DE102014219423B4 - Dynamic model to compensate for windshield distortion - Google Patents

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    • G06T7/85Stereo camera calibration

Abstract

Verfahren zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera (1) und einer zweiten Kamera (2) einer Stereokamera (32) eines Fahrzeugs (30) zur Kompensation eines Scheibeneinflusses, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte:Bereitstellen einer ersten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der ersten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs (S1);Bereitstellen einer zweiten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der zweiten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs (S2);Aufnehmen eines ersten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs durch die erste Kamera (S3);Aufnehmen eines zweiten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs durch die zweite Kamera (S4);Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs zur Kompensation von Bildverzeichnungen des ersten und/oder des zweiten Bildes (S5);Rektifizieren des ersten Bildes durch Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift auf das erste Bild (S6); Rektifizieren des zweiten Bildes durch Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift auf das zweite Bild (S7); wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine Rotationskomponente zur Kompensation einer nicht planparallelen Stereogeometrie aufweist;wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschriften eine zweite Komponente zur Modellierung lokaler Verzeichnungen aufweist; undErzeugen eines Scheibenverzeichnungsmodells zur Kompensation eines Scheibeneinflusses des Fahrzeugs.Method for stereo rectifying images from a first camera (1) and a second camera (2) of a stereo camera (32) of a vehicle (30) to compensate for the influence of a window, the method comprising the following steps: providing a first calculation rule for rectifying images of the first Camera of the stereo camera of the vehicle (S1);Providing a second calculation rule for rectifying images of the second camera of the stereo camera of the vehicle (S2);Recording a first image of an environment of the vehicle by the first camera (S3);Recording a second image of an environment of the vehicle by the second camera (S4);Adjusting at least one of the first and second calculation rules during driving operation of the vehicle to compensate for image distortions of the first and/or the second image (S5);Rectifying the first image by applying the first calculation rule to the first image (S6); Rectifying the second image by applying the second calculation rule to the second image (S7); wherein at least one of the first and second calculation rules has a rotation component for compensating for a non-plane-parallel stereo geometry;at least one of the first and second calculation rules has a second component for modeling local distortions; andgenerating a window distortion model to compensate for window influence of the vehicle.

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft die Kompensation von Scheibeneinflüssen auf Fahrerassistenzkameras. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein Fahrerassistenzsystem zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera einer Stereokamera eines Fahrzeugs.The invention relates to the compensation of window influences on driver assistance cameras. In particular, the invention relates to a method and a driver assistance system for stereo rectification of images from a first camera and a second camera of a stereo camera of a vehicle.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Viele kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme werden aus praktischen Gründen hinter der Windschutzscheibe in einem Fahrzeug eingebaut. So ist die Kamera vor Witterung geschützt, das Sichtfeld wird durch den Scheibenwischer freigehalten und es orientiert sich an dem des Fahrers.Many camera-based driver assistance systems are installed behind the windshield in a vehicle for practical reasons. The camera is protected from the weather, the field of vision is kept clear by the windshield wiper and it is oriented towards that of the driver.

Um mit Kameraaufnahmen eine Fahrerassistenzfunktion wie zum Beispiel Spurhalteassistenz, Adaptive Cruise Control, Bremsen auf Fußgänger etc. realisieren zu können, ist eine exakte Transformation der Bildinformation vonnöten, so dass im Bild detektierte Objekte exakt in der Welt, beispielsweise in der Umgebung des Fahrzeugs, lokalisiert werden können. In diesem Zusammenhang spielen Stereokamerasysteme beziehungsweise Stereokameras eine große Rolle, da es mit der Stereo-Bildinformation besonders gut möglich ist, Bildobjekten eine genaue 3D-Koordinate in der Welt zuzuordnen. Die Genauigkeit der Zuordnung von 3D-Koordinaten wird wesentlich dadurch beeinflusst, wie genau die Transformation von Bild zu Welt bekannt ist. Ein wichtiger Bestandteil hierfür ist die Kalibrierung der Stereokamera. Diese umfasst normalerweise die intrinsischen Parameter einer jeden Kamera in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel die Ausrichtung und Position einer zweiten Kamera relativ zur ersten Kamera beziehungsweise zur Referenzkamera und die Verortung der Referenzkamera in der Welt.In order to be able to implement a driver assistance function such as lane keeping assistance, adaptive cruise control, braking for pedestrians, etc. using camera recordings, an exact transformation of the image information is necessary so that objects detected in the image are located exactly in the world, for example in the area surrounding the vehicle can be. In this context, stereo camera systems or stereo cameras play a major role, as the stereo image information makes it particularly possible to assign image objects an exact 3D coordinate in the world. The accuracy of the assignment of 3D coordinates is significantly influenced by how precisely the transformation from image to world is known. An important part of this is the calibration of the stereo camera. This normally includes the intrinsic parameters of each camera in a vehicle, such as the orientation and position of a second camera relative to the first camera or the reference camera and the location of the reference camera in the world.

Dabei wird jedoch der signifikante Einfluss der Windschutzscheibe auf die optischen Pfade der Kameras nicht berücksichtigt. Gerade im Fall eines Stereokamerasystems spielt dieser Einfluss eine große Rolle, da es hier darauf ankommt, Merkmale beziehungsweise Objekte aus dem Bild der einen Kamera im Bild der anderen wiederzufinden, um daraus eine Tiefeninformation und damit 3D-Koordinaten eines Objekts in der Umgebung zu berechnen.However, the significant influence of the windshield on the optical paths of the cameras is not taken into account. This influence plays a major role, especially in the case of a stereo camera system, since it is important to find features or objects from the image of one camera in the image of the other in order to calculate depth information and thus 3D coordinates of an object in the environment.

Aus US20120242806A1 ist ein dynamisches Kalibriersystem mit einem Rektifizierungs-Modul zur Rektifizierung von Rohdaten-Stereobildern bekannt geworden.Out of US20120242806A1 A dynamic calibration system with a rectification module for rectifying raw data stereo images has become known.

US20130147948A1 betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung, mittels welcher eine Kalibration durchgeführt werden kann, indem ein Grad an Koinzidenz zwischen zwei von zwei unterschiedlichen Kameras aufgenommener Bilder ermittelt wird. US20130147948A1 relates to an image processing device by means of which a calibration can be carried out by determining a degree of coincidence between two images recorded by two different cameras.

Zur Kalibrierung mehrerer Bilderfassungseinheiten schlägt DE102012001858A1 eine Kalibrierung anhand intrinsischer und extrinsischer Parameter der einzelnen Erfassungseinrichtung unter Verwendung eines Tiefpassfilters und einer Korrespondenzanalyse durchzuführen.Suggests for calibrating multiple image capture units DE102012001858A1 to carry out a calibration based on intrinsic and extrinsic parameters of the individual detection device using a low-pass filter and a correspondence analysis.

In US20050237385A1 wiederum ist ein Stereokamerasystem mit einem Steuergerät zur Einstellung einer Orientierung oder Position einer Stereokamera beschrieben worden.In US20050237385A1 In turn, a stereo camera system with a control device for setting an orientation or position of a stereo camera has been described.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Stereorektifizierung von Bildern einer Stereokamera eines Fahrerassistenzsystems bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved method for stereo rectification of images from a stereo camera of a driver assistance system.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.This task is solved by the subject matter of the independent claims. Exemplary embodiments result from the dependent claims and the following description.

Es sei angemerkt, dass für alle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffend ein Verfahren dieses Verfahren in der Reihenfolge der Schritte ausgeführt werden kann, wie sie hierin explizit beschrieben sind. Jedoch ist dies nicht die einzige und essenzielle Reihenfolge der Verfahrensschritte. Der Fachmann entnimmt der vorliegenden Offenbarung, dass auch andere Verfahrensschrittreihenfolgen Teil der vorliegenden Erfindung sind und unterschiedliche Kombinationen von Schrittreihenfolgen in den beschriebenen Verfahren möglich sind, insofern nichts Gegenteiliges im Folgenden angegeben ist.It should be noted that for all embodiments of the present invention relating to a method, that method may be carried out in the order of steps as explicitly described herein. However, this is not the only and essential order of the procedural steps. The person skilled in the art will understand from the present disclosure that other process step sequences are also part of the present invention and different combinations of step sequences are possible in the methods described, unless otherwise stated below.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera einer Stereokamera eines Fahrzeugs zur Kompensation eines Scheibeneinflusses angegeben. Ein Schritt des Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer ersten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der ersten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs und das Bereitstellen einer zweiten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der zweiten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs. In einem weiteren Schritt umfasst das Verfahren das Aufnehmen eines ersten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs durch die erste Kamera sowie das Aufnehmen eines zweiten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs durch die zweite Kamera. Dabei sei angemerkt, dass das erste und zweite Bild idealerweise gleichzeitig erzeugt werden sollten, aber auch ein mehr oder weniger leichter zeitlicher Versatz ist möglich. In einem weiteren Schritt umfasst das Verfahren ferner das Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs zur Kompensation von Bildverzeichnungen des ersten und/oder des zweiten Bildes. Ein weiterer Schritt des Verfahrens weist das Rektifizieren des ersten Bildes durch Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift auf das erste Bild und das Rektifizieren des zweiten Bildes durch Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift auf das zweite Bild auf. Insbesondere werden durch das Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift Bildverzeichnungen des ersten Bildes kompensiert. Analog werden durch das Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift Bildverzeichnungen des zweiten Bildes kompensiert.According to the invention, a method for stereorectification of images from a first camera and a second camera of a stereo camera of a vehicle to compensate for the influence of a window is specified. A step of the method includes providing a first calculation rule for rectifying images from the first camera of the vehicle's stereo camera and providing a second calculation rule for rectifying images from the second camera of the vehicle's stereo camera. In a further step, the method includes recording a first image of an environment of the vehicle by the first camera and recording a second image of an environment of the vehicle by the second camera. It should be noted that the first and second images ideally appear at the same time should be generated, but a more or less slight time offset is also possible. In a further step, the method further comprises adapting at least one of the first and second calculation rules during driving operation of the vehicle to compensate for image distortions of the first and/or the second image. A further step of the method comprises rectifying the first image by applying the first calculation rule to the first image and rectifying the second image by applying the second calculation rule to the second image. In particular, image distortions in the first image are compensated for by applying the first calculation rule. Analogously, image distortions in the second image are compensated for by applying the second calculation rule.

Zudem weist erfindungsgemäß eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine Rotationskomponente zur Kompensation einer nicht planparallelen Stereogeometrie auf, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschriften eine zweite Komponente zur Modellierung lokaler Verzeichnungen aufweist. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem weiteren Schritt schließlich ein Scheibenverzeichnungsmodell zur Kompensation eines Scheibeneinflusses des Fahrzeugs erzeugt.In addition, according to the invention, one of the first and second calculation rules has a rotation component for compensating for a non-plane-parallel stereo geometry, with at least one of the first and second calculation rules having a second component for modeling local distortions. According to the method according to the invention, in a further step, a window distortion model is finally generated to compensate for the influence of the vehicle's window.

Es kann vorgesehen sein, dass zur Kompensation von Bildverzeichnungen im ersten und im zweiten Bild nur eine Berechnungsvorschrift angewendet wird. Jedoch sind in einem Ausführungsbeispiel zwei unterschiedliche Berechnungsvorschriften bereitgestellt und es werden zwei unterschiedliche Modelle für die erste und zweite Kamera verwendet. Diese können während der Fahrt des Fahrzeuges angepasst werden. Es wird daher im Kontext der vorliegenden Erfindung von einer dynamischen Anpassung gesprochen. Details und weitere Erläuterungen hierzu werden im Kontext exemplarischer Ausführungsbeispiele weiter erläutert werden.It can be provided that only one calculation rule is used to compensate for image distortions in the first and second images. However, in one embodiment, two different calculation rules are provided and two different models are used for the first and second cameras. These can be adjusted while the vehicle is moving. In the context of the present invention, we therefore speak of a dynamic adaptation. Details and further explanations in this regard will be further explained in the context of exemplary embodiments.

Durch ein solches Verfahren können Verzeichungseinflüsse, die durch die Windschutzscheibe des Fahrzeugs verursacht werden, während des normalen Fahrzeugbetriebs gemessen werden, so dass anhand mehrerer Messungen und mittels eines bereitgestellten Scheibenverzeichnungsmodells der ersten und der zweiten Kamera während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs der Scheibeneinfluss kompensiert werden kann. Dies kann gemäß spezifischen Ausführungsbeispielen einerseits durch eine geschickte Modellierung des Problems und andererseits durch ein effizientes Lösungsverfahren erreicht werden. Details hierzu und exemplarische Ausführungsbeispiele werden im Detail erläutert werden.Through such a method, distortion influences caused by the windshield of the vehicle can be measured during normal vehicle operation, so that the windshield influence can be compensated for during driving operation of the vehicle using multiple measurements and by means of a provided windshield distortion model of the first and second cameras. According to specific exemplary embodiments, this can be achieved on the one hand through clever modeling of the problem and on the other hand through an efficient solution process. Details on this and exemplary embodiments will be explained in detail.

