DE102010063403A1 - Stereo camera system for driver assistance system used in motor vehicle, has common sensor that is provided in sensor assembly for processing images received through two lens units - Google Patents

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Abstract

The stereo camera system has two lens units (10,20) that are provided for receiving two different images of motor vehicle. The lens units are arranged side by side and are connected to a sensor assembly (30) through optical channels (12,22) respectively. A common sensor (32) is provided in sensor assembly for processing two received images.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stereokamerasystem für ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug. Dieses umfasst eine erste und ehe zweite Objektiveinheit zur Erfassung erster und zweiter Bilder, wobei die erste und die zweite Objektiveinheit in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind, um die Erfassung einer Situation aus zwei verschiedenen Blickwinkeln zu ermöglichen. Das Stereokamerasystem umfasst weiter eine Sensoranordnung zur Aufnahme und Verarbeitung der durch die erste und die zweite Objektiveinheit erfassten ersten und zweiten Bilder.The invention relates to a stereo camera system for a driver assistance system in a motor vehicle. It comprises a first and a second lens unit for acquiring first and second images, wherein the first and the second lens unit are arranged at a distance next to one another in order to enable the detection of a situation from two different viewing angles. The stereo camera system further comprises a sensor arrangement for receiving and processing the first and second images captured by the first and the second lens unit.

Zur Realisierung von Fahrerassistenzsystemen, wie z. B. einer Verkehrszeichenerkennung, einem Fernlichtassistenten oder einer Spurverlassenswarnung, werden Kamerasysteme eingesetzt. In der Vergangenheit waren die Kamerasysteme als Monokamerasystem mit einer einzigen Objektiveinheit ausgebildet. Monokamerasysteme weisen jedoch das Problem auf, dass die Genauigkeit hinsichtlich einer für die Realisierung mancher Fahrerassistenzsysteme erforderlichen Tiefenauflösung schnell erreicht ist. Die Tiefenauflösung ist beispielsweise bei einem System zur Auffahrwarnung von Bedeutung, welches bislang radarbasiert realisiert wurde. Aus Kostengründen sind nun Systeme in Entwicklung, welche die Auffahrwarnung videobasiert realisieren.For the realization of driver assistance systems, such. B. a traffic sign recognition, a high-beam assistant or a lane departure warning, camera systems are used. In the past, the camera systems were designed as a monocamera system with a single lens unit. Monocamera systems, however, have the problem that the accuracy with respect to a required for the realization of some driver assistance systems depth resolution is reached quickly. The depth resolution is important, for example, in a collision warning system, which has so far been realized radar-based. For reasons of cost, systems are now being developed which realize the collision warning based on video.

Es ist bekannt, dass durch die Verwendung eines Stereokamerasystems eine Erhöhung der Genauigkeit hinsichtlich der Erkennung der relevanten Informationen, hinsichtlich der Verarbeitung und hinsichtlich eines eventuellen Eingriffs in das Fahrzeug von Vorteil ist.It is known that by using a stereo camera system it is advantageous to increase the accuracy with regard to the recognition of the relevant information, with regard to the processing and with regard to a possible intervention in the vehicle.

Bekannte Stereokamerasysteme sind als monolithische Systeme aufgebaut, so dass diese – wie die in der Vergangenheit verwendeten Monokameras – im Gehäuse des Innenspiegels, dem sog. Spiegelfuß, untergebracht werden können. Bei monolithischen Stereokamerasystemen sind unmittelbar hinter den Objektiven jeweils die Sensoren zur Erfassung und Verarbeitung der durch die Objektive erfassten Bilder angeordnet. Um das Sichtfeld des Fahrers nicht zu stark einzuschränken, ist die Größe des Spiegelfußes jedoch begrenzt. Aufgrund dieser Randbedingung ergibt sich das Problem, dass die sog. Basisbreite, d. h. der Abstand zwischen den beiden Objektiven des Stereokamerasystems, je nach Ausführung, auf ca. 10 cm begrenzt ist.Known stereo camera systems are constructed as monolithic systems, so that they - like the monocameras used in the past - can be accommodated in the housing of the interior mirror, the so-called mirror base. In monolithic stereo camera systems, the sensors for detecting and processing the images captured by the lenses are arranged directly behind the lenses. In order not to restrict the driver's field of view too much, however, the size of the mirror base is limited. Due to this boundary condition, the problem arises that the so-called. Basis width, d. H. The distance between the two lenses of the stereo camera system, depending on the version, is limited to approx. 10 cm.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stereokamerasystem für ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welches bei geringst möglichem Bauraum eine möglichst hohe Genauigkeit hinsichtlich der Tiefenauflösung ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a stereo camera system for a driver assistance system in a motor vehicle, which enables the highest possible accuracy in terms of depth resolution with the least possible installation space.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Stereokamerasystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a stereo camera system according to the features of claim 1. Advantageous embodiments result from the dependent claims.

Die Erfindung schafft ein Stereokamerasystem für ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug. Dieses umfasst eine erste und eine zweite Objektiveinheit zur Erfassung erster und zweiter Bilder, wobei die erste und die zweite Objektiveinheit in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind. Es ist weiter eine Sensoranordnung zur Aufnahme und Verarbeitung der durch die erste und die zweite Objektiveinheit erfassten ersten und zweiten Bilder vorgesehen. Das Stereokamerasystem zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und die zweite Objektiveinheit über einen jeweiligen ersten und zweiten Lichtkanal mit der Sensoranordnung gekoppelt sind, über welche Lichtkanäle die ersten und zweiten Bilder auf einem gemeinsamen Sensor der Sensoranordnung projiziert werden.The invention provides a stereo camera system for a driver assistance system in a motor vehicle. This comprises a first and a second objective unit for detecting first and second images, wherein the first and the second objective unit are arranged at a distance next to one another. Furthermore, a sensor arrangement is provided for receiving and processing the first and second images captured by the first and the second lens unit. The stereo camera system is characterized in that the first and the second lens unit are coupled to the sensor arrangement via a respective first and second light channel, via which light channels the first and second images are projected onto a common sensor of the sensor arrangement.

