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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs, auf ein Steuergerät zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Für kamerabasierte Hard- und Softwaresysteme in einem Fahrzeug ist es von Interesse, die aktuell herrschenden Wetterbedingungen wie z.B. Regen, Schnee, nasse Fahrbahn, Nebel, Gischt, Staub etc. zu kennen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs, ein Steuergerät zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Wetterbedingungen im Umfeld eines Fahrzeugs, insbesondere auf einer Straße vor dem Fahrzeug können ein Fahrverhalten des Fahrzeugs, sowie eine Erkennungsreichweite für einen Fahrer des Fahrzeugs nachhaltig beeinflussen. Bisherige Fahrzeuge können Niederschlag mit beispielsweise einem Regensensor erfassen und Funktionen des Fahrzeugs anpassen. Andere Wetterbedingungen muss der Fahrer erkennen und entsprechend reagieren. Bei Dunkelheit, wenn der Fahrer situationsbedingt bereits an seine Sensorischen Grenzen stößt, ist eine rechtzeitige Erkennung von Wetterbedingungen problematisch. Aktive Sicherheitssysteme im Fahrzeug, wie ABS und ESP können erst auf wetterbedingte Veränderungen der Straße reagieren, wenn das Fahrzeug bereits im Begriff ist, eine Bodenhaftung zu verlieren. Deshalb können diese Systeme lediglich reagieren. Für ein vorrausschauendes Fahren ist immer der Fahrer verantwortlich.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei Dunkelheit ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs unterschiedliche charakteristische Merkmale aufweist, wenn unterschiedliche Wetterbedingungen, wie beispielsweise Regen, Schnee, Nebel, aufgewirbelter Staub oder trockenes Wetter vorherrschen. Durch eine Bilderfassung des Fahrersichtfelds können die charakteristischen Merkmale in einer Bildinformation abgebildet werden. Insbesondere wenn das Fahrersichtfeld von zumindest einem Scheinwerfer ausgeleuchtet ist, können die Wetterbedingungen ein wettertypisches, optisches Verhalten als charakteristisches Merkmal auslösen. Bei Objekten mit einem hohen Reflexionsgrad oder an einer Lichtquelle kann durch die herrschenden Wetterbedingungen das Licht gebrochen werden, und so ein wettertypisches Brechungsverhalten oder Streuungsverhalten als charakteristisches Merkmal auslösen.
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Vorteilhafterweise kann eine Auswertung der charakteristischen Merkmale sicherheitsrelevanten Systemen im Fahrzeug wichtige Parameter zur Verfügung stellen, die dazu beitragen können, für eine höhere Sicherheit zu sorgen. Ebenso können Komfortsysteme durch eine Kenntnis der Wetterbedingung Steuerparameter verändern und anpassen, um beispielsweise eine Fehlinterpretation von anderen Informationen zu vermeiden. Weiterhin können optische Erfassungssysteme eine Bildverarbeitung an die aktuellen Wetterbedingungen anpassen, um eine Objekterkennung und Auswertung bei unterschiedlichen Wetterbedingungen zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Ermitteln zumindest eines Abbildungsmerkmals in einer Bildinformation, wobei die Bildinformation ein Abbild zumindest eines Bereichs des Umfelds repräsentiert und das Abbildungsmerkmal einen Lichteffekt an einem reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekt in dem Bereich des Umfelds repräsentiert; und
Bestimmen einer Wetterinformation zur Charakterisierung der Wetterbedingung basierend auf einem Vergleich zwischen dem Abbildungsmerkmal und zumindest einem Erwartungswert.
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Unter einer Wetterbedingung kann ein atmosphärisches Phänomen verstanden werden. Beispielsweise kann eine Wetterbedingung, wie Nebel, Regen, gefallener Regen, Schneefall, gefallener Schnee, oder auch ein Fehlen davon sein. Ebenso kann die Wetterbedingung eine Folge eines atmosphärischen Phänomens sein. Beispielsweise kann Wind, Staub oder Sand aufwirbeln und verblasen. Ein Umfeld eines Fahrzeugs kann eine Umgebung in Sichtweite des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann das Umfeld ein Bereich vor dem Fahrzeug sein, der direkt oder indirekt von Scheinwerfern des Fahrzeugs ausleuchtbar ist. Unter einem Abbildungsmerkmal kann beispielsweise eine durch zumindest einen physikalischen Effekt hervorgerufene Herabsetzung einer Abbildungsqualität eines Objekts verstanden werden. Beispielsweise kann eine Kontur eines Verkehrsschilds verschwommen abgebildet sein. Oder eine Lampe kann einen „Hof“ oder eine Halo aufweisen. Ebenso kann als Abbildungsmerkmal beispielsweise Niederschlag oder kondensierte Luftfeuchte in einem Scheinwerferkegel sichtbar sein. Dann können Wasserkristalle oder Wassertropen einfallendes Licht in einem hohen Maß in Richtung Scheinwerfer zurückwerfen. Unter einer Bildinformation kann eine Bilddatei, beispielsweise eine Rastergrafik verstanden werden. In einer Rastergrafik können rasterförmig angeordnete Pixel jeweils einen Bildpunkt repräsentieren. Ein Bildpunkt kann einen Helligkeitswert und/oder einen Farbwert aufweisen. Unter einem Lichteffekt kann beispielsweise eine Lichtbrechung oder eine Lichtbeugung oder eine Lichtreflexion oder eine Lichtstreuung an einem Objekt und/oder einem Strahlengang von dem Scheinwerfer und zu dem Objekt und/oder einem Strahlengang von dem Objekt zu einem Objektiv verstanden werden. Unter einem reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekt kann beispielsweise ein Reflektor, ein Straßenschild, eine Laterne, ein Scheinwerfer, ein Eiskristall, eine Schneeflocke ein Wassertropfen, ein Staubkorn, eine Eisfläche, eine Wasserfläche, u.