DE102010048689A1 - Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs, wobei mittels einer Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst wird und anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert wird. Erfindungsgemäß werden mittels der Erfassungseinheit ein erstes Referenzbild (B1) einer Abblendlichtverteilung (AV) und ein zweites Referenzbild (B2) einer Fernlichtverteilung (FV) erfasst, wobei das erste Referenzbild (B1) unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite Referenzbild (B2) unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung (AV) und der Fernlichtverteilung (FV) erfasst wird und aus den Referenzbildern (B1, B2) ein gemeinsames Korrelationsbild (KB) erzeugt wird, wobei anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung (AV) und der Fernlichtverteilung (FV) in dem Korrelationsbild (KB) eine globale Position (POSg) zumindest einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze (HDG) der Abblendlichtverteilung (AV) ermittelt wird, wobei die ermittelte globale Position (POSg) mit einer Soll-Position verglichen wird und bei einer ermittelten Abweichung der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs, wobei mittels einer Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst wird und anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert wird.
  • Aus der DE 196 02 005 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Korrektur einer Ausrichtung wenigstens eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs bei Lageänderungen des Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Beleuchtungsstärkesensor, ein Stellglied zur Versteifung der Neigung des Scheinwerfers im Verhältnis zum Fahrzeug und Verarbeitungsmittel zur Erstellung eines Steuersignals für das Stellglied in Abhängigkeit von den durch den Sensor erzeugten Signalen. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Strahler, der einen Lichtfleck auf dem Boden vor dem Fahrzeug bildet, wobei der Sensor und der Strahler derart am Fahrzeug angeordnet sind, dass der Sensor bei einer Lageänderung des Fahrzeugs eine Verschiebung des Lichtflecks im Verhältnis zu seinem Erfassungsfeld beobachtet. Die Verarbeitungsmittel erstellen das Steuersignal in Abhängigkeit von der durch den Sensor beobachteten Verschiebung. In Abhängigkeit der Position des erfassten Lichtflecks wird die Ausrichtung des wenigstens einen Scheinwerfers eingestellt.
  • Weiterhin sind aus der DE 43 41 409 A1 eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung einer Leuchtweite von Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Einrichtung weist einen Sender auf, durch den elektromagnetische Strahlung ausgesandt wird, die auf einer Fahrbahn in einem tatsächlichen Abstand vom Kraftfahrzeug einen Strahlungsfleck mit geringer Ausdehnung erzeugt. Bei korrekt eingestellter Leuchtweite des Scheinwerfers befindet sich der Bereich in einem korrekten Abstand vom Fahrzeug. Weiterhin sind ein Sensor, der von der Fahrbahn reflektierte Strahlung erfasst, und eine mit diesem verbundene Auswerteeinrichtung vorhanden. Der Sensor weist mehrere für die vom Sender ausgesandte Strahlung empfindliche Elemente und eine Abbildungsoptik auf, durch die die einfallende Strahlung je nach deren Einfallwinkel auf eines der Elemente gerichtet wird. Anhand des Einfallwinkels wird eine Abweichung des tatsächlichen Abstands vom korrekten Abstand ermittelt. Durch die Auswerteeinrichtung wird ermittelt, auf welches der Elemente die einfallende Strahlung trifft, und abhängig davon wird eine dem Scheinwerfer zugeordnete Verstelleinrichtung angesteuert, um den tatsächlichen Abstand und damit die Leuchtweite auf einen vorgegebenen Wert einzustellen, wobei der Sender und damit der tatsächliche Abstand mitverstellt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In einem Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs wird mittels einer Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst und anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug wird der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert.
