DE102012214637A1

DE102012214637A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers und Scheinwerfersystem

Info

Publication number: DE102012214637A1
Application number: DE201210214637
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Sepp; Johannes Foltin; Gregor Schwarzenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers (104) zur Beleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs (10). Das Verfahren umfasst einen Schritt des Ermittelns einer Lichtverteilung zumindest eines Bereichs zumindest eines Bilds des Umfelds, wobei das Bild ein von einer Kamera (102) des Fahrzeugs (100) aufgenommenes Bild repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bestimmens der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers (104) basierend auf der Lichtverteilung und einem Vorgabewert für die Lichtverteilung.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers sowie auf ein Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug.
Fahrzeugscheinwerfer dienen der Ausleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs. Um eine gute Ausleuchtung zu erzielen, lässt sich die Leuchtstärke der Fahrzeugscheinwerfer einstellen. Es kann beispielsweise zwischen Fernlicht und Abblendlicht umgeschaltet werden.
DE 10134596 zeigt eine Blitzlichtlampe zum Anleuchten von Objekten in Abstimmung mit einem Aufnahmegerät.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Ausleuchtung eines Umfelds des Fahrzeugs durch einen Scheinwerfer des Fahrzeugs anhand einer Bildauswertung überprüft und gegebenenfalls angepasst werden kann. Die Bildauswertung kann sich auf ein Bild beziehen, dass beispielsweise von einer Fahrzeugkamera aufgenommen worden ist und das zumindest einen Abschnitt eines von dem Scheinwerfer ausgeleuchteten Bereichs des Umfelds abbildet. Die Ausleuchtung kann unter ergonomischen Gesichtspunkten überprüft werden. Auf diese Weise lässt sich eine augenfreundliche, ergonomische Ausleuchtung des Umfelds oder der Szene erzielen. Dabei können Selbstblendungen berücksichtigt werden, die eine potentielle Gefährdung des Fahrers darstellen können.
Eine Ausführungsform der Erfindung basiert auf einer kontinuierlichen Aufnahme von Bildern durch eine vorwärts gerichtete Kamera des Fahrzeugs und einer Analyse dieser Bilder mit Hinblick auf eine globale und zusätzlich oder alternativ lokale Helligkeit sowie einem globalen und zusätzlich oder alternativ lokalen (relativen) Kontrast. Bei der Helligkeit kann es sich um eine absolute Helligkeit im Bild handeln. Bei dem Kontrast kann es sich um einen relativen Kontrast im Bild handeln. Der Vorteil für den Fahrer liegt in der gesteigerten Ergonomie von Nachtfahrten.
Der erfindungsgemäße Ansatz kann mit weiteren Verfahren zur Ansteuerung der Scheinwerfer kombiniert werden. Eine Kombination kann beispielsweise mit einem Verfahren zur Scheinwerferansteuerung unter Berücksichtigung externer Lichtquellen, z.B. für Tageslicht und Abblendlicht, oder externer bewegter Lichtquellen, z.B. für Aufblendlicht, die als Indiz für andere Fahrzeuge gedeutet werden, erfolgen. Auch können Informationen über einen Lenkwinkel, eine Gierrate und eine Geschwindigkeit, die als Indiz für den Straßenverlauf benutzt werden können, um die Scheinwerfer auf den Straßenabschnitt zu lenken (Kurvenlicht), mit in die Ansteuerung der Scheinwerfer einfließen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers zur Beleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst:
Ermitteln einer Lichtverteilung zumindest eines Bereichs zumindest eines Bilds des Umfelds, wobei das Bild ein von einer Kamera des Fahrzeugs aufgenommenes Bild repräsentiert; und
Bestimmen der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers basierend auf der Lichtverteilung und einem Vorgabewert für die Lichtverteilung.
