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Stand der Technik
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Im Bereich der Fahrzeugtechnik werden vermehrt Kameras eingesetzt um den Fahrer in verschiedenen Fahrsituationen zu unterstützen. In der Klasse der bildgebenden Systeme haben sich bereits Rückfahrkameras etabliert, die insbesondere in Einparksituationen das Unfallrisiko reduzieren.
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Die Rückfahrkamera wird in der Regel am Heck des Fahrzeugs angebracht, wie beispielsweise
DE 103 42 971 A1 in beschrieben. Das Kamerabild wird meistens ohne weitere Verarbeitung oder mit Einparkhilfslinien zur Darstellung gebracht.
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Weiterhin ist es bekannt, ausgehend von einer Kameraeinheit mit Fahrkorridor-Anzeigefunktion ein System zur Generierung von Fahrkorridormarkierungen vorzusehen.
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Während der Rückwärtsfahrt wird das Kamerabild von einer beispielsweise am Heckbereich des Fahrzeuges angeordneten Videokamera aufgenommen, im Fahrzeuginnenraum auf einem Display wiedergegeben. Auf die Bodenfläche der von der Kamera dargestellten Abbildung wird eine bestimmte 5 fahrzeugspezifische Markierung projiziert, die u. a. auch vom Lenkwinkel des Fahrzeuges abhängig ist.
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Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass lediglich von einer einzigen Kamera ein statisches Kamerabild erzeugt wird, welches ein eingeschränktes Sichtfeld aufweist und den Umgebungsbereich des einen Kamerabildes nicht berücksichtigt.
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Sowohl im PKW- als auch im Nutzfahrzeugbereich werden inzwischen Umsichtsysteme verwendet, die vier oder mehr Kameras mit großem Erfassungsbereich verwenden, um das Umfeld des Fahrzeugs aufzunehmen. Um diese Funktion zu erfüllen werden die Kameras mit Weitwinkelobjektiven oder speziellen Spiegeln ausgestattet, wobei die Rohbilder in eine für den Fahrer brauchbare Darstellung transformiert werden müssen. Eine verbreitete Darstellungsform stellt die virtuelle Draufsicht in der Art einer Vogelperspektive dar, die dem Fahrer eine gute Orientierung im Nahbereich des Fahrzeugs ermöglicht, wie beispielsweise in der
DE 60003750 T2 beschrieben.
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Der Nachteil dieser Darstellungsform besteht darin, dass entfernte Objekte überhaupt nicht angezeigt werden, obwohl sie von den Kameras erfasst wurden. Daher hat der Benutzer Probleme, sich in der Umgebung zu orientieren, beispielsweise wenn bei einer Rückwärtsfahrt ein 5 m entferntes Garagentor angefahren werden muss, welches außerhalb des Darstellungsbereiches der Vogelperspektivendarstellung liegt. Aus diesem Grund wird häufig die Vogelperspektivendarstellung mit einer zweiten Darstellung in der Perspektive einer Rückfahrkamera oder Umsichtkamera kombiniert, wobei das Bild der Umsichtdarstellung aus der Bildinformation einer oder mehrer Kameras des Umsichtsystems berechnet wird.
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Bei der Darstellung aus der Vogelperspektive wird prinzipiell davon ausgegangen, dass der Bereich um das Fahrzeug flach ist und der Höhe der Fahrbahnoberfläche entspricht. In dieser Draufsicht werden daher erhöhte Objekte wie Fahrzeuge, Gebäude oder Personen stark verzerrt dargestellt. Der visuelle Eindruck entspricht einem „Herunterklappen“ oder „In-die-Längeziehen“ des Objekts. Die Hypothese der flachen Welt in der Umgebung eines Fahrzeuges Ist generell nur im Nahbereich des Fahrzeugs mit hoher Wahrscheinlichkeit gültig.
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Andererseits kann davon ausgegangen werden, dass Objekte im Fernbereich in der Regel erhaben sind oder senkrecht stehen. Insbesondere wird diese Bedingung ab der Horizontlinie erfüllt und der Himmel sollte dementsprechend auf eine annähernd senkrechte Wand und nicht auf die Fahrbahnfläche projiziert werden. Es hat sich daher für die Darstellung der Umsicht als sinnvoll erwiesen, die Hypothese einer Projektionsfläche, welche annähernd senkrecht auf der Fahrbahnfläche steht, zu verwenden. Ein solches Verfahren ist z.B. in der älteren Patentanmeldung
DE 10 2011 014 368 A1 beschrieben.
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Nach der Erfindung wird der allgemeinere Begriff „Umsicht“ anstatt des eingeschränkten Begriffes „Rundumsicht“ verwendet. Der Begriff „Rundumsicht“ impliziert eine Abbildung der Umgebung über einen Blickwinkel von 360 Grad, der zwar auch bei der Erfindung möglich ist. Die Erfindung ist jedoch auf einen solchen Abbildungswinkel von 360 Grad nicht beschränkt, sondern beansprucht auch kleiner als 360 Grad ausgebildete Abbildungswinkel. Unter dem Begriff der „Umsicht“ werden nach der Erfindung deshalb alle Abbildungswinkel kleiner oder gleich 360 Grad verstanden.
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Beim Zusammenfügen der Bilder mehrerer Kameras zu der Darstellung einer Umsichtkamera ergibt sich häufig das Problem von Unstetigkeiten an den 30 Übergängen der Sichtbereiche zweier Kameras. Diese ergeben sich einerseits aus den verschiedenen Perspektiven der Kameras, andererseits entstehen bedingt durch die räumliche Positionierung der Kameras Verdeckungs- und Überlappungsbereiche.
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Die beiden beschriebenen Fälle der unerwünscht falschen Bilddarstellung sind sehr störend für den Benutzer des Umsichtsystems. Daher ist es das Ziel der Erfindung diese Effekte zu reduzieren.
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Insbesondere stellen Verdeckungsbereiche ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da andere Verkehrsteilnehmer die sich in diesem Bereich aufhalten nicht auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden. Andererseits sind große Überlappungsbereiche für den Betrachter sehr störend, da das „Wegdenken“ mehrfach dargestellter Objekte viel Aufmerksamkeit erfordert und vom eigentlichen Fahrgeschehen ablenkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Reduzierung der Verdeckungs- und Überlappungseffekte bei einer Umsichtdarstellung zu erreichen.
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Weiterer Stand der Technik ist in
US 2003/0021490 A1 und
DE 60218260 T2 offenbart.
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Die Aufgabe wird durch die technische Lehre des Anspruches 1 und des Anspruchs 7 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Verwendung einer Distanzinformation über die Entfernung eines Objekts in einem potentiell überlappenden Sichtbereich zweier Kameras gelöst.
