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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrerassistenz in einem Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung, wobei durch die Beleuchtungseinrichtung eine Lichtverteilung auf eine Fläche vor dem Kraftfahrzeug projiziert wird.
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Beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einem sportlichen Fahren ist es vorteilhaft, wenn dem Fahrer möglichst viele Informationen über eine momentane Fahrsituation gegeben werden. Zugleich muss jedoch vermieden werden, den Fahrer durch eine Vielzahl von verschiedenen Anzeigeinstrumenten zu überlasten. Um dies zu erreichen ist es beispielsweise bekannt, dass die Anzeigen eines Kraftfahrzeugs nach den Vorstellungen eines Fahrers konfiguriert werden können, so dass stets nur die vom Fahrer gewünschten bzw. für den Fahrer relevanten Informationen dargestellt werden. Ergänzend ist es auch bekannt alternative Informationskanäle, beispielsweise haptische Informationskanäle, wie das Vibrieren von Fahrzeugteilen, oder akustische Informationskanäle, wie Sprachausgaben im Kraftfahrzeug, zur Fahrerinformation zu nutzen.
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Beim sportlichen Fahren ist es jedoch gewünscht, Informationen zum einen stets präsent zu haben und zum anderen die Informationsübermittlung so zu gestalten, dass eine zusätzliche Interpretation der Information durch den Fahrer nicht notwendig ist.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, um einem Fahrer wesentliche Fahrinformationen klar und eindeutig darzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Lichtverteilung durch eine lokal unterschiedliche Beleuchtungsstärke und/oder eine unterschiedliche Beleuchtungsfarbe einen Achslageanzeiger, der die Orientierung einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs abbildet, und/oder einen Idealspuranzeiger, der eine durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs aus das Umfeld des Kraftfahrzeugs betreffenden Umfelddaten und/oder das Kraftfahrzeug betreffenden Daten berechnete Ideallinie abbildet, darstellt.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dem Fahrer Informationen durch die Art der Beleuchtung des Fahrzeugumfelds zu vermitteln. Wesentliche Informationen, die dem Fahrer helfen können ein Kraftfahrzeug sicher und sportlich zu führen, sind eine mögliche Ideallinie für das Kraftfahrzeug und die Orientierung des Kraftfahrzeugs, insbesondere die Lage der Fahrzeuglängsachse. Diese beiden Informationen sind auch gut zur Darstellung im Fahrzeugumfeld geeignet. Die Ideallinie bzw. der Idealfahrschlauch entspricht ohnehin einer Linie im Fahrzeugumfeld bzw. einem Schlauch im Fahrzeugumfeld und kann durch eine entsprechende Ausleuchtung der Linie bzw. des Schlauchs markiert werden. Die Achslage der Fahrzeuglängsachse kann besonders gut visualisiert werden kann, indem die Fahrzeuglängsachse visuell durch einen beleuchteten Streifen, einen beleuchteten Pfeil oder Ähnliches visualisiert wird.
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Die Darstellung des Achslageanzeigers bzw. des Idealspuranzeigers kann dabei insbesondere durch harte Hell-Dunkel-Übergänge, das heißt durch plötzliche Variationen der Beleuchtungsstärke der ausgeleuchteten Fläche erreicht werden. Ein solcher harter Hell-Dunkel-Übergang kann insbesondere erreicht werden, wenn das Kraftfahrzeug eine Beleuchtungseinrichtung zur adaptiven Beleuchtung des Fahrzeugumfelds aufweist. So sind beispielsweise Scheinwerfer bekannt, die aus einer Vielzahl einzeln oder in Gruppen ansteuerbarer Leuchtdioden aufgebaut sind, wobei die einzelnen Leuchtdioden oder Gruppen von Leuchtdioden jeweils einen festen Raumwinkel ausleuchten. Durch entsprechende Ansteuerung der Leuchtdioden bzw. Gruppen von Leuchtdioden können so leicht Hell-Dunkel-Übergänge im Fahrzeugumfeld erzeugt werden. Nach einem ähnlichen Prinzip ist auch eine farbige Ausleuchtung des Kraftfahrzeugumfelds mit Lichtquellen verschiedener Farben möglich. Hierzu können beispielsweise für jeden Raumwinkelbereich mehrere Leuchtdioden verschiedener Farbe vorgesehen sein. Statt einzelner Leuchtdioden ist es jedoch auch möglich Scheinwerfer mit einem Flächenmodulationselement zur Flächenmodulation der Helligkeit, beispielsweise einem Mikrospiegelarray oder einer Flüssigkristallmatrix zu nutzen. Auch scannende Beleuchtungseinrichtungen, die auf dem Scannen einer Lichtquelle durch eine Ablenkeinheit basieren, sind nutzbar. Ergänzend oder alternativ zur Nutzung von am Kraftfahrzeug ohnehin vorhandene Beleuchtungseinrichtungen, wie beispielsweise Frontscheinwerfern, können zur Darstellung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers auch eine oder mehrere separate Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen sein.
