DE102012014466A1 - Method for representation of scene for vehicle e.g. motor car, involves calculating image which shows scene from view of virtual camera depending on image while displaying image on display of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um eine ein Fahrzeug betreffende Szene insbesondere auf einer Anzeige innerhalb des Fahrzeugs darzustellen.The present invention relates to a method and apparatus for displaying a scene relating to a vehicle, in particular on a display within the vehicle.
Die
Die
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Darstellung einer Szene für ein Fahrzeug zu verbessern.The object of the present invention is to improve the prior art method of displaying a scene for a vehicle.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Darstellung einer Szene für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zur Darstellung einer Szene für ein Fahrzeug nach Anspruch 10 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.According to the invention, this object is achieved by a method for representing a scene for a vehicle according to
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Darstellung einer Szene für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei dieses Verfahren folgende Schritte umfasst:
- • Aufnehmen der Szene, beispielsweise mittels einer oder mittels mehrerer Kameras des Fahrzeugs, um ein oder mehrere Bilder der Szene zu erzeugen.
- • Bestimmen einer Position einer virtuellen Kamera. Dieser Schritt entspricht der Bestimmung eines bestimmten Raumpunkts, aus welchem die Szene betrachtet wird. Man kann sich vorstellen, dass in diesem Raumpunkt die virtuelle Kamera angeordnet ist, so dass die Szene quasi aus diesem Raumpunkt aufgenommen und somit dargestellt wird.
- • Bestimmen einer Richtung abhängig von der vorab bestimmten Position. Die virtuelle Kamera wird in diese Richtung ausgerichtet, um die Szene quasi in dieser Richtung aufzunehmen und somit darzustellen. Die Richtung kann dabei erfindungsgemäß auch durch eine Zielposition bestimmt werden, zu welcher die virtuelle Kamera ausgerichtet wird. Mit anderen Worten liegt ein in der Richtung ausgerichteter Vektor parallel zu einer Geraden, welche durch den Raumpunkt und die Zielposition verläuft.
- • Abhängig von dem Bild oder von den Bildern der Szene wird ein weiteres Bild bzw. weitere Bilder berechnet, welche die Szene aus der Sicht der virtuellen Kamera, die entsprechend der Richtung ausgerichtet ist, zeigen. Anders ausgedrückt werden die erfassten Bilder unter der Voraussetzung der Position der virtuellen Kamera und der Ausrichtung der virtuellen Kamera in weitere Bilder umgerechnet, welche die Szene aus Sicht der entsprechend ausgerichteten virtuellen Kamera zeigen.
- • Das oder die weiteren Bilder werden auf einer Anzeige des Fahrzeugs dargestellt.
- Recording the scene, for example by means of one or more cameras of the vehicle, to produce one or more images of the scene.
- • Determine a position of a virtual camera. This step corresponds to the determination of a particular point in space from which the scene is viewed. One can imagine that the virtual camera is arranged in this point in space, so that the scene is almost taken from this point in space and thus displayed.
- • Determining a direction depending on the predetermined position. The virtual camera is oriented in this direction to record the scene, so to speak, in this direction. According to the invention, the direction can also be determined by a target position to which the virtual camera is aligned. In other words, a vector aligned in the direction is parallel to a straight line passing through the spatial point and the target position.
- Depending on the image or images of the scene, another image (s) is calculated that shows the scene from the perspective of the virtual camera aligned with the direction. In other words, assuming the position of the virtual camera and the orientation of the virtual camera, the acquired images are converted into further images which show the scene from the perspective of the correspondingly aligned virtual camera.
- • The one or more images are displayed on a display of the vehicle.
