DE102014116414A1

DE102014116414A1 - Verfahren zum Korrigieren eines Bilds, Kamerasystem und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014116414A1
Application number: DE102014116414.8A
Authority: DE
Inventors: Laura Russell
Original assignee: Connaught Electronics Ltd
Current assignee: Connaught Electronics Ltd
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren eines einen Umgebungsbereich (5) eines Kraftfahrzeugs (1) darstellenden Bilds mit zumindest einem Farbkanal, welches einen Farbstich aufweist und mit einer Kamera (3) des Kraftfahrzeugs (1) aufgenommen wird, wobei die Kamera (6) mit einem Objektiv (6) mit zumindest einer Linse (7) und mit einer Verarbeitungseinheit (4), mit welcher das Bild anhand von Korrekturinformation korrigiert wird, bereitgestellt wird, wobei die Korrekturinformation durch eine Korrekturkarte (8) beschrieben wird, durch welche für zumindest einen Intensitätswert des zumindest einen Farbkanals an zumindest einer Position in dem Bild zum Korrigieren des Farbstichs ein Intensitätskorrekturwert (10) bereitgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren eines einen Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs darstellenden Bilds mit zumindest einem Farbkanal, welches einen Farbstich aufweist und mittels einer Kamera des Kraftfahrzeugs aufgenommen wird, wobei die Kamera mit einem Objektiv mit zumindest einer Linse und mit einer Verarbeitungseinheit, mit welcher das Bild anhand von Korrekturinformation korrigiert wird, bereitgestellt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem.
Verfahren zum Korrigieren eines Bilds sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die US 7 949 486 B2 ein Verfahren für eine geometrische Korrektur des Bilds. Das geometrische Korrigieren bedeutet, dass Intensitätswerte des Bilds von einer Position des Bilds an eine andere Position des Bilds verschoben beziehungsweise transformiert werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik gilt das Interesse vorliegend einer nicht geometrischen Korrektur des Bilds.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, ein Kamerasystem sowie ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit welchem beziehungsweise bei welchem das Bild besonders effektiv korrigiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch ein Kamerasystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein einen Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs darstellendes Bild mit zumindest einem Farbkanal korrigiert. Das Bild wird mit einer Kamera des Kraftfahrzeugs aufgenommen und weist einen Farbstich auf. Die Kamera wird mit einem Objektiv mit zumindest einer Linse und mit einer Verarbeitungseinheit, mit welcher das Bild anhand von Korrekturinformationen korrigiert wird, bereitgestellt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Korrekturinformation durch eine Korrekturkarte beschrieben wird, durch welche für zumindest einen Intensitätswert des zumindest einen Farbkanals an zumindest einer Position in dem Bild ein Intensitätskorrekturwert zum Korrigieren des Farbstichs bereitstellt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, das Bild anhand der Korrekturkarte besonders präzise zu korrigieren.
Die Korrekturkarte kann beispielsweise für jeden Intensitätswert des Bilds einen Intensitätskorrekturwert bereitstellen. Die Größe der Korrekturkarte entspricht dann der Größe des Bilds, also Zeilen- und Spaltenanzahl der Korrekturkarte entsprechen dann Zeilen- und Spaltenanzahl des Bilds.
Unter Farbstich versteht man in der Farbenlehre eine Farbnuance, also eine Verschiebung einer Farbe zu einer anderen Farbvalenz. Der Begriff Farbstich ist in der DIN55980 definiert. Im Allgemeinen werden Abweichungen von Farbtönen durch den Farbnahmen der Grundfarbe beschrieben, zu der der vorliegende Farbton tendiert. Ein Blaustich ist als ein Farbstich ins Blaue, was auch als bläulich bezeichnet werden kann und bedeutet, die angebotene Farbe ist bläulicher als erwünscht. Analog ist diese Beschreibung für andere Farben zu verstehen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Korrekturkarte abhängig von einem aus einer Ulbricht-Kugel ausfallenden Ausfalllicht erzeugt wird, wobei in die Ulbricht-Kugel ein Einfalllicht, welches in der Ulbricht-Kugel diffus reflektiert wird und eine vorbestimmter Farbtemperatur und/oder eine vorbestimmte Beleuchtungsstärke aufweist, einfällt. Die Ulbricht-Kugel ist ein Bauelement der technischen Optik. Eingesetzt wird die Ulbricht-Kugel als Lichtquelle, um diffuse Strahlung aus gerichteter Strahlung zu erreichen. Bei der Ulbricht-Kugel handelt es sich um eine