Bei dem Fahrzeug kann er sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder um einen Lastkraftwagen handeln. Bei dem Scheinwerfer kann es sich um einen Frontscheinwerfer handeln, der ausgebildet ist, um ein Vorfeld des Fahrzeugs auszuleuchten. Über die Leuchtcharakteristik kann eine Helligkeit oder Intensität und eine Verteilung des von dem Scheinwerfer ausgestrahlten Lichts definiert werden. Durch eine geeignete Ansteuerung des Scheinwerfers kann das von dem Scheinwerfer ausgestrahlte Licht der Leuchtcharakteristik entsprechen. Durch die Leuchtcharakteristik kann definiert werden, dass unterschiedliche Segmente oder Bereiche eines von dem Scheinwerfer ausgestrahlten Lichtbündels unterschiedliche Lichtintensitäten aufweisen. Auf diese Weise können von dem Scheinwerfer angestrahlte Bereiche des Umfelds unterschiedliche Lichtintensitäten zugewiesen werden. Durch das Einstellen der Leuchtcharakteristik kann somit eine Lichtverteilung in dem von dem Scheinwerfer ausgeleuchteten Bereich des Umfelds des Fahrzeugs eingestellt werden. Die Lichtverteilung kann sich auf das von dem Umfeld reflektierte und selbst ausgestrahlte Licht beziehen, das von einem Fahrer des Fahrzeugs oder der Kamera des Fahrzeugs erfasst wird. Die Lichtverteilung kann eine Mehrzahl einzelner Lichtverteilungswerte, beispielsweise in Form eines Vektors, umfassen. Die Lichtverteilung kann somit eine Verteilung von Helligkeiten und zusätzlich oder alternativ von Kontrasten einzelner Bildpunkte oder Bildbereiche des Bildes oder des Bereichs des Bildes darstellen. Unter Lichtverteilung kann somit eine Verteilung von Bereichen unterschiedlicher Helligkeit verstanden werden. Auch kann sich die Lichtverteilung auf das Vorhandensein von Kontrasten sowie deren Ausprägung und Verteilung beziehen. Die Lichtverteilung kann ermittelt werden, indem ein Bild der Kamera mit einer geeigneten Bildauswertung ausgewertet wird. Bei der Kamera kann es sich um eine Bilderfassungseinrichtung handeln, die ausgebildetes, um das Umfeld des Fahrzeugs abzubilden. Bei dem Bild kann es sich um ein Bild handeln, das über eine Schnittstelle direkt von der Kamera empfangen wird. Alternativ kann es sich um ein Bild handeln, das auf einem von der Kamera aufgenommenen Bild basiert und das mittels einer Bildaufbereitung aufbereitet wurde. Zur Ermittlung der Lichtverteilung können Lichtintensitätswerte einzelner Bildpunkte oder Bildbereiche des Bilds erfasst und miteinander oder mit Schwellwerten verglichen werden. Auch kann das Bild einer Kantendetektion unterzogen werden, um Kontraste in dem Bild zu ermitteln. Der Vorgabewert für die Lichtverteilung kann ein vorgegebenes Maß für eine angestrebte Lichtverteilung umfassen. Mittels des Vorgabewertes kann überprüft werden, ob die aus dem Bild ermittelte Lichtverteilung der angestrebten Lichtverteilung entspricht, dieser nahe kommt oder von der angestrebten Lichtverteilung erheblich abweicht. Bei einem Abweichen der ermittelten Lichtverteilung von der angestrebten Lichtverteilung kann die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers so eingestellt werden, dass sich eine nach Einstellung der Leuchtcharakteristik neu ermittelte Lichtverteilung der angestrebten Lichtverteilung angenähert hat oder dieser entspricht. Zum Bestimmen oder Einstellen der Leuchtcharakteristik kann die ermittelte Lichtverteilung mit dem Vorgabewert für die Lichtverteilung kombiniert werden. Der Vorgabewert kann eine Mehrzahl einzelner Vorgabewerte, beispielsweise in Form eines Vektors oder einer Matrix, umfassen. Der Vorgabewert kann eine vorgegebene Verteilung von vorgegebenen Helligkeiten und zusätzlich oder alternativ von vorgegebenen Kontrasten einzelner Bildpunkte oder Bildbereiche des Bildes oder des Bereichs des Bildes darstellen. Auch kann der Vorgabewert Gewichtungsfaktoren umfassen, mit denen die Lichtverteilung gewichtet werden kann. Durch eine geeignete Kombination der Lichtverteilung und des Vorgabewerts kann die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers bestimmt werden. Die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers kann über Steuerparameter des Scheinwerfers eingestellt werden. Wird das Verfahren für mehrere Bilder durchgeführt, bei denen jeweils unterschiedliche Steuerparametern eingestellt sind, so kann für jedes Bild die Kombination aus der für das Bild ermittelten Lichtverteilung und des Vorgabewerts gebildet werden. Die Kombinationsergebnisse aus den einzelnen Kombinationen können miteinander verglichen werden, um entsprechend eines vorgegebenen Auswahlkriteriums eines der Kombinationsergebnisse auszuwählen. Die Steuerparameter, die dem Bild zugrunde lagen, dessen Kombinationsergebnis ausgewählt wird, können im Folgenden verwendet werden, um die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers einzustellen. Somit kann beispielsweise die ermittelte Lichtverteilung oder ein aus der ermittelten Lichtverteilung bestimmter Wert mit dem Vorgabewert verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich kann die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers eingestellt werden. Typischerweise weist ein Fahrzeug zwei beabstandet zueinander angeordnete Scheinwerfer auf. In diesem Fall kann das Verfahren für jeden Scheinwerfer separat ausgeführt werden. Alternativ kann die Leuchtcharakteristik als eine kombinierte Leuchtcharakteristik beider Scheinwerfer eingestellt werden. Dies bietet sich an, wenn die beiden Scheinwerfer gemeinsam angesteuert werden können. Der Vorgabewert kann durch einen Fahrer des Fahrzeugs eingestellt werden. Auch kann der Vorgabewert abhängig von einer durch eine geeignete Bestimmungseinrichtung bestimmten aktuellen Lichtsituation im Umfeld des Fahrzeugs eingestellt werden. Der Vorgabewert kann mehrere einzelne Werte umfassen, von denen beispielsweise einige durch den Fahrer und andere automatisch eingestellt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns ein Kontrast innerhalb des Bereichs des Bilds ermittelt werden. Die Lichtverteilung kann entsprechend eine Information über den Kontrast und der Vorgabewert einen vorgegebenen Kontrastwert umfassen. Bei dem Kontrast kann es sich um ein Maß für eine Häufigkeit von in dem gesamten Bild oder dem Bildbereich auftretenden Kontrasten sowie deren Intensitäten handeln. Insbesondere kann im Schritt des Ermittelns ein Kontrast einzelner Bildpunkte oder Bildbereiche des Bilds oder des Bereichs des Bilds erfasst oder ermittelt werden. Die Leuchtcharakteristik kann anschließend bestimmt werden, indem die ermittelten oder erfassten Kontraste miteinander oder mit Schwellwerten verglichen werden. Der Vorgabewert kann die Schwellwerte umfassen. Auch kann der Vorgabewert eingesetzt werden, um einen Vergleich zweier Kontraste zu bewerten, um basierend auf einer solchen Bewertung die Leuchtcharakteristik zu bestimmen. Beispielsweise kann die Leuchtcharakteristik so bestimmt werden, dass ein Vergleichsergebnis der jeweiligen Vergleiche minimiert wird, das heißt, dass die miteinander verglichenen Werte einander angenähert werden. Eine Intensität eines Kontrasts kann umso größer sein je größer ein Helligkeitsunterschied zwischen zwei benachbarten Bildbereichen ist. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Kontrast auf einen oder mehrere in dem Bild oder dem Bildbereich auftretende Kontraste beziehen. Beispielsweise kann sich der Kontrast auf denjenigen Kontrast beziehen, der die größte Intensität aufweist. Somit kann die Lichtverteilung eine Information über einen in dem Bild oder dem Bildbereich vorhandenen globalen und zusätzlich oder alternativ lokalen relativen Kontrast umfassen. Der Kontrastwert kann einen angestrebten Kontrast in dem Bild oder dem Bildbereich definieren. Weicht der Kontrast des Bildes von dem Kontrastwert ab, so kann die Leuchtcharakteristik der Scheinwerfer so eingestellt werden, dass die Abweichung zwischen dem ermittelten Kontrast und dem Kontrastwert verringert wird.
Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Ermittelns eine Helligkeit innerhalb zumindest eines Bereichs des Bilds ermittelt werden. Die Lichtverteilung kann entsprechend eine Information über die Helligkeit und der Vorgabewert einen vorgegebenen Helligkeitswert umfassen. Bei der Helligkeit kann es sich um ein Maß für eine Helligkeit oder Lichtintensität in dem gesamten Bild oder dem Bildbereich handeln. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Helligkeit auf einen oder mehrere in dem Bild oder dem Bildbereich auftretende lokale Helligkeitssegmente beziehen. Beispielsweise kann sich die Helligkeit auf ein Segment des Bilds beziehen, dass die größte Helligkeit aufweist. Somit kann die Lichtverteilung eine Information über eine in dem Bild oder dem Bildbereich vorhandene globale und zusätzlich oder alternativ lokale absolute Helligkeit umfassen. Der Helligkeitswert kann eine angestrebte Helligkeit in dem Bild oder dem Bildbereich definieren. Weicht die Helligkeit des Bildes von dem Helligkeitswert ab, so kann die Leuchtcharakteristik der Scheinwerfer so eingestellt werden, dass die Abweichung zwischen der ermittelten Helligkeit und dem Helligkeitswert verringert wird. In einer weiteren Ausführungsform wird im Schritt des Ermittelns eine Selbstblendung innerhalb zumindest eines Bereichs des Bildes ermittelt und der Vorgabewert in Abhängigkeit der Selbstblendung angepasst.
In dieser Ausführungsform wird im Schritt des Ermittelns eine Selbstblendung detektiert. Dies kann beispielsweise durch Auswertung lokaler, also relativer, Kontraste, oder lokaler, also absoluter, Helligkeitswerte erfolgen. Wird beispielsweise in einem Bereich des Bildes ein besonders geringer Kontrast und/oder ein besonders hoher absoluter Helligkeitswert detektiert, so ist von einer Selbstblendung auszugehen. Die Information über die Selbstblendung, sowie deren Position innerhalb des Bildes können dazu verwendet werden, den Vorgabewert derart anzupassen, dass der Bereich aus dem die Selbstblendung kommt weniger oder gar nicht mehr angeleuchtet wird. Vorteilhaft hierbei ist es, dass die Sicherheit eines Fahrers erhöht wird, da Selbstblendungen reduziert werden, die störend auf einen Fahrer wirken.
