DE102014118314A1

DE102014118314A1 - Verfahren zum Anpassen einer Helligkeit eines Hochkontrastbilds, Kamerasystem und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014118314A1
Application number: DE102014118314.2A
Authority: DE
Inventors: Mark Patrick Griffin; Brian Michael Thomas Deegan; Naveen Kuruba
Original assignee: Connaught Electronics Ltd
Current assignee: Connaught Electronics Ltd
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-16
Also published as: EP3231172A1; WO2016091775A1; US20170347008A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Helligkeit (28) eines Hochkontrastbilds (20, 22) von einem Umgebungsbereich (9) eines Kraftfahrzeugs (1) mit folgenden Schritten: a) Aufnehmen eines ersten Bilds mit einem ersten Kameraparameter eines Kamerasystems (2) des Kraftfahrzeugs (1) und eines zweiten Bilds mit einem zweiten Kameraparameter des Kamerasystems (2) mittels des Kamerasystems (2), b) Erzeugen eines ersten Hochkontrastbilds (20) des Umgebungsbereichs (9) mit dem ersten Bild und dem zweiten Bild, c) Bestimmen eines Hochkontrast-Helligkeitswerts (23) des ersten Hochkontrastbilds (20), d) Vergleichen des Hochkontrast-Helligkeitswerts (23) mit einem vorbestimmten Hochkontrast-Zielhelligkeitswert, e) Anpassen des ersten Hochkontrastbilds (20) abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt d), f) Bestimmen eines ersten Helligkeitswerts des ersten Bilds und/oder eines zweiten Helligkeitswerts des zweiten Bilds, g) Vergleichen des ersten Helligkeitswerts mit einem ersten Zielhelligkeitswert (26) und/oder des zweiten Helligkeitswerts mit einem zweiten Zielhelligkeitswert (27), h) Anpassen des ersten Kameraparameters und/oder des zweiten Kameraparameters abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt g), i) Aufnehmen eines dritten Bilds des Umgebungsbereichs (9) mit dem angepassten ersten Kameraparameter und eines vierten Bilds des Umgebungsbereichs (9) mit dem angepassten zweiten Kameraparameter mittels des Kamerasystems (2), j) Erzeugen eines zweiten Hochkontrastbilds (22) des Umgebungsbereichs (9) mit dem dritten Bild und dem vierten Bild, k) Bereitstellen des zweiten Hochkontrastbilds (22) als helligkeitsangepasstes Hochkontrastbild (20, 22) zur Darstellung des Umgebungsbereichs (9) des Kraftfahrzeugs (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Helligkeit eines Hochkontrastbilds von einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs bei welchem ein erstes Bild mit einem ersten Kameraparameter eines Kamerasystems des Kraftfahrzeugs und ein zweites Bild mit einem zweiten Kameraparameter des Kamerasystems mittels des Kamerasystems aufgenommen wird. Es wird ein erstes Hochkontrastbild des Umgebungsbereichs mit dem ersten Bild und dem zweiten Bild erzeugt, und es wird ein Hochkontrast-Helligkeitswert des ersten Hochkontrastbilds ermittelt. Weiterhin wird der Hochkontrast-Helligkeitswert mit einem vorbestimmten Hochkontrast-Zielhelligkeitswert verglichen, und das erste Hochkontrastbild wird abhängig von dem Vergleich angepasst. Die Erfindung betrifft auch ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem.
Verfahren zum Anpassen einer Helligkeit eines Hochkontrastbilds sind aus dem Stand der Technik bekannt. Das Hochkontrastbild (HDRI – High Dynamic Range Image) ist ein digitales Bild, das große Helligkeitsunterschiede detailreich wiedergibt. Das Hochkontrastbild kann beispielsweise von HDR-Spezialkameras (HDR – High Dynamic Range) aufgenommen werden, als 3D-Computergrafik künstlich erzeugt werden oder aus einer Belichtungsreihe von Fotos mit niedrigem Dynamikumfang (LDR – Low Dynamic Range) rekonstruiert werden. Die Belichtungsreihe von Fotos mit niedrigem Dynamikumfang umfasst zumindest zwei Bilder. Ein erstes Bild wird mit einer niedrigen Belichtungszeit und einem lichtunempfindlichen Sensor aufgenommen, um die hellen Bereiche in einem Umgebungsbereich zu erfassen. Ein zweites Bild wird mit einer langen Belichtungszeit und einem lichtempfindlichen Sensor aufgenommen, um die dunklen Bereiche in dem Umgebungsbereich zu erfassen. Es können beispielsweise auch mehrere Bilder mit Kameraparametern beziehungsweise Kameraeinstellungen aufgenommen werden, welche sich zwischen den Kameraparametern von dem ersten Bild und dem zweiten Bild befinden. Schließlich wird aus den aufgenommenen Bildern das Hochkontrastbild erzeugt. Das Hochkontrastbild weist üblicherweise eine höhere Bit-Tiefe auf als die Bilder, sofern das Hochkontrastbild nicht mit einem Tonemapping-Verfahren in seiner Bit-Tiefe reduziert worden ist.
Das grundlegende Prinzip des Hochkontrastbilds ist also, dass ein größerer Wertebereich beziehungsweise mehr Helligkeitsstufen zur Verfügung stehen, um den Umgebungsbereich beziehungsweise die Szene zu erfassen. So ist es bei einer herkömmlichen LDR-Aufnahme verbreitet, 8 Bit, also 256 Helligkeitsstufen beziehungsweise Intensitätswerte, für jeden Farbkanal des Bilds zu nutzen. Die gesamte Helligkeitsinformation muss nun also mit 256 Intensitätswerten beschrieben werden. Bei dem Hochkontrastbild währenddessen wird die gesamte Helligkeitsinformation der Szene auf den Wertebereich von mehreren Bildern aufgeteilt. So wird beispielsweise, wie zuvor bereits beschrieben, das erste Bild von dem dunklen Teil des gesamten Helligkeitsbereichs und das zweite Bild von dem hellen Teil des gesamten Helligkeitsbereichs aufgenommen.
