DE102013011975A1 - Verfahren zur Bewertung von Scheinwerfern - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bewerten von Fahrzeugscheinwerfern (2), mit den Schritten: – Ermitteln einer Beleuchtungsstärkeverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2) und einer Leuchtdichteverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2) auf einem Untergrund (9), – Ermitteln der Leuchtdichteverteilung eines innerhalb des beleuchteten Untergrunds (9) angeordneten Objektes (6) wenigstens in Abhängigkeit der ermittelten Beleuchtungsstärkeverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2), – Ermitteln des Kontrastes des Objektes (6) zum Untergrund (9) entlang wenigstens einer optischen Achse (4, 5b) und – Ermitteln einer Kontrastverteilung in Abhängigkeit vom Untergrund (9), wobei durch Vergleich der Kontraste innerhalb der Kontrastverteilung mit einem vorbestimmten Schwellwertkontrast eine Erkennbarkeitslinie als Bewertungskriterium der Fahrzeugscheinwerfer (2) ermittelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung von Scheinwerfern auf Basis kontrastbasierter Erkennbarkeit von Objekten bei unterschiedlichen Fahrbahnzuständen.
• Stand der Technik
• Die Offenlegungsschrift der Anmelderin DE 10 2009 024 961 A1 , welche hiermit explizit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird, schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewertung von Scheinwerfern vor. Dabei wird ein Leuchtdichtefeld von Fahrzeugscheinwerfern mittels einer über einem ausgeleuchteten Straßenbereich angeordneten Leuchtdichtemesskamera aufgenommen. Die Leuchtdichtemesskamera erfasst aus einer Sicht von oben das durch die Oberfläche der Straße reflektierte Licht und ermittelt entsprechend der Bildpunktrasterung des digitalen Bildsensors ein aufgelöstes, entsprechend der Leuchtdichte differenziertes Rasterbild. Unter Kenntnis der geometrischen Abmessungen des Kamerastandortes und der optischen Eigenschaften von Objektiv und Bildsensor wird aus dem Rasterbild ein Beleuchtungsstärkefeld des Scheinwerfers ermittelt. Mit dem offenbarten Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung wird ein hochaufgelöstes Leuchtdichte- oder Beleuchtungsstärkefeld oder eine Lichtstärkeverteilung eines Scheinwerfers mit geringem Zeitaufwand ermittelt.
• Die Offenlegungsschrift DE 101 46 786 A1 beschreibt eine Einrichtung zur automatischen Schaltung von Beleuchtungseinrichtungen eines Fahrzeuges in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit und der Sichtweite. Die Sichtweite wird durch Ermittlung des Kontrastes an einem Objekt von wenigstens zwei unterschiedlichen weit vom Objekt entfernten Positionen bestimmt.
• Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 011 699 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen von für einen Betrieb eines Kraftfahrzeuges wichtigen Eigenschaften, z. B. der Höhe des Fahrzeuges über einer Fahrbahn, eine Neigung des Kraftfahrzeuges oder eine Beschaffenheit einer Fahrbahn. Es wird ein Muster auf die Fahrbahn projiziert und ein Bild, in welchem dieses Muster enthalten ist, von einer Kamera aufgezeichnet. Anhand der geometrischen Verzerrungen sowie des Kontrastes und/oder der Helligkeit des Musters wird die Lage des Fahrzeuges bzw. der Zustand der Fahrbahn ermittelt.
• Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 214 637 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung einer Leuchtcharakteristik eines Scheinwerfers. Die Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers wird in Abhängigkeit der von einer Kamera erfassten Helligkeit und/oder des Kontrastes angepasst, um beispielsweise Bereiche, aus denen Selbstblendung kommt, weniger oder gar nicht mehr anzuleuchten.
