-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige der Umgebung eines Fahrzeuges, die insbesondere für den Einsatz in Fahrerassistenzsystemen geeignet sind sowie ein Fahrerassistenzsystem.
-
Fahrerassistenzsysteme sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Anzeige der Umgebung eines Fahrzeuges sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf
DE 10059900A1 sowie
DE10109665A1 verwiesen. Sogenannte kamera-basierte Top View-, Surround View- und Rear View-Systeme finden sich zunehmend in Fahrzeugen, um dem Fahrer das unmittelbare Umfeld des Fahrzeugs anzuzeigen und ihm dadurch z.B. das Rangieren seines Fahrzeugs zu erleichtern.
-
Die
DE10247563A1 beschreibt ein Fahrerassistenzsystem, bei dem Gefährdungsobjekte eines Fahrzeugs auf einer Anzeigeeinrichtung augenfälliger als weniger gefährliche Gegenstände dargestellt werden.
-
Die
DE10257484A1 offenbart ein Fahrerassistenzsystem mit einer Anzeigeeinrichtung zum perspektivisch korrekten Darstellen von mit einer Kamera erfassten Objekten. Weiterhin können zusätzliche Informationen zu den erfassten Objekten graphisch eingeblendet werden, um die Wahrnehmung durch einen Fahrer zu verbessern.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Anzeige der Umgebung eines Fahrzeugs vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige der Umgebung eines Fahrzeuges mit den folgenden Schritten:
- – Erfassen der Umgebung eines Fahrzeuges mit mindestens einem Sensor und Erzeugen von Sensordaten der Umgebung eines Fahrzeuges,
- – Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten
- – Verarbeitung der Roh-Bilddaten zu Objektinformationen mit Hilfe eines Gitter-Modells der Umgebung des Fahrzeugs
- – Verwendung der gewonnenen Objektinformationen und/oder eines Gitter-Modells zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten zu Bild-Objekt-Daten
- – Anzeigen der Bild-Objekt-Daten
-
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige der Umgebung eines Fahrzeuges mit den folgenden Schritten:
- – Erfassen der Umgebung eines Fahrzeuges mit mindestens einem Sensor und Erzeugen von Sensordaten der Umgebung eines Fahrzeuges,
- – Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten in einem ersten Aufbereitungsschritt
- – Aufbereitung der Roh-Bilddaten zu korrigierten Bild-Daten mit Hilfe eines Gitter-Modells in einem zweiten Aufbereitungsschritt
- – Verwendung von sensorbasiert gewonnenen Objektinformationen zur Aufbereitung der korrigierten Bilddaten zu Bild-Objekt-Daten
- – Anzeigen der Bild-Objekt-Daten.
-
Es wird also ein mehrstufiges, die Bilddaten verbesserndes Verfahren bereitgestellt. Die Sensordaten werden zu Roh-Bilddaten aufbereitet, mit deren Hilfe dann Objektinformationen gewonnen werden können, die wiederum zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten zurückgeführt werden können. Es können also in einer Hin-Kanal-Richtung aus Sensordaten aufbereitete Roh-Bilddaten zur Verarbeitung der Roh-Bilddaten übertragen werden und in einem Rückkanal Objektinformationen zur (ggf. weiteren) Aufbereitung von Roh-Bilddaten übertragen werden. Dadurch kann die Aufbereitung der Bilddaten verbessert werden und es können im weiteren kombinierte Bild-Objekt-Daten angezeigt werden, die gegenüber den reinen Bilddaten zusätzliche Informationen enthalten.
-
Der mindestens eine Sensor kann dabei als jede Art geeigneter Sensor zur Erzeugung von Roh-Bilddaten ausgebildet sein, insbesondere als optischer Sensor wie z.B. als optische Kamera, Nachtsicht-System bzw. Restlichtverstärker-System, Infrarot-Kamera oder Wärmebild-Kamera. Grundsätzlich kann der Sensor aber auch zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung anderer Wellenlängen wie z.B. Radar, Lidar oder zum Empfang von Schallwellen wie z.B. Ultraschall ausgebildet sein.
-
Die Objektinformationen können auf Basis eines Gitter-Modells der Umgebung des Fahrzeugs gewonnen werden. Damit können die Objektinformationen z.B. in Form einer Rasterkarte erfasst und/oder gespeichert und/oder übertragen werden. Weiter können Teilbereichen des Gitter-Modells spezifisch Informationen zugewiesen werden.