Die Helligkeit des Hochkontrastbilds wird nun beispielsweise anhand des Histogramms des Hochkontrastbilds angepasst. Das Histogramm bezeichnet die grafische Darstellung der Helligkeitswertverteilung beziehungsweise der Tonwertverteilung des Hochkontrastbilds. Bei dem Histogramm handelt es sich also quasi um eine Bildstatistik, die angibt, wie häufig welcher Helligkeitswert im Bild vorhanden ist. Das Histogramm kann für jeden Farbkanal des Hochkontrastbilds bestimmt werden. Vorliegend gilt das Interesse insbesondere einem Luminanz-Kanal des Hochkontrastbilds, also beispielsweise einem Y-Kanal eines YUV-Farbmodells. Das Anpassen der Helligkeit kann aber mit anderen Farbkanälen in analoger Weise ebenso durchgeführt werden.
Nachteilig an der Anpassung des Hochkontrastbilds anhand des Histogramms ist, dass ein starkes Anpassen der Helligkeit üblicherweise nur möglich ist, falls ein sogenanntes Clipping akzeptiert wird. Bei dem Clipping wird das Histogramm so weit verschoben, dass mehrere Helligkeitswerte zu einem Helligkeitswert an dem Ende des Wertebereichs des Hochkontrastbilds zusammengefasst werden müssen. Das Clipping verschlechtert also die Qualität des Hochkontrastbilds.
Gerade bei der Aufnahme von Bildern eines Umgebungsbereichs eines Kraftfahrzeugs sind die Nachteile wesentlich, da die Detailechtheit bei diesen Kontrastunterschieden – beispielsweise von hellem Himmel zu dunkler Fahrbahnoberfläche – leidet und dadurch das Erkennen und Weiterverarbeiten von relevanten Bildinformationen erschwert ist. Dadurch kann auch die Funktionalität eines Fahrerassistenzsystems, welches auf Basis der Bildinformation arbeitet, eingeschränkt sein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, ein Kamerasystem sowie ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit welchem beziehungsweise bei welchem ein helligkeitsangepasstes Hochkontrastbild eines Kraftfahrzeugumgebungsbereichs mit einer hohen Kontrastqualität bereitgestellt 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 zum Anpassen einer Helligkeit eines Hochkontrastbilds von einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs werden folgende Schritte durchgeführt:

a) Aufnehmen eines ersten Bilds mit einem ersten Kameraparameter eines Kamerasystems des Kraftfahrzeugs und eines zweiten Bilds mit einem zweiten Kameraparameter des Kamerasystems mittels des Kamerasystems,
b) Erzeugen eines ersten Hochkontrastbilds des Umgebungsbereichs mit dem ersten Bild und dem zweiten Bild,
c) Bestimmen eines Hochkontrast-Helligkeitswerts des ersten Hochkontrastbilds,
d) Vergleichen des Hochkontrast-Helligkeitswerts mit einem vorbestimmten Hochkontrast-Zielhelligkeitswert,
e) Anpassen des ersten Hochkontrastbilds abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt d). Erfindungsgemäß werden folgende Schritte durchgeführt:
f) Bestimmen eines ersten Helligkeitswerts des ersten Bilds und/oder eines zweiten Helligkeitswerts des zweiten Bilds,
g) Vergleichen des ersten Helligkeitswerts mit einem ersten Zielhelligkeitswert und/oder des zweiten Helligkeitswerts mit einem zweiten Zielhelligkeitswert,
h) Anpassen des ersten Kameraparameters und/oder des zweiten Kameraparameters abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt g),
i) Aufnehmen eines dritten Bilds des Umgebungsbereichs mit dem angepassten ersten Kameraparameter und eines vierten Bilds des Umgebungsbereichs mit dem angepassten zweiten Kameraparameter mittels des Kamerasystems,
j) Erzeugen eines zweiten Hochkontrastbilds des Umgebungsbereichs mit dem dritten Bild und dem vierten Bild,
k) Bereitstellen des zweiten Hochkontrastbilds als helligkeitsangepasstes Hochkontrastbild zur Darstellung des Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, die Helligkeit des Hochkontrastbilds über einen großen Helligkeitsbereich anzupassen und gleichzeitig Qualitätseinbußen zu verhindern. So kann es beispielsweise sein, dass das Anpassen in Schritt e) nur bis zu einem bestimmten Grad möglich ist, ohne dass ein Clipping durchgeführt werden muss und/oder die Helligkeitswerte des ersten Hochkontrastbilds so weit verschoben werden müssen, dass sich die Qualität des ersten Hochkontrastbilds wesentlich verschlechtert.
Der Hochkontrast-Zielhelligkeitswert kann auch als YUV-Log-Zielwert bezeichnet werden.
Das Anpassen in Schritt e) wird vorzugsweise in einem logarithmischen Bereich durchgeführt. Hierzu wird in dem Vergleich gemäß Schritt d) beispielsweise der Unterschied zwischen dem Hochkontrast-Helligkeitswert und dem vorbestimmten Hochkontrast-Zielhelligkeitswert bestimmt. Der Hochkontrast-Helligkeitswert kann beispielsweise ein Durchschnittshelligkeitswert des ersten Hochkontrastbilds sein, also das arithmetische Mittel oder der Median oder aber anhand einer Gewichtungsfunktion bestimmt werden, welche bestimmte Bereiche des ersten Hochkontrastbilds mit Prioritäten versieht, um den Hochkontrast-Helligkeitswert zu bestimmen. Der Hochkontrast-Helligkeitswert des ersten Hochkontrastbilds kann beispielsweise auch nur in einem Teilbereich des ersten Hochkontrastbilds ermittelt werden. Das Anpassen des ersten Hochkontrastbilds im Schritt e) erfolgt also beispielsweise in dem logarithmischen Bereich und kann durch Verschieben des Histogramms des ersten Hochkontrastbilds erfolgen.
