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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Virtual-Reality-Brille und ein System mit einer Virtual-Reality-Brille. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen System.
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Die Rundumsicht in Kraftfahrzeugen kann zum Teil bauartbedingt erheblich eingeschränkt sein, so dass ein Fahrzeuginsasse das Fahrzeugumfeld des Kraftfahrzeugs je nach Kopfausrichtung und Blickrichtung nur eingeschränkt einsehen kann. Bei Abbiegevorgängen kann beispielsweise eine A-Säule des Kraftfahrzeugs eine Sichtbehinderung darstellen, so dass ein Fahrzeuginsasse, insbesondere ein Fahrer, das Verkehrsgeschehen nur unzureichend beobachten kann. Gleiches kann auch beispielsweise bei Rückwärtsfahrten auftreten, wenn die Sicht nach hinten aufgrund eines kleinen Heckfensters oder beispielsweise einer besonders wuchtigen C-Säule so eingeschränkt ist, dass ein Fahrzeuginsasse das Fahrzeugumfeld nach hinten beim Rückwärtsfahren nur schlecht einsehen kann.
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Die
DE 10 2013 005 342 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer von einem Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs aufgesetzten Augmented-Reality-Brille. Mittels einer oder mehrerer Kameras wird ein Außenbereich des Kraftfahrzeugs erfasst. In Abhängigkeit von der Blickrichtung des Trägers der Augmented-Reality-Brille werden Daten der Kameras perspektivisch korrekt mittels der Augmented-Reality-Brille angezeigt, so dass sich für den Träger der Augmented-Reality-Brille der Eindruck ergibt, das Fahrzeug sei wenigstens teilweise durchsichtig. Teile des Außenbereichs, die von Karosseriebauteilen, wie etwa den Säulen, Türen usw. verdeckt werden, können dadurch dennoch vom Träger der Augmented-Reality-Brille eingesehen werden.
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Die
DE 601 30 517 T2 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines teiltransparenten Head Mounted Displays, welches von einem Insassen eines Fahrzeugs getragen wird. Mittels einer Stereokamera wird eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst. Die erfasste Umgebung wird mittels einer linken und rechten Anzeigeeinrichtung des Head Mounted Displays in Abhängigkeit von der Blickrichtung des Trägers des Head Mounted Displays derart angezeigt, dass der Träger des Head Mounted Displays die erfasste Umgebung dreidimensional wahrnimmt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher eine verbesserte Rundumsicht in einem Kraftfahrzeug erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Virtual-Reality-Brille und durch ein System mit einer Virtual-Reality-Brille mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Virtual-Reality-Brille wird ein Fahrzeugumfeld des Kraftfahrzeugs in Form von zumindest einer teilweisen Rundumaufnahme mittels einer Kameravorrichtung erfasst. Des Weiteren wird eine Ausrichtung der von einem Fahrzeuginsassen aufgesetzten Virtual-Reality-Brille bezüglich des Fahrzeugumfelds ermittelt. Anschließend wird eine virtuelle Kopfausrichtung bezüglich der Rundumaufnahme derart vorgegeben, dass die virtuelle Kopfausrichtung der ermittelten Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille bezüglich der Fahrzeugumgebung entspricht. Schließlich wird ein Ausschnitt der Rundumaufnahme mittels der Virtual-Reality-Brille mit der vorgegebenen virtuellen Kopfausrichtung angezeigt.
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Bei einer Virtual-Reality-Brille im Sinne der Erfindung handelt es sich um eine bestimmte Form eines sogenannten Head-Mounted-Displays, also um ein auf dem Kopf tragbares visuelles Ausgabegerät. Es präsentiert Bilder auf einem augennahen Bildschirm oder projiziert sie direkt auf die Netzhaut. Eine Virtual-Reality-Brille hat dabei üblicherweise zusätzlich noch Sensoren zur Bewegungserfassung des Kopfs. Mittels dieser Sensoren kann beispielsweise die Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille auf einfache Weise ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann es auch noch vorgesehen sein, dass entsprechende Kameras im Innenraum des Kraftfahrzeugs vorgesehen werden, mittels welchen die Ermittlung der Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille erfolgen kann. Durch die Ermittelbarkeit der Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille kann die Anzeige der Virtual-Reality-Brille an die Bewegungen des Trägers der Virtual-Reality-Brille angepasst werden. Durch die körperliche Nähe jeweiliger Anzeigeeinrichtungen der Virtual-Reality-Brille, üblicherweise augennah platzierte Displays, wirken die mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigten Bildflächen erheblich größer als bei freistehenden Bildschirmen und decken vorzugsweise das gesamte Sichtfeld des Trägers der Virtual-Reality-Brille ab. Da das Display oder die Displays allen Kopfbewegungen des Trägers folgen, bekommt er das Gefühl, sich direkt innerhalb der erfassten Rundumaufnahme des Fahrzeugumfelds zu bewegen.