Dadurch, dass in dem erfindungsgemäßen Stereokamerasystem ein gemeinsamer, d. h. ein einziger Sensor (z. B. ein CCD-Array) für zwei Objektiveinheiten vorgesehen ist, reduziert sich die Komplexität der nachgeschalteten Elektronik. Es sind insbesondere nur eine Belichtungssteuerung und eine Bildübertragungseinheit notwendig. Im Vergleich zu herkömmlichen Stereokamerasystemen monolithischer Bauart mit zwei Objektiveinheiten und zwei Sensoren ist weniger Bauraum notwendig. Hierdurch kann das Stereokamerasystem hinsichtlich des erforderlichen Bauraums flexibel in dem Fahrzeug angeordnet werden. Dadurch, dass die Lichtleitung von der ersten und zweiten Objektiveinheit zu der Sensoranordnung über jeweilige Lichtkanäle erfolgt, können Objektiveinheiten und Sensoranordnung räumlich entkoppelt voneinander angeordnet werden. Die Lichtkanäle sorgen für eine Lichtleitung zwischen der jeweiligen Objektiveinheit und der Sensoranordnung. Die Lichtkanäle sind bevorzugt derart ausgestaltet, dass kein Streulicht in diese gelangen kann.Characterized in that in the stereo camera system according to the invention a common, d. H. a single sensor (eg a CCD array) is provided for two lens units, the complexity of the downstream electronics is reduced. In particular, only one exposure control and one image transfer unit are necessary. In comparison to conventional monolithic stereo camera systems with two lens units and two sensors, less space is required. As a result, the stereo camera system can be flexibly arranged in the vehicle with regard to the required installation space. Due to the fact that the light transmission from the first and second objective unit to the sensor arrangement takes place via respective light channels, objective units and sensor arrangement can be arranged spatially decoupled from one another. The light channels provide a light pipe between the respective lens unit and the sensor array. The light channels are preferably designed such that no stray light can get into them.

Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, dass für die Rekonstruktion der Genauigkeit hinsichtlich der Tiefenauflösung die Basisbreite zwischen erster und zweiter Objektiveinheit maßgeblich ist. Durch den Einsatz von Lichtkanälen zwischen erster und zweiter Objektiveinheit und der Sensoranordnung kann die Basisbreite gegenüber herkömmlichen Stereokamerasystemen erhöht werden. Dies ist insbesondere auch deshalb möglich, da hinter der Objektiveinheit keine Platz beanspruchende Sensoranordnung vorgesehen werden muss. Dies hat zur Folge, dass die Objektiveinheiten und die Sensoranordnung räumlich voneinander entkoppelt in dem Fahrzeug angeordnet werden können.This embodiment is based on the consideration that the basic width between the first and second objective unit is decisive for the reconstruction of the accuracy with respect to the depth resolution. Through the use of light channels between the first and second lens unit and the sensor arrangement, the base width can be increased compared to conventional stereo camera systems. This is particularly possible because behind the lens unit no space-demanding sensor arrangement must be provided. This has the consequence that the lens units and the Sensor arrangement spatially decoupled from each other in the vehicle can be arranged.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor derart ausgebildet und derart mit dem ersten und dem zweiten Lichtkanal gekoppelt, dass das erste Bild auf eine erste Hälfte des Sensors und das zweite Bild auf eine zweite Hälfte des Sensors abbildbar sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ein in einem erfindungsgemäßen Stereokamerasystem eingesetzter Sensor der Sensoranordnung die doppelte Breite eines herkömmlichen Sensors aufweist.In an advantageous embodiment, the sensor is designed and coupled to the first and the second light channel such that the first image can be imaged on a first half of the sensor and the second image on a second half of the sensor. In other words, this means that a sensor of the sensor arrangement used in a stereo camera system according to the invention has twice the width of a conventional sensor.

Insbesondere umfasst die Sensoranordnung eine Ausleseeinheit, durch welche die erste und die zweite Hälfte des Sensors gemeinsam und synchron auslesbar sind. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit der Synchronisation eines sog. Bildeinzugs, welcher für die nachträgliche Prozessierung, für eine sog. Disparitätsberechnung und für eine dreidimensionale Rekonstruktion, erforderlich ist.In particular, the sensor arrangement comprises a readout unit, by means of which the first and the second half of the sensor can be read jointly and synchronously. This eliminates the need for synchronization of a so-called. Image draw, which is required for the subsequent processing, for a so-called. Disparitätsberechnung and for a three-dimensional reconstruction.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Sensoranordnung eine Vorverarbeitungseinheit, durch welche eine Disparitätsbestimmung der Bildpunkte des ersten und des zweiten Bilds durchführbar ist, wobei eine daraus abgeleitete Disparitätskarte einer Verarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt wird. Dadurch, dass keine Synchronisierung im Rahmen des Bildeinzugs zwischen zwei durch unterschiedliche Sensoren aufgenommenen Bildern erforderlich ist, kann die Disparitätsbestimmung bereits in einer Vorverarbeitungseinheit der Sensoranordnung erfolgen. Anstelle der bislang an die Verarbeitungseinheit übertragenen ersten und zweiten Bilder kann nun eine Disparitätskarte übertragen werden. Hierdurch reduziert sich die erforderliche Buslast, da weniger Daten an die Verarbeitungseinheit übertragen werden. Darüber hinaus kann die Reaktionsgeschwindigkeit des Stereokamerasystems erhöht werden. Hierdurch lassen sich die Funktionen von Fahrerassistenzsystemen weiter hinsichtlich Genauigkeit und Schnelligkeit verbessern.In a further expedient embodiment, the sensor arrangement comprises a preprocessing unit, by means of which a disparity determination of the pixels of the first and the second image can be carried out, wherein a disparity map derived therefrom is made available to a processing unit. Due to the fact that no synchronization is required in the context of image acquisition between two images recorded by different sensors, the disparity determination can already take place in a preprocessing unit of the sensor arrangement. Instead of the previously transmitted to the processing unit first and second images, a disparity card can now be transferred. This reduces the required bus load as less data is transferred to the processing unit. In addition, the reaction speed of the stereo camera system can be increased. As a result, the functions of driver assistance systems can be further improved in terms of accuracy and speed.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensoranordnung in einem Spiegelfuß eines Innenspiegels eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und die erste und/oder die zweite Objektiveinheit außerhalb des Spiegelfußes angeordnet sein können oder angeordnet sind. Bevorzugt ist hierbei eine symmetrische oder in etwa symmetrische Anordnung der Objektiveinheiten bezüglich der in der Mitte liegenden Sensoranordnung. Durch diese Ausgestaltung ist es auf einfache Weise möglich, die Basisbreite über die Größe des Spiegelfußes hinaus beliebig zu vergrößern.A further embodiment provides that the sensor arrangement is arranged in a mirror base of an interior mirror of a motor vehicle and the first and / or the second lens unit can be arranged outside the mirror base or are arranged. In this case, a symmetrical or approximately symmetrical arrangement of the objective units with respect to the sensor arrangement lying in the middle is preferred. With this configuration, it is possible in a simple manner to arbitrarily increase the base width beyond the size of the mirror base.