Vorteilhafterweise wird die Richtung, in welcher die virtuelle Kamera die Szene betrachtet, abhängig von der gewählten Position der virtuellen Kamera eingestellt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass die Zielposition, über welche die zu bestimmende Richtung der virtuellen Kamera definiert wird, einer vorderen oder hinteren Eckkante des Fahrzeugs entspricht, wenn sich die Position der virtuellen Kamera in der Nähe der entsprechenden Eckkante befindet.Advantageously, the direction in which the virtual camera views the scene is adjusted depending on the selected position of the virtual camera. This makes it possible, for example, for the target position, via which the direction of the virtual camera to be defined is defined, to correspond to a front or rear corner edge of the vehicle if the position of the virtual camera is in the vicinity of the corresponding corner edge.
Das Bestimmen der Position der virtuellen Kamera kann dabei folgende Unterschritte umfassen:
- • Darstellen eines Auswahlbildes in Form einer zweidimensionalen Fläche, wobei dieses Auswahlbild das Fahrzeug und die Umgebung des Fahrzeugs darstellt. Unter einem Auswahlbild wird dabei ein Bild verstanden, über welches eine Auswahl, in diesem Fall die Position der virtuellen Kamera, getroffen wird.
- • Selektieren oder Bestimmen eines Punktes auf bzw. innerhalb der zweidimensionalen Fläche, wobei die zweidimensionale Fläche einem Oberflächenabschnitt eines Körpers entspricht, welcher das Fahrzeug beinhaltet. Mit anderen Worten wird ein Körper, beispielsweise eine Kugel, ein Ellipsoid oder ein Zylinder definiert, welcher so groß gewählt wird, dass dieser Körper das Fahrzeug und ein Teil der Umgebung des Fahrzeugs beinhaltet. Der Oberflächenabschnitt entspricht einem Teil der Oberfläche dieses Körpers.
- • Auf bzw. in diesem Oberflächenabschnitt wird ein Punkt bestimmt, welcher der Position der virtuellen Kamera entspricht.
- Representing a selection image in the form of a two-dimensional surface, this selection image representing the vehicle and the surroundings of the vehicle. In this case, a selection picture is understood to be an image via which a selection, in this case the position of the virtual camera, is made.
- Selecting or determining a point on or within the two-dimensional surface, wherein the two-dimensional surface corresponds to a surface portion of a body that includes the vehicle. In other words, a body, for example a ball, an ellipsoid or a cylinder is defined, which is chosen so large that this body includes the vehicle and part of the environment of the vehicle. The surface portion corresponds to a part of the surface of this body.
- • On or in this surface section, a point is determined which corresponds to the position of the virtual camera.
Das Auswahlbild, welches den Oberflächenabschnitt darstellt und über welches ein Benutzer die Position der virtuellen Kamera bestimmen kann, wird vorteilhafterweise auf einer entsprechenden Anzeige des Fahrzeugs abgebildet. Über entsprechende Bedienelemente kann dann der Fahrer des Fahrzeugs einen Punkt und damit die Position der virtuellen Kamera mittels der Anzeige bestimmen. Da das Auswahlbild das Fahrzeug und die Umgebung des Fahrzeugs darstellt, hat der Benutzer bei der Wahl der Position der virtuellen Kamera ein gutes Vorstellungsvermögen darüber, aus welchem Blickwinkel die weiteren Bilder das Fahrzeug zeigen werden.The selection image, which represents the surface portion and via which a user can determine the position of the virtual camera, is advantageously displayed on a corresponding display of the vehicle. The driver of the vehicle can then determine a point and thus the position of the virtual camera by means of the display via appropriate controls. Since the selection image is the vehicle and the environment of the Vehicle, the user in the choice of the position of the virtual camera has a good imagination about what angle the other images will show the vehicle.
Das Auswahlbild kann dabei auch dem weiteren Bild entsprechen. Mit anderen Worten kann das Auswahlbild das Fahrzeug und seine Umgebung aus Sicht der virtuellen Kamera zeigen. Zur Berechnung der ersten weiteren Bilder kann die Position der virtuellen Kamera beispielsweise als mittig oberhalb des Fahrzeugs angenommen werden, bevor diese Position der virtuellen Kamera dann von dem Fahrer verändert bzw. bestimmt wird.The selection picture can also correspond to the other picture. In other words, the selection image may show the vehicle and its surroundings from the perspective of the virtual camera. For calculating the first further images, the position of the virtual camera can be assumed, for example, as being centered above the vehicle, before this position of the virtual camera is then changed or determined by the driver.