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Die dargestellte Fahrzeuglängsachse kann insbesondere eine zentrale, durch die Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgegebene, Achse sein und/oder die Achse kann derart gewählt sein, dass sie senkrecht zur Hinterachse steht. Die Darstellung des Achslageanzeigers bezüglich des Kraftfahrzeugs kann dabei fest vorgesehen sein. Dies ist beispielsweise möglich, indem eine Beleuchtungseinrichtung zur Darstellung des Achslageanzeigers genutzt wird, die bei Aktivierung stets einen Achslageanzeiger an einer festen Position bezüglich des Kraftfahrzeugs auf die Fläche vor dem Kraftfahrzeug projiziert. Dies ist beispielsweise durch eine entsprechende Ausbildung eines der Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Reflektors oder einer der Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Blende möglich. Vorteilhaft kann die Darstellung des Achslageanzeigers jedoch wie später erläutert in Abhängigkeit der Umfelddaten, die durch wenigstens ein Umfelderfassungsmittel des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Kamera, erfasst werden, angepasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem Achslageanzeiger ist es im erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich einen Idealspuranzeiger darzustellen. Die Berechnung von Ideallinien bzw. eines Idealfahrschlauchs für ein Kraftfahrzeug ist im Stand der Technik bekannt und soll daher nicht näher erläutert werden. Rein beispielhaft sei die Berechnung einer Ideallinie durch einen A*-Verfahren genannt. Die Darstellung einer Ideallinie kann durch vielfältige verschiedene Idealspuranzeiger erfolgen. So kann beispielsweise der Verlauf der Ideallinie durch eine stärkere Beleuchtung der Fläche von dem Kraftfahrzeug entlang der Ideallinie hervorgehoben werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ideallinie farbig hervorzuheben oder Ähnliches. Auch ein Idealfahrschlauch kann entsprechend dargestellt werden.
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Zur farbigen Hervorhebung des Achslageanzeigers oder des Idealspuranzeigers ist besonders vorteilhaft, wenn mehrere getrennt steuerbare farbige Beleuchtungseinrichtungen genutzt werden können. Durch die unabhängige Ansteuerung der einzelnen Beleuchtungseinrichtungen können in verschiedenen Bereichen der Fläche vor dem Kraftfahrzeug verschiedene Farbmischungen dargestellt werden.
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Wie erwähnt kann insbesondere der Achslageanzeiger an einer fest vorgegebenen Position und mit einer fest vorgegebenen Orientierung und Form bezüglich des Kraftfahrzeugs dargestellt werden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn sowohl die Darstellung des Achslageanzeigers als auch die Darstellung des Idealspuranzeigers in Abhängigkeit erfasster Umfelddaten angepasst werden. Die notwendigen Umfelddaten können insbesondere durch eine Kamera im Frontbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Aus den Umfelddaten können verschiedene Informationen gewonnen werden, die bei der Darstellung des Achslageanzeigers bzw. des Idealspuranzeigers genutzt werden können. So können mit bekannten Bilderkennungsalgorithmen die Lage und Form der Fläche vor dem Kraftfahrzeug, auf die die Lichtverteilung projiziert wird, erkannt werden und die Darstellung des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers können angepasst werden, um Verzerrungen aufgrund der Form oder der Lage der Fläche zu vermeiden. Zudem kann aus den Umfelddaten, insbesondere unter Berücksichtigung einer bekannten Beleuchtungsstärke durch Beleuchtungsmittel des Kraftfahrzeugs, ermittelt werden, wie stark verschiedene Bereiche der Fläche vor dem Kraftfahrzeug von fahrzeugfremden Lichtquellen beleuchtet werden. Damit kann die Beleuchtungsstarke durch die Beleuchtungseinrichtung so gewählt werden, dass vorgegebene Gesamtbeleuchtungsstärken erreicht werden. Es ist also möglich gewisse Bereiche der Fläche, die durch fahrzeugfremde Lichtquellen bereits stark beleuchtet sind, durch die Beleuchtungseinrichtung weniger anzustrahlen als Bereich der Fläche, die von fahrzeugfremden Lichtquellen nicht oder weniger beleuchtet sind. Damit kann insgesamt eine kontrastreiche Darstellung des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers erreicht werden.
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Der Achslageanzeiger und/oder der Idealspuranzeiger können durch Beleuchtung wenigstens eines Anzeigebereichs der Fläche durch die Beleuchtung mit einer Beleuchtungsstärke dargestellt werden, die höher oder niedriger ist als die Beleuchtungsstärke, mit der alle den Anzeigebereich umgebenden oder an diesen angrenzenden Bereiche der Fläche beleuchtet werden. Damit bildet der Anzeigebereich einen besonders hellen oder besonders dunklen Bereich der Fläche, der sich gegenüber den umgebenden und angrenzenden Bereichen der Fläche abhebt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Achslageanzeiger und/oder der Idealspuranzeiger derart dargestellt werden, dass sie von einer Begrenzungslinie umgeben sind, die mit einer höheren oder niedrigeren Beleuchtungsstärke dargestellt wird als die die Begrenzungslinie umgebenden Bereiche.