-
Objektinformationen können Informationen zur Charakterisierung und/oder Identifizierung von Objekten und/oder Zuständen von Objekten sein, insbesondere können diese Informationen die Position, Größe bzw. Höhe, Ausdehnung, Helligkeit, Bewegungsrichtung, Beschleunigung, Relativbewegung zum Sensor, Relativbewegungsrichtung zum Sensor, Relativbeschleunigung zum Sensor sein.
-
Auch im Rahmen der Aufbereitung der Roh-Bilddaten kann ein Gitter-Modell verwendet werden. Damit kann eine geeignete Korrektur bzw. Entzerrung von Bild-Rohdaten, insbesondere von verzerrten Bild-Rohdaten – beispielsweise aufgrund von optischen bzw. messtechnischen Verzerrungen aufgrund bestimmter Sensoreigenschaften wie z.B. Abbildungseigenschaften – erreicht werden. Aus Roh-Bilddaten werden damit korrigierte Bilddaten erzeugt, welche korrigierten Bildern entsprechen. Diese können dann weiteren Bilderarbeitungsschritten bzw. Bildaufbereitungsschritten zu Grunde gelegt werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Objektinformationen durch Abgleich mit Daten weiterer Sensoren verifiziert und/oder stabilisiert werden. Es können also zusätzlich oder ergänzend zu den vorgenannten Sensordaten, welche zur Erzeugung der Roh-Bilddaten genutzt werden, auch weitere Sensoren bzw. Sensordaten herangezogen werden. Dabei kann es sich z.B. um weitere optische Sensoren handeln wie z.B. als optische Kameras, Nachtsicht-Systeme bzw. Restlichtverstärker-Systeme, Infrarot-Kameras oder Wärmebild-Kameras. Grundsätzlich können aber auch die weiteren Sensoren auch zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung anderer Wellenlängen wie z.B. Radar, Lidar oder zum Empfang von Schallwellen wie z.B. Ultraschall ausgebildet sein. Durch die zusätzlichen Sensorinformationen kann der Umfang der erfassten Objektinformationen und/oder die Genauigkeit der erfassten Objektinformationen erhöht werden und somit ein Beitrag dazu geleistet werden, dass die Objektinformationen stabilisiert werden und/oder es können Fehler in den gewonnenen Objektinformationen reduziert werden bzw. erkannte Objektinformationen bzw. Objekte verifiziert werden.
-
Es kann vorgesehen werden, dass im Rahmen der Verarbeitung der Roh-Bilddaten zusätzlich historische und/oder prognostizierte Objektinformationen verwendet werden. Es kann also ein zeitlicher Verlauf von Objektinformationen ermittelt und/oder gespeichert und/oder aus einem Speicher abgerufen werden und bei der Verarbeitung der Roh-Bilddaten mit herangezogen werden. Dabei kann auch die zeitliche Veränderung von Objektinformationen (wie die zeitliche Änderung von Position, Größe, Ausdehnung, Helligkeit, Bewegungsrichtung, Beschleunigung, Relativbewegung zum Sensor, Relativbewegungsrichtung zum Sensor, Relativbeschleunigung zum Sensor) mit herangezogen werden.
-
Es kann vorgesehen werden, dass das Gitter-Modell der Umgebung Zellen aufweist, wobei diesen Zellen Teil-Objektinformationen zugewiesen werden und aus Teil-Objektinformationen in einem Objekterkennungs-Schritt Objektinformationen erzeugt werden. Die Zellen des Gitter-Modells können identisch ausgebildet sein, d.h. gleiche Größe, Form und Orientierung aufweisen. Die Zellen können also eine uniforme Verteilung und eine uniforme Ausbildung aufweisen. Die Zellen des Gitter-Modells können aber auch eine von der Position der Zelle im Gitter abhängige Größe und/oder Form und/oder Orientierung aufweisen.
-
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass als Gitter-Modell ein 3D-Gitter-Modell verwendet wird, also ein Gitter-Modell bei dem das Gitter eine dreidimensionale Form aufweist. Als dreidimensionale Form ist dabei jede Form zu verstehen, die in zumindest einem Teilbereich von einer zweidimensionalen und damit ebenen Form abweicht. Roh-Bilddaten können mit Hilfe eines Projektionsalgorithmus auf das 3D-Gitter-Modell projiziert werden. Damit kann eine besonders gut geeignete Korrektur bzw. Entzerrung von Roh-Bilddaten, insbesondere von verzerrten Roh-Bilddaten – beispielsweise aufgrund von optischen bzw. messtechnischen Verzerrungen aufgrund bestimmter Sensoreigenschaften wie z.B. Abbildungseigenschaften – erreicht werden.
