-
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend mindestens zwei zumindest in Längsrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandete Kameras zur Erfassung des Fahrzeugumfelds des Kraftfahrzeugs, mindestens eine Verarbeitungseinrichtung sowie mindestens eine Anzeigeeinrichtung, wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung mindestens eines Zielbildes aus den Kameradaten der mindestens zwei Kameras ausgebildet ist, wobei das Zielbild zwei nebeneinander angeordnete Bildbereiche umfasst, wobei der Inhalt des ersten Bildbereichs aus den Bilddaten der ersten Kamera und der Inhalt des zweiten Bildbereichs aus den Bilddaten der zweiten Kamera ermittelt wird, und wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Ansteuerung der Anzeigevorrichtung zur Ausgabe des Zielbilds ausgebildet ist.
-
Kamera-Monitor-Systeme gewinnen in modernen Kraftfahrzeugen zunehmend an Bedeutung. Eine der Anwendungen eines Kamera-Monitor-Systems ist der Einsatz von Kameras und Monitoren, um konventionelle Rückspiegel zu ersetzen. Das Ersetzen eines konventionellen Spiegels durch eine oder mehrere am Kraftfahrzeug angeordnete Kameras sowie mindestens eine Anzeigeeinrichtung erlaubt eine zuverlässige Darstellung fester Bereiche des hinteren Kraftfahrzeugumfelds, ohne von der Sitzposition des Fahrers abhängig zu sein. Unter gewissen Bedingungen können durch außen am Kraftfahrzeug angeordnete Kamera-Monitor-Systeme auch im Außenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete Spiegel vermieden werden. Dies ist insbesondere in Bezug auf eine Optimierung des Luftwiderstands sowie ein ansprechendes Design des Kraftfahrzeugs vorteilhaft.
-
Aus Sicherheitsgründen sowie aufgrund von gesetzlichen Vorgaben in einigen Ländern sollen das Sichtfeld sowie die Darstellungsgröße von Objekten im Display dem Sichtfeld und der Darstellungsgröße bei Nutzung eines konventionellen Spiegels entsprechen. Daher muss die Kamera des Systems auf einen bestimmten Sichtbereich eingeschränkt werden und häufig sehr weit über die Fahrzeugkontur herausragend befestigt werden, um Verdeckungen des relevanten Sichtbereichs durch die Fahrzeugkontur zu vermeiden.
-
Bei Beschränkung des Sichtbereichs auf den Sichtbereich, der dem Sichtbereich eines konventionellen Spiegels entspricht, existiert ein großer toter Winkel, der weder durch Kopfdrehung des Fahrers noch durch die Kamera abgedeckt wird. Zudem werden durch die Notwendigkeit, Kameras an äußersten Punkten des Fahrzeuges anzuordnen die Vorteile der Nutzung eines Kamera-Monitor-Systems gegenüber konventionellen Spiegeln nämlich die Verbesserung der Aerodynamik und die bessere Designverträglichkeit in ihrer Wirkung stark reduziert.
-
Es ist zwar möglich, den toten Winkel dadurch zu verkleinern, dass der Sichtbereich der Kamera erweitert wird, dies führt jedoch zu einer sicherheitskritischen Verkleinerung der Bildinhalte. Auch trägt diese Lösung nicht zu einer Verbesserung der Aerodynamik oder zu einer besseren Designverträglichkeit bei.
-
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einem demgegenüber verbesserten Kamera-Monitor-System anzugeben.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art die erste Kamera eine Rückraumkamera zur Abbildung des Rückraums des Kraftfahrzeugs ist und die zweite Kamera eine Seitenkamera zur weitwinkligen Erfassung einer seitlich des Kraftfahrzeugs gelegenen Zone ist, wobei das Zielbild im ersten Bildbereich einen fest vorgegebenen Raumwinkel der Rückraumkamera und im zweiten Bildbereich einen fest vorgegebenen Raumwinkel der Seitenkamera abbildet, wobei der abgebildete Raumwinkel der Seitenkamera und der Rückraumkamera zumindest in einer Zone hinter dem Kraftfahrzeug überlappen.
-
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass zur Abbildung des Sichtbereichs eines konventionellen Spiegels und zur Abbildung des toten Winkels getrennte Kameras genutzt werden, wobei ein gemeinsames Zielbild aus den Daten beider Kameras erstellt wird, das in einem ersten Bereich die Bilddaten der ersten Kamera darstellt, die insbesondere dem Sichtfeld eines konventionellen Spiegels entsprechen. Diese werden in einem Anzeigebereich dargestellt, der vorteilhaft die Größe des Bildes eines konventionellen Spiegels aufweist. In einem danebenliegenden weiteren Bereich des Zielbildes erfolgt eine Darstellung von Bilddaten der zweiten Kamera, die insbesondere den toten Winkel abbildet.