Das Verfahren kann einen Schritt des Empfangens des Vorgabewerts von einer Eingabeschnittstelle umfassen. Dabei kann der Vorgabewert einen Wert repräsentieren, der von einem Fahrer des Fahrzeugs über die Eingabeschnittstelle einstellbar oder veränderbar ist. Der Vorgabewert kann eine aus Sicht des Fahrers ergonomische Lichtverteilung definieren. Auf diese Weise kann der Fahrer des Fahrzeugs die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers so anpassen, dass das Umfeld mit einer ihm angenehmen Lichtverteilung ausgeleuchtet wird. Ein einmal eingegebener Vorgabewert kann gespeichert werden, bis ein neuer Vorgabewert oder eine Eingabe zur Veränderung des Vorgabewerts empfangen wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bestimmens die Leuchtcharakteristik basierend auf einer Abweichung zwischen der Lichtverteilung und dem Vorgabewert eingestellt werden. Unter Verwendung der Abweichung kann die Leuchtcharakteristik so eingestellt werden, dass die Abweichung verringert wird. Die Abweichung kann durch einen leicht durchzuführenden Vergleich bestimmt werden.
Das Verfahren kann einen Schritt des Bestimmens eines auf der Leuchtcharakteristik basierenden Steuersignals zum Ansteuern des Scheinwerfers umfassen. Dabei kann das Steuersignal ausgebildet sein, um eine Helligkeit und Lichtverteilung des Scheinwerfers entsprechend der Leuchtcharakteristik einzustellen. Auf diese Weise kann das Verfahren zum Regeln eines Betriebszustands des Scheinwerfers eingesetzt werden.
Dabei kann das Steuersignal ausgebildet sein, um Betriebszustände einer Mehrzahl von Einzellichtquellen des Scheinwerfers einzustellen, um die Helligkeit und Lichtverteilung des Scheinwerfers entsprechend der Leuchtcharakteristik einzustellen. Dies bietet sich bei einem matrix-artig aufgebauten Scheinwerfer an. Zur Einstellung der Leuchtcharakteristik können die Einzellichtquellen vollständig oder teilweise unabhängig voneinander angesteuert werden, beispielsweise hinsichtlich ihrer Helligkeit oder Abstrahlrichtung.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers zur Beleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs, die ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung 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 der Vorrichtung 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.
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 Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen:
einem Scheinwerfer zur Beleuchtung eines Umfelds des Fahrzeugs, wobei der Scheinwerfer zur Ausbildung einer Leuchtcharakteristik eine Mehrzahl von in einer Matrix angeordneten Einzellichtquellen aufweist; und
einer Vorrichtung zur Bestimmung der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines Scheinwerfersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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.
1 zeigt ein Fahrzeug 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 befindet sich auf einem rechten Fahrbahnabschnitt einer Straße. Das Fahrzeug 100 weist eine Kamera 102 und zwei Scheinwerfer 104 auf. Die Scheinwerfer 104 sind an der Vorderseite des Fahrzeugs 100, einer links und der andere rechts, angeordnet. Jeder der Scheinwerfer 104 sendet im Betrieb Licht 106 zur Beleuchtung des Umfelds des Fahrzeugs 100 aus.
Die Scheinwerfer 104 sind ausgebildet, um einen vor dem Fahrzeug 104 liegenden Bereich der Straße auszuleuchten. Dazu sind die Scheinwerfer 104 ausgebildet, um Licht 106 auszusenden. Eine Intensitätsverteilung innerhalb des von einem Scheinwerfer 104 ausgesendeten Lichts 106 oder das Licht 106 umfassenden Lichtkegels kann über eine Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers 104 gesteuert werden. Auch kann eine Öffnungsweite und Form des Lichtkegels mittels der Leuchtcharakteristik gesteuert werden. Die Scheinwerfer 104 weisen jeder für sich oder gemeinsam eine einstellbare Leuchtcharakteristik auf. Durch eine Veränderung der Leuchtcharakteristik kann eine Ausleuchtung des Umfelds des Fahrzeugs 100 geändert werden. Insbesondere kann durch die Veränderung der Leuchtcharakteristik eine Lichtverteilung in dem Umfeld verändert werden.