-
Das 3D-Gitter-Modell der Umgebung des Fahrzeugs kann insbesondere ein Modell einer gekrümmten Oberfläche darstellen, wobei der Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand vom Fahrzeug bzw. von dem die Sensor-Daten erzeugenden Sensor zunimmt. Es hat sich gezeigt, dass solche Modelle einer gekrümmten Oberfläche, insbesondere mit einem mit der Entfernung zunehmenden Krümmung dazu geeignet sind, Verzerrungen aufgrund von Weitwinkel-Effekten zu korrigieren, wie sie z.B. bei optischen Fischaugen-Sensoren (Fish Eye Sensoren) oder anderen Sensoren mit vergleichbaren Abbildungseigenschaften auftreten.
-
Den Zellen des Gitter-Modells können zellenbezogene Teil-Objektinformationen zugewiesen werden. Solche Teil-Objektinformationen können Informationen zur Identifizierung und/oder Charakterisierung von erfassten Objekt-Teilen oder erfassten Strukturen sein wie Informationen zu Position, Größe wie z.B. Objekthöhen, Form, Ausdehnung, Helligkeit, Bewegungsrichtung, Beschleunigung, Relativbewegung zum Sensor, Relativbewegungsrichtung zum Sensor, Relativbeschleunigung zum Sensor. Aus diesen Teil-Objektinformationen können zellen-bezogene Objektprofile gebildet werden und der jeweiligen Zelle zugewiesen werden. Objektprofile einer oder mehrerer Zellen können zu Objekten zusammen gefasst werden. Wenn im Rahmen des Verfahren ein Objekterkennungsschritt erfolgt, können Objektinformationen zu erkannten Objekten können mit Objektinformationen zu Objekthöhen an die Bildaufbereitungs-Einrichtung übertragen werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige der Umgebung eines Fahrzeuges, aufweisend:
- – mindestens einen Sensor zum Erfassen der Umgebung eines Fahrzeuges und zum Erzeugen von Sensordaten der Umgebung eines Fahrzeuges,
- – eine Bildaufbereitungs-Einrichtung mit Bilddaten-Aufbereitungs-Bereichen welche zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten und zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten mit Hilfe von Objektinformationen und/oder eines Gitter-Modells zu Bild-Objekt-Daten eingerichtet sind
- – eine Bildverarbeitungs-Einrichtung, welche eine datentechnische Verbindung zu der Bildaufbereitungs-Einrichtung aufweist und zur Verarbeitung von Roh-Bilddaten zu Objektinformationen mit Hilfe eines Gitter-Modells eingerichtet ist und
- – eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der Bild-Objekt-Daten.
-
Zu den Vorteilen und möglichen weiteren Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die Ausführungen zu den erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, die analog für die erfindungsgemäße Vorrichtung gelten.
-
Es kann also ein Hin-Kanal von der Bildaufbereitungs-Einrichtung hin zur Bildverarbeitungs-Einrichtung und ein Rück-Kanal von der Bildverarbeitungs-Einrichtung zurück zur Bildaufbereitungs-Einrichtung vorgesehen werden. Die Bildaufbereitungs-Einrichtung ist zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten eingerichtet. Weiter kann die Bildaufbereitungs-Einrichtung zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten mit Hilfe von Objektinformationen eingerichtet sein. Es kann aber auch die Bildaufbereitungs-Einrichtung zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten mit Hilfe eines Gitter-Modells – ggf. unter Einbezug zusätzlicher Objektinformationen – zu Bild-Objekt-Daten eingerichtet sein.
-
Der mindestens eine Sensor kann wie bereits oben ausgeführt als jede Art geeigneter Sensor zur Erzeugung von Roh-Bilddaten ausgebildet sein, insbesondere als optischer Sensor wie z.B. als optische Kamera, Nachtsicht-System bzw. Restlichtverstärker-System, Infrarot-Kamera oder Wärmebild-Kamera. Grundsätzlich kann der Sensor aber auch zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung anderer Wellenlängen wie z.B. Radar, Lidar oder zum Empfang von Schallwellen wie z.B. Ultraschall ausgebildet sein.
