DE102013200431A1

DE102013200431A1 - Kamerasystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102013200431A1
Application number: DE201310200431
Authority: DE
Inventors: Volker NIEMZ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem (1) für ein Fahrzeug (10), umfassend eine Vielzahl von Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24), wobei jeder Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) an genau einer vordefinierten Kameraposition (3; 31, 32, 33) an dem Fahrzeug (10) anordenbar ist, und ein Steuergerät (4), das mit den Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) einzeln verbindbar ist, so dass Daten zwischen dem Steuergerät (4) und den Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) austauschbar sind, wobei das Steuergerät (4) eingerichtet ist, zu jedem Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) die Kameraposition (3; 31, 32, 33) zu erkennen, an der der Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) angeordnet ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem für ein Fahrzeug, wobei das Kamerasystem insbesondere eine Vielzahl von Kameras aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems.
In Fahrzeugen werden häufig Kamerasysteme installiert, um dem Fahrer des Fahrzeugs die Sicht auf die nahe Umgebung des Fahrzeugs zu erleichtern. So sind beispielsweise Rückfahrkameras bekannt, die einen rückwärtigen Raum des Fahrzeugs filmen, so dass dem Fahrer beispielsweise beim Einparken eine Hilfestellung gegeben werden kann. Ebenso sind Multikamerasysteme bekannt, die mehrere Bildsensoren aufweisen und aus denen beispielsweise eine Panoramadarstellung der Umgebung generiert werden kann. Um ein solches Multikamerasystem in einem Fahrzeug zu verwenden, ist jedoch ein aufwändiger Kalibrierungsprozess nötig, mit dem die Daten der einzelnen Bildsensoren zusammengefasst werden können.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kamerasystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 umfasst eine Vielzahl von Bildsensoren, wobei jeder Bildsensor an einer vordefinierten Kameraposition anordenbar ist. Beispielsweise kann ein Fahrzeug mehrere Einbauorte für Bildsensoren vorsehen, die von den Bildsensoren des erfindungsgemäßen Kamerasystems besetzt werden. Bevorzugt werden identische Bildsensoren an jeder der vordefinierten Kamerapositionen angebracht. Weiterhin ist ein Steuergerät vorhanden, das mit den Bildsensoren verbindbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, Daten, insbesondere die Bilddaten der Bildsensoren, zwischen dem Steuergerät und den Bildsensoren auszutauschen. Das Steuergerät kann beispielsweise die von den Bildsensoren übertragenen Daten als Videostream interpretieren. Das Steuergerät ist außerdem eingerichtet, zu jedem Bildsensor, der mit dem Steuergerät verbunden ist, die Kameraposition zu erkennen, an der der Bildsensor angeordnet ist. Dies ermöglicht einen einfachen und flexiblen Aufbau des Steuergeräts, da dieses hardwareseitig nicht zwischen unterschiedlichen Verbindungen für die Bildsensoren an den verschiedenen Kamerapositionen unterscheiden muss. Beispielsweise kann für sämtliche Bildsensoren die gleiche Stecker-/ Buchsenform verwendet werden. Dennoch kann das Steuergerät ohne aufwändige Kalibrierung erkennen, welche Bilddaten von welcher Kameraposition gesendet werden. Daher stellt das erfindungsgemäße Kamerasystem ein einfaches und kostengünstiges Produkt dar, das es beispielsweise ermöglicht, dem Fahrer des Fahrzeugs eine Panoramaansicht der Umgebung wiederzugeben.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, das ein Kamerasystem nach einer der oben genannten Ausführungsformen umfasst. Bevorzugt ist dabei zumindest ein Bildsensor in einem linken Außenspiegel des Fahrzeugs, zumindest ein Bildsensor in einem rechten Außenspiegel des Fahrzeugs, zumindest ein Bildsensor in einem Kühlergrill des Fahrzeugs und zumindest ein Bildsensor in einer Kofferraumklappe des Fahrzeugs, besonders bevorzugt in einer Griffmulde der Kofferraumklappe des Fahrzeugs angeordnet. Diese Positionen ermöglichen einerseits eine einfache und kostengünstige Montage des Kamerasystems innerhalb des Fahrzeugs und erlauben andererseits eine ausreichende Rundumsicht, um dem Fahrer des Fahrzeugs relevante Bereiche der Umgebung seines Fahrzeugs darzustellen.