• Aufgabe der Erfindung
• Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln eines Kennwertes eines Scheinwerfers zur Verfügung zu stellen, wobei der Kennwert in Abhängigkeit der Leuchtcharakteristik des Scheinwerfers, des Zustandes eines beleuchteten Untergrundes sowie einer kontrastbasierten Erkennung von Objekten vor dem Hintergrund des beleuchteten Gebietes ermittelt wird.
• Vorteile der Erfindung
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bewertung von Fahrzeugscheinwerfern gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die Entwicklung von Fahrzeugscheinwerfern ermöglicht mittlerweile die Generierung komplexer, dynamisch situationsabhängiger Leuchtbilder bei gleichzeitiger Erhöhung der Leuchtleistung. Die Adaption von Fahrzeugscheinwerfern erfolgt dabei immer mehr unter dem Zielkonflikt des bestmöglichen Erkennens und der minimal möglichen Störung der übrigen am Straßenverkehr teilnehmenden Subjekte. Zur weiteren Optimierung von Fahrzeugscheinwerfern stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein erkennungsbasiertes Bewertungskriterium zur Verfügung, welches die Erkennung von Objekten vor dem Hintergrund verschiedener Untergründe einbezieht.
• Im ersten Schritt wird die Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) des Fahrzeugscheinwerfers ermittelt. Verteilung bedeutet, dass das Scheinwerferbild auf dem Untergrund in Abhängigkeit der Entfernung zum Scheinwerfer auf der Fahrzeuglängsachse x und in der Ausdehnung entlang der Fahrzeugquerachse y variiert und zweidimensional als funktioneller Zusammenhang oder Punktewolke beschrieben wird. Die Ermittlung kann auf verschiedenen im Stand der Technik bekannten Varianten erfolgen, z. B. mittels der sehr aufwendigen goniometrischer Erfassung der Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y). Bevorzugt erfolgt die Ermittlung aber unter Zuhilfenahme des Verfahrens und der Vorrichtung zur Aufnahme der Leuchtdichteverteilung L_Untergrund(x, y) von Fahrzeugscheinwerfern entsprechend der Offenlegungsschrift DE 10 2009 024 961 A1 , deren Offenbarungsgehalt hiermit explizit einbezogen wird. Vorteilhafterweise kann dabei das vom Untergrund reflektierte Scheinwerferlicht von der Leuchtdichtemesskamera erfasst und damit die Leuchtdichteverteilung L_Untergrund(x, y) bestimmt werden. Über einen untergrundspezifischen Leuchtdichtekoeffizienten k_Untergrund,i kann die Leuchtdichteverteilung L_Untergrund,i(x, y) in die untergrund-unabhängige, im Vergleich zu alternativen Aufnahmeverfahren hochaufgelöste Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) des Fahrzeugscheinwerfers überführt werden. Auf Basis dieser Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) kann unter Zuhilfenahme verschiedener Leuchtdichtekoeffizienten k_Untergrund,i für verschiedene Untergründe i die untergrundspezifische Leuchtdichteverteilung L_Untergrund,i(x, y) bestimmt werden. Verschiedene Untergründe i sind durch unterschiedliche Beläge, wie verschiedene Asphaltsorten oder Beton, sowie durch unterschiedliche Zustände, wie trocken, nass oder verschneit, gekennzeichnet. Vorteilhafterweise wird dadurch eine zusätzliche Bewertung der Scheinwerfer anhand des Kennwertes „untergrundspezifische Leuchtdichteverteilung” bereits während der Fahrzeugentwicklung ohne umfangreiche Erprobungsfahrten möglich.
• Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Leuchtdichteverteilung L_Objekt(y, z) eines wenigstens teilweise innerhalb des beleuchteten Untergrundes angeordneten Objektes ermittelt. Dies erfolgt wenigstens in Abhängigkeit der ortsaufgelösten Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y). Das Objekt ist ein Gegenstand, der wenigstens teilweise im Strahlengang des Fahrzeugscheinwerferlichtes positioniert ist und von den Fahrzeugscheinwerfern angestrahlt wird. Der Strahlengang des Fahrzeugscheinwerferlichtes ist durch die ortsaufgelöste Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) der Fahrzeugscheinwerfer auf der Ebene des Untergrundes sowie durch die geometrisch definierte Strahlungsquelle (Fahrzeugscheinwerfer) bekannt. Die Leuchtdichteverteilung L_Objekt(y, z) ist nun unter Kenntnis des Leuchtdichtekoeffizienten k_Objekt des Objektes rechnerisch möglich, wobei die Leuchtdichteverteilung L_Objekt(y, z) bezogen auf die Objektebene, welche senkrecht auf der Untergrundebene steht, berechnet wird. Alternativ kann die Leuchtdichteverteilung L_Objekt(y, z) des Objektes auch experimentell durch eine weitere Leuchtdichtemessung ermittelt werden, wobei die rechnerische Ermittlung schneller und kostengünstiger erfolgen kann, weil die ortsaufgelöste Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) ohnehin bekannt ist und weil erfindungsgemäß bevorzugt keine weiteren Versuche notwendig sind. Das Objekt wird dabei anhand definierter optischer Eigenschaften ausgewählt. Dazu zählen der Reflexionsgrad und das Reflexionsverhalten. Der Reflexionsgrad ist das Verhältnis des zurückgestrahlten Lichtstromes zum ausgestrahlten Lichtstrom, wobei der Lichtstrom Φ die Beleuchtungsstärke E auf der bestrahlten Fläche A ist (Φ = E·A). Vorteilhaft ist ein Objekt mit einem geringen Reflexionsgrad von unter 10%, vorzugsweise unter 5%. Das Reflexionsverhalten kann theoretisch durch jedweden Körper bestimmt werden. Bevorzugt wird aber ein Lambertverhalten, weil die auf Basis des Lambertverhalten gewonnene Leuchtdichteverteilung L_Objekt(y, z) eine genauere Kontrastbestimmung im weiteren Verlauf des Verfahrens ermöglicht. Das Lambertverhalten basiert auf dem Lambertschen Gesetz, wonach durch den perspektivischen Effekt die Strahlungsstärke mit flacher werdendem Abstrahlwinkel abnimmt. Ein Lambertverhalten liegt demnach dann vor, wenn die Reflexionen am Objekt unabhängig vom Einstrahlwinkel nahezu kreis-, bzw. kugelförmig erfolgen. Unter Berücksichtigung dieser optischer Eigenschaften bei der Wahl des Objektes wird entweder der Leuchtdichtekoeffizient k_Objekt als Auswahlkriterium hinzugefügt oder wird in jedem Fall bekannt sein, weshalb vorteilhafterweise auf die experimentelle Bestimmung verzichtet werden kann.
• Neben der Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) können weitere Parameter, wie Lichtstreuung, Vorwärtsreflexion, Schattenwurf des Objektes und andere lichttechnische Einflüsse bei der Leuchtdichteverteilungsbestimmung eingehen. Dabei kann das Objekt neben der erfindungsgemäß bevorzugten Positionierung innerhalb eines Lichtkegels eines Fahrzeugscheinwerfers auch neben oder vor dem Lichtkegel positioniert werden. Dadurch kann vorteilhafterweise die direkte Beleuchtung ausgeblendet und lediglich indirekte lichttechnische Einflüsse betrachtet werden.