-
Es können weitere Sensoren vorgesehen sein, welche datentechnisch mit der Bildverarbeitungs-Einrichtung verbunden sind. Dabei kann die Bildverarbeitungs-Einrichtung zur Verifizierung und/oder Stabilisierung der Objektinformationen durch Abgleich mit Daten der weiteren Sensoren eingerichtet sein. Wie bereits oben ausgeführt kann es sich z.B. um weitere optische Sensoren handeln wie z.B. als optische Kameras, Nachtsicht-Systeme bzw. Restlichtverstärker-Systeme, Infrarot-Kameras oder Wärmebild-Kameras. Grundsätzlich können aber auch die weiteren Sensoren auch zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung anderer Wellenlängen wie z.B. Radar, Lidar oder zum Empfang von Schallwellen wie z.B. Ultraschall ausgebildet sein.
-
Die Bildaufbereitungs-Einrichtung kann Bilddaten-Aufbereitungs-Bereiche aufweisen, die sich funktional, programmtechnisch oder hardware-technisch nach ihren Funktionen unterscheiden können. So kann die Bildaufbereitungs-Einrichtung einen ersten Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten und einen zweiten Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten und Objektinformationen zu Bild-Objekt-Daten aufweisen.
-
Es kann ein Datenspeicher zur Speicherung historischer und/oder prognostizierter Objektinformationen vorgesehen sein, wobei die Bildverarbeitungs-Einrichtung zur Verwendung historischer und/oder prognostizierter Objektinformationen im Rahmen der Verarbeitung der Roh-Bilddaten eingerichtet ist. In diesem Datenspeicher kann ein zeitlicher Verlauf von Objektinformationen gespeichert aus diesem Speicher abgerufen werden und es kann eine datentechnische Verbindung zur Bildverarbeitungs-Einrichtung vorgesehen werden, über die die historischer und/oder prognostizierter Objektinformationen zur Verarbeitung der Roh-Bilddaten übertragen werden können.
-
Weiterhin kann ein weiterer Datenspeicher zur Speicherung eines Gitter-Modells der Umgebung des Fahrzeugs vorgesehen werden, wobei der weitere Datenspeicher über eine datentechnische Verbindung mit der Bildverarbeitungs-Einrichtung verbunden ist und die Bildverarbeitungs-Einrichtung kann zur Objekterkennung auf Basis von Teil-Objektinformationen eingerichtet sein, welche Zellen des Gitter-Modells zugewiesen sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Bildaufbereitungs-Einrichtung zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten auf Basis des Gitter-Modells eingerichtet sein, wobei dann die Bildaufbereitungs-Einrichtung über eine datentechnische Verbindung mit dem Datenspeicher verbunden ist.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem mit einer Vorrichtung nach der Erfindung und wie hierin beschrieben.
-
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
-
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
-
Die Zeichnungen zeigen in
-
1: schematische Darstellung eines Systems mit automatischen Fahrerassistenzfunktionalitäten
-
2: schematische Darstellung eines Systems mit automatischen Fahrerassistenzfunktionalitäten mit mehreren Sensoren und Rück-Kanal zur Übertragung von Objektinformationen
-
3: schematische Darstellung eines ebenen Gitter-Modells
-
4: schematische Darstellung eines entzerrten Top-View-Bildes
-
5: schematische Darstellung der Entzerrung und perspektivischen Korrektur eines Fischaugen-Kamera-Bildes (Roh-Bilddaten)
-
6: schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit vier Kameras und vier einzelnen Fischaugen-Kamera-Bildern (Roh-Bilddaten)
-
7: schematische Darstellung eines 3D-Gitter-Modells mit entfernungsabhängigem Krümmungsradius
-
8: schematische Darstellung eines mittels 3D-Gitter-Modell entzerrten Bildes
-
9: schematische Darstellung der Längenverzerrung bei Projektion eines stehenden Objekts auf eine Ebene
-
10: schematische Darstellung der Längenverzerrung bei Projektion eines stehenden Objekts auf eine gekrümmte Fläche
-
In der folgenden Beschreibung können gleiche, funktional gleiche und funktional zusammenhängende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Absolute Werte sind im Folgenden nur beispielhaft angegeben und sind nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen.