-
In dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist eine für den Fahrer besonders intuitive Darstellungsmöglichkeit der Informationen über den Fahrzeugrückraum möglich. So kann das Zielbild beispielsweise so dargestellt werden, dass der zweite Bereich sich an der Stelle des Bildes befindet, das bei einem konventionellen Spiegel einem asphärischen Bereich entsprechen würde.
-
Als Seitenkameras können vorteilhafterweise sogenannte Top View-Kameras, die in vielen modernen Kraftfahrzeugen ohnehin vorhanden sind, genutzt werden. Solche Top View-Kameras sind Weitwinkelkameras, die üblicherweise genutzt werden, um eine Darstellung des Kraftfahrzeugumfelds von oben zu ermöglichen. Alternativ ist es aber selbstverständlich auch möglich, Seitenkameras, die ausschließlich dem Kamera-Monitor-System, das als Spiegelersatz dient, zugeordnet sind, zu nutzen. Um eine gute Abdeckung des toten Winkels zu erreichen ist es jedoch auch hier vorteilhaft, wenn die Seitenkamera einen großen Raumwinkel aufnimmt. Insbesondere bei der Mitbenutzung von Top-View-Kameras ist es vorteilhaft, wenn die Blickrichtung der Kamera im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs steht. In diesem Fall kann die Kamera auch sehr nah an der Fahrzeugkontur angeordnet oder in diese integriert sein, ohne dass wesentliche Teile des abgebildeten Raumwinkels von Fahrzeugteilen verdeckt werden.
-
Da der seitliche Bereich des Kraftfahrzeugs bereits von den Seitenkameras erfasst ist, ist es möglich, die Rückraumkamera in den hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs zu verlegen. Dies ist vor allem vorteilhaft, da die Rückraumkamera in diesem Fall näher an der Kontur des Kraftfahrzeugs angeordnet werden kann, ohne dass Teile des Kraftfahrzeugs große Teile des durch die Rückraumkamera abgebildeten Raumwinkels verdecken. Beispielsweise kann eine Kamera, die am Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, problemlos in die Fahrzeuggeometrie integriert werden. In diesem Fall sind keine Teile des Kraftfahrzeugs in dem von der Kamera abgebildeten Raumwinkel angeordnet, obwohl die Kamera nicht notwendigerweise von der Fahrzeugkontur beabstandet ist. So ist beispielsweise eine Integration der Rückraumkamera in die Heckleuchten möglich.
-
Im einfachsten Fall kann vorgesehen sein, dass auf mindestens einer Seite des Kraftfahrzeugs eine Seitenkamera, eine Heckkamera sowie eine Anzeigeeinrichtung angeordnet sind. Diese drei Komponenten kommunizieren mit einer Verarbeitungseinrichtung, die die Bilddaten der beiden Kameras verarbeitet und ein Zielbild auf der Anzeigeeinrichtung darstellt. Das Zielbild ist in zwei nebeneinander angeordnete Bildbereiche eingeteilt. In einem ersten Bildbereich, der beispielsweise größer sein kann als der zweite Bildbereich, wird ein aus den Daten der Rückraumkamera ermitteltes Bild dargestellt. Dieses Bild kann insbesondere dem durch einen konventionellen Spiegel abgebildeten Raumwinkel im Rückraum des Kraftfahrzeugs entsprechen. Der durch die Rückraumkamera aufgenommene Winkelbereich kann größer sein als der im ersten Bildbereich dargestellte Winkelbereich. Um dennoch eine Darstellung zu erreichen, die dem Sichtfeld und der Darstellungsgröße eines konventionellen Spiegels entspricht, wird nur der Teil der Bilddaten genutzt, der einem Raumwinkel entspricht, der durch einen konventionellen Spiegel dargestellt würde. Dies ist leicht möglich, da bei einer digitalen Kamera jeder Pixel einem festen Raumwinkel entspricht. Der darzustellende Raumwinkelbereich weist eine feste Lage im Bezug zum Kraftfahrzeug auf. Damit kann eine Wahl des Raumwinkels beispielsweise durch eine feste Vorgabe der darzustellenden Pixel der Rückraumkamera erfolgen. Die Anzeigeeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass ihre Auflösung so groß ist, dass die Anzahl der Pixel in Höhe und Breite im ersten Bildbereich genau der Höhe und Breite des Bildausschnitts des Bilds der Rückraumkamera entspricht. Alternativ kann der darzustellende Bereich des Bilds der Rückraumkamera jedoch auch skaliert werden, um das Bild der Größe und Auflösung des ersten Bereichs anzupassen.
