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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines Kraftfahrzeugumfeldes zum Testen von Fahrerassistenzsystemen.
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Fahrerassistenzsysteme zum Einsatz. Diese Systeme unterstützen den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, um die Sicherheit und den Komfort von Verkehrsteilnehmern im Straßenverkehr zu erhöhen. Dafür werden für verschiedenste Anwendungsbereiche unterschiedliche Systeme entwickelt. Im Allgemeinen sind Fahrerassistenzsysteme für Geschwindigkeits- und Abstandsregelungen bekannt, welche für die Einhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit und/oder eines bestimmten Sicherheitsabstands zu vorausfahrenden Fahrzeugen eingesetzt werden. Auch Spurwechsel- oder Spurhalte-Assistenzsysteme beziehungsweise Spurwechsel-Warnsysteme werden eingesetzt, um den Fahrer beim Wechsel zwischen Fahrspuren oder beim Halten in einer Fahrspur zu unterstützen und Unfallrisiken zu vermindern. Weiterhin kommen Fahrerassistenzsysteme zum Einsatz, welche die Sicht des Fahrers verbessern. Diese Systeme sind beispielsweise als Nachtsichtsysteme bekannt. Ebenfalls werden Einparkhilfen oder Einparksysteme im Kraftfahrzeug integriert, um dem Fahrer das Einparken des Fahrzeugs zu erleichtern oder sogar abzunehmen. Als besonders sicherheitsrelevante Fahrerassistenzsysteme sind die Bremsassistenten anzuführen. Bei den Bremsassistenzsystemen werden unfallkritische Situationen oder Gefahrensituationen erkannt beziehungsweise vorausgesagt, so dass entsprechende Warnungen an den Fahrer ausgegeben werden oder sogar Vorsorgemaßnahmen beziehungsweise Fahrzeugeingriffe vorgenommen werden können.
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Da die Fahrerassistenzsysteme sicherheitsrelevante Funktionen darstellen und sogar bestimmte Sicherheitseingriffe durchführen, entsteht eine Anforderung an diese Systeme hinsichtlich Sicherheit und Zuverlässigkeit. Deshalb werden bei der Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen verschiedene Tests durchgeführt, um schon im Entwicklungsprozess die Sicherheit und Zuverlässigkeit sicherzustellen. Die Tests werden einerseits im realen Betrieb der Kraftfahrzeuge in einer realen Verkehrssituation und andererseits auch im simulierten Betrieb in einer nachgestellten Verkehrssituation durchgeführt. Beim simulierten Betrieb wird das Kraftfahrzeugumfeld einer realen Umgebung nachempfunden, indem entweder ein reales Umfeld mit realen Mitteln nachgestellt oder ein irreales Umfeld durch Simulationen erzeugt wird.