Die zweidimensionale Fläche wird dabei vorteilhafterweise mittels einer Projektion ausgehend von dem Oberflächenabschnitt bestimmt. Die dazu eingesetzte Projektion ist ausgewählt als Element folgender Gruppe von möglichen Projektionen:
- • die Robinson-Projektion,
- • die gnomonische Projektion,
- • die flächentreue Kegelprojektion,
- • die Zylinderprojektion nach Miller,
- • die Kammer-Aitoff-Projektion,
- • die stereographische Projektion, und
- • die Behrmann-Projektion.
- • the Robinson projection,
- • the gnomonic projection,
- • the area-conical cone projection,
- • the cylinder projection according to Miller,
- The chamber Aitoff projection,
- • the stereographic projection, and
- • the Behrmann projection.
Das Auswahlbild kann in verschiedene Bereiche unterteilt werden, welche für einen Benutzer sichtbar dargestellt werden. Dabei umfasst jeder Bereich diejenigen Punkte der zweidimensionalen Fläche zusammen, welche derselben Zielposition zugeordnet werden.The selection image can be subdivided into different areas that are visibly displayed to a user. In this case, each area comprises those points of the two-dimensional area which are assigned to the same target position.
Dadurch kann der Benutzer vorteilhafterweise bereits bei der Wahl der Position der virtuellen Kamera über das Auswahlbild erkennen, auf welche Zielposition die virtuelle Kamera ausgerichtet wird, wenn der Benutzer einen entsprechenden Punkt innerhalb des Auswahlbildes selektiert.As a result, the user can advantageously already, when selecting the position of the virtual camera via the selection image, recognize to which target position the virtual camera is aligned when the user selects a corresponding point within the selection image.
Die Zielposition, mit deren Hilfe die Ausrichtung der virtuellen Kamera bestimmt wird, kann einem der folgenden Punkte entsprechen:
- • Dem Schwerpunkt des Fahrzeugs.
- • Dem untersten Punkt der linken oder rechten B-Säule des Fahrzeugs.
- • Die äußerste rechte vordere Ecke des Fahrzeugs.
- • Die äußerste linke vordere Ecke des Fahrzeugs.
- • Die äußerste rechte hintere Ecke des Fahrzeugs.
- • Die äußerste linke hintere Ecke des Fahrzeugs. Mit diesen Eckpunkten ist jeweils derjenige Punkt des Fahrzeugs gemeint, welcher auf der rechten bzw. linken Seite des Fahrzeugs am weitesten vorn bzw. hinten angeordnet ist. Sollte es mehrere Punkte geben, für welche die jeweilige Bedingung zutrifft, wird der Punkt in der Mitte dieser Punkte gewählt.
- • Den Punkt auf der auf der Fahrbahn verlaufenden Längsmittelachse des Fahrzeugs, welcher direkt vor dem Fahrzeug angeordnet ist.
- • Den Punkt auf der auf der Fahrbahn verlaufenden Längsmittelachse des Fahrzeugs, welcher direkt hinter dem Fahrzeug angeordnet ist.
- • The center of gravity of the vehicle.
- • The lowest point of the left or right B pillar of the vehicle.
- • The extreme right front corner of the vehicle.
- • The extreme left front corner of the vehicle.
- • The far right rear corner of the vehicle.
- • The far left rear corner of the vehicle. With these corner points in each case that point of the vehicle is meant, which is arranged on the right or left side of the vehicle farthest front or rear. If there are several points for which the respective condition applies, the point in the middle of these points is chosen.
- • The point on the longitudinal center line of the vehicle running on the roadway, which is located directly in front of the vehicle.