  • Erfindungsgemäß werden mittels der Erfassungseinheit ein erstes Referenzbild einer Abblendlichtverteilung und ein zweites Referenzbild einer Fernlichtverteilung erfasst, wobei das erste Referenzbild unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite Referenzbild unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung und der Fernlichtverteilung erfasst wird und aus den Referenzbildern ein gemeinsames Korrelationsbild erzeugt wird, wobei anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung und der Fernlichtverteilung in dem Korrelationsbild eine globale Position zumindest einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung ermittelt wird, wobei die ermittelte globale Position mit einer Soll-Position verglichen wird und bei einer dabei ermittelten Abweichung der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht während eines Betriebs des Fahrzeugs eine stetige Justierung und Kalibrierung des Scheinwerfers. Somit sind stets eine optimale Einstellung des Scheinwerfers und daraus folgend eine optimale Ausleuchtung der Umgebung des Fahrzeugs sichergestellt. Aufgrund dieser optimalen Ausleuchtung ist eine Sicht des Fahrers des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Vermeidung einer Blendung von anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere von Verkehrsteilnehmern im Gegenverkehr des Fahrzeugs, maximiert. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind keine Veränderungen am Scheinwerfer erforderlich. Auch ist keine spezielle und aufwendige Spezialsensorik zur Erfassung der Lichtverteilungen erforderlich, da eine bereits im Fahrzeug vorhandene Nachtsichtkamera und/oder eine Multifunktionskamera zur Erfassung der Umgebung verwendet werden kann. Somit ist das Verfahren mit geringem Aufwand und geringen Kosten realisierbar.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch ein erstes Referenzbild einer vor einem Fahrzeug befindlichen Umgebung bei aktivierter Abblendlichtverteilung,
  • 2 schematisch ein zweites Referenzbild der vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung gemäß 1 bei aktivierter Fernlichtverteilung,
  • 3 schematisch ein aus den Referenzbildern erzeugtes Korrelationsbild,
  • 4 schematisch einen ersten Bildausschnitt des Korrelationsbildes gemäß 3,
  • 5 schematisch einen zweiten Bildausschnitt eines Korrelationsbildes,
  • 6 schematisch einen aus dem Korrelationsbild gemäß 3 mittels eines Tiefpassfilters ermittelten dritten Bildausschnitt,
  • 7 schematisch einen Verlauf einer Übereinstimmung eines Neigungswinkels zumindest eines Scheinwerfers mit erfassten Bildinformationen,
  • 8 schematisch einen Verlauf einer globalen Position einer Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung in Abhängigkeit von einer Entfernung vom Scheinwerfer und
  • 9 schematisch einen Verlauf der globalen Position der Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel des Scheinwerfers.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein erstes Referenzbild B1 einer vor einem nicht gezeigten Fahrzeug befindlichen Umgebung bei aktivierter Abblendlichtverteilung AV dargestellt. 2 zeigt ein zweites Referenzbild B2 der vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung bei aktivierter Fernlichtverteilung FV und in 3 ist ein aus den Referenzbildern B1, B2 erzeugtes Korrelationsbild KB dargestellt.
  • Die Referenzbilder B1, B2 werden mittels einer nicht dargestellten, am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheit aufgenommen. Die Erfassungseinheit ist eine Kamera und insbesondere Bestandteil einer Fahrerassistenzvorrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise eines Spurassistenten, Nachtsichtassistenten, Einparkassistenten, eines Abstandsregeltempomaten und/oder einer Vorrichtung zur Erfassung von Verkehrszeichen.
  • Die dargestellte Abblendlichtverteilung AV und die Fernlichtverteilung FV werden mittels zweier nicht näher dargestellter Scheinwerfer des Fahrzeugs erzeugt. Die Scheinwerfer weisen ein oder mehrere Leuchtmittel auf, wobei die Leuchtmittel Glühlampen, Halogenlampen, Gasentladungslampen und/oder Leuchtdioden sind.
  • Um eine optimale Ausleuchtung vor dem Fahrzeug mit einer maximalen Sicht für den Fahrer bei gleichzeitiger Vermeidung einer Blendung von anderen Verkehrsteilnehmern zu realisieren, ist es erforderlich, dass die Scheinwerfer optimal ausgerichtet, d. h. justiert sind.
  • Hierzu werden die Scheinwerfer während der Herstellung des Fahrzeugs oder bei einer Wartung mittels eines Einstellgerätes, eines so genannten Lichtsammelkastens, justiert.
  • Das Einstellgerät wird in definierter Position vor oder am unbeladenen Fahrzeug montiert. Durch Vergleich eines Scheinwerferlichtbündels mit einer Markierung an dem Einstellgerät wird eine Abweichung ermittelt, welche durch manuelle Justage von Stellschrauben am Scheinwerfergehäuse minimiert wird.
