DE102015010444A1 - Method for increasing the geometric resolution of a recording and 3D imaging device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der geometrischen Auflösung einer Aufnahme (34) eines Umgebungsbereichs (16) eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem für die Aufnahme (34) zumindest ein erstes Bild (30) und ein zweites Bild (32) mittels eines Bildsensors (18) einer 3D-Bildgebungseinrichtung (12) des Kraftfahrzeugs (10) erfasst werden, wobei der Bildsensor (18) der 3D-Bildgebungseinrichtung (12) zwischen dem Erfassen des ersten Bilds (30) und dem Erfassen des zweiten Bilds (32) um eine vorbestimmte Distanz (26) bewegt wird, und das erste Bild (30) an einer ersten Bildsensorposition (24) und das zweite, Bild (32) an einer von der ersten Bildsensorposition (24) unterschiedlichen zweiten Bildsensorposition (28) aufgenommen wird, und die geometrische Auflösung der Aufnahme (34) durch ein Ineinanderfügen des ersten Bilds (30) und des zweiten Bilds (32) erhöht wird.The invention relates to a method for increasing the geometric resolution of a receptacle (34) of an environmental region (16) of a motor vehicle (10), in which at least one first image (30) and one second image (32) for the image (34) by means of a Image sensor (18) of a 3D imaging device (12) of the motor vehicle (10) are detected, wherein the image sensor (18) of the 3D imaging device (12) between capturing the first image (30) and capturing the second image (32) is moved by a predetermined distance (26), and the first image (30) at a first image sensor position (24) and the second, image (32) at a different from the first image sensor position (24) second image sensor position (28) is taken, and increasing the geometric resolution of the receptacle (34) by merging the first image (30) and the second image (32).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der geometrischen Auflösung einer Aufnahme eines Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeugs, bei welchem für die Aufnahme zumindest ein erstes Bild und ein zweites Bild mittels eines Bildsensors einer 3D-Bildgebungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Die Erfindung betrifft auch eine 3D-Bildgebungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for increasing the geometric resolution of a recording of a surrounding area of a motor vehicle, in which at least a first image and a second image are captured by means of an image sensor of a 3D imaging device of the motor vehicle. The invention also relates to a 3D imaging device for a motor vehicle.

Verfahren zur Erhöhung der geometrischen Auflösung einer Aufnahme sind aus dem Stand der Technik bekannt. So wird in der US 8 750 647 B2 ein Verfahren zur Ableitung eines hochaufgelösten Bilds von einem physischen Objekt beschrieben. Es wird eine Bildsequenz von dem physischen Objekt an einer Mehrzahl von verschiedenen Orten erfasst. Jedes Bild der Bildsequenz ist charakterisiert durch die Kameraauflösung. Die Bildsequenz wird entfaltet, um ein hochaufgelöstes Bild auf der Basis einer berechneten kinetischen Punktspreizfunktion aufzulösen.Methods for increasing the geometric resolution of a recording are known from the prior art. So will in the US 8 750 647 B2 a method for deriving a high-resolution image from a physical object is described. An image sequence of the physical object is detected at a plurality of different locations. Each image of the image sequence is characterized by the camera resolution. The image sequence is unfolded to resolve a high resolution image based on a calculated kinetic point spreading function.