Ä. verstanden werden. Eine Wetterinformation kann eine, aus der aktuellen Wetterbedingung resultierende Information sein. Beispielsweise kann die Wetterinformation eine Information über eine Sichtweite oder über einen Straßenzustand sein. Unter einem Erwartungswert kann ein hinterlegter Wert verstanden werden, der beispielsweise in der Vergangenheit als vergangenes Abbildungsmerkmal bei einem ähnlichen Objekt und ähnlichen Wetterbedingungen aufgezeichnet worden ist. Der Erwartungswert kann somit eine Helligkeitsverteilung, eine Form, eine Ausdehnung oder eine Anordnung eines Bereichs des Abbildes oder eine Kombination davon sein. Durch einen Vergleich kann eine größte Übereinstimmung gefunden werden und die, dem ausgewählten Erwartungswert zugeordnete Wetterbedingung als Wetterinformation bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Lichteffekt zumindest einen Hell-Dunkel-Gradienten repräsentieren, und im Schritt des Ermittelns kann aus dem Abbildungsmerkmal ein Streuungskennwert und/oder ein Brechungskennwert des Hell-Dunkel-Gradienten ermittelt werden, wobei der Streuungskennwert eine Lichtstreuung in einem Bildbereich um das reflektierende oder selbstleuchtende Objekt repräsentiert, und der Brechungskennwert eine Lichtbrechung in dem Bildbereich um das reflektierende oder selbstleuchtende Objekt repräsentiert. Im Schritt des Bestimmens kann ferner der Streuungskennwert und/oder der Brechungskennwert mit zumindest einem Erwartungswert für den Streuungskennwert und/oder den Brechungskennwert verglichen werden. Unter einem Hell-Dunkel-Gradienten kann ein Helligkeitsgefälle von einem hellen Punkt zu einem benachbarten dunkleren Punkt verstanden werden. Zum Beispiel ist ein Hell-Dunkel Gradient zwischen einem weißen Pixel zu einem schwarzen Pixel groß. Zwischen einem grauen Pixel und einem dunkelgrauen Pixel ist der Hell-Dunkel-Gradient klein. Beispielsweise können Wassertropfen in Luft Licht brechen. Damit wird der Hell-Dunkel-Gradient an einem Rand zwischen beispielsweise einer Lichtquelle und einem dunklen Hintergrund kleiner, als bei klarer Luft. Aus einer Fahrersicht des Fahrzeugs weisen so z.B. Fahrzeugscheinwerfer eines anderen Fahrzeugs bei Nebel eine sogenannte Halo auf. Die Halo wird vom Scheinwerfer weg zunehmend dunkler. Daher ist hier der Hell-Dunkel-Gradient klein. Ein Streuungskennwert kann beispielsweise eine Größe der Halo repräsentieren. Je dichter der Nebel ist, umso größer kann die Halo sein. Eine Halo kann ebenso an einem vom Fahrzeug angeleuchteten retroreflektierenden Objekt, wie einem Reflektor angeordnet sein. Ein Brechungskennwert kann beispielsweise eine Zerlegung des Lichts in der Halo in spektrale Anteile repräsentieren. Ein großer Brechungskennwert kann beispielsweise auf Eiskristalle in der Luft hinweisen. Ein Erwartungswert für den Streuungskennwert kann ein hinterlegter Erfahrungswert sein, der ein Maß für eine bestimmte Streuung repräsentiert. Ein Erwartungswert für den Brechungskennwert kann ein hinterlegter Erfahrungswert sein, der ein Maß für eine bestimmte Brechung repräsentiert. Dadurch kann besonders auf größere Entfernung vor dem Fahrzeug eine Wetterbedingung erkannt werden, und so bereits präventiv Maßnahmen eingeleitet werden.
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Ferner kann auch der Lichteffekt zumindest eine Charakteristik eines Lichtflecks repräsentieren, der zumindest von einem, von einem Scheinwerfer des Fahrzeugs abgegebenen Lichtbündel hervorgerufen wird. Im Schritt des Ermittelns kann aus dem Abbildungsmerkmal eine Position des Lichtflecks ermittelt werden, und im Schritt des Bestimmens ferner die Position mit einem Erwartungswert für die Position verglichen werden. Unter einem Lichtfleck kann ein Bereich hoher Helligkeit verstanden werden, den ein Strahl eines Scheinwerfers hervorrufen kann. Beispielsweise kann der Lichtfleck eine Kontur eines Lichtbündels aus dem Scheinwerfer abbilden. Der Lichtfleck kann auf eine Straße projiziert sein. Der Lichtfleck kann aber auch durch eine Reflektion an Partikeln vor dem Fahrzeug „schweben“. Ein „schwebender“ Lichtfleck kann eine andere Form aufweisen, als ein projizierter Lichtfleck. Ebenso kann der „schwebende“ Lichtfleck an einer anderen Position wahrgenommen werden, als der projizierte Lichtfleck. Eine Charakteristik kann eine Form und Lage des Lichtflecks repräsentieren. Eine Position kann beispielsweise wiedergeben, ob der Lichtfleck auf der Straße projiziert ist und die Straße das Licht zurückwirft, oder ein großer Teil des Lichts bereits durch Partikel reflektiert wird. Partikel können beispielsweise Staub, Wassertröpfchen oder Eiskristalle sein. Ein Erwartungswert für die Position kann ein Erfahrungswert sein, der eine erwartete Position des Lichtflecks bei einer bestimmten Wetterbedingung repräsentiert. Dadurch kann insbesondere Nebel besonders einfach und sicher erkannt werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Ermittelns aus dem Abbildungsmerkmal ferner eine Höhe und eine Breite des Lichtflecks ermittelt werden, wobei die Höhe eine scheinbare vertikale Ausdehnung des Lichtflecks repräsentiert und die Breite eine scheinbare horizontale Ausdehnung des Lichtflecks repräsentiert. Im Schritt des Bestimmens kann ferner die Höhe mit einem Erwartungswert für die Höhe verglichen werden und die Breite mit einem Erwartungswert für die Breite verglichen werden. Unter einer Höhe und einer Breite des Lichtflecks kann eine scheinbare Abmessung des Lichtflecks verstanden werden. Beispielsweise kann die Höhe und/oder die Breite eine zählbare Anzahl von Pixeln in einer Ausrichtung längs und/oder quer zum Fahrzeug repräsentieren. Ein Erwartungswert für die Höhe und/oder die Breite kann ein Erfahrungswert sein, der eine erwartete Höhe und/oder Breite des Lichtflecks bei einer bestimmten Wetterbedingung repräsentiert. Durch eine Vermessung des Leuchtflecks kann besonders einfach zwischen verschiedenen Wetterbedingungen unterschieden werden, da der Leuchtfleck relativ zum Fahrzeug seine Position nur in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen ändert, da die Scheinwerfer fest am Fahrzeug befestigt sind.