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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bildsensors des Kamerasystems Bilder eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs über eine Optikeinrichtung des Kamerasystems erfasst werden, und wobei mittels einer Steuereinheit des Kamerasystems eine Bildkorrekturfunktion aktiviert wird. Bei einer aktivierten Bildkorrekturfunktion wird ein Lichtabfall (light fall-off) in einem Randbereich der Bilder, hervorgerufen durch die Optikeinrichtung, kompensiert. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kamerasystem zum Durchführen eines solchen Verfahrens, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem.
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Fahrzeugkameras sind bereits Stand der Technik. Es ist bereits bekannt, mehrere Kameras an einem Kraftfahrzeug anzubringen, welche Bilder der Umgebung um das Kraftfahrzeug herum bereitstellen. Jede Kamera erfasst einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, und die bereitgestellten Bilder können beispielsweise auf einem Display im Innenraum des Kraftfahrzeugs dargestellt werden. In diesem Zusammenhang kann anhand der Bilder aller Kameras beispielsweise ein so genanntes „Bird Eye View”-Bild erzeugt werden, welches eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug und dessen Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt.
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Bei heutigen Fahrzeugkameras wird üblicherweise eine Optikeinrichtung – insbesondere eine Linse – eingesetzt, welche einen relativ breiten Öffnungswinkel aufweist. Beispielsweise werden hier so genannte Fischaugenlinsen eingesetzt. Es werden beispielsweise Linsen eingesetzt, die einen Öffnungswinkel größer als 160° aufweisen. Der Öffnungswinkel kann sogar 190° betragen. Eine solche Weitwinkeloptikeinrichtung hat jedoch den Nebeneffekt, dass die Optikeinrichtung einen geringeren Transmissionsfaktor für Licht aufweist, das unter einem größeren Einfallswinkel einfällt. Dieser optische Effekt führt dazu, dass die Bildpunkte im Randbereich des Bilds dunkler als im Zentrum des Bilds sind. Dieser Effekt wird als „Randlichtabfall” (boundary light fall-off) bezeichnet und ähnelt der so genannten Vignettierung. Die Folge ist, dass die Helligkeit der Bildpunkte in Richtung zum Bildrand hin abnimmt. Um diesen Lichtabfall im Randbereich der Bilder zu kompensieren, wird im Stand der Technik eine Bildkorrekturfunktion angewendet. Diese Funktion wird auch als „Linsenkorrektur” (lens correction) bezeichnet und sieht vor, dass die dunkleren Bildpunkte im Randbereich der Bilder mit einem Kompensationsfaktor multipliziert werden, sodass sich insgesamt eine größere digitale Verstärkung für die dunklen Bildpunkte als für die Bildpunkte im Zentrum des Bilds ergibt.
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Es ist außerdem Stand der Technik, dass eine Kamera von einem Normallichtmodus in den so genannten Schwachlichtmodus (low light mode) geschaltet werden kann. In dem Schwachlichtmodus wird gegenüber dem Normallichtmodus ein größerer Verstärkungsfaktor eingestellt, mit welchem die analogen Bildsignale des Bildsensors verstärkt werden. In dem Schwachlichtmodus wird außerdem die Belichtungszeit erhöht und die Bildrate (frame rate) des Bildsensors reduziert. Unter dem Begriff „Bildrate” wird dabei eine Bildwiederholungsfrequenz verstanden, mit welcher mittels des Bildsensors Einzelbilder bereitgestellt werden. Die Bildrate gibt somit die Anzahl der bereitgestellten Bilder pro Zeiteinheit (pro Sekunde) an. Dabei ist es üblich, in dem Normallichtmodus eine Bildrate von beispielsweise 30 Bildern pro Sekunde und in dem Schwachlichtmodus eine Bildrate von zum Beispiel 15 Bildern pro Sekunde einzustellen. Diese Umschaltung in den Schwachlichtmodus erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Helligkeit der abgebildeten Szene. Bei einer dunkleren Szene wird die Belichtungszeit erhöht, was wiederum zu einer Reduktion der Bildrate führt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Qualität der Bilder im Randbereich im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch ein Kamerasystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems eines Kraftfahrzeugs werden mittels eines Bildsensors des Kamerasystems Bilder eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs über eine Optikeinrichtung erfasst. Eine Steuereinheit aktiviert eine Bildkorrekturfunktion, welche einen Lichtabfall in einem Randbereich der Bilder kompensiert, der durch die Optikeinrichtung hervorgerufen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels der Steuereinheit ein aktueller Helligkeitsgrad des Umgebungsbereichs erfasst wird und das Aktivieren und ein Deaktivieren der Bildkorrekturfunktion in Abhängigkeit von dem aktuellen Helligkeitsgrad erfolgt.