-
Um das Zielbild zu berechnen, das auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt wird fügt die Verarbeitungseinrichtung dem ersten Bildbereich noch einen zweiten, daneben angeordneten Bildbereich hinzu. In diesem zweiten Bildbereich sind Bilddaten der Seitenkamera dargestellt. Wie bereits erwähnt ist es vorteilhaft, wenn die Seitenkamera einen großen Raumwinkel, insbesondere in horizontaler Richtung abbildet. Dies ist zum einen vorteilhaft, da in diesem Fall die Seitenkamera zusätzlich als Top-View-Kamera genutzt werden kann, zum anderen ist es damit möglich, die Kamera im Wesentlichen senkrecht zur Karosserieoberfläche anzuordnen. Damit kann die Kamera sehr nah an der Karosseriekontur angeordnet werden, ohne dass die Karosserie große Teile von der Kamera abgebildeten Raumwinkels verdeckt. Ein großer abgebildeter Winkelbereich der Seitenkamera führt jedoch auch dazu, dass nur ein Ausschnitt des abgebildeten Raumwinkels für ein System, das den Fahrzeugrückraum abbilden soll, relevant ist. Die Verarbeitungseinrichtung wählt nun jene Pixel aus, die einem im zweiten Bildbereich darzustellenden toten Winkel entsprechen. Dieser tote Winkel entspricht einem Bereich, der weder im ersten Bildbereich abgebildet ist, noch für den Fahrer leicht einzusehen ist. Insbesondere in Bezug auf die Seitenkamera ist zu beachten, dass es aufgrund der Tatsache, dass hier große Winkelbereiche abgebildet werden sollen, möglich ist, dass die Abbildung nicht gnomonisch ist. In diesem Fall ist der Bildausschnitt, der einem gewünschten Raumwinkelausschnitt entspricht, nicht notwendigerweise rechteckig. Insbesondere bei der Verarbeitung der Bilddaten der Seitenkamera, also der Erzeugung des zweiten Bildbereichs ist es also möglich, dass die Verarbeitungseinrichtung einen in der Regel rechteckigen zweiten Bildbereich aus einem nicht rechteckigen Bildbereich der Seitenkamera berechnet. Eine solche Berechnung ist aber mit bekannten Verfahren der Bildverarbeitung, insbesondere der Entzerrung von Bildern, problemlos möglich. Zudem gilt auch für den zweiten Bildbereich, das dieser eine Zone des Umfelds des Kraftfahrzeugs abbildet, die bezüglich des Kraftfahrzeugs eine feste Lage aufweist. Diese Lage entspricht auch im Fall einer nichtgnomonischen Abbildung einer festen Menge der Pixel. Eine einmal festgelegte Auswahl des zu verarbeitenden Bildbereichs und der Verarbeitung kann also ohne jegliche Veränderung stets genutzt werden, um den zweiten Bildbereich zu errechnen.
-
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass für das Bild einer linken und einer rechten Anzeigevorrichtung, die einen linken bzw. rechten konventionellen Spiegel ersetzen, eine gemeinsame Verarbeitungseinrichtung für alle Kameras, die zur Datengewinnung genutzt werden, genutzt wird. Daneben ist es auch möglich, dass eine einzelne Rückraumkamera am Fahrzeug zur Erzeugung zweier Zielbilder, eines für den linken Rückraum und eines für den rechten Rückraum, genutzt wird. Die gleiche Kamera kann des Weiteren selbstverständlich für die Erzeugung eines Bildes, das einem Innenrückspiegel entspricht genutzt werden.
-
Es ist vorteilhaft, wenn der Aufnahmewinkel der Seitenkamera in der horizontalen Ebene größer als 90°, insbesondere größer als 120° ist. Größere Aufnahmewinkel erlauben es generell, die Seitenkamera in einen steileren Winkel zur Fahrtrichtung auszurichten, ohne dass große Teile des Rückraums unabgebildet bleiben. Wie oben beschrieben hat ein steilerer Winkel zur Fahrtrichtung vor allem den Vorteil, dass die Kamera näher an der Fahrzeugkontur angeordnet bzw. in diese integriert werden kann, ohne dass große Teile des Bildbereichs von Teilen des Kraftfahrzeugs verdeckt werden. Große Aufnahmewinkel haben zudem den Vorteil, dass die Seitenkamera neben der Verwendung in einem virtuellen Spiegel auch als Top View-Kamera genutzt werden kann. Es können insbesondere Fischaugenoptiken genutzt werden, alternativ ist jedoch auch die Nutzung einer Weitwinkel- bzw. Superweitwinkeloptik möglich.
-
Der abgebildete Winkel der Seitenkamera, d. h. der Winkel der im zweiten Bildbereich des Zielbildes dargestellt wird, kann in der horizontalen Ebene kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 60°, im Speziellen kleiner als 45° sein. Wesentliches Ziel ist es zu erreichen, dass der tote Winkel in einer Art darstellbar ist, dass wesentliche Details erkannt werden können. Eine Abbildung von großen Winkelbereichen, insbesondere größer als 90° ist für eine Verwendung zur Abbildung des Rückraums nicht sinnvoll. Eine Abbildung großer Winkelbereiche würde zudem dazu führen, dass entweder ein sehr großer zweiter Bildbereich genutzt werden muss oder dass die Darstellung des zweiten Bildbereichs stark verzerrt ist. Der für den Fahrer schwer einzusehende und im ersten Bildbereich nicht gezeigte Winkelbereich ist in der Regel bereits mit einem Abbildungswinkel von weniger als 45° in horizontaler Ebene abzubilden.