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Alternativ ist es möglich, dass der Achslageanzeiger und/oder der Idealspuranzeiger durch Beleuchtung wenigstens eines Anzeigebereichs der Fläche durch die Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsfarbe dargestellt wird, die sich von der Beleuchtungsfarbe, mit der alle den Anzeigebereich umgebenden und an diesen angrenzenden Bereiche der Fläche beleuchtet werden, unterscheidet. Eine farbige Hervorhebung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers ist insbesondere vorteilhaft, da selbst bei insgesamt hoher Helligkeit der Fläche vor dem Kraftfahrzeug dennoch eine klare und eindeutige Darstellung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers möglich ist. Auch bei einer farbigen Hervorhebung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers ist es möglich, dass der Achslageanzeiger bzw. der Idealspuranzeiger durch eine Begrenzungslinie hervorgehoben wird. In diesem Fall wird die Begrenzungslinie mit einer Farbe beleuchtet, die von der Beleuchtungsfarbe der umgebenden Bereiche unterschiedlich ist.
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Bei Darstellung eines Achslageanzeigers kann der Anzeigebereich insbesondere rechteckig und/oder pfeilförmig sein. Insbesondere kann eine Seite des Anzeigebereichs senkrecht zur Fahrzeughinterachse bzw. parallel zu einer karosserieseitig vorgegebenen Fahrzeuglängsachse stehen und diese Seite kann insbesondere länger als die weitere Seite des Rechtecks sein. Ein dargestellter Pfeil kann insbesondere in die Richtung der Fahrzeuglängsachse zeigen und im Speziellen senkrecht zur Hinterachse stehen.
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Bei Anzeige eines Achslageanzeigers ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Anzeigebereich im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Fahrzeuglängsachse ist. Durch diese Art der Darstellung wird dem Fahrer neben der Richtung der Fahrzeuglängsachse gleichzeitig noch die Lage der Zentralachse des Kraftfahrzeugs verdeutlicht. In Verbindung mit einer rechteckigen Darstellung mit der längeren Seite parallel zur Fahrzeuglängsachse oder einer Pfeildarstellung wird zugleich eine besonders klar verständliche Art der Darstellung des Achslageranzeigers erreicht.
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Die Spiegelsymmetrie der Darstellung des Achslageanzeigers ist offensichtlich durch mehrere Faktoren eingeschränkt. So kann die Spiegelsymmetrie durch die Konstruktion des Kraftfahrzeugs, eine nicht perfekte Einstellung der Beleuchtungseinrichtung, Abweichungen an Bauteilen oder Ähnliches gestört sein.
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Alternative wäre es beispielsweise möglich, den Achslageanzeiger so auszubilden, dass dem Fahrer neben der Achslage des Kraftfahrzeugs die Fahrzeugbreite dargestellt wird, beispielsweise indem der Achslageanzeiger als ein rechteckiger Anzeigebereich mit der Breite des Kraftfahrzeugs dargestellt wird oder indem der Achslageanzeiger als zwei rechteckige Bereich dargestellt wird, die die seitlichen Begrenzungen des Kraftfahrzeugs senkrecht zur Hinterachse verlängern.
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Wird ein Ideallinienanzeiger dargestellt, so kann der Anzeigebereich insbesondere linienförmig sein und entlang der berechnenden Ideallinie verlaufen oder der Anzeigebereich kann schlauchförmig sein, wobei zwei Seiten des Schlauches parallel zur Ideallinie verlaufen. Alternativ wäre es möglich einen idealen Fahrschlauch für das Kraftfahrzeug zu berechnen, der eine gewisse Breite aufweist. In diesem Fall kann zur Darstellung der Ideallinie beispielsweise ein Idealspuranzeiger dargestellt werden, der zentral in einem idealen Fahrschlauch verläuft.
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Vorteilhaft kann eine Beleuchtungseinrichtung mit lokal steuerbarer Beleuchtungsstärke genutzt werden, wobei die lokale Beleuchtungsstärke durch die Steuerungseinrichtung gesteuert wird. Dabei kann insbesondere eine getrennte Steuerung der Leuchtstärke für mehrere Raumwinkel möglich sein. Die Steuerung kann dabei in einer Aktivierung bzw. Deaktivierung der Beleuchtung für bestimmte Raumwinkel bestehen, es ist jedoch insbesondere möglich, dass die Beleuchtungsstärke für gewisse Raumwinkel in mehreren Stufen oder kontinuierlich steuerbar ist. Ist die Beleuchtungseinrichtung zur farbigen Beleuchtung der Fläche vor dem Kraftfahrzeug ausgebildet, ist es insbesondere möglich die Beleuchtungsstärke einzelner Leuchtfarben getrennt zu regeln oder die Gesamtbeleuchtungsstärke vorzugeben und zusätzlich eine Leuchtfarbe zu spezifizieren.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann dabei insbesondere aus mehreren einzelnen oder in Gruppen ansteuerbaren Lichtquellen, insbesondere LED's, bestehen, ein Flächenmodulationselement zur Flächenmodulation der Helligkeit umfassen oder eine Ablenkeinheit zum Scannen eines Lichtstrahls umfassen. Das Scannen des Lichtstrahls kann dabei ausreichend schnell erfolgen, dass ein für das menschliche Auge stehendes Bild entsteht.