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Durch eine solche Vorgehensweise kann die Qualität der Bilder im Randbereich im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden. Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass die dunkleren Bildpunkte, die im Randbereich der Bilder liegen und aufgrund des geringeren Transmissionsfaktors der Optikeinrichtung für größere Einfallswinkel dunkler als andere Bildpunkte sind, deutlich anfälliger für Rauschen sind als die helleren Bildpunkte. Werden die analogen Bildsignale mittels eines analogen Verstärkers mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt, was typischerweise innerhalb der Kamera durchgeführt wird, so ergibt sich für die Bildpunkte im Randbereich insgesamt eine zweifache Verstärkung, nämlich einerseits durch den analogen Verstärker und andererseits noch durch die digitale Bildkorrekturfunktion, bei welcher die Bildpunkte im Randbereich mit einem Kompensationsfaktor im digitalen Bereich multipliziert werden. Der Verstärkungsfaktor des analogen Verstärkers ist wiederum abhängig von dem Helligkeitsgrad des abgebildeten Umgebungsbereichs (der abgebildeten Szene). Es gilt dabei die Beziehung, dass je dunkler die abgebildete Szene ist, desto größer der Verstärkungsfaktor des analogen Verstärkers ist. Bei einem dunklen Umgebungsbereich wird somit die Erzeugung des Rauschens bei den Bildpunkten im Randbereich begünstigt. Um dies zu verhindern, wird die Bildkorrekturfunktion erfindungsgemäß abhängig von dem aktuellen Helligkeitsgrad der Szene aktiviert und deaktiviert.
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Die Reduktion des Rauschens im Randbereich der Bilder hat auch den Vorteil, dass der so genannte „Schwarzpegel” (black level) der Bildpunkte reduziert werden kann. Außerdem kann der automatische Weißabgleich der Kamera bei einer dunklen Szene – insbesondere im Schwachlichtmodus – verbessert werden. Blaue Bildpunkte können nämlich bei einer helleren Szene einfacher verrauscht werden als grüne oder rote Bildpunkte, weil die blauen Bildpunkte eine geringere Quantenausbeute (quantum efficiency) aufweisen.
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Die Steuereinheit kann den aktuellen Helligkeitsgrad des Umgebungsbereichs direkt oder indirekt erfassen. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Helligkeitsgrad indirekt erfasst wird und die Steuereinheit einen Betriebsparameter des Bildsensors erfasst, der mit dem Helligkeitsgrad des Umgebungsbereichs korreliert ist. Das Aktivieren und Deaktivieren der Bildkorrekturfunktion kann dann in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert des Betriebsparameters erfolgen. Als Betriebsparameter kann dabei beispielsweise ein Verstärkungsfaktor des analogen Verstärkers und/oder eine Belichtungszeit des Bildsensors verwendet werden. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zunutze, dass bei einer Kamera der Verstärkungsfaktor und/oder die Belichtungszeit in der Regel abhängig von der Helligkeit der Szene automatisch eingestellt wird und somit ein genaues Maß für den Helligkeitsgrad darstellt. Dieser Betriebsparameter kann somit direkt von der Steuereinheit ausgelesen werden und charakterisiert dann den aktuellen Helligkeitsgrad der Umgebung. Wird ein hoher Verstärkungsfaktor und/oder eine hohe Belichtungszeit eingestellt, so kann die Bildkorrekturfunktion deaktiviert werden, weil ein hoher Verstärkungsfaktor und/oder hohe Belichtungszeit auf eine dunkle Szene hindeuten.
