DE102014213175A1

DE102014213175A1 - Vorrichtung zur entfernungsmessung, fahrzeug und verfahren

Info

Publication number: DE102014213175A1
Application number: DE102014213175.8A
Authority: DE
Inventors: Ralph Grewe; Stefan Hegemann
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-07
Also published as: WO2016004947A3; US20170116758A1; WO2016004947A2; EP3167240A2; DE112015003166A5; JP2017525942A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung mit einer Kamera, welche beweglich auf einem Kameraträger angeordnet ist, mit einer Steuereinrichtung, welche ausgebildet ist, eine Bewegung der Kamera, insbesondere im stationären Zustand der Vorrichtung, derart zu steuern, dass die Kamera in mindestens zwei Positionen mindestens zwei Bilder aufnimmt, mit einer Recheneinrichtung, welche ausgebildet ist, basierend auf den mindestens zwei Bildern den Abstand der Vorrichtung zu auf den Bildern sichtbaren Objekten zu berechnen und auszugeben. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug und ein Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung, ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Entfernungen.
Stand der Technik
Es gibt heute eine Vielzahl von Anwendungen, in welchen basierend auf Kamerabildern die Entfernung zwischen der Kamera und vor der Kamera befindlichen Objekten erfasst werden soll.
Beispielsweise können unterschiedliche Anwendungen in Fahrzeugen eine solche Entfernungsmessung erfordern. Eine solche Anwendung ist z.B. ein teilautonomes oder autonomes Fahren des Fahrzeugs, z.B. bei einem von dem Fahrzeug selbst gesteuerten Einparkvorgang. Eine weitere Anwendung sind z.B. Fahrerassistenzsysteme, die den Fahrer bei einem Notbremsvorgang unterstützen. Beispielsweise kann bei einem Rückwärtsfahren des Fahrzeugs ein solches System eine Notbremsung durchführen, bevor der Fahrer auf ein Hindernis auffährt.
Es ist bekannt, zur Messung der Entfernung zwischen dem Fahrzeug und Objekten, welche das Fahrzeug umgeben, z.B. Radarsensoren oder dergleichen einzusetzen. Allerdings müssen solche Sensoren zusätzlich zu bereits in dem Fahrzeug vorhandenen anderen Sensoren, z.B. Rückfahrkameras oder Surround-View-Kameras, installiert werden und erhöhen somit die Komplexität der Fahrzeugelektronik. Dies gilt es zu vermeiden.
Rückfahrkameras oder Kameras eines Surround-View-Systems ermöglichen allerdings keine Erfassung einer Entfernung zwischen dem jeweiligen Fahrzeug und Objekten, welche das Fahrzeug umgeben, da diese Kameras lediglich ein zweidimensionales Bild liefern.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit bereitzustellen, eine einfache Möglichkeit zur Entfernungsmessung bereitzustellen.
Demgemäß offenbart die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung mit einer Kamera, welche beweglich auf einem Kameraträger angeordnet ist, mit einer Steuereinrichtung, welche ausgebildet ist, eine Bewegung der Kamera, insbesondere im stationären Zustand der Vorrichtung, derart zu steuern, dass die Kamera in mindestens zwei Positionen mindestens zwei Bilder aufnimmt, und mit einer Recheneinrichtung, welche ausgebildet ist, basierend auf den mindestens zwei Bildern den Abstand der Vorrichtung zu auf den Bildern sichtbaren Objekten zu berechnen und auszugeben.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Fahrzeug mit mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernungsmessung, und mit einem Fahrzeugsteuergerät, welches mit der Vorrichtung gekoppelt ist und welches ausgebildet ist, mindestens eine Fahrzeugfunktion basierend auf den von der Vorrichtung berechneten Entfernungen zu steuern.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Messen von Entfernungen mit einer beweglich auf einem Kameraträger angeordneten Kamera, aufweisend Bewegen der Kamera, insbesondere auf dem Kameraträger, Erfassen von mindestens zwei von der Kamera in zwei unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Bildern, und Berechnen von Abständen zwischen auf den Bildern sichtbaren Objekten und der Kamera basierend auf den erfassten Bildern.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass der heute häufig verwendete Structure-From-Motion Ansatz bei einem stehenden Fahrzeug keine Entfernungsmessung erlaubt.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, bei welcher mit einer einzelnen Kamera die Entfernung zu Objekten erfasst werden kann, auch, wenn der Kameraträger unbewegt ist.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die Kamera gegenüber dem Kameraträger beweglich ist. Befindet sich der Kameraträger in Ruhe, bewegt sich also nicht, kann die Kamera bewegt werden und mindestens zwei unterschiedliche Bilder während der Bewegung aufnehmen. Um die Bewegung der Kamera z.B. auch in bestimmte Positionen zu steuern kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung genutzt werden.