-
Für einen virtuellen Rückspiegel ist es vorteilhaft, wenn die Größe der Bildbereiche fest vorgegeben ist. Zum einen können damit zuverlässig gesetzliche Vorgaben erfüllt werden, zum anderen kann mit solchen fest vorgegebenen Bildbereichen zuverlässig ein Optimum des Sichtbereichs erreicht werden. Gerade ein Umgang mit sicherheitsrelevanten Systemen eines Kraftfahrzeugs sollte möglichst einfach und intuitiv sein. Sind bei einem virtuellen Rückspiegel sowohl die dargestellten Raumwinkel für jeden der beiden Bildbereiche, also auch die Größe der Bildbereiche fest vorgegeben, so kann die vollständige Bildberechnung fest vorgegeben sein. Dies bedeutet, dass stets die gleichen Operationen auf die Bilddaten der Kamerabilder angewandt werden, um von den beiden Kamerabildern zu dem Zielbild zu gelangen. Damit ist die Berechnung des Zielbildes besonders einfach und damit auch besonders robust.
-
Insbesondere bei der Verwendung von Fischaugenlinsen für die Seitenkamera kann das resultierende Bild im zweiten Bildbereich stark verzerrt sein. Für den virtuellen Rückspiegel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs soll in diesem Bereich der tote Winkel dargestellt werden. Dieser tote Winkel ist jedoch ein Randbereich der Abbildung und damit besonders stark verzerrt. Dies führt insbesondere zu einer starken Verzerrung vertikaler Linien, die insbesondere bei der Abbildung bewegter Objekte nicht den Sehgewohnheiten des Menschen entspricht. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Verarbeitungseinrichtung zur Entzerrung der Bilddaten der Seitenkamera ausgebildet ist. Auch diese Berechnung ist bei einem fest vorgegebenen abgebildeten Raumwinkel und einer fest vorgegebenen Größe des zweiten Bildbereichs besonders einfach. In diesem Fall kann für jeden Pixel des Zielbilds im zweiten Bildbereich eine gewichtete Summe über einige wenige Pixel der Daten der Seitenkamera gebildet werden, wobei die Gewichtungsfaktoren fest vorgegeben sind. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Bild der Seitenkamera zunächst zu entzerren und anschließend den Bildausschnitt, der im zweiten Bildbereich des Zielbilds dargestellt wird auszuwählen.
-
Der Winkelbereich des toten Winkels kann wesentlich größer sein als der Winkelbereich, der einem konventionellen Rückspiegel entspricht, und der im ersten Bildbereich dargestellt ist. Soll nun weiterhin jeder Pixel einem in beiden Bereichen ähnlich großen Raumwinkelbereich entsprechen, so müsste der zweite Bildbereich eine größere Abmessung haben als der erste Bildbereich. Dies würde zu einer sehr großen Anzeigevorrichtung führen. Im Bereich des toten Winkels ist jedoch normalerweise weniger Information für den Fahrer notwendig als im Bereich, der durch einen konventionellen Rückspiegel abgebildet wird. Für einen Fahrer des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist es insbesondere wichtig zu wissen ob sich im toten Winkel weitere Objekte, insbesondere weitere Kraftfahrzeuge befinden. Es kann daher vorteilhaft sein, wenn die Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung der Bilddaten des zweiten Bildbereichs zur Stauchung der Bilddaten der Seitenkamera in horizontaler Richtung ausgebildet ist. Dies führt zwar dazu, dass insgesamt weniger Informationen über den toten Winkel wiedergegeben werden, die Informationen sind jedoch ausreichend, um leicht festzustellen, dass sich beispielsweise ein zweites Kraftfahrzeug im toten Winkel befindet.
-
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung einer Markierung im Zielbild, die die Grenze zwischen den beiden Bildbereichen markiert, ausgebildet ist. Eine solche Markierung erleichtert dem Fahrer die Unterscheidung der beiden Bildbereiche. Damit ist stets klar zu erkennen, welcher Bereich des Zielbildes dem Bild eines klassischen Rückspiegels entspricht, und welcher Bereich Bilddaten aus dem toten Winkel anzeigt. Dies ist vor allem aus zwei Gründen vorteilhaft. Zum einen erkennt der Fahrer in diesem Fall sofort wenn sich ein weiteres Objekt, das sich sowohl relativ zum eigenen Kraftfahrzeug als auch relativ zur Umgebung bewegt, im toten Winkel befindet. Da sich Objekte im toten Winkel entweder nahe hinter dem Fahrzeug oder bereits neben dem Fahrzeug befinden, ist eine Erkennung solcher Objekte, insbesondere beim Spurwechsel, essentiell. Zum anderen wird der Fahrer durch diese Markierung klar darauf hingewiesen, dass die Anzeige im zweiten Bildbereich unter einem anderen Winkel aufgenommen und unter Umständen verzerrt dargestellt ist. Damit werden Abstände anders wahrgenommen.