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Vorzugsweise wird das Kamerasystem in Abhängigkeit von dem aktuellen Helligkeitsgrad – vorzugsweise abhängig von dem genannten Betriebsparameter – von einem Normallichtmodus in einen Schwachlichtmodus (low light mode) geschaltet. In dem Schwachlichtmodus wird gegenüber dem Normallichtmodus ein höherer Verstärkungsfaktor des analogen Verstärkers und/oder eine höhere Belichtungszeit des Bildsensors und/oder eine reduzierte Bildrate des Bildsensors eingestellt. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn mit dem Umschalten in den Schwachlichtmodus gleichzeitig die Bildkorrekturfunktion deaktiviert wird und mit erneutem Umschalten in den Normallichtmodus wieder aktiviert wird. Es ist nämlich üblicherweise der Schwachlichtmodus, in welchem ein erhöhter Verstärkungsfaktor und eine größere Belichtungszeit eingestellt werden und die Bildpunkte im Randbereich der Bilder somit wahrscheinlicher verrauscht werden können. Diese Ausführungsform sorgt dafür, dass in dem Schwachlichtmodus das Rauschen bei den Bildpunkten im Randbereich reduziert werden kann und im Randbereich der Bilder somit insgesamt eine verbesserte Bildstruktur erkennbar ist und die Bildinformationen nicht verloren gehen.
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Das Umschalten des Kamerasystems zwischen dem Normallichtmodus und dem Schwachlichtmodus kann auch unter Berücksichtigung des aktuellen Werts der Temperatur des Bildsensors vorgenommen werden. Im Stand der Technik hat sich nämlich folgendes Problem herausgestellt: Bei einer dunklen Szene wird entsprechend ein relativ hoher Verstärkungsfaktor des Bildsensors eingestellt, um auch bei dunklen Bildpunkten die im Bild vorhandenen Informationen zu extrahieren. Bei einem höheren Verstärkungsfaktor entsteht in dem Bildsensor jedoch der sogenannte Dunkelstrom relativ hoher Stärke. Dieser Dunkelstrom verändert dann die Spannungsmenge korrespondierend zur Helligkeit der Bildpunkte, was wiederum zu einer automatischen Reduktion des Verstärkungsfaktors und der Belichtungszeit führt. Mit anderen Worten glaubt die Kamera, dass die abgebildete Szene heller als in der Tat ist, obwohl die Erhöhung der Helligkeit der Bildpunkte tatsächlich durch den Dunkelstrom verursacht wird. Diese falsche Interpretation der Helligkeit der abgebildeten Szene kann dazu führen, dass die Bildrate der Kamera überhaupt nicht reduziert wird.
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Aus diesem Grund kann das Umschalten des Kamerasystems zwischen dem Normallichtmodus und dem Schwachlichtmodus unter Berücksichtigung des aktuellen Temperaturwerts des Bildsensors durchgeführt werden. Dies basiert auf der Erkenntnis, dass im Stand der Technik die Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi nicht immer zuverlässig erfolgt. Eine weitere Erkenntnis besteht darin, dass die Probleme im Stand der Technik dadurch verursacht werden, dass bei einer dunkleren Szene ein höherer Verstärkungsfaktor des Bildsensors eingestellt wird, was wiederum den Dunkelstrom im Bildsensor verursacht. Der Dunkelstrom verursacht dann eine Erhöhung der Helligkeit der Bildpunkte, was durch die Kamera fälschlicherweise als eine Änderung der Helligkeit der abgebildeten Szene interpretiert wird. Die Erfindung basiert ferner auf der Erkenntnis, dass der Dunkelstrom proportional zur Temperatur des Bildsensors ist und die Nachteile des Standes der Technik dadurch umgangen werden können, dass bei der Einstellung der Bildrate der Kamera auch die aktuelle Temperatur des Bildsensors berücksichtigt wird. Die Umschaltung zwischen den Betriebsmodi kann somit im Vergleich zum Stand der Technik zuverlässiger durchgeführt werden.
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Das Umschalten zwischen dem Normallichtmodus und dem Schwachlichtmodus erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Vergleich des aktuellen Werts eines Betriebsparameters, der mit dem Helligkeitsgrad der Szene korreliert ist, mit zumindest einer Schwelle, die abhängig von dem aktuellen Temperaturwert des Bildsensors eingestellt wird. Als Betriebsparameter wird hier vorzugsweise der genannte Verstärkungsfaktor des analogen Verstärkers verwendet. Somit kann die Berücksichtigung der Temperatur beim Umschalten zwischen den beiden Modi ohne viel Aufwand implementiert werden.