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Entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren soll die Art der Zusammenfügung mehrerer Kamerabilder zu einer Umsichtdarstellung dynamisch verändert werden.
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Beim Zusammenfügen mehrerer Kamerabilder zu einer virtuellen Umsicht kann es in den Übergangsbereichen zwischen jeweils zwei Kamerabildern zu Fehldarstellungen kommen. Durch die Verwendung einer Distanzinformation zu dem nächsten Objekt in einem Übergangsbereich zwischen jeweils zwei Kameras kann diese Fehldarstellung verhindert werden.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt deshalb ein bildgebendes Fahrerassistenzsystem bestehend aus mindestens zwei Kameras mit Weitwinkelobjektiv, einer Distanzmesseinheit, einer Bildverarbeitungseinheit und einer Anzeigeeinheit. Die Bildverarbeitungseinheit generiert aus den Kamerabildern eine zusammengesetzte, virtuelle Umsicht, die einer Projektion auf einen das Fahrzeug umgebenden geschlossenen Polyeder bestehend aus einer konvexen Grundfläche, einer dazu parallelen Dachfläche und mindestens vier annähernd senkrecht darauf stehenden Seitenflächen entspricht. Ein Ausschnitt dieser virtuellen Umsicht wird auf der Anzeigeeinheit dargestellt. Es werden Bilddaten mindestens für einen Teil der annähernd senkrechten Seitenfläche berechnet.
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Die Anwendung der Erfindung liegt in der Unterstützung des Fahrers bei Park- und Rangiermanövern. Durch das optimierte Bilddarstellungssystem können gefährliche Verschattungseffekte sowie störende Wiederholungseffekte in der Bilddarstellung verhindert werden. Somit erhält der Fahrer in jeder Umgebungssituation eine optimale Bilddarstellung der virtuellen Umsicht.
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Zur Erzeugung der Umsichtdarstellung werden ein oder mehrere Kamerabilder entsprechend ihrer Aufnahmeposition am Fahrzeug auf einer virtuellen Projektionsfläche angeordnet. !n der vorgeschlagenen Implementierung wird die dynamische Anpassung der Zusammenfügung durch die Manipulation der virtuellen Projektionsfläche erreicht.
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Unter einer virtuellen Projektionsfläche wird eine Fläche im dreidimensionalen Raum verstanden. Sie Ist Teil eines mathematischen Abbildungsmodells, welches darauf gründet, dass die von einer Kamera aufgenommene Bildinformation rückwärts auf eine solche Projektionsfläche abgebildet wird. Diese mathematische Simulation berücksichtigt die Montagepositionen der Kameras am Fahrzeug sowie optischen Eigenschaften der Kameras um eine korrekte Bilddarstellung zu erzielen.
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Zur weiteren Erläuterung dient die Vorstellung, dass wenn man den Bildaufnahmesensor einer Kamera durch ein lichtdurchlässiges Dia und eine geeignete Lichtquelle ersetzen würde, sich auf einer realen zwei- oder dreidimensionalen Projektionsfläche die selbe Bilddarstellung ergeben würde wie auf der virtuellen Projektionswand.
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Die Erfindung arbeitet mit dieser virtuellen Projektionsfläche als Arbeitshypothese. Die so erzeugte virtuelle Projektionsfläche ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die virtuelle Projektionsfläche - entsprechend etwa der rechteckförmigen Kontur des Fahrzeuges als (gebogener dreidimensionaler) Raumkörper ausgebildet, der das Fahrzeug in einigem Abstand von seinen Körperkanten allseitig umgibt. Das Fahrzeug ist sozusagen in eine, das Fahrzeug allseitig umgebende, größere Schachtel hinein gestellt. Die Innenflächen der Schachtel sind die virtuellen Projektionsflächen. Die Schachtel muss jedoch nicht lösungsnotwendig das Fahrzeug von allen Seiten umgeben. Es reicht aus, die Schachtel an den Seiten zu schließen, an denen eine virtuelle Projektionsfläche gefordert ist. Alle anderen Seiten, die nicht als Projektionsflächen notwendig sind, können dann entfallen.
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Der sich aus der Formgebung einer Schachtel ergebende Raumformgedanke sieht vor. dass bodenseitige und parallel hierzu deckenseitige, ebene und horizontale Begrenzungsflächen vorhanden sind, die sozusagen den Boden und den Deckel der Schachtel bilden.
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In der Draufsicht sind die horizontalen boden- und deckeiseitigen Flächen der Schachtel bevorzugt mit abgerundeten Ecken ausgebildet.
Die Seitenflächen der Schachtel, die erfindungsgemäß die virtuellen Projektionsflächen bilden, sind - zur Vermeidung von rechtwinkligen Eckenkanten - gebogen und sind in ihrer Ebene etwa vertikal im Raum ausgerichtet. Sie erstrecken sich also senkrecht zu den boden- und deckelseitigen horizontalen Begrenzungsflächen der Schachtel und sind miteinander verbunden.
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Es handelt sich also um einen Raumkörper, der wie eine ovale Hutschachtel au sieht, der als virtueller Raumkörper das mit rechteckigen Raumkonturen beschriebene Fahrzeug umgibt. Das Fahrzeug ist sozusagen in den Innenraum der Schachtel mit allseitigem Abstand zu deren Seitenflächen hineingestellt.
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Es hat sich deshalb als vorteilhaft herausgestellt, für die Projektion einen geschlossenen Polyeder (vorher als Raumkörper oder Schachtel bezeichnet) bestehend aus einer konvexen Grundfläche, einer dazu parallelen Dachfläche und mindestens zwei annähernd senkrecht darauf stehenden Seitenflächen, die das Fahrzeug mindestens teilweise umgeben, zu verwenden. Die Seitenflächen eines solchen Polyeders bilden die Projektionsfläche. Es hat sich des Weiteren als vorteilhaft erwiesen, wenn die Übergänge der Seitenflächen des Polyeders durch Rundungen gebildet werden.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass eine Bildverarbeitungseinheit mindestens zwei Kamerasignale und eine Distanzinformation erhält und diese mittels eines Projektionsflächenmodells und einer Projektionsflächenmanipulationseinheit in eine Darstellungsanleitung überführt. Die Darstellungsanleitung wird von der Bildtransformationseinheit auf die Kamerabilder angewendet, um die Bilddarstellung für den Benutzer zu erzeugen.