  • Weiterhin ist am Fahrzeug ein vom Fahrersitz aus bedienbarer vertikaler Positionsgeber zur Leuchtweitenregelung vorgesehen. Mittels des Positionsgebers wird eine Leuchtweite des von den Scheinwerfern erzeugten Lichts insbesondere unterschiedlichen Beladungen des Fahrzeugs und daraus resultierenden Absenkungen des Hecks angepasst.
  • Ist das Fahrzeug mit intensiven Lichtquellen, wie beispielsweise Scheinwerfern mit Xenonleuchtmitteln ausgerüstet, erfolgt eine automatische Einstellung der Leuchtweite, mittels welcher zusätzlich höherdynamische Fahrzeugnickwinkeländerungen beim Beschleunigen und Verzögern des Fahrzeugs ausgeglichen werden.
  • Weiterhin sind mittels der Scheinwerfer in nicht näher dargestellter Weise ein Teilfernlicht und ein Gefahrenmarkierungslicht erzeugbar, wobei zur optimalen Funktion dieser zusätzlich zu der vertikalen auch eine horizontale Einstellung bzw. Justage der Scheinwerfer durchgeführt wird.
  • Da sich die Einstellung der Scheinwerfer während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs, insbesondere aufgrund von Vibrationen und Stößen verändert, wird eine automatische Justierung während des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt, so dass stets eine optimale Einstellung der Scheinwerfer vorliegt.
  • Um die Scheinwerfer sowohl horizontal als auch vertikal justieren zu können, ist zunächst eine Kalibrierung derselben erforderlich. Hierzu wird mittels der Scheinwerfer ein definiertes Lichtmuster auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug erzeugt, welches mittels der Erfassungseinheit erfasst wird. Anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug werden die Scheinwerfer kalibriert.
  • Eine mögliche Situation, bei der ein hoher Kontrast zur Messung der Horizontaleinstellung der Scheinwerfer auftritt, ist eine Anpassung eines adaptiven Kurvenlichts des Fahrzeugs. Da dem Scheinwerfersteuergerät in dieser Situation bekannt ist, auf welchen Schielwinkel beide Scheinwerfer eingestellt sind, kann diese Situation zur Ermittlung der Grundstellung des Scheinwerferschielwinkels ausgenutzt werden.
  • Zur Messung der Vertikaleinstellung eignet sich insbesondere ein Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV, wobei der Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV auch zur Ermittlung der Horizontaleinstellung der Scheinwerfer verwendbar ist. Zur robusten Messung von Sprüngen in einer örtlichen oder zeitlichen Lichtverteilung ist es besonders vorteilhaft, eine Situation mit größtmöglichem Kontrast auszuwählen. Dieser Kontrast ist bei dem Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV gegeben.
  • Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass aufgrund der Verwendung des Wechsels zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV keine besonders ausgezeichnete Kalibriermuster bzw. Lichtmuster zusätzlich erzeugt werden, was den Fahrer des Fahrzeugs von seiner Fahraufgabe ablenken könnte.
  • Zur Kalibrierung der Scheinwerfer wird mittels der Erfassungseinheit das erste Referenzbild B1 der Umgebung des Fahrzeugs mit der Abblendlichtverteilung AV und das zweite Referenzbild B2 der Umgebung des Fahrzeugs mit der Fernlichtverteilung FV erfasst. Die Erfassung erfolgt dabei in der Art, dass das erste Referenzbild B1 unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite Referenzbild B2 unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV erfasst wird.
  • Das Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV erfolgt automatisch anhand einer so genannten Lichtassistenzvorrichtung, wobei mittels einer Kamera, insbesondere der Erfassungseinheit zur Erfassung der Referenzbilder B1, B2, die Szenerie vor dem Fahrzeug erfasst und anschließend mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet wird. Bei einer möglichen Blendung anderer Verkehrsteilnehmer erfolgt selbsttätig, d. h. ohne Eingreifen des Fahrzeugführers, die Einstellung der Lichtverteilung der Scheinwerfer. Mittels derartiger Lichtassistenzvorrichtungen werden dabei hochfrequente Wechsel der Außenbeleuchtung herbeigeführt, welche sich besonders zur Verwendung bei der Justierung der Scheinwerfer nach dem im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren und dessen Ausgestaltungen eignen, da durch eine Vielzahl von Messwerten in Verbindung mit einem Tiefpassfilter eine besonders robuste Messung der Scheinwerfereinstellung durchführbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine Aktivierung und Deaktivierung der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV manuell, insbesondere über einen Lenkstockschalter, durch den Fahrer des Fahrzeugs möglich.