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Lichteffekt zumindest eine Bodenhelligkeit repräsentieren, und im Schritt des Ermittelns aus dem Abbildungsmerkmal eine Lichtverteilung der Bodenhelligkeit ermittelt werden. Im Schritt des Bestimmens kann ferner die Lichtverteilung mit einem Erwartungswert für die Lichtverteilung verglichen werden. Unter einer Bodenhelligkeit kann eine vom Fahrzeug aus wahrnehmbare Helligkeit der Straße verstanden werden. Eine Lichtverteilung kann eine wahrnehmbare Verteilung von hellen und dunklen Stellen auf der Straße repräsentieren. Beispielsweise kann bei nasser Fahrbahn nur ein geringer Teil des ausgesandten Lichts zurück zum Fahrzeug reflektiert werden. Ein Rest des ausgesandten Lichts kann unter Totalreflexion gerichtet von der nassen Fahrbahn vom Fahrzeug weg reflektiert werden. Bei schneebedeckter Fahrbahn kann beispielsweise großflächig ein großer Teil des ausgesandten Lichts diffus zurück zum Fahrzeug reflektiert werden. Bei trockener Fahrbahn kann ein mittlerer Teil des ausgesandten Lichts zurück zum Fahrzeug reflektiert werden. Bei einem entgegenkommenden Fahrzeug können die Zusammenhänge umgekehrt sein, da bei Regen das vom entgegenkommenden Fahrzeug wegreflektierte Licht als Totalreflexion, entsprechend einem direkten Scheinwerferstrahl auf das eigene Fahrzeug treffen kann. Bei Schnee kann das Licht großflächig diffus reflektiert werden. Ein Erwartungswert für die Lichtverteilung kann ein Erfahrungswert sein, der eine erwartete Lichtverteilung der Bodenhelligkeit bei einer bestimmten Wetterbedingung repräsentiert. Dadurch kann ein Straßenzustand vor dem Fahrzeug als ein besonders sicherheitsrelevanter Parameter erfasst werden, und korrigierende Eingriffe von Sicherheits- und Komfortsystemen angepasst werden, und der Fahrer des Fahrzeugs aufmerksam gemacht werden.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Lichteffekt zumindest eine Helligkeit in einem bodennahen Seitenbereich repräsentieren, wobei der Seitenbereich außerhalb eines von Scheinwerfern des Fahrzeugs direkt angeleuchteten Bereichs, seitlich des Fahrzeugs angeordnet ist. Im Schritt des Ermittelns kann aus dem Abbildungsmerkmal ein Seitenbereichshelligkeitswert der Helligkeit ermittelt werden, und im Schritt des Bestimmens ferner der Seitenbereichshelligkeitswert mit einem Erwartungswert für den Seitenbereichshelligkeitswert verglichen werden. Unter einem bodennahen Seitenbereich kann beispielsweise ein, dem eigenen Fahrstreifen benachbarter Fahrstreifen der Straße verstanden werden. Ebenso kann unter einem bodennahen Seitenbereich ein Seitenstreifen der Straße oder ein Bankett der Straße verstanden werden. Der bodennahe Seitenbereich kann beispielsweise Verschmutzungen aufweisen. Ebenso kann der bodennahe Seitenbereich beispielsweise aufgehäuften Schnee aufweisen. Ein Seitenbereichshelligkeitswert kann eine vom Seitenbereich zurückgeworfene Helligkeit repräsentieren. Dadurch kann beispielsweise erkannt werden, ob neben dem eigenen Fahrstreifen die Fahrbahn verschmutzt oder schneebedeckt ist. Ein Erwartungswert für den Seitenbereichshelligkeitswert kann ein Erfahrungswert sein, der einen erwarteten Seitenbereichshelligkeitswert der Helligkeit im bodennahen Seitenbereich bei einer bestimmten Wetterbedingung repräsentiert.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform im Schritt des Ermittelns ein weiteres Abbildungsmerkmal in der Bildinformation ermittelt werden, und das weitere Abbildungsmerkmal einen weiteren Lichteffekt an einem weiteren reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekt in dem Teil des Umfelds repräsentieren. Im Schritt des Bestimmens kann die Wetterinformation basierend auf einem weiteren Vergleich zwischen dem weiteren Abbildungsmerkmal und zumindest einem weiteren Erwartungswert bestimmt werden. Durch eine Auswertung eines weiteren reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekts kann eine vorherrschende Wetterbedingung mit einer höheren Sicherheit bestimmt werden. Durch eine Überwachung von vielen Objekten, insbesondere weiter entfernten Objekten kann eine vorrausschauende Wettererfassung erreicht werden. Dadurch kann eine Fahrzeugsicherheit entscheidend verbessert werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in einem zusätzlichen Schritt des Ermittelns aus einer zusätzlichen Bildinformation ein zusätzliches Abbildungsmerkmal ermittelt werden, wobei die zusätzliche Bildinformation ein zusätzliches Abbild zumindest des Teils des Umfelds zu einem zusätzlichen Zeitpunkt repräsentiert, und das zusätzliche Abbildungsmerkmal einen zusätzlichen Lichteffekt zu dem zusätzlichen Zeitpunkt an dem reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekt in dem Teil des Umfelds repräsentiert. Im Schritt des Bestimmens kann die Wetterinformation ferner basierend auf einem zusätzlichen Vergleich zwischen dem zusätzlichen Abbildungsmerkmal und dem Erwartungswert oder zumindest einem zusätzlichen Erwartungswert bestimmt werden, wobei die Wetterinformation ferner basierend auf einer Veränderung zwischen dem Vergleich und dem zusätzlichen Vergleich bestimmt wird. Durch eine Verfolgung des reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekts über mehrere Zeitpunkte hinweg kann eine fortlaufende Überwachung von Veränderungen erreicht werden. Dadurch ist es möglich dynamische Prozesse zu überwachen. Beispielsweise kann eine Überwachung eines entgegenkommenden Fahrzeugs über mehrere Zeitpunkte Aufschluss über die Straße geben, die von eigenen Scheinwerfern noch nicht ausleuchtbar ist.