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Durch die hohe Flexibilität und Einsatzbereitschaft stationärer Testsysteme für Fahrerassistenzsysteme werden hauptsächlich simulierte, irreale Umfelder mit simulierten Verkehrssituationen verwendet. Die Datenbasis für die Simulation wird entweder mittels Simulatoren synthetisch generiert oder durch Messungen beziehungsweise Aufzeichnungen von realen Umgebungen und realen Verkehrssituationen über entsprechende Erfassungseinrichtungen ermittelt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2007 031 040 A1 beschreibt eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs. Mit der Prüfvorrichtung wird ein Umfeld simuliert, um eine Reaktion des Fahrerassistenzsystems auszulösen. Dazu sind ein Simulator und eine Simulator-Sendeeinrichtung vorgesehen, wobei die Simulator-Sendeeinrichtung einen oder mehrere Strahler umfasst, die zum Beispiel ein elektromagnetisches Signal im optischen Frequenzbereich aussenden. Das erzeugte Umfeldsimulationssignal wird durch das Assistenzsystem über die Fahrzeugsensoren wie ein gegenständliches, reales Umfeld wahrgenommen. Weiterhin wird beschrieben, dass das Umfeld in Form eines optischen Bildes oder Filmes dargestellt werden kann. Die Simulator-Sendeeinrichtung ermöglicht die Simulation eines einfachen Lichtsignals in Form von Helligkeitsvariationen oder einfachen Farbvariationen.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 001 256 A1 geht ein Verfahren zum Einrichten eines Verkehrsobjekt-Erkennungssystems unter Verwendung eines Szenengenerators hervor. Der Szenengenerator simuliert verschiedene dreidimensionale Verkehrssituationen mit wenigstens einem Verkehrsobjekt. Mit einer Projektionseinrichtung werden entsprechende Signale erzeugt, welche die Verkehrssituationen darstellen und einer Auswerteeinrichtung mit einer Mustererkennung zum Erkennen von Verkehrsobjekten zuführen. Die Mustererkennung wird basierend auf den Abweichungen zwischen den simulierten und den erkannten Verkehrsobjekten trainiert.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 013 336 A1 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung hervor, um eine automatisierte und reproduzierbare Durchführung von komplexen Simulationen und Tests von kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen unter Laborbedingungen zu ermöglichen. Das Fahrerassistenzsystem wird in einer irrealen Simulationsumgebung getestet und/oder trainiert. Dazu ist ein Videoprojektor vorgesehen, welcher Vorlagenbilder direkt auf eine Bildebene der Kamera des Fahrerassistenzsystems projiziert. Die Vorlagenbilder werden also nicht auf eine Leinwand projiziert, sondern direkt der Kamera zugeführt und auf deren Bildebene abgebildet. Zur Simulation von Situationen in der Umgebung des Fahrzeugs werden die Eigenschaften der Vorlagenbilder durch den Videoprojektor eingestellt.
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Für Fahrerassistenzsysteme mit sicherheitsrelevanten Funktionen zur Objekterkennung beziehungsweise Mustererkennung, beispielsweise mit Fußgängerschutzfunktionen, ist ein höchstes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit sicherzustellen. Insbesondere bei Bremsassistenten ist eine sichere und eindeutige Erkennung von Verkehrsteilnehmern oder Gefahrensituationen notwendig. Die in den Fahrerassistenzsystemen enthaltenen Funktionen zur Objekterkennung beziehungsweise Mustererkennung müssen deshalb bereits im Entwicklungsprozess unter möglichst realitätsgetreuen Randbedingungen getestet werden. Deshalb werden für die Entwicklung von modernen, kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen mit Objekterkennung besondere Anforderungen an die Darstellung des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs erhoben, welche durch die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht ausreichend erfüllt werden können.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Darstellung eines Kraftfahrzeugumfeldes zum Testen von Fahrerassistenzsystemen bereitzustellen.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein vorteilhaftes Verfahren zur Darstellung eines Kraftfahrzeugumfeldes zum Testen von Fahrerassistenzsystemen bereit. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine realitätsgetreue Darstellung des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs ermöglicht, um ein kamerabasiertes Fahrerassistenzsystem mit Objekterkennung zu testen.
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Für die realitätsgetreue Darstellung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs werden Abbildungen realer Verkehrs- und Umfeldsituationen und realer Objekte verwendet. Die Abbildung realer Verkehrs- und Umfeldsituationen sowie realer Objekte kann das gesamte elektromagnetische Spektrum, vorzugsweise jedoch das sichtbare und infrarote Frequenzspektrum, betreffen. Die realitätsgetreue Darstellung des Umfeldes wird aus wenigstens zwei Abbildungen zusammengesetzt. Die wenigstens zwei Abbildungen sind derart zueinander angeordnet, dass eine zusammengesetzte Darstellung des realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs gebildet wird. Die zusammengesetzte realitätsgetreue Darstellung des Umfeldes wird aus wenigstens zwei unterschiedlichen Abbildungen aufgebaut, welche aus einer Abbildungsdatenbank mit einer Vielzahl unterschiedlicher Abbildungen entnommen wurden.