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Um die Darstellung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers zu verbessern ist es möglich, dass durch die Steuereinrichtung aus den das Kraftfahrzeug betreffenden Daten und/oder den Umfelddaten eine Sollposition und/oder eine Sollorientierung und/oder eine Sollform des Achslageranzeigers und/oder des Idealspuranzeigers und eine dementsprechende Sollhelligkeitsverteilung auf der Fläche bestimmt wird und die Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit der Sollhelligkeitsverteilung und der Umfelddaten steuert. Dabei können die Anpassungen der Sollposition und/oder der Sollorientierung und/oder der Sollform des Achslageanzeigers bzw. des Idealspuranzeigers insbesondere genutzt werden, um Verzerrungen oder andere Fehldarstellung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers durch eine Projektion auf eine nicht ebene oder in einem Winkel zum Kraftfahrzeug stehende Fläche zu minimieren. Der erfindungsgemäße Zwischenschritt, dass zunächst eine Sollhelligkeitsverteilung berechnet wird und die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit der Sollhelligkeitsverteilung und der Umfelddaten erfolgt, ermöglicht es insbesondere, die Beleuchtung der Fläche vor dem Kraftfahrzeug durch fahrzeugfremde Lichtquellen und/oder durch Lichtquellen des Kraftfahrzeugs, die am erfindungsgemäßen Verfahren nicht beteiligt sind, zu berücksichtigen und die Beleuchtungsstärke durch die Beleuchtungseinrichtung entsprechend anzupassen.
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Dabei können die Umfelddaten durch die Steuereinrichtung ausgewertet werden, um eine Krümmung der Fläche und/oder eine relative Lage der Fläche zum Kraftfahrzeug zu erkennen, und es können in Abhängigkeit der Krümmung und/oder der Lage die Sollposition und/oder die Sollorientierung und/oder die Sollform durch die Steuereinrichtung angepasst werden.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung zur Projektion einer Lichtverteilung auf eine Fläche vor dem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung einer der Ausführungsformen des oben beschriebenen Verfahrens gebildet ist. Dabei ist die Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs insbesondere ausgebildet eine Lichtverteilung auf eine Fläche vor dem Kraftfahrzeug zu projizieren, so dass durch unterschiedliche Beleuchtungsstärken und/oder unterschiedliche Beleuchtungsfarben der Lichtverteilung der Achslageanzeiger und/oder der Idealspuranzeiger dargestellt werden.
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Dabei kann die Beleuchtungseinrichtung einen Reflektor und/oder eine Blende umfassen, der bzw. die zur Anpassung der Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung zur Projektion des Achslageanzeigers ausgebildet ist. Dadurch wird bei Aktivierung der Beleuchtungseinrichtung stets und ohne weitere Steuerung ein Achslageanzeiger an einer festen Position bezüglich des Kraftfahrzeugs auf eine Fläche vor dem Kraftfahrzeug projiziert.
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Insbesondere ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, die Beleuchtungseinrichtung zur Projektion eines vorgegebenen Kalibriermusters auf die Fläche anzusteuern, und dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein Umfelderfassungsmittel zur Erfassung des derart ausgeleuchteten Bereichs umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Auswertung der durch das Umfelderfassungsmittel erfassten Daten zur Gewinnung einer Kalibrierinformation ausgebildet ist. In diesem Fall kann besonders leicht eine Kalibrierung des wenigstens einen Umfelderfassungsmittels des Kraftfahrzeugs und der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Darstellung des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers stellt hohe Anforderung an die Kalibrierung der Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs. Selbst bei geringen Abweichungen der Einstellung der Beleuchtungseinrichtung von einer erwarteten Einstellung der Beleuchtungseinrichtung bei der Bestimmung des gewünschten Darstellungsortes des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers kann einen starken Einfluss auf die Darstellung haben. Während für eine korrekte Darstellung des Achslageanzeigers insbesondere eine exakte Einstellung der Beleuchtungseinrichtung in Fahrzeugquerrichtung notwendig ist, erfordert die korrekte Darstellung eines Idealspuranzeigers die exakte Einstellung der Beleuchtungseinrichtung sowohl in Fahrzeughochrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung.
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Bei einer erfindungsgemäßen Aufnahme von Kalibrierinformationen ist es jedoch möglich, die tatsächliche Einstellung der Beleuchtungseinrichtung durch ein einfaches Verfahren zu erfassen und die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung entsprechend anzupassen. Hierzu ist es ausschließlich notwendig, dass das Kraftfahrzeug auf eine vorzugsweise ebenen Fläche, zumindest jedoch auf eine Fläche deren Form durch die Umfelderfassungsmittel des Kraftfahrzeugs erfasst werden kann, ein definiertes Kalibriermuster projiziert. Durch die Erfassung der Position und Orientierung des Kalibriermusters relativ zum Kraftfahrzeug sowie der Form des Kalibriermusters durch das Umfelderfassungsmittel können durch die Steuereinrichtung die exakte Einstellung der Beleuchtungseinrichtung sowie weitere Informationen über die Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Bauteil bedingte Abweichungen von ausgeleuchteten Winkeln oder Ähnliches, erfasst werden.