  • Sowohl bei der automatischen Einstellung der Lichtverteilung als auch bei der manuellen Betätigung des Lenkstockschalters wird vor dem eigentlichen Umschaltvorgang zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV ein Signal an eine nicht gezeigte Steuereinheit übermittelt, welche die Erfassungseinheit zur Aufnahme des ersten Referenzbildes B1 ansteuert. Die Umschaltung von der Abblendverteilung AV auf die Fernlichtverteilung FV erfolgt dabei verzögert, d. h. erst nach der Erfassung des ersten Referenzbildes B1.
  • Unmittelbar nach dem Umschalten von der Abblendverteilung AV auf die Fernlichtverteilung FV wird mittels der Erfassungseinheit das zweite Referenzbild B2 erfasst. Alternativ oder zusätzlich werden die Referenzbilder B1, B2 auch bei einem Umschalten von der Fernlichtverteilung FV auf die Abblendlichtverteilung AV erfasst.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Umgebung des Fahrzeugs kontinuierlich mittels der Erfassungseinheit erfasst. Wird ein Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV, insbesondere von einem Scheinwerfersteuergerät gemeldet, so wird ein Kamerabild in der Abblendlichtstellung als erstes Referenzbild B1 gekennzeichnet und ein Kamerabild in der Fernlichtstellung als zweites Referenzbild B2 gekennzeichnet.
  • Aus den Referenzbildern B1, B2 wird anschließend ein gemeinsames Korrelationsbild KB erzeugt, in welchem sowohl die Abblendlichtverteilung AV als auch die Fernlichtverteilung FV enthalten sind. Aufgrund des sehr kleinen zeitlichen Abstands zwischen der Aufnahme der Bilder liegen lediglich vernachlässigbar kleine Änderungen in der Umgebung des Fahrzeugs vor, so dass die Abblendlichtverteilung AV und die Fernlichtverteilung FV im Wesentlich in der gleichen Umgebung erfasst werden.
  • Anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV wird in dem Korrelationsbild KB eine globale Position POSg einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung AV ermittelt.
  • Zur Ermittlung der globalen Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG wird ein besonders ausgezeichneter Bildausschnitt BA1 als so genannte ”Region of interest” (kurz: ROI) gekennzeichnet. Durch einen Vergleich der Bilddaten aus den Referenzbildern B1, B2 innerhalb des Bildausschnitts BA1 wird ein starker Kontrast in den Bilddaten ersichtlich.
  • Dieser Kontrast stellt die Hell-Dunkel-Grenze HDG des Scheinwerferkegels in der Abblendlichtstellung dar. Durch Verrechnung einer in 4 näher dargestellten lokalen Position POSl der Hell-Dunkel-Grenze HDG im Bildausschnitt BA1 mit einer Position POSE des Bildausschnittes BA1 im Korrelationsbild KB wird die globale Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG im Korrelationsbild KB bestimmt. Die ermittelte globale Position POSg wird anschließend mit einer hinterlegten Soll-Position verglichen und bei einer daraus ermittelten Abweichung wird der Scheinwerfer automatisch, beispielsweise mittels Stellmotoren, justiert.
  • Hierzu wird unter Einbeziehung der bekannten Kalibrationsdaten der verwendeten Erfassungseinheit und einer so genannten Ground-Plane-Assumption, d. h. bei Annahme einer ebenen Fahrbahn, eine in 8 näher dargestellte Entfernung E der Hell-Dunkel-Grenze HDG zu den Scheinwerfern ermittelt. Mittels dieser Entfernung E und der Kenntnis einer Einbauhöhe der Scheinwerfer wird ein in 8 näher dargestellter Neigungswinkel α der Scheinwerfer berechnet.