• Im nächsten Schritt wird der Kontrast des Objektes zum Untergrund entlang einer optischen Achse ermittelt. Der Kontrast ist ein Unterscheidungsmerkmal des Helligkeitsverlaufes eines Bildes oder zwischen zwei Bildpunkten. Der Kontrast kann global und lokal ermittelt werden. Dem Verständnis der Fahrzeugscheinwerferentwicklung folgend, bestimmt der Kontrast die Erkennbarkeit eines Objektes. Somit wird die lokale Helligkeitsverteilung eines Objektes und seiner Umgebung zur Bestimmung des Kontrastes genutzt. Zur Bestimmung von lokal als nebeneinander liegend wahrgenommenen Punkten von Objekt und Untergrund wird die optische Achse eingeführt. Diese ist definiert durch eine gerade Verbindung eines Ausgangspunktes und eines weiteren Punktes im Raum. Der Ausgangspunkt ist ein Auge bzw. ein Mittelpunkt zwischen zwei Augen eines Fahrzeugführers oder wenigstens einer der Fahrzeugscheinwerfer. Es kann alternativ auch je eine optische Achse pro Auge des Fahrzeugführers zur Bestimmung des Kontrastes herangezogen werden, jedoch wird die Bestimmung dadurch deutlich komplizierter bei erwartet wenig mehr Erkenntnisgewinn. Der weitere Punkt ist ein Punkt auf der bestrahlten Fläche des Objektes in der Objektebene. Vorzugsweise ist der Punkt ein Randpunkt des Objektes, der auf einer vom Fahrzeug aus sichtbaren Kante des Objektes liegt. Wird nun die optische Achse verlängert, schneidet sie den Untergrund auf der Untergrundebene. Vom Fahrzeug aus werden die lokale Umgebung des Randpunktes und die lokale Umgebung des Schnittpunktes mit dem Untergrund als nebeneinander liegend wahrgenommen. Da beide Umgebungen auf senkrecht zueinander stehenden Ebenen liegen, müssen beide im originären Strahlenverlauf lokalisiert werden. Ist der Ausgangspunkt der optischen Achse wenigstens einer der Fahrzeugscheinwerfer, ist diese Lokalisierung bereits bei der Leuchtdichteverteilungsbestimmung des Objektes durchgeführt wurden, da der Strahlenverlauf des Lichtstrahls von dem Fahrzeugscheinwerfer zu dem Randpunkt identisch mit der optischen Achse ist. Zur einfachen Näherung wird die bekannte Beleuchtungsstärke E der Koordinate (x, y) des Schnittpunktes mit dem Untergrund um einen von der Entfernung zwischen Schnittpunkt und Randpunkt abhängigen Betrag erhöht, um die Beleuchtungsstärke am Randpunkt zu erhalten. Dadurch gehen vorteilhafterweise beide Fahrzeugscheinwerfer in die Kontrastbestimmung ein, da die Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) von beiden Fahrzeugscheinwerfern gebildet wird. Der Strahlenverlauf muss in diesem Fall nicht für beide Fahrzeugscheinwerfer separat betrachtet werden. Die Leuchtdichten L_Objekt und L_Untergrund,i ergeben sich aus der Multiplikation der auf das Objekt und den Untergrund einfallenden Beleuchtungsstärken E mit den jeweiligen Leuchtdichtekoeffizienten k_Objekt und k_Untergrund,i. Der Kontrast c_Objekt,i bestimmt sich als Quotient aus den Leuchtdichten L_Objekt und L_Untergrund,i. Wird der Ausgangspunkt der optischen Achse realitätsnäher als Mittelpunkt zwischen zwei Augen eines Fahrzeugführers angenommen, sind die bekannten Beleuchtungsstärken E wenigstens zweier Koordinaten von Schnittpunkten mit dem Untergrund heranzuziehen. Die erste Koordinate ergibt sich aus der Verlängerung der optischen Achse vom Mittelpunkt zwischen den zwei Augen durch den Randpunkt des Objektes bis zum Untergrund. Die zweite Koordinate ergibt sich aus der Verlängerung der optischen Achse von wenigstens einem der Fahrzeugscheinwerfer durch den Randpunkt des Objektes bis zum Untergrund und entspricht dem Schnittpunkt aus der einfachen Näherung. Somit steht die Beleuchtungsstärke E der ersten Koordinate für den Untergrund und die um einen entfernungsabhängigen Betrag erhöhte Beleuchtungsstärke E der zweiten Koordinate für das Objekt zur Verfügung. Daraus werden, wie beschrieben, mittels der Leuchtdichtekoeffizienten k die Leuchtdichten L und daraus der Kontrast c_Objekt,i bestimmt. Vorteilhafterweise ist durch die