innen diffus reflektierende Hohlkugel, in deren Oberfläche sich oftmals im rechten Winkel zu einer Lichteintrittsöffnung für das Einfalllicht eine Lichtaustrittsöffnung für das Ausfalllicht befindet. Vor der Lichteintrittsöffnung befindet sich die Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle beziehungsweise das Einfalllicht. Die Innenbeschichtung der Ulbricht-Kugel besteht aus möglichst gut diffus reflektierenden Materialien. Die Linse oder das Objektiv können nun an der Lichtaustrittsöffnung der Ulbricht-Kugel dermaßen angeordnet werden, dass die diffuse Strahlung beziehungsweise das Ausfalllicht, welche beziehungsweise welches aus der Ulbricht-Kugel an der Lichtaustrittsöffnung austritt, durch das Objektiv oder die Linse hindurchstrahlt. Das durchstrahlende diffuse Licht kann nun auf der anderen Seite der Linse oder des Objektivs erfasst werden. Abhängig von dem erfassten diffusen Licht auf der anderen Seite der Linse oder des Objektivs, kann die Korrekturkarte erzeugt werden. In der Korrekturkarte sind also Abweichungen des diffusen Lichts erfasst, welche durch die Linse oder das Objektiv hervorgerufen worden sind. Die Abweichung beziehungsweise Veränderung des diffusen Lichts auf Grund der Linse oder des Objektivs kann in dem Bild, welches mit der Kamera und dem Objektiv und der Linse aufgenommen wird, zu dem Farbstich führen. Auf Grund der vorbestimmten Farbtemperatur und/oder der vorbestimmten Beleuchtungsstärke des Einfalllichts kann die Korrekturkarte jeweils für die vorbestimmte Farbtemperatur und/oder die vorbestimmte Beleuchtungsstärke erzeugt werden. Die Farbtemperatur ist ein Maß, um einen jeweiligen Farbeindruck einer Lichtquelle quantitativ zu bestimmen. Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines schwarzen Körpers, des sogenannten Plankschen Strahlers, die zu einer bestimmten Farbe des Lichts gehört, das von diesem Planckschen Strahler ausgeht. Die Farbtemperatur ist die Temperatur, deren Lichtwirkung bei gleicher Helligkeit und unter festgelegten Beobachtungsbedingungen der zu beschreibenden Farbe am Ähnlichsten ist. Abhängig von der Farbtemperatur kann das Ausfalllicht einem bestimmten Farbkanal, beispielsweise einem der RGB-Farbkanäle, zugeordnet werden. Die Beleuchtungsstärke ist die photometrische Entsprechung der radiometrischen Bestrahlungsstärke. Das Erzeugen der Korrekturkarte kann also beispielsweise vor dem Aufnehmen des Bilds in einem Labor erfolgen. Die Korrekturkarte kann dann auf jedes Bild, welches mit der Kamera und dem Objektiv und der Linse aufgenommen wird, angewendet werden.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass durch die Korrekturkarte zumindest ein Korrekturfarbkanal, welcher mit dem zumindest einem Farbkanal des Bilds korrespondiert, bereitgestellt wird. So kann es also vorgesehen sein, dass das Bild mit einem R-Kanal eines RGB-Farbraums bereitgestellt wird und die Korrekturkarte als den zumindest einen Korrekturfarbkanal ebenfalls einen R-Kanal des RGB-Farbraums bereitstellt. Der R-Kanal des RGB-Farbraums befindet sich dann in dem roten sichtbaren Spektralbereich, welcher sich beispielsweise von im Wellenlängenbereich von 600–800nm befindet.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zumindest eine Farbkanal und/oder der zumindest eine Korrekturfarbkanal als ein R-Kanal eines RGB-Farbmodells und/oder ein G-Kanal des RGB-Farbmodells und/oder ein B-Kanal des RGB-Farbmodells beschrieben wird. Somit kann das Bild in dem RGB-Farbmodell vorliegen. Anhand des RGB-Farbmodells kann ein RGB-Farbraum bestimmt werden, welcher ein additiver Farbraum ist, der Farbwahrnehmungen durch das additive Mischen dreier Grundfarben, welche rot, grün und blau sind, nachbildet.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird der Intensitätskorrekturwert für den R-Kanal und/oder für den G-Kanal und/oder für den B-Kanal bereitgestellt. Vorteilhaft ist also, dass falls das Bild den R-Kanal und/oder den G-Kanal und/oder den B-Kanal aufweist, jeweils der entsprechende Intensitätskorrekturwert bereitgestellt werden kann. Der Intensitätskorrekturwert kann jedoch auch für andere Farbkanäle von anderen Farbmodellen bereitgestellt werden. Dadurch ist die Korrekturkarte besonders vielfältig anwendbar.