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems für ein Fahrzeug. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Vielzahl von Bildsensoren vorgesehen, die an jeweils genau einer vordefinierten Kameraposition an dem Fahrzeug anordenbar sind. Weiterhin muss ein Steuergerät mit den Bildsensoren einzeln verbunden sein, so dass Daten zwischen dem Steuergerät und den Bildsensoren austauschbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest den Schritt, dass das Steuergerät die jeweilige Kameraposition erkennt, an der jeder der Bildsensoren angeordnet ist. Daher ist es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht von Wichtigkeit, auf eine exakte Kontaktierung der Bildsensoren an dem Steuergerät zu achten. Vielmehr können die Bildsensoren beliebig mit dem Steuergerät verbunden werden, da das Steuergerät die Zuordnung der Bildsensoren zu den Kamerapositionen selbständig vornimmt. Dies vereinfacht einerseits die Montage des Kamerasystems und verringert andererseits mögliche Fehlerquellen durch fehlerhaftes Zuordnen der Kameraposition zu den Bildsensoren, beispielsweise durch einen Menschen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät derart ausgebildet, dass dieses die Kameraposition anhand der Daten bestimmt, die von jedem der Bildsensoren übermittelt werden. So sind keine weiteren Informationen mehr nötig, um die korrekte Position jedes Bildsensors zu bestimmen. Dies bedeutet, dass weder hardwareseitig Schutzmechanismen vorgesehen sein müssen, beispielsweise durch verschiedenartige Stecker und Buchsen, andererseits dass dem Steuergerät keine Informationen von außen, wie beispielsweise ein menschlicher Eingriff, der jedem Bildsignals eines Bildsensors die Kameraposition des Bildsensors zuordnet, zugeführt werden müssen. Vorteilhafterweise ist lediglich vorgesehen, dass dem Steuergerät die vordefinierten Kamerapositionen bekannt sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Bildsensor einen Teilbereich des Fahrzeugs aufnimmt, wenn der Bildsensor an einer der vordefinierten Kamerapositionen angebracht ist. So kann das Steuergerät beispielsweise anhand der aufgenommenen Abbildung des Fahrzeugs erkennen, an welcher Kameraposition der jeweilige Sensor angebracht ist. Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass ein Steuergerät die Bilddaten von mehreren Bildsensoren vergleicht, wobei anhand der unterschiedlichen Position der Abbildung der aufgenommenen Fahrzeugbereiche in den Bilddaten der Bildsensoren eine Zuordnung zu den Kamerapositionen ermöglicht wird.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Steuergerät Kanten in von dem Bildsensor übermittelten Bilddaten erkennt. Diese Kanten könnten beispielsweise einen Übergang von einem aufgenommenen Fahrzeugbereich zu der Umgebung des Fahrzeugs darstellen. Mit bekannten Konturen des Fahrzeugs kann anschließend einen Vergleich mit den erkannten Kanten ausgeführt werden, um auf diese Weise denjenigen Fahrzeugbereich zu identifizieren, der von dem Bildsensor aufgenommen wurde. Damit ist eine Zuordnung des Bildsensors zu einer Kameraposition möglich.
Alternativ oder zusätzlich ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Steuergerät Farben in einem von einem der Bildsensoren übermittelten Bild erkennt. Ebenso ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Steuergerät Farbdaten über das Fahrzeug speichert, um so die Farbdaten mit den erkannten Farben zu vergleichen. Alternativ ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Steuergerät eine Schnittstelle aufweist, die Daten mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs austauschen kann, um die Farbdaten über das Fahrzeug von den weiteren Komponenten abzurufen. Auf diese Weise können Bildbereiche bestimmt werden, in denen zwangsläufig ein Bereich des Fahrzeugs abgebildet ist. Anhand der Bildbereiche mit einer Fahrzeugabbildung und den bekannten Kamerapositionen kann das Steuergerät daher ermitteln, an welcher Kameraposition sich der Bildsensor befinden muss, damit die übertragenen Bilddaten entstehen können.