Die Kamera 102 ist ausgebildet, um einen vor dem Fahrzeug 100 liegenden Bereich, insbesondere zumindest einen Abschnitt des von den Scheinwerfern 104 ausgeleuchteten Bereichs zu erfassen und zumindest ein Bild des Bereichs zu erzeugen. Das Bild kann von einer geeigneten Vorrichtung ausgewertet werden, um eine Lichtverteilung innerhalb des Bildes zu bestimmen. Die Lichtverteilung innerhalb des Bildes ist ein Abbild der Lichtverteilung in dem Umfeld des Fahrzeugs 100. Basierend auf der Lichtverteilung kann die Leuchtcharakteristik der Scheinwerfer 104 eingestellt werden. Entspricht die Lichtverteilung einer angestrebten Lichtverteilung, so kann eine aktuelle Leuchtcharakteristik der Scheinwerfer 104 beibehalten werden. Weicht die Lichtverteilung von einer angestrebten Lichtverteilung ab, so kann die Leuchtcharakteristik angepasst werden, um die aktuelle Lichtverteilung an die angestrebte Lichtverteilung anzupassen.
Eine Einstellung der Leuchtcharakteristik der Scheinwerfer 104 kann mittels einer Vorrichtung zur Einstellung der Leuchtcharakteristik durchgeführt werden, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist.
2 zeigt ein Scheinwerfersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Scheinwerfersystem weist einen Scheinwerfer 104, beispielsweise einen oder beide der in 1 gezeigten Scheinwerfer, eine Steuereinrichtung 210 zur Ansteuerung des Scheinwerfers 104 und eine Vorrichtung 210 zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers 104 auf. Ferner ist in 2 eine Kamera 102 und eine Bildbearbeitungseinrichtung 214 der Kamera 102 gezeigt. Bei der Kamera 102 kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Kamera 102 handeln. Die Kamera 102 und die Bildbearbeitungseinrichtung 214 können Teil des Scheinwerfersystems sein oder über eine Schnittstelle mit dem Scheinwerfersystem verbunden sein. Die Kamera 102 und die Bildbearbeitungseinrichtung 214 können als eine Kameraeinheit ausgeführt sein.
Die Kamera 102 ist ausgebildet, um ein Bild zu erfassen und an die Bildbearbeitungseinrichtung 214 auszugeben. Die Bildaufbereitungseinrichtung 214 ist ausgebildet, um das Bild der Kamera 102 aufzubereiten. Dabei kann ein Bildsignal erzeugt werden, dass eine in dem Bild enthaltene Bildinformation umfasst. Das Bildsignal kann von der Bildaufbereitungseinrichtung 214 über eine Schnittstelle der Vorrichtung 220 an die Vorrichtung 220 bereitgestellt werden. Die Vorrichtung 220 ist ausgebildet, um das Signal auszuwerten und basierend darauf eine Lichtcharakteristik des Scheinwerfers 104 oder einen Änderungsparameter für eine aktuelle Lichtcharakteristik des Scheinwerfers 104 zu bestimmen und über eine weitere Schnittstelle der Vorrichtung 220 an die Steuereinrichtung 210 auszugeben. Die Steuereinrichtung 210 ist ausgebildet, um den Scheinwerfer 104 entsprechend der von der Vorrichtung 220 ausgegebenen Information bezüglich der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers 104 anzusteuern. Dazu kann die Steuereinrichtung 210 ein geeignetes Steuersignal oder mehrere geeignete Steuersignale an den Scheinwerfer 104 ausgeben.
Der Scheinwerfer 104 kann ausgebildet sein, um einen sogenannten Matrix-Beam oder Matrix-Lichtstrahl auszusenden. Dementsprechend kann das Steuersignal ausgebildet sein, um einzelne Matrix-Segmente des Scheinwerfers 104 anzusteuern.
Anhand der 1 und 2 wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel zur Regelung einer externen Fahrzeugbeleuchtung 104 unter Auswertung von Kamerabildern beschrieben. Das Ausführungsbeispiel ermöglicht eine Regelung des Scheinwerferlichts 106 zur Maximierung des allgemeinen Kontrasts im Bild unter Berücksichtigung lokaler Helligkeiten.
Ein System, das den erfindungsgemäßen Ansatz nutzen kann, besteht gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus der nach außen gerichteten Kamera 102, dem Fahrzeug 100, an dem die zumindest eine Kamera 102 angebracht ist, der Vorrichtung 220 in Form einer Steuereinheit 220 und einer externen Beleuchtung 104, beispielsweise in Form der Scheinwerfer 104. Die externe Beleuchtung 104 ist ausgebildet, um zumindest einen Teil einer Szene die die Kamera 102 betrachtet zu beleuchten.