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Intensitätskorrekturwert abhängig von einer ersten Differenz eines R-Kanals des Einfalllichts mit einem G-Kanal des Einfalllichts und/oder einer zweiten Differenz des R-Kanals des Einfalllichts mit einem B-Kanal des Einfalllichts und/oder einer dritten Differenz des G-Kanals des Einfalllichts mit dem B-Kanal des Einfalllichts bestimmt wird. Der R-Kanal des Einfalllichts und/oder der B-Kanal des Einfalllichts und/oder der G-Kanal des Einfalllichts sind also diejenigen Anteile an dem Farbspektrum, welche von dem Einfalllicht der Ulbricht-Kugel mittels des Ausfalllichts der Ulbrichtkugel durch das Objektiv oder die Linse hindurchgeleitet wurden und nach dem Durchleiten erfasst wurden. Die Differenzen beziehungsweise die erste Differenz und/oder die zweite Differenz und/oder die dritte Differenz bezieht sich als auf Ausfalllichtintensitäten eines Ausfalllichts, welches das durch das Objektiv oder die Linse geleitetes Einfalllicht beschreibt. Der R-Kanal des Einfalllichts wird also zu dem Ausfalllichtintensitätswert in dem roten sichtbaren Spektralbereich und der G-Kanal des Einfalllichts wird also zu dem Ausfalllichtintensitätswert in dem grünen sichtbaren Spektralbereich und der B-Kanal des Einfalllichts wird also zu dem Ausfalllichtintensitätswert in dem blauen sichtbaren Spektralbereich. Vorteilhaft ist also eine besonders einfache und/oder effektive Erzeugung des Intensitätskorrekturwerts. Dies führt wiederum zu einer besonders einfachen und/oder effektiven Erzeugung der Korrekturkarte.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Korrekturkarte für den zumindest einen Korrekturfarbkanal mit zumindest einer vorbestimmten Korrekturkartenzone erzeugt wird und das Bild ausschließlich in der jeweiligen vorbestimmten Korrekturkartenzone korrigiert wird. Vorteilhaft an der Korrekturkartenzone ist, dass nicht das gesamte Bild korrigiert werden muss, sondern Positionen in dem Bild, welche von dem Farbstich betroffen sind individuell behandelt werden können. Die Korrekturkartenzonen liegen beispielsweise für die verschiedenen Korrekturfarbkanäle der Korrekturkarte vor. Beispielsweise kann die Korrekturkarte durch eine Korrekturfunktion beschrieben werden, wobei die Korrekturfunktion für das gesamte Bild gültig ist, aber ausschließlich in der jeweiligen vorbestimmten Korrekturzone korrigiert beziehungsweise angewandt wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Intensitätskorrekturwert abhängig von einem Maximum der ersten Differenz und/oder der zweiten Differenz und/oder der dritten Differenz bestimmt wird, und der Intensitätskorrekturwert, abhängig von dem arithmetischen Mittel des Maximums, innerhalb der jeweiligen vorbestimmten Korrekturkartenzone bestimmt wird.
Der Intensitätskorrekturwert kann anhand des Ausfalllichts der Ulbricht-Kugel bestimmt werden. Das Ausfalllicht wird in diesem Fall nur in dem Bereich der vorbestimmten Korrekturzone berücksichtigt. In dem Bereich der Korrekturzone liegt das Maximum vor, welches anhand der ersten Differenz und/oder der zweiten Differenz und/oder der dritten Differenz bestimmt wird. Das Maximum wird an jeder Position der Korrekturkartenzone der Korrekturkarte bestimmt. Die Position entspricht hier einem Bildpunkt beziehungsweise einem Bildelement der Korrekturkarte. Es wird also das Maximum der ersten Differenz und/oder der zweiten Differenz und/oder der dritten Differenz an der jeweiligen Position der Korrekturkartenzone bestimmt. Somit liegt vorzugsweise für jeden Bildpunkt innerhalb der Korrekturkartenzone ein Maximum vor. Alle Maxima in der Korrekturkartenzone können zusammengezählt werden und die Summer der Maxima kann schließlich durch die Anzahl der Positionen beziehungsweise die Anzahl der Bildpunkte innerhalb der Korrekturkartenzone geteilt werden. Somit kann das arithmetische Mittel des Maximums innerhalb der Korrekturkartenzone bestimmt werden. Vorteilhaft ist also, dass der Intensitätskorrekturwert für die jeweilige vorbestimmte Korrekturkartenzone besonders einfach und/oder effektiv bestimmt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Intensitätskorrekturwert subpixelgenau für die Position des Intensitätswerts in dem Bild bereitgestellt wird. Somit kann der Intensitätskorrekturwert durch die Korrekturkarte subpixelgenau auf das Bild angewandt werden. Subpixelgenau bedeutet, dass der Intensitätskorrekturwert beispielsweise nur teilweise auf den Intensitätswert angewandt wird, weil die Position des Intensitätswerts im Bereich von einer Abmessung, welche weniger als die Abmessung eines Bildpunktes des Bilds beträgt, abweicht. Als Subpixel wird eine Untereinheit des Bildpunkts des Bilds beschrieben. Mit anderen Worten, vorzugsweise kann der Intensitätskorrekturwert mit einer höheren Abtastfrequenz bezüglich der Position bereitgestellt werden, als der Intensitätswert des Bilds beziehungsweise des Bildpunkts des Bilds. Vorteilhaft ist also eine besonders präzise Korrektur des Bilds.