Es hat sich als bevorzugt herausgestellt, wenn der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Objektiveinheit mehr als 10 cm, insbesondere mehr als 15 cm und am Meisten bevorzugt etwa 20 cm beträgt. Hierdurch ist eine hohe Genauigkeit für die Erkennung und Verarbeitung der aufgenommenen Situation gegeben. Insbesondere kann auf einfache Weise ein dreidimensionales Bild mit einer hohen Tiefenauflösung erzeugt werden.It has been found preferable if the distance between the first and the second lens unit is more than 10 cm, in particular more than 15 cm and most preferably about 20 cm. This gives high accuracy for the detection and processing of the recorded situation. In particular, a three-dimensional image with a high depth resolution can be generated in a simple manner.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Objektiveinheit variabel einstellbar ist, indem der erste und/oder der zweite Lichtkanal in seinem Abstand zu der Sensoranordnung verändert werden. Der Abstand, d. h. die Basisbreite, wird z. B. zur Anpassung an die optischen Anforderungen einer dominanten Primärapplikation des Fahrerassistenzsystems gewählt. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Abstand abhängig von der Gesamtheit der in einem Kraftfahrzeug realisierten Sonderausstattungen, welche das Stereokamerasystem nutzen, gewählt wird. Ein kleinerer Abstand kann beispielsweise bei nicht notwendigen Stereoinformationen gewählt werden, wie dies zur Realisierung eines Fernlichtassistenten oder einer Verkehrszeichenerkennung der Fall ist. Ein größerer Abstand wird bei notwendigen Stereoinformationen, beispielsweise zur Realisierung einer Auffahrwarnung oder einer Spurverlassenswarnung, gewählt.In a further expedient embodiment, it is provided that the distance between the first and the second lens unit is variably adjustable by changing the first and / or the second light channel in its distance from the sensor arrangement. The distance, d. H. the base width, z. B. selected to adapt to the optical requirements of a dominant primary application of the driver assistance system. In other words, this means that the distance is selected depending on the totality of the special equipment realized in a motor vehicle, which use the stereo camera system. A smaller distance can be selected, for example, with unnecessary stereo information, as is the case for the realization of a high-beam assistant or traffic sign recognition. A greater distance is selected for necessary stereo information, for example for realizing a collision warning or a lane departure warning.

Der erste und/oder der zweite Lichtkanal können wahlweise jeweils einen Lichtwellenleiter oder jeweils einen oder mehrere gasgefüllte Hohlleitungen und Mittel zur Lichtumlenkung umfassen. Das Gas in den Hohlleitungen ist insbesondere Luft. Der Querschnitt der Hohlleitungen kann rund, z. B. kreisförmig, oder rechteckig oder allgemein polygonal sein. Die Verwendung eines kreisförmigen Querschnitts in Gestalt von Rohren erlaubt eine rotatorische Verdrehung um die Längsachse des Hohlleiters, wodurch Sensoranordnung und die über den betreffenden Hohlleiter mit der Sensoranordnung gekoppelte Objektiveinheit in ihrer Winkelstellung zueinander veränderbar sind. Hierdurch ist beispielsweise eine Anpassung an die Steilheit einer Frontscheibe möglich. Weiter können bauraumbedingte, weitere Komponenten im Spiegelfuß berücksichtigt werden.The first and / or the second light channel can optionally each comprise an optical waveguide or one or more gas-filled hollow lines and means for light deflection. The gas in the hollow pipes is in particular air. The cross section of the hollow lines can be round, z. B. circular, or rectangular or generally polygonal. The use of a circular cross-section in the form of tubes allows a rotational rotation about the longitudinal axis of the waveguide, whereby the sensor arrangement and coupled via the respective waveguide with the sensor assembly lens unit in their angular position are mutually variable. As a result, for example, an adaptation to the steepness of a windscreen is possible. Furthermore, space-related, further components in the mirror can be taken into account.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die erste und/oder die zweite Objektiveinheit bezüglich ihrer Querachse verdrehbar. Die Querachse liegt in einer Ebene, welche orthogonal zur optischen Achse der Objektiveinheit ist. Hierdurch ist zum einen die Anpassung an die Steilheit einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs möglich. Durch die Verdrehbarkeit der ersten und/oder der zweiten Objektiveinheit bezüglich ihrer Querachse können diese wie für eine Stereorekonstruktion notwendig angeordnet werden. Dabei müssen in beiden Bildern der gleiche Ausschnitt einer Szene abgebildet werden. Dabei ist es insbesondere ausreichend, wenn lediglich eine der beiden Objektiveinheiten um ihre Querachse bezüglich der Sensoranordnung verdreht wird. Dies hat zur Folge, dass die optischen Achsen der Objektiveinheit nicht mehr parallel, sondern, falls notwendig, in einem kleinen Winkel zueinander versetzt angeordnet sind.According to a further embodiment, the first and / or the second lens unit are rotatable with respect to their transverse axis. The transverse axis lies in a plane which is orthogonal to the optical axis of the lens unit. As a result, on the one hand, the adaptation to the steepness of a windscreen of the motor vehicle is possible. Due to the rotatability of the first and / or the second lens unit with respect to their transverse axis, these can be arranged as necessary for a stereo reconstruction. The same section of a scene must be displayed in both pictures. It is particularly sufficient if only one of the two lens units about its transverse axis is rotated with respect to the sensor assembly. This has the consequence that the optical axes of the lens unit are no longer arranged in parallel, but, if necessary, offset from each other at a small angle.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stereokamerasystems für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug, 1 a schematic representation of a stereo camera system according to the invention for use in a motor vehicle,