  • Da durch die kontinuierliche Auswertung der Bilddaten eine Vielzahl an Messdaten des Neigungswinkels α erzeugt wird, wird durch Verwendung mittels nicht dargestellten Tiefpassfilters oder eines ähnlichen statistischen Auswertungsverfahrens ein Einfluss des Rauschens in den Referenzbildern B1, B2 und dem Korrelationsbild KB minimiert. Da sich die Scheinwerfereinstellung durch mechanische Einflüsse, wie beispielsweise Vibrationen, nur in der Größenordnung mehrerer Wochen bei intensivem Fahrbetrieb verändert, überwiegen die Vorteile dieser statistischen Ausgleichsrechnung gegenüber einer Nichtverfügbarkeit einer möglichst aktuellen Messung. Durch zusätzliche Auswertung von Informationen einer dynamischen Leuchtweitenregelung, wie einem Zeitpunkt und einer Amplitude der Leuchtweitenregelung, werden hierdurch hervorgerufene Einflüsse in der Messung der Scheinwerfereinstellung in besonders vorteilhafter Weise kompensiert. Eine Möglichkeit stellt hierbei eine Korrektur der gemessenen Scheinwerfer-Einstellung um den Verstellweg der Leuchtweitenregelung dar. Dabei kann eine Messung bei aktiver automatischer Leuchtweitenregelung verworfen werden, so dass nur Messungen bei nivelliertem Fahrzeug erhalten werden.
  • Durch Auswertung der Informationen der Leuchtweitenregelung und zusätzlicher Schätzung einer Fahrzeugeigenbewegung, beispielsweise anhand einer Auswertung von im Fahrzeug vorhandener Sensorik, wie einem Raddrehzahlmesser und/oder einem Lenkradwinkelmesser, lässt sich die Ground-Plane-Assumption in besonders vorteilhafter Weise evaluieren. Da die Entfernung E und eine Ablage der Hell-Dunkel-Grenze HDG bekannt sind, wird mit Hilfe der Fahrzeugeigenbewegungsschätzung festgestellt, ob dieser Bereich überfahren wird. Mittels einer Abfrage der Nivellierungsinformationen während des Zeitraums zwischen Messung und Überfahren der Hell-Dunkel-Grenze HDG wird ermittelt, ob es sich um eine ebene Fläche gehandelt hat. Andernfalls wird die Messung vorzugsweise verworfen.
  • Weiterhin wird durch Auswertung von Informationen eines automatischen Abstandsregeltempomats oder eines Fernlichtassistenten sichergestellt, dass sich kein Fahrzeug zwischen den Scheinwerfern des Fahrzeugs und dem Auftreten der Hell-Dunkel-Grenze HDG in dem Bildausschnitt BA1 befindet. Aufgrund der Erkennung dieser dynamischen und erhabenen Objekte sind ungültige Messungen besonders einfach verwertbar.
  • Alternativ oder zusätzlich wird mit Hilfe der vorausfahrenden Fahrzeuge die Scheinwerfereinstellung vermessen. Bei einer ebenen, weitestgehend homogenen Rückfront des vorausfahrenden Fahrzeugs wird eine Projektion der Hell-Dunkel-Grenze HDG durch Kontrasterkennung in den Referenzbildern B1, B2 bzw. dem Korrelationsbild KB1 erfasst. Mittels einer Abstandsmessung, etwa anhand einer Sensorik des Abstandsregeltempomaten, wird ohne zeitliche Aufzeichnung eine Messung des Neigungswinkels α der Scheinwerfer vorgenommen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird eine Situation, in welcher ein geringer Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug besteht, beispielweise beim Warten an einer Ampel, zur Ermittlung des Neigungswinkels α verwendet, da durch die geringe Entfernung Störgrößen der Messung verringert sind.
  • 4 zeigt den Bildausschnitt BA1 in einer Detaildarstellung, wobei der Kontrast zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV und die somit sehr genau ermittelbare Hell-Dunkel-Grenze HDG verdeutlicht sind.
  • 5 zeigt einen weiteren Bildausschnitt BA2 in einer Detaildarstellung, wobei dieser Bildausschnitt BA2 lediglich einen Bereich der Fernlichtverteilung FV ohne Kontrast zeigt.
  • 6 zeigt ein aus dem Korrelationsbild KB mittels des Tiefpassfilters ermitteltes gefiltertes Bild GB, wobei ein Rauschen in dem Korrelationsbild KB minimiert ist.
  • Im Folgenden wird die Kalibrierung und Justierung der Scheinwerfer an einem Beispiel erläutert, bei welchem die Scheinwerfer als Leuchtmittel Leuchtdioden (= LED), insbesondere ein so genanntes LED-Array aufweisen.