Weiterhin ist vorgesehen, dass eine zusätzliche Korrektur des Bilds auf Basis der Korrekturinformation durch ein Vignettierungskorrekturverfahren, welches eine abfallende Polynomfunktion auf das Bild anwendet, durchgeführt wird. Das Vignettierungskorrekturverfahren beziehungsweise ein diesbezügliches LENC-Verfahren wird durchgeführt, um eine Vignettierung des Bilds beziehungsweise einen Vignettierungseffekt des Bilds zu reduzieren. Die Vignettierung bezeichnet in der Fototechnik eine Abschattung zum Rand des Bilds hin, die beispielsweise durch eine axiale Anordnung zweier Öffnungen oder Durchlässe hervorgerufen wird. Durch das Vignettierungskorrekturverfahren wird jeweils eine abfallende Polynomfunktion für den R-Kanal und/oder den G-Kanal und/oder den B-Kanal auf das gesamte Bild angewandt. Das Vignettierungskorrekturverfahren kann beispielsweise nachträglich oder im Voraus bezüglich der Korrekturkarte angewandt werden. Vorteilhaft ist, dass zusätzlich mit dem Vignettierungskorrekturverfahren eine mehrfache beziehungsweise mehrstufige und somit besonders genaue Korrektur des Bilds erreicht werden kann. Das Vignettierungskorrekturverfahren kann also zusätzlich vor oder nach dem Verbessern des Bilds anhand der Korrekturkarte durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Linse als eine an zumindest einer Oberfläche beschichtete Linse bereitgestellt wird. So kann die beschichtete Linse beispielsweise mit einer Antireflexbeschichtung vergütet sein, um Reflektionen der einfallenden Strahlung zu reduzieren. Die beschichtete Linse kann aber auch mit einer Sperrschicht vergütet sein. Die Sperrschicht kann dann beispielsweise das Durchdringen von elektromagnetischer Strahlung aus dem infraroten Wellenlängenbereich verhindern. Vorteilhaft ist also, dass durch die beschichtete Linse das Bild mit nur sehr wenigen Farbstichen bereitgestellt werden kann.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Linse mit Silber und/der Gold und/oder Aluminium und/oder Magnesiumfluorid beschichtet wird. Die Beschichtung mit Silber und/der Gold und/oder Aluminium ist vorteilhaft, weil hiermit eine hohe Reflektivität der beschichteten Linse bereitgestellt werden kann. Die Beschichtung mit Magnesiumfluorid kann eine Breitband-Antireflexbeschichtung bereitstellen, wobei sich der Wortteil Breitband auf den elektromagnetischen Wellenlängenbereich bezieht. Die Farbstiche des Bilds können also dadurch weiter reduziert werden.
Weiterhin ist vorgesehen, dass durch die beschichtete Linse eine elektromagnetische Strahlung des infraroten Wellenlängenbereichs, insbesondere des nahen infraroten Wellenlängenbereichs, blockiert, also etwa absorbiert und/oder reflektiert, wird. Dadurch kann das Einfallen von der elektromagnetischen Strahlung des infraroten Wellenlängenbereichs durch das Objektiv auf einen Sensor der Kamera verhindert werden. Die Qualität des korrigierten Bilds kann also weiter erhöht werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Kamera, welche ein Objektiv mit zumindest einer Linse umfasst, und mit einer Verarbeitungseinheit ausgebildet ist, welche dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst ein erfindungsgemäßes Kamerasystem.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kamerasystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 in schematischer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem Kamerasystem;
2 eine schematische Darstellung einer Korrekturkarte mit Korrekturkartenzonen; und
3 ein Funktionsgraph einer abfallenden Polynomfunktion eines Vignettierungskorrekturverfahrens.
In 1 ist schematisch eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Kamerasystem 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Kamerasystem 2 umfasst im Ausführungsbeispiel zumindest eine Kamera 3 und eine Verarbeitungseinheit 4. Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 ist die Kamera 3 zentral an dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet. Die Anordnung der Kamera 3 ist jedoch vielfältig möglich, vorzugsweise allerdings so, dass ein Umgebungsbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden kann.