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Das Umschalten von dem Normallichtmodus in den Schwachlichtmodus kann dann erfolgen, wenn der aktuelle Wert des Betriebsparameters (insbesondere des Verstärkungsfaktors) eine erste Schwelle überschreitet, die in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturwert des Bildsensors eingestellt wird. Und umgekehrt kann das Kamerasystem von dem Schwachlichtmodus wieder in den Normallichtmodus umgeschaltet werden, wenn der Betriebsparameter eine zweite Schwelle unterschreitet, die in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturwert eingestellt wird. Die zweite Schwelle kann dabei eine von der ersten Schwelle verschiedene Schwelle, insbesondere eine kleinere Schwelle, sein, sodass eine Hysterese bereitgestellt wird, welche für eine zusätzliche Stabilität und Robustheit bei der Umschaltung sorgt. Alternativ können auch gleiche Schwellen implementiert werden, sodass sowohl für das Überschreiten als auch für das Unterschreiten eine einzige Schwelle vorgesehen ist, welche abhängig von der Temperatur des Bildsensors eingestellt wird.
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Vorzugsweise gilt die Beziehung, dass bei einer höheren Temperatur des Bildsensors die zumindest eine Schwelle auf einen geringeren Schwellwert als bei einer geringeren Temperatur eingestellt wird. Dies bedeutet, dass bei einer höheren Temperatur das Umschalten von dem Normallichtmodus in den Schwachlichtmodus früher – d. h. bei einem geringeren Wert des Verstärkungsfaktors – als bei einer geringeren Temperatur erfolgt. Auf diese Art und Weise wird bei der Reduktion der Bildrate der Dunkelstrom kompensiert.
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Vorzugsweise wird die zumindest eine Schwelle für den Betriebsparameter in Abhängigkeit von einem Vergleich des aktuellen Temperaturwerts des Bildsensors mit zumindest einem Temperaturschwellwert eingestellt. Auch diese Ausführungsform sorgt für einen reduzierten Rechenaufwand. Die aktuelle Temperatur des Bildsensors wird nämlich mit zumindest einem Temperaturschwellwert verglichen, und abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleiches wird die zumindest eine Schwelle für den Betriebsparameter eingestellt.
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Dies kann insbesondere so aussehen, dass die zumindest eine Schwelle für den Betriebsparameter von einem ersten Schwellwert auf einen geringeren zweiten Schwellwert dann reduziert wird, wenn der aktuelle Temperaturwert einen ersten Temperaturschwellwert überschreitet. Die zumindest eine Schwelle für den Betriebsparameter kann von dem zweiten Schwellwert wieder auf den ersten Schwellwert dann erhöht werden, wenn der aktuelle Wert der Temperatur einen zweiten Temperaturschwellwert unterschreitet. Der erste und der zweite Temperaturschwellwert können vorzugsweise voneinander unterschiedliche Schwellwerte sein, so dass bei der Einstellung der zumindest einen Schwelle für den Betriebsparameter eine Hysterese implementiert wird, welche für eine zusätzliche Robustheit und Zuverlässigkeit bei der Einstellung der Schwelle für den Betriebsparameter sorgt.
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In einer Ausführungsform kann der Bildsensor ein HDR-Bildsensor sein, mittels welchem HDR-Bilder („high dynamic range” oder „high dynamic range imaging”) des Umgebungsbereichs bereitgestellt werden. Zum Bereitstellen eines HDR-Bilds werden dabei zumindest zwei Belichtungszeitwerte des HDR-Bildsensors eingestellt. Dann kann die oben genannte Bildkorrekturfunktion ausschließlich auf Bildpunkte angewendet werden, die bei einem höheren der Belichtungszeitwerte erzeugt wurden. Diese Ausführungsform verringert das Rauschen eines HDR-Bilds, weil die Bildkorrekturfunktion nicht auf die Bildpunkte mit dem geringeren Belichtungszeitwert angewendet wird, welche mit einer höheren Wahrscheinlichkeit verrauscht werden können. Optional kann auch vorgesehen sein, dass – zumindest in einem Betriebsmodus des Bildsensors – drei Belichtungszeitwerte des HDR-Bildsensors eingestellt werden. Diese können einen kurzen Belichtungszeitwert, einen langen Belichtungszeitwert und einen sehr kurzen Belichtungszeitwert umfassen. Dann kann die oben genannte Bildkorrekturfunktion ausschließlich auf Bildpunkte angewendet werden, die bei dem langen Belichtungszeitwert und/oder bei dem kurzen Belichtungszeitwert erzeugt wurden.