Aus den mindestens zwei Bildern der Kamera kann die Recheneinrichtung daraufhin den Abstand der Kamera zu vor der Kamera befindlichen Objekten bestimmen. Dies kann z.B. durch die Berechnung eines Stereobildes aus den mindestens zwei Bildern erfolgen.
Das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann z.B. der Kameraträger sein. So wird es möglich, bei einem stehenden Fahrzeug dennoch den Abstand des Fahrzeugs zu um das Fahrzeug befindlichen Objekten basierend auf den Bildern der Kamera zu erfassen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform ist die Kamera, insbesondere durch ein Scharnier oder Gelenk, rotatorisch beweglich mit dem Kameraträger gekoppelt. Ist die Kamera rotatorisch beweglich, kann zur Objekterkennung z.B. der optische Fluss verwendet werden wenn der Kameraträger sich nicht bewegt.
Auch in dieser Ausführungsform kann durch geschickte Anordnung des Imagers eine Basisbreite erzeugt und damit ein Stereobild erzeugt werden. Mit dem optischen Fluss kann bei stehendem Fahrzeug (und unbewegter Kamera) erkannt werden, ob sich im überwachten Bereich etwas verändert hat (z.B. ob eine Person den Bereich betreten oder verlassen hat), dies wird weiter unten detaillierter beschrieben.
In einer Ausführungsform ist die Kamera, insbesondere durch eine Schiene, linear beweglich mit dem Kameraträger gekoppelt. Kann die Kamera auf einer Geraden bewegt werden, kann eine Basisbreite für eine Stereobildverarbeitung bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform ist die Kamera derart mit dem Kameraträger gekoppelt, dass die Kamera bei einer Bewegung der Kamera eine Kreisbewegung ausführt. Alternativ sind in der Kamera eine Optik und ein Imager derart angeordnet, dass die Optik und der Imager bei einer rotatorischen Bewegung der Kamera eine Kreisbewegung ausführen. Dies führt dazu, dass eine Winkeländerung für Objekte und damit deren Entfernung erkannt werden kann und gleichzeitig eine Basisbreite für eine Stereobildverarbeitung bereitgestellt wird.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Bewegung der Kamera zu mindestens zwei, insbesondere in der Recheneinrichtung kalibrierbaren, festen Referenzpunkten zu führen Dies ermöglicht eine genaue Positionsbestimmung der Kamera und damit eine verbesserte Entfernungsmessung.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Positionssensor auf, welcher ausgebildet ist, eine Position und/oder Ausrichtung der Kamera zu erfassen und der Steuereinrichtung und/oder Recheneinrichtung bereitzustellen. Dies ermöglicht eine genaue Positionsbestimmung der Kamera und damit eine verbesserte Entfernungsmessung.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, ortsfeste Merkmale, welche an einem Installationsort der Vorrichtung vorhanden sind, in den Bildern zu erfassen und als Referenzpunkte für eine Positionsbestimmung der Kamera zu nutzen. Dies ermöglicht eine genaue Positionsbestimmung der Kamera und damit eine verbesserte Entfernungsmessung.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung an einem Fahrzeug, insbesondere in einem elektrisch anklappbaren Außenspiegel eines Fahrzeugs, angeordnet. Ferner wird die Bewegung der Kamera durch eine Bewegung des elektrisch anklappbaren Außenspiegels und/oder einer Bewegung des Fahrzeugs gesteuert. Dies ermöglicht eine einfache Integration der Vorrichtung in ein Fahrzeug bzw. eine Nutzung bereits in dem Fahrzeug vorhandener Kameras für die Entfernungsmessung.
In einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung ausgebildet, bei nicht bewegter Kamera Objekte in den von der Kamera erfassten Bildern basierend auf einem optischen Fluss zu erfassen. Dies ermöglicht es bei einer Bewegung der Objekte diese auch dann zu erkennen, wenn weder die Kamera noch der Kameraträger bewegt wird.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5 Darstellungen einer Kamera in unterschiedlichen Positionen;
6 Darstellungen einer Kamera in unterschiedlichen Positionen;
7 Darstellungen einer Kamera in unterschiedlichen Positionen.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 1 der 1 weist eine Kamera 2 auf, die in einer ersten Position 5-1 dargestellt ist. Die Kamera 2 ist beweglich an einen Kameraträger 3 gekoppelt. In 1 erfolgt diese Kopplung durch ein Scharnier 10. Gestrichelt ist die Kamera 2 in einer zweiten Position 5-2 dargestellt. Dabei ist die Kamera 2 in der zweiten Position 5-2 gegenüber der ersten Position 5-1 auf einer Kreisbahn bewegt worden. Um die Bewegung der Kamera 2 zu steuern ist eine Steuereinrichtung 4 vorgesehen, welche die Bewegung der Kamera 2 steuert. Ferner kann die Steuereinrichtung 4 ausgebildet sein, die Kamera 2 anzusteuern. Dadurch kann die Steuereinrichtung 4 die Kamera 2 in eine bestimmte Position 5-1, 5-2 bewegen und dann die Aufnahme eines Bildes 6-1, 6-2 auslösen.
Die Kamera 2 übermittelt die aufgenommenen Bilder 6-1, 6-2 daraufhin an eine Recheneinrichtung 7, die dazu ausgebildet ist, aus den von der Kamera 2 übermittelten Bildern 6-1, 6-2 die Entfernung bzw. den Abstand 8-1, 8-2 zwischen der Vorrichtung 1 und auf den Bildern 6-1, 6-2 sichtbaren Objekten 9-1, 9-2 zu bestimmen. In 1 sind vor der Kamera 2 zwei Objekte 9-1, 9-2 dargestellt. Ferner sind durch gestrichelte Linien die jeweiligen Bereiche vor der Kamera 2 gekennzeichnet, die die Kamera 2 in jeder der Positionen 5-1, 5-2 erfassen kann.
In 1 sind lediglich zwei Positionen 5-1, 5-2 gekennzeichnet, in welche die Kamera 2 bewegt werden kann. In weiteren Ausführungsformen können aber eine Vielzahl weiterer Positionen durch die Kamera 2 angefahren werden. Ferner sind die zwei vor der Kamera 2 befindlichen Objekte 9-1, 9-2 lediglich beispielhaft. In Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Inhalt der Bilder 6-1, 6-2 durch den jeweils von der Kamera 2 erfassten Bildbereich bestimmt und kann mehr oder weniger Objekte aufweisen, als in 1 dargestellt.
In 1 ist die Kamera 2 mit dem Kameraträger 3 durch das Scharnier 10 rotatorisch gekoppelt, wobei die Kamera 2 eine Bewegung auf einer Kreisbahn ausführt. In weiteren Ausführungsformen kann die Kamera 2 auch anders mit dem Kameraträger 3 gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Kamera 2 so mit dem Kameraträger 3 gekoppelt sein, dass die Drehachse der Kamera 2 in der Kamera 2 selbst liegt.
Eine bewegliche Kamera 2 kann auch dadurch bereitgestellt werden, dass die Kamera 2 fest mit einem beweglichen Kameraträger 3 gekoppelt wird. Dies wird weiter unten im Zusammenhang mit beweglichen Seitenspiegeln 17, 17-1, 17-2 von Fahrzeugen 16 und dergleichen erläutert. Es ist also nicht immer zwingend notwendig, dass die Kamera 2 selbst gegenüber dem Kameraträger 3 beweglich ist. In solch einer Ausführungsform kann der Kameraträger 3 als Befestigungselement ausgeführt sein.
Ist die Kamera 2 derart beweglich, dass sie sich auf einer Kreisbahn bewegt, ergibt sich eine Translationsbewegung, durch welche eine Basisbreite zwischen den Bildern 6-1, 6-2 entsteht. Diese Basisbreite kann zur Berechnung eines Stereo- Bildes verwendet werden. In dem Stereobild können die direkt die Entfernungen 8-1, 8-2 zu den einzelnen Objekten 9-1, 9-2 erfasst werden.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 16.
Das Fahrzeug 16 weist drei Vorrichtungen 1-1, 1-2, 1-3 auf, welche die Entfernung des Fahrzeugs 16 zu Objekten 9-1, 9-2 (in 2 nicht separat dargestellt) erfassen können.