-
Es ist vorteilhaft, wenn die Ausgabe des Zielbilds auf der Anzeigevorrichtung vollflächig erfolgt. Bei einem virtuellen Rückspiegel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs handelt es sich um ein sicherheitsrelevantes System. Daher ist es hier vorteilhaft, wenn dieses System möglichst einfach aufgebaut ist und separate Anzeigeelemente aufweist.
-
Es ist möglich, dass das Kraftfahrzeug zwei seitlich am Kraftfahrzeug angeordnete Seitenkameras aufweist, wobei eine der Seitenkameras auf der in Fahrtrichtung linken und die andere auf der in Fahrtrichtung rechten Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In diesem Fall können tote Winkel sowohl links als auch rechts des Kraftfahrzeugs abgebildet werden. Das Fahrzeug kann zudem zwei Anzeigevorrichtungen aufweisen, und die Verarbeitungsvorrichtung kann zur Erzeugung eines ersten Zielbilds, zur Ansteuerung der ersten Anzeigevorrichtung zur Anzeige des ersten Zielbilds, zur Erzeugung eines zweiten Zielbilds und zur Ansteuerung der zweiten Anzeigevorrichtung zur Anzeige des zweiten Zielbilds ausgebildet sein, wobei der zweite Bildbereich des ersten Zielbildes Bilddaten der ersten Seitenkamera und der zweite Bildbereich des zweiten Zielbildes Bilddaten der zweiten Seitenkamera abbildet.
-
Alternativ kann das Kraftfahrzeug auch zwei Anzeigevorrichtungen und zwei Verarbeitungsvorrichtungen aufweisen, wobei die erste Verarbeitungsvorrichtung zur Erzeugung eines ersten Zielbilds und zur Ansteuerung der ersten Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des ersten Zielbilds ausgebildet sein kann, wobei der zweite Bildbereich des ersten Zielbildes Bilddaten der ersten Seitenkamera abbildet und die zweite Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Zielbilds und zur Ansteuerung der zweiten Anzeigevorrichtung zur Anzeige des zweiten Zielbilds auf der zweiten Anzeigevorrichtung ausgebildet sein kann, wobei der zweite Bildbereich des zweiten Zielbildes Bilddaten der zweiten Seitenkamera abbildet.
-
Der Sichtbereich eines konventionellen Außenspiegels, der von einem virtuellen Rückspiegel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs abgebildet werden soll ist auf einer Seite im Wesentlichen durch eine geradlinige Verlängerung der Fahrzeugseite begrenzt. Ein solcher Bereich kann besonders gut wiedergegeben werden, wenn das Kraftfahrzeug zwei Rückraumkameras aufweist, wobei der erste Bildbereich des ersten Zielbilds Bilddaten der ersten Rückraumkamera abbildet und der erste Bildbereich des zweiten Zielbildes Bilddaten der zweiten Rückraumkamera abbildet.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
-
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
-
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
-
4 ein Kraftfahrzeug mit dem notwendigen Sichtbereichen eines konventionellen Spiegels,
-
5 eine schematische Darstellung der Blickwinkel bei Verwendung einer Kamera mit Position und Sichtwinkel eines konventionellen Spiegels,
-
6 das erzeugte Bild für eine Fahrsituation mit dem Kamerasichtfeld der 5,
-
7 eine schematische Darstellung des Blickwinkels einer Kamera mit erweitertem Winkelbereich,
-
8 die gleiche Fahrsituation wie in 6 dargestellt, jedoch mit dem in 7 gezeigten Kamerawinkel aufgenommen,
-
9 eine schematische Darstellung der Aufnahmewinkel der Kameras in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, und
-
10 die gleiche Verkehrssituation wie in 6 und 8 dargestellt, jedoch mit den in 9 gezeigten Kamerawinkeln aufgenommen.
-
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug umfasst zwei Anzeigeeinrichtungen 2, 3, zwei Seitenkameras 5, 8, zwei Rückraumkameras 4, 7 und zwei Verarbeitungseinrichtungen 6, 9. Die Erzeugung des Zielbildes soll am Beispiel des linken Verarbeitungsstrangs, der das Zielbild auf der Anzeigeeinrichtung 2 darstellt erklärt werden. Die folgende Erklärung gilt jedoch ebenso für die Erzeugung des Zielbilds für die Anzeigevorrichtung 3. Die Verarbeitungseinrichtung 6 kommuniziert mit der Rückraumkamera 4 und der Seitenkamera 5, sowie der Anzeigeeinrichtung 2. In der schematischen Darstellung in 1 ist eine direkte Kommunikation zwischen der Verarbeitungsvorrichtung 6 und den weiteren Komponenten gezeigt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass eine solche Verbindung über einen fahrzeuginternen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus erfolgt.