Dabei kann die Kompensation des Scheibeneinflusses durch wiederholtes Verändern beziehungsweise Anpassen der Berechnungsvorschriften der ersten und zweiten Kamera erfolgen. Dieses wiederholte Anpassen erfolgt während der Fahrt des Fahrzeugs. Das bedeutet, dass während des Fahrbetriebs im Sichtfeld der jeweiligen Kamera stets neue Objekte oder Objekte in unterschiedlichen Entfernungen von der Kamera erfasst werden, deren Koordinaten bezüglich der Kameras derart berechnet werden können, dass Bildverzeichnungen des ersten und zweiten Bildes, die durch den Einfluss der Windschutzscheibe des Fahrzeugs hervorgerufen werden, kompensiert werden können. Die Anpassung der Berechnungsvorschriften kann dabei online, also während des Fahrbetriebs erfolgen. Mit anderen Worten liegt ein dynamisches Verfahren zur Rektifizierung vor.The compensation for the influence of the pane can be done by repeatedly changing or adapting the calculation rules of the first and second cameras. This repeated adjustment occurs while the vehicle is moving. This means that while driving, new objects or objects at different distances are always detected by the camera in the field of view of the respective camera, the coordinates of which can be calculated with respect to the cameras in such a way that image distortions of the first and second images caused by the influence of the windshield of the vehicle can be compensated for. The calculation rules can be adjusted online, i.e. while driving. In other words, there is a dynamic rectification process.

Es ist zum Beispiel möglich, dass die Berechnungsvorschriften durch den Zugriff auf in einer Datenbank hinterlegte Werte ständig neu berechnet werden können. Ferner können die Berechnungsvorschriften während des Fahrbetriebs durch neu gewonnene Messdaten beziehungsweise neu berechnete Werte angepasst werden, die wiederum in einer Datenbank hinterlegt werden können. Es ist somit möglich, ein Online-Lernverfahren zur Kompensation des Scheibeneinflusses einer Fahrzeugscheibe bereitzustellen. Die Werte zur Anpassung der Berechnungsvorschriften können während der Fahrt des Fahrzeugs ständig neu bestimmt werden, zum Beispiel unter Verwendung der von der ersten Kamera und der zweiten Kamera stammenden Bildinformationen. Dabei können auch Parameter der Berechnungsvorschriften angepasst werden, wobei die Parameter beispielsweise einer Optimierung unterliegen.It is possible, for example, that the calculation rules can be constantly recalculated by accessing values stored in a database. Furthermore, the calculation rules can be adjusted during driving using newly obtained measurement data or newly calculated values, which in turn can be stored in a database. It is therefore possible to provide an online learning method for compensating for the influence of a vehicle window. The values for adapting the calculation rules can be constantly redetermined while the vehicle is traveling, for example using the image information coming from the first camera and the second camera. Parameters of the calculation rules can also be adjusted, with the parameters being subject to optimization, for example.

Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem der vorliegenden Erfindung das hierin beschriebene Verfahren durchführen.In particular, the driver assistance system of the present invention can perform the method described herein.

Unter Rektifizierung versteht der Fachmann einen Prozess, in welchem die sogenannten Epipolarlinien auf die Pixelmatrix des Bildsensors einer Kamera transformiert werden. Die Epipolarlinien sind beispielweise Sehstrahlen von einem Objekt in die jeweiligen Kameras der Stereokamera. Dabei wird ein erster Sehstrahl von einem Objekt zur ersten Kamera und im Falle einer Stereokamera ein zweiter Sehstrahl von demselben Objekt zur zweiten Kamera erzeugt. Mit einer richtigen Rektifizierung kann sichergestellt werden, dass das Objekt, welches auch als Merkmal bezeichnet wird, bezüglich des ersten Bildes an derselben Position abgebildet wird wie auf dem zweiten Bild. Mit anderen Worten kann sichergestellt werden, dass ein Objekt oder Merkmal, welches in einer Pixellinie u im ersten Bild liegt, auf derselben Pixellinie u im zweiten Bild liegen muss. Ein Rektifizierungsfehler beziehungsweise eine Bildverzeichnung bezeichnet eine Abweichung in der Pixellinie zwischen zwei korrespondierenden Objekten beziehungsweise zwei korrespondierenden Merkmalen. Die optische Verzerrung, welche durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs in den optischen Strahlengang einer Stereokamera eingeführt wird, hat einen signifikanten Effekt auf die Rektifizierung. Die Stereorektifizierung beschreibt die Rektifizierung der Bilder einer Stereokamera, das heißt also einer Anordnung von zwei oder aber auch mehreren Kameras. Aufgrund der Verwendung zumindest einer Berechnungsvorschrift, welche um den Fehler, welcher durch die Windschutzscheibe des Fahrzeuges hinsichtlich der Rektifizierung erzeugt wird, kompensiert ist, wird eine genauere und verbesserte Stereorektifizierung von Bilddaten der Fahrzeugstereokamera ermöglicht. Mit anderen Worten lehrt dieses Verfahren zur Stereorektifizierung von Stereokamerabildern in einem Fahrerassistenzsystem, eine Berechnungsvorschrift zu verwenden, welche um einen berechneten und durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs verursachten Fehler eines Ortes eines Objekts in einem Stereokamerabild kompensiert ist. Durch die Berechnung eines durch die Windschutzscheibe des Fahrzeugs verursachten Fehlers eines Ortes eines Objekts in einem Stereokamerabild kann also eine Bildverzeichnung durch Anwenden der Berechnungsvorschrift kompensiert werden.The expert understands rectification to be a process in which the so-called epipolar lines are transformed onto the pixel matrix of the image sensor of a camera. The epipolar lines are, for example, visual rays from an object into the respective cameras of the stereo camera. A first line of sight is generated from an object to the first camera and, in the case of a stereo camera, a second line of sight is generated from the same object to the second camera. Proper rectification can ensure that the object, also referred to as a feature, is imaged in the same position with respect to the first image as it is in the second image. In other words, it can be ensured that an object or feature that lies in a pixel line u in the first image lies on the same pixel line u in the second image must. A rectification error or image distortion refers to a deviation in the pixel line between two corresponding objects or two corresponding features. The optical distortion introduced into the optical beam path of a stereo camera through a vehicle windshield has a significant effect on rectification. Stereo rectification describes the rectification of the images from a stereo camera, i.e. an arrangement of two or more cameras. Due to the use of at least one calculation rule, which is compensated for the error generated by the windshield of the vehicle with regard to the rectification, a more precise and improved stereo rectification of image data from the vehicle stereo camera is made possible. In other words, this method for stereo rectification of stereo camera images in a driver assistance system teaches to use a calculation rule which is compensated for a calculated error of a location of an object in a stereo camera image caused by a windshield of the vehicle. By calculating an error in the location of an object in a stereo camera image caused by the windshield of the vehicle, image distortion can be compensated for by applying the calculation rule.

Zur Rektifizierung der Bilder der ersten Kamera und der zweiten Kamera kann jeweils eine Berechnungsvorschrift angegeben werden. Diese Berechnungsvorschrift kann auch als Rektifizierungsfunktion oder Transformationsfunktion bezeichnet werden. Die Berechnungsvorschrift kann eine mathematische Funktion sein, die mehrere Komponenten beziehungsweise Terme aufweist. Diese Komponenten umfassen Werte beziehungsweise Zahlenwerte und/oder Parameter, die sich während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs ständig verändern können. Mit anderen Worten kann die Rektifizierungsfunktion über Parameter und/oder Zahlenwerte an die Situation, das heißt die Ausrichtung und Position der Kameras im Fahrzeug adaptiert werden. Die Rektifizierungsfunktion modelliert die Transformation zwischen dem Bild der monokular rektifizierten Kamera und dem Bild der stereo-rektifizierten Kamera. In einem monokular rektifizierten Bild sind die Verzeichnungen, die zum Beispiel durch den Scheibeneinfluss verursacht werden, kompensiert. Dementsprechend wird eine monokular rektifizierte Kamera auch als entzeichnete Kamera bezeichnet. Bei stereo-rektifizierten Kameras sind unter anderem Verzeichnungen zum Beispiel aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Kameras hinter der Windschutzscheibe kompensiert.A calculation rule can be specified to rectify the images from the first camera and the second camera. This calculation rule can also be referred to as a rectification function or transformation function. The calculation rule can be a mathematical function that has several components or terms. These components include values or numerical values and/or parameters that can constantly change while the vehicle is being driven. In other words, the rectification function can be adapted to the situation, i.e. the orientation and position of the cameras in the vehicle, using parameters and/or numerical values. The rectification function models the transformation between the monocular rectified camera image and the stereo rectified camera image. In a monocularly rectified image, the distortions caused, for example, by the influence of the lens are compensated for. Accordingly, a monocularly rectified camera is also referred to as a de-scanned camera. With stereo-rectified cameras, distortions, for example due to the different arrangement of the cameras behind the windshield, are compensated for.

Die erste Kamera und die zweite Kamera der Stereokamera können im oder am Fahrzeug an verschiedenen Positionen angebracht sein. Die Stereokamera kann Teil eines Fahrerassistenzsystems sein. Ein solches Fahrerassistenzsystem ist beispielsweise ein Spurhalteassistent, ein Objekterkennungsassistent, eine Einparkhilfe, ein Spurwechselassistent etc. Die erste Kamera kann auch als linke Kamera und die zweite Kamera kann auch als rechte Kamera bezeichnet werden. Umgekehrt kann die erste Kamera auch als rechte Kamera und die zweite Kamera auch als linke Kamera bezeichnet werden. Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren schwerpunktmäßig anhand zweier Kameras beschrieben wird, ist es möglich dass eine Vielzahl von Kameras vorgesehen sein kann auf welche dieselben Verfahrensschritte zutreffen, ohne dabei den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.The first camera and the second camera of the stereo camera can be mounted in different positions in or on the vehicle. The stereo camera can be part of a driver assistance system. Such a driver assistance system is, for example, a lane keeping assistant, an object recognition assistant, a parking aid, a lane change assistant, etc. The first camera can also be referred to as a left camera and the second camera can also be referred to as a right camera. Conversely, the first camera can also be referred to as the right camera and the second camera can also be referred to as the left camera. Even if the method according to the invention is described primarily using two cameras, it is possible that a large number of cameras can be provided to which the same method steps apply, without departing from the scope of protection of the invention.

Es kann vorgesehen sein, dass sich die erste Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung der Bilder der ersten Kamera von der zweiten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung der Bilder der zweiten Kamera unterscheidet. Dabei können sich beispielweise die veränderlichen Zahlenwerte der beiden Berechnungsvorschriften voneinander unterscheiden. Nimmt die erste Kamera ein erstes Bild der Umgebung des Fahrzeugs auf, so kann das aufgenommene erste Bild anhand der ersten Berechnungsvorschrift rektifiziert werden. Analog kann das von der zweiten Kamera aufgenommene zweite Bild anhand der zweiten Berechnungsvorschrift rektifiziert werden. Somit können die Verzeichnungseinflüsse auf dem ersten Bild und dem zweiten Bild zumindest teilweise kompensiert werden. Die beiden Kameras sind ausgeführt, eine Bildfolge und somit sich über einen bestimmten Zeitraum verändernde Bildinformationen zu erfassen. Die Berechnungsvorschriften werden während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs ständig angepasst, so dass eine angepasste Rektifizierung der von den Kameras erfassten Bilder fortlaufend durchgeführt wird. Die Werte beziehungsweise Zahlenwerte, welche für die Berechnungsvorschriften zur Durchführung der Rektifizierung der Bilder benötigt werden, werden also stets oder mit einer vordefinierten Frequenz neu berechnet, so dass sich die Berechnungsvorschriften ebenfalls verändern.It can be provided that the first calculation rule for rectifying the images from the first camera differs from the second calculation rule for rectifying the images from the second camera. For example, the variable numerical values of the two calculation rules can differ from one another. If the first camera records a first image of the vehicle's surroundings, the recorded first image can be rectified using the first calculation rule. Analogously, the second image recorded by the second camera can be rectified using the second calculation rule. The distortion influences on the first image and the second image can thus be at least partially compensated for. The two cameras are designed to capture a sequence of images and thus image information that changes over a certain period of time. The calculation rules are constantly adjusted while the vehicle is driving, so that an adapted rectification of the images captured by the cameras is carried out continuously. The values or numerical values that are required for the calculation rules for carrying out the rectification of the images are therefore always recalculated or with a predefined frequency, so that the calculation rules also change.

Wird zum Beispiel ein Objekt von der ersten und der zweiten Kamera erfasst, so wird das Objekt auf dem ersten beziehungsweise zweiten Bild abgebildet. Durch den Scheibeneinfluss der Windschutzscheibe des Fahrzeugs wird das Objekt in Bezug auf das jeweilige Bild jedoch an einer anderen Position abgebildet als es abgebildet werden würde, wenn keine Scheibe zwischen Objekt und Kameras vorhanden wäre. Durch diese Abweichung der Position des abgebildeten Objekts auf den jeweiligen Bildern wird ein horizontaler Versatz und/oder ein vertikaler Versatz des Objektes auf den jeweiligen Bildern erzeugt. Der vertikale Versatz wird als Rektifizierungsfehler bezeichnet und der horizontale Versatz wird als Disparitätsfehler bezeichnet. Dieser Sachverhalt wird in der Figurenbeschreibung noch ausführlicher dargelegt.For example, if an object is captured by the first and second cameras, the object is imaged in the first and second images, respectively. However, due to the influence of the vehicle's windshield, the object is imaged in a different position in relation to the respective image than it would be imaged if there were no window between the object and the cameras. This deviation in the position of the depicted object in the respective images creates a horizontal offset and/or a vertical one Offset of the object on the respective images is created. The vertical offset is called the rectification error and the horizontal offset is called the disparity error. This fact is explained in more detail in the description of the figures.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Anpassen der ersten und/oder der zweiten Berechnungsvorschrift mit einer fest vorgegebenen Frequenz durchgeführt.According to one embodiment of the invention, the adaptation of the first and/or the second calculation rule is carried out with a fixed frequency.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird durch die Anpassung zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift ein Rektifizierungsfehler und/oder ein Disparitätsfehler kompensiert.According to one embodiment of the invention, a rectification error and/or a disparity error is compensated for by adapting at least one of the first and second calculation rules.