Die Kamera 102 ist ausgebildet, um vorzugsweise kontinuierlich Bilder der Straßenszene aufzunehmen. Diese Bilder werden auf der Kamera 102 oder der Steuereinheit 220 mit Hinblick auf globaler und/oder lokaler (absoluter) Helligkeit und globalen und/oder lokalen (relativen) Kontrast analysiert. Aus diesen Daten wird ein, beispielsweise vom Fahrer ausgewähltes, Maß bestimmt. Die Steuereinheit 220 ist ausgebildet, um die Steuergrößen der Fahrzeugscheinwerfer 104 so zu verändern, dass das gewählte, aus dem Bild oder den Bildern ermittelte Maß über ein oder mehrere Zyklen eines Regelkreises maximiert oder minimiert wird. Die Steuergrößen der Fahrzeugscheinwerfer 104 können einen Betriebszustand wie eingeschaltet oder ausgeschaltet, eine Lichtstärke, eine Strahlungsrichtung oder eine Maskierung des ausgesendeten Lichts 106 betreffen. Dadurch wird ein in dem Sinne des ausgewählten oder voreingestellten Kriteriums, z.B. der Ergonomie, eine optimale Ausleuchtung der Szene erreicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden Steuergrößen p_t des Fahrzeugscheinwerfers 104 bestimmt, bei denen ein Maß M(p_t) für ein Bild der Kamera 102 einen Extremwert aufweist. Dabei kann das Maß M(p_t) neben den Steuergrößen p_t von zumindest einem Vorgabewert v und von zumindest einem Gewichtungswert U. V abhängig sein. Der Vorgabewert v kann ein Vektor sein und bei den Gewichtungswerten kann es sich jeweils um eine Gewichtungsmatrix U, V handeln. Durch den Vorgabewert v können beispielsweise unterschiedliche Lichtsituationen berücksichtigt werden. Der Vorgabewert v kann somit abhängig von einer zum Zeitpunkt der Erfassung des Bildes herrschenden Lichtsituation ausgewählt werden. Die Lichtsituation kann beispielsweise aus einer Auswertung der Helligkeit des Bildes bestimmt werden oder von dem Fahrer des Fahrzeugs eingestellt werden. Die zumindest einer Gewichtungsmatrix U, V kann von dem Fahrer des Fahrzeugs eingestellt werden. Auf diese Weise kann der Fahrer Einfluss auf die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers 104 nehmen. Zum Einstellen der Werte durch den Fahrer kann eine Eingabeschnittstelle vorgesehen sein, über die Eingaben des Fahrers erfasst und zum Einstellen der Werte verwendet werden.
Das Maß M(p_t) für ein zum Zeitpunkt t unter Verwendung von Steuergrößen p_t aufgenommenes Bild kann basierend auf einer Lichtverteilung in dem Bild bestimmt werden. Beispielsweise kann das Maß M(p_f) als Betrag aus einer Differenz aus einer Kombination, beispielsweise einem Produkt, aus der Lichtverteilung und dem Gewichtungswert U, und dem Vorgabewert v bestimmt werden. In diesem Fall ist das Maß M(p_t) von dem Gewichtungswert U und dem Vorgabewert v abhängig.
Auch kann das Maß M(p_t) für ein zum Zeitpunkt t unter Verwendung von Steuergrößen p_t aufgenommenes Bild als Betrag aus einer Differenz aus einer Kombination, beispielsweise einem Produkt, aus der Lichtverteilung und dem Gewichtungswert U, und einer Kombination, beispielsweise einem Produkt, aus einer Lichtverteilung eines Bild R_t zum Zeitpunkt t ohne Einfluss der Leuchtcharakteristik p und dem Gewichtungswert V_t bestimmt werden.
Die Lichtverteilung kann jeweils durch einen Vektor dargestellt werden, der Werte mehrerer einzelner Lichtverteilungen in dem jeweiligen Bild umfasst.
Um eine optimierte Steuergrößen p zu bestimmen, können zu unterschiedlichen Zeitpunkten Bilder der Kamera erfasst werden. Bei den unterschiedlichen Zeitpunkten unterscheiden sich jeweils die verwendeten Steuergrößen p_t Für jedes Bild kann das Maß M(p_t) bestimmt werden. Diejenigen Steuergrößen p_t bei denen das Maß M(pt) einen Extremwert aufweist, werden als optimierte Steuergrößen gespeichert und in der Folge zur Einstellung der Leuchtcharakteristik des Fahrzeugscheinwerfers 104 eingesetzt. Dabei kann vorgegeben sein, ob als Extremwert ein Minimum oder ein Maximum oder eines beliebiges von beiden angestrebt wird.
Im Folgenden wird die Bestimmung der optimierten Steuergrößen p anhand eines detaillierten Ausführungsbeispiels beschrieben.
p_t ...: Steuergrößen der Leuchtcharakteristik zum Zeitpunkt t.
n, m: horizontale und vertikale Bildgröße in Pixel
g: maximaler Intensitätswert im Bild
I_t(p_t): [1, n] × [1, m] →[0, g] ...: Bild zum Zeitpunkt t unter der Leuchtcharakteristik mit p_t.