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Der etwa einer ovalen Hutschachtel entsprechende Raumkörper sollte möglichst in Fahrtrichtung und in Rückwärtsrichtung des Fahrzeuges gerade, vordere und hintere Seitenbegrenzungen aufweisen. Die Seitenflächen des Raumkörpers sind dann zueinander parallele, gerade Flächen.
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Die Ausbildung von geraden, zueinander parallelen Raumflächen zur Herstellung eines Raumkörpers, hat den Vorteil, dass die jeweils zueinander gerade ausgebildeten Stirnflächen und Seitenflächen mathematisch einfach zu berechnen sind.
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Es wurde erkannt, dass auch die Umgebungsinformation, z.B. eine Parklücke, die befahren werden muss, ein Garagentor, dessen Einfahrt getroffen werden muss und dergleichen mehr, ebenfalls in der Regel geradlinige Körperkanten aufweisen, und nur wenige dreidimensional geformte und gebogene Raumkonturen aufweisen.
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Aus diesem Grund werden - der Realität angepasste - Raumkonturen der virtuellen Projektionsfläche vorgeschlagen, die in dieser Form nicht bekannt waren.
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Bei der Erfindung wurde ferner als vorteilhaft erkannt, wenn insgesamt an einem Fahrzeug vier Kameras verwendet werden, wobei bevorzugt jeweils eine frontseitige und eine rückwärtige Kamera vorhanden sind. An den Seitenwänden des Fahrzeuges sind vorteilhaft jeweils einander gegenüberliegende und in entgegen gesetzte Richtung blickende Kameraeinheiten vorhanden.
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Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Erfindung kann auch vorsehen, dass lediglich drei Kameras verwendet werden. In diesem Fall ist dann eine an der rückwärtigen Front des Fahrzeuges angebrachte, nach hinten blickende Kamera mit zwei an den gegenüberliegenden Seitenwänden des Fahrzeuges angeordneten weiteren Kameras kombiniert.
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In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass lediglich eine frontseitige Kamera mit jeweils zwei seitlich entgegengesetzt blickenden Kameras kombiniert wird, während die rückwärtige Kamera nach einem anderen Prinzip arbeitet oder nicht in das erfindungsgemäße Modell einer virtuellen Projektionsfläche einbezogen ist.
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Die Erfindung ist demnach nicht auf die Anordnung von vier Kameras an einem Fahrzeug beschränkt.
Statt der angegebenen Anzahl von vier Kameras können auch mehr als vier Kameras vorhanden sein, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel alle Kameras bevorzugt einen Blickwinkel von mehr als 100 Grad aufweisen.
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Die Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Blickwinkel der Kameras beschränkt. Es kommt nur darauf an, dass die Kameras so angeordnet sind, dass sich die seitliche Begrenzung der Blickwinkel benachbarter Kameras in einem bestimmten Winkel außerhalb der Außenkontur des Fahrzeuges schneiden und dort einen Verschattungsbereich - den keine der beiden Kameras sieht - und einen sich daran anschließender Überlappungsbereich - den beide Kameras sehen - ausbilden.
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Der Verschattungsbereich ergibt sich ausgehend von der virtuellen Projektionsfläche nach innen in Richtung auf das Fahrzeug, was bedeutet, dass in diesem Bereich kein Objekt zu erkennen ist, während in dem sich nach außen über die Projektionsfläche heraus erstreckenden Überlappungsbereich Teile des Objektes doppelt dargestellt sind, und das Objekt dadurch schlecht erkennbar ist.
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Eine optimale Erkennung des Objektes ergibt sich dann, wenn das sich außerhalb der Fahrzeugkontur im Umgebungsbereich des Fahrzeuges befindliche Objekt, z. B. eine Person, genau im Übergangsbereich zwischen dem Verschattungsbereich und dem Überlappungsbereich befindet, d. h. wenn dieses Objekt sich etwa in der Ebene der virtuellen Projektionsfläche befindet.
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Hier setzt die Erfindung ein, die zum Gegenstand hat, dass mit Hilfe einer Distanzmesseinheit zwischen dem Fahrzeug und dem nächst liegenden, zu erkennenden Objekt eine Entfernungsmessung stattfindet und dass die Entfernungsmessung für die Veränderung (Verformung) der virtuellen Projektionsfläche herangezogen wird.
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Damit wird der Vorteil erreicht, dass die virtuelle Projektionsfläche an den Abstand des zu erkennenden Objektes in Richtung auf das Fahrzeug verschoben und damit angepasst wird, wodurch stets dafür gesorgt wird, dass sich das zu erkennende Objekt bei einer (derart verschobenen) Projektionsfläche immer im Bereich der Ebene Projektionsfläche befindet; es wird somit immer scharf und eindeutig, ohne Doppelbild oder Bildverschattung abgebildet. Die sich im Überlappungsbereich oder im Verschattungsbereich ausbildenden Bildstörungen werden somit bei der Erfassung und Abbildung des Objektes vermieden.
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Damit wird stets für eine optimale Darstellung des Objektes oder der Person im Umgebungsbereich des Fahrzeuges, nämlich im Überschneidungsbereich von zwei in etwa gleiche Richtung blickende Kameras gesorgt, weil der Schnittpunkt zwischen dem Überlappungsbereich und dem Verschattungsbereich stets entsprechend dem Entfernungssignal der Distanzmesseinrichtung nachgeführt wird. Die Seitenflächen des hutschachtelförmigen Raumkörpers werden somit winklig verschoben, sofern erkannt wurde, dass das abzubildende Objekt sich in diesem Bereich nicht mehr in der Ebene der Projektionsfläche befindet. Die Verschiebung erfolgt in dem Maß, dass durch die verschobene Projektionsfiäche stets dafür gesorgt wird, dass ein im Überlappungsbereich von zwei Kameras befindliches Objekt stets vollständig abgebildet wird. Eine solche Verschiebung erfolgt auch dynamisch entsprechend der Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit eines sich im Überlappungsbereich bewegenden Objektes.
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Im Ergebnis bedeutet dies eine dynamische Veränderung der Raumform der virtuellen Projektionsfläche und zwar bevorzugt im Überlappungsbereich der in etwa in gleiche Richtung blickenden Kameras.
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Entsprechend der Anzahl der Kameras, die verwendet werden, wird bevorzugt auch eine gleichartige Anzahl von Entfernungsmesseinrichtungen verwendet. Dies bedeutet, dass wenn es um einen kantenseitig das Fahrzeuges umgebenden Überlappungs- oder Verschattungsbereich geht, dass dann an jeder Kante des Fahrzeuges jeweils eine Distanzmesseinrichtung angeordnet ist, um in diesem Überlappungsbereich zwischen zwei in etwa gleiche Richtung blickende Kameras, deren Seitenstrahlen sich überlappen, eine Distanzmessung ausführen zu können.