Wahl eines geeigneten Ausgangspunktes der optischen Achse, z. B. einer videobasierten Umfelderfassungsvorrichtung bzw. Kamera, eine realitätsnahe Bestimmung der wesentlichen Charakteristik eines Scheinwerfers, nämlich die kontrastbasierte Erkennbarkeit von Objekten auf unterschiedlichen Untergründen, möglich. Die Umgebungen des Randpunktes und des Schnittpunktes können geometrisch als Fläche mit bestimmter Form und bestimmten Flächeninhalt definiert sein. Zur Bestimmung des Kontrastes c_Objekt,i können die auf diesen Flächen vorhandenen Leuchtdichten L beispielsweise gemittelt werden. Es ist ebenfalls möglich, die gesamte beispielsweise gemittelte Leuchtdichte L des Objektes mit der gesamten, benachbart zu den Objektkanten wahrgenommenen Umgebung des Untergrundes und damit der beispielsweise gemittelten Leuchtdichte L des Untergrundes innerhalb der durch eine Fläche definierten Umgebung ins Verhältnis zu setzen um den Kontrast c_Objekt,i zu bestimmen. Neben der Mittelwertbildung der Leuchtdichten in den definierten Umgebungen können ebenfalls deren Minima und/oder Maxima zur Bestimmung des Kontrastes c_Objekt,i verwendet werden. Im schlechten Fall wird das Minimum der Leuchtdichte L_Objekt mit dem Maximum der Leuchtdichte L_Untergrund,i des i-ten Untergrundes ins Verhältnis gesetzt, da dort die geringsten Kontraste c_Objekt,i erwartet werden und damit der höchste Anpassungsbedarf besteht.
• Im letzten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens eine zweidimensionale Kontrastverteilung ermittelt. Im vorherigen Schritt wurden Kontraste zwischen einem Objekt und einem Untergrund ermittelt. Diese werden zu einer Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y) zusammengeführt und auf die Ebene des Untergrundes transformiert. Wird die Höhe in z-Richtung des Randpunktes des Objektes mit einbezogen, kann eine dreidimensionale Kontrastverteilung ermittelt werden. Außerdem wird ein Schwellkontrast c_Schwell ausgewählt, welcher vom zu untersuchenden System abhängig ist. Wird, wie bevorzugt, die Ausleuchtung einer Straße, wie sie vom Fahrzeugführer gesehen wird, untersucht, ist der Schwellkontrast c_{Schwell,Mensch} bedingt durch die physiologische Erkennbarkeit eines Menschen. Gegebenenfalls könnte dieser abhängig vom Alter der Zielgruppe variiert werden. Wird ein Fahrerassistenzsystem mit kamerabasierter Umfelderfassung untersucht, wird als Schwellkontrast c_{Schwell,technisch} der von einer Bildauswerteeinheit mit einer definierten Wahrscheinlichkeit noch zu unterscheidente Kontrast c gewählt, welcher gegebenenfalls in der Erkennungswahrscheinlichkeit variiert werden kann. Innerhalb der Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y) werden die Kontraste c_Objekt,i identifiziert, welche gleich dem gewählten Schwellkontrast c_Schwell sind. Die daraus entstehenden Linien (bzw. Flächen bei dreidimensionaler Kontrastverteilung) stellen Erkennbarkeitslinien als Bewertungsgröße des zu bewertenden Fahrzeugscheinwerfers dar. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das schnelle und kostengünstige sowie das realitäts- bzw. praxisnahe und sehr flexible Bestimmen eines Kennwertes für Fahrzeugscheinwerfer, welcher als kontrastbasierte Erkennbarkeit von Objekten auf verschiedenen Untergründen eine wesentliche Charakterisierung und entsprechende Adaption von Fahrzeugscheinwerfern ermöglicht.
• Ausführungsbeispiel
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
• Hierbei zeigen:
• 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 2 eine schematische Darstellung der Strahlenverläufe und der optischen Achsen parallel zur Fahrzeuglängsachse und