-
Die Verarbeitungseinrichtung 6 empfängt Bilddaten der Rückraumkamera 4 und der Seitenkamera 5, berechnet ein Zielbild und steuert die Anzeigeeinrichtung 2 derart an, dass diese das Zielbild darstellt. Das Zielbild besteht aus zwei Bereichen, wobei der erste Bildbereich aus Daten der Rückraumkamera 4 berechnet wird und der zweite Bildbereich aus Daten der Seitenkamera 5. Die Verarbeitungseinrichtung blendet zudem zwischen den beiden Bereichen des Bilds eine Markierung ein. Das Zielbild besteht also aus einem ersten Bildbereich, einer Markierung und einem zweiten Bildbereich.
-
Die Erzeugung des ersten und zweiten Bildbereichs soll im Folgenden genauer erläutert werden. Die Rückraumkamera 4 nimmt einen Winkelbereich auf, der größer ist als der Winkelbereich, der benötigt wird um einen durch einen konventionellen Außenspiegel abgebildeten Bereich abzubilden. Dies wird später mit Bezug auf 9 und 10 genauer erläutert. Die Bilddaten dieser Aufnahme werden der Verarbeitungseinrichtung 6 zugeführt. Da die Rückraumkamera 4 keine allzu großen Aufnahmewinkel aufweist ist das Bild der Rückraumkamera 4 nicht oder kaum verzerrt. Daher beschränkt sich die Verarbeitung der Bilddaten der Rückraumkamera 4 in der Verarbeitungseinrichtung 6 darauf, dass jene Bilddaten, die dem Raumwinkel entsprechen, der durch einen konventionellen Rückspiegel abgebildet würde, in den ersten Bildbereich übertragen werden. Entsprechen die Abmessungen der Bilddaten, die dem zu bildenden Raumwinkel entsprechen, genau der Pixelgröße des Zielbildbereichs, so kann diese Abbildung direkt durch Kopieren der Pixelinformation erfolgen. Falls diese Größen nicht übereinstimmen kann in der Verarbeitungseinrichtung 6 zudem eine Skalierung vorgenommen werden, die die Auflösung des genutzten Ausschnitts der Bilddaten der Rückraumkamera 4 der Auflösung des Bereichs der Anzeigeeinrichtung 2, der zur Anzeige des ersten Bildbereichs zur Verfügung steht, anpasst.
-
Die Seitenkamera 5 stellt der Verarbeitungseinrichtung 6 Bilddaten zur Verfügung, die genutzt werden um den zweiten Bildbereich zu berechnen. Um einen großen Winkelbereich abbilden zu können ist die Seitenkamera 5 als Kamera mit einem Fischaugenobjektiv ausgebildet. Die Blickrichtung der Kamera ist im Wesentlichen senkrecht zur Karossiere des Kraftfahrzeugs.
-
Der Bildbereich, der dem toten Winkel entspricht liegt damit am linken Rand des Bilds der Seitenkamera 5. Ein reines Kopieren und/oder Skalieren des linken Teils des Bilds der Kamera um den zweiten Bildbereich zu berechnen würde zu einer stark verzerrten Abbildung führen, bei der der abgebildete horizontale Winkelbereich am oberen und unteren Rand des Bildes größer ist als in der Mitte. Daher soll das Bild der Seitenkamera 5 durch die Verarbeitungseinrichtung 6 entzerrt werden. Zudem ist der Raumwinkel des im zweiten Bildbereich abzubildenden toten Winkels größer als der im ersten Raumbereich abzubildende Raumwinkel. Würden diese Raumwinkel gleichartig dargestellt müsste somit der zweite Bildbereich wesentlich breiter sein als der erste Bildbereich. Der erste Bildbereich umfasst jedoch die Informationen, die ein konventioneller Rückspiegel zeigt. Der zweite Bildbereich soll nur dazu dienen, festzustellen, ob sich weitere bewegte Objekte im toten Winkel befinden. Daher wird das entzerrte Bild der Seitenkamera 5 zusätzlich vor der Übertragung in den zweiten Bildbereich horizontal gestaucht.