Die Kamera 3 kann eine CMOS-Kamera oder aber eine CCD-Kamera oder eine beliebige Bilderfassungseinrichtung sein, welche ein Bild von dem Umgebungsbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 bereitstellen kann. Es können auch mehrere solcher Kameras 3 eingesetzt werden. Die Kamera 3 ist eine Videokamera, welche kontinuierlich eine Bildsequenz von Bildern bereitstellt. Das Bild ist ein Einzelbild (frame). Die Verarbeitungseinheit 4 verarbeitet dann die Bildsequenz der Bilder beispielsweise in Echtzeit.
Die Kamera 3 umfasst ein Objektiv 6. Das Objektiv 6 umfasst wiederum eine Linse 7. Die Linse 7 ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel, beschichtet beziehungsweise optisch vergütet. Durch die Beschichtung, welche beispielsweise mit Silber und/oder Gold und/oder Aluminium und/oder Magnesiumfluorid erfolgt, kann das aufgenommene Bild mit einem geringeren Farbstich bereitgestellt werden. Die Beschichtung der Linse 7 kann beispielsweise eine Änderung der nominalen Wellenlänge der auf die Linse 7 einfallenden Strahlung von bis zu +/– 20nm bewirken. Jedoch ist die Beschichtung der Linse 7 oft noch nicht ausreichend, um den Farbstich zu korrigieren. So ist die Beschichtung häufig, beispielsweise aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten, nicht in der Lage den Farbstich vollständig und/oder präzise zu beseitigen. Dies kann zu punktuellen und ungleichen Farbstichen in dem Bild führen.
Durch die Beschichtung der Linse 7 können auch bestimmte Wellenlängenbereiche des elektromagnetischen Spektrums daran gehindert werden, die Linse 7 zu durchdringen und somit auf einen Sensor der Kamera 3 einzufallen. Die blockierten Wellenlängebereiche können sich beispielsweise in einem infraroten Wellenlängenbereich oder in einem nahen infraroten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums befinden. So kann es beispielsweise insbesondere für den Sensor der Kamera 3 sinnvoll sein, vor der elektromagnetischen Strahlung in dem nahen infraroten Wellenlängebereich geschützt zu werden, falls dieser aus Silizium besteht. Sensoren aus Silizium sind empfindlich für den nahen infraroten Wellenlängenbereich. Die Information aus dem nahen infraroten Wellenlängenbereich ist jedoch in dem Bild meist unerwünscht.
2 zeigt eine Korrekturkarte 8. Die Korrekturkarte 8 umfasst mehrere Korrekturkartenzonen 9, welche symbolisch durch die gestrichelt begrenzten Kreisflächen dargestellt sind. Im Weiteren wird eine Korrekturkartenzone 9 erläutert, wobei das Dargelegte für mehrere, insbesondere alle Korrekturkartenzonen 9 gilt. Die Korrekturkartenzone 9 umfasst Intensitätskorrekturwerte 10. Die Korrekturkartenzonen 9 und somit die zugehörigen Intensitätskorrekturwerte 10 der Korrekturkarte 9 liegen gemäß dem Ausführungsbeispiel für drei verschiedene Korrekturfarbkanäle vor. Diese sind, gemäß des Ausführungsbeispiels, ein roter Korrekturfarbkanal 11 eines RGB-Farbraums, ein grüner Korrekturfarbkanal 12 des RGB-Farbraums und ein blauer Korrekturfarbkanal 13 des RGB-Farbraums. Die Korrekturfarbkanäle 11, 12, 13 der Korrekturkarte 8 korrespondieren mit Farbkanälen des Bilds. Die geometrische Form einer Anordnung der Intensitätskorrekturwerte 10 innerhalb der Korrekturkartenzone 9 ist im Ausführungsbeispiel rechteckig gezeigt. Die geometrische Form der Anordnung der Intensitätskorrekturwerte 10 innerhalb der Korrekturkartenzone 10 ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt und kann eine vielfältige geometrische Form, beispielsweise oval oder rund, aufweisen.
Die Korrekturkarte 8 stellt die Intensitätskorrekturwerte 10 für einen Intensitätswert des Bilds an einer vorbestimmten Position bereit. Der Intensitätskorrekturwert 10 des roten Korrekturfarbkanals 11 wird beispielsweise dazu verwendet, um den Intensitätswert eines roten Farbkanals des Bilds anzupassen beziehungsweise zu korrigieren. Analog gilt dies für den grünen Korrekturfarbkanal 12 oder den blauen Korrekturfarbkanal 13, welche mit einem grünen Farbkanal des Bilds oder einem blauen Farbkanal des Bilds korrespondieren.