Im Dauerbetrieb übermitteln die Bildsensoren vorteilhafterweise einen Videostream, d.h. einen kontinuierlichen Strom von Bilddaten. Dieser Videostream kann bevorzugt von dem Steuergerät daraufhin unterschieden werden, dass ein Teilbereich des Videostreams statisch ist, während sich ein anderer Bereich dynamisch ändert. Somit ist ein Indiz vorhanden, welche Bereiche des Videostreams eine Umgebung des Fahrzeugs aufnehmen und welche das Fahrzeug selbst aufnehmen. Somit kann auch hier unterschieden werden welche Bildbereiche zu dem Fahrzeug zuzuordnen sind und welche zu der Umgebung des Fahrzeugs. Damit ist eine Zuordnung des den Videostream liefernden Bildsensors zu einer der bekannten Kamerapositionen möglich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuergerät außerdem eingerichtet, anhand des Videostreams von zumindest einem der Bildsensoren eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu dem Bildsensor zu bestimmen. Bevorzugt wird dies mittels der Methode des optischen Flusses erreicht. In diesem Fall ist dem Steuergerät bekannt, ob der Bildsensor an einer Kameraposition angebracht ist, die nach vorne gerichtet ist, oder ob der Bildsensor an einer Kameraposition angeordnet ist, die nach hinten gerichtet ist. Außerdem können Positionen erkannt werden, die einen Blickwinkel des Bildsensors auf eine Seite des Fahrzeugs erlauben. Daher kann auch mittels der Bestimmung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs dem Bildsensor eine vordefinierte Kameraposition zugeordnet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kamerasystem einen in Fahrtrichtung gerichteten Bildsensor, einen in Gegenfahrtrichtung gerichteten Bildsensor, einen relativ zur Fahrtrichtung nach links gerichteten Bildsensor und einen relativ zur Fahrtrichtung nach rechts gerichteten Bildsensor. Mittels dieser Bildsensoren kann eine vollständige Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden, so dass dem Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise Gefahren innerhalb der Umgebung seines Fahrzeugs, bevorzugt durch lückenlose Abbildung der Umgebung, sehr intuitiv dargestellt werden können. Insbesondere müssen für ein solches Kamerasystem vier Bildsensoren mit dem Steuergerät verbunden werden, wobei das Steuergerät selbständig feststellt, an welcher der genannten Positionen jeder Bildsensor angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Übersicht über ein Kamerasystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Kamerasystem 1, das eine Vielzahl von Kameras 2 umfasst. Die Kameras 2 sind an verschiedenen Kamerapositionen 3 angeordnet und mit einem Steuergerät 4 verbunden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel sind drei Kameras 2 vorhanden. Eine erste Kamera 21 ist an einer ersten Kameraposition 31 angeordnet, eine zweite Kamera 22 ist an einer zweiten Kameraposition 32 angeordnet und eine dritte Kamera 23 ist an einer dritten Kameraposition 33 angeordnet. Das Steuergerät 4 weist einen ersten Verbindungsbereich 41 auf, der mit der ersten Kamera 21 verbunden ist, einen zweiten Verbindungsbereich 42, der mit der zweiten Kamera 22 verbunden ist, und einen dritten Verbindungsbereich 43, der mit der dritten Kamera 23 verbunden ist. Die Verbindungsbereiche 41, 42, 43 sind allesamt gleichwertig ausgebildet, so dass beispielsweise auch eine Verbindung der ersten Kamera 21 mit dem zweiten Verbindungsbereich 42 oder dem dritten Verbindungsbereich 43 möglich wäre. Daher muss das Steuergerät 4 eine Zuordnung der Verbindungsbereiche 41, 42, 43 zu den verschiedenen Kamerapositionen 3 vornehmen. Dies geschieht mittels der Bilddaten der Kameras 2.
Anhand charakteristischer Bildmerkmale der Bilddaten der Kameras 2 kann das Steuergerät 4 zuordnen, an welcher Kameraposition 3 sich jede der Kameras 2 befindet. Dies geschieht beispielsweise mittels aufgenommener Bereiche des Fahrzeugs, in dem das Kamerasystem 1 verbaut ist, oder mittels Bestimmung einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs relativ zu jeder der einzelnen Kameras 2. So kann beispielsweise erkannt werden, dass sich die Umgebung auf den ersten Bildsensor 21 zubewegt, was bedeutet, dass das Fahrzeug eine in Blickrichtung des ersten Bildsensors 21 gerichtete Fahrtrichtung aufweist. Wird außerdem beispielsweise erkannt, dass sich die Umgebung des Fahrzeugs von dem zweiten Bildsensor 22 wegbewegt, so bedeutet dies, dass das Fahrzeug eine entgegen der Blickrichtung des zweiten Bildsensors gerichtete Fahrtrichtung aufweist. In diesem Fall kann rückgeschlossen werden, dass der erste Bildsensor 21 an einer Position im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet sein muss, während der zweite Bildsensor 22 an einer Position im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein muss.
Beispielsweise ist in 2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 gezeigt, in dem ein Kamerasystem verwendet ist. Das Kamerasystem umfasst ein Steuergerät 4, das mit vier Bildsensoren verbunden ist. Ein erster Bildsensor 21 ist in einem Kühlergrill 11 des Fahrzeugs 10 angeordnet, ein zweiter Bildsensor 22 in einer Kofferraumklappe 12 des Fahrzeugs 10, ein dritter Bildsensor 23 in einem rechten Außenspiegel 13 des Fahrzeugs 10 und ein vierter Bildsensor 24 in einem linken Außenspiegel 14 des Fahrzeugs 10.
