterstützungseinheit für den Fahrer bei Dunkelheit) vorgesehen ist. In einem solchen Fall brauchen keine aufwändigen Modifikationen zu erfolgen, da lediglich eine Einheit zur Bereitstellung einer Strukturierung des IR-Lichts vorzusehen ist. Die Strukturierung der IR-Beleuchtung kann dabei vom Auge nicht wahrgenommen werden und bei der Aufbereitung und Ausgabe des empfangenen IR-Signals entsprechend unterdrückt werden, damit der Fahrer durch die „gemusterten“ Objekte nicht irritiert wird. Allgemein gesagt können somit bereits im Fahrzeug verbaute IR-Beleuchtungs- und Auswertungssysteme weiterverwendet werden, die beispielsweise aber nicht ausschließlich für die folgenden Assistenzfunktionen vorgesehen sind: Personendetektion, Fahrzeugdetektion (PKW, LKW, Motorräder, Fahrräder, ...), Detektion von Verkehrsschildern, Fahrspurdetektion, Detektion von Hindernissen, Automatische und halbautomatische Anfahrtfreigabe vorwärts, Automatische und halbautomatische Anfahrtfreigabe rückwärts, Automatische und halbautomatische Anfahrtunterdrückung vorwärts, Automatische und halbautomatische Anfahrtunterdrückung rückwärts, Notbremse, Kollisionswarnung, Vermessung der Fahrbahnverlaufs horizontal und vertikal, Scheinwerferregelung (Neigung des Lichtkegels bezüglich der Fahrbahnoberfläche), gezielte Ausleuchtung von Gebieten mit Hindernissen, Videobasiertes ACC, .... Dies bietet einen großen zusätzlichen Nutzen bei sehr geringen zusätzlichen Kosten.In a special embodiment, a can already be in the vehicle 100 built-in infrared headlights can be used, which is provided, for example, for a night vision display unit (ie a support unit for the driver in the dark). In such a case, no complex modifications need to be made, since only one unit has to be provided for providing structuring of the IR light. The structuring of the IR lighting cannot be perceived by the eye and can be suppressed when the received IR signal is processed and output so that the driver is not irritated by the "patterned" objects. Generally speaking, IR lighting and evaluation systems already installed in the vehicle can continue to be used, which are intended, for example, but not exclusively for the following assistance functions: person detection, vehicle detection (cars, trucks, motorcycles, bicycles, ...), detection of traffic signs, Lane detection, detection of obstacles, automatic and semi-automatic forward travel clearance, automatic and semi-automatic reverse travel release, automatic and semi-automatic forward travel suppression, automatic and semi-automatic reverse travel suppression, emergency brake, collision warning, measurement of the course of the road horizontally and vertically, headlight control (inclination of the light cone with respect to the road surface) , targeted illumination of areas with obstacles, video-based ACC, .... This offers great additional benefits at very low additional costs.

In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 300 zum Ermitteln eines Abstandes eines Objektes von einem Fahrzeug dargestellt. Das Verfahren 300 umfasst einen ersten Schritt des Empfangens 310 eines Intensitätsmusters, das ein im Infrarot-Wellenlängen-Bereich aufgenommenes Bild von einer Umgebung vor oder hinter dem Fahrzeug repräsentiert. Ferner weist das Verfahren 300 einen weiteren Schritt des Bestimmens 320 von einer Breite und/oder einer Länge zumindest eines Intensitätsmusterbereichs auf einer Oberfläche des Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs auf, wobei die empfangene Strahlungsintensität im Intensitätsmusterbereich im Wesentlichen homogen ist. Schließlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt des Ermittelns 330 des Abstandes des Objektes von dem Fahrzeug auf der Basis der bestimmten Breite und/oder Länge des Intensitätsmusterbereichs.In 3 Figure 3 is a flow chart of another embodiment of the present invention as a method 300 for determining a distance of an object from a vehicle. The procedure 300 comprises a first step of receiving 310 an intensity pattern which represents an image recorded in the infrared wavelength range of an environment in front of or behind the vehicle. Furthermore, the procedure 300 another step of determining 320 of a width and / or a length of at least one intensity pattern area on a surface of the object in the vicinity of the vehicle, the received radiation intensity being essentially homogeneous in the intensity pattern area. Finally, the procedure includes 300 a step of determining 330 the distance of the object from the vehicle based on the determined width and / or length of the intensity pattern area.

Claims (9)