Somit kann der vertikale Versatz und der horizontale Versatz eines abgebildeten Objekts auf dem ersten Bild und dem zweiten Bild verringert oder kompensiert werden. Da der Rektifizierungsfehler und der Disparitätsfehler abhängig von der Entfernung zwischen der jeweiligen Kamera und dem sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindenden Objekts ist, kann durch das stetige Neuberechnen beziehungsweise Anpassen der zugehörigen Berechnungsvorschriften während der Fahrt eine verbesserte Rektifizierung erreicht werden. Beispielsweise verändern sich die Zahlenwerte, die von der Berechnungsvorschrift benötigt werden, in Abhängigkeit der Entfernung eines von den Kameras erfassten Objekts. Die Werte beziehungsweise Zahlenwerte, die den Berechnungsvorschriften bereitgestellt werden, können zum Beispiel über ein separates Optimierungsverfahren bestimmt werden oder in sogenannten Lookup Tabellen abgelegt sein. Dafür kann eine Speichereinheit im Fahrzeug vorgesehen sein. Die Anpassung der Berechnungsvorschriften kann neben der Entfernung auch von der Ausrichtung und/oder Position der Kameras innerhalb des Fahrzeugs abhängen. Die Ausrichtung und die Position der Kameras in Bezug auf die Scheibe des Fahrzeugs kann einen Einfluss auch den Strahlengang haben, so dass sich die Rektifizierungsfehler und/oder Disparitätsfehler des ersten Bildes von denen des zweiten Bildes unterscheiden. Somit können sich auch die erste Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung des ersten Bildes und die zweiten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung des zweiten Bildes unterscheiden. Es kann auch eine Berechnungsvorschrift für die Stereorektifizierung vorgesehen werden, so dass die erfassten Bilder unter Berücksichtigung der Ausrichtung und Anordnung der beiden Kameras der Stereokamera rektifiziert werden.Thus, the vertical offset and the horizontal offset of an imaged object in the first image and the second image can be reduced or compensated. Since the rectification error and the disparity error depend on the distance between the respective camera and the object located in the vehicle's surroundings, improved rectification can be achieved by constantly recalculating or adapting the associated calculation rules while driving. For example, the numerical values required by the calculation rule change depending on the distance of an object captured by the cameras. The values or numerical values that are provided for the calculation rules can, for example, be determined using a separate optimization process or stored in so-called lookup tables. A storage unit can be provided in the vehicle for this purpose. In addition to the distance, the adjustment of the calculation rules can also depend on the orientation and/or position of the cameras within the vehicle. The alignment and position of the cameras in relation to the window of the vehicle can also have an influence on the beam path, so that the rectification errors and/or disparity errors of the first image differ from those of the second image. The first calculation rule for rectifying the first image and the second calculation rule for rectifying the second image can therefore also differ. A calculation rule for the stereo rectification can also be provided so that the captured images are rectified taking into account the orientation and arrangement of the two cameras of the stereo camera.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen zumindest eines Wertes für das Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift, wobei das Bestimmen des zumindest einen Wertes während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs erfolgt. Zum Bestimmen des zumindest einen Wertes erfolgt in einem Schritt das Messen eines Rektifizierungsfehlers basierend auf dem Bild der ersten Kamera und dem Bild der zweiten Kamera. Ferner erfolgt ein Evaluieren einer vorgegebenen Optimierungsfunktion anhand des gemessenen Rektifizierungsfehlers. Die Bestimmung des zumindest einen Wertes umfasst als weiteren Schritt das Verwenden eines Ergebnisses des Evaluierens der Optimierungsfunktion zur Anpassung zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift.According to one embodiment of the invention, the method further comprises determining at least one value for adapting at least one of the first and second calculation rules, the determination of the at least one value taking place during driving operation of the vehicle. To determine the at least one value, a rectification error is measured in one step based on the image from the first camera and the image from the second camera. Furthermore, a predetermined optimization function is evaluated based on the measured rectification error. The determination of the at least one value includes, as a further step, using a result of evaluating the optimization function to adapt at least one of the first and second calculation rules.

Die Optimierungsfunktion wird auch als Bewertungsfunktion bezeichnet und kann unterschiedliche Komponenten aufweisen, mit denen ein Optimum berechnet werden kann. Verschieden Ausführungsformen werden hierin näher beleuchtet werden. Beispielsweise wird die Optimierungsfunktion im Rahmen der Optimierung vorzugsweise minimiert. Sie kann jedoch auch maximiert werden. Die unterschiedlichen Komponenten der Optimierungsfunktion können zum Beispiel addiert werden, so dass anschließend die Summe der Komponenten der Optimierungsfunktion minimiert wird. Eine Komponente der Optimierungsfunktion hängt beispielsweise vom Rektifizierungsfehler der ersten und der zweiten Kamera ab. Zur Bestimmung dieses Rektifizierungsfehlers werden das erste und das zweite Bild benötigt. Der Rektifizierungsfehler wird also gemessen und anschließend direkt oder nach einer Umrechnung zum Evaluieren der Optimierungsfunktion bereitgestellt. Durch Minimieren der Optimierungsfunktion kann ein Wert bestimmt werden, der zum Anpassen der Berechnungsvorschrift genutzt wird. Dabei können für die erste und die zweite Berechnungsvorschrift unterschiedliche Werte bestimmt werden, durch welche die Berechnungsvorschriften angepasst und/oder verändert werden. Es ist jedoch auch möglich, die erste und die zweite Berechnungsvorschrift mit demselben Wert anzupassen. Der Wert ist zum Beispiel ein Zahlenwert. Die Bestimmung des Wertes zum Anpassen der Berechnungsvorschriften kann wiederholt stattfinden, so dass während des Fahrbetriebs ständig ein neuer Wert zum Anpassen der Berechnungsvorschriften bereitgestellt werden kann. Somit können die Berechnungsvorschriften ebenfalls ständig angepasst werden und damit auch die Rektifizierung während des Fahrbetriebs anhand der Berechnungsvorschriften durchgeführt werden.The optimization function is also called an evaluation function and can have different components that can be used to calculate an optimum. Various embodiments will be discussed in more detail herein. For example, the optimization function is preferably minimized as part of the optimization. However, it can also be maximized. The different components of the optimization function can, for example, be added together so that the sum of the components of the optimization function is then minimized. A component of the optimization function depends, for example, on the rectification error of the first and second cameras. To determine this rectification error, the first and second images are required. The rectification error is therefore measured and then provided directly or after a conversion to evaluate the optimization function. By minimizing the optimization function, a value can be determined that is used to adjust the calculation rule. Different values can be determined for the first and second calculation rules, through which the calculation rules are adapted and/or changed. However, it is also possible to adapt the first and second calculation rules with the same value. The value is, for example, a numerical value. The determination of the value for adjusting the calculation rules can take place repeatedly, so that a new value for adjusting the calculation rules can constantly be provided while driving. This means that the calculation rules can also be constantly adjusted and the rectification can also be carried out while driving based on the calculation rules.

Das Bestimmen des zumindest einen Wertes für das Anpassen der ersten und zweiten Berechnungsvorschriften kann in einer Recheneinheit, die selbst im Fahrzeug angeordnet ist, stattfinden. Die Recheneinheit ist zum Beispiel mit der Stereokamera und/oder einer Speichereinheit verbunden, so dass eine Datenübertragung stattfinden kann. Die Recheneinheit kann somit auch mit dem Fahrerassistenzsystem verbunden sein. Die Recheneinheit ist beispielsweise ein Prozessor auf dem die Evaluation beziehungsweise die Minimierung der vorgegebenen Optimierungsfunktion stattfindet. Ferner kann das Anpassen der Berechnungsvorschriften in der Recheneinheit beziehungsweise im Prozessor durchgeführt werden. Das Messen des Rektifizierungsfehlers kann anhand der von der Stereokamera erfassten Bilddaten in der Stereokamera selbst oder ebenfalls durch die Recheneinheit erfolgen.The determination of the at least one value for adapting the first and second calculation rules can take place in a computing unit that is itself arranged in the vehicle. The computing unit is connected, for example, to the stereo camera and/or a storage unit so that data transmission can take place. The Computing unit can therefore also be connected to the driver assistance system. The computing unit is, for example, a processor on which the evaluation or minimization of the specified optimization function takes place. Furthermore, the calculation rules can be adjusted in the computing unit or in the processor. The measurement of the rectification error can be carried out using the image data recorded by the stereo camera in the stereo camera itself or also by the computing unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Messen des Rektifizierungsfehlers durch das Bestimmen einer Differenz einer Vertikalkomponente eines Objekts im ersten Bild und einer Vertikalkomponente desselben Objekts im zweiten Bild.According to an embodiment of the invention, the measurement of the rectification error is carried out by determining a difference of a vertical component of an object in the first image and a vertical component of the same object in the second image.

Die durch die erste und zweite Kamera aufgenommenen Bilder lassen sich in ihren Bilddimensionen in eine horizontale Komponente, welche auch als x-Komponente bezeichnet wird, und eine vertikale Komponente, welche auch als y-Komponente bezeichnet wird, unterteilen. Ein auf dem ersten Bild abgebildetes Objekt weist somit eine erste y-Koordinate auf. Wird dasselbe Objekt auf das zweite Bild abgebildet, weist dieses Objekt auf dem zweiten Bild eine zweite y-Koordinate auf, die sich von der ersten y-Koordinate unterscheiden kann. Dieser Unterschied wird als Differenz der Vertikalkomponente des Objekts auf den beiden Bildern bezeichnet. Die Differenz der Vertikalkomponente ist zum Beispiel eine Folge des Verzeichnungseinflusses der Scheibe des Fahrzeugs, durch welche die Lichtstrahlen vom Objekt auf die Kameras hindurchtreten. Mit anderen Worten gibt die Differenz der Vertikalkomponente den Rektifizierungsfehler an, der benötigt wird, um die vorgegebene Optimierungsfunktion zu evaluieren, das heißt zu minimieren. Das Minimieren der Optimierungsfunktion bewirkt somit auch ein Minimieren des Rektifizierungsfehlers. Jedoch umfasst die Optimierungsfunktion noch weitere Komponenten, die ebenfalls minimiert werden, wodurch die Güte der Rektifizierung durch die Berechnungsvorschriften erhöht werden kann.The images recorded by the first and second cameras can be divided in their image dimensions into a horizontal component, which is also referred to as the x component, and a vertical component, which is also referred to as the y component. An object depicted in the first image therefore has a first y-coordinate. If the same object is mapped to the second image, this object has a second y-coordinate in the second image, which may be different from the first y-coordinate. This difference is called the difference in the vertical component of the object in the two images. The difference in the vertical component is, for example, a consequence of the distortion influence of the vehicle window through which the light rays from the object pass to the cameras. In other words, the difference in the vertical component indicates the rectification error that is needed to evaluate, i.e. minimize, the given optimization function. Minimizing the optimization function therefore also minimizes the rectification error. However, the optimization function includes further components that are also minimized, which means that the quality of the rectification can be increased using the calculation rules.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Messen des Rektifizierungsfehlers neben dem Bestimmen der Differenz der Vertikalkomponente auch auf andere zweite Weise, die zusätzlich oder anstatt des Messens der Differenz der Vertikalkomponente genutzt werden kann. Diese Möglichkeit für das Messen des Rektifizierungsfehlers erfolgt in verschiedenen Schritten. In einem Schritt erfolgt das Bestimmen eines Translationsvektors von der ersten Kamera zur zweiten Kamera. In einem weiteren Schritt erfolgt das Bestimmen eines ersten Sehstrahls von einem Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs zu der ersten Kamera und das Bestimmen eines zweiten Sehstrahls von demselben Objekt zu der zweiten Kamera. Anhand des Translationsvektors und des ersten Sehstrahls erfolgt ein Bestimmen einer ersten Ebene, welche auch als Epipolarebene bezeichnet wird. Ferner erfolgt ein Bestimmen eines Winkels zwischen der ersten Ebene beziehungsweise der Epipolarebene und dem zweiten Sehstrahl.According to one embodiment of the invention, in addition to determining the difference in the vertical component, the measurement of the rectification error is also carried out in another second way, which can be used in addition to or instead of measuring the difference in the vertical component. This option for measuring the rectification error takes place in various steps. In one step, a translation vector is determined from the first camera to the second camera. In a further step, a first visual ray is determined from an object in the area surrounding the vehicle to the first camera and a second visual ray is determined from the same object to the second camera. Using the translation vector and the first visual ray, a first plane is determined, which is also referred to as the epipolar plane. Furthermore, an angle between the first plane or the epipolar plane and the second visual ray is determined.