  • Die Scheinwerfer bilden dabei ein frei programmierbares LED-Scheinwerfersystem, wobei jeder Scheinwerfer über vier aus den LED gebildeten Pixelzeilen verfügt. Zur Realisierung eines starken zeitlichen Kontrasts sind die zwei untersten Pixelzeilen auf ein Abblendlichtmuster zur Erzeugung der Abblendlichtverteilung AV programmiert, wobei die unterste Pixelzeile alternierend eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Eine eingeschaltete Phase, in welcher die unterste Pixelzeile aktiviert ist bzw. eine ausgeschaltete Phase, in welcher die unterste Pixelzeile deaktiviert ist, weist jeweils eine Dauer von einer Sekunde auf.
  • Mittels eines Bildverarbeitungsverfahrens, welches im Folgenden näher beschrieben wird, wird als Hell-Dunkel-Grenze HDG eine Kante zwischen der untersten und der zweituntersten Pixelzeile in dem Korrelationsbild KB einer im Fahrzeug montierten Kamera erfasst und ausgehend von der Kamerakalibierung wird der eingestellte Neigungswinkel α der Scheinwerfer berechnet. Der Vorteil der hier dargestellten Implementierung besteht darin, dass eine explizite Festlegung der Bildausschnitte BA1, BA2 nicht erforderlich ist, sondern dass die Implementierung auf dem gesamten Korrelationsbild KB arbeitet.
  • Das erste Referenzbild B1 ist ein aufgenommenes Kamerabild bei vollständiger Abblendlichtverteilung und das zweite Referenzbild B2 ist ein aufgenommenes Kamerabild bei ausgeschalteter unterster Pixelzeile.
  • Bei der Berechnung des Korrelationsbildes KB aus den Referenzbildern B1, B2 ergibt sich jeder Bildpunkt des Korrelationsbildes KB, auch als Pixel bezeichnet, aus einem Korrelationskoeffizienten einer Nachbarschaft der Größe von 10×10 Pixeln der Referenzbilder B1, B2.
  • Weiterhin wird ein gefiltertes Bild GB aus einer Initialisierung aus dem ersten Referenzbild B1 und einem anschließendem Auslöschen aller Pixel, welche an der zugehörigen Stelle in dem Korrelationsbild KB einen Eintrag größer als 0,3 aufweisen, gebildet. Dieses gefilterte Bild GB entspricht dem ersten Referenzbild B1 ohne die Bereiche, in welchem die Referenzbilder B1, B2 in einem gewissen Grad übereinstimmen.
  • Anschließend werden alle Pixel des gefilterten Bildes GB, welche kleiner als das 0,95-Quantil der Pixelwerte des gefilterten Bildes GB sind, auf Null gesetzt. Damit werden nur die hell ausgeleuchteten Bereiche in dem gefilterten Bild GB dargestellt. Mit anderen Worten: Im vorliegenden Fall enthalten nur die Bereiche in dem gefilterten Bild GB einen Eintrag ungleich Null, die mit der untersten Pixelzeile des Scheinwerfers zusammenfallen.
  • Zur Kompensation der Bewegung der Kamera durch die Fahrzeugeigenbewegung werden verschiedene Mittel zur Korrektur verwendet. Beispielsweise wird ein optischer Fluss bei der Berechnung des Korrelationsbildes KB berücksichtigt.
  • Mit Hilfe des gefilterten Bildes GB wird anschließend der vorliegende Neigungswinkel α der Scheinwerfer bestimmt. Dazu wird ein Vektor berechnet, welcher die Zeilensummen des gefilterten Bildes GB enthält. Aus den 0,05- und 0,95-Quantilen des Vektors werden eine obere und eine untere Grenze der untersten Pixelzeile des LED-Scheinwerfers im Korrelationsbild KB bestimmt.
  • Durch Variation des angenommenen Neigungswinkels α der Scheinwerfer wird mittels der Kalibrierdaten der Kamera die Projektionsfläche der untersten Pixelzeile des LED-Scheinwerfers im Korrelationsbild KB berechnet. Durch Berechnung einer Schnittmengenfläche zwischen dieser Projektion und der aus dem Vektor ermittelten Scheinwerferposition im Korrelationsbild KB wird eine Übereinstimmung f des Neigungswinkels α mit den Bildinformationen, eine so genannte ”Goodness of fit”, für unterschiedliche Neigungswinkel α berechnet.