Als erfindungswesentlicher Schritt ist vorgesehen, dass von dem ersten Bild der erste Helligkeitswert und/oder von dem zweiten Bild der zweite Helligkeitswert bestimmt wird. Das Bestimmen des ersten Helligkeitswerts und/oder des zweiten Helligkeitswerts kann beispielsweise durch das arithmetische Mittel oder den Median oder eine Gewichtungsfunktion, welche bestimmte Bereiche des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds priorisiert, erfolgen. Der erste Helligkeitswert und/oder der zweite Helligkeitswert kann beispielsweise auch nur von einem Teilbereich des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds bestimmt werden. Vorzugsweise ist der Teilbereich zum Bestimmen des ersten Helligkeitswerts und/oder des zweiten Helligkeitswerts zentral in dem ersten Bild und/oder dem zweiten Bild angeordnet. Der erste Helligkeitswert und/oder der zweite Helligkeitswert kann aber beispielsweise auch von mehreren, örtlich unzusammenhängenden Teilbereichen des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds bestimmt werden. Abhängig von dem ersten Helligkeitswert und/oder dem zweiten Helligkeitswert werden im Schritt h) der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter angepasst. Der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter kann beispielsweise eine Belichtungszeit und/oder eine Lichtempfindlichkeit eines Sensors des Kamerasystems sein. Mit den angepassten Kameraparametern kann nun zeitlich nachfolgend bezüglich des ersten Bilds und des zweiten Bilds das dritte Bild und das vierte Bild aufgenommen werden. Aufgrund des Anpassens der Kameraparameter im Schritt h) befindet sich das dritte Bild und/oder das vierte Bild näher an einer gewünschten Helligkeit als das erste Bild und/oder das zweite Bild. Der zeitliche Abstand zwischen dem Schritt a) und dem Schritt i) ist insbesondere so kurz wie möglich und kann beispielsweise einer dreißigstel Sekunde entsprechen. Bei einer Bewegung des Kamerasystems durch das sich bewegende Kraftfahrzeug wird also ein zumindest ähnlicher Umgebungsbereich in dem Schritt a) und dem Schritt i) aufgenommen. Es kann somit im Wesentlichen auch von einer ähnlichen Helligkeit in dem Umgebungsbereich zu dem Standort des Kamerasystems im Schritt a) und im Schritt i) ausgegangen werden.
Insbesondere werden das erste Bild und das zweite Bild beziehungsweise das dritte Bild und das vierte Bild ebenfalls zeitlich hintereinander aufgenommen, sofern das Kamerasystem als ein LDR-Kamerasystem ausgelegt ist. Ist das Kamerasystem aber beispielsweise als ein HDR-Kamerasystem ausgelegt, so können das erste Bild und das zweite Bild beziehungsweise das dritte Bild und das vierte Bild zeitgleich bereitgestellt beziehungsweise aufgenommen werden.
Das im Schritt j) erzeugte zweite Hochkontrastbild, welches zeitlich nach dem ersten Hochkontrastbild erzeugt wird, kann durch das Anpassen der Kameraparameter im Schritt h) mit einer Helligkeit bereitgestellt werden, welche näher an einer gewünschten Helligkeit liegt als die Helligkeit des ersten Hochkontrastbilds. Zusätzlich kann das zweite Hochkontrastbild beispielsweise analog zu den Schritten c) bis e) angepasst werden, wobei das Anpassen dort nun insbesondere weniger umfangreich nötig ist und somit die Qualität des zweiten Hochkontrastbilds hoch erhalten bleibt.
Der erste Zielhelligkeitswert kann beispielsweise als Langkanalziel (Long Channel Target) und der zweite Zielhelligkeitswert kann beispielsweise als Kurzkanalziel (Short Channel Target) bezeichnet werden. So wird der erste Zielhelligkeitswert beispielsweise herangezogen, um die ersten Kameraparameter anzupassen und zwar derart, dass der erste Kameraparameter beispielsweise für helle Bereiche des Umgebungsbereichs ausgelegt ist. Während der zweite Kameraparameter abhängig von dem zweiten Zielhelligkeitswert angepasst wird und mit dem zweiten Kameraparameter beispielsweise dunkle Bereiche des Umgebungsbereichs aufgenommen werden und für das zweite Hochkontrastbild bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter durch einen Belichtungszeitparameter des Kamerasystems und/oder einen Lichtempfindlichkeitsparameter des Kamerasystems charakterisiert wird. Durch den Belichtungszeitparameter wird bestimmt, wie lange eine Blende des Kamerasystems geöffnet ist und somit, wie viel Licht beziehungsweise wie viele Photonen auf den Sensor des Kamerasystems einfallen. Der Belichtungszeitparameter kann beispielsweise bei einer Belichtungszeit des Sensors von einer tausendstel Sekunde liegen. Der Lichtempfindlichkeitsparameter kann mit einem ISO-Wert beschrieben werden. Der Lichtempfindlichkeitsparameter beschreibt, welche Verstärkung beziehungsweise Dämpfung in dem Sensor bezüglich der einfallenden Anzahl der Photonen aus dem Umgebungsbereich ausgeführt wird. Ist der Lichtempfindlichkeitsparameter hoch eingestellt, so reichen wenige Photonen aus, um in den, durch den Sensor bereitgestellten, Intensitätswertebereich zu gelangen. Ist der Lichtempfindlichkeitsparameter niedrig eingestellt, so sind mehr Photonen als bei niedrig eingestelltem Lichtempfindlichkeitsparameter nötig, um in den durch den Sensor vorgesehenen Intensitätswertebereich zu gelangen. Fallen mehr Photonen auf den Sensor, als dies durch den Lichtempfindlichkeitsparameter vorgesehen ist, so kommt es zu einer Überbelichtung. Fallen weniger Photonen aus dem Umgebungsbereich auf den Sensor als die durch den eingestellten Wertebereich des Sensors vorgesehen ist, so kommt es zu einer Unterbelichtung des Bilds. Mit dem Belichtungszeitparameter und/oder dem Lichtempfindlichkeitsparameter kann der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter optimal an die Lichtverhältnisse in dem Umgebungsbereich angepasst werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass von dem zweiten Hochkontrastbild ein weiterer Hochkontrast-Helligkeitswert ermittelt wird, und das zweite Hochkontrastbild abhängig von einem Vergleich mit dem weiteren Hochkontrast-Helligkeitswert und dem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert gemäß Schritt e) angepasst wird. Der weitere Hochkontrast-Helligkeitswert wird analog zu dem Hochkontrast-Helligkeitswert ermittelt. Hierfür kann das zweite Hochkontrastbild beispielsweise mit dem arithmetischen Mittel oder dem Median oder einer Funktion, welche die Helligkeitswerte beziehungsweise Intensitätswerte des Luminanz-Farbkanals gewichtet, ermittelt werden. Durch das Anpassen des zweiten Hochkontrastbilds gemäß Schritt e) kann die Helligkeit des zweiten Hochkontrastbilds zusätzlich zu dem Anpassen der Helligkeit aufgrund der angepassten Kameraparameter gemäß Schritt h) angepasst beziehungsweise einem Wunsch-Helligkeitswert angenähert bereitgestellt werden. Der weitere Hochkontrast-Helligkeitswert wird also mit dem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert beziehungsweise dem YUV-Log-Zielwert verglichen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Anpassen gemäß Schritt e) durch ein Verschieben des Histogramms des ersten Hochkontrastbilds charakterisiert wird. Die Helligkeit des ersten Hochkontrastbilds und/oder des zweiten Hochkontrastbilds wird also vorzugsweise durch Verschieben beziehungsweise Manipulieren des Histogramms des ersten Hochkontrastbilds und/oder des zweiten Hochkontrastbilds durchgeführt. Insbesondere wird das Manipulieren des Histogramms in einem logarithmischen Raum ausgeführt, in welchem die Helligkeitswerte des ersten Hochkontrastbilds und/oder des zweiten Hochkontrastbilds auf einer logarithmischen Skala dargestellt sind. Das Anpassen gemäß Schritt e) kann dadurch also effektiv erfolgen.