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Das Kalibriermuster kann dabei insbesondere im laufenden Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs projiziert und erfasst werden. Dabei wird das Kalibriermuster vorzugsweise nur für kurze Zeit projiziert, so dass es für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht wahrnehmbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Projektion für weniger als 20 ms. Dabei kann das Kalibriermuster während der Projektion des Achslageanzeigers und/oder Idealspuranzeigers oder auch unabhängig von dieser Projektion projiziert werden. Das Kalibriermuster kann insbesondere in vorgegebenem zeitlichen Abstand wiederholt projiziert werden.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Beleuchtungseinrichtung zur Darstellung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers in Abhängigkeit von der Kalibrierinformation anzusteuern. Durch die Nutzung der Kalibrierinformation bei der Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung können die vorangehend beschriebenen Probleme bezüglich der Einstellung der Beleuchtungseinrichtung vermieden werden und eine korrekte Darstellung des Achslageanzeigers bzw. des Idealspuranzeigers ist nahezu unabhängig von der Einstellung der Beleuchtungseinrichtung möglich.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann insbesondere eine Halbleiterlichtquelle sein oder eine Halbleiterlichtquelle umfassen. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung umfassen und die Halbleiterlichtquelle kann einen Laser und eine durch die Steuereinrichtung steuerbare Ablenkeinheit, insbesondere einen Spiegel, umfassen, oder die Halbleiterlichtquelle kann mehrere durch die Steuereinrichtung einzeln oder in Gruppen steuerbare Leuchtdioden umfassen. Durch einen Laser können bestimmte Raumwinkel mit sehr hoher Präzision ausgeleuchtet werden. Insbesondere sind durch die Nutzung eines Lasers sehr scharfe Hell-Dunkle-Übergänge möglich. Laser können typischerweise nur Licht in einem sehr schmalen Frequenzbereich, das heißt mit einer Farbe, abgeben. Häufig ist es jedoch gewünscht, dass die Beleuchtungseinrichtung weißes Licht abgibt. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem ein Laser, der blaues Licht oder Strahlung im Ultraviolettbereich abgibt, genutzt wird, wobei hinter dem Laser ein Konverter angeordnet wird, der die abgegebene Strahlung zumindest teilweise in niederfrequentes Licht wandelt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Straße aus dem Blickwinkel des Fahrers eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
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2 eine Verkehrssituation,
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3 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 schematisch die Projektion eines Kalibriermusters durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, und
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5 schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt schematisch das Sichtfeld des Fahrers eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. Im Sichtbereich 1 des Fahrers erkennt der Fahrer durch die Windschutzscheibe die vor ihm liegende Straße 2, die im weiteren Straßenverlauf eine Kurve 3 aufweist. Um den Fahrer zusätzliche Informationen bereitzustellen, werden die Beleuchtungseinrichtungen des Kraftfahrzeugs durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs derart angesteuert, dass die Fläche vor dem Kraftfahrzeug, also die Straße 2, derart beleuchtet wird, dass ein schlauchförmiger Bereich heller erleuchtet wird um einen Idealspuranzeiger 4 darzustellen und ein rechteckförmiger Bereich mit geringerer Helligkeit beleuchtet wird, um einen Achslageanzeiger 5 darzustellen. Der Achslageanzeiger 5 wird hier als ein rechteckiger Bereich im Sichtfeld des Fahrers auf der Straße 2 dargestellt, der derart beleuchtet wird, dass die Helligkeit im Bereich des Achslageanzeigers 5 geringer ist als die Helligkeit in alle den Achslageanzeiger umgebenden Bereichen. Um eine besonders gute Erkennbarkeit des Achslageanzeigers 5 zu gewährleisten, kann hierbei die Beleuchtung des Bereichs, in dem Achslageanzeiger 5 auf der Fläche vor dem Kraftfahrzeug dargestellt wird, durch kraftfahrzeugfremde Lichtquellen berücksichtigt werden. Wird beispielsweise ein Bereich des Achslageanzeigers 5 durch eine weitere Lichtquelle stärker beleuchtet, so kann die Beleuchtungsstärke durch die fahrzeugeigene Lichtquelle in diesem Bereich abgesenkt werden.
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Neben dem Achslageanzeiger 5 wird auch der Idealspuranzeiger 4 dargestellt. Der Idealspuranzeiger 4 dient dazu, dem Fahrer die Idealspur anzuzeigen und den Fahrer auf die ideale Fahrlinie „zu ziehen”. Die schlauchförmige Darstellung in 1 erfolgt derart, dass die zwei Seiten des Schlauchs parallel zu einer berechneten Ideallinie verlaufen.