Die EP 2 031 558 B2 beschreibt eine Bildmessvorrichtung. Es wird eine Mehrzahl von ersten Bildern von einem zu vermessenden Objekt aufgenommen, während sehr kleine Bewegungen in dem Bilderfassungsbereich gemacht werden. Von der Mehrzahl der ersten Bilder werden Merkmale extrahiert. Weiterhin wird eine Mehrzahl von ersten Teilbildern durch Gruppierung der Mehrzahl der ersten Bilder kreiert. Schließlich wird ein Hochauflösungsbild von der Mehrzahl der ersten Teilbilder kreiert.The EP 2 031 558 B2 describes an image measuring device. A plurality of first images are taken of an object to be measured while making very small movements in the image capturing area. Features are extracted from the majority of the first images. Furthermore, a plurality of first partial images are created by grouping the plurality of first images. Finally, a high definition image is created from the plurality of first partial images.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine 3D-Bildgebungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit welchem beziehungsweise bei welchem die geometrische Auflösung einer Aufnahme effektiver erhöht werden kann.It is an object of the invention to provide a method and a 3D imaging device for a motor vehicle, with which or in which the geometric resolution of a recording can be increased more effectively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie durch eine 3D-Bildgebungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a method and by a 3D imaging device with the features according to the respective independent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird die geometrische Auflösung einer Aufnahme eines Umgebungsbereichs eines Kraftfahrzeugs erhöht. Für die Aufnahme werden zumindest ein erstes Bild und ein zweites Bild mittels eines Bildsensors einer 3D-Bildgebungseinrichtung (insbesondere 3D-Kamera) des Kraftfahrzeugs erfasst. Als ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bildsensor der 3D-Bildgebungseinrichtung zwischen dem Erfassen des ersten Bilds und dem Erfassen des zweiten Bilds um eine vorbestimmte Distanz bewegt wird, und das erste Bild an einer ersten Bildsensorposition und das zweite Bild an einer von der ersten Bildsensorposition unterschiedlichen zweiten Bildsensorposition aufgenommen wird, und die geometrische Auflösung der Aufnahme durch ein Ineinanderfügen des ersten Bilds und des zweiten Bilds erhöht wird.In a method according to the invention, the geometric resolution of a recording of an environmental region of a motor vehicle is increased. For recording, at least a first image and a second image are captured by means of an image sensor of a 3D imaging device (in particular 3D camera) of the motor vehicle. As an essential concept of the invention, it is provided that the image sensor of the 3D imaging device is moved by a predetermined distance between the detection of the first image and the detection of the second image, and the first image at a first image sensor position and the second image at one of the first image sensor position different second image sensor position is taken, and the geometric resolution of the recording is increased by a merging of the first image and the second image.

Durch das Ineinanderfügen des ersten Bilds und des zweiten Bilds kann die geometrische Auflösung der Aufnahme effektiver erhöht werden.By merging the first image and the second image, the geometric resolution of the image can be increased more effectively.

Die geometrische Auflösung beschreibt die Fähigkeit der 3D-Bildgebungseinrichtung bzw. -Kamera, Signale von benachbarten Objektstrukturen getrennt zu erfassen. So kann die geometrische Auflösung beispielsweise durch Linien je Millimeter (L/mm) beschrieben werden. Die geometrische Auflösung beziehungsweise die effektive Auflösung beschreibt also, in welchen Abständen der Umgebungsbereich abgetastet wird. So kann die geometrische Auflösung beispielsweise auch als Bodenpixelauflösung (GSD – ground sampling distance) beschrieben werden. Die geometrische Auflösung ist unabhängig von der Anzahl der Bildpunkte eines Bilds.The geometric resolution describes the ability of the 3D imaging device or camera to separately detect signals from adjacent object structures. For example, geometric resolution can be described by lines per millimeter (L / mm). The geometric resolution or the effective resolution thus describes at what intervals the surrounding area is scanned. For example, the geometric resolution can also be described as ground pixel resolution (GSD - ground sampling distance). The geometric resolution is independent of the number of pixels of an image.

Durch die 3D-Bildgebungseinrichtung wird eine Tiefenkarte beziehungsweise eine Tiefeninformation des Umgebungsbereichs bereitgestellt. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass die 3D-Bildgebungseinrichtung unveränderlich an der gleichen Position betrieben wird. Es ist also somit insbesondere nicht nötig, wie bei einem Stereoprinzip, den Umgebungsbereich von unterschiedlichen Positionen beziehungsweise Standorten zu erfassen, um die Tiefenkarte beziehungsweise die dreidimensionale Information des Umgebungsbereichs bereitstellen zu können.The 3D imaging device provides a depth map or depth information of the surrounding area. This is done in particular by the fact that the 3D imaging device is invariably operated at the same position. In particular, it is therefore not necessary, as in the case of a stereo principle, to detect the surrounding area from different positions or locations in order to be able to provide the depth map or the three-dimensional information of the surrounding area.