- • The point on the vehicle's longitudinal centerline, which is located directly behind the vehicle.
Zur Bestimmung der Zielposition abhängig von der gewählten Position der virtuellen Kamera kann beispielsweise diejenige Zielposition aus der Menge der möglichen Zielpositionen bestimmt werden, deren Abstand zur Position der virtuellen Kamera am kürzesten ist. Es ist allerdings auch möglich, im Vorfeld bestimmten Bereichen des Oberflächenabschnitts jeweils eine Zielposition zuzuordnen, so dass die entsprechende Zielposition gewählt wird, wenn die Position der virtuellen Kamera in dem entsprechenden Bereich des Oberflächenabschnitts gewählt wird.To determine the target position as a function of the selected position of the virtual camera, it is possible, for example, to determine that target position from the set of possible target positions whose distance to the position of the virtual camera is the shortest. However, it is also possible in advance to assign a target position to certain regions of the surface section, so that the corresponding target position is selected when the position of the virtual camera in the corresponding region of the surface section is selected.
Zur Vereinfachung der Berechnung des weiteren Bildes aus dem Blickwinkel der virtuellen Kamera kann das Fahrzeug in dem weiteren Bild auch nur abstrakt dargestellt werden. Unter der abstrakten Darstellung des Fahrzeugs wird dabei ein grob vereinfachtes Abbild des Fahrzeugs oder ein einfaches Modell des Fahrzeugs verstanden, welches das Fahrzeug in dem weiteren Bild darstellt. Zur Berechnung des weiteren Bildes muss daher nur die Position und Lage des Fahrzeugs in dem weiteren Bild bestimmt werden, um das Fahrzeug über das Abbild bzw. Modell in dem weiteren Bild bezüglich Position und Lage korrekt darzustellen.To simplify the calculation of the further image from the perspective of the virtual camera, the vehicle in the other image can also be displayed only abstractly. The abstract representation of the vehicle is understood to mean a roughly simplified image of the vehicle or a simple model of the vehicle, which represents the vehicle in the further image. To calculate the further image, therefore, only the position and position of the vehicle in the further image must be determined in order to correctly represent the vehicle via the image or model in the further image with respect to position and position.
Wenn die Position der virtuellen Kamera in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen vor dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und vor der Zielposition liegt, wird das weitere Bild vorteilhafterweise spiegelverkehrt berechnet und dargestellt.If the position of the virtual camera in the direction of travel of the vehicle is seen in front of the center of gravity of the vehicle and in front of the target position, the further image is advantageously calculated and displayed in mirror image.
Dadurch wird das Fahrzeug beispielsweise bei einer Position der virtuellen Kamera vor dem Fahrzeug spiegelverkehrt auf einer Anzeige des Fahrzeugs für den Fahrer dargestellt. Ein Objekt auf der linken Seite des Fahrzeugs ist dadurch auf der Anzeige ebenfalls links neben dem Fahrzeug abgebildet, was das Erfassen der Situation für den Fahrer vereinfacht.As a result, the vehicle is displayed mirror-inverted on a display of the vehicle for the driver, for example, at a position of the virtual camera in front of the vehicle. An object on the left side of the vehicle is thereby also displayed on the display to the left of the vehicle, which makes it easier for the driver to grasp the situation.
Die Einstellung der Position der virtuellen Kamera kann erfindungsgemäß mit Hilfe eines Touchpads, mittels eines Joysticks oder mittels einer Gestensteuerung erfolgen.The adjustment of the position of the virtual camera can be carried out according to the invention with the aid of a touchpad, by means of a joystick or by means of a gesture control.