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Bei einem HDR-Bildsensor werden zwei Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeitwerten aufgenommen und zu einem HDR-Bild verarbeitet. Alternativ können auch unterschiedliche Belichtungswerte für unterschiedliche Bildbereiche desselben Bilds definiert werden. Der HDR-Bildsensor ist vorzugsweise nach der so genannten „Split Pixel Technology” ausgebildet, bei welcher gleichzeitig zwei Bilder des Umgebungsbereichs mit zwei verschiedenen Belichtungszeitwerten aufgenommen werden, was die HDR-Bewegungsunschärfe reduziert. Die Bildkorrekturfunktion wird dabei auf dasjenige Teilbild des HDR-Bilds angewendet, welches bei der höheren Belichtungszeit aufgenommen wurde.
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Es kann beispielsweise der Bildsensor OV10630 oder OV10635 der Firma Omnivision eingesetzt werden.
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Alternativ kann aber auch ein Nicht-HDR-Bildsensor verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kamerasystem, welches zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst ein erfindungsgemäßes Kamerasystem.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kamerasystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in schematischer Darstellung ein Blockdiagramm einer einzelnen Kamera des Kamerasystems; und
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3 und 4 Flussdiagramme zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Ein in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Kamerasystem 2, welches im Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Kameras 3, 4, 5, 6 aufweist, die an dem Kraftfahrzeug 1 verteilt angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind vier Kameras 3, 4, 5, 6 vorgesehen, wobei die Erfindung auch nicht auf eine solche Anzahl und Anordnung der Kameras 3, 4, 5, 6 beschränkt ist. Es kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Kameras verwendet werden, welche an unterschiedlichen Stellen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet werden können. Alternativ zu einem solchen Multikamerasystem 2 kann auch ein Kamerasystem 2 mit einer einzigen Kamera verwendet werden.
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Eine erste Kamera 3 ist beispielsweise am vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet. Eine zweite Kamera 4 ist zum Beispiel im Heckbereich angeordnet, etwa am hinteren Stoßfänger oder an einer Heckklappe. Die beiden seitlichen Kameras 5, 6 können zum Beispiel in die jeweiligen Außenspiegel integriert sein. Die Kameras 3, 4, 5, 6 sind mit einer zentralen Recheneinrichtung 7 elektrisch gekoppelt, welche wiederum mit einer Anzeigeeinrichtung 8 gekoppelt ist. Die Anzeigeeinrichtung 8 kann ein LCD-Display sein.
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Die Kameras 3, 4, 5, 6 sind Video-Kameras, welche jeweils eine Sequenz von Bildern pro Zeiteinheit aufnehmen und an die Recheneinrichtung 7 übermitteln können. Die Kameras 3, 4, 5, 6 weisen jeweils einen großen Öffnungswinkel auf, etwa in einem Wertebereich von 150° bis 200°. Sie können auch so genannte Fischaugenkameras sein. Optional können die Kameras 3, 4, 5, 6 auch HDR-Kameras sein.
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Die Kamera 3 erfasst einen Umgebungsbereich 9 vor dem Kraftfahrzeug 1. Die Kamera 4 erfasst einen Umgebungsbereich 10 hinter dem Kraftfahrzeug 1. Die Kamera 5 erfasst einen seitlichen Umgebungsbereich 11 links neben dem Kraftfahrzeug 1, während die Kamera 6 einen Umgebungsbereich 12 auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs erfasst. Die Kameras 3, 4, 5, 6 stellen Bilder der jeweiligen Umgebungsbereiche 9, 10, 11, 12 bereit und übermitteln diese Bilder an die Recheneinrichtung 7. Wie aus 1 hervorgeht, überlappen sich die abgebildeten Umgebungsbereiche 9, 10, 11, 12 paarweise gegenseitig. Aus den Bildern der Kameras 3, 4, 5, 6 erzeugt die Recheneinrichtung 7 eine Bilddarstellung, welche dann auf der Anzeigeeinrichtung 8 angezeigt wird. Diese Bilddarstellung kann beispielsweise eine Draufsichtdarstellung sein, welche das Kraftfahrzeug 1 und seine Umgebung 9, 10, 11, 12 aus einer Vogelperspektive zeigt.