Daraus kann ein Wert beziehungsweise ein Zahlenwert berechnet werden, der beispielsweise der Cosinus des bestimmten Winkel ist und anschließend der Optimierungsfunktion als Eingabegröße bereitgestellt wird. Der Cosinus des bestimmten Winkels repräsentiert somit den Rektifizierungsfehler, der bei der Optimierung minimiert werden kann.From this, a value or a numerical value can be calculated, which is, for example, the cosine of the specific angle and is then provided to the optimization function as an input variable. The cosine of the specific angle therefore represents the rectification error, which can be minimized during optimization.

Die Rotationskomponente der Berechnungsvorschrift hängt von Parametern ab, welche eine räumliche Ausrichtung der ersten Kamera zu einer räumlichen Ausrichtung der zweiten Kamera der Stereokamera im Fahrzeug beschreiben. Die zweite Komponente der Berechnungsvorschrift wird durch eine Modellierung von Verzeichnungen bestimmt. Dies kann eine Modellierung lokaler Verzeichnungen sein.The rotation component of the calculation rule depends on parameters that describe a spatial orientation of the first camera to a spatial orientation of the second camera of the stereo camera in the vehicle. The second component of the calculation rule is determined by modeling distortions. This can be a modeling of local distortions.

Mit anderen Worten dient die Rotationskomponente einer Kompensation einer nicht planparallelen Stereogeometrie, die durch die Ausrichtung der ersten und zweiten Kamera zueinander hervorgerufen wird.In other words, the rotation component serves to compensate for a non-plane-parallel stereo geometry that is caused by the alignment of the first and second cameras to one another.

Die Modellierung lokaler Verzeichnungen kann individuell für beide Kameras erfolgen und auch für beide Bilddimensionen. Die Bilddimensionen werden durch die x-Komponente und die y-Komponente im jeweiligen Bild repräsentiert. Beispiele für Modelle lokaler Verzeichnungen sind zum Beispiel eine Lookup Tabelle (LUT) oder auch eine Linearkombination von Basisfunktionen wie zum Beispiel radiale Basisfunktionen, Polynome, Splines (2D/3D) oder Wavelets. Die Modellierung kann durch die Recheneinheit durchgeführt werden.The modeling of local distortions can be done individually for both cameras and also for both image dimensions. The image dimensions are represented by the x component and the y component in the respective image. Examples of local distortion models include a lookup table (LUT) or a linear combination of basis functions such as radial basis functions, polynomials, splines (2D/3D) or wavelets. The modeling can be carried out by the computing unit.

Die Rotationskomponente und die zweite Komponente der Berechnungsvorschrift können durch Verkettung und/oder durch Addition miteinander kombiniert werden.The rotation component and the second component of the calculation rule can be combined with one another by concatenation and/or by addition.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Modellierung der Verzeichnungen in eine x-Richtung und/oder in eine y-Richtung des ersten Bildes und des zweiten Bildes.According to one embodiment of the invention, the distortions are modeled in an x-direction and/or in a y-direction of the first image and the second image.

Ein Objekt welches durch die erste und zweite Kamera erfasst wird und somit auf beiden Bildern abgebildet wird, kann durch den Verzeichnungseinfluss der Fahrzeugscheibe auf dem ersten Bild eine andere y-Koordinate aufweisen als auf dem zweiten Bild. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Lichtstrahlen an der Scheibe unterschiedlich stark gebrochen werden, beispielweise durch eine asymmetrische Anordnung der Kameras hinter der Scheibe. Die x-Koordinate und die y-Koordinate werden beispielweise von einem Bildrand des jeweiligen Bildes beziehungsweise Bildsensors gemessen. Die y-Koordinate, welche die Position des Objekts in Bezug auf das erste Bild beschreibt, kann sich von der y-Koordinate, welche die Position des Objekts in Bezug auf das zweite Bild beschreibt, unterscheiden. Das gleiche gilt für den Unterschied der x-Koordinate von der erwarteten Position auf dem jeweiligen Bild. Diese Abweichung beziehungsweise Verzeichnung kann zum Beispiel durch die Recheneinheit modelliert werden. Durch diese Modellierung kann die zweite Komponente der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift bereitgestellt werden, wodurch ein Entzeichnen beziehungsweise ein Minimieren oder Beseitigen der Abweichung erreicht werden kann. Dieser Vorgang wird auch Rektifizieren genannt, weshalb die Berechnungsvorschriften auch Rektifizierungsfunktion genannt werden. Es ist auch möglich, dass die Rektifizierung des ersten und des zweiten Bildes anhand nur einer Berechnungsvorschrift erfolgt.An object that is captured by the first and second cameras and is therefore imaged in both images can have a different y-coordinate in the first image than in the second image due to the distortion influence of the vehicle window. This is particularly the case if the Light rays on the pane are refracted to different degrees, for example by an asymmetrical arrangement of the cameras behind the pane. The x coordinate and the y coordinate are measured, for example, from an image edge of the respective image or image sensor. The y-coordinate describing the position of the object with respect to the first image may be different from the y-coordinate describing the position of the object with respect to the second image. The same applies to the difference in the x coordinate from the expected position on the respective image. This deviation or distortion can be modeled, for example, by the computing unit. Through this modeling, the second component of the first and second calculation rules can be provided, whereby the deviation can be removed or minimized or eliminated. This process is also called rectification, which is why the calculation rules are also called the rectification function. It is also possible for the first and second images to be rectified using only one calculation rule.

Bei der Modellierung der lokalen Verzeichnungen wird ein Verzeichnungsvektor durch eine Linearkombination von Basisfunktionen, wie beispielsweise radialen Basisfunktionen, modelliert.When modeling local distortions, a distortion vector is modeled by a linear combination of basis functions, such as radial basis functions.

Bildverzeichnungen können jedoch auch andere Ursachen haben. Die Verzeichnung wird zum Beispiel bei der Kameraproduktion bestimmt, so dass Linsenverzeichnungen, die durch das Kameraobjektiv verursacht werden, so bereits kompensiert werden können.However, image distortion can also have other causes. The distortion is determined, for example, during camera production, so that lens distortions caused by the camera lens can be compensated for.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hängt die Optimierungsfunktion von einer ersten Komponente ab, die den Rektifizierungsfehler zwischen der ersten Kamera und der zweiten Kamera der Stereokamera im Fahrzeug beschreibt.According to an embodiment of the invention, the optimization function depends on a first component that describes the rectification error between the first camera and the second camera of the stereo camera in the vehicle.

Um also die erste Komponente der Optimierungsfunktion zu ermitteln, wird der Rektifizierungsfehler durch das Bestimmen einer Differenz einer Vertikalkomponente eines Objekts im ersten Bild und einer Vertikalkomponente desselben Objekts im zweiten Bild bestimmt. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Komponente der Optimierungsfunktion durch das Bestimmen des Cosinus des Winkels zwischen der ersten Ebene beziehungsweise der Epipolarebene und dem zweiten Sehstrahl erfolgen.Thus, in order to determine the first component of the optimization function, the rectification error is determined by determining a difference of a vertical component of an object in the first image and a vertical component of the same object in the second image. Additionally or alternatively, the first component of the optimization function can be carried out by determining the cosine of the angle between the first plane or the epipolar plane and the second visual ray.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hängt die Optimierungsfunktion ferner von einer zweiten Komponente ab, die eine Abweichung von Verzeichnungskomponenten von einer Lokalitätsanforderung beschreibt. Zusätzlich oder alternativ zur ersten und zweiten Komponente der Berechnungsvorschrift kann die Berechnungsvorschrift von einer dritten Komponente abhängen, die eine Abweichung von einem statischen Modell beschreibt.According to an embodiment of the invention, the optimization function further depends on a second component that describes a deviation of distortion components from a locality requirement. In addition or as an alternative to the first and second components of the calculation rule, the calculation rule can depend on a third component that describes a deviation from a static model.

Die Verzeichnung wird durch Minimieren der Optimierungsfunktion, welche auch als Kostenfunktion oder Bewertungsfunktion bezeichnet wird, mittels eines Optimierungsverfahrens bestimmt. Die Kostenfunktion setzt sich unter anderem aus gewichteten Basisfunktionen beziehungsweise Parametern zusammen. Ein Optimierer, zum Beispiel die Recheneinheit, verändert die Gewichte der einzelnen Basisfunktionen in einer Weise, dass die Kosten minimal werden und so die Verzeichnung optimal kompensiert wird. Lokalitätsanforderung bedeutet beispielweise, dass die Gewichte möglichst mittelwertfrei sind, das heißt, dass der Mittelwert möglichst klein ist und dies zum Bestandteil der zu optimierenden Kostenfunktion wird. Dadurch kann ein Wegdriften beziehungsweise Divergieren des iterativen Optimierungsverfahrens verhindert werden.The distortion is determined by minimizing the optimization function, which is also referred to as the cost function or evaluation function, using an optimization method. The cost function is composed, among other things, of weighted basic functions or parameters. An optimizer, for example the computing unit, changes the weights of the individual basic functions in such a way that the costs are minimal and the distortion is optimally compensated for. Locality requirement means, for example, that the weights are as free of a mean as possible, that is, that the mean is as small as possible and this becomes part of the cost function to be optimized. This can prevent the iterative optimization process from drifting away or diverging.

Eine Abweichung von einem beispielsweise bereits vorbestimmten statischen Modell wird als eine dritte Komponente der Berechnungsvorschrift bestimmt. Das statische Modell beschreibt zum Beispiel die Rektifizierung von Bildern, die von den Kameras erfasst wurden. Zusätzlich zum statischen Modell kann beim erfindungsgemäßen dynamischen Modell eine Optimierung der Rektifizierung während der Fahrt erfolgen.A deviation from, for example, an already predetermined static model is determined as a third component of the calculation rule. The static model describes, for example, the rectification of images captured by the cameras. In addition to the static model, the dynamic model according to the invention can be used to optimize the rectification while driving.

Gemäß der Erfindung ist ein Fahrerassistenzsystem zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera einer Stereokamera eines Fahrzeugs zur Kompensation eines Scheibeneinflusses angegeben. Das Fahrerassistenzsystem weist eine Recheneinheit, eine Stereokamera mit einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera und eine Speichereinheit auf. Auf der Speichereinheit ist eine erste Berechnungsvorschrift und eine zweite Berechnungsvorschrift gespeichert. Die Speichereinheit ist dazu ausgeführt, die erste Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der ersten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs bereitzustellen und die zweite Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der zweiten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs bereitzustellen. Die erste Kamera ist dazu ausgeführt, ein erstes Bild einer Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen und die zweite Kamera ist dazu ausgeführt, ein zweites Bild einer Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen. Die Recheneinheit ist dazu ausgeführt, zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs anzupassen. Ferner ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, das erste Bild durch Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift auf das erste Bild zu rektifizieren und das zweite Bild durch Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift auf das zweite Bild zu rektifizieren, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine Rotationskomponente zur Kompensation einer nicht planparallelen Stereogeometrie aufweist, und wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine zweite Komponente zur Modellierung lokaler Verzeichnungen aufweist. Zudem wird ein Scheibenverzeichnungsmodell zur Kompensation eines Scheibeneinflusses des Fahrzeugs erzeugt.According to the invention, a driver assistance system is specified for stereo rectification of images from a first camera and a second camera of a stereo camera of a vehicle to compensate for the influence of a window. The driver assistance system has a computing unit, a stereo camera with a first camera and a second camera and a storage unit. A first calculation rule and a second calculation rule are stored on the storage unit. The storage unit is designed to provide the first calculation rule for rectifying images from the first camera of the vehicle's stereo camera and to provide the second calculation rule for rectifying images from the second camera of the vehicle's stereo camera. The first camera is designed to capture a first image of an environment of the vehicle and the second camera is designed to capture a second image of an environment of the vehicle. The computing unit is designed to adapt at least one of the first and second calculation rules while the vehicle is driving. Furthermore, the computing unit is designed to rectify the first image by applying the first calculation rule to the first image and the second Rectify the image by applying the second calculation rule to the second image, wherein at least one of the first and second calculation rules has a rotation component for compensating for a non-plane-parallel stereo geometry, and wherein at least one of the first and second calculation rules has a second component for modeling local distortions. In addition, a windshield distortion model is created to compensate for the influence of the vehicle's windshield.

Darüber hinaus kann das Fahrerassistenzsystem auch eine Vielzahl von Kameras umfassen, sodass jedes Bild der Vielzahl von Kameras durch Anwenden einer zugehörigen Berechnungsvorschrift rektifiziert werden kann. Es ist auch möglich, eine Vielzahl an Stereokameras im Fahrzeug vorzusehen, die jeweils verschiedene Fahrerassistenzfunktionen, wie beispielsweise Spurhalteassistent, Aufmerksamkeitsassistent, etc. mit Bildinformationen versorgen. Dabei ist es möglich, dass die Bilder jeder dieser Stereokameras durch Anpassen der zugehörigen Berechnungsvorschriften während des Fahrbetriebs rektifiziert werden können. Eine Rektifizierung der Bilder der Vielzahl an Kameras kann auch durch ein und dieselbe Berechnungsvorschrift erfolgen.In addition, the driver assistance system can also include a plurality of cameras, so that each image from the plurality of cameras can be rectified by applying an associated calculation rule. It is also possible to provide a large number of stereo cameras in the vehicle, each of which provides image information to various driver assistance functions, such as lane departure warning, attention assistant, etc. It is possible for the images from each of these stereo cameras to be rectified by adjusting the associated calculation rules while driving. The images from the large number of cameras can also be rectified using one and the same calculation rule.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen zumindest eines neuen Wertes für ein erneutes Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift. Das Bestimmen des zumindest einen neuen Wertes erfolgt während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs. Das Bestimmen des zumindest einen neuen Wertes weist mehrere Verfahrensschritte auf. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein Messen eines neuen Rektifizierungsfehlers basierend auf einem neuen Bild der ersten Kamera und einem neuen Bild der zweiten Kamera. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Evaluieren der Optimierungsfunktion anhand des gemessenen neuen Rektifizierungsfehlers. In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Verwenden eines neuen Ergebnisses des Evaluierens der Optimierungsfunktion zur erneuten Anpassung zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift.According to an embodiment of the invention, the method further comprises determining at least one new value for readjusting at least one of the first and second calculation rules. The at least one new value is determined while the vehicle is driving. Determining the at least one new value involves several process steps. In one step of the method, a new rectification error is measured based on a new image from the first camera and a new image from the second camera. In a further step, the optimization function is evaluated based on the measured new rectification error. In a further step of the method, a new result of evaluating the optimization function is used to readjust at least one of the first and second calculation rules.