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Anpassen gemäß Schritt e) durch einen unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert und/oder einen oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert beschränkt wird. Somit kann durch den unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert und/oder den oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert eine Verschlechterung der Qualität des ersten Hochkontrastbilds und/oder des helligkeitsangepassten Hochkontrastbilds vermindert beziehungsweise unterdrückt werden. So wird beispielsweise das Histogramm nur bis zu bestimmten Werten, welche durch den unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert und/oder den oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert charakterisiert sind, durchgeführt. Das Anpassen der Helligkeit gemäß Schritt e) ist somit in seiner Wirkung begrenzt, jedoch kann dadurch beispielsweise ein Clipping verhindert werden und das angepasste erste Hochkontrastbild kann mit einer höheren Qualität bereitgestellt werden, als wenn der untere Helligkeitsänderungsgrenzwert und/oder der obere Helligkeitsänderungsgrenzwert nicht vorhanden wären.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter in Schritt h) nur angepasst werden, falls das erste Hochkontrastbild aufgrund des unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts und/oder des oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts nicht vollständig an den Hochkontrast-Zielhelligkeitswert angepasst wird. So ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Anpassen gemäß Schritt h) durchgeführt wird, falls das erste Hochkontrastbild und/oder das zweite Hochkontrastbild nicht vollständig, also nicht wunschgemäß, an den Hochkontrast-Zielhelligkeitswert angepasst wird. Insbesondere ist jedoch vorgesehen, dass, falls das Anpassen gemäß Schritt e) abhängig von dem unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert und/oder dem oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert erfolgreich war, also der Wunsch-Helligkeitswert erreicht wird, so kann auf das Anpassen des ersten Kameraparameters und/oder des zweiten Kameraparameters verzichtet werden. Somit kann beispielsweise Berechnungsaufwand vermieden werden und das zweite Hochkontrastbild kann effektiver bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist insbesondere vorgesehen, dass zeitgleich mit dem zweiten Hochkontrastbild zumindest ein weiteres zweites Hochkontrastbild gemäß den Schritten a) bis j) erzeugt wird, und aus den beiden zweiten Hochkontrastbildern ein Gesamthochkontrastbild, insbesondere ein Draufsichthochkontrastbild des Umgebungsbereichs, erzeugt wird. So kann beispielsweise eine Mehrzahl von zweiten Hochkontrastbildern gemäß den Schritten a) bis j) erzeugt werden, welche schließlich zu dem Gesamthochkontrastbild hinzugefügt werden. Das Anpassen der Helligkeit erfolgt dann insbesondere so, dass das Gesamthochkontrastbild homogen dargestellt wird, also eine möglichst gleichmäßige Helligkeitsverteilung in dem zweiten Hochkontrastbild und in dem weiteren zweiten Hochkontrastbild vorhanden ist. Durch das Draufsichthochkontrastbild kann beispielsweise der Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, um einem Nutzer, insbesondere dem Fahrer des Kraftfahrzeugs, eine Draufsicht auf den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Das Draufsichthochkontrastbild ist insbesondere nützlich für den Fall, dass der Nutzer bei einem Parkvorgang unterstützt werden soll.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Helligkeit des zweiten Hochkontrastbilds und des weiteren zweiten Hochkontrastbilds weiter angepasst wird, bis ein vorbestimmter Zielhomogenitätswert der Helligkeit des zweiten Hochkontrastbilds und des weiteren zweiten Hochkontrastbilds erreicht wird. Durch den vorbestimmten Zielhomogenitätswert wird eine Ähnlichkeit der Helligkeit des zweiten Hochkontrastbilds und der Helligkeit des weiteren zweiten Hochkontrastbilds beschrieben. Der Zielhomogenitätswert beschreibt also, wie ähnlich das zweite Hochkontrastbild und das weitere zweite Hochkontrastbild bezüglich ihrer Helligkeit sein sollen. Die Helligkeit kann beispielsweise auf demselben Weg bestimmt werden, wie der Hochkontrast-Helligkeitswert. Dies würde bedeuten, dass die Helligkeit beispielsweise über ein arithmetisches Mittel oder über den Median oder über eine Gewichtungsfunktion oder über eine Gewichtungsfunktion von Teilbereichen des Gesamthochkontrastbilds ermittelt beziehungsweise bestimmt wird. Vorzugsweise ist beabsichtigt, dass die Helligkeit des Gesamthochkontrastbilds für ein menschliches Auge gleich verteilt erscheint. Der Nutzer soll also insbesondere nicht bei der Betrachtung des Gesamthochkontrastbilds durch verschiedene, unnatürlich wirkende Helligkeitsbereiche irritiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Hochkontrast-Zielhelligkeitswert abhängig von dem Zielhomogenitätswert bestimmt wird. So wird also beispielsweise zuerst festgelegt, welche Homogenität für das Gesamthochkontrastbild gewünscht ist beziehungsweise gefordert ist beziehungsweise benötigt wird, um anschließend daraus folgend den Hochkontrast-Zielhelligkeitswert für das jeweilige Hochkontrastbild festzulegen. Durch das Bestimmen des Hochkontrast-Zielhelligkeitswerts abhängig von dem Zielhomogenitätswert kann der Hochkontrast-Zielhelligkeitswert und somit die Helligkeit des Hochkontrastbilds effektiv angepasst werden. Das jeweilige Hochkontrastbild kann durch das effektive Anpassen beispielsweise so bereitgestellt werden, dass das Gesamthochkontrastbild näher an dem Zielhomogenitätswert liegt und somit besser der gewünschten Homogenität entspricht.