-
Fahrerassistenz-Systeme sollen zunehmend mit automatischen Fahrerassistenzfunktionalitäten ausgerüstet werden. Dazu kann eine Bildverarbeitung eingesetzt werden, um automatisch Objekte, insbesondere Hindernisse, zu erkennen und in der Folge einen Eingriff in die Fahrzeugdynamik zu ermöglichen. 1 zeigt schematisch ein derartiges Fahrerassistenzsystem 10.
-
Dieses Fahrerassistenzsystem 10 weist einen optischen Sensor, beispielsweise eine Kamera als ersten Sensor 1 zur Erfassung von Sensordaten der Umgebung eines Fahrzeugs. Eine Bildaufbereitungs-Einrichtung 2 ist mit dem ersten Sensor 1 verbunden. Die Bildaufbereitungs-Einrichtung 2 ist zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten und/oder zu aufbereiteten Bilddaten eingerichtet. Die Bildaufbereitungs-Einrichtung 2 ist weiterhin mit einer Anzeigevorrichtung 5 – insbesondere einem geeigneten Display – verbunden, um dem Fahrer die aufbereiteten Bilddaten im Fahrzeug anzuzeigen.
-
Das Fahrerassistenzsystem 10 weist außerdem eine Bildverarbeitungs-Einrichtung 4 auf, welche über eine datentechnische Verbindung 3 mit der Bildaufbereitungs-Einrichtung 2 verbunden ist und von dort aus Sensordaten aufbereitete Roh-Bilddaten empfängt. Die Bildverarbeitungs-Einrichtung 4 ist über eine weitere datentechnische Verbindung 9 mit einer Fahrzeug-Dynamik 13 – also einer Einrichtung zur Steuerung von Fahrzeug-Parametern bzw. Fahrzeug-Funktionen – verbunden.
-
Es kann nun insbesondere vorgesehen werden, dass bei einem Fahrerassistenzsystem schon vor einem Eingriff in die Fahrzeugdynamik erkannte Objekte, vor allem Hindernisse mit einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, um einem Fahrer den automatischen Fahrzeugeingriff verständlich zu machen oder ihm eine Reaktion vor Eingriff in die Fahrzeugdynamik zu ermöglichen. 2 zeigt schematisch ein derartiges Fahrerassistenzsystem 100.
-
Das Fahrerassistenzsystem 100 nach 2 weist ebenfalls einen ersten Sensor 101 in Form eines optischen Sensors z.B. einer Kamera zur Erfassung von Sensordaten der Umgebung eines Fahrzeugs auf. Es ist wiederum eine Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 mit dem ersten Sensor 101 verbunden. Die Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 ist im Fahrerassistenzsystem 100 nach 2 zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten eingerichtet. Die Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 kann dabei funktional voneinander getrennte Bilddaten-Aufbereitungs-Bereiche 112, 122 aufweisen, die sich programmtechnisch oder hardware-technisch unterscheiden und programmtechnisch oder hardware-technisch getrennt voneinander angeordnet sein können, so dass verschiedene Bildaufbereitungs-Schritte parallel durchgeführt werden können. So kann die Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 einen ersten Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich 112 zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten und einen zweiten Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich 122 zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten und Objektinformationen zu Bild-Objekt-Daten aufweisen. Die Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 ist mit einer Anzeigevorrichtung 105 – insbesondere einem geeigneten Display – verbunden, um dem Fahrer die aufbereiteten Bilddaten im Fahrzeug anzuzeigen.
-
Die Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 – und dabei insbesondere der erste Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich 112 zur Aufbereitung der Sensordaten zu Roh-Bilddaten – ist über eine erste datentechnische Verbindung 103 (Hin-Kanal) mit einer Bildverarbeitungs-Einrichtung 104, verbunden, welche von der Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 aufbereitete Roh-Bilddaten empfängt. Die Bildverarbeitungs-Einrichtung 104 ist einerseits über eine weitere datentechnische Verbindung 109 mit einer Fahrzeug-Dynamik 113 – also einer Einrichtung zur Steuerung von Fahrzeug-Parametern bzw. Fahrzeug-Funktionen – verbunden. Zum anderen ist die Bildverarbeitungs-Einrichtung 104 über eine weitere datentechnische Verbindung 106 (Rück-Kanal) mit Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 – und dabei insbesondere mit einem zweiten Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich 122 zur Aufbereitung von Roh-Bilddaten und Objektinformationen zu Bild-Objekt-Daten – verbunden.