-
Die Entzerrung des Bilds der Seitenkamera 5, die horizontale Stauchung sowie eine eventuell notwendige Auflösungsanpassung lassen sich zusammenfassen, indem für jeden Pixel des zweiten Bildbereichs ein einzelner Pixel des Bilds der Seitenkamera 5 ausgewählt wird. Um eine bessere Bildqualität zu erreichen wir jedoch für jeden Pixel des zweiten Bildbereichs seine gewichtete Summe von mehreren Punkten des Bilds der Seitenkamera 5 berechnet. Da im zweiten Bildbereich stets der gleiche Winkelausschnitt des Bilds der Kamera 5 gezeigt werden soll und der Bereich auch stets gleich groß ist können einmal ermittelte Punktkoordinaten und Gewichtungsfaktoren stets wiederverwendet werden. Somit sind zur Berechnung des Zielbilds keine komplexen Operationen notwendig, sondern es muss für jeden Pixel des ersten und zweiten Bildbereichs nur eine gewichtete Summe für einige wenige Punkte der Bilddaten der Rückraumkamera 4 bzw. der Seitenkamera 5 gebildet werden.
-
Das berechnete Zielbild wird in einen Puffer geschrieben, der der Anzeigeeinrichtung übergeben wird. Diese stellt das Bild dar.
-
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs. Hier wird für die Berechnung des Zielbilds für die linke Anzeigeeinrichtung 2 und die linke Anzeigeeinrichtung 3 eine gemeinsame Verarbeitungseinrichtung 10 genutzt. Der Verarbeitungseinrichtung 10 werden die Signale der linken und rechten Seitenkamera 5, 6 und der linken und rechten Rückraumkamera 4, 7 geführt. Die Verarbeitungseinrichtung 10 berechnet ein Zielbild aus den Daten der linken Kameras 4, 5 und steuert die linke Anzeigeeinrichtung 2 an um dieses Bild darzustellen und berechnet ein weiteres Zielbild aus den Daten der rechten Kameras 7, 8 und steuert die Anzeigeeinrichtung 3 an um dieses darzustellen. Die Berechnung der Zielbilder erfolgt wie zur 1 beschrieben.
-
Die Nutzung einer gemeinsamen Verarbeitungseinrichtung ist insbesondere sinnvoll, wenn in dem Kraftfahrzeug bereits eine Verarbeitungseinrichtung vorhanden ist, die beispielsweise für die Datenverarbeitung von Fahrerassistenzsystemen genutzt wird. Häufig ist die Konstruktion eines Kraftfahrzeugs einfacher und günstiger, wenn für viele Rechenaufgaben eine gemeinsame Verarbeitungseinrichtung genutzt wird.
-
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs mit virtuellem Spiegel. Der wesentliche Unterschied zum Kraftfahrzeug der 2 ist, dass hier für die Berechnung beider Zielbilder die Daten einer Rückraumkamera 11 genutzt werden. Damit wird ein erstes Zielbild aus den Daten der Seitenkamera 4 und einem Teilbild der Rückraumkamera 11 berechnet und auf der Anzeigeeinrichtung 2 dargestellt und ein weiteres Zielbild wird aus den Bilddaten der Seitenkamera 8 sowie eines anderen Teilbilds der Rückraumkamera 11 berechnet und auf der Anzeigeeinrichtung 3 dargestellt.
-
4 zeigt schematisch, welche Zonen im Umfeld eines Kraftfahrzeugs als Mindestanforderung durch einen virtuellen Spiegel abgebildet werden müssen. Bei Kraftfahrzeug 1 mit Fahrrichtung 12 sind dies die Zonen 13 und 14. Die Zonen 13, 14 entsprechen im Wesentlichen den Bereichen, die mit einem konventionellen Rückspiegel sichtbar wären. Diese Zonen 13, 14 sollen analog zu einer Abbildung mit einem konventionellen Spiegel abgebildet werden.
-
5 zeigt hierzu schematisch die Sichtwinkel eines Kamera-Monitor-Systems, das die Funktion eines konventionellen Spiegels nachahmt. Die Kamera 16 ist hier von der Karosserie etwas beabstandet angeordnet, um zu verhindern, dass die Karosserie große Teile des Bildbereichs verdeckt. Mit 12 ist hier wiederum die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 bezeichnet. Es soll zumindest die Zone 13 abgebildet werden, wobei die Darstellungsgröße von Objekten im Display analog zum konventionellen Spiegel sein soll. Dies erfolgt dadurch, dass der Aufnahmewinkel 23 der Kamera 16 entsprechend schmal gewählt ist.
-
Diese Anordnung weist mehrere Nachteile auf. Zum einen wird der tote Winkel 15 nicht abgebildet und ist auch nicht leicht vom Fahrer einzusehen. Damit fehlen dem Fahrer, wie auch bei Verwendung eines konventionellen Spiegels, wichtige Informationen. Um die Zone 13 durch die Kamera 16 abzubilden ist es zum anderen notwendig, dass die Kamera im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist und von der Karosserie relativ weit beabstandet ist. Beides kann nachteilig für den Luftwiderstand und das Design des Kraftfahrzeugs sein.
-
6 zeigt ein durch den virtuellen Rückspiegel aus 5 ermitteltes Bild 19 einer Verkehrssituation. Hier ist ausschließlich ein Kraftfahrzeug 20 zu sehen, das in einigem Abstand hinter dem eigenen Kraftfahrzeug herfährt. Ein weiteres Kraftfahrzeug, das sich im toten Winkel befindet ist in 6 nicht zu sehen, da der virtuelle Rückspiegel der 5 keine Abbildung des toten Winkels ermöglicht.