Verfahren (300) zum Ermitteln eines Abstandes eines Objektes (170, 180) von einem Fahrzeug (100), wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist: - Empfangen (310) eines Intensitätsmusters (130, 140), das ein von einem monokularen Kamerasystem im Infrarot-Wellenlängen-Bereich aufgenommenes Bild von einer Umgebung vor oder hinter dem Fahrzeug (100) repräsentiert; - Bestimmen (320) von einer örtlichen Ausdehnung, insbesondere einer Breite und/oder einer Länge zumindest eines Intensitätsmusterbereichs auf einer Oberfläche des Objekts (170, 180) in der Umgebung des Fahrzeugs (100); und - Ermitteln (330) des Abstandes des Objektes (170, 180) von dem Fahrzeug (100) auf der Basis der bestimmten Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Schritt des Beleuchtens der Fahrzeugumgebung vor oder hinter dem Fahrzeug (100) mit einem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich durchgeführt wird, wobei zumindest zwei Bereiche der Fahrzeugumgebung mit einer unterscheidbaren Infrarot-Strahlungsintensität bestrahlt werden, um die Fahrzeugumgebung mit dem Lichtmuster im Infrarot-Wellenlängenbereich zu beleuchten, wobei der Schritt des Beleuchtens bei einem stehenden Fahrzeug (100) unter Verwendung von mehreren nacheinander ausgesandten unterschiedlichen Intensitätsmustern ausgeführt wird, wobei ferner im Schritt des Empfangens (310) nacheinander zwei unterschiedliche Intensitätsmuster empfangen werden und wobei ferner ein Schritt des Kalibrierens einer Abstandsmessung vorgesehen ist, in dem das Kalibrieren auf der Basis der zwei nacheinander empfangenen unterschiedlichen Intensitätsmuster erfolgt.A method (300) for determining a distance of an object (170, 180) from a vehicle (100), the method (300) comprising the following steps: receiving (310) an intensity pattern (130, 140) which is one of a monocular camera system in the infrared wavelength range represents an image of an environment in front of or behind the vehicle (100); - Determination (320) of a local extent, in particular a width and / or a length of at least one intensity pattern area on a Surface of the object (170, 180) in the vicinity of the vehicle (100); and - determining (330) the distance of the object (170, 180) from the vehicle (100) on the basis of the determined extent of the intensity pattern area, characterized in that further includes a step of illuminating the vehicle environment in front of or behind the vehicle (100) a light pattern in the infrared wavelength range is carried out, wherein at least two areas of the vehicle environment are irradiated with a distinguishable infrared radiation intensity in order to illuminate the vehicle environment with the light pattern in the infrared wavelength range, the step of lighting with a stationary vehicle (100) below Use of several successively transmitted different intensity patterns is carried out, wherein two different intensity patterns are received one after the other in the step of receiving (310) and wherein a step of calibrating a distance measurement is provided in which the calibration on the basis of the two successively r received different intensity patterns takes place. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns (330) des Abstandes unter Verwendung einer Information über eine Form und/oder einen Winkel eines vom Fahrzeug (100) auf das Objekt (170, 180) in der Umgebung des Fahrzeugs (100) ausgesandten Beleuchtungsmusters erfolgt und/oder der Schritt des Ermittelns (330) des Abstandes des Objektes (170, 180) von dem Fahrzeug (100) auf der Basis einer Kenntnis erfolgt, aus welchem Blickwinkel im Fahrzeug (100) die Breite und/oder Länge des zumindest einen Intensitätsmusterbereichs bestimmt wurde.Method (300) according to Claim 1 characterized in that the step of determining (330) the distance using information about a shape and / or an angle of a lighting pattern emitted by the vehicle (100) onto the object (170, 180) in the vicinity of the vehicle (100) takes place and / or the step of determining (330) the distance of the object (170, 180) from the vehicle (100) takes place on the basis of knowledge from which viewing angle in the vehicle (100) the width and / or length of the at least one Intensity pattern area was determined. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (320) eine Bestimmung der Ausdehnung dann erfolgt, wenn das empfangene Intensitätsmuster (130, 140) mit einem erwarteten Intensitätsmuster übereinstimmt, wobei eine Bestimmung der Ausdehnung dann nicht ausgeführt wird, wenn das empfangene Intensitätsmuster (130, 140) nicht mit einem erwarteten Intensitätsmuster übereinstimmt.The method (300) according to one of the preceding claims, characterized in that in the step of determining (320) the extent is determined if the received intensity pattern (130, 140) matches an expected intensity pattern, the extent then not being determined is carried out if the received intensity pattern (130, 140) does not match an expected intensity pattern. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (320) der Ausdehnung zumindest eines Intensitätsmusterbereiches ein Bestimmen einer Streifenbreite eines erkannten Streifens durchgeführt wird, der gegenüber einem anderen Bereich des Intensitätsmusters eine höhere Intensität von empfangener Infrarotstrahlung aufweist.The method (300) according to one of the preceding claims, characterized in that in the step of determining (320) the extent of at least one intensity pattern area, a stripe width of a recognized stripe is determined which has a higher intensity of received infrared radiation than another area of the intensity pattern . Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Beleuchtens die Fahrzeugumgebung mit Lichtmustern verschiedener Struktur und/oder Intensität zu unterschiedlichen Zeitpunkten beleuchtet wird.Method (300) according to one of the preceding claims, characterized in that in the step of lighting the vehicle environment is illuminated with light patterns of different structure and / or intensity at different times. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Beleuchtens die Fahrzeugumgebung nacheinander von zumindest zwei im Fahrzeug (100) versetzt angeordneten Beleuchtungsquellen (110, 200) beleuchtet wird.Method (300) according to one of the preceding claims, characterized in that in the step of lighting the vehicle surroundings are illuminated one after the other by at least two lighting sources (110, 200) arranged offset in the vehicle (100). Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des Einlesens eines Abstandsreferenzwertes für die bestimmte örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs und einen Schritt des Kalibrierens einer Zuordnungsvorschrift der bestimmten örtlichen Ausdehnung zu einem Abstand des Objektes von dem Fahrzeugs unter Verwendung des eingelesenen Abstandsreferenzwertes für die bestimmte örtliche Ausdehnung des Intensitätsmusterbereichs.Method according to one of the preceding claims, characterized by a step of reading in a distance reference value for the specific local extent of the intensity pattern area and a step of calibrating an assignment rule of the determined local extent to a distance of the object from the vehicle using the read-in distance reference value for the determined local Expansion of the intensity pattern area. Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Control device which is designed to carry out the steps of a method (300) according to one of the Claims 1 to 7th perform. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for performing the method (300) according to one of the Claims 1 to 7th when the program is run on a control device.
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