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Hochkontrastbild und das zweite Hochkontrastbild als Bestandteil einer Bildsequenz erzeugt werden. Insbesondere ist das erste Hochkontrastbild zeitlich vor dem zweiten Hochkontrastbild in der Bildsequenz angeordnet. Die Bildsequenz kann beispielsweise Hochkontrastbilder mit 30 Hochkontrast-Einzelbildern pro Sekunde bereitstellen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das zweite Hochkontrastbild direkt nach dem ersten Hochkontrastbild in der Bildsequenz angeordnet ist. Der Umgebungsbereich, von welchem das erste Hochkontrastbild bereitgestellt wird, unterscheidet sich also nur um einen Sekundenbruchteil von dem Umgebungsbereich, der durch das zweite Hochkontrastbild bereitgestellt wird. Somit unterscheidet sich das Lichtverhältnis des Umgebungsbereichs für das erste Hochkontrastbild nur geringfügig von dem Lichtverhältnis des Umgebungsbereichs für das zweite Hochkontrastbild. Vorteilhaft ist also, dass die Kameraparameter, also der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter, für das Aufnehmen der Bilder für das zweite Hochkontrastbild abhängig von den Bildern für das erste Hochkontrastbild bestimmt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Helligkeitswert und/oder der zweite Helligkeitswert und/oder der Hochkontrast-Helligkeitswert abhängig von einer Gewichtungsfunktion bestimmt werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Intensitätswerte des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds und/oder des dritten Bilds und/oder des vierten Bilds und/oder des ersten Hochkontrastbilds und/oder des zweiten Hochkontrastbilds gewichtet zu dem ersten Helligkeitswert oder dem zweiten Helligkeitswert oder dem Hochkontrast-Helligkeitswert zusammengefasst werden. Beispielsweise kann ein Intensitätswert in der Mitte des Bilds stärker gewichtet werden, als ein Intensitätswert am Rand des Bilds. Ergänzend oder alternativ kann beispielsweise auch nur ein Teilbereich des Bilds genutzt werden, um den ersten Helligkeitswert und/oder den zweiten Helligkeitswert und/oder den Hochkontrast-Helligkeitswert zu ermitteln. So kann der Bereich beispielsweise in einem Zentrum des Bilds angeordnet sein und dort Bildpunkte beziehungsweise Intensitätswerte innerhalb eines vorbestimmten Radius zusammenfassen und durch einen einzigen Wert als den ersten Helligkeitswert und/oder den zweiten Helligkeitswert und/oder den Hochkontrast-Helligkeitswert bereitstellen. Vorteilhaft ist, dass durch die Gewichtungsfunktion der erste Helligkeitswert und/oder der zweite Helligkeitswert und/oder der Hochkontrast-Helligkeitswert so bereitgestellt werden können, dass die Helligkeit des jeweiligen Bilds präzise beschrieben wird. Die präzise Beschreibung kann beispielsweise mit einer Wahrnehmung durch das menschliche Auge definiert sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass bei dem Aufnehmen des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds und/oder des dritten Bilds und/oder des vierten Bilds zusätzlich eine Blendenöffnung des Kamerasystems abhängig von den Lichtverhältnissen in dem Umgebungsbereich angepasst wird. So wird beispielsweise mit dem ersten Kameraparameter und/oder dem zweiten Kameraparameter die Lichtempfindlichkeit und/oder die Belichtungszeit charakterisiert, während zusätzlich zu dem Anpassen gemäß Schritt h) die Blendenöffnung des Kamerasystems angepasst werden kann. Bei einer kleinen Blendenöffnung gelangt weniger Licht beziehungsweise weniger Photonen aus dem Umgebungsbereich zu dem Sensors und bei großer Blendenöffnung gelangen mehrere Photonen aus dem Umgebungsbereich zu dem Sensor. Durch die Blendenöffnung kann also ebenfalls Einfluss auf die Helligkeit des Bilds genommen werden. Mit der Blendenöffnung kann das erste Bild und/oder das zweite Bild und/oder das dritte Bild und/oder das vierte Bild also noch präziser bezüglich der Lichtverhältnisse in dem Umgebungsbereich mit dem Kamerasystem aufgenommen werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Kamera, wobei das Kamerasystem dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Dazu kann das Kamerasystem auch zumindest eine Auswerteeinheit umfassen, welche zum Durchführen der Verfahrensschritte ausgebildet ist. Die Auswerteeinheit kann Bestandteil der Kamera sein oder als separate Einheit dazu ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Kamera als eine HDR-Kamera ausgebildet sein, welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Bild mit ersten Kameraparametern und ein zweites Bild mit zweiten Kameraparametern zeitgleich aufzunehmen. Die spezielle HDR-Kamera kann also im Gegensatz zu der konventionellen Kamera, welche das erste Bild und das zweite Bild sequenziell aufnimmt, ein zeitgleiches Aufnehmen des ersten Bilds und des zweiten Bilds bereitstellen. Das erste Hochkontrastbild kann somit beispielsweise aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild schneller erzeugt werden, wenn diese zeitgleich aufgenommen werden. Eine Bildsequenz mit dem ersten Hochkontrastbild und einem zweiten Hochkontrastbild kann beispielsweise hochfrequenter bereitgestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem umfasst ein erfindungsgemäßes Kamerasystem oder eine vorteilhafte Ausführung davon.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst ein erfindungsgemäßes Kamerasystem oder eine vorteilhafte Ausführung davon.
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. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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 eines bekannten Draufsichthochkontrastbilds des Umgebungsbereichs mit heterogenen Hochkontrastbildern;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß erzeugten helligkeitsangepassten Draufsichthochkontrastbilds des Umgebungsbereichs mit im Wesentlichen homogenen Hochkontrastbildern;
4 eine skizzenhafte Darstellung der Anpassung der Helligkeit des Hochkontrastbilds gemäß 3 von dem Umgebungsbereich mit einem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert, einem ersten Zielhelligkeitswert und einem zweiten Zielhelligkeitswert; und
5 ein Ablaufdiagramm zum Anpassen einer Helligkeit eines Hochkontrastbilds von einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Kamerasystem 2 beziehungsweise einer Kameraeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Kamerasystem 2 kann von einem Fahrerassistenzsystem beziehungsweise einer Fahrerassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 umfasst sein. Das Kamerasystem 2 umfasst im Ausführungsbeispiel eine erste Kamera 3, eine zweite Kamera 4, eine dritte Kamera 5 und eine vierte Kamera 6. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die erste Kamera 3 an einer Front 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet, und die dritte Kamera 5 ist an einem Heck 8 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die zweite Kamera 4 und vierte Kamera 6 sind jeweils seitlich an dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet. Die Anordnung der Kameras 3, 4, 5, 6 ist jedoch vielfältig möglich, vorzugsweise allerdings so, dass ein Umgebungsbereich 9 um das Kraftfahrzeug 1 herum erfasst werden kann.