Bei einem derartigen Fahrzeug 10 ist beispielsweise stets der untere Teil eines Bildes, das mit dem ersten Bildsensor 21 und/oder dem zweiten Bildsensor 22 aufgenommen wurde, mit einem Fahrzeuganbauteil belegt. Dies kann beispielsweise ein Nummernschild des Fahrzeugs sein. Der zweite Bildsensor 23 und der vierte Bildsensor 24 wiederum zeigen beispielsweise die linke oder die rechte Flanke des Fahrzeugs in einem Teil des von diesen Bildsensoren aufgenommenen Bildes.
Das Steuergerät 4 kann die Kameraposition 31, 32, 33, 34 jeder der Bildsensoren 21, 22, 23, 24 anhand deren übertragener Bilder identifizieren. So kann beispielsweise eine Farbe des Fahrzeugs erkannt werden, eine Farbe des Nummernschilds erkannt werden, oder aufgenommene Kanten mit Konturen des Fahrzeugs verglichen werden.
Daher kann das Steuergerät 4 insgesamt vier identische Anschlüsse aufweisen, wobei der erste Bildsensor 21, der zweite Bildsensor 22, der dritte Bildsensor 23 und der vierte Bildsensor 24 in beliebiger Weise mit dem Steuergerät 4 verbunden werden können. Unabhängig von einer Reihenfolge der Verbindung erkennt das Steuergerät 4 die zugehörige Kameraposition 31, 32, 33, 34 der einzelnen Bildsensoren 21, 22, 23, 24 selbstständig.

Claims

Kamerasystem (1) für ein Fahrzeug (10), umfassend – eine Vielzahl von Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24), wobei jeder Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) an genau einer vordefinierten Kameraposition (3; 31, 32, 33) an dem Fahrzeug (10) anordenbar ist, und – ein Steuergerät (4), das mit den Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) einzeln verbindbar ist, so dass Daten zwischen dem Steuergerät (4) und den Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) austauschbar sind, – wobei das Steuergerät (4) eingerichtet ist, zu jedem Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) die Kameraposition (3; 31, 32, 33) zu erkennen, an der der Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) angeordnet ist.
Kamerasystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) die Kameraposition (3; 31, 32, 33) anhand von Daten, die von jedem Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) übermittelt werden, erkennt.
Kamerasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) einen Teilbereich des Fahrzeugs (10) aufnimmt, wenn der Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) an der vordefinierten Kameraposition (3; 31, 32, 33) angebracht ist.
Kamerasystem (1) nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät (4) eingerichtet ist, Kanten in einem von einem der Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) übermittelten Bild zu erkennen und die erkannten Kanten mit bekannten Konturen des Fahrzeugs (10) zu vergleichen.
Kamerasystem (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) eingerichtet ist, die Farben in einem von einem der Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) übermittelten Bild zu erkennen und die erkannten Farben mit bekannten Farben des Fahrzeugs (10) zu vergleichen.
Kamerasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) eingerichtet ist, statische Bereiche in einen von einem der Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) übermittelten Videostream von dynamischen Bereichen in dem Videostream zu unterscheiden.
Kamerasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) eingerichtet ist, anhand eines übermittelten Videostreams eines der Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) mittels der Methode des optischen Flusses eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs (10) relativ zu dem Bildsensor (2; 21, 22, 23, 24) zu bestimmen.
Kamerasystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (1) einen in Fahrtrichtung gerichteten Bildsensor, einen entgegen Fahrtrichtung gerichteten Bildsensor, einen relativ zur Fahrtrichtung nach links gerichteten Bildsensor und einen relativ zur Fahrtrichtung nach rechts gerichteten Bildsensor aufweist.
Fahrzeug (10), umfassend ein Kamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Bildsensor (24) in einem linken Außenspiegel (14) des Fahrzeugs (10), zumindest ein Bildsensor (23) in einem rechten Außenspiegel (13) des Fahrzeugs (10), zumindest ein Bildsensor (21) in einem Kühlergrill (11) des Fahrzeugs (10) und zumindest ein Bildsensor (22) in einer Kofferraumklappe (12) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kamerasystems (1) für ein Fahrzeug (10), wobei eine Vielzahl von Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) an jeweils genau einer vordefinierten Kameraposition (3; 31, 32, 33) an dem Fahrzeug anordenbar sind und ein Steuergerät (4) mit den Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) einzeln verbunden ist, so dass Daten zwischen dem Steuergerät (4) und den Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) austauschbar sind, umfassend den Schritt: – Erkennen der jeweiligen Kameraposition (3; 31, 32, 33), an jeder der Bildsensoren (2; 21, 22, 23, 24) angeordnet ist, durch das Steuergerät (4).