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Vorzugsweise wird ein Ausschnitt eines 360-Grad-Realbilds der Fahrzeugumgebung mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigt, wobei dafür mittels der Kameravorrichtung auch das Fahrzeugumfeld in Form einer 360-Grad-Rundumaufnahme erfasst wird. Unter dem Begriff zumindest teilweise Rundumaufnahme ist im Sinne der Erfindung aber auch eine Aufnahme zu verstehen, die beispielsweise nur einen Teil, also beispielsweise 120 Grad, 180 Grad oder dergleichen, abdeckt.
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Der Fahrzeuginsasse, der die Virtual-Reality-Brille aufgesetzt hat, kann also quasi das Kraftfahrzeug um sich herum ausblenden und hat einen völlig ungestörten Blick auf das erfasste Fahrzeugumfeld, welches mittels der Kameravorrichtung in Form einer Rundumaufnahme fortlaufend erfasst wird.
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Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass ein Mitfahrer, also gerade nicht der Fahrer des Kraftfahrzeugs, die Virtual-Reality-Brille aufsetzen und eine ungestörte Rundumsicht des Fahrzeugumfelds genießen kann. Zudem ist es aber auch möglich, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Virtual-Reality-Brille trägt, wobei dieser dann ebenfalls das in Form der Rundumaufnahme erfasste Fahrzeugumfeld in Abhängigkeit von seiner Kopfausrichtung barrierefrei, also ungestört durch irgendwelche Fahrzeugstrukturen, betrachten kann. Insbesondere wenn einem Fahrer des Kraftfahrzeugs eine derartige Möglichkeit mittels der Virtual-Reality-Brille gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht wird, kann das Führen des Kraftfahrzeugs erheblich sicherer gestaltet werden, da gegebenenfalls bauraumbedingte Sichtbarrieren des Kraftfahrzeugs unerheblich werden. Im Falle eines Beifahrers kann dieser mittels der Virtual-Reality-Brille bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Fahrzeugumfeld ebenfalls völlig barrierefrei betrachten.
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Zudem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der angezeigte Ausschnitt der Rundumaufnahme so groß wie ein vorgegebenes durchschnittlichen binokulares Gesichtsfeld eines Menschen gewählt wird. Der Fahrzeuginsasse, der die Virtual-Reality-Brille aufgesetzt hat, sieht also keinerlei Ränder mehr, da der Ausschnitt der Rundumaufnahme so groß wie ein durchschnittliches binokulares Gesichtsfeld des Menschen gewählt wird. Er sieht einzig und allein den angezeigten Ausschnitt der Rundumaufnahme des Fahrzeugumfelds, so wie er bei abgesetzter Brille das Fahrzeugumfeld wahrnehmen würde, mit dem Unterschied, dass keinerlei Komponenten des Kraftfahrzeugs den Blick auf das Fahrzeugumfeld bzw. die Rundumaufnahme einschränken. Vorzugsweise wird der Ausschnitt bezüglich der horizontalen Ausdehnung mit 180°, bezüglich der vertikalen Ausdehnung nach oben mit 60° und bezüglich der vertikalen Ausdehnung nach unten mit 70° vorgegeben. Die Virtual-Reality-Brille ist dabei derart ausgebildet, dass sie das gesamte Gesichtsfeld des Trägers der Virtual-Reality-Brille abdeckt. Somit ist es mittels der Virtual-Reality-Brille