Die erste Kamera 3 erfasst einen ersten Teilbereich 10 des Umgebungsbereichs 9, die zweite Kamera 4 erfasst einen zweiten Teilbereich 11 des Umgebungsbereichs 9, die dritte Kamera 5 erfasst einen dritten Teilbereich 12 des Umgebungsbereichs 9 und die vierte Kamera 6 erfasst einen vierten Teilbereich 13 des Umgebungsbereichs 9. Die Teilbereiche 10, 11, 12, 13 überschneiden sich in Überschneidungsbereichen 14, welche jeweils dort angeordnet sind, wo Teilbereiche 10, 11, 12, 13 direkt aneinander angrenzen. Die Überschneidungsbereiche 14 können beispielsweise mit Überschneidungsbereichstrennlinien 15 geteilt werden. Anhand der Überschneidungsbereichstrennlinien 15 kann beispielsweise festgelegt werden, welcher der Teilbereiche 10, 11, 12, 13 in dem Kraftfahrzeug 1 angezeigt werden soll.
Das Kamerasystem 2 umfasst weiterhin zumindest eine Auswerteeinheit 16 und eine Anzeigeeinheit 17. Die Auswerteeinheit 16 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel zentral in dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet. Die Anordnung der Auswerteeinheit 16 ist jedoch vielfältig möglich, beispielsweise kann die Auswerteeinheit 16 in der Kamera 3, 4, 5, 6 integriert sein oder als separate Einheit ausgebildet sein. Es können beispielsweise auch mehrere Auswerteeinheiten 16 vorgesehen sein. Die Anzeigeeinheit 17 ist beispielsweise ein Bildschirm. Der Bildschirm kann beispielsweise als LCD-Bildschirm ausgebildet sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Anzeigeeinheit 17 an einer Mittelkonsole 18 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Anordnung der Anzeigeeinheit 17 ist jedoch vielfältig in dem Kraftfahrzeug 1 möglich, vorzugsweise allerdings so, dass ein Nutzer, insbesondere der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1, eine hindernisfreie Sicht auf die Anzeigeeinheit 17 hat.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel werden die Teilbereiche 10, 11, 12, 13, beispielsweise über die Auswerteeinheit 16, auf der Anzeigeeinheit 17 ausgegeben.
2 zeigt ein bekanntes Draufsichthochkontrastbild 19, wie es im Stand der Technik bereitgestellt wird. Das bekannte Draufsichthochkontrastbild 19 ist aus vier ersten Hochkontrastbildern 20 erzeugt. Die ersten Hochkontrastbilder 20 sind zu dem bekannten Draufsichthochkontrastbild 19 zusammengesetzt. Die Grenze zwischen den zusammengesetzten ersten Hochkontrastbildern 20 wird durch die Überschneidungsbereichstrennlinien 15 markiert. Durch das bekannte Draufsichthochkontrastbild 19 kann der Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 auf der Anzeigeeinheit 17 dargestellt werden. Dies kann beispielsweise bei einem Parkvorgang für einen Nutzer eines Kraftfahrzeugs hilfreich sein. Nachteilig an dem bekannten Draufsichthochkontrastbild 19 ist allerdings, dass die Helligkeit der ersten Hochkontrastbilder 20 unterschiedlich ist. Es kommt dadurch insbesondere bei den Überschneidungsbereichstrennlinien 15 zu einem starken Gradienten beziehungsweise zu einem starken, für das menschliche Auge unangenehmen, Helligkeitsabfall oder Helligkeitsanstieg. Die Folge ist, dass das bekannte Draufsichthochkontrastbild 19 für das menschliche Auge nicht homogen beziehungsweise heterogen erscheint.
3 zeigt ein gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angepasstes Draufsichthochkontrastbild 21. Das Draufsichthochkontrastbild 21 wird – gemäß dem Ausführungsbeispiel – aus vier zweiten Hochkontrastbildern 22 erzeugt. Die zweiten Hochkontrastbilder 22 sind bezüglich ihrer Helligkeit weitergehend angepasst, als dies bei den ersten Hochkontrastbildern 20 der Fall ist. 3 zeigt also das Draufsichthochkontrastbild 21, welches homogener bezüglich der Helligkeit beziehungsweise der Helligkeitsverteilung ist, als das bekannte Draufsichthochkontrastbild 19. Insbesondere ist das Draufsichthochkontrastbild 21 im Bereich der Überschneidungsbereichstrennlinien 15 insbesondere homogen beziehungsweise helligkeitsgradientenfrei. In dem Draufsichthochkontrastbild 21 kommt es somit insbesondere zu keinen, für das menschliche Auge unangenehmen starken Helligkeitsänderungen im Bereich der Überschneidungsbereichstrennlinien 15. Die Helligkeit der zweiten Hochkontrastbilder 22 wird vorzugsweise anhand eines Zielhomogenitätswerts der Helligkeit der zweiten Hochkontrastbilder 22 bestimmt.