Die erste Vorrichtung 1-1 ist in dem rechten Seitenspiegel 17-1 des Fahrzeugs 16 angeordnet. Die zweite Vorrichtung 1-2 ist am Heck des Fahrzeugs 16 angeordnet. Beispielsweise kann die zweite Vorrichtung 1-2 in einem drehbaren Emblem, z.B. einem Herstelleremblem, integriert sein. Schließlich ist die dritte Vorrichtung 1-3 in dem linken Seitenspiegel 17-2 des Fahrzeugs 16 angeordnet.
Die drei Vorrichtungen 1-1–1-3 sind mit einem Fahrzeugsteuergerät 18 gekoppelt, welches basierend auf den von den Vorrichtungen 1-1–1-3 erfassten Entfernungen 8-1, 8-2 eine Fahrzeugfunktion 19 steuert.
Die Seitenspiegel 17-1, 17-2 des Fahrzeugs 16 in 2 sind elektrisch anklappbar. Ebenso ist das Emblem am Heck des Fahrzeugs 16 elektrisch klappbar. Solche Embleme werden z.B. eingesetzt, um Rückfahrkameras in Fahrzeugen bereitstellen zu können, welche nicht sichtbar sind, solange sie nicht benötigt werden.
Die Bewegung der Kameras 2 der Vorrichtungen 1-1–1-3 kann bei dem Fahrzeug 16 der 2 also einfach dadurch erreicht werden, dass entweder die Seitenspiegel 17-1, 17-2 angeklappt werden oder das Emblem am Heck des Fahrzeugs 16 umgeklappt bzw. ausgeklappt wird.
Folglich kann eine Bewegung der jeweiligen Kameras 2 der Vorrichtungen 1-1–1-3 durch die Verwendung der bereits in dem Fahrzeug 16 befindlichen Systeme durchgeführt werden. Die Kamers 2 selbst benötigen keinerlei zusätzlichen Aktuator, welcher diese Bewegen müsste.
In solch einer Ausführungsform kann der Kameraträger 3 auch als der Seitenspiegel 17-1, 17-2 oder ein beliebiges anderes bewegliches Element des Fahrzeugs 16 ausgebildet sein. Alternativ kann bei einem Fahrzeug 16, dessen Spiegel nicht beweglich bzw. anklappbar sind, oder welches keine beweglichen Elemente aufweist, die Kamera 2 fest mit dem Fahrzeug 16 gekoppelt sein und das Fahrzeug 16 selbst bewegt werden.
Das Fahrzeugsteuergerät 18 kann in einer Ausführungsform auch die Steuereinrichtungen 4 und die Recheneinrichtungen 7 der einzelnen Vorrichtungen 1-1–1-3 aufweisen. Dies ermöglicht eine zentrale Steuerung und Auswertung aller Kameras 2.
Das Fahrzeugsteuergerät 18 kann eine beliebige Fahrzeugfunktion 19 steuern. Beispielsweise kann die Fahrzeugfunktion eine automatische Einparkfunktion sein, bei welcher das Fahrzeug voll autonom, also ohne Steuereingriffe eines Fahrers, einparkt. Die Fahrzeugfunktion 19 kann aber auch jede Funktion in dem Fahrzeug 16 sein, die Daten über die Entfernung 8-1, 8-2 des Fahrzeugs 16 zu einzelnen Objekten 9-1, 9-2 benötigt.
In Zusammenhang mit 1 wurde dargestellt, dass die Recheneinrichtung 7 die Entfernungen 8-1, 8-2 zwischen der Vorrichtung 1 und den Objekten 9-1, 9-2 berechnet. Es versteht sich von selbst, dass die Berechnung der Entfernung auch auf das Fahrzeug 16 bezogen werden kann. Dies ist insbesondere bei Kenntnis der Geometrie des Fahrzeugs 16 sehr einfach.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das Verfahren sieht das Bewegen S1 der Kamera 2 auf dem Kameraträger 3 vor. Ferner werden in S2 mindestens zwei von der Kamera 2 in zwei unterschiedlichen Positionen aufgenommene Bilder 6-1, 6-2 erfasst.
Aus den erfassten Bildern werden in S3 die Abständen zwischen auf den Bildern 6-1, 6-2 sichtbaren Objekten 9-1, 9-2 und der Kamera 2 berechnet und ausgegeben.