2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Frontscheibe eines Fahrzeugs, aus der die Anordnung des erfindungsgemäßen Stereokamerasystems hervorgeht, und 2 a schematic representation of a plan view of a windscreen of a vehicle, showing the arrangement of the stereo camera system according to the invention, and

3 eine Querschnittsdarstellung eines Mechanismus zur Veränderung der Basisbreite sowie zur Verdrehung einer Objektiveinheit relativ zu einer Sensoranordnung bezüglich einer Querachse der Objektiveinheit. 3 a cross-sectional view of a mechanism for changing the base width and for rotating an objective unit relative to a sensor arrangement with respect to a transverse axis of the lens unit.

1 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Kamerasystems für ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug. Dieses umfasst eine erste Objektiveinheit 10, eine Objektiveinheit 20 und eine Sensoranordnung 30. Die erste und die zweite Objektiveinheit 10, 20 umfassen im Wesentlichen eine Optik in der Form einer oder mehrerer Linsen, über welche Lichtstrahlen L1, L2 in einen jeweiligen ersten bzw. zweiten Lichtkanal 12, 22 geleitet werden. Der erste Lichtkanal 12 koppelt die erste Objektiveinheit 10 mit der Sensoranordnung 30. Der zweite Lichtkanal 22 koppelt die zweite Objektiveinheit 20 mit der Sensoranordnung 30. 1 shows the schematic structure of a camera system according to the invention for a driver assistance system in a motor vehicle. This includes a first lens unit 10 , an objective unit 20 and a sensor arrangement 30 , The first and the second lens unit 10 . 20 essentially comprise an optic in the form of one or more lenses, via which light beams L1, L2 in a respective first and second light channel 12 . 22 be directed. The first light channel 12 couples the first lens unit 10 with the sensor arrangement 30 , The second light channel 22 couples the second lens unit 20 with the sensor arrangement 30 ,

Die erste und die zweite Objektiveinheit erfassen somit jeweils erste und zweite Bilder, wobei die erste und die zweite Objektiveinheit 10, 20 in einem als Basisbreite bezeichneten Abstand b nebeneinander angeordnet sind. Die durch die erste und die zweite Objektiveinheit 10, 20 erfassten ersten und zweiten Bilder werden der Sensoranordnung 30 über den ersten und zweiten Lichtkanal 12, 22 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Dabei werden die über die Bilder Lichtkanäle 12, 22 auf einen gemeinsamen, d. h. einzigen, Sensor 32 der Sensoranordnung 30 projiziert.The first and the second lens unit thus respectively capture first and second images, wherein the first and the second lens unit 10 . 20 are arranged side by side in a distance b designated as the base width. The through the first and the second lens unit 10 . 20 detected first and second images are the sensor array 30 over the first and second light channel 12 . 22 fed for further processing. In the process, the light channels over the pictures become 12 . 22 to a common, ie single, sensor 32 the sensor arrangement 30 projected.

Der Sensor 32, der auf einem Schaltungsträger 34 aufgebracht ist, ist derart ausgebildet und derart mit dem ersten und zweiten Lichtkanal 12, 22 gekoppelt, dass das erste Bild auf eine erste Hälfte 32a des Sensors 32 und das zweite Bild auf eine zweite Hälfte 32b des Sensors 32 abgebildet wird. Dadurch bedingt, dass die Sensoranordnung 30 lediglich einen einzigen Sensor 32 aufweist, sind bei dem erfindungsgemäßen Stereokamerasystem auch nur eine (nicht dargestellte) Belichtungssteuerung und eine Bildübertragungseinheit notwendig. Im Vergleich zu Stereokamerasystemen herkömmlicher Bauart, welche zwei Objektiveinheiten und zwei Sensoren umfassen, reduziert sich somit die Komplexität der nachgeschalteten Elektronik. Darüber hinaus wird weniger Bauraum für die nachgeschaltete Elektronik benötigt.The sensor 32 standing on a circuit carrier 34 is applied, is formed and so with the first and second light channel 12 . 22 coupled that first picture to a first half 32a of the sensor 32 and the second picture on a second half 32b of the sensor 32 is shown. As a result, the sensor arrangement 30 only a single sensor 32 In the case of the stereo camera system according to the invention, only one exposure control (not shown) and one image transfer unit are necessary. Compared to conventional stereoscopic camera systems, which include two lens units and two sensors, thus reducing the complexity of the downstream electronics. In addition, less space is required for the downstream electronics.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Notwendigkeit der Synchronisation eines Bildeinzugs, welche für die nachträgliche Prozessierung der Disparitätsberechnung und der 3D-Rekonstruktion erforderlich ist, entfällt. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung 30 eine Ausleseeinheit umfasst, durch welche die erste und die zweite Hälfte 32a, 32b des Sensors 32 gemeinsam und synchron auslesbar sind. Die in der schematischen 1 nicht dargestellte Ausleseeinheit kann beispielsweise bereits auf dem Schaltungsträger 34 angeordnet sein.Another advantage is that there is no need to synchronize an image acquisition required for the subsequent processing of the disparity calculation and 3D reconstruction. In particular, it may be provided that the sensor arrangement 30 a read-out unit, through which the first and the second half 32a . 32b of the sensor 32 can be read jointly and synchronously. The in the schematic 1 not shown, for example, already on the circuit board 34 be arranged.