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In der Abbildungsdatenbank befindet sich eine Vielzahl unterschiedlicher Abbildungen realer Verkehrs- und Umfeldsituationen und realer Objekte, welche in Abbildungen von Verkehrs- und Umfeldsituationen und in Abbildungen von Objekten klassifiziert werden können. Die realitätsgetreue Darstellung des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs wird aus wenigstens zwei Abbildungen zusammengesetzt, wobei wenigstens eine Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation und wenigstens eine Abbildung eines realen Objektes verwendet wird. Die verschiedenen Abbildungen werden durch Aufzeichnungen von realen Verkehrs- und Umfeldsituationen und realen Objekten erzeugt und unter entsprechender Klassifizierung in der Abbildungsdatenbank abgelegt. Als reale Verkehrs- und Umfeldsituationen sind real existierende, sich in Ruhe oder in Bewegung befindliche Gegenstände und Lebewesen in einem definierten realen System zu verstehen und werden als Gesamtheit betrachtet. Diese realen Verkehrs- und Umfeldsituationen können für den Beobachter zufällig entstehen oder mittels realen Gegenständen und Lebewesen nachgestellt werden. Als reale Objekte sind separate, individuelle, reale Gegenstände und Lebewesen zu verstehen, welche sich in einem realen System befinden.
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Die Abbildungen werden mittels eines Kamerasystems mit Speichereinrichtung aufgezeichnet, wobei das Kamerasystem zur Aufzeichnung von Verkehrs- und Umfeldsituationen vorzugsweise während einer Aufzeichnungsfahrt an einem Referenzkraftfahrzeug und zur Aufzeichnung von Objekten vorzugsweise stationär positioniert ist. Als Kamera kann beispielsweise eine Fotokamera, Filmkamera oder auch eine Thermografiekamera dienen.
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Zur Aufzeichnung von realen Verkehrs- und Umfeldsituationen kann sich das Kamerasystem relativ zum Verkehr und zum Umfeld in Ruhe befinden oder sich während der Aufzeichnungsfahrt mit einem Referenzfahrzeug zum Verkehr und zum Umfeld bewegen. Bei der Abbildung der realen Verkehrs- und Umfeldsituation kann es sich um wenigstens eine Standbildaufnahme, um eine Abfolge von Standbildern oder um einen Film handeln.
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Zur Aufzeichnung von realen Objekten, wie Personen, Tieren oder Gegenständen kann das Kamerasystem stationär positioniert werden. Die Objekte können sich gegenüber dem Kamerasystem bewegen beziehungsweise bewegt werden oder sich gegenüber dem Kamerasystem in Ruhe befinden. Bei der Abbildung der realen Objekte kann es sich um wenigstens eine Standbildaufnahme, um eine Abfolge von Standbildern oder um einen Film handeln.
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In einer Verarbeitungseinrichtung wird wenigstens eine Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation aus der Aufzeichnung einer Verkehrs- und Umfeldsituation mit wenigstens einer Abbildung eines realen Objektes aus der Aufzeichnung eines Objektes kombiniert, um eine zusammengesetzte Darstellung des realen Umfelds des Kraftfahrzeugs zu bilden. Dafür werden aus der Datenbank wenigstens zwei Abbildungen entnommen, gegebenenfalls verändert und zusammengeführt. Bei der zusammengesetzten Darstellung kann es sich um eine Zusammensetzung wenigstens zweier Standbilder, wenigstens einem Standbild und wenigstens einem Film oder wenigstens zweier Filme handeln. Vorzugsweise werden die Abbildungen in der Verarbeitungseinrichtung digital verarbeitet, um eine möglichst hohe Qualität und Verarbeitungsvielfalt zu gewährleisten.