Die einzelnen Verfahrensschritte zum Bestimmen zumindest eines weiteren Wertes kann beliebig oft wiederholt werden, so dass die zumindest eine Berechnungsvorschrift in bestimmten Zeitabstanden oder kontinuierlich neu angepasst werden kann. Da während der Fahrt die Verzeichnungen beziehungsweise die Rektifizierungsfehler in den von den Kameras erfassten Bildern variieren, kann durch eine solche dynamische Anpassung die Rektifizierung für jedes neu erfasste Bild verbessert werden. Es kann somit ein Online-Lernverfahren bereitgestellt werden, welches durch kontinuierliches Anpassen der Berechnungsvorschriften die durch die Scheibe hervorgerufenen Bildverzeichnungen kompensieren kann.The individual method steps for determining at least one further value can be repeated as often as desired, so that the at least one calculation rule can be readjusted at certain time intervals or continuously. Since the distortions or rectification errors in the images captured by the cameras vary while driving, such dynamic adjustment can improve the rectification for each newly captured image. An online learning method can therefore be provided which can compensate for the image distortions caused by the disk by continuously adapting the calculation rules.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

  • 1 zeigt Strahlengänge durch die Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bei verschiedenen Distanzen zwischen Objekt und Stereokamera gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows beam paths through the windshield of a vehicle at different distances between the object and the stereo camera according to an embodiment of the invention.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera einer Stereokamera eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a flowchart for a method for stereorectification of images from a first camera and a second camera of a stereo camera of a vehicle according to an embodiment of the invention.
  • 3 zeigt ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera und einer zweiten Kamera einer Stereokamera gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a vehicle with a driver assistance system for stereo rectification of images from a first camera and a second camera of a stereo camera according to an embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung beispielhafter AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments

Es sei angemerkt, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch und nicht maßstäblich sind.It should be noted that the representations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt den Einfluss der Windschutzscheibe 10 auf die optischen Pfade der ersten Kamera 1 und der zweiten Kamera 2 der Stereokamera. Im Fall eines Stereokamerasystems spielt dieser Einfluss eine große Rolle, da es hier darauf ankommt, Merkmale beziehungsweise Objekte aus dem Bild der ersten Kamera 1 im Bild der zweiten Kamera 2 wiederzufinden, um daraus eine Tiefeninformation (3D-Information) zu berechnen. Anhand des ersten Objekts 5 ist in 1 der Unterschied der Strahlengänge mit und ohne Windschutzscheibeneinfluss dargestellt. Die Strahlen treffen bei vorhandener Windschutzscheibe 10 im Strahlengang auf anderen Bereichen des ersten Kamerasensors 3 der ersten Kamera 1 und des zweiten Kamerasensors 4 der zweiten Kamera 2 auf als ohne Scheibeneinfluss. Da der Scheibeneinfluss in der Kamerakalibrierung nicht berücksichtigt ist, werden falsche Rückschlüsse bei der Transformation von Bild- in Weltkoordinaten gezogen. Weltkoordinaten beschreiben dabei die Position eines erfassten Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs. Wie in 1 dargestellt, treffen die Lichtstrahlen ohne Scheibeneinfluss 7 (gestrichelte Linien) vom ersten Objekt 5 auf den Kamerasensoren 3, 4 auf anderen Positionen auf, als die Lichtstrahlen mit Scheibeneinfluss 8 (durchgezogene Linien). Im dargestellten Beispiel würde die Stereodisparität, das heißt der horizontale Versatz als zu klein angenommen werden und somit das erste Objekt 5 als zu weit entfernt detektiert werden. Darüber hinaus ist die Windschutzscheibe üblicherweise nicht nur in einer Richtung gekrümmt. Daher ergibt sich im Bild nicht nur eine Beeinflussung in horizontaler Richtung, sondern auch in vertikaler Richtung. 1 shows the influence of the windshield 10 on the optical paths of the first camera 1 and the second camera 2 of the stereo camera. In the case of a stereo camera system, this influence plays a major role, since it is important here to find features or objects from the image of the first camera 1 in the image of the second camera 2 in order to calculate depth information (3D information) from them. Based on the first object 5 is in 1 the difference between the beam paths with and without the influence of the windshield is shown. When the windshield 10 is present, the rays strike different areas of the first camera sensor 3 of the first camera 1 and the second camera sensor 4 of the second camera 2 in the beam path than without the influence of the window. Since the disk influence is not taken into account in the camera calibration, incorrect conclusions are drawn when transforming image coordinates into world coordinates. World coordinates describe the position of a detected object in the area surrounding the vehicle. As in 1 shown, the light rays without the influence of the disk 7 (dashed lines) from the first object 5 strike the camera sensors 3, 4 at different positions than the light rays with the influence of the disk 8 (solid lines). In the example shown, the stereo disparity, i.e. the horizontal offset, would be assumed to be too small and thus the first object 5 is detected as too far away. In addition, the windshield is usually not curved in just one direction. Therefore, the image is influenced not only in the horizontal direction, but also in the vertical direction.

Es kann davon ausgegangen werden, dass die Scheibenkrümmung nicht konstant ist und dass eine Kamera nicht exakt in der Symmetrieachse der Scheibe zentriert ist. Daher können die Störungen in der ersten Kamera 1 und der zweiten Kamera 2 unterschiedlich stark ausfallen. Dies macht sich beispielsweise bemerkbar, wenn zur besseren Schätzung der Stereodisparität die Bilder rektifiziert werden sollen. Das bedeutet, dass die Bilder derart transformiert werden, dass eine zeilenweise Übereinstimmung von Bildmerkmalen beziehungsweise von auf dem Kamerasensor abgebildeten Objekten erreicht wird. Dabei bedeutet zeilenweise Übereinstimmung, dass sich das jeweilige Bildmerkmal auf denselben Pixelzeilen des ersten Kamerasensors 3 und des zweiten Kamerasensors 4 befindet. In Abhängigkeit des Scheibeneinflusses und der Asymmetrie von Scheibe und Kameramontage beziehungsweise Ausrichtung ergibt sich ein bestimmter Fehler in der Rektifizierung.It can be assumed that the curvature of the disk is not constant and that a camera is not exactly centered in the axis of symmetry of the disk. Therefore, the interference in the first camera 1 and the second camera 2 can vary in intensity. This becomes noticeable, for example, when the images need to be rectified to better estimate the stereo disparity. This means that the images are transformed in such a way that a line-by-line match of image features or objects imaged on the camera sensor is achieved. Line-by-line agreement means that the respective image feature is located on the same pixel lines of the first camera sensor 3 and the second camera sensor 4. Depending on the influence of the pane and the asymmetry of the pane and camera mounting or orientation, a certain error occurs in the rectification.

1 zeigt ferner die Abhängigkeit des horizontalen Versatzes beziehungsweise des vertikalen Versatzes der Auftreffpunkte der Lichtstrahlen auf die Kamerasensoren 3, 4 von der Objektposition. 1 also shows the dependence of the horizontal offset or the vertical offset of the points of impact of the light rays on the camera sensors 3, 4 on the object position.

In Abhängigkeit der Position des Objektes ergeben sich unterschiedliche Strahlengänge und damit auch unterschiedliche Durchtrittspunkte durch die Windschutzscheibe 10. Die vom zweiten Objekt 6 ausgehenden Lichtstrahlen ohne Scheibeneinfluss 17 sind durch gestichelte Linien gekennzeichnet und die vom zweiten Objekt 6 ausgehenden Lichtstrahlen mit Scheibeneinfluss 18 sind durch durchgezogene Linien gekennzeichnet. Aufgrund des sich lokal verändernden Scheibeneinflusses ergeben sich für die Stereokamera objektpositionsabhängige Fehler. Aus dem Vergleich der Strahlengänge von erstem Objekt 5 und zweitem Objekt 6 zeigt sich ein distanzabhängiger horizontaler Versatz, also Disparitätsfehler. Bei Berücksichtigung von Asymmetrien ergibt sich in einer zur horizontalen Richtung orthogonalen Richtung ein positionsabhängiger Fehler in der vertikalen Ausrichtung der Bildinhalte zueinander. Dies führt zu einem Rektifizierungfehler.Depending on the position of the object, different beam paths and thus also different points of passage through the windshield 10 result. The light rays emanating from the second object 6 without the influence of the window 17 are marked by dashed lines and the light rays emanating from the second object 6 with the influence of the window 18 are marked by solid lines marked. Due to the locally changing pane influence, object position-dependent errors arise for the stereo camera. Comparing the beam paths of the first object 5 and the second object 6 shows a distance-dependent horizontal offset, i.e. disparity error. When asymmetries are taken into account, there is a position-dependent error in the vertical alignment of the image contents to one another in a direction orthogonal to the horizontal direction. This leads to a rectification error.

Anhand der Darstellungen wird deutlich, dass der Windschutzscheibeneinfluss berücksichtigt werden muss. Einer einfachen Ausmessung der Windschutzscheibe steht entgegen, dass sich der Einfluss nicht allein aus der Scheibe selbst ergibt, sondern auch die Positionierung und Ausrichtung der Kamera zur Scheibe eine entscheidende Rolle spielt. Jede einzelne Kamera-Scheiben-Kombination auszumessen, ist vom Aufwand her nicht möglich. Darüber hinaus soll auch bei einem Austausch der Scheibe oder der Kamera keine aufwändige Neukalibrierung oder Justage erforderlich sein. Dies kann durch das hier beschriebene dynamische Modell beziehungsweise Verfahren zur Kompensation von Verzeichnungen, die durch die Windschutzscheibe 10 hervorgerufen werden, kompensiert werden.The illustrations make it clear that the windshield influence must be taken into account. A simple measurement of the windshield is hindered by the fact that the influence does not only come from the windshield itself, but the positioning and alignment of the camera to the windshield also plays a decisive role. Measuring every single camera-pane combination is not possible due to the effort involved. In addition, no complex recalibration or adjustment should be necessary when replacing the lens or camera. This can be compensated for by the dynamic model or method described here for compensating for distortions caused by the windshield 10.

Durch das erfindungsgemäße Online-Lernverfahren, welches ein dynamisches Kompensationsmodell beschreibt, kann der Scheibeneinfluss den Rektifizierungsfehler und/oder den Disparitätsfehler während des Fahrbetriebs kompensieren. Über sogenannte Feature-Korrespondenzen lässt sich der Strahlengang, wie beispielsweise in 1 gezeigt, zumindest teilweise rekonstruieren. So lassen sich die Durchtrittsstellen durch die Scheibe 10 bis auf einen konstanten Faktor, der den Abstand von Kamera zu Scheibe beschreibt, bestimmen. Ein Objekt oder Merkmal das in einem Kamerabild gefunden beziehungsweise erkannt wird, wird hier auch als Feature bezeichnet. Wird dieses Objekt oder Merkmal auch in den Aufnahmen mindestens einer weiteren Kamera gefunden und es ist dabei eindeutig, dass es sich um dasselbe Objekt oder Merkmal handelt, wird dies als Feature-Korrespondenz bezeichnet.Through the online learning method according to the invention, which describes a dynamic compensation model, the disk influence can compensate for the rectification error and/or the disparity error during driving. The beam path can be determined using so-called feature correspondences, for example in 1 shown, at least partially reconstructed. In this way, the passage points through the pane 10 can be determined down to a constant factor that describes the distance from camera to pane. An object or feature that is found or recognized in a camera image is also referred to here as a feature. If this object or feature is also found in the recordings of at least one other camera and it is clear that it is the same object or feature, this is referred to as feature correspondence.

Für jede Durchtrittsstelle durch die Scheibe 10 existiert eine bestimmte Verzeichnung in x- und y-Richtung im Bild. Das ist der Scheibeneinfluss auf den Lichtstrahl. Über das Online-Lernverfahren kann zum Beispiel der zusammengesetzte Einfluss in Form eines Rektifizierungsfehlers oder eines Disparitätsfehlers gemessen werden. Die x- und y-Verzeichungseinflüsse können anhand von Feature-Korrespondenzen online, das heißt im normalen Fahrbetrieb gemessen werden, so dass anhand mehrerer Messungen ein Scheibenverzeichnungsmodell je Kamera erzeugt wird und so den Scheibeneinfluss kompensiert. Dies kann beispielweise durch eine Modellierung des Problems und andererseits durch ein effizientes Lösungsverfahren erfolgen.For each point of passage through the pane 10, there is a specific distortion in the x and y directions in the image. This is the disk influence on the light beam. For example, the online learning method can be used to measure the composite influence in the form of a rectification error or a disparity error. The x and y distortion influences can be measured online, i.e. during normal driving, using feature correspondences, so that a disk distortion model is generated for each camera based on several measurements and thus compensates for the disk influence. This can be done, for example, by modeling the problem and, on the other hand, by an efficient solution process.