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Ein beispielhafter Aufbau einer einzelnen Kamera 3 ist dabei in 2 schematisch und vereinfacht gezeigt. Die Kamera 3 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 13, welche an einen Kommunikationsbus 14 des Kraftfahrzeugs 1 angeschlossen ist. Über den Kommunikationsbus 14 kann die Kamera 3 mit der zentralen Recheneinrichtung 7 kommunizieren.
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Die Kamera 3 ist eine Video-Kamera. Sie umfasst einen Bildsensor 15, der hinter einer Optikeinrichtung 16, insbesondere einer Linse, angeordnet ist. Der Bildsensor 15 kann beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor sein. Der Bildsensor 15 ist mit einer Steuereinheit 17 gekoppelt, welche die digitalen Bilder des Bildsensors 15 empfängt.
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Die Steuereinheit 17 ist auch mit der Schnittstelle 13 gekoppelt, über welche die Steuereinheit 17 mit der zentralen Recheneinrichtung 7 kommuniziert.
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Wie bereits ausgeführt, ist die Kamera 3 in 2 vereinfacht dargestellt. Der Bildsensor 15 kann dabei neben dem tatsächlichen Bild-Array, mittels welchem die analogen Bilder erzeugt werden, auch einen analogen Verstärker aufweisen, mittels welchem die analogen Bilder mit einem Verstärkungsfaktor G verstärkt werden. Außerdem kann der Bildsensor 15 auch einen AD-Wandler beinhalten, mittels welchem die analogen Bilder in digitale Bilder umgewandelt werden.
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Mittels der Steuereinheit 17 können verschiedene Betriebsparameter des Bildsensors 15 eingestellt werden. Unter anderem wird der genannte Verstärkungsfaktor G, eine Bildrate FR sowie eine Belichtungszeit E mittels der Steuereinheit 17 eingestellt. Alternativ können diese Betriebsparameter G, FR, E auch durch die zentrale Recheneinrichtung 7 vorgegeben werden.
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Die Kamera 3 beinhaltet auch einen Temperatursensor 18, der die aktuelle Temperatur T des Bildsensors 15 erfasst und an die Steuereinheit 17 übermittelt. Alternativ kann die Temperatur T auch rechentechnisch anhand der Bilddaten bestimmt werden.
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Die Kamera 3 kann zwischen einem Normallichtmodus NLM und einem Schwachlichtmodus LLM umgeschaltet werden. Das Umschalten der Kamera 3 wird nun Bezug nehmend auf 3 näher erläutert: Das Verfahren startet in einem Schritt S1 und geht zu einem Schritt S2 über, in welchem der Normallichtmodus NLM aktiviert wird. Hier wird die Bildrate FR auf einen ersten Wert eingestellt, beispielsweise 30 Bilder pro Sekunde. In diesem Normallichtmodus ist auch der Verstärkungsfaktor G und die Belichtungszeit E geringer als in dem Schwachlichtmodus LLM.
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Die Steuereinheit 17 überprüft dann fortlaufend und in Echtzeit, ob der aktuelle Verstärkungsfaktor G eine erste Schwelle TG1 überschreitet. Falls G größer als TG1 ist, geht das Verfahren zu einem Schritt S3 über, in welchem die Kamera 3 in den Schwachlichtmodus LLM umgeschaltet wird. In diesem Schwachlichtmodus LLM wird die Bildrate FR auf einen zweiten Wert reduziert, der beispielsweise 15 Bilder pro Sekunde betragen kann. Befindet sich die Kamera 3 im Schwachlichtmodus, so überprüft die Steuereinheit 17, ob der Verstärkungsfaktor G eine zweite Schwelle TG2 unterschreitet. Diese zweite Schwelle TG2 ist kleiner als die erste Schwelle TG1. Alternativ kann auch eine gleiche Schwelle verwendet werden. Durch Vorsehen von zwei verschiedenen Schwellen TG1 und TG2 wird eine Hysterese implementiert, sodass die Umschaltung insgesamt robuster erfolgt. Es werden somit häufige Schaltvorgänge verhindert.