Ebenso kann eine nicht dargestellte Vorverarbeitungseinheit auf dem Schaltungsträger 34 vorgesehen sein, durch welche die bereits erwähnte Disparitätsbestimmung der Bildpunkte des ersten und des zweiten Bilds durchführbar ist, wobei eine daraus abgeleitete Disparitätskarte einer ebenfalls nicht dargestellten Verarbeitungseinheit zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt wird.Likewise, a pre-processing unit, not shown, on the circuit carrier 34 be provided, through which the aforementioned disparity determination of the pixels of the first and second image is feasible, with a derived disparity card of a processing unit, also not shown, is provided for further processing.

Um die durch die erste und die zweite Objektiveinheit 10, 20 erfassten ersten und zweiten Bilder auf den gemeinsamen Sensor 32 projizieren zu können, muss das auf die Objektiveinheit 10, 20 eintreffende Licht L1, L2 durch den ersten und den zweiten Lichtkanal 12, 22 derart gelenkt werden, dass dieses senkrecht auf den Sensor 32 auftrifft. Prinzipiell können der erste und/oder der zweite Lichtkanal 12, 22 jeweils als Lichtwellenleiter ausgebildet sein. Eine kostengünstigere Variante ergibt sich dadurch, dass der erste und/oder der zweite Lichtkanal jeweils in Gestalt von Hohlleitungen 14, 24 ausgebildet sind, welche über Mittel zur Lichtumlenkung verfügen.To the through the first and the second lens unit 10 . 20 captured first and second images on the common sensor 32 To be able to project that on the lens unit 10 . 20 incoming light L1, L2 through the first and the second light channel 12 . 22 be directed so that this perpendicular to the sensor 32 incident. In principle, the first and / or the second light channel 12 . 22 each be designed as an optical waveguide. A more cost-effective variant results from the fact that the first and / or the second light channel in each case in the form of hollow conduits 14 . 24 are formed, which have means for light deflection.

Jede der Hohlleitungen 14, 24 ist durch Hohlleitungsabschnitte gebildet. Die Anzahl der Hohlleitungsabschnitte bestimmt sich im Wesentlichen danach, wie die Objektiveinheiten 10, 20 relativ zu der Sensoranordnung 30 in dem Kraftfahrzeug angeordnet sind. Ferner kann die Anzahl der Hohlleitungsabschnitte durch die Art und Anzahl der Mittel zur Lichtumlenkung abhängen. Die Holleitungen 14, 24 können sowohl mit einem rechteckigen als auch mit einem kreisförmigen Querschnitt realisiert werden.Each of the hollow pipes 14 . 24 is formed by waveguide sections. The number of waveguide sections is essentially determined thereafter, as are the lens units 10 . 20 relative to the sensor arrangement 30 are arranged in the motor vehicle. Furthermore, the number of waveguide sections may depend on the type and number of light deflection means. The horn lines 14 . 24 can be realized with both a rectangular and a circular cross-section.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede der Hohlleitungen 14, 24 zwei Hohlleitungsabschnitte 14a, 14b bzw. 24a, 24b auf. Das durch die Objektiveinheiten 10, 20 in den ersten Hohlleitungsabschnitt 14a, 24a eintretende Licht trifft dort auf einen (hier im 45°-Winkel zur optischen Achse der Objektive angeordneten) Spiegel 13, 23, welcher das Licht in den jeweiligen zweiten Hohlleitungsabschnitt 14b, 24b umleitet. Am Ende der zweiten Hohlleitungsabschnitte 14b, 24b sind Prismen 15, 25 vorgesehen. Die Prismen 15, 25 sind derart angeordnet, dass das in den zweiten Hohlleitungsabschnitten 14b, 24b sich ausbreitende Licht senkrecht auf eine Oberfläche 18, 28 auftrifft. Jeweilige Oberflächen 17, 27 der Prismen 15, 25 sind mit der ersten bzw. zweiten Hälfte 32a, 32b des Sensors 32 plan verbunden. An einer Oberfäche 16 bzw. 26, welche im 45°-Winkel zu den Oberflächen 17 und 18 bzw. 27 und 28 der Prismen 15, 25 steht, wird das Licht L1, L2 auf den Sensor 32 umgelenkt, wobei dieses senkrecht auf den Sensor trifft. Um eine Lichtbrechung an den Oberflächen 16, 26 zu erzielen, ist ein lichtundurchlässiges Element 40 vorgesehen, welches an die Oberflächen 16, 26 angrenzt.In the in 1 shown embodiment, each of the hollow conduits 14 . 24 two waveguide sections 14a . 14b respectively. 24a . 24b on. That through the lens units 10 . 20 in the first waveguide section 14a . 24a entering light hits there (here at 45 ° to the optical axis the lenses arranged) mirror 13 . 23 which transmits the light into the respective second hollow section 14b . 24b redirects. At the end of the second hollow pipe sections 14b . 24b are prisms 15 . 25 intended. The prisms 15 . 25 are arranged such that in the second waveguide sections 14b . 24b spreading light perpendicular to a surface 18 . 28 incident. Respective surfaces 17 . 27 the prisms 15 . 25 are with the first or second half 32a . 32b of the sensor 32 connected plan. At a surface 16 respectively. 26 which are at 45 ° to the surfaces 17 and 18 respectively. 27 and 28 the prisms 15 . 25 stands, the light L1, L2 is on the sensor 32 deflected, which hits perpendicular to the sensor. To refract light on the surfaces 16 . 26 to achieve is an opaque element 40 provided, which to the surfaces 16 . 26 borders.