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Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät eine Einrichtung zum Ermitteln eines Abbildungsmerkmals in einer Bildinformation aufweist, wobei die Bildinformation ein Abbild zumindest eines Teils des Umfelds repräsentiert und das Abbildungsmerkmal einen Lichteffekt an einem reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekt in dem Teil des Umfelds repräsentiert. Weiterhin weist das Steuergerät eine Einrichtung zum Bestimmen einer Wetterinformation zur Charakterisierung der Wetterbedingung basierend auf einem Vergleich zwischen dem Abbildungsmerkmal und zumindest einem Erwartungswert auf. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 bis 10 Darstellungen von Bildinformationen einer Straße bei Dunkelheit und verschiedenen Wetterbedingungen; und
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11 ein Diagramm einer Veränderung eines Abbildungsmerkmals in mehreren Bildinformation einer Straße bei Dunkelheit und unterschiedlichen Wetterbedingungen.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät 100 zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Steuergerät 100 weist eine Einrichtung 102 zum Ermitteln eines Abbildungsmerkmals in einer Bildinformation, und eine Einrichtung 104 zum Bestimmen einer Wetterinformation zur Charakterisierung der Wetterbedingung auf. Das Fahrzeug 106 weist eine Umfelderfassungseinrichtung 108, sowie eine Fahrzeugsteuerung 110 auf. Weiterhin weist das Fahrzeug 106 zwei Frontscheinwerfer 112 zum Ausleuchten eines Teils des Umfelds vor dem Fahrzeug 106 auf.
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Die Umfelderfassungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um zumindest den von den Frontscheinwerfern 112 ausgeleuchteten Teil des Umfelds zu erfassen. Die Umfelderfassungseinrichtung 108 kann auch einen größeren Bereich vor dem Fahrzeug 106 erfassen. Die Umfelderfassungseinrichtung 108 generiert die Bildinformation und stellt sie für andere Einrichtungen im Fahrzeug 106 zur Verfügung. Das Steuergerät 100 ist ausgebildet, um die Bildinformation zu empfangen. Die Einrichtung 102 ist ausgebildet, um zumindest ein Abbildungsmerkmal in der Bildinformation zu ermitteln. Insbesondere kann ein Abbildungsmerkmal eine charakteristische Lichtverteilung oder ein charakteristischer Lichteffekt an einem von den Frontscheinwerfern 112 angeleuchteten Objekt oder einem selbstleuchtenden Objekt, wie ein anderer Scheinwerfer sein. So kann zum Beispiel Schnee, Regen, Staub oder Nebel Licht von den Frontscheinwerfern 112 zur Umfelderfassungseinrichtung 108 zurückwerfen. Ebenso können Reflektoren, die von den Frontscheinwerfern 112 angestrahlt werden wie ein selbstleuchtendes Objekt wirken. Dabei können Wetterbedingungen im direkten Lichtpfad zwischen dem Reflektor und der Umfelderfassungseinrichtung 108 das Licht beispielsweise streuen, brechen oder dämpfen. Dadurch kann ein Abbild des Reflektors entarten, also verzerrt oder unscharf abgebildet werden. Wenn eine andere Lichtquelle, beispielsweise eine Straßenlaterne oder ein Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs das Umfeld vor dem Fahrzeug 106 anleuchtet, können Wetterbedingungen Lichteffekte hervorrufen, die einem erwarteten Umfeld des Fahrzeugs 106 nicht entsprechen. Beispielsweise würde bei trockener Straße eine Umgebung um die andere Lichtquelle nur mäßig erhellt werden. Schnee oder Nebel verändern eine Lichtverteilung der anderen Lichtquelle. Schnee reflektiert einfallendes Licht fast vollständig aber diffus, so dass die Umgebung um die andere Lichtquelle heller erscheint. Nebel streut und bricht Licht, so dass ein Bereich um die andere Lichtquelle flächig zu leuchten scheint. In der Einrichtung 102 ermittelt das Steuergerät 100 solche Lichteffekte als Abbildungsmerkmal, und vergleicht dieses Abbildungsmerkmal in der Einrichtung 104 mit zumindest einem Erwartungswert. Ein Erwartungswert repräsentiert optische Merkmale eines einer Wetterbedingung zugeordneten Lichteffekts. Dadurch kann in der Einrichtung 104 dem Abbildungsmerkmal eine Wetterinformation zugeordnet werden, die die Wetterbedingung charakterisiert. Aufgrund der Wetterinformation kann die Fahrzeugsteuerung 110 Fahrzeugparameter verändern, um auf die aktuelle Wetterbedingung zu reagieren. In diesem Ausführungsbeispiel verändert die Fahrzeugsteuerung 110 Parameter für einen Fahrzeugantrieb 114. Beispielsweise kann entsprechend einer Straßenbeschaffenheit ein maximales Antriebsdrehmoment für die Räder 114 bestimmt werden.
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Für kamerabasierte Hardwaresysteme und Softwaresysteme im Fahrzeug 106 ist es von Interesse, aktuell herrschende Wetterbedingungen wie z.B. Regen, Schnee, nasse Fahrbahn, Nebel, Gischt, Staub etc. zu kennen. Während fahrdynamische Systeme wie z.B. ESP 110 dieses Wissen nutzen könnten, um andere Regelparameter zu verwenden, könnten videobasierte Systeme 208 dagegen bestimmte Funktionen deaktivieren oder definiert degradieren bzw. Parameter der Vorverarbeitung gezielt anpassen, um eine möglichst hohe Verfügbarkeit der Systeme zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine Spurhaltung bei schneebedeckter Straße nicht möglich sein. Nachts ist es für kamerabasierte Softwaresysteme generell schwieriger Wetterbedingungen zu erkennen, da z.B. kein Himmel sichtbar ist, eine Sichtweite möglicherweise unter 50 m ist oder ein Straßenbelag unbekannt ist. Für den Fall, dass im Bild helle Objekte unterschiedlichster Art beispielsweise selbstleuchtende Objekte oder reflektierende Objekte vorhanden sind, können Bildmerkmale dieser Objekte darüber Aufschluss geben, welche konkreten Wetterbedingungen vorherrschen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung einer Wetterbedingung in einem Umfeld eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann beispielsweise auf einem Steuergerät 100 wie in 2 dargestellt ausgeführt werden. Das Verfahren weist einen Schritt 202 des Ermittelns zumindest eines Abbildungsmerkmals in einer Bildinformation und einen Schritt 204 des Bestimmens einer Wetterinformation zur Charakterisierung der Wetterbedingung auf.