Der Intensitätskorrekturwert 10 kann auch sub-pixelgenau auf dem Intensitätswert des Bildes angewandt werden, um diesen zu korrigieren. So kann die Subpixelgenauigkeit beispielsweise bereitgestellt werden, wenn eine Abtastfrequenz beziehungsweise eine Auflösung der Korrekturkarte 8 höher ist als eine Abtastfrequenz beziehungsweise eine Auflösung des Bilds. Sub-pixelgenau bedeutet also auch, dass für die Linse 7 die Korrekturkarte 8 mit einer höheren Auflösung zur Verfügung gestellt werden kann, als das Bild, welches anhand des durch die Linse 7 auf den Sensor der Kamera 3 fallenden Umgebungslichts des Umgebungsbereichs 5 erzeugt wird.
Die Intensitätskorrekturwerte 10 können beispielsweise mittels einer Korrekturfunktion, welche eine Korrekturtransformation auf das Bild anwendet, realisiert werden. Die Korrekturfunktion kann mathematisch wie folgt beschrieben werden:
wobei x, y die Werte für die Position in dem zweidimensionalen Bild sind, also beispielsweise Zeilenwert und Spaltenwert beziehungsweise die Koordinaten des Intensitätswerts eines Bildpunkts des Bilds. i und j sind Koeffizienten und Polynomgrade in einer Potenzreihenentwicklung.
Die Korrekturfunktion kann für das gesamte Bild genutzt werden, das bedeutet, die Korrekturfunktion kann die Intensitätskorrekturwerte 10 für den jeweiligen Farbkanal des gesamten Bilds bereitstellen. Jedoch kann die Korrekturfunktion so beschränkt sein, dass diese ausschließlich in den Korrekturkartenzonen 9 angewandt wird und dort mit den Intensitätskorrekturwerten 10 korrigierend eingreift. Der Parameterwert a_ij wird für die jeweilige vorbestimmte Korrekturkartenzone 9 individuell bereitgestellt. Somit ist vorzugsweise vorgesehen, dass jede einzelne Korrekturkartenzone 9 einen eigenen Parameter a_ij bereitgestellt bekommt.
Die Korrekturkarte 8 wird abhängig von einem Ausfalllicht einer Ulbricht-Kugel erzeugt. Die Ulbricht-Kugel wird eingesetzt, um diffuse Strahlung aus gerichteter Strahlung zu erzeugen. Die Ulbricht-Kugel weist ein Einfalllicht auf, welches eine vorbestimmte Farbtemperatur und/oder eine vorbestimmte Beleuchtungsstärke aufweist. Das Einfalllicht wird in der Ulbricht-Kugel zu diffuser Strahlung beziehungsweise zu diffusem Licht umgewandelt beziehungsweise abgeändert, weil die Strahlung des Einfalllichts in der Ulbricht-Kugel derart reflektiert, dass das Einfalllicht unmöglich unmittelbar zu einer Lichtaustrittsöffnung der Ulbricht-Kugel herausstrahlen kann. Eine Lichteintrittsöffnung für das Einfalllicht der Ulbricht-Kugel und die Lichtaustrittsöffnung für das Ausfalllicht der Ulbricht-Kugel sind meist in einem Winkel von 90° z ueinander an der Ulbricht-Kugel angeordnet. Die Lichteintrittsöffnung und die Lichtaustrittsöffnung können aber auch in einem anderen Winkel als 90° relativ zueinander ang eordnet sein. Das Ausfalllicht, welches aus der Lichtaustrittsöffnung der Ulbricht-Kugel austritt, ist eine diffuse Strahlung. Die diffuse Strahlung, also das Ausfalllicht, wird durch die Linse 7 hindurchgeleitet und auf einer Austrittsseite der Linse 7, auf welcher das diffuse Licht austritt, wird das durch die Linse 7 gefallene diffuse Licht registriert beziehungsweise erfasst. Anhand des erfassten diffusen Lichts, welches durch die Linse 7 ausgetreten ist, kann nun die Korrekturkarte 8 erzeugt werden.