Auf welche Weise die Mittel zur Lichtumlenkung in einem jeweiligen Lichtkanal ausgebildet sind, ist von prinzipiell untergeordneter Bedeutung. Es muss durch den Lichtkanal und die darin vorgesehenen Lichtumlenkungen lediglich sichergestellt sein, dass auf die Objektiveinheiten auftreffendes Licht derart durch die Lichtkanäle gelenkt wird, dass dieses senkrecht auf die den Objektiveinheiten zugeordneten Sensorhälften auftritt.The way in which the means for light deflection are formed in a respective light channel is of subordinate importance in principle. It must merely be ensured by the light channel and the light deflections provided therein that light impinging on the objective units is directed through the light channels in such a way that it occurs perpendicular to the sensor halves associated with the objective units.

Der erste Lichtkanal 22 ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zweiteilig ausgebildet. Hierbei sind ein innerer Teil 24b' des Hohlleitungsabschnitts 24b und ein äußerer Teil 24b'' des Holleitungsabschnitts 24b konzentrisch zueinander und in Längsrichtung der Hohlleitung 24 verschiebbar zueinander gelagert. Durch ein Verschieben des inneren Teils gegenüber dem äußeren Teil des Hohlleitungsabschnitts 24b kann die Basisbreite b variiert werden. Dies ermöglicht die Anpassung an die optischen Anforderungen einer das Stereokamerasystem nutzenden Anwendung. Die Querverstellbarkeit kann beispielsweise durch eine in den Hohlleitungsabschnitten 24b', 24b'' ausgebildete Rasterung realisiert sein. Hierzu sind beispielsweise – wie dies in 3 gezeigt ist – in dem inneren Teil 24b' Vertiefungen 29-1 und in dem äußeren Teil 24b'' Wölbungen 29-2, oder umgekehrt, ausgebildet. Je nach Anzahl und Abstand der Vertiefungen und Wölbungen 29-1, 29-2 kann die Basisbreite b in einem werten Bereich verstellt werden.The first light channel 22 is formed in two parts according to a preferred embodiment. Here are an inner part 24b ' of the waveguide section 24b and an outer part 24b '' of the control panel section 24b concentric with each other and in the longitudinal direction of the hollow conduit 24 slidably mounted to each other. By moving the inner part relative to the outer part of the hollow section 24b the base width b can be varied. This allows adaptation to the optical requirements of an application using the stereo camera system. The Querverstellbarkeit can for example by a in the waveguide sections 24b ' . 24b '' trained screening be realized. These are, for example - as in 3 is shown - in the inner part 24b ' wells 29-1 and in the outer part 24b '' buckles 29-2 , or conversely, trained. Depending on the number and distance of the depressions and vaults 29-1 . 29-2 the basic width b can be adjusted within a certain range.

Sind die Querschnitte der Hohlleitungsabschnitte kreisrund ausgebildet, so kann eine Verdrehung des inneren Teils 24b' gegenüber dem äußeren Teil 24b'' des Hohlleitungsabschnitts 24b um dessen Längsache erfolgen, welche einer Querachse des Stereokamerasystems entspricht. Dies hat zur Folge, dass die optischen Achsen der Objektiveinheiten 10, 20 in einem Winkel zueinander angeordnet werden können.If the cross sections of the hollow conductor sections are circular, then a rotation of the inner part can take place 24b ' opposite the outer part 24b '' of the waveguide section 24b take its Längsache, which corresponds to a transverse axis of the stereo camera system. This has the consequence that the optical axes of the lens units 10 . 20 can be arranged at an angle to each other.

Ein kreisförmiger Querschnitt ermöglicht zudem einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Montage der Sensoranordnung 30 relativ zu den optischen Achsen der Objektiveinheiten 10, 20. Dieser Freiheitsgrad in Fahrzeug-Querrichtung erlaubt eine fahrzeugspezifisch optimale Positionierung im Spiegelfuß. Dabei können sowohl bauraumbedingte Gegebenheiten, wie beispielsweise zusätzliche optionale Komponenten im Spiegelfuß (z. B. Regel-Licht-Sensor), als auch die Fahrzeug-Scheibenneigung berücksichtigt werden.A circular cross-section also allows an additional degree of freedom of assembly of the sensor assembly 30 relative to the optical axes of the lens units 10 . 20 , This degree of freedom in vehicle transverse direction allows a vehicle-specific optimal positioning in the mirror base. In this case, both space-related conditions, such as additional optional components in the mirror base (eg rule-light sensor), as well as the vehicle wheel tilt can be considered.

Das in 1 schematisch dargestellte Stereokamerasystem wird insbesondere für Fahrerassistenzsysteme in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Solche Fahrerassistenzsysteme umfassen beispielsweise eine Spurverlassenswarnung, eine Verkehrszeichenerkennung, einen Fernlichtassistent oder auch eine Auffahrwarnung. Dadurch, dass die Basisbreite prinzipiell beliebig groß gemacht werden kann und bevorzugt zwischen 10 und 20 cm beträgt, kann eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der erreichbaren Tiefenauflösung der durch die Sensoranordnung detektierten Bilder erzielt werden.This in 1 schematically illustrated stereo camera system is used in particular for driver assistance systems in a motor vehicle. Such driver assistance systems include, for example, a lane departure warning, a traffic sign recognition, a high-beam assistant or even a collision warning. Because the base width can in principle be made arbitrarily large and is preferably between 10 and 20 cm, high accuracy can be achieved with regard to the achievable depth resolution of the images detected by the sensor arrangement.