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Im Schritt 202 wird ein Abbildungsmerkmal in einer Bildinformation ermittelt. Die Bildinformation repräsentiert ein Abbild zumindest eines Teils des Umfelds des Fahrzeugs. Das Abbildungsmerkmal repräsentiert einen Lichteffekt an einem reflektierenden oder selbstleuchtenden Objekt in dem Teil des Umfelds. Die Bildinformation kann beispielsweise von einer Kamera empfangen werden. Die Kamera kann an dem Fahrzeug angebracht sein und ein Umfeld vor dem Fahrzeug erfassen. Das Abbildungsmerkmal kann ein Teil der Bildinformation sein. Wenn Wetterbedingungen einen Strahlengang von einem Objekt zu der Kamera verändern, kann ein Abbild des Objekts eine andere Gestalt aufweisen, als ohne die Wetterbedingungen. Besonders deutlich kann dies erkennbar sein, wenn ein heller Lichtstrahl durch das "Wetter" dringt. Dann können Partikel, wie Wassertröpfchen, Eiskristalle oder Staub optische Effekte hervorrufen, die das Abbild des Objekts verschwimmen lassen können. Ein anderer Effekt kann auftreten, wenn die Wetterbedingungen durch beispielsweise Schnee oder Regen das Umfeld vor dem Fahrzeug stark reflektierend machen. Dann kann Licht, das normalerweise nicht die Kamera direkt erreichen würde, auf die Kamera reflektiert werden und die Kamera blenden. Dadurch können beispielsweise Teilbereiche der Bildinformation überbelichtet werden und einen Großteil ihrer enthaltenen Information verlieren. Solche beispielhaften optischen Effekte können im Schritt 202 als Abbildungsmerkmal ermittelt werden.
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Im Schritt 204 wird das Abbildungsmerkmal mit zumindest einem Erwartungswert verglichen. Der Erwartungswert kann ein Abbild des Abbildungsmerkmals bei einer ähnlichen Wetterbedingung sein. Dadurch kann dem Abbildungsmerkmal eine entsprechende Wetterinformation zugeordnet werden. Die Wetterinformation kann die aktuelle Wetterbedingung charakterisieren. Basierend auf der Wetterinformation kann eine Fahrzeugsteuerung Steuerparameter präventiv an die aktuelle Wetterbedingung anpassen. Im Schritt 204 kann das Abbildungsmerkmal mit einer Vielzahl von Erwartungswerten verglichen werden. Jeder der Erwartungswerte kann eine unterschiedliche Wetterbedingung repräsentieren und je einer unterschiedlichen Wetterinformation zugeordnet sein.
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Die 3 bis 10 zeigen Kamerabilder verschiedener Wetterbedingungen bei Nacht. Die Kamerabilder zeigen ein Fahrersichtfeld vor einem Fahrzeug. Das Fahrersichtfeld ist von Scheinwerfern des Fahrzeugs ausgeleuchtet. In den Kamerabildern sind unterschiedliche reflektierende oder emittierende Lichtobjekte repräsentiert. Daher wird hier eine Erkennung von Wetterbedingungen bei Nacht anhand von selbstleuchtenden und reflektierenden Objekten beschrieben. Eine Schätzung der aktuell vorherrschenden Wetterbedingung basiert auf einer Bestimmung charakteristischer Merkmale für sowohl reflektierende als auch selbstleuchtende Lichtobjekte. Das können z.B. Scheinwerfer und Leuchten von Fremdverkehr sein, vom eigenen Scheinwerferlicht beleuchtete Reflektoren, sowie auch ein erhellter Bereich der Straße direkt vor dem Fahrzeug. Die Merkmale dieser Lichtobjekte, wie maximale Helligkeit, Grauwertverlauf, Farbe, Gradientenverlauf, und Ähnliches weisen unter normalen Wetterbedingungen definierte Charakteristiken auf. Diese Charakteristiken können als Merkmalsbereiche beschrieben werden. Weichen die Wetterbedingungen vom „Normalfall" ab bzw. ändern sich die Witterungsbedingungen z.B. durch einsetzenden Regen, eine Nebelbank, verschmutzte Fahrbahn, etc., spiegelt sich die Änderung in veränderten Merkmalsbereichen wider. Merkmale „entarten". Diese Änderung der verschiedenen Merkmalsbereiche gibt einen direkten Hinweis auf die konkrete Wetterbedingung.
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So ist für nachfolgend beispielhaft aufgeführte Wettersituationen die Auswertung bzw. Berücksichtigung von folgenden Merkmalen vorteilhaft. Dabei kann ein Bild mit Nebel z.B. einen großflächigen, flachen Gradientenverlauf aufweisen und kann vergleichsweise dunkel sein. Regen kann in einem Bild beispielsweise entartete, langgezogene Objektformen und einen z.T. starken Gradientenverlauf hervorrufen. ein Bild mit Regen kann einen unregelmäßigen Helligkeitsverlauf aufweisen. Schnee am Fahrbahnrand kann z.B. als viele kleine helle Objekte abgebildet werden. Durch reflektierende Facetten an Eiskristallen kann Schnee „glitzern“. Dabei können stark variierende Gradientenmerkmale auftreten. Aufgrund der weißen Farbe von Schnee kann eine Farbinformationen fehlen. Schnee, Staub oder ähnliches auf der Fahrbahn kann z.B. scheinbare oder virtuelle große opake Objekte direkt vor dem eigenen Fahrzeug hervorrufen. Dabei können unregelmäßige Gradientenmerkmale auftreten. Generell ist es vorteilhaft, die Fläche vor dem eigenen Fahrzeug objektunabhängig genauer zu analysieren.