R_t: [1, n] × [1, m] → [0, g] ...: Bild zum Zeitpunkt t ohne Einfluss der Leuchtcharakteristik.
S_t: [1, n] × [1, m] → [0, g], wobei S_t = I_t(p_t) – R_t ...: Abbild der Leuchtcharakteristik zum Zeitpunkt t
L(I): ([1, n] × [1, m] → [0, g]) →
Lichtverteilung für eine Bild I.
z.B.
Lichtverteilung für globalen Kontrast, mit Bandpassfilter LoG_H für hohe Frequenzen und LoG_T Bandpass für tiefe Frequenzen.
z.B. L(I) = ∫∫I ...: Bildmaß für globaler Helligkeit

Lichtverteilung aus u einzelnen Lichtverteilungen,
M (p_t) ...: Maß für das aktuelle Bild I_t(p_t) unter der Leuchtcharakteristik mit p_t.
Die Leuchtcharakteristik p_t wird bestimmt, die das Maß minimiert oder maximiert.
Dies kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden:
M(p_t) = ||U·L(I_t(p_t)) – v||² ...: zu minimierendes Maß mit voreingestellter oder benutzerbestimmter Gewichtungsmatrix U und Vorgabewerten v.
M(p_t) = ||U·L_t(I_t(p_t)) – V·L(R_t)||² ...: zu minimierendes Maß mit voreingestellter oder benutzerbestimmter Gewichtungsmatrix U und V im Vergleich zu Bildmaße für ein Bild R_t ohne Einfluss der Leuchtcharakteristik p_t.
Ein Bild R_t kann aus der Sequenz von Bildern I_t und Steuergrößen p_t geschätzt werden. In einer Ausführungsform erfolgt diese Schätzung unter Variation der Leuchtcharakteristik mittels der Steuergrößen p_t.
Eine Adaption der Maße bzw. der Gewichtungsmatrix U und V oder Vorgabewerte v an unterschiedliche Lichtsituationen, wie z. B. Tag, Dämmerung, Nacht oder Straßenbeleuchtung, ist sinnvoll.
Der Fahrer kann einzelne oder mehrer Einträge der Gewichtungsmatrix U und V oder Zielvektors v bestimmen, z.B. über Schalter und Regler.
In einer Ausführungsform werden das Bild und/oder die aus dem Bild gewonnenen Informationen bezüglich globaler und/oder lokaler Helligkeit und/oder Kontrast, in der Ermittlung der Steuergrößen der Fahrzeugscheinwerfer 104 mit verwendet.
Je genauer die Lichtverteilung der Fahrzeugscheinwerfer 104 eingestellt werden kann, desto feiner kann der Kontrast geregelt werden. Eine genaue Ansteuerung kann dabei mit matrix-artig aufgebauten Scheinwerfern 104 erfolgen. Die Einstellung der Lichtverteilung erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel über Beleuchten und Entleuchten und/oder Dimmen verschiedener Bereiche oder auch durch Umschalten zwischen Fern- und Abblendlicht.
Die Anforderung an die Geschwindigkeit der Adaption der Leuchcharakteristik hängt vom eingestellten Maß und der Änderungsgeschwindigkeit der Szenerie ab.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden zur Kontrastoptimierung auch Bereiche des Abblendlichts, die normalerweise nicht abgedunkelt werden, in der Helligkeit geändert.
Bei der Kontrastoptimierung wird bei Vorhandensein anderer Verkehrsteilnehmer darauf geachtet diese nicht unzulässig zu blenden.
3 zeigt eine Vorrichtung 220 zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um die in 2 gezeigte Vorrichtung handeln.
Die Vorrichtung 220 ist ausgebildet, um eine Bildinformation zu empfangen und basierend auf der Bildinformation und einem Vorgabewert für die Lichtverteilung eine Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers zu bestimmen und eine Information über die Leuchtcharakteristik auszugeben. Dazu weist die Vorrichtung 220 eine Schnittstelle zum Empfangen der Bildinformation, beispielsweise von einer Kamera, und eine Schnittstelle zum Ausgeben einer Information über die Leuchtcharakteristik, beispielsweise an den Scheinwerfer, auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 220 ferner eine Schnittstelle zum Empfangen einer Information über den Vorgabewert auf. Alternativ oder zusätzlich kann ein Vorgabewert in der Vorrichtung 220 gespeichert sein. Eine Information kann dabei jeweils als ein elektrisches Signal übertragen werden.