Eine beispielhafte Möglichkeit, das erfindungsgemäße Stereokamerasystem in einem Fahrzeug zu integrieren, zeigt 2. Dabei ist eine Draufsicht auf die Frontscheibe 60 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 50 ist ein sog. Spiegelfuß eines Innenspiegels des Kraftfahrzeugs dargestellt, der im Bereich der Frontscheibe angeordnet ist. In diesem wird die Sensoranordnung 30 mit den Prismen 15, 25 und dem lichtdichten Element angeordnet. Die Lichtkanäle 12, 22 sowie die zugeordneten Objektiveinheiten 10, 20 ragen seitlich, insbesondere symmetrisch oder in etwa symmetrisch, aus dem Spiegelfuß 50 heraus und können z. B. im Übergangsbereich zwischen Frontscheibe 60 und Karosserie untergebracht werden. Da weder die Objektiveinheiten 10, 20 noch die Lichtkanäle 12, 22 einen großen Durchmesser aufweisen, kann die Anordnung mehr oder weniger „unsichtbar” erfolgen.An exemplary possibility to integrate the stereo camera system according to the invention in a vehicle, shows 2 , Here is a top view of the windscreen 60 a motor vehicle shown. With the reference number 50 is a so-called. Mirror of an interior mirror of the motor vehicle shown, which is arranged in the region of the windshield. In this the sensor arrangement 30 with the prisms 15 . 25 and the light-tight member. The light channels 12 . 22 as well as the assigned lens units 10 . 20 protrude laterally, in particular symmetrically or approximately symmetrically, from the mirror base 50 out and can z. B. in the transition region between windscreen 60 and body are housed. Because neither the lens units 10 . 20 still the light channels 12 . 22 have a large diameter, the arrangement can be made more or less "invisible".

In einer nicht dargestellten Variante könnte in dem Spiegelfuß 50 neben der Sensoranordnung 30 auch eine der beiden Objektiveinheiten 10 untergebracht werden. Lediglich die andere der beiden Objektiveinheiten würde dann seitlich aus dem Spiegelfuß herausragen, um eine Basisbreite b bereitstellen zu können, welche größer als die Breite des Spiegelfußes ist.In a variant not shown could be in the mirror 50 next to the sensor array 30 also one of the two lens units 10 be housed. Only the other of the two lens units would then protrude laterally out of the mirror base in order to be able to provide a base width b which is greater than the width of the mirror base.

Die Basisbreite eines Stereokamerasystems stellt immer amen Kompromiss zwischen dem beanspruchten Bauraum und der Genauigkeitsanforderung der umzusetzenden Anwendung (z. B. einem Fahrerassistenzsystem) dar. Grundsätzlich soll dabei der Bauraum minimiert und die Basisbreite maximiert werden. Anwendungsspezifisch können verschiedene Basisbreiten die Anforderungen erfüllen, wobei sicherheitskritische Anwendungen eine tendenziell höhere Basisbreite benötigen. Der vorgeschlagene Aufbau ermöglicht die Einstellung verschiedener Basisbreiten, indem wenigstens einer der beiden Lichtkanäle 12, 22 einseitig in der Länge variabel ausgeführt ist. Die anwendungsspezifisch optimale Einstellung der Basisbreite kann bei der Montage im Werk anhand der Ausstattungsliste des Fahrzeugs erfolgen. Die in Verbindung mit 3 beschriebenen Arretierungsmaßnahmen verdeutlichen die korrekte Einstellung in vordefinierte Positionen.The basic breadth of a stereo camera system always represents a compromise between the claimed installation space and the accuracy requirement of the application to be implemented (eg a driver assistance system). Basically, the installation space should be minimized and the base width maximized. Depending on the application, different base widths can meet the requirements, while safety-critical applications tend to require a higher base width. The proposed structure allows the setting of different base widths by at least one of the two light channels 12 . 22 one-sided variable in length. The application-specific optimum setting of the basic width can be carried out during assembly in the factory on the basis of the equipment list of the vehicle. The in conjunction with 3 Locking measures described illustrate the correct setting in predefined positions.

Das erfindungsgemäße Stereokamerasystem erhöht die Genauigkeit, insbesondere bei der maximal erzielbaren Tiefenauflösung eines dreidimensionalen Bilds. Darüber hinaus lässt sich das Stereokamerasystem kostengünstig realisieren.The stereo camera system according to the invention increases the accuracy, in particular at the maximum achievable depth resolution of a three-dimensional image. In addition, the stereo camera system can be realized cost-effectively.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
erste Objektiveinheitfirst lens unit
1212
erster Lichtkanalfirst light channel
1313
Spiegelmirror
1414
Hohlleitunghollow line
14a14a
HohlleitungsabschnittHollow pipe section
14b14b
HohlleitungsabschnittHollow pipe section
1515
Prismaprism
1616
Oberfläche des Prismas 15 Surface of the prism 15
1717
Oberfläche des Prismas 15 Surface of the prism 15
1818
Oberfläche des Prismas 15 Surface of the prism 15
2020
zweite Objektiveinheitsecond lens unit
2222
zweiter Lichtkanalsecond light channel
2323
Spiegelmirror
2424
Hohlleitunghollow line
24a24a
HohlleitungsabschnittHollow pipe section
24b24b
HohlleitungsabschnittHollow pipe section
24b'24b '
innerer Teil des Hohlleitungsabschnitts 24b inner part of the waveguide section 24b
24b''24b ''
äußerer Teil des Hohlleitungsabschnitts 24b outer part of the waveguide section 24b
2525
Prismaprism
2626
Oberfläche des Prismas 25 Surface of the prism 25
2727
Oberfläche des Prismas 25 Surface of the prism 25
2828
Oberfläche des Prismas 25 Surface of the prism 25
29-129-1
Vertiefungdeepening
29-229-2
Wölbungbulge
3030
Sensoranordnungsensor arrangement
3232
Sensorsensor
32a32a
erste Hälfte des Sensors 32 first half of the sensor 32
32b32b
zweite Hälfte des Sensors 32 second half of the sensor 32
3434
Schaltungsträgercircuit support
4040
lichtdichtes Elementlight-tight element
5050
Spiegelfußmirror
6060
Frontscheibewindscreen
bb
Basisbreite (Abstand zwischen erster und zweiter Objektiveinheit)Base width (distance between first and second lens unit)
L1L1
Lichtstrahlen durch erste ObjektiveinheitLight rays through first lens unit
L2L2
Lichtstrahlen durch zweite ObjektiveinheitLight rays through second lens unit