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Um die Robustheit des vorgeschlagenen Ansatzes zu verbessern, ist eine Analyse von Merkmalsänderungen für eine Vielzahl oder alle Objekte in einem Bild vorteilhaft. Dadurch kann z.B. erkannt werden, ob gerade ein Scheibenwischer durch das Bild bewegt wird und einen Teil der Bildinformationen verdeckt. Eine weitere Variante zur Erhöhung der Robustheit ist es, die Analyse der Wetterbedingungen nicht nur pro Bild durchzuführen, sondern die Analyse der Merkmalsverläufe bzw. Merkmalsänderungen über mehrere Bilder durchzuführen. Erkannte Objekten können Tracks zugeordnet werden. Diese können über mehrere Bilder analysiert werden. Darunter ist z.B. zu verstehen, wann ein Objekt erstmals detektiert wurde und wie ist der Merkmalsverlauf über die Zeit bzw. den zurückgelegten Weg.
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3 zeigt ein Bild eines Fahrersichtfelds bei trockener Witterung. Das Fahrersichtfeld wird teilweise von Licht aus Scheinwerfern eines Fahrzeugs ausgeleuchtet. Ein geradliniger Verlauf einer Straße 300 mit je einer Richtungsfahrbahn ist vor dem Fahrzeug so weit zu erkennen, bis das Licht nicht mehr ausreicht die Straße 300 auszuleuchten. Die Straße 300 weist reflektierende Fahrbahnmarkierungen 302, 304 auf einem dunklen Fahrbahnbelag und Leiteinrichtungen 306, 308 auf. Ein rechter Fahrbahnrand weist eine durchgehende Seitenmarkierung 302 auf. Eine Straßenmitte weist eine unterbrochene Mittenmarkierung 304 auf. Ein rechter Seitenbereich der Straße 300 ist mit Vegetation bewachsen und weist schwarz-weiße Leitpfosten 306 mit länglichen Reflektoren auf. Weiterhin weist der rechte Seitenbereich reflektierende Straßenschilder 310 auf. Ein linker Seitenbereich der Straße 300 weist schwarz-weiße Leitpfosten 306 mit je zwei punktförmigen Reflektoren auf. Weiterhin weist der linke Seitenbereich eine Seitenleitplanke 308 auf. Auf der Straße 300 ist in einem Nahbereich vor dem Fahrzeug eine untere Hell-Dunkelgrenze eines Lichtkegels der Scheinwerfer erkennbar. Ab der Hell-Dunkelgrenze ist die Richtungsfahrbahn, auf der sich das Fahrzeug befindet, hell ausgeleuchtet. Eine Intensität der Ausleuchtung nimmt mit zunehmender Entfernung von dem Fahrzeug ab. Der rechte Seitenbereich ist ebenfalls ab der Hell-Dunkelgrenze hell ausgeleuchtet. Auch hier nimmt die Intensität der Ausleuchtung mit zunehmender Entfernung von dem Fahrzeug ab.
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Die andere Richtungsfahrbahn ist nur partiell hell ausgeleuchtet. Das Bild zeigt einen für trockene Witterung charakteristischen Lichtfleck 312 vor dem Fahrzeug. Die reflektierenden Objekte 302, 304, 306, 310 im Bild sind bis auf eine große Entfernung vor dem Fahrzeug erkennbar. Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden hell erleuchtete Teilbereiche 312 und reflektierende Objekte 302, 304, 306, 310 im Bild ausgewertet. Wie in 3 dargestellt ist ein scharfer hell-dunkel Übergang an abgebildeten reflektierenden Objekten 302, 304, 306, 310 charakteristisch für trockene Witterung. Zudem sind keine Abbildungsmerkmale vorhanden, wie sie anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben werden. Diese Witterungsbedingung kann beispielsweise erkannt werden, indem überprüft wird, ob sich in einem definierten Bereich vor dem Fahrzeug der Lichtfleck 312 befindet und ob sehr helle Bildbereiche einen sehr scharfen Übergang zu benachbarten dunklen Bildbereichen aufweisen.
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4 zeigt ein Bild eines Fahrersichtfelds bei nasser Witterung. Wie in 3 ist das Fahrersichtfeld teilweise durch Licht aus Scheinwerfern eines Egofahrzeugs ausgeleuchtet. Die Straße 300 verläuft vor dem Egofahrzeug in einer Linkskurve. In der Linkskurve ist eine Verkehrsinsel mit einem Verkehrszeichen 310 „vorgeschriebene Vorbeifahrt rechts“ und einem Fußgängerüberweg (Zebrastreifen) quer zur Straße 300 angeordnet. Ebenso weist die Straße 300 auf der Fahrbahn und im rechten Seitenbereich, sowie in einem mittleren Bereich reflektierende Objekte 304, 306, 310 auf. Die Straße 300 ist nass. Daher wirft der Fahrbahnbelag das Licht der Scheinwerfer nur in geringem Umfang zum Fahrzeug zurück. Es ist kein Lichtfleck vor dem Egofahrzeug, wie in 3 dargestellt, erkennbar. Die Straße 300 ist nur durch die reflektierenden Objekte 304, 306, 310 und den Fußgängerüberweg erkennbar. Auf der anderen Richtungsfahrbahn sind zwei sehr helle selbstleuchtende Objekte 402 abgebildet. Die selbstleuchtenden Objekte 402 repräsentieren zwei Frontscheinwerfer 402 eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Die selbstleuchtenden Objekte 402 sind als zwei gleich große und in etwa gleicher Höhe voneinander beabstandet angeordnet sehr helle Bildbereiche dargestellt. Das entgegenkommende Fahrzeug ist nicht erkennbar. Auf der Straße 300 vor dem entgegenkommenden Fahrzeug, unterhalb der selbstleuchtenden Objekte 402, befinden sich zwei stark reflektierende helle Flächen 404, die Licht der zwei Frontscheinwerfer 402 direkt auf das Egofahrzeug spiegeln. Das Licht der zwei Frontscheinwerfer 402 wird an Scheibenwischerschlieren auf einer Frontscheibe des Egofahrzeugs gestreut. Dadurch weisen die selbstleuchtenden Objekte 402 so genannte Lichtschwerter 406 auf. Ein rechter Straßenrand 408 der Straße 300 ist schneebedeckt und reflektiert einen Teil des Lichts der Scheinwerfer zurück zum Egofahrzeug. Aufgrund eines fehlenden Lichtflecks vor dem Egofahrzeug und den Abbildungsmerkmalen "reflektierende Flächen" 404 unterhalb von selbstleuchtenden Objekten 402, von selbstleuchtende Objekte 402 ausgehende "Lichtschwerter" 406, sowie "vermehrte Lichtreflexionen am Straßenrand" 408 kann durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erkannt werden, dass die Straße 300 nass ist und Niederschlag die Scheibenwischerschlieren auf der Frontscheibe bewirkt. Weiterhin kann erkannt werden, dass Schnee liegt und eventuell mit überfrierender Nässe zu rechnen ist. Diese Wetterinformation kann in einer Fahrzeugsteuerung des Egofahrzeugs verarbeitet werden, um Parameter der Fahrzeugsteuerung auf die aktuellen Wetterbedingungen anzupassen.