Zur Erzeugung der Korrekturkarte 8 wird ein grüner Ausfallintensitätswert des von der Ulbricht-Kugel ausfallenden Lichts und des durch die Linse 7 fallenden Lichts von einem roten Ausfalllichtintensitätswerts subtrahiert und ein Quadrat gebildet. Das Ergebnis der Subtraktion ist eine erste Differenz. Analog dazu werden eine zweite Differenz und eine dritte Differenz gebildet. Von der ersten Differenz und der zweiten Differenz und der dritten Differenz wird ein Maximum bestimmt. Das Maximum ist der größte Wert. Mathematisch lässt sich die Bestimmung des Maximums wie folgt beschreiben: Maximum = max((R_is – G_is)², (R_is – B_is)², (G_is – B_is)²)
Die Ulbricht-Kugel wird mit dem Index „is“ beschrieben. Das Maximum wird für jeden Intensitätskorrekturwert 10 beziehungsweise Korrekturkartenbildpunkt der jeweiligen Korrekturkartenzone 9 bestimmt. Die so bestimmten Maxima werden aufsummiert und durch die Anzahl der Maxima beziehungsweise durch die Anzahl der Intensitätskorrekturwerte 10 beziehungsweise durch die Anzahl der Korrekturkartenbildpunkte der jeweiligen Korrekturkartenzone geteilt. Somit wird das arithmetische Mittel der Maxima gebildet. Dieser Wert, also das arithmetische Mittel der Maxima kann als eine Abweichung von Grau bezeichnet werden. Die Abweichung von Grau gibt einen Hinweis darauf, dass an dieser Position starke Farbwerte beziehungsweise Farbkomponenten vorhanden sind beziehungsweise gezeigt werden und diese Position somit für die Korrektur beziehungsweise die Farbkorrektur in Betracht kommt. Die Korrekturkarte 8 wird also abhängig von der Abweichung von Grau erzeugt. Weiterhin können benachbarte Werte von der Abweichung von Grau durch einen Repräsentanzwert der Abweichung von Grau beschrieben werden, welcher mehrere Werte der Abweichung von Grau beschreibt und für diese stellvertretend steht.
Eine Abmessung der Korrekturkartenzone 9 kann beispielsweise durch visuelle Inspektion erfolgen und ist abhängig von der Uneinheitlichkeit der Linse 7. Eine Abmessung der Korrekturkartenzone 9 kann beispielsweise 5 Millimeter mal 5 Millimeter betragen. Die Korrekturkartenzone 9 kann beispielsweise kreisförmig – wie in 2 gezeigt – ausgebildet sein oder aber eine andere Form, wie beispielsweise oval oder eckig, annehmen.
Die Position der Korrekturkartenzonen 9 ist vorzugsweise am Rand eines Sichtfeldes der Kamera 3 beziehungsweise am Rand des Bilds und somit am Rand der Korrekturkarte 8. Die Korrekturkartenzonen 9 befinden sich deshalb vorzugsweise am Rand der Korrekturkarte 8, weil dort Farbstiche besonders häufig auftreten, beispielsweise auf Grund von ungenauen Beschichtungen der Linse 7 beziehungsweise Linsebeschichtungen. Eine Anzahl der Korrekturkartenzonen 9 pro Rand der Korrekturkarte 8 kann beispielsweise bis zu drei oder bis zu fünf oder bis zu sieben oder bis zu neuen oder mehr als zehn betragen.
3 zeigt eine abfallende Polynomfunktion 14 eines Vignettierungskorrekturverfahrens. Die abfallende Polynomfunktion 14 ist für verschiedene Farbkanäle in 3 beschrieben. So zeigt 3 eine rote abfallende Polynomfunktion 15 eines roten Farbkanals des RGB-Farbraums und einen grüne abfallende Polynomfunktion 16 eines grünen Farbkanals des RGB-Farbraums und eine blaue abfallende Polynomfunktion 17 eines blauen Farbkanals des RGB-Farbraums. Die jeweils abfallende Polynomfunktion 15, 16, 17 wird auf den jeweils korrespondierenden Farbkanal des Bilds angewandt. Das Anwenden der Polynomfunktion 14 und somit des Vignettierungskorrekturverfahrens kann beispielsweise der Korrektur mit der Korrekturkarte 8 vorhergehen oder parallel ablaufen oder anschließend durchgeführt werden. Das Vignettierungskorrekturverfahren wird ausschließlich für das gesamte Bild angewandt.
Die Korrektur des Bilds auf Basis der Korrekturkarte 8 kann beispielsweise als ein ZC3-Verfahren bezeichnet werden. ZC3 ist ein Akronym und steht für „Zonal Custom Colour Correction“.
Die Korrekturkarte 8 kann beispielsweise für ein monochromatisches Bild und/oder für ein Bild, welches mit einer Infrarotkamera bereitgestellt beziehungsweise angewandt werden. Die Infrarotkamera ist empfindlich für elektromagnetische Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich. In diesem Fall wird die Chrominanz nicht verändert, aber Inhomogenitäten bezüglich der Luminanz werden korrigiert.