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Mit dem Begriff „in gleiche Richtung blickende“ Kameras ist gemeint, dass die eine Kamera, z. B. rückseitig gerade nach hinten sieht und die Seitenkameras jeweils seitlich das Fahrzeug erfassen, dass sich aber die seitlichen Kameras mit ihren seitlichen Blickbegrenzungen mit der nach rückwärts erstreckenden Kamera überschneiden und damit einen sich im Innenraum der virtuellen Projektionsfläche erstreckenden Verschattungsbereich und einen sich im Außenraum der virtuellen Projektionsfläche erstreckenden Überlappungsbereich definieren.
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Für eine solche Distanzmessung können sämtliche bekannten Distanzmesseinrichtungen verwendet werden, die zum Stand der Technik gehören. Es wird hierbei bevorzugt, wenn eine Ultraschallmesseinrichtung verwendet wird, die einen bestimmten Messkegel von den Kanten des Kraftfahrzeuges aus in die Eckenbereiche der Umgebung sendet, um einen bestimmten Erfassungsbereich der Distanzmessung zu definieren. Als optische Distanzmessung kann die Interferometrie mit kohärenten Wellen verwendet werden. Diese ist bei der Messung von Längenänderungen sehr präzise. Die Genauigkeit hängt Im Wesentlichen von der benutzten Wellenlänge ab. In der Praxis werden Licht- und Radiowellen genutzt. Um mit einem Interferometer auch Entfernungen messen zu können, werden unter anderem das Phasenschiebeverfahren. die Weißlichtinterferometrie oder auch die konoskopische Holografie eingesetzt.
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Daneben kann als Distanzmessung die konfokale Abstandsmessung verwendet werden. Ein Konfokalsensor erhält nur ein Signal, wenn sich das Messobjekt genau im Fokus der Optik befindet. Die Konfokaltechnik ist eine direkte Messung, da sie Objekt oder Optik um die Messlänge verschiebt und die Verschiebung mit einem Referenzmaßstab vergleicht.
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Als Distanzmessung kommen auch indirekte Messverfahren in Betracht. Alle indirekten Methoden haben gemeinsam, dass sie nicht die Entfernung selbst messen, sondern eine von ihr abhängige Größe - beispielsweise die Laufzeitmessung eines Signals oder Echos (Laser, Radar oder die Richtung einer Peilung). Indirekt werden auch alle Änderungen der Entfernung gemessen, etwa mittels Dopplereffekt.
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Die Laufzeitmessung beruht darauf, dass sich elektromagnetische und akustische Wellen mit endlicher, bekannter Geschwindigkeit ausbreiten. Sendet man ein Signal zu einem Messobjekt, von dem es reflektiert wird, und misst die Zeit, die es für den Hin- und Rückweg benötigt, so kann man aus der Laufzeit Δt und der Ausbreitungsgeschwindigkeit c des Signals, das ist die Gruppengeschwindigkeit der Welle, die Objektentfernung r berechnen. Dieses Messprinzip wird beispielsweise von Ultraschallsensoren verwendet.
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Als weiteres Distanzmessverfahren wird die optische Stereoskopie vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren werden zwei Kameras mit gleicher Blickrichtung in einem definierten Abstand (Basisbreite) angebracht. Durch die unterschiedliche Position der Kameras ergibt sich eine distanzabhängige Parallaxe (Verschiebung) bei der Betrachtung von Objekten. Die Verschiebung ist umso größer je näher sich das Objekt bei der stereoskopischen Kamera befindet. Die Verschiebung zwischen den beiden Kamerabildern kann mittels mathematischer Verfahren bestimmt werden. Aus der Verschiebung zweier Bildpunkte und der bekannten Basisbreite kann der Abstand des Umgebungsobjekts zur Kamera bestimmt werden.
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Die Erfindung ist also nicht auf ein bestimmtes Prinzip der Distanzmessung beschränkt, sondern es kommt nur darauf an, von der jeweiligen Kante des Fahrzeuges aus, an der sich ein Überlappungsbereich von zwei sich daran begrenzenden Kameras ergibt, eine Distanzmessung in diesem Bereich zu einem in diesem Bereich sich aufhaltenden Objekt, z. B. eine Person, vorzunehmen.
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Die Erfindung sieht auch vor, dass eine Verzerrungskorrektur bei Verwendung einer Weitwinkeloptik angewendet wird.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer, lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindunghervor.
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Es zeigen:
- 1: Typische Anordnung der Kameras und Distanzmesseinheiten am Fahrzeug
- 2: Prinzip der virtuellen Projektionsfläche (Draufsicht)
- 3: Prinzip der virtuellen Projektionsfläche (Seitenansicht)
- 4: Position des Objekts auf der virtuellen Projektionsfläche (Draufsicht)
- 5: Bilddarstellung wenn sich das Objekt auf der virtuellen Projektionsfläche befindet
- 6: Position des Objekts vor der virtuellen Projektionsfläche (Draufsicht)
- 7: Bilddarstellung wenn sich das Objekt vor der virtuellen Projektionsfläche befindet
- 8: Position des Objekts hinter der virtuellen Projektionsfläche (Draufsicht)
- 9: Bilddarstellung wenn sich das Objekt hinter der virtuellen Projektionsfläche befindet
- 10: Beispielhafte Manipulation der virtuellen Projektionsfläche (Draufsicht)
- 11: Übersicht Bildverarbeitungssystem
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In 1 ist eine mögliche Anordnung der Kameras am Fahrzeug dargestellt. In der bevorzugten Implementierung werden 4 Kameras verwendet, das beschriebene Verfahren kann aber generell mit 2 bis N Kameras implementiert werden. Werden zu wenige Kameras verwendet, steht in bestimmten Situationen keine Bildinformation zur Verfügung und der entsprechende Bildbereich wird beispielsweise mit schwarzer Farbe oder einer Warnmarkierung gefüllt.
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In der bevorzugten Implementierung ist Kamera KI beispielsweise im Kühlergrill und Kamera K4 in der Heckklappe eingebaut. Kamera K2 auf der linken Seite und Kamera K3 auf der rechten Seite sind jeweils auf der Höhe der Fahrzeugaußenspiegel montiert. Die Kombination aus Montageposition und Optik der Kameras K1-K4 ermöglicht eine Umsicht um das Fahrzeug. In der bevorzugten Implementierung ist der vertikale Erfassungsbereich der Kameras K1-K4 so ausgelegt, dass mindestens der Nahbereich der Fahrbahnebene und der Fernbereich bis über den Horizont aufgenommen wird so dass Objekte mit 2 m Höhe ab einer Distanz von ca. 2 m komplett abgebildet werden können. Der horizontale Erfassungsbereich jeder Kamera ist größer als 90", daher überlappen sich die Erfassungsbereiche der Kameras K1-K4 teilweise.