auch möglich, im gesamten Gesichtsfeld des Trägers der Virtual-Reality-Brille den betreffenden Ausschnitt der Rundumaufnahme des Fahrzeugumfelds anzuzeigen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Rundumaufnahme in Form einer stereoskopischen Rundumaufnahme mittels der Kameravorrichtung erfasst wird. Dadurch ist es möglich, mittels der Virtual-Reality-Brille den gerade angezeigten Ausschnitt der Rundumaufnahme ebenfalls stereoskopisch, also dreidimensional, anzuzeigen. Dadurch kann das mittels der Kameravorrichtung erfasste Fahrzeugumfeld des Kraftfahrzeugs besonders realistisch für den Träger der Virtual-Reality-Brille angezeigt werden. Entfernungsabschätzungen zu im Fahrzeugumfeld angeordneten Objekten werden dadurch erheblich vereinfacht und verbessert, so dass falls der Fahrer die Virtual-Reality-Brille aufgesetzt haben sollte, das Führen des Kraftfahrzeugs nochmals erheblich sicherer gestaltet werden kann, da der Fahrer mittels der Virtual-Reality-Brille das Fahrzeugumfeld besonders realitätsnah angezeigt bekommen kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mittels jeweiliger 3D-Kameras, insbesondere mittels Stereokameras, der Kameravorrichtung die stereoskopische Rundumaufnahme erfasst wird. Die 3D-Kameras können dabei beispielsweise außenseitig am Kraftfahrzeug und/oder an Fenstern des Kraftfahrzeugs verteilt derart angeordnet sein, dass das gesamte Fahrzeugumfeld rundherum, im Sinne einer 360°-Aufnahme, erfasst werden kann. Die 3D-Kameras der Kameravorrichtung sind dabei vorzugsweise in alle möglichen Raumrichtungen so angeordnet, dass zumindest eine halbsphärische Aufnahme des Fahrzeugumfelds erfasst werden kann. Dadurch wird im Wesentlichen der maximal mögliche Bereich des Fahrzeugumfelds des Kraftfahrzeugs mittels der Kameravorrichtung erfasst. In Folge dessen kann mittels der Virtual-Reality-Brille auch das gesamte Fahrzeugumfeld des Kraftfahrzeugs in allen Richtungen angezeigt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die virtuelle Kopfausrichtung und die Auswahl des Ausschnitts der Rundumaufnahme korrespondierend zu der momentan erfassten Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille angepasst wird. Mit anderen Worten bewirkt eine Verschwenkung des Kopfs des Trägers der Virtual-Reality-Brille auch automatisch eine Verschwenkung des Ausschnitts der Rundumaufnahme, welcher gerade mittels der Virtual-Reality-Brille angezeigt wird. Der die Virtual-Reality-Brille tragende Fahrzeuginsasse kann somit auf ganz einfache und natürliche Weise die Rundumaufnahme des Fahrzeugumfelds betrachten, ohne beispielsweise dabei eine gesonderte Bedieneinrichtung betätigen zu müssen. Falls es sich beim Träger der Virtual-Reality-Brille um den Fahrer des Kraftfahrzeugs handeln sollte, wird dadurch nochmals die Sicherheit beim Führen des Kraftfahrzeugs erheblich gesteigert, da er ganz natürlich die Fahrzeugumgebung betrachten kann, wobei keinerlei störende Elemente des Kraftfahrzeugs eine Sichtbehinderung auf das Fahrzeugumfeld bewirken und er keine aktive Ansteuerung der Virtual-Reality-Brille vornehmen muss, um eine Veränderung der angezeigten Perspektive zu erzielen.