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5 zeigt ein weiteres Bild eines Fahrersichtfelds bei nasser Witterung. Wie in 3 ist das Fahrersichtfeld teilweise durch Licht aus Scheinwerfern eines Egofahrzeugs ausgeleuchtet. Wie in 3 weist die Straße 300 auf der Fahrbahn und im rechten Seitenbereich reflektierende Objekte 302, 304, 306, 310 auf. Die Straße 300 ist nass. Daher wirft der Fahrbahnbelag das Licht der Scheinwerfer nur in geringem Umfang zum Fahrzeug zurück. Es ist kein Lichtfleck vor dem Egofahrzeug, wie in 3 dargestellt, erkennbar. Die Straße 300 ist nur durch die reflektierenden Objekte 302, 304, 306, 310 erkennbar. Auf der Richtungsfahrbahn vor dem Egofahrzeug ist ein vorausfahrendes Fahrzeug abgebildet. Zwei Rückleuchten 502 des vorausfahrenden Fahrzeugs sind als helle Lichtpunkte 502 erkennbar. Ausgestrahltes Licht der Rückleuchten 502 wird an Scheibenwischerschlieren auf einer Frontscheibe des Egofahrzeugs gestreut. Dadurch weisen die hellen Lichtpunkte 502 sogenannte Lichtschwerter 406 auf. Auf der anderen Richtungsfahrbahn sind zwei sehr helle selbstleuchtende Objekte 402 abgebildet. Die selbstleuchtenden Objekte 402 repräsentieren zwei Frontscheinwerfer 402 eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Das entgegenkommende Fahrzeug ist nicht erkennbar. Das Licht der zwei Frontscheinwerfer 402 wird an den Scheibenwischerschlieren auf einer Frontscheibe des Egofahrzeugs ebenfalls gestreut. Dadurch weisen auch die selbstleuchtenden Objekte 402 Lichtschwerter 406 auf. Ein rechter Straßenrand 408 der Straße 300 ist schneebedeckt und reflektiert einen Teil des Lichts der Scheinwerfer diffus zurück zum Egofahrzeug. Aufgrund eines fehlenden Lichtflecks vor dem Egofahrzeug und den Abbildungsmerkmalen "Lichtschwerter" 406, sowie "vermehrte Lichtreflexionen am Straßenrand" 408 kann durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erkannt werden, dass die Straße 300 nass ist und Niederschlag die Scheibenwischerschlieren auf der Frontscheibe bewirkt. Weiterhin kann erkannt werden, dass Schnee liegt und eventuell mit überfrierender Nässe zu rechnen ist. Diese Wetterinformation kann in einer Fahrzeugsteuerung des Egofahrzeugs verarbeitet werden, um Parameter der Fahrzeugsteuerung auf die aktuellen Wetterbedingungen anzupassen.
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Die 6, 7 und 8 zeigen Bilder eines Fahrersichtfelds bei Nebel. Wie in 3 ist eine Straße 300 vor einem Egofahrzeug von Scheinwerfern des Egofahrzeugs beleuchtet. Die Straße 300 weist eine unterbrochene Mittenmarkierung 304 auf. Ein rechter Straßenrand 408 ist schneebedeckt und wirft diffuses Licht der Scheinwerfer des Egofahrzeugs zurück.
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In 6 werden Wassertröpfchen oder Feinste Eiskristalle in der Luft vor dem Egofahrzeug von den Scheinwerfern angestrahlt und reflektieren einen Teil des Lichts der Scheinwerfer zurück zum Egofahrzeug. Dadurch sind die Scheinwerferkegel 602 der Scheinwerfer des Egofahrzeugs erkennbar. Durch eine Helligkeit der Lichterscheinung der Scheinwerferkegel 602 ist der Lichtfleck auf der Fahrbahnoberfläche der Straße 300 durch die scheinbar schwebenden Scheinwerferkegel 602 überdeckt. Die Mittenmarkierung 304 ist trotz ihrer reflektierenden Eigenschaften nur unwesentlich weiter erkennbar, als der rechte Straßenrand 408. Der Nebel begrenzt eine Sichtweite. Nebel kann erkannt werden, indem überprüft wird, ob in einem bekannten Ausleuchtungsbereich der Scheinwerfer Scheinwerferkegel 602 in dem Abbild zu erkennen sind.
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In 7 sind zusätzlich zu den Scheinwerferkegeln 602, wie sie in 6 abgebildet sind, rechts neben der Straße 300 reflektierende Verkehrszeichen 310 erkennbar. Eine erste Gruppe von Verkehrszeichen 310 wird direkt von den Scheinwerfern des Egofahrzeugs angestrahlt und reflektiert eine große Lichtmenge zurück zum Egofahrzeug. Daher wirken diese Verkehrszeichen 310 wie eine starke Lichtquelle, die einen Lichtstrahl auf das Egofahrzeug aussendet. Der Lichtstrahl wird von den schwebenden Wassertröpfchen oder den Eiskristallen gebrochen und gestreut. Die Verkehrszeichen 310 sind deshalb von einem leuchtenden Ring, einer Halo 702 umgeben. Die Halo 702 weist eine größere Helligkeit auf, als die Scheinwerferkegeln 602. Bei einer weiteren Gruppe von Verkehrszeichen 310, die nicht direkt angestrahlt werden ist die reflektierte Lichtmenge nicht groß genug, um einer Halo 702 hervorzurufen.