4 zeigt ein Schema gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit einem Hochkontrast-Helligkeitswert 23, welcher von dem ersten Hochkontrastbild 20 ermittelt wird. Das Ermitteln des Hochkontrast-Helligkeitswerts 23 kann beispielsweise mit einem arithmetischen Mittel oder einer Gewichtungsfunktion erfolgen. Der Hochkontrast-Helligkeitswert 23 kann auch nur bereichsweise in dem ersten Hochkontrastbild 20 ermittelt werden. Der Hochkontrast-Helligkeitswert 23 ist insbesondere ein Skalar. Eine Helligkeit 28 des ersten Hochkontrastbilds 20 wird innerhalb eines unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts 24 und eines oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts 25 angepasst. Das Anpassen erfolgt beispielsweise anhand des Histogramms des ersten Hochkontrastbilds 20. Es kann somit die Helligkeit 28 des Hochkontrastbilds 20, 22 angepasst werden. Die Helligkeit 28 kann durch den ersten Zielhelligkeitswert und/oder den zweiten Zielhelligkeitswert und der daraus folgenden Anpassung des ersten Kameraparameters und/oder des zweiten Kameraparameters über die Grenzen des unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts 24 und/oder des oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts 25 angepasst werden. Die Helligkeit 28 wird vorzugsweise über einen Luminanz-Kanal des Hochkontrastbilds 20, 22 angepasst. Der Luminanz-Kanal kann beispielsweise in einem YUV-Farbmodell durch den Y-Kanal beschrieben werden. Das erste Bild und/oder das zweite Bild und/oder das dritte Bild und/oder das vierte Bild und/oder das erste Hochkontrastbild 20 und/oder das zweite Hochkontrastbild 22 können beispielsweise aber auch in einem anderen Farbmodell, wie einem RGB-Farbmodell, vorliegen.
5 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm der Erfindung zum Anpassen der Helligkeit 28 des ersten Hochkontrastbilds 20. In einem Schritt S1 wird anhand des Zielhomogenitätswerts der Helligkeit 28 der zweiten Hochkontrastbilder 22 bestimmt, ob das erste Hochkontrastbild 20 bezüglich der Helligkeit 28 angepasst wird. Passt die Helligkeit 28 des ersten Hochkontrastbilds 20 bezüglich des Zielhomogenitätswerts, so wird das erste Hochkontrastbild 20 als zweites Hochkontrastbild 22 in dem Draufsichthochkontrastbild 21 mit einem Schritt S2 auf der Anzeigeeinheit 17 angezeigt beziehungsweise dort ausgegeben. Ist der Zielhomogenitätswert durch das erste Hochkontrastbild 20 noch nicht erfüllt, so wird das erste Hochkontrastbild 20 in einem Schritt S3, abhängig von einem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert, angepasst. Hierzu wird von dem ersten Hochkontrastbild 20 ein Hochkontrast-Helligkeitswert ermittel, welcher mit dem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert beziehungsweise einem YUV-Log-Zielwert verglichen wird. Abhängig von dem Vergleich wird das erste Hochkontrastbild 20 bezüglich der Helligkeit 28 angepasst. Das erste Hochkontrastbild 20 liegt vorzugsweise in einem YUV-Farbmodell vor, und es wird vorzugsweise der Luminanz-Kanal, also der Y-Kanal, des ersten Hochkontrastbilds 20 angepasst. Das Anpassen in dem Schritt S3 ist jedoch durch den unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert 24 und den oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert 25 in dem Ausmaß der Helligkeitsanpassung beschränkt. Das bedeutet, die Helligkeit 28 des ersten Hochkontrastbilds 20 kann nur innerhalb der Grenzen des unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts 24 und des oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts 25 angepasst werden. In einem Schritt S4 wird bestimmt, ob das Anpassen des ersten Hochkontrastbilds 20 innerhalb des unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts 24 und des oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts 25 ausreichend war, um dem Kriterium des Zielhomogenitätswerts zu genügen. Falls dem Kriterium des Zielhomogenitätswerts durch das Anpassen in dem Schritt S3 genügt werden kann, so folgt ein Schritt S6, in welchem der Hochkontrast-Helligkeitswert 23 im Zusammenhang mit dem Schritt S1 mit dem Zielhomogenitätswert verglichen wird, um das erste Hochkontrastbild 20 als das zweite Hochkontrastbild 22 in dem Draufsichthochkontrastbild 21 homogen zu integrieren. Falls das Anpassen des ersten Hochkontrastbilds 20 in dem Schritt S3 nicht dem Zielhomogenitätswert genügt hat, so wird im Anschluss an den Schritt S4 eine weitere Anpassung der Helligkeit 28 des ersten Hochkontrastbilds 20 unternommen. So werden in einem Schritt S5 ein erster Kameraparameter und ein zweiter Kameraparameter angepasst. Das erste Hochkontrastbild 20 wird mit einem ersten Bild und einem zweiten Bild erzeugt. Das erste Bild wird mit den ersten Kameraparametern aufgenommen und das zweite Bild wird mit den zweiten Kameraparametern aufgenommen. Wird nun in dem Schritt S4 festgestellt, dass das erste Hochkontrastbild 20 aufgrund des unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts 24 und/oder des oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts 25 nicht weiter bezüglich der Helligkeit 28 angepasst werden kann, so wird in dem zeitlich nachfolgenden Aufnahmeprozesse der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter entsprechend angepasst. So wird für das zweite Hochkontrastbild 22, welches zeitlich nach dem ersten Hochkontrastbild 20 bereitgestellt wird, ein drittes Bild und ein viertes Bild aufgenommen, um das zweite Hochkontrastbild 22 zu erzeugen. Für das dritte Bild und das vierte Bild werden der angepasste erste Kameraparameter und der angepasste zweite Kameraparameter verwendet. Durch das Anpassen des ersten Kameraparameters und/oder des zweiten Kameraparameters kann somit bei einem nächsten Durchlauf des Ablaufdiagramms von 5 das zweite Hochkontrastbild 22 in dem Schritt S2 dem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert 23 genügen oder aber das Anpassen in dem Schritt S3 kann ermöglicht werden, ohne dass das Anpassen durch den unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert 24 und/oder den oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert 25 beschränkt wird.
Das erste Hochkontrastbild 20 und/oder das zweite Hochkontrastbild 22 werden vorzugsweise durch 20 Bit bezüglich ihrer Bit-Tiefe charakterisiert.
Die Kameras 3, 4, 5, 6 können CMOS-Kameras (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) oder aber CCD-Kameras (Charge-Coupled Device) oder aber spezielle HDR-Kameras sein. Die Kameras 3, 4, 5, 6 sind insbesondere Videokameras, welche kontinuierlich eine Bildsequenz bereitstellen. Die spezielle HDR-Kamera kann das erste Bild und das zweite Bild oder das dritte Bild und das vierte Bild zeitgleich bereitstellen. Bei der Kamera 3, 4, 5, 6 als konventionelle LDR-Kamera werden das dritte Bild und das vierte Bild oder das erste Bild und das zweite Bild insbesondere nacheinander aufgenommen.