Durch Einbringen der Windschutzscheibe 10 verschiebt und verzerrt sich das aufgenommene Bild für die erste Kamera 1 und die zweite Kamera 2 zu einem gewissen Anteil gleichermaßen, so dass beispielweise eine Verzeichnung durch einen Versatz in y-Richtung im Bild entsteht. Darüber hinaus führt das Einbringen der Scheibe zu einem Anteil an ungleichmäßiger Verschiebung und Verzerrung. Das bedeutet, dass das Bild oder die Bildzeilen der ersten Kamera 1 versetzt gegenüber der zweiten Kamera 2 sein können. Zur Messung des Scheibeneinflusses in y-Richtung kann ein subpixel-genauer Korrespondenzfinder eingesetzt werden. Korrespondenzen werden bevorzugt über das gesamte Bild verteilt aufgesammelt. Vorzugsweise ist der y-Versatz der Korrespondenzen gleich null. Bedingt durch die Scheibe 10 misst das oben beschriebene Verfahren über das Bild verteilt y-Versätze, das heißt Rektifizierungsfehler. Diese Rektifizierungsfehler können jeweils den Verzeichnungsbeitrag für beide Kameras aufweisen. Daraus ist es möglich, ein Kompensationsmodell für beide Kameras zu erzeugen. Damit das Modell die Verzeichnungen für ein bestimmtes dreidimensionales Szenario exakt wiedergeben kann, kann eine 3D-Information durch einen zum Sichtstrahl der ersten Kamera korrespondierenden Sichtstrahl der zweiten Kamera angegeben werden. In Abhängigkeit von der Objektentfernung durchdringt der Sichtstrahl der zweiten Kamera unterschiedliche Bereiche der Windschutzscheibe, sodass mit unterschiedlichen Verzeichnungen zu rechnen ist. Das Kompensationsmodell gilt also zum Beispiel für den Fall, dass das 3D Szenario fest und/oder bekannt ist, das heißt dass zu jedem Sichtstrahl der ersten Kamera ein bestimmter Sichtstrahl der zweiten Kamera gehört.By introducing the windshield 10, the recorded image for the first camera 1 and the second camera 2 shifts and distorts to a certain extent equally, so that, for example, a distortion occurs in the image due to an offset in the y-direction. In addition, the insertion of the disk results in a proportion of uneven displacement and distortion. This means that the image or the image lines of the first camera 1 can be offset from the second camera 2. A subpixel-precise correspondence finder can be used to measure the disk influence in the y-direction. Correspondences are preferably distributed across the entire picture collected. Preferably, the y-offset of the correspondences is zero. Due to the disk 10, the method described above measures y offsets, i.e. rectification errors, distributed over the image. These rectification errors can each have the distortion contribution for both cameras. From this it is possible to create a compensation model for both cameras. So that the model can accurately reproduce the distortions for a specific three-dimensional scenario, 3D information can be specified by a line of sight of the second camera that corresponds to the line of sight of the first camera. Depending on the distance to the object, the field of view from the second camera penetrates different areas of the windshield, so different distortions can be expected. The compensation model therefore applies, for example, to the case that the 3D scenario is fixed and/or known, that is to say that each line of sight from the first camera corresponds to a specific line of sight from the second camera.

Damit die Kompensation des Scheibeneinflusses auch während der Fahrt stattfinden kann, kann für jede Kamera ein Verzeichnungsmodell bestimmt werden, welches einer ständigen Optimierung unterworfen ist. Mit anderen Worten kann die Messung des Rektifizierungsfehlers auf zwei Modelle verteilt werden. Das bedeutet, dass eine Vielzahl an Szenarien ausgewertet wird, sodass es mehrere Korrespondenzen auf dem Sichtstrahl der ersten Kamera bei vielen verschiedenen Sehstrahlen der zweiten Kamera auftreten und umgekehrt. Dieses Vorgehen lässt sich beispielsweise als Gleichungssystem formulieren, das sich bis auf einen Freiheitsgrad lösen lässt. Der Freiheitsgrad beschreibt zum Beispiel die absolute Verzeichnungsgröße. Ferner können hier Annahmen getroffen werden, zum Beispiel dass der absolute Offset im Mittel eine bestimmte Größe hat, wie zum Beispiel 0 Pixel. Alternativ können auch Nebenbedingungen wie obere und untere Grenzen für den absoluten Offset eingeführt werden. Mit Offset ist hier der verzeichnungsbedingte Versatz gemeint, den das Scheibenverzeichnungsmodell korrigieren kann. Nebenbedingungen und Beschränkungen sollen sicher stellen, dass das Scheibenverzeichnungsmodell trotz des unterbestimmten Problems beziehungsweise Gleichungssystems eine Korrektur mit realistischen Werten durchführen kann.So that the compensation for the influence of the window can also take place while driving, a distortion model can be determined for each camera, which is subject to constant optimization. In other words, the measurement of the rectification error can be divided into two models. This means that a large number of scenarios are evaluated, so that several correspondences occur on the line of sight of the first camera with many different lines of sight of the second camera and vice versa. This procedure can be formulated, for example, as a system of equations that can be solved up to one degree of freedom. The degree of freedom, for example, describes the absolute amount of distortion. Furthermore, assumptions can be made here, for example that the absolute offset has a certain size on average, such as 0 pixels. Alternatively, additional conditions such as upper and lower limits for the absolute offset can also be introduced. Offset here means the distortion-related offset that the disk distortion model can correct. Constraints and restrictions are intended to ensure that the disk distortion model can carry out a correction with realistic values despite the underdetermined problem or system of equations.

Neben der Lösung durch ein Gleichungssystem kann eine Modellierung zur Stereorektifizierung aber auch anders erfolgen. Zur parametrischen Scheibenmodellierung, das heißt einer Modellierung der durch die Scheibe hervorgerufenen Bildverzeichnungen, kann eine Rektifizierungsfunktion verwendet werden, welche auch als Berechnungsvorschrift bezeichnet wird. Diese Berechnungsvorschrift kann über Parameter und/oder Werte beziehungsweise Zahlenwerte an die Situation im Fahrzeug adaptiert werden. Mit anderen Worten modelliert die Rektifizierungsfunktion die Transformation zwischen dem Bild der monokular rektifizierten Kamera, das heißt der entzeichneten Kamera, und dem Bild der stereo-rektifizierten Kamera. Monokulare Rektifizierung bezeichnet mit anderen Worten die Entzerrung, das heißt die Verzeichnungskorrektur auf eine einzelne Kamera bezogen, ungeachtet der Blickrichtung der Kamera. Stereo-Rektifizierung bezeichnet die Transformation der Kamerabilder derart, als wären diese mit einem Kamerapaar, das parallel zueinander ausgerichtete optische Achsen hat, aufgenommen worden. Der Winkel zwischen den Kamerablickrichtungen ist bei parallel zueinander ausgerichteten optischen Achsen 0°. Damit wird erreicht, dass die Epipolarlinien entlang des Pixel-Grids beziehungsweise der Pixelmatrix des Sensors verlaufen.In addition to the solution using a system of equations, modeling for stereorectification can also be done in other ways. For parametric pane modeling, i.e. modeling the image distortions caused by the pane, a rectification function can be used, which is also referred to as a calculation rule. This calculation rule can be adapted to the situation in the vehicle via parameters and/or values or numerical values. In other words, the rectification function models the transformation between the image of the monocularly rectified camera, i.e. the de-scanned camera, and the image of the stereo-rectified camera. In other words, monocular rectification refers to equalization, i.e. distortion correction related to a single camera, regardless of the camera's viewing direction. Stereo rectification refers to the transformation of the camera images as if they had been recorded with a pair of cameras that have optical axes aligned parallel to one another. The angle between the camera viewing directions is 0° when the optical axes are aligned parallel to one another. This ensures that the epipolar lines run along the pixel grid or the pixel matrix of the sensor.

Die Berechnungsvorschrift weist verschiedene Komponenten auf. Die erste Komponente der Berechnungsvorschrift ist eine Rotationskomponente r θ R ( p MonoRect R )

Figure DE102014219423B4_0001
zur Kompensation einer potentiell nicht planparallelen Stereogeometrie. Mit anderen Worten wird durch die Rotationskomponente die räumliche Ausrichtung der beiden Kameras zueinander beschrieben. Die zweite Komponente der Berechnungsvorschrift δ θ R ( p MonoRect R )
Figure DE102014219423B4_0002
dient der Modellierung lokaler Verzeichnungen. Die Modellierung der Verzeichnung erfolgt individuell für beide Kameras, das heißt für die erste Kamera 1 und für die zweite Kamera 2 separat. Ferner erfolgt die Modellierung für beide Kameras in zwei Bilddimensionen, zum Beispiel in eine x-Richtung und in eine y-Richtung des jeweiligen Bildes. Modelle lokaler Verzeichnungen sind zum Beispiel eine Lookup Tabelle oder auch eine Linearkombination von Basisfunktionen ψk, wie beispielsweise radiale Basisfunktionen, Polynome, Splines (2D/3D) oder Wavelets. Die Rektifizierungsfunktion kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: δ θ R ( p ) = k w k ψ k ( p )
Figure DE102014219423B4_0003
The calculation rule has various components. The first component of the calculation rule is a rotation component r θ R ( p MonoRect R )
Figure DE102014219423B4_0001
to compensate for a potentially non-plane-parallel stereo geometry. In other words, the rotation component describes the spatial orientation of the two cameras to one another. The second component of the calculation rule δ θ R ( p MonoRect R )
Figure DE102014219423B4_0002
is used to model local distortions. The distortion is modeled individually for both cameras, i.e. separately for the first camera 1 and for the second camera 2. Furthermore, the modeling for both cameras takes place in two image dimensions, for example in an x-direction and in a y-direction of the respective image. Models of local distortions are, for example, a lookup table or a linear combination of basis functions ψ k , such as radial basis functions, polynomials, splines (2D/3D) or wavelets. The rectification function can be described by the following equation: δ θ R ( p ) = k w k ψ k ( p )
Figure DE102014219423B4_0003

Die Kombination der Rotationskomponente und der zweiten Komponente der Berechnungsvorschrift kann, wie nachfolgend gezeigt, zum Beispiel verkettet erfolgen. p rect R = r θ R ( δ θ R ( p MonoRect R ) )

Figure DE102014219423B4_0004
p rect L = r θ L ( δ θ L ( p MonoRect L ) )
Figure DE102014219423B4_0005
The combination of the rotation component and the second component of the calculation rule can, for example, be chained, as shown below. p rect R = r θ R ( δ θ R ( p MonoRect R ) )
Figure DE102014219423B4_0004
p rect L = r θ L ( δ θ L ( p MonoRect L ) )
Figure DE102014219423B4_0005

Die Kombination der Rotationskomponente und der zweiten Komponente der Berechnungsvorschrift kann jedoch auch additiv erfolgen. p rect R = r θ R ( p MonoRect R ) + δ θ R ( p MonoRect R )

Figure DE102014219423B4_0006
p rect L = r θ L ( p MonoRect L ) + δ θ L ( p MonoRect L )
Figure DE102014219423B4_0007
However, the combination of the rotation component and the second component of the calculation rule can also be done additively. p rect R = r θ R ( p MonoRect R ) + δ θ R ( p MonoRect R )
Figure DE102014219423B4_0006
p rect L = r θ L ( p MonoRect L ) + δ θ L ( p MonoRect L )
Figure DE102014219423B4_0007

Eine Kombination durch Verkettung und Addition ist auch möglich. Dabei beschreibt p MonoRect R / L

Figure DE102014219423B4_0008
einen monokular entzeichneten Punkt im ersten und im zweiten Bild und p rect R / L
Figure DE102014219423B4_0009
das Ergebnis der Rektifizierung in ein rektifiziertes Stereosystem. p rect R / L
Figure DE102014219423B4_0010
ist somit der stereo-rektifizierte Punkt. Das heißt dieser Punkt ist entzeichnet und die Achsen der Kameras sind parallel, sodass die Epipolarlinien auf dem Pixelgrid beziehungsweise der Pixelmatrix liegen und Bildmerkmale oder Objekte in denselben Bildzeilen der verschiedenen Kameras zu finden sind.A combination through concatenation and addition is also possible. It describes p MonoRect R / L
Figure DE102014219423B4_0008
a monocularly delineated point in the first and second images and p rect R / L
Figure DE102014219423B4_0009
the result of rectification into a rectified stereo system. p rect R / L
Figure DE102014219423B4_0010
is therefore the stereo-rectified point. This means that this point is delineated and the axes of the cameras are parallel, so that the epipolar lines lie on the pixel grid or pixel matrix and image features or objects can be found in the same image lines of the different cameras.

ψk beschriebt die k-te Basisfunktion zur Modellierung der lokalen Verzeichnung und wk beschreibt das Gewicht der k-ten Basisfunktion. θR/L ist ein Parametervektor welcher alle Parameter der Rektifizierungskomponenten, also die Komponenten der Berechnungsvorschrift, für die erste und zweite Kamera zusammenfasst.ψ k describes the k-th basis function for modeling the local distortion and w k describes the weight of the k-th basis function. θ R/L is a parameter vector which combines all parameters of the rectification components, i.e. the components of the calculation rule, for the first and second cameras.

