DE102013203405A1

DE102013203405A1 - Verfahren zum räumlichen Darstellen des Umfelds eines Objekts

Info

Publication number: DE102013203405A1
Application number: DE201310203405
Authority: DE
Inventors: Raphael Cano; Jose Domingo Esparza Garcia
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-09-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum räumlichen Darstellen des Umfelds eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeugs (5), umfassend die Schritte: Aufzeichnen des Umfelds in Umfelddaten mittels Sensoren, und Rendern einer räumlichen Darstellung aus den Umfelddaten innerhalb eines Abbildungsfensters (2) und aus einer vordefinierten virtuellen Betrachterperspektive (1), wobei als Grundlage für das Rendern eine Vielzahl von individuellen virtuellen Partikeln (3) verwendet wird, die jeweils eine Fläche (4) abbilden, die zumindest einem Teil der räumlichen Darstellung entspricht, so dass sämtliche virtuelle Partikel (3) die räumliche Darstellung vollständig anzeigen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum räumlichen Darstellen des Umfelds eines Objekts. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung dieses Verfahrens sowie ein Fahrzeug, das eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen.
Bei einer virtuellen Darstellung einer dreidimensionalen Szenerie wird üblicherweise sehr großer Wert darauf gelegt, ein Netz zu erzeugen, das die Grundlage für die räumliche Darstellung sein soll. Dieses Netz weist insbesondere dieselbe Form auf, wie die abzubildenden Gegenstände, so dass die einzelnen Elemente, die das Netz bilden, gemeinsam einer Projektionsfläche entsprechen, auf der die räumliche Darstellung der Umgebung renderbar ist.
Jedoch kann es vorkommen, dass nur wenige Informationen über den darzustellenden Raum vorhanden sind. In diesem Fall ist oftmals eine akkurate Erzeugung des Netzes nicht möglich, so dass Verzerrungen auftreten können, die die räumliche Darstellung negativ beeinflussen. Eine detailgetreue Wiedergabe des darzustellenden Raums ist daher oftmals nicht möglich.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik beispielsweise die EP 1 287 494 B1 bekannt, die ein Darstellungsverfahren für dreidimensionale Bilder beschreibt. Dazu soll ein zu renderndes Bild in mehrere rechteckförmige Kacheln unterteilt werden, wobei die Kacheln jeweils einzeln verarbeitet werden können.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum räumlichen Darstellen eines Umfelds eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeugs, umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird das Umfeld des Objekts mittels Sensoren abgetastet, so dass Umfelddaten über das Umfeld aufgezeichnet werden können. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich des Umfelds des Objekts aufgezeichnet wird. Alternativ ist ebenso bevorzugt vorgesehen, dass das komplette Umfeld des Objekts aufgezeichnet wird. Um das so erfasste Umfeld räumlich darzustellen, ist in einem nächsten Schritt das Rendern einer räumlichen Darstellung aus den Umfelddaten vorgesehen. Insbesondere wird die räumliche Darstellung innerhalb eines Abbildungsfensters und aus einer vordefinierten virtuellen Betrachterperspektive dargestellt. Erfindungsgemäß wird als Grundlage für das Rendern eine Vielzahl von individuellen virtuellen Partikeln verwendet. Jedes Partikel bildet jeweils eine Fläche ab, die zumindest einem Teil der räumlichen Darstellung entspricht. Daher zeigen sämtliche virtuellen Partikel die räumliche Darstellung vollständig an. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die virtuellen Partikel unabhängig voneinander sind. Es wird daher insbesondere kein Netz benötigt, um die Grundlage für das Rendern der Umfelddaten zu schaffen.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, dass ein virtuelles Partikel innerhalb des Abbildungsfensters in Abhängigkeit einer gemessenen Entfernung zwischen Objekt und Umfeldkomponente platziert wird. Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass dieses virtuelle Partikel eine Fläche abbildet, die denjenigen Teil der räumlichen Darstellung anzeigt, der der Umfeldkomponente entspricht. Somit kann die Position des virtuellen Partikels im Raum daran bestimmt werden, wo sich die abzubildende Umfeldkomponente in Realität befindet. Die einzelnen Partikel bilden daher bevorzugt eine Repräsentation der Form der Umgebung, so dass ein Grundgerüst zur Verfügung steht, in das die gerenderten Umfelddaten eingebracht werden können. Daher entsteht eine detaillierte und realitätsgetreue virtuelle Repräsentation des Umfelds des Objekts.
Vorteilhafterweise wird die Entfernung zwischen der Umfeldkomponente und dem Objekt durch einen Abstandssensor gemessen, wobei der Abstandssensor bevorzugt an dem Objekt angebracht ist. Der Abstandssensor ermöglicht daher, das Umfeld des Objekts abzutasten, um die für die räumliche Darstellung zu verwendenden Partikel bereits entsprechend der abgetasteten Umgebung innerhalb des Abbildungsfensters zu platzieren. Auf diese Weise kann bevorzugt das zuvor genannte Grundgerüst erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die virtuellen Partikel innerhalb des Abbildungsfensters unabhängig voneinander positioniert. Durch diese Unabhängigkeit ist die Darstellung des Umfelds des Objekts sehr flexibel und realitätsgetreu. Insbesondere werden so Verzerrungen, wie sie bei der Verwendung von Netzen auftreten können, in der Häufigkeit verringert oder ganz vermieden.