In einer Ausführungsform wird die Kamera 2 in einer Rotationsbewegung bewegt. Zusätzlich oder alternativ kann die Kamera 2 in einer linearen Bewegung bewegt werden. Ferner kann die Kamera 2 auch auf einer Kreisbahn bewegt werden.
In einer Ausführungsform werden zwei Referenzpunkte 13-1, 13-2 für die Bewegung der Kamera 2 vorgegeben und insbesondere kalibriert. Zusätzlich oder alternativ wird eine Position 5-1, 5-2 und/oder Ausrichtung der Kamera 2 bei der Bewegung der Kamera 2 mit einem Positionssensor 14 erfasst. Schließlich können ortsfeste Merkmale 15, welche an einem Installationsort der Vorrichtung 1 vorhanden sind, in den Bildern 6-1, 6-2 erfasst und als Referenzpunkte 13-1, 13-2 für eine Positionsbestimmung der Kamera 2 genutzt werden.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 1 der 4 basiert auf der Vorrichtung 1 der 1 und unterscheidet sich von dieser dahingehend, dass die Kamera 2 auf einer Schiene 11 angeordnet ist und somit eine lineare Bewegung durchführt. Ferner ist eine Haltevorrichtung 12 vorgesehen, die die Bewegung der Kamera 2 auf der Schiene 11 auf zu zwei vorgegebenen Referenzpunkte 13-1, 13-2 einschränkt. Die Referenzpunkte 13-1, 13-2 entsprechen der ersten Position 5-1 und der zweiten Position 5-2. Durch die Haltevorrichtung 12 kann sichergestellt werden, dass die Positionen 5-1, 5-2 exakt angefahren werden können.
Ferner weist die Vorrichtung 1 einen Positionssensor 14 auf, der die Position der Kamera 2 erfasst und der Recheneinrichtung 7 bereitstellt. Der Positionssensor 14 kann die Position in einer Ausführungsform auch der Steuereinrichtung 4 bereitstellen. In einer Ausführungsform ist entweder die Haltevorrichtung 12 oder der Positionssensor 14 vorgesehen.
In 4 ist ferner ein ortsfestes Merkmal 15 vor der Kamera 2 eingezeichnet, welches dazu dient, einen weiteren Referenzpunkt zu definieren. Üblicherweise befinden sich Bauteile z.B. des Fahrzeugs 16 im Sichtfeld der Kamera 2, deren Position genau bekannt ist. Diese ortsfesten Merkmale 15 können z.B. Markenlogos, Typbezeichnungen, Türgriffe oder markante Sicken sein. Die Position dieser ortsfesten Merkmale 15 relativ zur Kamera kann z.B. bei der Produktion der Vorrichtung 1 oder des Fahrzeugs 16 gespeichert werden. Damit liegen weitere Referenzpunkte für die Bestimmung des Schwenkwinkels der Kamera 2 vor und es kann z.B. auf den Positionssensor 14 oder die Haltevorrichtung 12 verzichtet werden. Für die Bestimmung der Position dieser ortsfesten Merkmale 15 kommen neben einfachen Verfahren, die auf einer Messung von Feature-Punkten (z.B. Ecken) basieren insbesondere auch Verfahren in Frage, die das gesamte Element, z.B. das gesamte Logo, als Block suchen und dessen Position bestimmen.
5 zeigt Darstellungen einer Kamera 2 in unterschiedlichen Positionen. Dabei ist die Kamera 2 an einem Seitenspiegel 17 eines Fahrzeugs 16 angebracht. Die Kamera 2 ist am äußeren Rand des Seitenspiegels 17 angeordnet. Der Drehpunkt des Seitenspiegels 17 ist am inneren, dem Fahrzeug 16 näheren, Rand des Seitenspiegels 17 angeordnet. Mit durchgezogenen Linien ist der Seitenspiegel 17 in einer angeklappten Position dargestellt. Mit gestrichelten Linien ist der Seitenspiegel 17 in einer ausgeklappten Position dargestellt. Dabei liegt er in dieser Ausführungsform in einem 90° Winkel zu dem Fahrzeug. Andere Winkel sind ebenfalls möglich.
Die Bewegung der Kamera 2 bzw. des Seitenspiegels 17 muss dabei lediglich groß Genug sein, dass die aufgenommenen Bilder eine Bestimmung der Positionen von Objekten 9-1, 9-2, also z.B. die Berechnung eines Stereobildes erlauben.