  • 7 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Übereinstimmung f des Neigungswinkel α mit den Bildinformationen. Das Maximum der Übereinstimmung f gibt den gemessenen Neigungswinkel α an, für den sich eine bestmögliche Übereinstimmung f zwischen einem Scheinwerfermodell und den ausgewerteten Bilddaten ergibt.
  • In 8 ist ein Verlauf der globalen Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung AV im Korrelationsbild KB in Abhängigkeit von der Entfernung E von den Scheinwerfern dargestellt. Diese Darstellung zeigt exemplarisch einen Zusammenhang zwischen der Entfernung E der Hell-Dunkel-Grenze HDG zu den Scheinwerfern und der resultierenden Bildzeile im Korrelationsbild KB, wobei aus der Darstellung eine Messgenauigkeit abschätzbar ist.
  • Bei einer Einbauhöhe der Scheinwerfer von 70 cm muss sich gemäß gesetzlicher Vorschriften die Hell-Dunkel-Grenze HDG in einer Entfernung E von 70 m vom Scheinwerfer befinden. Anhand der 8 zeigt sich, dass ein Unterschied von 6 Pixeln im Korrelationsbild KB ausreicht, um die Entfernung E der Hell-Dunkel-Grenze HDG von 70 m auf 90 m zu erhöhen.
  • 9 zeigt einen Verlauf der globalen Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung AV im Korrelationsbild KB in Abhängigkeit vom Neigungswinkel α der Scheinwerfer. Hierbei wird ersichtlich, dass die zuvor beschriebene Änderung der Entfernung E um 20 m bzw. 6 Pixel eine Änderung im Neigungswinkel α der Scheinwerfer von 0,1 entspricht. Dies verdeutlicht, dass in besonders vorteilhafter Weise zusätzlich wie bereits beschreiben eine zeitliche Glättung erforderlich ist.
  • Bezugszeichenliste
    • AV
      Abblendlichtverteilung
      BA1
      Bildausschnitt
      BA2
      Bildausschnitt
      B1
      erstes Referenzbild
      B2
      zweites Referenzbild
      E
      Entfernung
      f
      Übereinstimmung
      FV
      Fernlichtverteilung
      GB
      gefiltertes Bild
      HDG
      Hell-Dunkel-Grenze
      KB
      Korrelationsbild
      POSE
      Position
      POSg
      globale Position
      POSl
      lokale Position
      α
      Neigungswinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19602005 A1 [0002]
    • DE 4341409 A1 [0003]

Claims (4)

  1. Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs, wobei mittels einer Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst wird und anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Erfassungseinheit ein erstes Referenzbild (B1) einer Abblendlichtverteilung (AV) und ein zweites Referenzbild (B2) einer Fernlichtverteilung (FV) erfasst werden, wobei das erste Referenzbild (B1) unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite Referenzbild (B2) unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung (AV) und der Fernlichtverteilung (FV) erfasst wird und aus den Referenzbildern (B1, B2) ein gemeinsames Korrelationsbild (KB) erzeugt wird, wobei anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung (AV) und der Fernlichtverteilung (FV) in dem Korrelationsbild (KB) eine globale Position (POSg) zumindest einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze (HDG) der Abblendlichtverteilung (AV) ermittelt wird, wobei die ermittelte globale Position (POSg) mit einer Soll-Position verglichen wird und bei einer ermittelten Abweichung der Scheinwerfer kalibriert und/oder justiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrastverhältnisse in einem Bildausschnitt (BA1) des Korrelationsbildes (KB) ermittelt werden, wobei zunächst eine lokale Position (POS) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in dem Bildausschnitt (BA1) ermittelt wird und in Abhängigkeit einer Position (POSE) des Bildausschnittes (BA1) in dem Korrelationsbild (KB) die globale Position (POSg) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in dem Korrelationsbild (KB) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der globalen Position (POSg) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) im Korrelationsbild (KB) und Kalibrationsdaten der Erfassungseinheit bei Annahme einer ebenen Fahrbahn eine Entfernung (E) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) zu dem Scheinwerfer ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Entfernung (E) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) zu dem Scheinwerfer und einer Einbauhöhe des Scheinwerfers ein Neigungswinkel (α) des Scheinwerfers bestimmt wird.
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