Vorteilhafterweise sind die Flächen, die die Partikel abbilden, stets in Richtung der virtuellen Betrachterperspektive ausgerichtet. Auf diese Weise können Löcher in der Darstellung, die durch fehlende Umfelddaten entstehen können, minimiert oder ganz vermieden werden, so dass der Eindruck einer kontinuierlich gerenderten räumlichen Darstellung entsteht.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit auf einer Maschine lesbarem Speichermedium gespeicherten Programmcode. Der Programmcode ist derart eingerichtet, dass das zuvor beschriebene Verfahren durchgeführt, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Unter Computer ist hier insbesondere auch ein Steuergerät eines Fahrzeugs zu verstehen. Das maschinenlesbare Speichermedium kann vorteilhafterweise einen Flash-Speicher umfassen, wobei ebenso bevorzugt das maschinenlesbare Speichermedium auch einen RAM-Speicher oder einen ROM-Speicher umfassen kann. Alternativ oder zusätzlich kann das maschinenlesbare Speichermedium auch Datenträger, wie CDs, DVDs und/oder Magnetspeicher umfassen.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das zumindest einen optischen Sensor und zumindest einen Abstandssensor aufweist. Der optische Sensor ist eingerichtet, zumindest einen Teilbereich des Fahrzeugumfelds zu erfassen, während der Abstandssensor zur Bestimmung eines Abstands des Teilbereichs des Fahrzeugumfelds zu dem Fahrzeug eingerichtet ist. Ferner umfasst das Fahrzeug eine Rechenvorrichtung, wobei die Rechenvorrichtung eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen.
Für das erfindungsgemäße Fahrzeug ist es vorteilhaft, wenn dieses eine Vielzahl von optischen Sensoren umfasst. Auf diese Weise ist ein vollständiges Erfassen des Fahrzeugumfelds möglich. Daher kann auch eine vollständige räumliche Darstellung des Umfelds des Fahrzeugs erzeugt werden.
Schließlich weist das erfindungsgemäße Fahrzeug bevorzugt eine Anzeigevorrichtung auf, auf der die räumliche Darstellung ausgebbar ist. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung ein Display sein, das bevorzugt in der Mittelkonsole des Fahrzeugs oder an einer anderen vom Fahrer gut einsehbaren Stelle des Cockpits des Fahrzeugs angebracht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht eines Abbildungsfensters mit einer Vielzahl von Partikeln als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Ansicht der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
3 ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Abbildungsfenster 2, das eine Vielzahl von Partikeln 3 umfasst. Wie aus 1 ersichtlich ist, weisen die Partikel 3 unterschiedliche Positionen innerhalb des Abbildungsfensters 2 auf, so dass der Betrachter den Eindruck erhält, die innerhalb des Abbildungsfensters 2 gezeigte Szene erstrecke sich bogenförmig nach hinten. Diese Anordnung der Partikel 3 kann nun genutzt werden, um eine räumliche Darstellung zu rendern, indem jedes Partikel eine Fläche abbildet, die zusammen die räumliche Darstellung vollständig anzeigen. Dabei orientiert sich die Position jedes einzelnen Partikels 3 innerhalb des Abbildungsfensters 2 daran, welchen Abstand das auf dem jeweiligen Partikel 3 darzustellenden Elements zu einem realen Betrachter hat, wobei der reale Betrachter durch eine virtuellen Betrachterposition 1 (vgl. 2) repräsentiert wird.
2 dient als Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgehend von einer virtuellen Betrachterposition 1 werden eine Vielzahl von individuellen virtuellen Partikeln 3 derart platziert, dass ein Abstand 9 zwischen Partikel 3 und virtueller Betrachterposition 1 einen realen Abstand zwischen realem Betrachter und dem auf dem Partikel 3 darzustellenden Element entspricht. Die Positionierung der virtuellen Partikel 3 erfolgt dabei stets innerhalb des Abbildungsfensters 2. Die Darstellung in 2 zeigt eine Ansicht senkrecht von oben auf das Abbildungsfenster 2, wobei die Partikel 3 derart auf dem Abbildungsfenster 2 angeordnet sind, dass diese, wie in 2 prinzipiell gezeigt, entsprechende Tiefeninformationen, d.h. unterschiedliche Abstände zu dem virtuellen Betrachter 1, visualisieren. Die Anordnung der Partikel 3 auf dem Abbildungsfenster 2 in 2 ist dieselbe Anordnung der Partikel 3 wie 1.
Jedes der virtuellen Partikel 3 bildet eine Fläche 4 ab, wobei sämtliche Flächen 4 zusammen die räumliche Darstellung vollständig anzeigen. Dabei ist weiterhin ersichtlich, dass die Flächen 4 stets in Richtung der virtuellen Betrachterposition gerichtet sind.
3 zeigt schließlich ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 5 umfasst zwei optische Sensoren 6 sowie zwei Abstandssensoren 8. Die optischen Sensoren 6 erfassen gemeinsam das komplette Fahrzeugumfeld 7. Gleichzeitig können die Abstandssensoren 8 zusammen das gesamte Fahrzeugumfeld 7 vermessen, um den Abstand eines Teilbereichs des Fahrzeugumfelds 7 zu dem Fahrzeug 5 zu messen. Diese Daten können schließlich für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, wobei die optischen Sensoren 6 zum Aufzeichnen von Umfelddaten dienen, während die Abstandssensoren 8 passende Werte dafür liefern, wo die virtuellen Partikel 3 innerhalb des Abbildungsfensters 2 platziert werden müssen.
Daher kann mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug 5 eine flexible und realitätsgetreue Darstellung des Fahrzeugumfelds 7 erreicht werden.
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