-
Gemäß der Ausführungsform nach 2 wird es also ermöglicht, durch einen Rückkanal aus dem Systemblock der Bildverarbeitung in den Systemblock der Bildaufbereitung Objektinformationen wie z.B. Entfernung zum Hindernis und dessen Höhe zu übertragen. Diese Informationen können in der Bildaufbereitung genutzt werden, um ein Gefährdungspotential durch erkannte Objekte (z.B. durch farbliche Markierung von Objekten in den aufbereiteten Bild-Objekt-Daten) und/oder deren Entfernung und/oder Höhe relativ zum eigenen Fahrzeug anzuzeigen.
-
Die Erkennung von Objekten in der Bildverarbeitungs-Einrichtung 104 kann auf einem Gitter-Modell 21, 221 beruhen. Hierbei werden Zellen 22, 222 eines das Fahrzeug 20, 220 umgebenden Gitter-Modells 21, 220 definiert. Dieses Gitter-Modell 21, 221 kann z.B in einem Datenspeicher 108 gespeichert sein, der datentechnisch mit der Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 und mit der Bildverarbeitungs-Einrichtung 104 verbunden ist. Je nach Ausgestaltung der Erfindung kann der Datenspeicher 108 auch nur mit einer der beiden Einrichtungen 102, 104 verbunden sein. Es können nun jeder der Zellen 22, 222 bestimmte Teil-Objektinformationen zugewiesen werden, die durch die Bildverarbeitungs-Einrichtung 104 ermittelt bzw. erkannt werden. So können den Zellen 22, 222 z.B. im Kamerabild erkannte Objekthöhen, Ausdehnung, Position oder Geschwindigkeit zugewiesen werden. Hier soll das Beispiel Objekthöhe betrachtet werden. Dabei kann es vorkommen, dass in einer Zelle nur ein Teil eines Objekts 23, 27 liegt und damit nur für diesen Teil des Objekts 23, 27 eine entsprechende Teil-Objektinformation – in diesem Fall eine Höheninformation – zugewiesen wird. Die Teil-Objektinformationen – beispielsweise zugewiesen als Objektprofile – werden zu einzelnen Objekten 23, 27 zusammengefasst. Diese den einzelnen Zellen 22, 222 zugewiesenen Gitterinformation zusammen mit den Objekthöhen und den erkannten Objekten 23, 27 werden an die Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 zurück übertragen.
-
Neben Ausdehnung und Position von Objekten 23, 27 (also von potentiellen Hindernissen) kann man auch deren Bewegungsrichtung 26 (bei dynamischen Objekten 23) und Bewegungsgeschwindigkeit, sowie Typ (Person, Fahrrad, Pkw, sonstiges Objekt bzw. Hindernis) und Kollisionswahrscheinlichkeit bei extrapolierter Bewegung in der Anzeige sinnvoll unterbringen. Historische Objektinformationen 24 und/oder prognostizierte Objektinformationen 25 wie auch vergangenen und prognostizierten Trajektorien des eigenen Wagens können bspw. als Schweife den betreffenden Objekten 23 zugeordnet und auch entsprechend über die Bildverarbeitungs-Einrichtung 104 und Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 gesteuert in einer Anzeigevorrichtung 105 (Display) angezeigt werden. Ebenso kann auch das Nichtvorhandensein von Hindernissen in gewissen Bereichen visualisiert werden (z.B. farbliche Unterlegung der gesamten befahrbaren Fläche im Bild). Denkbar sind auch Kameraschwenks oder Vergrößerungen als kritisch erkannter Stellen.
-
In der Bildaufbereitungs-Einrichtung 102 können die Objektinformationen und/oder das Gitter-Modell 21, 221 genutzt werden, um die Entzerrung von Roh-Bilddaten vor Erzeugung der TopView Daten zu optimieren. 4 zeigt schematisch eins solche TopView-Darstellung (oder BirdView) eines Fahrzeugs 20, 220, die dem Fahrer eine Perspektive bietet als würde er das Fahrzeug von oben betrachten. Hierzu wird das Bild in der Regel aus vier Kamerabildern zusammengesetzt (vorne, hinten, rechts und links am Fahrzeug 20, 220 angebracht, wie beispielhaft in 6 dargestellt). Übliche TopView Systeme projizieren die aufgenommenen 2D Bilder in eine 2D Ebene oder auf eine 2D Kugeloberfläche, um dem Nutzer den Eindruck zu geben als wenn er von oben auf das Fahrzeug und die Umgebung schaut. Die unterschiedlichen darzustellenden Bilder (sei es Rundumsicht, Seitensicht oder Rückfahrsicht) werden nach folgendem Prinzip erzeugt, dessen Schritte schematisch in 5 dargestellt sind: ein Bild – also Roh-Bilddaten werden gemäß 5a) auf Basis von Sensordaten einer Kamera, hier einer Fischaugen-Kamera erzeugt. Aufgrund der Abbildungseigenschaften der Fischaugen-Kamera ergibt sich ein verzerrtes Bild. Durch eine Fischaugen-Korrektur ergibt sich das Ergebnis wie in 5b) dargestellt. Als weiterer Schritt erfolgt eine perspektivische Korrektur mit dem Ergebnis wie in 5c) dargestellt. Auf diese Art lassen sich Roh-Bilddaten von mehreren Sensoren 1, 101, 11, 121, 131, insbesondere mehreren Kameras – zu einem Top-View-Bild zusammensetzen wie es in 4 dargestellt ist.