-
7 zeigt die Aufnahmewinkel eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer im vorderen Bereich und von der Karosserie beabstandet angeordneten Kamera. Der tote Winkel 15 wird hier im Sichtfeld 24 der Kamera miterfasst, da der durch die Kamera 16 aufgenommene Bereich 24 einen wesentlich größeren Winkel in horizontaler Richtung aufweist als der der Kamera 16 in 5. Das in der vorhin bereits beschriebenen Verkehrssituation ermittelte Bild der Kamera 16 in 7 ist in 8 dargestellt. Hier ist neben dem Kraftfahrzeug 20 nun auch das Kraftfahrzeug 22 zu erkennen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Darstellung des Kraftfahrzeugs 20 hier wesentlich kleiner ist als in 6, obwohl das Bild 21 bereits merklich breiter ist. Dies ist der wesentlichen Vergrößerung des horizontalen Öffnungswinkels der Kamera 16 der 7 zuzuschreiben. Verglichen mit dem Öffnungswinkel 23 der Kamera 16 in 5 bzw. des Sichtwinkels eines konventionellen Spiegels ist der Öffnungswinkel des abgebildeten Bereichs 24 der Kamera 16 in 7 ca. drei Mal so groß. Dies ist notwendig, um den relativ großen toten Winkel abzubilden. Dies führt jedoch zu einer drastischen Verkleinerung der Darstellung, was nicht wünschenswert und auch nicht in allen Ländern erlaubt ist. Eine Vergrößerung des Aufnahmewinkels 16 der Kamera wie in 7 gezeigt wäre also nur mit einer wesentlichen Vergrößerung der Anzeigeeinrichtung möglich. Alternativ kann in der Verarbeitungseinrichtung der Teil des Sichtfelds der Kamera 24, der dem toten Winkel 15 entspricht gestaucht und/oder verzerrt dargestellt werden. Damit ist eine kompaktere Darstellung möglich, es ist jedoch weiterhin eine Platzierung der Kamera im vorderen Bereich und weit außerhalb der Karosserie notwendig. Wie bereits beschrieben ist dies für das Design und den Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs nachteilig.
-
9 zeigt die Winkel, die bei einem Kraftfahrzeug gebildet werden, bei dem eine weitwinklige Seitenkamera sowie eine im hinteren Fahrzeugbereich angeordnete Rückraumkamera zur Erzeugung des Bilds eines virtuellen Spiegels genutzt werden. Der mindestens abzubildende Bereich 13 liegt hier im Abbildungsbereich der Rückraumkamera 4. Die Rückraumkamera 4 weist tatsächlich einen größeren Aufnahmewinkel auf, es werden jedoch nur die Punkte genutzt, die dem aufzunehmenden Raumwinkel 17 entsprechen. Diese Punkte werden in einem ersten Bildbereich 26, der in 10 gezeigt ist dargestellt. Der erste Bildbereich 26 ist so groß wie das Bild 19 eines konventionellen Rückspiegels bzw. eines entsprechenden Kamera-Monitor-Systems. Zugleich wird mit der Seitenkamera 5, die im Kraftfahrzeug 1 auch als Top View-Kamera genutzt wird, ein weitwinkliges Bild der seitlich des Kraftfahrzeugs gelegenen Zone 18 aufgenommen. Der tote Winkel 15 liegt innerhalb dieser Zone. Aus den Bilddaten der Kamera 5, die eine Aufnahme der gesamten Zone 18 darstellen, wird wie bereits beschrieben der Bildbereich berechnet, der dem toten Winkel 15 entspricht. Dieser Bereich wird zudem entzerrt und in horizontaler Richtung gestaucht. Dieser zweite Bildbereich 27 ist ebenfalls in 10 dargestellt. Somit wird auf der Anzeigeeinrichtung ein Zielbild 25 ausgegeben, das aus dem ersten Bildbereich 26, der im Wesentlichen das Bild eines konventionellen Rückspiegels wiedergibt, einer Markierung 28 und einem zweiten Bildbereich 27, der die Bilddaten des toten Winkels wiedergibt, gebildet. Mit diesem Bild werden die Vorteile eines konventionellen Kamera-Monitor-Systems wie in 5 und 6 gezeigt und die Vorteile eines Kamera-Monitor-Systems mit einem weiteren Abbildungswinkel wie in 7 und 8 gezeigt gleichzeitig erreicht. Zudem kann sowohl die Rückraumkamera 4 als auch die Seitenkamera 5 in die Fahrzeugsilhouette integriert werden. Damit kann ein niedrigerer Luftwiderstand erreicht werden und es eröffnen sich neue Designmöglichkeiten.