EP 1287494 B1 [0004]

Claims

Verfahren zum räumlichen Darstellen des Umfelds eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeugs (5), umfassend die Schritte: – Aufzeichnen des Umfelds in Umfelddaten mittels Sensoren, und – Rendern einer räumlichen Darstellung aus den Umfelddaten innerhalb eines Abbildungsfensters (2) und aus einer vordefinierten virtuellen Betrachterperspektive (1), wobei – als Grundlage für das Rendern eine Vielzahl von individuellen virtuellen Partikeln (3) verwendet wird, die jeweils eine Fläche (4) abbilden, die zumindest einem Teil der räumlichen Darstellung entspricht, so dass sämtliche virtuelle Partikel (3) die räumliche Darstellung vollständig anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein virtuelles Partikel (3) innerhalb des Abbildungsfensters (2) in Abhängigkeit einer gemessenen Entfernung zwischen Objekt und Umfeldkomponente platziert wird, wobei dieses virtuelle Partikel (3) auf seiner Oberfläche (4) denjenigen Teil der räumlichen Darstellung anzeigt, der die Umfeldkomponente repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Entfernung mittels eines Abstandssensors, der an dem Objekt angebracht ist, gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die virtuellen Partikel (3) innerhalb des Abbildungsfensters (2) unabhängig voneinander positioniert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von den virtuellen Partikeln (3) abgebildeten Flächen (4) stets in Richtung der virtuellen Betrachterperspektive (1) ausgerichtet werden.
Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Fahrzeug (5), umfassend zumindest einen optischen Sensor (6) zum Erfassen zumindest eines Teilbereichs des Fahrzeugumfelds (7), zumindest einen Abstandssensor (8) zum Bestimmen eines Abstands des Teilbereichs des Fahrzeugumfelds (7) zu dem Fahrzeug (5) und eine Rechenvorrichtung, wobei die Rechenvorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
Fahrzeug (5) nach Anspruch 7, umfassend eine Vielzahl von optischen Sensoren (6) zur Erfassung des vollständigen Fahrzeugumfelds (7).
Fahrzeug (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, umfassend eine Anzeigevorrichtung, wobei die räumliche Darstellung auf der Anzeigevorrichtung ausgebbar ist.