• 3 mögliche Erkennbarkeitslinien unter Berücksichtigung verschiedener Untergründe.
• 1 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Schritt S1 wird durch das explizit einbezogene Verfahren und die Vorrichtung zur Bewertung von Scheinwerfern der veröffentlichten Patenanmeldung DE 10 2009 024 961 A1 gebildet. Dabei wird sensorisch mittels einer nicht dargestellten Leuchtdichtemesskamera das reflektierte Fahrzeugscheinwerferlicht erfasst und unter Einbeziehung eines bekannten oder ermittelten Leuchtdichtekoeffizenten k_Untergrund des Untergrundes die Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) des Fahrzeugscheinwerfers berechnet. Die Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) bildet die Grundlage für die Berechnung weiterer Leuchtdichteverteilungen L_Untergrund,i für i Untergründe in Abhängigkeit der Leuchtdichtekoeffizienten k_Untergrund,i der i Untergründe entsprechend nachstehender Formel. L_Untergrund,i(x, y) = k_Untergrund,i·E(x, y)
• In Schritt S2 wird die Leuchtdichte L_Objekt eines Objektes in einem Modell berechnet, wobei das Objekt wenigstens teilweise innerhalb dem von den Fahrzeugscheinwerfern gebildeten Lichtstrahlengang positioniert ist. Das Objekt besteht aus einer virtuellen, senkrecht zum Untergrund stehenden Anstrahlungsfläche mit definierten Reflexionseigenschaften. Die Fläche beträgt wenigstens einen Bildpunkt, kann aber auch mehrere Bildpunkte in horizontaler und vertikaler Richtung umfassen, wodurch die Nachbildung realer Objekte in deren Dimensionen ermöglicht ist. Die Reflexionseigenschaften sind in diesem Beispiel durch einen Reflexionsgrad von 4% und ein Reflexionsverhalten entsprechend dem Lambertschen Gesetz gekennzeichnet. Der Leuchtdichtekoeffizient k_Objekt des Objektes ist bekannt, kann experimentell ermittelt oder aus dem Reflexionsverhalten berechnet werden.
• In Schritt S3 wird ein Kontrast c_Objekt,i zwischen dem Objekt 6 und dem Untergrund i ermittelt. Es wird im vorliegenden Beispiel lediglich je ein Bildpunkt aus der Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) zur Berechnung der Leuchtdichteverteilung L_Objekt(y, z) des Objektes 6 und der L_Untergrund,i(x, y) des Untergrundes 9 herangezogen. Der kundige Fachmann kann die Erweiterung auf mehrere Bildpunkte ohne Weiteres durchführen und anschließend in den sich ergebenden Leuchtdichteverteilungen L_Objekt(y, z) und L_Untergrund,i(x, y) Mittel- oder Extremwertbildungen durchführen. Da aufgrund der perspektivischen Verzerrung des senkrecht auf dem waagerechten Untergrund 9 stehenden Objektes 6 ein Randbereich bzw. ein Randpunkt 10 des Objektes 6 als direkt benachbart zu einem weiter hinten liegenden Untergrundbereich wahrgenommen wird, wird eine optische Achse eingeführt. Zum besseren Verständnis wird in 2 der konzeptionelle Rahmen der Erfindung in seinem gedanklichen Aufbau dargestellt. Dabei ist ein Fahrzeug 1 mit Fahrzeugscheinwerfern 2 und einem Fahrer 3 zu erkennen. Die Fahrzeugscheinwerfer 2 senden einen Lichtkegel 5 aus. Dieser trifft auf den Untergrund 9 und wird von dort in einer durch die Leuchtdichtemesskamera erfassten Leuchtdichte L_Untergrund reflektiert. Das Objekt 6 befindet sich innerhalb des Strahlengangs des Lichtkegels 5. Eine optische Achse 4 ist als Strich-Punkt-Linie dargestellt. Der Ausgangspunkt der optischen Achse 4 des Fahrers 3 ist der Mittelpunkt zwischen den Augen eines Fahrers 3. Die optische Achse 4 verläuft von dem Ausgangspunkt durch einen Randpunkt 10 und schneidet im weiteren Verlauf den Untergrund 9 in einem