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Die beiden Schwellen TG1 und TG2 können auch in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur T eingestellt werden. Ein Verfahren zur Einstellung der Schwellen TG1 und TG2 wird Bezug nehmend auf 4 näher erläutert:
Dieses Verfahren startet in einem Schritt S10 und geht zu einem Schritt S11 über, in welchem die erste Schwelle TG1 auf einen ersten Schwellwert TG11 eingestellt wird. Gleichzeitig wird die zweite Schwelle TG2 auf einen zweiten Wert TG21 eingestellt, wobei TG21 < TG11.
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Überschreitet nun die Temperatur T einen ersten Temperaturschwellwert TT1, so geht das Verfahren zu einem weiteren Schritt S12 über, in welchem die beiden Schwellen TG1 und TG2 reduziert werden und hierbei auf einen dritten Wert TG12 respektive einen vierten Wert TG22 eingestellt werden, wobei TG12 < TG11 und TG22 < TG21. Es kann vorzugsweise auch folgende Beziehung gelten: (TG12 – TG22) = (TG11 – TG21). Mit anderen Worten kann die Differenz zwischen der ersten Schwelle TG1 und der zweiten Schwelle TG2 konstant bleiben.
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Unterschreitet nun die Temperatur T wieder einen zweiten Temperaturschwellwert TT2, so geht das Verfahren wieder zum Schritt S11 zurück, so dass die Schwellen TG1 und TG2 wieder erhöht werden. Der zweite Temperaturschwellwert TT2 ist dabei kleiner als der erste Temperaturschwellwert TT1. Auch somit wird eine Hysterese bereitgestellt, so dass eine häufige Umschaltung zwischen den Schwellen verhindert wird. Alternativ kann jedoch auch ein einziger Temperaturschwellwert verwendet werden. Dann gilt:
TT1 = TT2.
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Im Ausführungsbeispiel können folgende Werte verwendet werden: TT1 = 70°C und TT2 = 65°C. Im Allgemeinen kann eine Differenz zwischen den Temperaturschwellwerten TT1 und TT2 in einem Wertebereich von 0 bis 10°C liegen.
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In der Steuereinheit 17 (oder alternativ in der Recheneinrichtung 7) wird auch eine Bildkorrekturfunktion implementiert, welche zur Kompensation eines Lichtabfalls im Randbereich der Bilder dient, der durch die Optikeinrichtung 16 und, genauer gesagt, durch den breiten Öffnungswinkel größer als 160° hervorgerufen wird. Diese Bildkorrekturfunktion sieht vor, dass die Helligkeitswerte – nämlich die Y-Werte – der Bildpunkte im Randbereich der Bilder mit einem Kompensationsfaktor multipliziert und somit verstärkt werden. Dieser Kompensationsfaktor kann auch für unterschiedliche Bildpunkte unterschiedlich sein, nämlich abhängig von dem Abstand zum Rand des Bilds. Der Kompensationsfaktor kann insbesondere zum Bildrand hin größer sein.
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Diese Bildkorrekturfunktion wird nun ausschließlich in dem Normallichtmodus NLM aktiviert und beim Umschalten in den Schwachlichtmodus LLM deaktiviert. Wird die Kamera 3 wieder in den Normallichtmodus NLM umgeschaltet, so wird die Bildkorrekturfunktion wieder aktiviert. Das Aktivieren und das Deaktivieren der Bildkorrekturfunktion ist somit abhängig von der aktuellen Helligkeit der Umgebung 9, 10, 11, 12 des Kraftfahrzeugs 1.
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Alternativ zu einem Nicht-HDR-Bildsensor 15 kann auch ein HDR-Bildsensor 15 eingesetzt werden, mittels welchem HDR-Bilder der Umgebung 9, 10, 11, 12 bereitgestellt werden. Zur Bereitstellung eines HDR-Bilds werden dabei zwei herkömmliche Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten E aufgenommen und zu einem HDR-Bild zusammen verarbeitet. Die Bildkorrekturfunktion kann hier ausschließlich auf dasjenige Bild bzw. auf diejenigen Bildpunkte angewendet werden, welche bei der höheren Belichtungszeit erzeugt wurden.