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In der 1 ist schematisiert dargestellt, dass Distanzmesseinheiten DM1-DM4 vorhanden sind, die jeweils einen etwa kegelförmigen Meßbereich mit einem Erfassungswinkel 51-54 an den Kanten des Fahrzeuges erzeugen. Es ist jedoch nicht lösungsnotwendig, dass die Distanzmesseinheiten DM1-DM4 an den Kanten des Fahrzeuges angeordnet sind. Sie können zu den Kanten der Fahrzeugkontur 9 versetzt angeordnet sein.
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Das Fahrzeug ist schematisiert dargestellt und hat eine etwa rechteckige Grundfläche, wobei schematisiert die Vorderachse 10 und Hinterachse 11 schematisiert dargestellt sind.
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Das Prinzip der Bilderzeugung ist in 2 und 3 dargestellt. Für die Generierung der Bildansicht wird ein dreidimensionales Modell einer virtuellen Projektionsfläche 12 verwendet.
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In einer bevorzugten Implementierung wird für die Projektion ein geschlossener Polyeder verwendet, der aus einer konvexen Grundfläche, einer dazu parallelen Dachfläche und mindestens vier annähernd senkrecht darauf stehenden Seitenflächen besteht. Diese Seitenflächen umgeben das Fahrzeug vollständig und dienen als Projektionsfläche. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen wenn die Übergänge der Seitenflächen des Polyeders durch Rundungen gebildet werden. Damit werden scharfkantige, vertikal sich erstreckende Eckenbereiche vermieden.
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Die Projektionsfläche 12 ist in 4 Teile geteilt, deren Bildinhalte jeweils aus den Bilddaten der entsprechenden Kamera bestehen. Mittels der bekannten optischen Parameter der Kameras und ihrer Montagepositionen im Fahrzeug wird jeweils eine Rückprojektion des aufgenommenen Bildes auf die virtuelle Projektionsfläche berechnet. Auf dieser Projektionsfläche werden senkrechte Objekte senkrecht und mit wenigen Verzerrungen abgebildet. Auf der Anzeigeeinheit 49 (Display) wird ein Ausschnitt 13 dieser virtuellen Projektionsfläche dargestellt, der in 2 beispielhaft für eine Rückwärtsfahrt nach links dargestellt ist. Der Übergang zwischen zwei Kameras kann dabei durch eine Überblendung fließend, oder durch einen harten Übergang mit einer optionalen Markierung erfolgen.
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Entsprechend der Aufteilung der virtuellen Projektionsfläche in vier Teilbereiche für die vier Kamerabilder ergeben sich die in 2 dargestellten Erfassungsbereiche der Kameras. In der Regel wird für die Bilddarstellung nur ein Teil des horizontalen Erfassungsbereichs jeder Kamera verwendet. Falls es möglich wäre, die Kameras nahe beieinander zu montieren, z.B. in einem Abstand von wenigen Zentimetern, so würde von jeder Kamera nur ein 90° Bildbereich dargestellt werden, um eine 360° Umsicht zu erzeugen.
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In 2 besteht die virtuelle Projektionsfläche 12 prinzipiell aus einem Raumkörper, der beispielsweise zueinander parallele Boden und Deckflächen aufweist, wobei die Bodenfläche des Raumkörpers in 2 dargestellt ist. Die Deckfläche erstreckt sich in einer gewissen Höhe über dem Fahrzeug und zwar zur Bodenfläche nach 2.
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Der Raumkörper, der die virtuellen Projektionsflächen 12 nach 2 und 3 ausbildet, weist ferner eine sich gemäß 3 etwa parallel zur Seitenwand der Fahrzeugkontur 9 erstreckende, hintere Seitenwand 23 und eine sich ebenfalls parallel zur seitlichen Fahrzeugkontur 9 erstreckende, vordere Seitenwand 24 auf.
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Die beiden Seitenwände 23, 24 des so dargestellten virtuellen Raumkörpers 18 sind durch vordere und hintere stirnseitige Stirnwände miteinander verbunden. Die Stirnwände sind jeweils durch eine obere und untere Bogenkurve 21, 22; 31, 32 definiert, die durch jeweils eine annähernd senkrechte und annähernd gerade Seitenfläche rückseitig und frontseitig miteinander verbunden sind so dass sich der in 3 dargestellte virtuelle Raumkörper 18 ergibt.
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Die seitlichen Begrenzungen der Seitenwände 23, 24 gegenüber den Stirnwänden werden durch die Geraden 19,20, 29 und 30 gebildet.
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In 2 sind die Projektionsbereiche 14-17 der einzelnen Kameras K1-K4 dargestellt. Hieraus ergibt sich, dass sich die Kamerablickwinkei im Bereich der Projektionsfläche 12 schneiden sollten, um genau in diesem Bereich eine einwandfreie Darstellung eines Objektes zu erreichen.
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Zu diesem Zweck sind in einer bevorzugten Ausgestaltung im Eckenbereich der Fahrzeugkontur 9 geeignete Distanzmesseinrichtungen DM1-DM4 angeordnet.
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Mit dem Begriff „angezeigter Bereich“ 13 wird ein Ausschnitt der virtuellen Umsicht verstanden, der auf einer Anzeigeeinheit zur Darstellung gebracht wird. Erfindungsgemäß soll auch im Übergangsbereich zweier Kameras eine einwandfreie Darstellung einer Person oder eines Objektes 27 stattfinden, wie nachfolgend anhand der übrigen Zeichnungen noch erläutert werden wird.
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Die grundlegende Verschattungsproblematik entsteht dadurch, dass die vier Kameras an räumlich weit entfernten Positionen am Fahrzeug montiert sind. Bei dieser Art der Montage würde theoretisch nur die unendlich entfernt liegende Horizontlinie bei einem Erfassungsbereich von 90° pro Kamera korrekt abgebildet werden. Um Objekte im Nahbereich vollständig darstellen zu können muss der horizontale Erfassungsbereich der Kameras allerdings deutlich erhöht werden, wie in 2 deutlich sichtbar wird.
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Die Problematik der Verschattungs- und Überlappungsbereiche zweier Kamerabilder ist in den 4 bis 9 beispielhaft dargestellt.