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In 8 sind auf der weiteren Richtungsfahrbahn der Straße 300 zwei helle Lichtpunkte 402 abgebildet. Die hellen Lichtpunkte 102 repräsentieren zwei Frontscheinwerfer 402 eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Auch die Lichtstrahlen der Frontscheinwerfer 402, die direkt auf das Egofahrzeug gerichtet sind werden von den schwebenden Eis- und/oder Wasserpartikeln gebrochen und gestreut. Deshalb sind die hellen Lichtpunkte 102 ebenfalls je von einer Halo 702 umgeben. Der Nebel ist lichter als in 6 und 7. Deshalb sind die Scheinwerferkegel 602 weniger aus geprägt, und die Scheinwerfer des Egofahrzeugs erzeugen den Lichtfleck 312 auf der Fahrbahnoberfläche. Rechts neben der Straße 300 ist ein Verkehrszeichen abgebildet, das nicht genug Licht zum Egofahrzeug zurückwirft, um einer Halo aufzuweisen.
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Aufgrund der Abbildungsmerkmale Scheinwerferkegel 602 und Halo 702 kann das hier vorgestellte Verfahren eine Wetterinformation "Nebel" bestimmen und durch einen Vergleich des tatsächlichen Lichtflecks 312 mit einem erwarteten Lichtfleck 312 eine Wetterinformation "voraussichtliche Sichtweite" erzeugen. Aufgrund dieser Wetterinformationen kann eine Fahrzeugsteuerung des Egofahrzeugs Parameter, wie beispielsweise eine Lichtverteilung vor dem Fahrzeug an die tatsächlichen Wetterbedingungen anpassen. Dadurch kann eine Eigensicht für den Fahrer des Egofahrzeugs verbessert werden.
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Die Figuren des 9 und 10 zeigen ein Fahrersichtfeld bei schneebedeckter Straße 300 und Schneefall. Die Straße 300 ist vor dem Egofahrzeug weiträumig ausgeleuchtet und reflektiert Licht von den Scheinwerfern des Egofahrzeugs großflächig diffus zurück zum Egofahrzeug. Am rechten und linken Straßenrand ist Schnee aufgetürmt und reflektiert aufgrund eines besseren Lichteinfallwinkels von den Scheinwerfern des Egofahrzeugs mehr Licht zurück zum Egofahrzeug als die Schneefahrbahn.
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In 9 beleuchten die Scheinwerfer des Egofahrzeugs einzelne Schneeflocken 902 in der Luft vor dem Fahrzeug. Die Schneeflocken 902 erscheinen im Bild als helle weiße Punkte. In 10 kommt dem Egofahrzeug ein anderes Fahrzeug entgegen. Die Scheinwerfer 402 des anderen Fahrzeugs beleuchten die Schneefahrbahn vor dem anderen Fahrzeug sehr hell. Deshalb ist dieser Teil des Fahrersichtfelds in 10 überbelichtet und erscheint als amorphe weiße Fläche 1002. Aufgrund der charakteristischen Lichtverteilung auf der Straße 300 vor dem Egofahrzeug bei schneebedeckter Fahrbahn oder auch aufgrund der überbelichteten Fläche 1002 vor dem entgegenkommenden Fahrzeug kann das hier vorgestellte Verfahren eine Wetterinformation "Schnee auf der Fahrbahn" bestimmen. Durch eine Auswertung einer Anzahl von Schneeflocken 902 im Scheinwerferlicht kann auf eine Dichte des Schneefalls, und damit auf eine Wetterinformation "voraussichtliche Sichtweite" geschlossen werden.
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11 zeigt beispielhaft Ergebnisse eines veränderten Merkmalsraums für einen sich bei drei verschiedenen Wettersituationen vor dem Fahrzeug befindlichen Lichtfleck. Gezeigt sind eine Anordnung 1102 des Lichtflecks bei klarer Atmosphäre, eine Anordnung 1104 des Lichtflecks bei leichtem Nebel und eine Anordnung 1106 des Lichtflecks bei Nebel. Auf der Abszisse ist eine Breite des Lichtflecks in einem Kamerabild angetragen, auf der Ordinate ist eine Höhe des Lichtflecks im Kamerabild angetragen. Je nach Wettersituation weist der Lichtfleck eine andere Position, Form und Ausdehnung auf.
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Ohne reflektierende Partikel in der Luft vor dem Fahrzeug, bei klarer Atmosphäre, trifft der Strahl der Scheinwerfer die Fahrbahnoberfläche. Aufgrund von Fahrbahnunebenheiten weist die gemessene Höhe, sowie die gemessene Breite des Lichtflecks eine Schwankungsbreite auf. Da die Fahrbahnoberfläche nur Licht im Zentrum des Scheinwerferstrahls mit hoher Intensität zum Fahrzeug zurück reflektiert, erscheint der Lichtfleck schmal. Bei leichtem Nebel werden bereits Partikel in der Luft vor dem Fahrzeug von dem Strahl der Scheinwerfer angeleuchtet und machen ihn sichtbar. Abhängig von einer Dichte des Nebels erscheint der Lichtfleck in unterschiedlichen Höhen vor dem Fahrzeug. Da der Nebel auch Licht mit geringerer Intensität, aus Seitenbereichen des Scheinwerferstrahls reflektiert, erscheint der Lichtfleck bei leichtem Nebel breiter, als der Lichtfleck bei klarer Atmosphäre. Die Breite des Lichtflecks bei leichtem Nebel unterliegt einer großen Schwankungsbreite. Bei Nebel trifft nur noch ein geringer Teil des Lichts auf die Fahrbahn. Ein Großteil des Lichts wird bereits von den Partikeln in der Luft reflektiert, und lässt den Lichtfleck hoch vor dem Fahrzeug schweben. Da der Nebel auch sehr schwaches Licht zurück zum Fahrzeug reflektiert und somit auch Teile des Lichtstrahls sichtbar sind, die bei klarer Atmosphäre keinen Lichtfleck auf der Fahrbahn hervorrufen, erscheint der Lichtfleck sehr breit. Durch eine Ausweitung der Höhe und der Breite der Lichtflecke kann durch das hier vorgestellte Verfahren beispielsweise eine Wetterinformation "Nebeldichte" bestimmt werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062258 A1 [0003]