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2 zeigt schematisch eine Verkehrssituation, in der ein Kraftfahrzeug 6 die Fläche von dem Kraftfahrzeug, die insbesondere die Straße 7 umfasst, derart ausleuchtet, dass für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 6 ein Achslageanzeiger 11 und ein Idealspuranzeiger 13 dargestellt werden. Das Kraftfahrzeugs 6 weist eine nicht gezeigte Beleuchtungseinrichtung auf, die den durch die gestrichelte Linie 8 begrenzten Bereich mit raumwinkelabhängige Intensität ausleuchten kann. Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 6 kann dabei für jeden der ausleuchtbaren Raumwinkel die Stärke der Beleuchtung vorgeben. Durch nichtgezeigte Umfelderfassungsmittel des Kraftfahrzeugs 6, insbesondere Kameras, werden Umfelddaten erfasst. Aus den Umfelddaten sowie weiteren Daten, wie der Kraftfahrzeugposition einer digitale Karte, Geschwindigkeitsinformationen und Ähnlichem kann durch die Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 6 die Ideallinie 9 für das Kraftfahrzeug 6 berechnet werden. Zudem sind in der Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 6 Informationen über die Lage der Fahrzeuglängsachse hinterlegt.
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Um dem Fahrer wesentliche Informationen für ein zügiges Fahren möglichst offensichtlich zur Verfügung zu stellen, wird durch die Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 6 die Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 6 derart gesteuert, dass auf der Fläche vor dem Kraftfahrzeug für den Fahrer sichtbar der Idealspuranzeiger 13 sowie der Achslageanzeiger 11 dargestellt werden. Der Idealspuranzeiger 13 wird dadurch dargestellt, dass die Beleuchtungsstärke in einem Bereich der durch die beiden gestrichelten Linien 10 markiert ist, um die Ideallinie 9 erhöht wird. Dadurch wird die Ideallinie durch einen hell erleuchteten Streifen innerhalb des normal beleuchteten Fahrzeugumfelds hervorgehoben. Insbesondere für sportliche Fahrmanöver aber auch zur Voraussage der momentanen Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs ist es zudem vorteilhaft, dem Fahrer die Lage der Fahrzeuglängsachse zu verdeutlichen. Hierzu wird der Achslageanzeiger 11 dargestellt, in dem die Umrandungslinie 12 eines pfeilförmigen Bereichs des Achslageanzeigers 11 farbig hervorgehoben wird.
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3 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fahrassistenz in einem Kraftfahrzeug, bei dem auf eine Fläche vor dem Kraftfahrzeug ein Achslageanzeiger und ein Idealspuranzeiger projiziert werden. In Schritt S1 werden zunächst durch Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs, insbesondere durch wenigstens eine Kamera, Umfelddaten erfasst. Die Umfelddaten können durch weitere Informationen, insbesondere die Daten einer digitalen Karte, die im Kraftfahrzeug gespeichert ist, ergänzt werden. Aus den Umfelddaten wird ein Umfeldmodell berechnet, das das Umfeld des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise beschreibt. Die im Verfahren wesentlichen Elemente des Umfeldmodells sind Informationen über die Lage und Form der Fläche, auf die der Achslageanzeiger und der Idealspuranzeiger projiziert werden, sowie Informationen über die Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, insbesondere den Straßenverlauf und die Positionen und Bewegungen weiterer Verkehrsteilnehmer.
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In Schritt S2 wird unter Berücksichtigung des in Schritt S1 berechneten Umfeldmodells sowie aus das Kraftfahrzeug betreffenden Daten, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugposition, eine Ideallinie für das Kraftfahrzeug berechnet. Algorithmen zur Berechnung von Ideallinien für Kraftfahrzeuge aus Umfelddaten und Daten die das Kraftfahrzeug betreffen sind im Stand der Technik bekannt und sollen nicht näher erläutert werden.
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Parallel zur Berechnung der Ideallinie in Schritt S2 wird in Schritt S3 die Form und Lage der Fläche vor dem Kraftfahrzeug, auf die die Lichtverteilung projiziert werden soll, aus dem Umfeldmodell extrahiert. Dabei wird insbesondere eine Krümmung der Fläche und eine Lage der Fläche, also insbesondere eine Verkippung, bezüglich des Kraftfahrzeugs bestimmt. Diese Informationen sind wesentlich, da bei Nichtberücksichtigung dieser Informationen bei Projektion des Achslageanzeigers bzw. des Idealspuranzeigers diese verzerrt dargestellt werden können, was zu einer Fehlinformation des Fahrers führen kann. Die Erkennung der Lage der Fläche bezüglich des Kraftfahrzeugs dient der Erkennung von Steigungen, Gefällen oder Verkippungen im Straßenverlauf. Da bei der Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung diese derart angesteuert wird, dass bestimmte Raumwinkel heller oder weniger hell bzw. mit einer bestimmten Farbe ausgeleuchtet werden, würde eine Steigung bzw. ein Gefälle der Straße zu einer Stauchung bzw. Streckung des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers führen. Während eine solche Stauchung oder Streckung bei einem Achslageanzeiger relativ unkritisch ist, führt sie bei einem Idealspuranzeiger insbesondere beim Umfahren von Objekten oder bei Kurven zu einer Falschanzeige des Idealspuranzeigers. Eine Änderung der seitlichen Verkippung der Fahrbahn kann sowohl bei der Darstellung des Achslageanzeigers als auch bei der Darstellung des Idealspuranzeigers zu einer Verzerrung in Fahrzeugquerrichtung führen und daher die dargestellte Information verfälschen. Daher ist es vorteilhaft, den Verlauf der Straße zu erkennen und die Darstellung entsprechend anzupassen. Eine relative Verkippung der Projektionsfläche des Kraftfahrzeugs kann auch dadurch bedingt sein, dass aufgrund eines Fahrmanövers des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug nickt oder wankt. Auch derartige Lageveränderungen können bei der Darstellung kompensiert werden.