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4 und 5 steilen den erwünschten Fall der korrekten Bilddarstellung dar. In diesem Fall befindet sich das nächstliegende Objekt im Übergangsbereich zweier Kameras genau in der Ebene der virtuellen Projektionsfläche, welche durch den Schnittpunkt der Erfassungsbereiche der Kameras K2 und K4 verläuft. Abgesehen von perspektivischen Unterschieden entsteht für den Betrachter eine korrekte Darstellung des Objekts.
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In 4 und 5 ist ferner dargestellt, dass sich eine abzubildende Person 27 in der idealen Abbildungsposition genau in der Ebene der virtuellen Projektionsfläche 12 befinden sollte, weil sich dort der Schnittpunkt zwischen dem Verschattungsbereich 26 und dem Überlappungsbereich 25 ergibt und die Person weder im einen noch im anderen Bereich abgebildet wird.
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Gemäß 5 kann die Person 27 im Übergangsbereich zwischen dem Projektionsbereich 17 der Kamera K4 und dem Projektionsbereich 15 die Kamera K2 einwandfrei dargestellt werden. Der Übergang zwischen dem Darstellungsbereich 17 der Kamera 4 und dem Darstellungsbereich 15 der Kamera 2 wird durch die Gerade 29 dargestellt.
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Selbst wenn sich die Person 27 in den Pfeilrichtungen 33, 34 seitlich bewegt, wird sie immer stets in voller Größe und vollständig abgebildet.
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Die 6 und 7 stellen den unerwünschten Fall einer falschen Bilddarstellung durch Verdeckung dar. Das Objekt befindet sich in Richtung auf das Fahrzeug vor der virtuellen Projektionsfläche innerhalb des Verschattungsbereichs zwischen Kamera K2 und Kamera K4. In diesem Fall werden nur Randbereiche des Objekts im Übergangsbereich von den Kameras K2. K4 erfasst und zur Darstellung gebracht. Durch die Zusammenfügung der beiden Teilbilder nach 7 entsteht aber kein korrektes vollständiges Bild des Objekts.
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Die 6 und 7 zeigen, dass wenn sich eine Person 27' in Pfeilrichtung 28 auf das Fahrzeug bewegt, dass die Projektionsbereiche 15, 17 der beiden Kameras K2, K4 im Verschattungsbereich 26 liegen und die abzubildende Person 27' nicht mehr vollständig dargestellt wird. Dies ist ein Fall, der mit der Erfindung vermieden werden soll.
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Die 8 und 9 stellen den unerwünschten Fall einer falschen Bilddarstellung durch Überlappung dar. Das Objekt befindet sich nun - vom Fahrzeug entfernt - hinter der virtuellen Projektionsfläche innerhalb des Überlappungsbereichs zwischen Kamera K2 und Kamera K4. Der mittlere Bereich des Objekts wird nun von beiden Kameras K2, K4 erfasst und zur Darstellung gebracht. Ein Teil der Objektoberfläche wird doppelt dargestellt.
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Die 8 und 9 zeigen demnach den zu den 6 und 7 entgegen gesetzten Fall, bei dem sich eine Person 27" außerhalb der virtuellen Projektionsfläche 12 befindet. Die Person hat sich demnach in Pfeilrichtung 28 von der Fahrzeugkontur 9 entfernt und wird in 9 in unerwünschter Weise doppelt dargestellt.
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Die 10 zeigt die erfindungsgemäße Anpassung der virtuellen Projektionsfläche 12 in Richtung auf eine neue Projektionsfläche 12', die so angepasst ist, dass dafür gesorgt wird, dass eine sich im Übergangs- oder Überlappungsbereich oder im Verschattungsbereich 25. 26 aufhaltende oder bewegende Person oder Objekt 27a, 27b, 27c, 27d mit einer Distanzmessung (Abstand zur Fahrzeugkontur 9) erfasst wird, und damit die virtuelle Projektionsfläche 12' der aktuellen Entfernung der sich im Eckenbereich des Fahrzeuges aufhaltenden Personen und Objekte 27a-27d dynamisch angepasst wird.
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Dies zeigt die 10, bei deren Ausgangsprojektionsfläche 12 ein Abstand 35 zu der sich dynamisch veränderten virtuellen Projektionsfläche 12' erzeugt wurde. Der Abstand 35 wird entsprechend dem Ergebnis der Distanzmessung zwischen der Fahrzeugkontur 9 und der sich Kantenbereich des Fahrzeuges aufhaltenden Personen und Objekten 27a-27d dynamisch verändert, sodass eine dynamische Veränderung (Verschiebung) der Projektionsfläche gegeben ist.
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Die Erzeugung der beschriebenen Bildansicht erfolgt mit dem in 11 dargestellten Bildverarbeitungssystem. Die Bildsignale 43 mindestens zweier Kameras werden in die Bildverarbeitungseinheit eingespeist. Die Bildverarbeitungseinheit empfängt außerdem mindestens eine Distanzinformation 40 von einer Distanzmesseinheit DM1-DM M.
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Die Distanzinformation 40 kann auf unterschiedliche Weise gewonnen werden. Gebräuchliche Verfahren sind z.B. Ultraschallsensoren welche an der 30 Stossstange montiert sind. Die Distanzinformation 40 kann aber beispielsweise auch mittels Lasermessung oder stereoskopischer Bildverarbeitung gewonnen werden. Einige Verfahren zur Distanzmessung wurden im allgemeinen Teil dieser Beschreibung dargestellt.
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Für die Funktion des Systems ist es entscheidend dass zu jedem Überlappungsbereich 25 zweier Kameras mindestens eine Distanzinformation 40 zu dem nächstliegenden Objekt 27 vorliegt.
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Die Distanzberechnungseinheit 36 berechnet aus den empfangenen Distanzwerten 41 die Distanz zu dem nächstliegenden Objekt 27 im Überlappungsbereich 25 jeweils zweier Kameras. Der gemessene Distanzwert 41 wird auf einen festgesetzten Maximalwert begrenzt. Damit wird verhindert, dass die virtuelle Projektionsfläche 12, 12' unendlich weit entfernt platziert wird falls keine nahen Objekte 27 gefunden werden.
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Die berechneten Distanzwerte 41 zu allen Überlappungsbereichen der Kameras werden an die Projektionsflächenmanipulationseinheit 37 weiter gegeben. Das dreidimensionale Modell der Projektionsfläche 12, 12' ist in der Bildverarbeitungseinheit 50 als mathematisches Projektionsflächenmodell 47 hinterlegt.
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In einer bevorzugten Implementierung wird ein geschlossener Polyeder bestehend aus einer konvexen Grundfläche, einer dazu parallelen Dachfläche und mindestens vier annähernd senkrecht darauf stehenden Seitenflächen welcher das Fahrzeug vollständig umgibt als virtuelle Projektionsfläche 12, 12' verwendet. Die Anordnung der Projektionsfläche ist in 2 und 3 exemplarisch dargestellt.