-
Die Fischaugenkameras oder Fish Eye Kameras, die in einem solchen System arbeiten und die sogenannten Fischaugenbilder liefern, bringen einen wichtigen Vorteil: den großen Blickwinkel. Mit so einem Winkel (horizontal >180° Sicht, vertikal > 130° Sicht) pro Kamera lässt sich das gesamte Fahrzeugumfeld rund herum mit nur vier Kameras beobachtet werden. Das führt dazu, dass Kosten erspart werden. Der Nachteil dabei ist, dass sich ein Fischaugenbild ohne Bearbeitung bzw. Entzerrung nicht benutzen lässt. Die Fischaugenbilder müssen daher zu einem planen Bild normalisiert werden, anschließend wird für den gewünschten Bildausschnitt die Perspektive korrigiert (durch bilineare Abbildung oder Look-Up Table). Diese Schritte sind in 5 gezeigt. Für ein Ausgabebild können dabei mehrere Ausschnitte aus den Eingangsvideos zusammengesetzt werden. Diese Schritte bzw. die hier beschriebenen Verfahren können mit Hilfe von sogenannten FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) oder sonstigen DSPs (Ditigalen Signalprozessoren) durchgeführt werden.
-
Ein Problem dabei ist, dass bei üblichen Topview-Systeme weiter vom Fahrzeug entfernt befindliche senkrechte Objekte stark verzerrt (in die Länge gezogen) dargestellt werden. Die vorliegende Erfindung schlägt hierzu eine Verbesserung vor.
-
6 zeigt schematisch ein Fahrzeug 220 mit vier Sensoren 101, 111, 121, 131 in Form von Kameras, insbesondere von Fischaugen-Kameras. Diese erzeugen entsprechende Roh-Bilddaten d.h. Bilder 301, 311, 321, 331, welche jedoch optisch verzerrt sind (Fischaugen-Bilder), so dass gerade Linien gekrümmt erscheinen und Dimensionen, insbesondere Längen verzerrt sind.
-
7 zeigt nun schematisch ein Gitter-Modell, das als 3D-Gitter-Modell 221 ausgebildet ist und wobei die Zellen 222 des Gitter-Modells eine von der Position der Zelle im Gitter abhängige Größe und Form bzw. Orientierung aufweisen. Das 3D-Gitter-Modell 221 der Umgebung des Fahrzeugs 220 stellt ein Model einer gekrümmten Oberfläche dar, wobei der Krümmungsradius (man könnte auch sagen die Steigung) mit zunehmendem Abstand R vom Fahrzeug 220 zunimmt, vergleichbar einer Art „Schüssel“. Roh-Bilddaten eines jeden der Bilder 301, 311, 321, 331, können nun mit Hilfe eines Projektionsalgorithmus auf das 3D-Gitter-Modell 221 projiziert werden, um eine verbesserte Entzerrung der Roh-Bilddaten eines jeden der vier Sensoren 101, 111, 121, 131 zu erreichen. Damit ergibt sich eine realistischere Darstellung von der Umgebung des Fahrzeugs 220, welche auch aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden kann. 8 zeigt schematisch eine derart korrigierte Darstellung bzw. Anzeige von korrigierten Bilddaten eines korrigierten Bildes 351 der Umgebung des Fahrzeuges 220, welches auf den Roh-Bilddaten eines der vier Sensoren 101, 111, 121, 131 beruht und in dem die Linien nun gerader Verlaufen, Dimensionen wie insbesondere Längenverhältnisse realitätsnaher dargestellt sind und Objekte wie z.B. andere Fahrzeuge 223 besser und realistischer zu erkennen sind.