Die Korrekturkarte 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird wie folgt angewandt. Das Bild wird von der Kamera 3 aufgenommen und mit der Korrekturkarte 8 als Referenz verglichen. Abhängig von Abweichungen des Intensitätswerts des Bilds und des Intensitätskorrekturwerts 10 der Korrekturkarte 8, wird der korrigierte beziehungsweise farbstichreduzierte Intensitätswert des Bilds bestimmt. Dies kann beispielsweise durch eine Gewichtungsfunktion – insbesondere im Fall der subpixel-genauen Korrektur – erfolgen und/oder durch eine Subtraktion oder eine Multiplikation des Intensitätskorrekturwerts mit dem Intensitätswert sein.
Das Bild wird bezüglich eines Farbstichs vorzugsweise so früh wie möglich nach der Aufnahme durch die Kamera 3, insbesondere in der Kamera 3, beispielsweise vor der Anwendung einer geometrischen Transformation des Bilds, anhand der Korrekturkarte 8 korrigiert. Das Bild kann aber ebenso nach der geometrischen Transformation mit einer an die geometrische Transformation angepassten Korrekturkarte 8 korrigiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7949486 B2 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN55980 [0008]

Claims

Verfahren zum Korrigieren eines einen Umgebungsbereich (5) eines Kraftfahrzeugs (1) darstellenden Bilds mit zumindest einem Farbkanal, welches einen Farbstich aufweist und mit einer Kamera (3) des Kraftfahrzeugs (1) aufgenommen wird, wobei die Kamera (3) mit einem Objektiv (6) mit zumindest einer Linse (7) und mit einer Verarbeitungseinheit (4), mit welcher das Bild anhand von Korrekturinformation korrigiert wird, bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturinformation durch eine Korrekturkarte (8) beschrieben wird, durch welche für zumindest einen Intensitätswert des zumindest einen Farbkanals an zumindest einer Position in dem Bild zum Korrigieren des Farbstichs ein Intensitätskorrekturwert (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkarte (8) abhängig von einem aus einer Ulbricht-Kugel ausfallenden Ausfalllicht erzeugt wird, wobei in die Ulbricht-Kugel ein Einfalllicht, welches in der Ulbricht-Kugel diffus reflektiert wird und eine vorbestimmter Farbtemperatur und/oder eine vorbestimmte Beleuchtungsstärke aufweist, einfällt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Korrekturkarte (8) zumindest ein Korrekturfarbkanal (11, 12, 13), welcher mit dem zumindest einen Farbkanal des Bilds korrespondiert, bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Farbkanal und/oder der zumindest eine Korrekturfarbkanal (11, 12, 13) als ein R-Kanal eines RGB-Farbmodells und/oder ein G-Kanal des RGB-Farbmodells und/oder ein B-Kanal des RGB-Farbmodells beschrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätskorrekturwert (10) für den R-Kanal und/oder für den G-Kanal und/oder für den B-Kanal bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und einer der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätskorrekturwert (10) abhängig von einer ersten Differenz eines R-Kanals des Einfalllichts mit einem G-Kanal des Einfalllichts und/oder einer zweiten Differenz des R-Kanals des Einfalllichts mit einem B-Kanal des Einfalllichts und/oder einer dritten Differenz des G-Kanals des Einfalllichts mit dem B-Kanal des Einfalllichts bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkarte (8) für den zumindest einen Korrekturfarbkanal (11, 12, 13) mit zumindest einer vorbestimmten Korrekturkartenzone (9) erzeugt wird, und das Bild ausschließlich in der jeweiligen vorbestimmten Korrekturkartenzone (9) korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätskorrekturwert (10) abhängig von einem Maximum der ersten Differenz und/oder der zweiten Differenz und/oder der dritten Differenz bestimmt wird, und der Intensitätskorrekturwert (10) abhängig von dem arithmetischen Mittel des Maximums innerhalb der jeweiligen vorbestimmten Korrekturkartenzone (9) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätskorrekturwert (10) sub-pixelgenau für die Position des Intensitätswerts in dem Bild bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Korrektur des Bilds auf Basis der Korrekturinformation durch ein Vignettierungskorrekturverfahren, welches eine abfallende Polynomfunktion (14, 15, 16, 17) auf das Bild anwendet, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (7) als eine an zumindest einer Oberfläche beschichtete Linse bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (7) mit Silber und/oder Gold und/oder Aluminium und/oder Magnesiumfluorid beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch die beschichtete Linse eine elektromagnetische Strahlung des infraroten Wellenlängenbereichs, insbesondere des nahen infraroten Wellenlängenbereichs, blockiert wird.
Kamerasystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Kamera (3), welche ein Objektiv (6) mit zumindest einer Linse (7) umfasst, und mit einer Verarbeitungseinheit (4), welche dazu ausgelegt ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Kamerasystem (2) gemäß Anspruch 14.