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Für verschiedene Testszenarien werden die jeweiligen Abbildungen nach Anforderung hinsichtlich der geometrischen Darstellung verändert, beispielsweise maßstabsgerecht vergrößert, verkleinert und/oder nichtmaßstabsgerecht verzerrt oder gestaucht, gedreht und gespiegelt. Auch die optischen Eigenschaften der Abbildungen, wie Helligkeit, Kontrast, Schärfe, Farbton, Sättigung, Farbbalance und/oder Farbtiefe und so weiter können verändert werden. Die Veränderungen für eine Abbildung können örtlich konstant oder veränderlich und/oder zeitlich konstant oder veränderlich sein.
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Die wenigstens zwei Abbildungen werden entsprechend den individuellen Testanforderungen hinsichtlich geometrischer und/oder optischer Eigenschaften verändert und in einer vorbestimmten konstanten oder zeitlich veränderlichen Position zueinander zu einer Darstellung eines Kraftfahrzeugumfeldes zum Testen von Fahrerassistenzsystemen zusammengesetzt.
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Durch die zeitliche Veränderung geometrischer und/oder optischer Eigenschaften und/oder der Position einer als Standbild aufgezeichneten Abbildung, kann eine Bewegung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation oder eines realen Objektes nachgestellt werden.
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So kann zum Beispiel ein Standbild einer laufenden Person als Abbildung eines realen Objektes dienen, um durch die zeitliche Veränderung geometrischer und optischer Eigenschaften als ein sich bewegendes Objekt dargestellt werden.
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Die Zusammensetzung der wenigstens zwei Abbildungen kann derart erfolgen, dass sich die Abbildungen in vorbestimmten Positionen entweder voneinander beabstandet befinden oder sich wenigstens teilweise oder sogar vollständig überlagern. Wenn sich die Abbildungen überlagern, sollten die Abbildungen über transparente Bereiche verfügen, um die Überlagerung mit der jeweiligen anderen Darstellung nicht zu stören. In vorteilhafter Weise verfügt eine Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation über einen transparenten Bereich, in welcher sich eine Abbildung eines realen Objektes integrieren soll. Weiterhin ist die Abbildung eines realen Objektes derart verändert, dass der Bereich um das Objekt transparent dargestellt wird. Die Transparenz kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, indem beispielsweise die optischen Eigenschaften verändert werden oder die Abbildung beschnitten wird. Beim Zusammensetzen können sich die Abbildungen ohne optische Beeinflussung untereinander überlagern.
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Die zusammengesetzte Darstellung des realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs wird mittels einer Ausgabeeinrichtung direkt auf die Bildebene einer Kamera eines zu testenden kamerabasierten Fahrerassistenzsystems oder auf eine von der Kamera des Fahrerassistenzsystems beobachteten, reflektierenden Projektionsfläche projiziert. Alternativ kann auch ein Display verwendet werden, welches die zusammengesetzte originalgetreue Darstellung zeigt. Das Display wird dann durch die Kamera des Fahrerassistenzsystems beobachtet.
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Alternativ kann die Zusammensetzung der wenigstens zwei Abbildungen auch erst durch die Projektion erfolgen, indem wenigstens zwei Ausgabeeinrichtungen verwendet werden, wobei jede Ausgabeeinrichtung eine Abbildung projiziert und die zusammengesetzte Darstellung des realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs durch die Projektion erstellt wird.
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Die Erfindung stellt ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Darstellung eines Kraftfahrzeugumfeldes zum Testen von Fahrerassistenzsystemen bereit, indem eine realitätsgetreue Darstellung eines Umfeldes eines Kraftfahrzeuges erzeugt wird und diese Darstellung von einem Kamerasystem eines kamerabasierten Fahrerassistenzsystems erfasst wird. Wenigstens eine Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation und wenigstens eine Abbildung eines realen Objektes wird aufgezeichnet, in einer Abbildungsdatenbank gespeichert und für eine realitätsgetreue Darstellung aus der Abbildungsdatenbank entnommen und verarbeitet. Eine zusammengesetzte realitätsgetreue Darstellung des Umfeldes wird unter Verwendung wenigstens einer Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation und wenigstens einer Abbildung eines realen Objektes gebildet und mittels wenigstens einer Ausgabeeinrichtung dargestellt.