-
Insbesondere werden Längenverzerrungen vermieden, weiter weg befindliche Objekte werden kürzer und damit realitätsnaher dargestellt. Durch die Verwendung einer gekrümmten Projektionsoberfläche entspricht die Größe der dargestellten Objekte besser ihrer tatsächlichen Größe, als bei einer Projektion auf eine flache Ebene. Dies wird anhand der 9 und 10 genauer erläutert:
In 9 ist die Längenverzerrung ips/iv bei der Projektion eines stehenden Objekts o auf eine Ebene E dargestellt. C ist die Kameraposition, v stellt den virtuellen Blickpunkt dar, aus dessen Perspektive dem Fahrer die Fahrzeugumgebung dargestellt werden soll. Dabei ist die Verzerrung umso größer, je weiter das Objekt vom Fahrzeug entfernt ist, weil der virtuelle Blickpunkt wesentlich höher als die Kameraposition ist.
-
10 zeigt, dass diese dargestellte Länge eines entfernten stehenden Objekts O bei der Projektion auf eine gekrümmte Oberfläche GO wie beispielhaft in 7 dargestellt („Schüssel“) im Verhältnis deutlich besser der Länge des tatsächlichen Objekts entspricht. Weil die Verzerrung des Objekts in der Ebene mit der Entfernung vom Fahrzeug steigt, ist die Form der gekrümmten Oberfläche in geringem Abstand vom Fahrzeug relativ flach, weiter entfernt vom Fahrzeug nimmt der Krümmungsradius bzw. die Steigung der gekrümmten Oberfläche zu.
-
Liegt ein 3D Anzeigeelement vor, kann die Gitter-Information bzw. Zellen-Information oder die Objektinformationen (Position, Größe, Ausdehnung) insbesondere für eine 3D-Visualisierung hilfreich genutzt werden, da in der 3D-Darstellung Hindernisse oder andere Objekte deutlich plastischer für den Beobachter dargestellt werden können und dem Fahrer so einen deutlich verbesserten Eindruck von seinem Umfeld vermitteln. Das Gitter-Modell bzw. die gekrümmte Oberfläche kann dahin optimiert werden, dass die Umgebung wie ein Live 3D Modell aussieht. Es kann dabei ein Modell der Fahrzeugumgebung bestehend z.B. aus 10·10 cm Kacheln mit Objekthöheninformation verwendet bzw. erzeugt werden. Anhand dieser Information kann die Projektionsoberfläche so modelliert werden, dass die Anzeige fast wie ein echtes 3D Modell der Umgebung aussieht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sensor
- 2
- Bildaufbereitungs-Einrichtung
- 3
- datentechnische Verbindung
- 4
- Bildverarbeitungs-Einrichtung
- 5
- Anzeigevorrichtung
- 9
- datentechnische Verbindung
- 10
- Fahrerassistenzsystem
- 13
- Fahrzeug-Dynamik
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Gitter-Modell
- 22
- Zelle
- 23
- Objekt
- 24
- historische Objektinformationen
- 25
- prognostizierte Objektinformationen
- 26
- Bewegungsrichtung
- 27
- Objekt
- 100
- Fahrerassistenzsystem
- 101
- Sensor
- 102
- Bildaufbereitungs-Einrichtung
- 103
- datentechnische Verbindung
- 104
- Bildverarbeitungs-Einrichtung
- 105
- Anzeigevorrichtung
- 106
- datentechnische Verbindung
- 107
- Datenspeicher
- 108
- Datenspeicher
- 109
- datentechnische Verbindung
- 111
- Sensor
- 112
- Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich
- 121
- Sensor
- 122
- Bilddaten-Aufbereitungs-Bereich
- 131
- Sensor
- 220
- Fahrzeug
- 221
- 3D-Gitter-Modell
- 222
- Zelle
- 223
- Fahrzeug
- 301
- Bild
- 311
- Bild
- 321
- Bild
- 331
- Bild
- 351
- korrigiertes Bild
- C
- Kameraposition
- E
- Ebene
- GO
- gekrümmte Oberfläche
- o
- Objekt
- R
- Abstand
- v
- virtueller Blickpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10059900 A1 [0002]
- DE 10109665 A1 [0002]
- DE 10247563 A1 [0003]
- DE 10257484 A1 [0004]