Bei dem Einsatz eines Touchpads wird das Auswahlbild auf diesem Touchpad dargestellt, so dass der Fahrer die Position der virtuellen Kamera durch das Berühren eines entsprechenden Punktes des Touchpads bestimmen kann. Bei dem Einsatz eines Joysticks wird das Auswahlbild auf einer Anzeige dargestellt, auf welcher ein Cursor mit Hilfe des Joysticks bewegt wird, mittels welchem dann zur Bestimmung der Position der virtuellen Kamera ein Punkt auf der Anzeige selektiert wird. Bei der Auswahl der Position der virtuellen Kamera mit Hilfe der Gestensteuerung kann das Auswahlbild auf einer Anzeige dargestellt werden, auf welcher dann ein Cursor z. B. mit Handgesten, welche von einer Innenraumkamera des Fahrzeugs erfasst werden, gesteuert wird, wodurch dann ebenfalls die Position der virtuellen Kamera als Punkt auf der Anzeige mittels des Cursors selektiert wird.When using a touchpad, the selection image is displayed on this touchpad, so that the driver can determine the position of the virtual camera by touching a corresponding point of the touchpad. When using a joystick, the selection image becomes on a display shown, on which a cursor is moved by means of the joystick, by means of which then a point on the display is selected to determine the position of the virtual camera. When selecting the position of the virtual camera using the gesture control, the selection image can be displayed on a display on which then a cursor z. B. with hand gestures, which are detected by an interior camera of the vehicle, is controlled, whereby then also the position of the virtual camera is selected as a point on the display by means of the cursor.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Darstellung einer Szene für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung eine oder mehrere Kameras, eine Anzeige und Rechenmittel. Mit der oder den Kameras wird die Szene aufgenommen, um ein oder mehrere Bilder der Szene zu erzeugen. Mit Hilfe der Rechenmittel wird eine Position einer virtuellen Kamera bestimmt. Anschließend bestimmen die Rechenmittel abhängig von dieser Position eine Richtung, in welcher die virtuelle Kamera ausgerichtet ist. Zur Bestimmung dieser Richtung kann auch eine Zielposition verwendet werden, wobei die virtuelle Kamera zu dieser Zielposition ausgerichtet ist. Ausgehend von dem oder den Bildern berechnen die Rechenmittel ein oder mehrere Bilder, welche die Szene aus der Sicht der virtuellen Kamera darstellen. Dieses oder diese weiteren Bilder werden auf der Anzeige dargestellt.In the context of the present invention, a device for representing a scene for a vehicle is also provided. In this case, the device comprises one or more cameras, a display and computing means. The scene is taken with the camera (s) to produce one or more images of the scene. With the help of the computing means, a position of a virtual camera is determined. Subsequently, the computing means determine, depending on this position, a direction in which the virtual camera is aligned. To determine this direction, a target position can also be used, with the virtual camera being aligned with this target position. Based on the image (s), the computing means calculate one or more images representing the scene from the perspective of the virtual camera. This or these other images are displayed on the screen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.The advantages of the device according to the invention essentially correspond to the advantages of the method according to the invention, which have been carried out in detail in advance, so that a repetition is dispensed with here.
Schließlich wird ein erfindungsgemäßes Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.Finally, an inventive vehicle is provided which comprises a device according to the invention.
Die vorliegende Erfindung ist zum Einsatz bei Kraftfahrzeugen geeignet, um beispielsweise ein Einparken oder Ausparken des Fahrzeugs zu überwachen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie gleisgebundenen oder spurgeführten Fahrzeugen einsetzbar ist. Darüber hinaus lässt sich die vorliegende Erfindung auch zur Überwachung stationärer Einrichtungen einsetzen.The present invention is suitable for use in motor vehicles, for example, to monitor a parking or Ausparken the vehicle. Of course, the present invention is not limited to this preferred application, since the present invention is also applicable to ships, aircraft and track-bound or track-guided vehicles. In addition, the present invention can also be used to monitor inpatient facilities.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.In the following, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments of the invention with reference to the figures.
In
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Durch eine solche Projektion wird jedem Punkt des Oberflächenabschnitts
In
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Die Änderung der Position der virtuellen Kamera
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