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Ausführungsbeispiel
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigt:
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1: eine schematische Darstellung einer realen Abbildung einer Verkehrs- und Umfeldsituation,
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2: eine schematische Darstellung einer realen Abbildung eines Objektes und
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3: eine schematische Darstellung einer zusammengesetzten Darstellung eines realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs.
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Das erfindungemäße Verfahren zur Darstellung eines Kraftfahrzeugumfeldes zum Testen von Fahrerassistenzsystemen ermöglicht eine zusammengesetzte Darstellung eines realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs (3). Dazu werden reale Verkehrs- und Umfeldsituationen sowie reale Objekte mittels eines nicht dargestellten Kamerasystems aufgenommen und in einer nicht dargestellten Datenbank mit entsprechender Klassifizierung als Verkehrs- und Umfeldsituationen oder Objekt gespeichert. In der Datenbank sind demnach wenigstens eine Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation (1) und wenigstens eine Abbildung eines realen Objektes (2) gespeichert. Aus den Abbildungen können besonders interessante Abschnitte (1, 2) herausgeschnitten werden. So sind in der Abbildung einer realen Verkehrs und Umfeldsituation (1) ein erster Baum (3), ein Haus (4), ein zweiter Baum (5) und eine Fahrbahnmarkierung (6) zu finden, wobei ein erster interessanter Abschnitt (1) mit dem ersten Baum (3), dem Haus (4) und der Fahrbahnmarkierung (6) herausgeschnitten wird und in der Datenbank mit der Klassifizierung als Verkehrs- und Umfeldsituation abgespeichert wird. In der Abbildung eines realen Objektes (2) sind ein erstes Kind (7), ein zweites Kind (8), ein Fußball (9) und ein Fußballtor (10) zu finden, wobei ein zweiter interessanter Abschnitt (2) mit dem ersten Kind (7) herausgeschnitten wird und in der Datenbank mit der Klassifizierung als Objekt abgespeichert wird.
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Entsprechend der speziellen Anforderung einer Testkonfiguration zum Test eines Fahrerassistenzsystems werden geeignete Abbildungen aus der Datenbank entnommen, entsprechend den Anforderungen an geometrische und optische Eigenschaften verändert und zu einer zusammengesetzten Darstellung des realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs (3) verarbeitet. Für die zusammengesetzte Darstellung des realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs (3) wird der erste interessante Abschnitt (1) als Abbildung einer realen Verkehrs- und Umfeldsituation (1) und der zweite interessante Abschnitt (2) als Abbildung eines realen Objektes (2) aus der Datenbank entnommen. Die interessanten Abschnitte (1, 2) werden gemäß den Anforderungen der Testkonfiguration verzerrt beziehungsweise gespiegelt, um einen entsprechenden Straßenverlauf mit einem Objekt darzustellen.
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Die zusammengesetzte Darstellung des realen Umfelds eines Kraftfahrzeugs (3) wird mittels eines nicht dargestellten Projektors auf einer Projektionsfläche (11) abgebildet, wo diese zusammengesetzte Darstellung von einem in einem Kraftfahrzeug (12) integrierten kamerabasierten Fahrerassistenzsystem beobachtet und verarbeitet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster interessanter Abschnitt
- 2
- zweiter interessanter Abschnitt
- 3
- erster Baum
- 4
- Haus
- 5
- zweiter Baum
- 6
- Fahrbahnmarkierung
- 7
- erstes Kind
- 8
- zweites Kind
- 9
- Fußball
- 10
- Fußballtor
- 11
- Projektionsfläche
- 12
- Kraftfahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007031040 A1 [0005]
- DE 102008001256 A1 [0006]
- DE 102010013336 A1 [0007]