Claims (10)

Stereokamerasystem für ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug, umfassend: – eine erste und eine zweite Objektiveinheit (10, 20) zur Erfassung erster und zweiter Bilder, wobei die erste und die zweite Objektiveinheit (10, 20) in einem Abstand (b) nebeneinander angeordnet sind; – eine Sensoranordnung (30) zur Aufnahme und Verarbeitung der durch die erste und die zweite Objektiveinheit (10, 20) erfassten ersten und zweiten Bilder; dadurch gekennzeichnet, dass – die erste und die zweite Objektiveinheit (10, 20) über einen jeweiligen ersten und zweiten Lichtkanal (12, 22) mit der Sensoranordnung (30) gekoppelt sind, über welche Lichtkanäle (12, 22) die ersten und zweiten Bilder auf einen gemeinsamen Sensor (32) der Sensoranordnung (30) projiziert werden.Stereo camera system for a driver assistance system in a motor vehicle, comprising: - a first and a second lens unit ( 10 . 20 ) for detecting first and second images, wherein the first and the second objective unit ( 10 . 20 ) are arranged next to each other at a distance (b); A sensor arrangement ( 30 ) for receiving and processing by the first and the second lens unit ( 10 . 20 ) captured first and second images; characterized in that - the first and the second lens unit ( 10 . 20 ) via a respective first and second light channel ( 12 . 22 ) with the sensor arrangement ( 30 ), via which light channels ( 12 . 22 ) the first and second images on a common sensor ( 32 ) of the sensor arrangement ( 30 ) are projected. Stereokamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (32) derart ausgebildet und derart mit dem ersten und dem zweiten Lichtkanal (12, 22) gekoppelt ist, dass das erste Bild auf eine erste Hälfte (32a) des Sensors (32) und das zweite Bild auf eine zweite Hälfte (32b) des Sensors (32) abbildbar sind.Stereo camera system according to claim 1, characterized in that the sensor ( 32 ) are formed in such a way and with the first and the second light channel ( 12 . 22 ) is coupled, that the first image on a first half ( 32a ) of the sensor ( 32 ) and the second picture on a second half ( 32b ) of the sensor ( 32 ) are mapped. Stereokamerasystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (30) eine Ausleseeinheit umfasst, durch welche die erste und die zweite Hälfte (32a, 32b) des Sensors (32) gemeinsam und synchron auslesbar sind.Stereo camera system according to claim 2, characterized in that the sensor arrangement ( 30 ) comprises a readout unit through which the first and second halves ( 32a . 32b ) of the sensor ( 32 ) are jointly and synchronously readable. Stereokamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (30) eine Vorverarbeitungseinheit umfasst, durch welche eine Disparitätsbestimmung der Bildpunkte des ersten und des zweiten Bilds durchführbar ist, wobei eine daraus abgeleitete Disparitätskarte einer Verarbeitungseinheit zur Verfügung gestellt wird.Stereo camera system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement ( 30 ) comprises a preprocessing unit, by means of which a disparity determination of the pixels of the first and the second image is feasible, wherein a disparity map derived therefrom is made available to a processing unit. Stereokamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (30) in einem Spiegelfuß (50) eines Innenspiegels eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und die erste und/oder die zweite Objektiveinheit (10, 20) außerhalb des Spiegelfußes (50) angeordnet sein können oder angeordnet sind.Stereo camera system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement ( 30 ) in a mirror base ( 50 ) of an interior mirror of a motor vehicle is arranged and the first and / or the second lens unit ( 10 . 20 ) outside the mirror base ( 50 ) may be arranged or arranged. Stereokamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (b) zwischen der ersten und der zweiten Objektiveinheit (10, 20) mehr als 10 cm, insbesondere mehr als 15 cm und am meisten bevorzugt etwa 20 cm beträgt.Stereo camera system according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (b) between the first and the second lens unit ( 10 . 20 ) more than 10 cm, especially more than 15 cm and most preferably about 20 cm. Stereokamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (b) zwischen der ersten und der zweiten Objektiveinheit (10, 20) variabel einstellbar ist, indem der erste und/oder der zweite Lichtkanal (12, 22) in seinem Abstand zu der Sensoranordnung verändert wird.Stereo camera system according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (b) between the first and the second lens unit ( 10 . 20 ) is variably adjustable by the first and / or the second light channel ( 12 . 22 ) is changed in its distance to the sensor arrangement. Stereokamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Lichtkanal (12, 22) jeweils einen Lichtwellenleiter umfassen.Stereo camera system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first and / or the second light channel ( 12 . 22 ) each comprise an optical waveguide. Stereokamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Lichtkanal (12, 22) jeweils einen oder mehrere Gas gefüllte Hohlleitungen (14, 24) und Mittel zur Lichtumlenkung (13, 15; 23, 25) umfassen.Stereo camera system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first and / or the second light channel ( 12 . 22 ) each one or more gas-filled hollow conduits ( 14 . 24 ) and means for light redirection ( 13 . 15 ; 23 . 25 ). Stereokamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Objektiveinheit (12, 22) bezüglich ihrer Querachse verdrehbar sind.Stereo camera system according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second lens unit ( 12 . 22 ) are rotatable with respect to their transverse axis.
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