Der erste Kameraparameter und der zweite Kameraparameter werden insbesondere durch einen Belichtungszeitparameter der Kamera 3, 4, 5, 6 und/oder einen Lichtempfindlichkeitsparameter der Kamera 3, 4, 5, 6 charakterisiert. Es kann dadurch also für das dritte Bild und das vierte Bild auf die Lichtverhältnisse in dem Umgebungsbereich 9 aufgrund der Erfahrung von dem ersten Bild und dem zweiten Bild reagiert werden. Der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter werden also dementsprechend an die Lichtverhältnisse des Umgebungsbereichs 9 angepasst. Das erste Bild und das zweite Bild und das dritte Bild und das vierte Bild werden innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde bereitgestellt, wodurch eine Änderung der Lichtverhältnisse in dem Umgebungsbereich 9 nur bedingt auftritt und deren Auswirkungen deshalb toleriert werden können.
Vorzugsweise wird vor dem Anzeigen des Draufsichthochkontrastbilds 21 auf der Anzeigeeinheit 17 ein Tonemapping-Verfahren durchgeführt, um das Draufsichthochkontrastbild 21 bezüglich seiner Bit-Tiefe, insbesondere auf 8 Bit für jeden Farbkanal des Draufsichthochkontrastbilds 21, zu reduzieren.

Claims

Verfahren zum Anpassen einer Helligkeit (28) eines Hochkontrastbilds (20, 22) von einem Umgebungsbereich (9) eines Kraftfahrzeugs (1) mit folgenden Schritten: a) Aufnehmen eines ersten Bilds mit einem ersten Kameraparameter eines Kamerasystems (2) des Kraftfahrzeugs (1) und eines zweiten Bilds mit einem zweiten Kameraparameter des Kamerasystems (2) mittels des Kamerasystems (2), b) Erzeugen eines ersten Hochkontrastbilds (20) des Umgebungsbereichs (9) mit dem ersten Bild und dem zweiten Bild, c) Bestimmen eines Hochkontrast-Helligkeitswerts (23) des ersten Hochkontrastbilds (20), d) Vergleichen des Hochkontrast-Helligkeitswerts (23) mit einem vorbestimmten Hochkontrast-Zielhelligkeitswert, e) Anpassen des ersten Hochkontrastbilds (20) abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt d), gekennzeichnet durch, f) Bestimmen eines ersten Helligkeitswerts des ersten Bilds und/oder eines zweiten Helligkeitswerts des zweiten Bilds, g) Vergleichen des ersten Helligkeitswerts mit einem ersten Zielhelligkeitswert (26) und/oder des zweiten Helligkeitswerts mit einem zweiten Zielhelligkeitswert (27), h) Anpassen des ersten Kameraparameters und/oder des zweiten Kameraparameters abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt g), i) Aufnehmen eines dritten Bilds des Umgebungsbereichs (9) mit dem angepassten ersten Kameraparameter und eines vierten Bilds des Umgebungsbereichs (9) mit dem angepassten zweiten Kameraparameter mittels des Kamerasystems (2), j) Erzeugen eines zweiten Hochkontrastbilds (22) des Umgebungsbereichs (9) mit dem dritten Bild und dem vierten Bild, und k) Bereitstellen des zweiten Hochkontrastbilds (22) als helligkeitsangepasstes Hochkontrastbild (20, 22) zur Darstellung des Umgebungsbereichs (9) des Kraftfahrzeugs (1).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter durch einen Belichtungszeitparameter des Kamerasystems (2) und/oder einen Lichtempfindlichkeitsparameter des Kamerasystems (2) charakterisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem zweiten Hochkontrastbild (22) ein weiterer Hochkontrast-Helligkeitswert ermittelt wird, und das zweite Hochkontrastbild (22) abhängig von einem Vergleich mit dem weiteren Hochkontrast-Helligkeitswert und dem Hochkontrast-Zielhelligkeitswert gemäß Schritt e) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen gemäß Schritt e) durch ein Verschieben des Histogramms des ersten Hochkontrastbilds (20) charakterisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen gemäß Schritt e) durch einen unteren Helligkeitsänderungsgrenzwert (24) und/oder einen oberen Helligkeitsänderungsgrenzwert (25) beschränkt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kameraparameter und/oder der zweite Kameraparameter in Schritt h) nur angepasst wird, falls des ersten Hochkontrastbild (20) aufgrund des unteren Helligkeitsänderungsgrenzwerts (24) und/oder des oberen Helligkeitsänderungsgrenzwerts (25) nicht vollständig an den Hochkontrast-Zielhelligkeitswert angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich mit dem zweiten Hochkontrastbild (22) zumindest ein weiteres zweites Hochkontrastbild (22) gemäß den Schritten a) bis j) erzeugt wird, und aus den beiden zweiten Hochkontrastbildern (22) ein Gesamthochkontrastbild, insbesondere ein Draufsichthochkontrastbild (21) des Umgebungsbereichs (9), erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Helligkeit (28) des mit Schritt k) bereitgestellten zweiten Hochkontrastbilds (22) und des zumindest einen weiteren zweiten Hochkontrastbilds (22) weiter angepasst wird, bis ein vorbestimmter Zielhomogenitätswert der Helligkeit (28) des zweiten Hochkontrastbilds (22) und des weiteren zweiten Hochkontrastbilds (22) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochkontrast-Zielhelligkeitswert abhängig von dem Zielhomogenitätswert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hochkontrastbild (20) und das zweite Hochkontrastbild (22) als Bestandteil einer Bildsequenz erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Helligkeitswert und/oder der zweite Helligkeitswert und/oder der Hochkontrast-Helligkeitswert (23) abhängig von einer Gewichtungsfunktion bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Aufnehmen des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds und/oder des dritten Bilds und/oder des vierten Bilds zusätzlich eine Blendenöffnung des Kamerasystems (2) abhängig von den Lichtverhältnissen in dem Umgebungsbereich (9) angepasst wird.
Kamerasystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einer Kamera (3, 4, 5, 6) und zumindest einer Auswerteeinheit (16), welches dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Kamerasystem (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3, 4, 5, 6) als eine HDR-Kamera ausgebildet ist, welche dazu ausgelegt ein erstes Bild mit ersten Kameraparametern und ein zweites Bild mit zweiten Kameraparametern zeitgleich aufzunehmen.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Kamerasystem (2) nach Anspruch 13 oder 14.