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Im Schritt S4 wird aus der in Schritt S2 bestimmten Ideallinie und der in Schritt S3 bestimmten Form und Lage der Projektionsfläche eine Sollposition, eine Sollorientierung und eine Sollform des Idealspuranzeigers bestimmt. Die Sollposition, Sollorientierung und Sollform können dabei direkt in den Koordinaten des Umfeldmodells bestimmt werden. Vorteilhaft werden jedoch Koordinaten auf einer Ebene genutzt, die parallel zur Längs- und Querachse des Kraftfahrzeugs liegt. Im Schritt S4 wird also bestimmt, welcher Teil des Umfeldes zur Darstellung des Idealspuranzeigers mit welcher Helligkeit und mit welcher Farbe erleuchtet sein soll. Insbesondere werden in diesem Schritt die Sollposition, Sollorientierung und Sollform des Idealspuranzeigers an die Form und Lage der Projektionsfläche angepasst.
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Im Schritt S5 wird die Sollposition, die Sollorientierung und die Sollform des Achslageanzeigers bestimmt. Auch im Schritt S5 werden die Form und Lage der Projektionsfläche berücksichtigt, die Lage der Längsachse des Kraftfahrzeugs ist jedoch bereits in der Steuereinrichtung hinterlegt. Die Lage der Längsachse des Kraftfahrzeugs kann dabei werkseitig gespeichert sein, bei einer regelmäßigen Einstellung der Beleuchtungseinrichtung in die Steuereinrichtung gespeichert werden oder durch einen mit Bezug auf 4 erläuterten Kalibriervorgang, der die Umfeldsensorik und die Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs aufeinander abstimmt, bestimmt werden.
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Im Schritt S6 wird aus den im Schritt S4 und S5 bestimmten Sollpositionen, Sollorientierungen und Sollformen des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers eine Sollhelligkeitsverteilung auf der Fläche bestimmt. Dabei werden die Helligkeits- bzw. Farbwerte des im Schritt S4 berechneten Idealspuranzeigers und des in Schritt S5 berechneten Achslageanzeigers addiert, um eine Sollhelligkeit für Bereich der Fläche vor dem Kraftfahrzeug zu bestimmen. Dabei ist es möglich, absolute Helligkeitswerte zu berechnen. Alternativ kann jedoch auch bereits in Schritt S6 die Helligkeit der Fläche ohne kraftfahrzeugseitige Beleuchtung berücksichtigt werden. Alternativ zu einer Addierung der Helligkeit bzw. der Farbwerte wäre es beispielsweise möglich bei Bereichen, in denen sowohl der Idealspuranzeiger als auch der Achslageanzeiger angezeigt werden soll, ausschließlich den Achslageanzeiger oder ausschließlich den Idealspuranzeiger darzustellen oder zur Bestimmung der Sollhelligkeit in diesen Bereichen jeweils das Maximum oder das Minimum der Helligkeit des Achslageanzeigers und des Idealspuranzeigers in diesem Bereich als Sollhelligkeit festzulegen.
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In Schritt S7 wird aus der Sollhelligkeitsverteilung und den Umfelddaten eine Sollbeleuchtungsstärke für die Bereiche der Fläche, in der der Achslageanzeiger bzw. Idealspuranzeiger dargestellt werden soll, bestimmt. Die Nutzung dieses Zwischenschritt ist vorteilhaft, da es in einer Vielzahl von Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs möglich ist, dass die Fläche von dem Kraftfahrzeug, auf die die Lichtverteilung projiziert wird, bereits von kraftfahrzeugfremden Lichtquellen oder nicht am Verfahren beteiligten Lichtquellen des Kraftfahrzeugs ungleichmäßig ausgeleuchtet ist. Aus den in Schritt S1 erfassten Umfelddaten wird daher für jeden zu beleuchteten Bereich der Fläche eine Helligkeit erfasst, die dieser Bereich aktuell aufweist. Da die Beleuchtungsstärke und damit der Anteil der Helligkeit, der durch am Verfahren beteiligten Lichtquellen in diesem Bereich erzeugt wird, bekannt ist, kann damit eine Helligkeit berechnet werden, die dieser Bereich aufweisen würde, wenn er nicht durch am Verfahren beteiligte Lichtquellen beleuchten würde. Die Sollbeleuchtungsstärke für den Bereich kann anschließend aus der Sollhelligkeit für diesen Bereich und der Helligkeit, die dieser Bereich aufweisen würde, wenn er nicht beleuchtet würde, berechnet werden. Soll die Darstellung des Achslageanzeigers und/oder des Idealspuranzeigers farbig erfolgen, so kann die erläuterte Berechnung für mehrere Farbkomponenten getrennt durchgeführt werden.