Schnittpunkt 7. Die optische Achse 4 bestimmt die vom Fahrer 3 wahrgenommene Nachbarschaft des Randpunktes 10 und des Schnittpunktes 7. Zur Berechnung des Kontrastes c_Objekt,i werden die Leuchtdichte L_Objekt des Objektes 6 und die Leuchtdichte L_Untergrund,i des jeweiligen i-ten Untergrundes 9 benötigt. Die Leuchtdichte L_Untergrund,i des i-ten Untergrundes wird mittels der oben genannten Formel aus dem bekannten Leuchtdichtekoeffizient k_Untergrund,i und der Beleuchtungsstärke E berechnet. Die auf den Untergrund 9 einfallende Beleuchtungsstärke E bestimmt sich aus dem Schnittpunkt 7, der die Koordinate der gesuchten Beleuchtungsstärke E in der Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) darstellt. Die derart ermittelte Beleuchtungsstärke E wird mittels des Leuchdichtekoeffizienten k_Untergrund,i die Leuchtdichte L_Untergrund,i berechnet. Die Leuchtdichte L_Objekt des Objektes 6 wird analog aus dem bekannten Leuchtdichtekoeffizient k_Objekt und der Beleuchtungsstärke E ermittelt. Die auf das Objekt 6 einfallende Beleuchtungsstärke E wird nicht durch die optischen Achse 4 des Fahrers 3 sondern durch den von der optischen Achse 5a des Fahrzeugscheinwerfers 2 gebildeten weiteren Schnittpunkt 8 bestimmt, der die Koordinate der gesuchten Beleuchtungsstärke E in der Beleuchtungsstärkeverteilung E(x, y) darstellt. Zur Ermittlung des weiteren Schnittpunktes 8 wird die optische Achse 5a des Fahrzeugscheinwerfers 2 zwischen Ausgangspunkt Fahrzeugscheinwerfer 2 und Randpunkt 10 verlängert bis zum Untergrund 9. Die dadurch ermittelte Beleuchtungsstärke E wird um einen Betrag erhöht, der der Abschwächung der Beleuchtungsstärke E aufgrund des Abstandes zwischen Randpunkt 10 und Schnittpunkt 8 entspricht. Somit ist die Leuchtdichte L_Objekt im Randpunkt 10 bekannt. Da nun die Leuchtdichten L_Objekt und L_Untergrund,i bekannt sind, wird der Kontrast c_Objekt,i zwischen Objekt 6 und der vom Fahrer 3 wahrgenommenen Umgebung berechnet. c_Objekt,i = L_Objekt/L_Untergrund,i
• In Schritt S4 werden die derart berechneten Kontraste c_Objekt,i in eine zweidimensionale Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y) in der Ebene des Untergrundes 9 transformiert. Die Höhe des Randpunktes 10 des Objektes 6 in z-Richtung kann ebenfalls als Koordinate variabel sein, wobei sich eine dreidimensionale Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y, z) ergibt.
• In Schritt S5 wird die Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y) mit physiologischen Schwellwerten verglichen. Diese geben den Grenzkontrast an, bei dem ein Mensch zwei benachbarte Helligkeiten unterscheiden kann. Das Ergebnis ist beispielhaft in 3 zu sehen. Die Erkennbarkeitslinien L1 und L2 sind sich sehr ähnlich und unterscheiden sich hauptsächlich durch die Entfernung zum Fahrzeug 1, dargestellt bei x = 0 durch die Fahrzeugscheinwerfer 2. Dies liegt daran, dass der Zustand des Untergrundes in L1 nass und in L2 trocken ist. Die Erkennbarkeitslinie L3 repräsentiert eine andere Art Straßenbelag. Im Falle einer dreidimensionalen Erstellung der Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y, z) ergeben sich Erkennbarkeitsflächen.
• Wurden in der Vergangenheit Fahrzeugscheinwerfer aufgrund ihrer Beleuchtungsstärkeverteilung z. B. anhand von Iso-Lux-Linien bewertet, ist es mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens nun möglich, die Auswirkungen der Fahrzeugscheinwerfer mittels kontrastbasierter Erkennbarkeitslinien und damit das originäre Ziel von Fahrzeugscheinwerfern zu bewerten.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug