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Das erfindungsgemäße System umfasst eine Virtual-Reality-Brille, eine Kameravorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Fahrzeugumfeld eines Kraftfahrzeugs in Form von einer zumindest teilweisen Rundumaufnahme zu erfassen und eine Erfassungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Ausrichtung der von einem Fahrzeuginsassen aufgesetzten Virtual-Reality-Brille bezüglich des Fahrzeugumfelds zu ermitteln. Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße System eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine virtuelle Kopfausrichtung bezüglich der Rundumaufnahme derart vorzugeben, dass die virtuelle Kopfausrichtung der ermittelten Kopfausrichtung der Virtual-Reality-Brille bezüglich der Fahrzeugumgebung entspricht, und die Virtual-Reality-Brille derart anzusteuern, dass ein Ausschnitt der Rundumaufnahme mittels der Virtual-Reality-Brille mit der vorgegebenen virtuellen Kopfausrichtung angezeigt und der angezeigte Ausschnitt der Rundumaufnahme so groß wie ein vorgegebenes durchschnittliches binokulares Gesichtsfeld eines Menschen gewählt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems anzusehen, wobei das System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße System oder eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem System, das eine Virtual-Reality-Brille zum Anzeigen eines Ausschnitts einer Rundumaufnahme eines Fahrzeugumfelds des Kraftfahrzeugs aufweist; und in
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2 eine Perspektivansicht eines Fahrzeuginsassen, der die Virtual-Reality-Brille aufgesetzt hat.
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Ein Kraftfahrzeug 10 mit einem eine Virtual-Reality-Brille 12 aufweisenden System 14 ist in einer schematischen Draufsicht in 1 gezeigt. Neben der Virtual-Reality-Brille 12 umfasst das System 14 noch eine Kameravorrichtung 16, eine Erfassungseinrichtung 18 sowie eine Steuereinrichtung 20. Die Kameravorrichtung 16 ist dazu ausgebildet, ein Fahrzeugumfeld 22 in Form einer stereoskopischen Rundumaufnahme zu erfassen. Die Kameravorrichtung 16 umfasst dafür mehrere hier nicht dargestellte 3D-Kameras in Form von Stereokameras, welche derart an dem Kraftfahrzeug 10 angeordnet sind, dass das Fahrzeugumfeld 22 im Sinne einer 360-Grad-Rundumaufnahme erfasst werden kann. Die hier nicht dargestellten Stereokameras sind dabei derart an dem Kraftfahrzeug angeordnet, dass also das Fahrzeugumfeld 22 im Wesentlichen in sämtliche Richtungen erfasst werden kann, so dass sich eine durchgängige Rundumaufnahme des Fahrzeugumfelds 22 ergibt.
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Die Erfassungseinrichtung 18 ist dazu ausgebildet, eine Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 12 bezüglich des Fahrzeugumfelds 22 zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 18 kann dabei beispielsweise mehrere im Innenraum des Kraftfahrzeugs 10 angeordnete Kameras aufweisen, mittels welchen die Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 12 erfassbar ist. Des Weiteren kann die Erfassungseinrichtung auch an der Virtual-Reality-Brille 12 angebrachte Sensoren zur Bewegungserfassung des Kopfs eines Trägers der Virtual-Reality-Brille 12 aufweisen.
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Die Steuereinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, eine virtuelle Kopfausrichtung bezüglich der mittels der Kameravorrichtung 16 erfassten Rundumaufnahme derart vorzugeben, dass die virtuelle Kopfausrichtung der ermittelten Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 12 bezüglich der Fahrzeugumgebung 22 entspricht. Die Steuereinrichtung 20 ist darüber hinaus dazu ausgebildet, die Virtual-Reality-Brille 12 derart anzusteuern, dass ein Ausschnitt der Rundumaufnahme mittels der Virtual-Reality-Brille 12 mit der vorgegebenen virtuellen Kopfausrichtung angezeigt wird.
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In 2 ist ein Fahrzeuginsasse 24, der die Virtual-Reality-Brille 12 aufgesetzt hat, in einer Perspektivansicht gezeigt. Bei dem Fahrzeuginsassen 24 kann es sich dabei sowohl um den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 als auch um einen Mitfahrer innerhalb des Kraftfahrzeugs 10 handeln. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betreiben der Virtual-Reality-Brille 12 näher erläutert.
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Mittels der Kameravorrichtung 16 wird fortlaufend das Fahrzeugumfeld 22 in Form der stereoskopischen Rundumaufnahme erfasst. Gleichzeitig wird fortlaufend mittels der Erfassungseinrichtung 18 die momentane Ausrichtung der von dem Fahrzeuginsassen 24 getragenen Virtual-Reality-Brille 12 bezüglich des Fahrzeugumfelds 22 ermittelt. Von der erfassten Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 12 kann auf einfache Weise auf eine Kopfausrichtung des Trägers der Virtual-Reality-Brille 12 geschlossen werden.