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Zuletzt erfolgt im Schritt S7 eine Transformation der Sollbeleuchtungsstärken derart, dass aus der Sollbeleuchtungsstärke in den Koordinaten des Umfeldmodells eine raumwinkelabhängige Sollbeleuchtungsstärke zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung berechnet wird. Dabei können sowohl die Lage des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Nick- bzw. ein Wankwinkel, als auch Kalibrierinformationen, die die relative Position und Ausrichtung der Umfelderfassungsmittel und der Beleuchtungseinrichtung beschreibt, berücksichtigt werden.
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Im Schritt S8 wird die Beleuchtungseinrichtung derart angesteuert, dass die Beleuchtungsstärke und Beleuchtungsfarbe in dem durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Raumwinkelbereichen den im Schritt S7 berechneten Beleuchtungsstärken und Farben entspricht. Anschließend wird das Verfahren ab Schritt S1 wiederholt und es werden erneut Umfelddaten erfasst.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Kalibrierprozesses, mit dem die relative Lage und Ausrichtung wenigstens eines Umfelderfassungsmittels 17 des Kraftfahrzeugs 14 zu einer nicht gezeigten Beleuchtungseinrichtung bestimmt werden kann. Zur Durchführung des Kalibrierprozesses sollte sich das Kraftfahrzeug 14 auf einer flachen Fläche 15, beispielsweise einer Straße oder einem Parkplatz befinden. Der Kalibriervorgang kann bei Stillstand des Kraftfahrzeugs aber auch während des normalen Fahrbetriebs durchgeführt werden.
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Die Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs kann den durch die gestrichelte Linie 16 angedeuteten Bereich der Fläche 15 beleuchten. Durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 14 wird die Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 14 derart angesteuert, dass auf die Fläche 15 ein vorgegebenes Kalibriermuster projiziert wird. In der gezeigten Darstellung wird das Kalibriermuster durch die durch die Beleuchtungseinrichtung stark ausgeleuchteten Bereiche 18, 19, 20 und 21 gebildet. Die Fläche 15 und damit auch die hell beleuchteten Bereiche 18, 19, 20, 21 werden durch das Umfelderfassungsmittel 17 des Kraftfahrzeugs erfasst. Da das projizierte Kalibriermuster bekannt ist, kann das erfasste Kalibriermuster nun mit diesem verglichen werden. Damit können mit hoher Auflösung die relative Orientierung des Umfelderfassungsmittels und der Beleuchtungseinrichtung sowie der erfasste Raumwinkel ermittelt werden. Viele Umfelderfassungsmittel, insbesondere Kameras erfassen mit einem Pixel jeweils einen bestimmten Raumwinkel im Erfassungsbereich des Umfelderfassungsmittels. Ebenso wird eine steuerbare Beleuchtungseinrichtung typischerweise so angesteuert, dass bestimmte Raumwinkelbereiche ausgeleuchtet werden. Durch das beschriebene Kalibrierverfahren kann eine Kalibrierinformation berechnet werden, die eine Zuordnung der entsprechenden Raumwinkelbereiche zueinander und damit eine Zuordnung der angesteuerten Elemente einer Beleuchtungseinrichtung zu den Pixeln eines Umfelderfassungsmittels erlaubt.
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5 zeigt ein Kraftfahrzeug, das zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 22 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 23, die zur steuerbar selektiven Ausleuchtung bestimmter Raumwinkel ausgebildet ist, ein Umfelderfassungsmittel 24, das als Kamera ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung 25. Zudem sind im Kraftfahrzeug weitere Sensoren 27 und ein Navigationssystem 28 angeordnet. Die Kraftfahrzeugkomponenten können beispielsweise über einen CAN-Bus 26 kommunizieren. Die Steuereinrichtung 25 wertet die durch die Kamera erfassten Umfelddaten aus. Die Daten der Kamera können dabei durch Daten einer digitalen Karte aus dem Navigationsgerät 28 sowie Daten der weiteren Sensoren 27 ergänzt werden. Anhand der gesammelten Umfelddaten sowie weiterer das Kraftfahrzeug betreffender Daten kann die Steuereinrichtung 25 eine Ideallinie für das Kraftfahrzeug berechnen. Zudem sind in der Steuereinrichtung 25 Informationen über die Lage der Längsachse des Kraftfahrzeugs 22 gespeichert. Die Steuereinrichtung 25 ist ausgebildet die Umfelddaten auszuwerten und wie mit Bezug auf 3 beschrieben, die Beleuchtungseinrichtung 23 derart anzusteuern, dass ein Achslageanzeiger und ein Idealspuranzeiger auf eine Fläche vor dem Kraftfahrzeug projiziert werden.
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Des Weiteren ist die Steuereinrichtung 25 ausgebildet, die Beleuchtungseinrichtung 23 zur Beleuchtung einer Fläche mit einem vorgegebenen Kalibriermuster anzusteuern und die durch die Kamera erfassten Bilddaten auszuwerten um Kalibrierinformationen zu bestimmen, die insbesondere eine Zuordnung der Bildpunkte der Kamera zu den steuerbaren Segmenten der Beleuchtungseinrichtung erlauben.