6 zeigt weitere Darstellungen einer Kamera 2 in unterschiedlichen Positionen. Dabei ist die Kamera 2 der 6 in einem beweglichen Fahrzeugelement 21, einem Emblem 25, z.B. einem Markenemblem 25, verbaut. Bei einigen Fahrzeugen 16 werden z.B. die Rückfahrkameras beim Einparken herausgeklappt, die in einem Emblem 25 verbaut sind.
Das Emblem 25 weist an dessen oberem Ende eine Drehachse 20-2 auf. Die Kamera 2 ist am unteren Ende des Emblems 25 angebracht. Im nicht ausgeklappten Zustand zeigt das Emblem 25 senkrecht nach unten. In einem Fahrzeug 16 verbaut, verschwindet die Kamera 2 in dieser Position in der Karosserie und kann keine Bilder 6-1, 6-2 aufnehmen. Mit durchgezogenen Linien dargestellt ist das Emblem 25 im ausgeklappten Zustand. Dabei wird das Emblem um die Drehachse 20-2 um einen vorgegebenen Winkel nach außen geklappt. In dieser Position und in allen Positionen zwischen dem eingeklappten Zustand und dem ausgeklappten Zustand kann die Kamera 2 Bilder 6-1, 6-2 aufnehmen.
7 zeigt Darstellungen einer rotatorisch beweglichen Kamera 2 in unterschiedlichen Positionen. Dabei zeigt die 7 drei Positionen a), b) und c) der Kamera 2.
Bei der Kamera 2 der 7 liegt die Drehachse in der Kamera 2 selbst. In Position a) zeigt die Kamera 2 entlang einer Achse 22. In Position b) ist die Kamera 2 gegenüber der Achse 22 um einen ersten Winkel 23 nach links gedreht. In Position c) ist die Kamera 2 gegenüber der Achse 22 um einen zweiten Winkel 24 nach rechts gedreht. Die Kamera 2 der 7 ist in einer Richtung bzw. einer Achse beweglich. Alternativ kann die Kamera 2 auch in mehreren Achsen beweglich sein. Durch die Bewegung der Kamera 2 kann der Optische Fluss verwendet werden (Motion Stereo), um die Entfernung zwischen der Kamera 2 und vor der Kamera 2 befindlichen Objekten 9-1, 9-2 zu bestimmen. Alternativ kann an den Endpositionen ein richtiges Stereobild berechnet werden, da sich durch die Bewegung des Imagers auf einer Kreisbahn eine Basisbreite ergibt.
Eine exakte Position bewegter Objekte 9-1, 9-2 kann bei langsamen Schwenks der Kamera 3 nicht bestimmt werden. Es können allerdings die Unstetigkeiten detektiert werden und auf bewegte Objekte 9-1, 9-2 geschlossen werden. Die Kamera 2 kann auch so ausgelegt werden das sie ausreichend schnelle Bewegungen durchführen kann, damit die bewegten Objekte 9-1, 9-2 in der Zeit zwischen zwei Bildern 6-1, 6-2 fast keinen Weg zurücklegen. Dadurch wird eine Stereobildberechnung möglich.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1, 1-1–1-3: Vorrichtung
2: Kamera
3: Kameraträger
4: Steuereinrichtung
5-1, 5-2: Positionen
6-1, 6-2: Bilder
7: Recheneinrichtung
8-1, 8-2: Abstand
9-1, 9-2: Objekte
10: Scharnier, Gelenk
11: Schiene
12: Haltevorrichtung
13-1, 13-2: Referenzpunkt
14: Positionssensor
15: ortsfeste Merkmale
16: Fahrzeug
17, 17-1, 17-2: Außenspiegel
18: Fahrzeugsteuergerät
19: Fahrzeugfunktion
20-1, 20-2: Drehachse
21: bewegliches Fahrzeugelement
22: Achse
23, 24: Winkel
25: Emblem

Claims

Vorrichtung (1, 1-1–1-3) zur Entfernungsmessung, mit einer Kamera (2), welche beweglich auf einem Kameraträger (3) angeordnet ist; mit einer Steuereinrichtung (4), welche ausgebildet ist, eine Bewegung der Kamera (2), insbesondere im stationären Zustand der Vorrichtung (1, 1-1–1-3), derart zu steuern, dass die Kamera (2) in mindestens zwei Positionen (5-1, 5-2) mindestens zwei Bilder (6-1, 6-2) aufnimmt; mit einer Recheneinrichtung (7), welche ausgebildet ist, basierend auf den mindestens zwei Bildern (6-1, 6-2) den Abstand (8-1, 8-2) der Vorrichtung (1, 1-1–1-3) zu auf den Bildern (6-1, 6-2) sichtbaren Objekten (9-1, 9-2) zu berechnen und auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kamera (2), insbesondere durch ein Scharnier (10) oder Gelenk (10), rotatorisch beweglich mit dem Kameraträger (3) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kamera (2), insbesondere durch eine Schiene (11), linear beweglich mit dem Kameraträger (3) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kamera (2) derart mit dem Kameraträger (3) gekoppelt ist, dass die Kamera (2) bei einer Bewegung der Kamera (2) eine Kreisbewegung ausführt; und/oder wobei in der Kamera (2) eine Optik und ein Imager derart angeordnet sind, dass die Optik und der Imager bei einer rotatorischen Bewegung der Kamera (2) eine Kreisbewegung ausführen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Bewegung der Kamera (2) zu mindestens zwei, insbesondere in der Recheneinrichtung (7) kalibrierbaren, festen Referenzpunkten (13-1, 13-2) zu führen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Positionssensor (14), welcher ausgebildet ist, eine Position (5-1, 5-2) und/oder Ausrichtung der Kamera (2) zu erfassen und der Steuereinrichtung (4) und/oder Recheneinrichtung (7) bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (7) ausgebildet ist, ortsfeste Merkmale (15), welche an einem Installationsort der Vorrichtung (1, 1-1–1-3) vorhanden sind, in den Bildern (6-1, 6-2) zu erfassen und als Referenzpunkte (13-1, 13-2) für eine Positionsbestimmung der Kamera (2) zu nutzen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1, 1-1–1-3) an einem Fahrzeug (16), insbesondere in einem elektrisch anklappbaren Außenspiegel (17, 17-1, 17-2) eines Fahrzeugs (16), angeordnet ist und die Bewegung der Kamera (2) durch eine Bewegung des elektrisch anklappbaren Außenspiegels (17, 17-1, 17-2) und/oder einer Bewegung des Fahrzeugs (16) gesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (7) ausgebildet ist, bei nicht bewegter Kamera (2) Objekte (9-1, 9-2) in den von der Kamera (2) erfassten Bildern (6-1, 6-2) basierend auf einem optischen Fluss zu erfassen.
Fahrzeug (16), mit mindestens einer Vorrichtung (1, 1-1–1-3) zur Entfernungsmessung nach einem der vorherigen Ansprüche; mit einem Fahrzeugsteuergerät (18), welches mit der Vorrichtung (1, 1-1–1-3) gekoppelt ist und welches ausgebildet ist, mindestens eine Fahrzeugfunktion (19) basierend auf den von der Vorrichtung (1, 1-1–1-3) berechneten Entfernungen zu steuern.
Verfahren zum Messen von Entfernungen mit einer beweglich auf einem Kameraträger (3) angeordneten Kamera (2), aufweisend: Bewegen (S1) der Kamera (2), insbesondere auf dem Kameraträger (3); Erfassen (S2) von mindestens zwei von der Kamera (2) in zwei unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Bildern (6-1, 6-2); Berechnen (S3) von Abständen zwischen auf den Bildern (6-1, 6-2) sichtbaren Objekten (9-1, 9-2) und der Kamera (2) basierend auf den erfassten Bildern (6-1, 6-2).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Kamera (2) in einer Rotationsbewegung bewegt wird; und/oder wobei die Kamera (2) in einer linearen Bewegung bewegt wird; und/oder wobei die Kamera (2) auf einer Kreisbahn bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 11 und 12, wobei zwei Referenzpunkte (13-1, 13-2) für die Bewegung der Kamera (2) vorgegeben und insbesondere kalibriert werden; und/oder wobei eine Position (5-1, 5-2) und/oder Ausrichtung der Kamera (2) bei der Bewegung der Kamera (2) mit einem Positionssensor (14) erfasst wird; und/oder wobei ortsfeste Merkmale (15), welche an einem Installationsort der Vorrichtung (1, 1-1–1-3) vorhanden sind, in den Bildern (6-1, 6-2) erfasst und als Referenzpunkte (13-1, 13-2) für eine Positionsbestimmung der Kamera (2) genutzt werden.