2

Fahrzeugscheinwerfer

3

Fahrer

4

Optische Achse Fahrer

5

Lichtkegel

5a

Optische Achse des Fahrzeugscheinwerfers

6

Objekt

7

Schnittpunkt

8

Weiterer Schnittpunkt

9

Untergrund

10

Randpunkt am Objekt

S1

Ermittlung L_Untergrund(x, y) und E(x, y)

S2

Ermittlung L_Objekt(y, z)

S3

Ermittlung c_Objekt,i

S4

Ermittlung Kontrastverteilung c_Objekt,i(x, y)

S5

Ermittlung Erkennbarkeitslinien

L1

Erkennbarkeitslinie für Straßenbelag A, nass

L2

Erkennbarkeitslinie für Straßenbelag A, trocken

L3

Erkennbarkeitslinie für Straßenbelag B

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102009024961 A1 [0002, 0008, 0018]
• DE 10146786 A1 [0003]
• DE 102008011699 A1 [0004]
• DE 102012214637 A1 [0005]

Claims (9)

1. Verfahren zum Bewerten von Fahrzeugscheinwerfern (2), mit den Schritten: – Ermitteln einer Beleuchtungsstärkeverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2) und einer Leuchtdichteverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2) auf einem Untergrund (9), – Ermitteln der Leuchtdichteverteilung eines innerhalb des beleuchteten Untergrunds (9) angeordneten Objektes (6) wenigstens in Abhängigkeit der ermittelten Beleuchtungsstärkeverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2), – Ermitteln des Kontrastes des Objektes (6) zum Untergrund (9) entlang wenigstens einer optischen Achse (4, 5b) und – Ermitteln einer Kontrastverteilung in Abhängigkeit vom Untergrund (9), wobei durch Vergleich der Kontraste innerhalb der Kontrastverteilung mit einem vorbestimmten Schwellwertkontrast eine Erkennbarkeitslinie als Bewertungskriterium der Fahrzeugscheinwerfer (2) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungsstärkeverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2) unter Berücksichtigung eines Leuchtdichtekoeffizienten des Untergrundes (9) aus der durch eine über dem Untergrund (9) angeordnete Leuchtdichtekamera ermittelten Leuchtdichteverteilung des Fahrzeugscheinwerfers (2) auf dem Untergrund (9) ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei auf Basis der ermittelten Beleuchtungsstärkeverteilung unter Berücksichtigung verschiedener Leuchtdichtekoeffizienten für verschiedene Untergründe (9) die Leuchtdichteverteilung der verschiedenen Untergründe (9) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Leuchtdichteverteilung des Objektes (6) rechnerisch unter Berücksichtigung eines Leuchtdichtekoeffizienten des Objektes (6) aus der ortsaufgelösten Beleuchtungsstärkeverteilung ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung der Leuchtdichteverteilung des Objektes (6) neben der ortsaufgelösten Beleuchtungsstärkeverteilung die untergrundspezifische Vorwärtsreflexion und/oder den von dem Objekt (6) hervorgerufenen Schattenwurf berücksichtigt.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die wenigstens eine optische Achse (4, 5b) durch einen Anfangspunkt und einen weiteren Punkt (10) definiert ist und wobei der Anfangspunkt durch ein Auge bzw. einen Mittelpunkt zwischen zwei Augen eines Fahrzeugführers (3) oder durch wenigstens einen Fahrzeugscheinwerfer (2) gebildet ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kontrast aus dem Verhältnis der lokal minimalen Leuchtdichteverteilung des Objektes (6) und der lokal maximalen Leuchtdichteverteilung des Untergrundes (9) oder aus dem Verhältnis der lokal gemittelten Leuchtdichteverteilung des Objektes (6) und der lokal gemittelten Leuchtdichteverteilung des Untergrundes (9) gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schwellkontrast ein physiologischer Schwellkontrast ist, bei dem ein Mensch gerade noch einen Unterschied zwischen zwei aneinander grenzenden Helligkeitswerten wahrnimmt, oder der Schwellkontrast ein technischer Schwellkontrast ist, bei dem eine videobasierte Umfelderfassungseinheit zwei aneinander grenzende Helligkeitswerte mit definierter Wahrscheinlichkeit unterscheiden kann.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Objekt (6) einen Reflexionsgrad kleiner als 10% und/oder ein Reflexionsverhalten nach dem Lambertschen Gesetz aufweist.

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