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Es hat sich als praktikabel erwiesen, den Übergang zwischen zwei Kamerabildern ungefähr in der Mitte einer abgerundeten Ecke des Polyeders anzuordnen. Insbesondere ist die Erfindung nicht dahingehend eingeschränkt, dass die Seiten des Polyeders parallel zu einander oder zur Fahrzeuggeometrie ausgerichtet sind.
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In der Projektionsflächenmanipulationseinheit 37 wird das hinterlegte Projektionsflächenmodell 47 der virtuellen Projektionsfläche 12 dynamisch zur Laufzeit anhand der Distanzwerte 41 verändert. Das Ergebnis der Manipulation ist beispielhaft in 10 dargestellt. Der Polyeder, welcher das Fahrzeug umgibt, wird entsprechend der Distanzinformation 40 manipuliert und verschoben. Im Übergangbereich zwischen Kamera K2 und Kamera K4 befindet sich ein Objekt 27 nahe beim Fahrzeug 9. Daher wird die virtuelle Projektionsfläche 12 nach innen gezogen, um eine korrekte Darstellung zu erzielen. Im Übergangsbereich zwischen Kamera KI und Kamera K3 befindet sich hingegen ein weiter entferntes Objekt so dass der Polyeder nun in diese Richtung ausgedehnt wird.
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Die Bildtransformationseinheit 38 empfängt die Bildsignale 43 der Kameras, sowie die dynamische Projektionsflächeninformation 42 und führt die Berechnungen zur Projektion der Kamerabilddaten auf das dreidimensionale Projektionsflächenmodell durch. Die Bildtransformationseinheit 38 erhält von jeder der N Kameras eine zeitliche Abfolge von Bildern und berechnet jeweils aus den zeitlich zusammen gehörigen N Bildern die Darstellung auf der virtuellen Projektionsfläche 12 entsprechend den 2 und 3 bzw. 10.
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Über eine Eingabeeinheit 48 kann der Benutzer den Bildbereich der Umsicht bestimmen, der auf der Anzeigeeinheit 49 dargestellt werden soll. Für die Eingabeeinheit 48 sind verschiedene Implementierungen möglich. So können beispielsweise Schalter am Lenkrad oder Armaturenbrett, ein berührungsempfindlicher Bildschirm der mit der Anzeigeeinheit kombiniert ist oder auch Lenkrad und Schalthebel, sowie Kombinationen aus diesen Eingabegeräten verwendet werden. Die Bildansichtsberechnungseinheit 39 generiert aus den Eingabedaten 44 der Eingabeeinheit 48 und den Ausgabedaten der Bildtransformationseinheit 38 die Bildausgabeinformation 45. Diese entspricht einer Ansicht des Bereichs 13 des Projektionsflächenmodells der auf der Anzeigeeinheit 49 dargestellt werden soll.
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Die Bildverarbeitungseinheit 50 venwendet zur Erzeugung der Bildansicht auf der Anzeigeeinheit 49 eine Bildansichtsberechnungseinheit 39. in der das dreidimensionale Projektionsflächenmodell 42, 47 auf den zweidimensionalen Bildschirm der Anzeigeeinheit 49 abgebildet wird. Eine solche Abbildung kannbeispielsweise in mathematisch kompakter Form durch eine virtuelle Kamera beschrieben werden, welche den Blick eines Betrachters der Projektionsfläche simuliert.
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Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Zur Bildansichtsberechnung kann jede Projektion eines Teilbereichs der virtuellen Projektionsfläche auf eine Fläche verwendet werden, welche auf dem Bildschirm dargestellt wird. Die Verwendung eines virtuellen Kameramodells 46 ist also nicht zwingend erforderlich. Alternativ kann beispielsweise ein einfaches Projektionsmodell 61 verwendet werden welches lediglich einen Bildausschnitt aus dem virtuellen Projektionsflächenmodell 42 herausschneidet.
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In einer bevorzugten Implementierung wird für die Bilderzeugung das Modell einer perspektivischen Projektion verwendet und als virtuelles Kameramodell 46 hinterlegt.
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Diese verwendet das mathematische Modell einer Lochkamera mit Zentralprojektion in der entfernte Objekte kleiner erscheinen als nahe Objekte.
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In einer zweiten bevorzugten Implementierung wird für die Bilderzeugung das Modell einer orthogonalen Parallelprojektion venwendet und als virtuelles Kameramodell 46 hinterlegt. Im Gegensatz zur perspektivischen Projektion verlaufen die Projektionsstrahlen parallel zu einander. Dadurch werden gleich große Objekte unabhängig von ihrer Distanz zur virtuellen Kamera gleich groß dargestellt.
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Durch die Erstellung eines virtuellen Kameramodells 46, welches als mathematisches Modell eine Lochkamera mit Zentralprojektion verwendet, entsteht der Vorteil, dass entfernte Objekte wirklichkeitsnah auch kleiner erscheinen als nahe Objekte. Ausgehend von dem dreidimensionalen Modell, welches nach der Erfindung erzeugt wurde, kann ein virtuelles Kameramodell 46 verwendet werden, um den erzeugten dreidimensionalen Raumkörper zu betrachten.
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Eine solche Abbildungsart ist bei Videospielen bekannt, bei der es möglich ist, einen bestimmten Raumkörper aus einer bestimmten Blickrichtung zu betrachten, wobei diese Blickrichtung durch den Betrachter auch in geeigneter Weise verändert werden kann.
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Es handelt sich also um eine virtuelle Betrachtungsposition 62 mit einem entsprechenden virtuellen Kameramodell 46, mit der es möglich ist, den virtuellen Raumkörper, der adaptiv an im Nahbereich befindliche Objekte angepasst ist, aus verschiedenen Blickrichtungen darzustellen.
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Der Benutzer kann deshalb die Ansicht des erfindungsgemäßen Projektionsmodells mit einer virtuellen Kamera auf seiner Anzeigeeinheit betrachten.
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Eine solche Betrachtung kann für beliebige Perspektiven der adaptiv erzeugten Rundumsichtdarstellung erfolgen. Es ist sinnvoll, diese virtuelle Betrachtungsposition im Fahrzeug zu platzieren, um aus dem Fahrzeug heraus Darstellungsmöglichkeiten für die adaptive Rundumsicht zu ermöglichen.