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Mittels der Steuereinrichtung 20 wird eine virtuelle Kopfausrichtung bezüglich der Rundumaufnahme derart vorgegeben, dass die virtuelle Kopfausrichtung der ermittelten tatsächlichen Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 12 bezüglich der Fahrzeugumgebung 22 entspricht. Schließlich steuert die Steuereinrichtung 20 die Virtual-Reality-Brille 12 derart an, dass ein Ausschnitt der Rundumaufnahme mittels der Virtual-Reality-Brille 12 mit der vorgegebenen virtuellen Kopfausrichtung angezeigt wird.
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Der angezeigte Ausschnitt der Rundumaufnahme wird dabei so groß gewählt, wie ein vorgegebenes durchschnittliches binokulares Gesichtsfeld eines Menschen. Der Ausschnitt wird bezüglich der horizontalen Ausdehnung mit 180°, bezüglich der vertikalen Ausdehnung nach oben mit 60° und bezüglich der vertikalen Ausdehnung nach unten mit 70° vorgegeben. Die Virtual-Reality-Brille 12 deckt dabei mit einem oder mehreren Displays das gesamte Gesichtsfeld des Fahrzeuginsassen 24 ab, so dass dieser ausschließlich den gerade angezeigten Ausschnitt der Rundumaufnahme sehen kann. Die virtuelle Kopfausrichtung und die Auswahl des Ausschnitts der Rundumaufnahme wird dabei korrespondierend zu der jeweils momentan erfassten Ausrichtung der Virtual-Reality-Brille 12 angepasst. Dreht der Fahrzeuginsasse 24 seinen Kopf beispielsweise nach rechts, so wird der angezeigte Ausschnitt der Rundumaufnahme ebenfalls virtuell nach rechts gedreht, so dass der Fahrzeuginsasse 24 beispielsweise einen rechten Ausschnitt der Fahrzeugumgebung 22 sehen kann. Es wird also fortlaufend ein 360-Grad-Realbild der Fahrzeugumgebung 22 erfasst und passend zur gerade festgestellten Kopfausrichtung des Fahrzeuginsassen 24 wird mittels der Virtual-Reality-Brille 12 der entsprechende Ausschnitt der stereoskopischen Rundumaufnahme der Fahrzeugumgebung 22 angezeigt. Der Fahrzeuginsasse 24 sieht also quasi einen jeweiligen Ausschnitt des Fahrzeugumfelds 22 so, als ob das Kraftfahrzeug 10 dabei ausgeblendet wäre. Mit anderen Worten kann der Fahrzeuginsasse 24 also das Fahrzeugumfeld in Form des Ausschnitts der Rundumaufnahme dreidimensional und barrierefrei, da keinerlei Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 eine Sichtbehinderung darstellen, wahrnehmen.
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Falls es sich bei dem Fahrzeuginsassen 24 nur um einen Mitfahrer in dem Kraftfahrzeug 10 handelt, kann dieser mittels der Virtual-Reality-Brille 12 das Fahrzeugumfeld 22 vollständig störungsfrei einsehen und dabei beispielsweise die umgebende Landschaft des Kraftfahrzeugs 10 besonders gut und eindrucksvoll genießen. Handelt es sich bei dem Fahrzeuginsassen 24 um den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 kann vor allem ein erheblicher Sicherheitsgewinn beim Führen des Kraftfahrzeugs 10 erzielt werden. Denn bei aufgesetzter Virtual-Reality-Brille 12 kann der Fahrer das gesamte Fahrzeugumfeld 22 in Form der stereoskopischen Rundumaufnahme ohne störende Einflüsse durch Strukturen des Kraftfahrzeugs 10 einsehen und somit das Verkehrsgeschehen und andere Verkehrsteilnehmer wesentlich besser erkennen. Störende Einflüsse von beispielsweise einer A-Säule, einer C-Säule oder einem zu kleinen Heckfenster oder dergleichen fallen also nicht mehr ins Gewicht, da der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 mittels der Virtual-Reality-Brille 12 die Fahrzeugumgebung 22 ohne jegliche Sichtbehinderungen einsehen kann.