Die Güte einer Rektifizierung wird durch eine Optimierungsfunktion O(θRL) evaluiert. Zur Bestimmung optimaler Modellparameter θR und θL. maximiert eine Parametersuche die Güte der Rektifizierung beziehungsweise des Kompensationsmodells auf Basis verschiedener möglicher Suchstrategien. Solche Suchstrategien sind zum Beispiel lokale, nicht-lineare Optimierung mittels Gauß-Newton, Levenberg-Marquardt, SteepestDescent, Newton's-Method, gradientenfreie Optimierung oder auch globale Optimierungsverfahren.The quality of a rectification is evaluated by an optimization function O(θ RL ). To determine optimal model parameters θ R and θ L . A parameter search maximizes the quality of the rectification or compensation model based on various possible search strategies. Such search strategies are, for example, local, non-linear optimization using Gauss-Newton, Levenberg-Marquardt, SteepestDescent, Newton's method, gradient-free optimization or global optimization methods.

Die Optimierungsfunktion O(θRL) kann eine oder mehrere Zielkriterien der Rektifizierung evaluieren. Ein Beispiel hierfür ist der Rektifizierungsfehler zwischen erster und zweiter Kamera. Dieser kann durch das Bestimmen einer Differenz einer Vertikalkomponente p rect R ,

Figure DE102014219423B4_0011
zum Beispiel eines Objekts im ersten Bild, und einer Vertikalkomponente p r e c t L ,
Figure DE102014219423B4_0012
zum Beispiel desselben Objekts im zweiten Bild, bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Komponente der Optimierungsfunktion durch das Bestimmen des Cosinus des Winkels E(θRL) zwischen der ersten Ebene beziehungsweise der Epipolarebene und dem zweiten Sehstrahl erfolgen. Mit anderen Worten wird der Cosinus des Winkels zwischen Richtungsvektor des zweiten Korrespondenzfeatures, also dem zweiten Sehstrahl, und der Epipolar-Ebene, die durch den Richtungsvektor des ersten Korrespondenzfeatures und dem Translationsvektor von erster zu zweiter Kamera aufgespannt wurde, bestimmt. Der Rektifizierungsfehler wird als der Cosinus eines Winkels folgendermaßen ausgedrückt: E ( θ R , θ L ) = q rect R [ t ] × q rect L 2 2 min
Figure DE102014219423B4_0013
Dabei beschreibt q MonoRect R / L
Figure DE102014219423B4_0014
die rück-projizierte Darstellung des Bildpunkts p MonoRect R / L .
Figure DE102014219423B4_0015
Projektion bezeichnet dabei die Abbildung eines Punktes, der auf einem Sehstrahl liegt, auf einen Punkt in einer Bildebene. Rückprojektion bezeichnet die Erzeugung eines Sehstrahls zu einem Punkt in der Bildebene.The optimization function O(θ RL ) can evaluate one or more target criteria of the rectification. An example of this is the rectification error between the first and second cameras. This can be done by determining a difference in a vertical component p rect R ,
Figure DE102014219423B4_0011
for example an object in the first image, and a vertical component p r e c t L ,
Figure DE102014219423B4_0012
for example the same object in the second image. Additionally or alternatively, the first component of the optimization function can be carried out by determining the cosine of the angle E (θ R , θ L ) between the first plane or the epipolar plane and the second visual ray. In other words, the cosine of the angle between the direction vector of the second correspondence feature, i.e. the second visual ray, and the epipolar plane, which was spanned by the direction vector of the first correspondence feature and the translation vector from the first to the second camera, is determined. The rectification error is expressed as the cosine of an angle as follows: E ( θ R , θ L ) = q rect R [ t ] × q rect L 2 2 min
Figure DE102014219423B4_0013
It describes q MonoRect R / L
Figure DE102014219423B4_0014
the back-projected representation of the pixel p MonoRect R / L .
Figure DE102014219423B4_0015
Projection refers to the image of a point that lies on a visual ray onto a point in an image plane. Rear projection refers to the creation of a visual ray to a point in the image plane.

Ein Beispiel für ein weiteres Zielkriterium der Rektifizierung, welches durch die Optimierungsfunktion evaluiert werden kann, ist die Abweichung der Verzeichnungskomponenten δ θ R

Figure DE102014219423B4_0016
und δ θ L
Figure DE102014219423B4_0017
von einer Lokalitätsanforderung gemäß L ( θ R , θ L ) = k w k 2 2 min
Figure DE102014219423B4_0018
An example of another target criterion for rectification, which can be evaluated by the optimization function, is the deviation of the distortion components δ θ R
Figure DE102014219423B4_0016
and δ θ L
Figure DE102014219423B4_0017
of a locality requirement L ( θ R , θ L ) = k w k 2 2 min
Figure DE102014219423B4_0018

Die Abweichung von einem zuvor bestimmten statischen Modell als weiteres Zielkriterium kann folgendermaßen evaluiert werden: D ( θ R , θ L ) = Static k w k ψ k ( p ) 2 2 min

Figure DE102014219423B4_0019
The deviation from a previously determined static model as a further target criterion can be evaluated as follows: D ( θ R , θ L ) = Static k w k ψ k ( p ) 2 2 min
Figure DE102014219423B4_0019

Ferner können die Überschreitung vordefinierter Grenzen sowie beliebige externe Kriterien wie beispielweise die Ergebnisse einer Schielwinkel-Kalibrierung und/oder die Resultate einer externen Vermessung der Scheibenverzeichnung in anderen Funktionen als Zielkriterien für die Evaluation durch die Optimierungsfunktion herangezogen werden. Damit ist gemeint, dass das dynamisch lernende Verzeichnungsmodell auch mit anderen Online-Kalibrierverfahren, die zum Beispiel einen Schielwinkel der Stereokamera bestimmen, kombiniert werden kann, indem das Scheibenverzeichnungsmodell derartige Ergebnisse in der Optimierungsfunktion berücksichtigt.Furthermore, the exceeding of predefined limits as well as any external criteria such as the results of a squint angle calibration and/or the results of an external measurement of the lens distortion in other functions can be used as target criteria for the evaluation by the optimization function. This means that the dynamically learning distortion model can also be combined with other online calibration methods that, for example, determine a squint angle of the stereo camera, in that the pane distortion model takes such results into account in the optimization function.

Ein Beispiel für solch eine Optimierungsfunktion beziehungsweise kombinierte Bewertungsfunktion ist: O ( θ R , θ L ) = E ( θ R , θ L ) + L ( θ R , θ L ) + D ( θ R , θ L ) min

Figure DE102014219423B4_0020
An example of such an optimization function or combined evaluation function is: O ( θ R , θ L ) = E ( θ R , θ L ) + L ( θ R , θ L ) + D ( θ R , θ L ) min
Figure DE102014219423B4_0020

Die Bewertungsfunktion kann weiterhin Einflüsse der Parameter θR und θL auf andere Eigenschaften der Kamerakalibrierung evaluieren. Mit diesem Ansatz ist es möglich, alle Parameter der Stereokalibrierung in einer gemeinsamen Parametersuche zu bestimmen. Nach Abschluss der Parametersuche wird aus der gefundenen Modellinstanz eine Rektifizierungsanweisung zum Beispiel in Form einer Lookup Tabelle berechnet, so dass aufgrund dieser Rektifizierungsanweisung eine Rektifizierung stattfinden kann. Die Initialisierung der Parametersuche kann beispielsweise auf Simulationsergebnissen beruhen. Das ständige Berechnen der Rektifizierungsfunktion unterliegt einem fortlaufenden Optimierungsverfahren. Der Scheibeneinfluss kann unabhängig von der Objektentfernung kompensiert werden, da für jede Kamera ein einzelnes Scheibenverzeichnungsmodell bereitgestellt werden kann, so dass eine Unabhängigkeit von der distanzabhängigen Stereodisparität erreicht wird.The evaluation function can further evaluate influences of the parameters θ R and θ L on other properties of the camera calibration. With this approach it is possible to determine all stereo calibration parameters in a common parameter search. After the parameter search has been completed, a rectification instruction is calculated from the model instance found, for example in the form of a lookup table, so that a rectification is carried out based on this rectification instruction can take place. The initialization of the parameter search can, for example, be based on simulation results. The constant calculation of the rectification function is subject to a continuous optimization process. The disk influence can be compensated for regardless of the object distance, as a single disk distortion model can be provided for each camera, so that independence from the distance-dependent stereo disparity is achieved.

In 2 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera 1 und einer zweiten Kamera 2 einer Stereokamera 32 eines Fahrzeugs 30 dargestellt. In einem Schritt S1 des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen einer ersten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der ersten Kamera 1 der Stereokamera 32 des Fahrzeugs 30 durch die Speichereinheit 34. In einem weiteren Schritt S2 erfolgt das Bereitstellen einer zweiten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der zweiten Kamera 2 der Stereokamera 32 des Fahrzeugs 30 durch die Speichereinheit 34. In einem weiteren Schritt S3 erfolgt das Aufnehmen eines ersten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs 30 durch die erste Kamera 1. Ein weiterer Schritt S4 ist das Aufnehmen eines zweiten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs 30 durch die zweite Kamera 2. Zudem erfolgt in einem weiteren Schritt S5 das Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 30 durch die Recheneinheit 33. In einem weiteren Schritt S6 des Verfahrens erfolgt das Rektifizieren des ersten Bildes durch Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift auf das erste Bild durch die Recheneinheit 33 und in einem weiteren Schritt S7 erfolgt das Rektifizieren des zweiten Bildes durch Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift auf das zweite Bild durch die Recheneinheit 33.In 2 a flowchart for a method for stereo rectification of images from a first camera 1 and a second camera 2 of a stereo camera 32 of a vehicle 30 is shown. In a step S1 of the method, a first calculation rule for rectification of images from the first camera 1 of the stereo camera 32 of the vehicle 30 is provided by the storage unit 34. In a further step S2, a second calculation rule is provided for the rectification of images from the second camera 2 the stereo camera 32 of the vehicle 30 through the storage unit 34. In a further step S3, a first image of the surroundings of the vehicle 30 is recorded by the first camera 1. A further step S4 is the recording of a second image of the surroundings of the vehicle 30 by the second camera 2. In addition, in a further step S5, at least one of the first and second calculation rules is adjusted by the computing unit 33 while the vehicle 30 is driving. In a further step S6 of the method, the first image is rectified by applying the first calculation rule the first image by the computing unit 33 and in a further step S7 the second image is rectified by applying the second calculation rule to the second image by the computing unit 33.

3 zeigt ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem 31 zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera 1 und einer zweiten Kamera 2 einer Stereokamera 32 eines Fahrzeugs 30. Dabei kann das Fahrerassistenzsystem 31 beispielsweise als System zur Objekterkennung, System zur Fahrbahnerkennung, System zur Verkehrszeichenerkennung, oder als Fernlichtassistent ausgeführt sein, aber auch andere Ausführungen sind möglich. Grundsätzlich kann das Fahrerassistenzsystem (31) jedes System sein, bei dem es auf eine korrekte Rektifizierung ankommt. An erster Stelle steht die Straßenprofilmessung, da es hier um Genauigkeiten im Zentimeterbereich geht. Auch sind Funktionen, die Brems- und Lenkeingriffe ermöglichen sollen, zum Beispiel eine Spurerkennung, eine Objekterkennung, eine Verkehrszeichenerkennung, und/oder eine Fußgängererkennung zu nennen. Auch ein Fernlichtassistent kommt in Betracht. Das Fahrerassistenzsystem ist Teil des Fahrzeugs 30. Die Stereokamera 32 weist eine erste Kamera 1 und eine zweite Kamera 2 auf. Ebenso weist das Fahrerassistenzsystem 31 eine Recheneinheit 33 und eine Speichereinheit 34 auf. Auf der Speichereinheit 34 kann eine erste Berechnungsvorschrift zur Stereorektifizierung von Bildern der ersten Kamera 1 und eine zweite Berechnungsvorschrift zur Stereorektifizierung von Bildern der zweiten Kamera 2 gespeichert sein. Dabei ist eine der beiden Berechnungsvorschriften um einen durch eine Windschutzscheibe 10 des Fahrzeugs 30 bedingten Fehlers eines Ortes eines Objektes in zumindest einem Bild der ersten Kamera 1 und der zweiten Kamera 2 kompensiert. Die Kompensation erfolgt gemäß dem hier beschriebenen Verfahren während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 30. Ebenso ist die Recheneinheit 33 sowohl zum Rektifizieren von Bildern der ersten Kamera 1 mittels der ersten Berechnungsvorschrift ausgeführt als auch zum Rektifizieren von Bildern der zweiten Kamera 2 gemäß der zweiten Berechnungsvorschrift. Grundsätzlich kann das Fahrzeug ein Pkw, ein Lkw, ein Motorrad oder ein sonstiges Landfahrzeug sein. Die Recheneinheit 33 und die Speichereinheit 34 sind untereinander und mit der Stereokamera 32 über eine oder mehrere Datenübertragungsleitungen 35 verbunden. 3 shows a vehicle with a driver assistance system 31 for stereo rectification of images from a first camera 1 and a second camera 2 of a stereo camera 32 of a vehicle 30. The driver assistance system 31 can be designed, for example, as a system for object recognition, a system for road recognition, a system for traffic sign recognition, or as a high beam assistant but other versions are also possible. In principle, the driver assistance system (31) can be any system in which correct rectification is important. The first priority is road profile measurement, as this involves accuracies in the centimeter range. Functions that are intended to enable braking and steering interventions should also be mentioned, for example lane detection, object detection, traffic sign detection, and/or pedestrian detection. A high beam assistant can also be considered. The driver assistance system is part of the vehicle 30. The stereo camera 32 has a first camera 1 and a second camera 2. Likewise, the driver assistance system 31 has a computing unit 33 and a storage unit 34. A first calculation rule for stereo rectification of images from the first camera 1 and a second calculation rule for stereo rectification of images from the second camera 2 can be stored on the storage unit 34. One of the two calculation rules is compensated for an error in the location of an object in at least one image of the first camera 1 and the second camera 2 caused by a windshield 10 of the vehicle 30. The compensation takes place according to the method described here while the vehicle 30 is driving. Likewise, the computing unit 33 is designed both to rectify images from the first camera 1 using the first calculation rule and to rectify images from the second camera 2 according to the second calculation rule. In principle, the vehicle can be a car, a truck, a motorcycle or another land vehicle. The computing unit 33 and the storage unit 34 are connected to each other and to the stereo camera 32 via one or more data transmission lines 35.