Die Vorrichtung 220 weist eine Ermittlungseinrichtung 330 und eine Bestimmungseinrichtung 332 auf. Die Ermittlungseinrichtung 330 ist ausgebildet, um basierend auf der empfangenen Bildinformation eine Lichtverteilung eines in der Bildinformation enthaltenen Bildes oder ein Maß für die Lichtverteilung zu bestimmen und die eine Information über die Lichtverteilung oder das Maß für die Lichtverteilung an die Bestimmungseinrichtung 332 auszugeben. Die Bestimmungseinrichtung 332 ist ausgebildet, um die Information über die Lichtverteilung oder das Maß für die Lichtverteilung mit dem Vorgabewert zu kombinieren. Basierend auf einem sich daraus ergebenen Kombinationsergebnis ist die Bestimmungseinrichtung 332 ausgebildet, um einen oder mehrere Werte zum Definieren der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers zu bestimmen und auszugeben.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers zur Beleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann beispielsweise in Einrichtungen der in 3 gezeigten Vorrichtung umgesetzt werden. In einem Schritt 430 wird eine Lichtverteilung zumindest eines Bereichs zumindest eines Bilds des Umfelds des Fahrzeugs ermittelt. Dabei kann das Bild ein beispielsweise von der in 1 gezeigten Kamera aufgenommen worden sein. In einem Schritt 432 wird eine Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers basierend auf der Lichtverteilung und einem Vorgabewert für die Lichtverteilung bestimmt. In einem weiteren Schritt kann ein Steuersignal zum Einstellen des Scheinwerfers entsprechend der im Schritt 432 bestimmten Leuchtcharakteristik erfolgen.
Die Verfahrensschritte können fortlaufend wiederholt ausgeführt werden. Dabei können alle Verfahrensschritte jeweils ansprechend auf einen Empfang eines neuen Bildes durchgeführt werden. Auch kann er Schritt 430 zum Bestimmen der Lichtverteilung wiederholt für eine Mehrzahl von Bildern durchgeführt werden, um eine über die Mehrzahl von Bildern gemittelte Lichtverteilung zu ermitteln. Anschließend kann der Schritt 432 basierend auf der gemittelten Lichtverteilung ausgeführt werden.
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. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10134596 [0003]

Claims

Verfahren zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers zur Beleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln (430) einer Lichtverteilung zumindest eines Bereichs zumindest eines Bilds des Umfelds, wobei das Bild ein von einer Kamera (102) des Fahrzeugs (100) aufgenommenes Bild repräsentiert; und Bestimmen (432) der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers (104) basierend auf der Lichtverteilung und einem Vorgabewert für die Lichtverteilung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt des Ermittelns (430) ein Kontrast innerhalb des Bereichs des Bilds ermittelt wird und die Lichtverteilung eine Information über den Kontrast und der Vorgabewert einen vorgegebenen Kontrastwert umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Ermittelns (430) eine Helligkeit innerhalb zumindest eines Bereichs des Bilds ermittelt wird und die Lichtverteilung eine Information über die Helligkeit und der Vorgabewert einen vorgegebenen Helligkeitswert umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, bei dem im Schritt des Ermittelns (430) eine Selbstblendung innerhalb zumindest eines Bereichs des Bildes ermittelt wird und der Vorgabewert in Abhängigkeit der Selbstblendung angepasst wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Empfangens des Vorgabewerts von einer Eingabeschnittstelle, wobei der Vorgabewert einen Wert repräsentiert, der von einem Fahrer des Fahrzeugs (100) über die Eingabeschnittstelle einstellbar oder veränderbar ist und eine aus Sicht des Fahrers ergonomische Lichtverteilung definiert.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Bestimmens die Leuchtcharakteristik basierend auf einer Abweichung zwischen der Lichtverteilung und dem Vorgabewert eingestellt wird, um die Leuchtcharakteristik so einzustellen, dass die Abweichung verringert wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Bestimmens eines auf der Leuchtcharakteristik basierenden Steuersignals zum Ansteuern des Scheinwerfers (104), wobei das Steuersignal ausgebildet ist, um eine Helligkeit und Lichtverteilung des Scheinwerfers entsprechend der Leuchtcharakteristik einzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Steuersignal ausgebildet ist, um Betriebszustände einer Mehrzahl von Einzellichtquellen des Scheinwerfers (104) einzustellen, um die Helligkeit und Lichtverteilung des Scheinwerfers entsprechend der Leuchtcharakteristik einzustellen.
Vorrichtung (220) zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers (104) zur Beleuchtung eines Umfelds eines Fahrzeugs (100), die ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen: einem Scheinwerfer (104) zur Beleuchtung eines Umfelds des Fahrzeugs (100), wobei der Scheinwerfer zur Ausbildung einer Leuchtcharakteristik eine Mehrzahl von in einer Matrix angeordneten Einzellichtquellen aufweist; und einer Vorrichtung (220) gemäß Anspruch 9 zur Einstellung der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.