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Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
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Eine virtuelle Betrachtungsposition kann auch außerhalb des Fahrzeuges platziert werden und erzeugt dann für den Betrachter den Eindruck, als ob er sich außerhalb des Fahrzeuges befindet und sein Fahrzeug und die Umgebung von außen betrachtet. Demnach wird eine Rundumsicht, die mit den virtuellen Projektionsflächen erzeugt wurde, von außerhalb des Fahrzeuges betrachtbar.
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In diesem Fall muss ein virtuelles 3-D-Modell des verwendeten Fahrzeuges in die Bildausgabeinformation 45 eingefügt werden, denn die am Fahrzeug selbst montierten Kameras, die in den Außenbereich des Fahrzeuges blicken, können das Fahrzeug selbst nicht darstellen.
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Die Betrachtungsposition wird in diesem Fall bevorzugt in der Höhe der Augen des Betrachters über der Grundlinie angeordnet, um eine wirklichkeitsnahe oder wirklichkeitsgetreue Abbildungsperspektive für den Betrachter der Anzeigeeinheit zu ermöglichen. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können auch unterschiedlich hohe Betrachtungspositionen erzeugt werden.
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Mit dem virtuellen Kameramodell kann die Position, die Richtung und die Brennweite einer solchen virtuellen Betrachtungsposition angegeben werden, wodurch die oben genannten Vorteile erreicht werden. Die Parameter der Bildansichtsberechnungseinheit 39 können durch die Eingabedaten 44 dynamisch verändert werden. So kann beispielsweise die Blickrichtung einer virtuellen Kamera an den Lenkwinkel und die Fahrtrichtung angepasst werden.
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In 2 ist mit dem Bezugszeichen 62 eine virtuelle Betrachtungsposition einer solchen virtuellen Kamera angegeben, die den angezeigten Bereich 13 darstellt.
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Die verwendete Bildansichtsberechnung sei jedoch nicht auf die beiden beschriebenen Arten der perspektivischen und orthographischen virtuellen Kamera beschränkt.
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So sind beispielsweise andere verzerrende Projektionen oder eine Panoramadarstellung der dreidimensionalen Projektionsfläche denkbar die mittels eines alternativen Projektionsmodells 61 erzeugt werden können.
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Zusammenfassend wird festgestellt, dass die Erfindung ein bildgebendes Fahrerassistenzsystem bestehend aus mindestens einer Kamera 5-8 mit Weitwinkelobjektiv, einer Distanzmesseinheit 1-3, einer Bildverarbeitungseinheit 50 und einer Anzeigeeinheit 49 beschreibt. Die Bildverarbeitungseinheit 50 generiert aus den Kamerabildern eine zusammengesetzte, virtuelle Umsicht, die einer Projektion auf einen das Fahrzeug umgebenden geschlossener Polyeder entspricht, der aus einer Grundfläche, einer dazu parallelen Dachfläche und mindestens vier annähernd senkrecht darauf stehenden Seitenflächen besteht.
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Ein Ausschnitt dieser virtuellen Umsicht wird auf der Anzeigeeinheit 49 dargestellt.
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Es werden Bilddaten mindestens für zwei der annähernd senkrechten Seitenflächen berechnet. Um Fehldarstellungen bei der Aneinanderfügung mehrerer Kamerabilder zu einer virtuellen Umsicht zu verhindern, wird eine Distanzinformation zu dem nächstliegenden Objekt jeweils im Übergangsbereich der Darstellungsbereiche jeweils zweier Kameras verwendet. Anhand der Distanzinformation wird die Position einer virtuellen Projektionsfläche welche zur Bildberechnung dient so verändert, dass sich das nächstliegende Objekt im Übergangsbereich zweier Kameras immer auf der Ebene der Projektionsfläche befindet.
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Die Anwendung der Erfindung liegt in der Unterstützung des Fahrers bei Park- und Rangiermanövern. Durch das optimierte Bilddarstellungssystem können gefährliche Verschattungseffekte sowie störende Wiederholungseffekte in der Bilddarstellung verhindert werden. Somit erhält der Fahrer in jeder Umgebungssituation eine optimale Bilddarstellung der virtuellen Umsicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- DM1 Distanzmesseinheit
- 2.
- DM2 Distanzmesseinheit
- 3.
- DM3 Distanzmesseinheit
- 4.
- DM4 Distanzmesseinheit
- 5.
- K1 Kamera
- 6.
- K2 Kamera
- 7.
- K3 Kamera
- 8.
- K4 Kamera
- 9.
- Fahrzeugkontur
- 10.
- Vorderachse
- 11.
- Hinterachse
- 12.
- virtuelle Projektionsfläche 12'
- 13.
- angezeigter Bereich
- 14.
- Projektionsbereich K1
- 15.
- Projektionsbereich K2
- 16.
- Projektionsbereich K3
- 17.
- Projektionsbereich K4
- 18.
- virtueller Raumkörper
- 19.
- Linie (vertikal)
- 20.
- Linie (vertikal)
- 21.
- Bogenkurve (unten)
- 22.
- Bogenkurve (oben)
- 23.
- Seitenwand (hinten)
- 24.
- Seitenwand (vorn)
- 25.
- Überlappungsbereich
- 26.
- Verschattungsbereich
- 27.
- Person 27' a, b, c, d
- 28.
- Pfeilrichtung 28
- 29.
- Linie (vertikal)
- 30.
- Linie (vertikal)
- 31.
- Bogenkurve unten
- 32.
- Bogenkurve oben
- 33.
- Pfeilrichtung
- 34.
- Pfeilrichtung
- 35.
- Abstand
- 36.
- Distanzberechnungseinheit
- 37.
- Projektionsflächenmanipulati onseinheit
- 38.
- Bildtransformationseinheit
- 39.
- Bildansichtsberechnungseinh eit
- 40.
- Distanzinformation
- 41.
- Distanzwerte
- 42.
- Projektionsflächeninformation
- 43.
- Bildsignale
- 44.
- Eingabedaten
- 45.
- Bildausgabeinformation
- 46.
- virtuelles Kameramodell
- 47.
- Projektionsflächenmodell
- 48.
- Eingabeinheit
- 49.
- Anzeigeeinheit
- 50.
- Bildverarbeitungseinheit
- 51.
- Erfassungswinkel DM1
- 52.
- Erfassungswinkel DM2
- 53.
- Erfassungswinkel DM3
- 54.
- Erfassungswinkel DM4
- 55.
- Distanzmesswert DM1
- 56.
- Distanzmesswert DM2
- 57.-
-
- 58.
- Distanzmesswert DM3
- 59.
- Distanzmesswert DM4
- 60.
- Gerade
- 61.
- Projektionsmodell
- 62.
- virtuelle Betrachtungsposition
- 63.
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