Eine Stereokamera 32 eines Fahrerassistenzsystems 31 ist in der Regel im Fahrzeug 30 hinter der Windschutzscheibe 10 angeordnet und die erste Kamera 1 und zweite Kamera 2 sind räumlich nebeneinander angeordnet. In 3 sind die beiden Kameras (1, 2) jedoch aus Darstellungsgründen übereinander angeordnet gezeigt, um beide Komponenten in einer Figur zeigen zu können.A stereo camera 32 of a driver assistance system 31 is usually arranged in the vehicle 30 behind the windshield 10 and the first camera 1 and second camera 2 are arranged spatially next to one another. In 3 However, for reasons of illustration, the two cameras (1, 2) are shown arranged one above the other in order to be able to show both components in one figure.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.In addition, it should be noted that “comprising” and “having” do not exclude other elements or steps and “a” or “an” does not exclude a plurality. Furthermore, it should be noted that features or steps that have been described with reference to one of the above-described exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other above-described embodiments. Reference symbols in the claims are not to be regarded as limitations.

Claims (11)

Verfahren zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera (1) und einer zweiten Kamera (2) einer Stereokamera (32) eines Fahrzeugs (30) zur Kompensation eines Scheibeneinflusses, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer ersten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der ersten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs (S1); Bereitstellen einer zweiten Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der zweiten Kamera der Stereokamera des Fahrzeugs (S2); Aufnehmen eines ersten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs durch die erste Kamera (S3); Aufnehmen eines zweiten Bildes einer Umgebung des Fahrzeugs durch die zweite Kamera (S4); Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs zur Kompensation von Bildverzeichnungen des ersten und/oder des zweiten Bildes (S5); Rektifizieren des ersten Bildes durch Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift auf das erste Bild (S6); Rektifizieren des zweiten Bildes durch Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift auf das zweite Bild (S7); wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine Rotationskomponente zur Kompensation einer nicht planparallelen Stereogeometrie aufweist; wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschriften eine zweite Komponente zur Modellierung lokaler Verzeichnungen aufweist; und Erzeugen eines Scheibenverzeichnungsmodells zur Kompensation eines Scheibeneinflusses des Fahrzeugs.Method for stereo rectification of images from a first camera (1) and a second camera (2) of a stereo camera (32) of a vehicle (30) for compensating for a window influence, the method comprising the following steps: Providing a first calculation rule for rectifying images of the first Vehicle stereo camera camera (S1); Providing a second calculation rule for rectifying images from the second camera of the vehicle's stereo camera (S2); Recording a first image of an environment of the vehicle by the first camera (S3); Recording a second image of an area surrounding the vehicle by the second camera (S4); Adapting at least one of the first and second calculation rules while the vehicle is driving to compensate for image distortions of the first and/or the second image (S5); Rectifying the first image by applying the first calculation rule to the first image (S6); Rectifying the second image by applying the second calculation rule to the second image (S7); wherein at least one of the first and second calculation rules has a rotation component to compensate for a non-plane-parallel stereo geometry; wherein at least one of the first and second calculation rules has a second component for modeling local distortions; and generating a window distortion model to compensate for window influence of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch die Anpassung zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift beim Anwenden der angepassten Berechnungsvorschriften ein Rektifizierungsfehler und/oder Disparitätsfehler kompensiert wird.Procedure according to Claim 1 , wherein a rectification error and/or disparity error is compensated for by adapting at least one of the first and second calculation rules when applying the adapted calculation rules. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend die Schritte: Bestimmen zumindest eines Wertes für das Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift, wobei das Bestimmen des zumindest einen Wertes während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (30) erfolgt; wobei das Bestimmen des zumindest einen Wertes die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Messen eines Rektifizierungsfehlers basierend auf dem Bild der ersten Kamera (1) und dem Bild der zweiten Kamera (2); Evaluieren einer vorgegebenen Optimierungsfunktion anhand des gemessenen Rektifizierungsfehlers; Verwenden eines Ergebnisses des Evaluierens der Optimierungsfunktion zur Anpassung zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift.Method according to one of the preceding claims, further comprising the steps: Determining at least one value for adapting at least one of the first and second calculation rules, wherein the at least one value is determined while the vehicle (30) is driving; wherein determining the at least one value comprises the following method steps: measuring a rectification error based on the image from the first camera (1) and the image from the second camera (2); Evaluating a given optimization function based on the measured rectification error; Using a result of evaluating the optimization function to adapt at least one of the first and second calculation rules. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Optimierungsfunktion von einer ersten Komponente abhängt, die den Rektifizierungsfehler zwischen der ersten Kamera (1) und der zweiten Kamera (2) der Stereokamera (32) im Fahrzeug (30) beschreibt.Procedure according to Claim 3 , wherein the optimization function depends on a first component that describes the rectification error between the first camera (1) and the second camera (2) of the stereo camera (32) in the vehicle (30). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Optimierungsfunktion abhängt von: einer zweiten Komponente, die eine Abweichung von Verzeichnungskomponenten von einer Lokalitätsanforderung beschreibt; und/oder einer dritten Komponente, die eine Abweichung von einem statischen Modell beschreibt.Procedure according to one of the Claims 3 or 4 , where the optimization function depends on: a second component that describes a deviation of distortion components from a locality requirement; and/or a third component that describes a deviation from a static model. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Messen des Rektifizierungsfehlers durch das Bestimmen einer Differenz einer Vertikalkomponente eines Objekts im ersten Bild und einer Vertikalkomponente desselben Objekts im zweiten Bild erfolgt.Procedure according to one of the Claims 3 until 5 , wherein measuring the rectification error occurs by determining a difference of a vertical component of an object in the first image and a vertical component of the same object in the second image. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Messen des Rektifizierungsfehlers ferner die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen eines Translationsvektors von der ersten Kamera (1) zu der zweiten Kamera (2); Bestimmen eines ersten Sehstrahls von einem Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs (30) zu der ersten Kamera (1); Bestimmen eines zweiten Sehstrahls von demselben Objekt zu der zweiten Kamera (2); Bestimmen einer ersten Ebene aus dem Translationsvektor und dem ersten Sehstrahl; Bestimmen eines Winkels zwischen der ersten Ebene und dem zweiten Sehstrahl.Procedure according to one of the Claims 3 until 6 , wherein measuring the rectification error further comprises the steps of: determining a translation vector from the first camera (1) to the second camera (2); Determining a first line of sight from an object in the vicinity of the vehicle (30) to the first camera (1); determining a second line of sight from the same object to the second camera (2); determining a first plane from the translation vector and the first visual ray; Determining an angle between the first plane and the second line of sight. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotationskomponente der Berechnungsvorschrift von Parametern abhängt, welche eine räumliche Ausrichtung der ersten Kamera (1) zu einer räumlichen Ausrichtung der zweiten Kamera (2) der Stereokamera im Fahrzeug (30) beschreiben; und wobei die zweite Komponente der Berechnungsvorschrift durch eine Modellierung von Verzeichnungen bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the rotation component of the calculation rule depends on parameters which describe a spatial orientation of the first camera (1) to a spatial orientation of the second camera (2) of the stereo camera in the vehicle (30); and wherein the second component of the calculation rule is determined by modeling distortions. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Modellierung der Verzeichnungen in eine x-Richtung und/oder in eine y-Richtung des ersten Bildes und des zweiten Bildes erfolgt.Procedure according to Claim 8 , whereby the modeling of the distortions takes place in an x-direction and/or in a y-direction of the first image and the second image. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, Bestimmen zumindest eines neuen Wertes für ein erneutes Anpassen zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift, wobei das Bestimmen des zumindest einen neuen Wertes während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (30) erfolgt; wobei das Bestimmen des zumindest einen neuen Wertes die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Messen eines neuen Rektifizierungsfehlers basierend auf einem neuen Bild der ersten Kamera (1) und einem neuen Bild der zweiten Kamera (2); Evaluieren der Optimierungsfunktion anhand des gemessenen neuen Rektifizierungsfehlers; und Verwenden eines neuen Ergebnisses des Evaluierens der Optimierungsfunktion zur erneuten Anpassung zumindest einer der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift.Procedure according to one of the Claims 3 until 7 , determining at least one new value for a new adjustment of at least one of the first and second calculation rules, the determination of the at least one new value taking place during driving operation of the vehicle (30); wherein determining the at least one new value comprises the following method steps: measuring a new rectification error based on a new image from the first camera (1) and a new image from the second camera (2); Evaluating the optimization function based on the measured new rectification error; and Using a new result of evaluating the optimization function to readjust at least one of the first and second calculation rules. Fahrerassistenzsystem zur Stereorektifizierung von Bildern einer ersten Kamera (1) und einer zweiten Kamera (2) einer Stereokamera (32) eines Fahrzeugs (30) zur Kompensation eines Scheibeneinflusses, aufweisend: eine Recheneinheit (33); die Stereokamera (32) mit einer ersten Kamera (1) und einer zweiten Kamera (2); eine Speichereinheit (34), auf der eine erste Berechnungsvorschrift und eine zweite Berechnungsvorschrift gespeichert ist; wobei die Speichereinheit (34) dazu ausgeführt ist, die erste Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der ersten Kamera (1) der Stereokamera (32) des Fahrzeugs (30) bereitzustellen; wobei die Speichereinheit (34) dazu ausgeführt ist, die zweite Berechnungsvorschrift zur Rektifizierung von Bildern der zweiten Kamera (2) der Stereokamera (32) des Fahrzeugs (30) bereitzustellen; wobei die erste Kamera (1) dazu ausgeführt ist, ein erstes Bild einer Umgebung des Fahrzeugs (30) aufzunehmen; wobei die zweite Kamera (2) dazu ausgeführt ist, ein zweites Bild einer Umgebung des Fahrzeugs (30) aufzunehmen; wobei die Recheneinheit (33) dazu ausgeführt ist, zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (30) zur Kompensation von Bildverzeichnungen des ersten und/oder des zweiten Bildes anzupassen; wobei die Recheneinheit (33) dazu ausgeführt ist, das erste Bild durch Anwenden der ersten Berechnungsvorschrift auf das erste Bild zu rektifizieren; und wobei die Recheneinheit (33) dazu ausgeführt ist, das zweite Bild durch Anwenden der zweiten Berechnungsvorschrift auf das zweite Bild zu rektifizieren; wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine Rotationskomponente zur Kompensation einer nicht planparallelen Stereogeometrie aufweist; und wobei zumindest eine der ersten und zweiten Berechnungsvorschrift eine zweite Komponente zur Modellierung lokaler Verzeichnungen aufweist; und Erzeugen eines Scheibenverzeichnungsmodells zur Kompensation eines Scheibeneinflusses des Fahrzeugs.Driver assistance system for stereo rectification of images from a first camera (1) and a second camera (2) of a stereo camera (32) of a vehicle (30) to compensate for the influence of a window, comprising: a computing unit (33); the stereo camera (32) with a first camera (1) and a second camera (2); a storage unit (34) on which a first calculation rule and a second calculation rule are stored; wherein the storage unit (34) is designed to provide the first calculation rule for rectifying images from the first camera (1) of the stereo camera (32) of the vehicle (30); wherein the storage unit (34) is designed to provide the second calculation rule for rectifying images from the second camera (2) of the stereo camera (32) of the vehicle (30); wherein the first camera (1) is designed to record a first image of an environment of the vehicle (30); wherein the second camera (2) is designed to record a second image of an environment of the vehicle (30); wherein the computing unit (33) is designed to adapt at least one of the first and second calculation rules during driving operation of the vehicle (30) to compensate for image distortions of the first and/or the second image; wherein the computing unit (33) is designed to rectify the first image by applying the first calculation rule to the first image; and wherein the computing unit (33) is designed to rectify the second image by applying the second calculation rule to the second image; wherein at least one of the first and second calculation rules has a rotation component to compensate for a non-plane-parallel stereo geometry; and wherein at least one of the first and second calculation rules has a second component for modeling local distortions; and Generating a window distortion model to compensate for the influence of the vehicle's window.
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