Vorgesehen ist es, dass das erste Bild mit der 3D-Bildgebungseinrichtung aufgenommen wird und anschließend der Bildsensor um die vorbestimmte Distanz bewegt wird, damit das zweite Bild an der zweiten Bildsensorposition aufgenommen werden kann. Insbesondere wird ein Gehäuse der 3D-Bildgebungseinrichtung nicht bewegt, sondern lediglich der Bildsensor innerhalb des Gehäuses.It is provided that the first image is taken with the 3D imaging device and then the image sensor is moved by the predetermined distance so that the second image can be recorded at the second image sensor position. In particular, a housing of the 3D imaging device is not moved, but only the image sensor within the housing.

So kann durch das Verschieben des Bildsensors von der ersten Bildsensorposition zu der zweiten Bildsensorposition ein künstlich größerer Bildsensor mit mehreren durch die Verschiebung künstlich geschaffenen lichtempfindlichen Bauelementen bereitgestellt werden. Der Bildsensor wird also an einer leicht veränderten Bildsensorposition ein weiteres Mal eingesetzt, um das zweite Bild zu erfassen. Zur Erhöhung der geometrischen Auflösung der Aufnahme werden nun das erste Bild und das zweite Bild zusammengefügt. Das Ineinanderfügen geschieht vorzugsweise in der Richtung, in welcher der Bildsensor verschoben wurde. Wird der Bildsensor beispielsweise in Zeilenrichtung um die halbe Breite eines Bildpunkts des ersten Bilds verschoben, so setzt sich die Aufnahme in der Zeile aus dem ersten Bildpunkt des ersten Bilds und dem ersten Bildpunkt des zweiten Bilds gefolgt von dem zweiten Bildpunkt des ersten Bilds und dem zweiten Bildpunkt des zweiten Bilds zusammen. Die Spalten bleiben in diesem Fall unverändert.Thus, by shifting the image sensor from the first image sensor position to the second image sensor position, an artificially larger image sensor having a plurality of photosensitive components artificially created by the displacement may be provided. The image sensor is thus used again at a slightly changed image sensor position to capture the second image. To increase the geometric resolution of the image, the first image and the second image are now joined together. The nesting preferably occurs in the direction in which the image sensor has been displaced. If, for example, the image sensor is shifted in the line direction by half the width of a pixel of the first image, then the image in the line is made up of the first pixel of the first image and the first pixel the second image followed by the second pixel of the first image and the second pixel of the second image together. The columns remain unchanged in this case.

Ergänzend oder alternativ kann die Aufnahme allerdings auch durch das Ineinanderfügen von einer Mehrzahl von Bildern, also mehr als dem ersten Bild und dem zweiten Bild, hinsichtlich der geometrischen Auflösung erhöht werden. Darüber hinaus kann der Bildsensor durch das Bewegen um die vorbestimmte Distanz in vielfältige Richtungen bewegt werden. So kann die geometrische Auflösung beispielsweise auch in Spaltenrichtung oder in Zeilen- und Spaltenrichtung erhöht werden.In addition or as an alternative, however, the recording can also be increased by integrating a plurality of images, ie more than the first image and the second image, with respect to the geometric resolution. In addition, the image sensor can be moved in various directions by moving the predetermined distance. For example, the geometric resolution can also be increased in the column direction or in the row and column direction.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass das erste Bild und das zweite Bild an der gleichen Position der 3D-Bildgebungseinrichtung aufgenommen werden und durch die 3D-Bildgebungseinrichtung bzw. deren Lichtquelle Photonen in den Umgebungsbereich abgegeben und wieder als im Umgebungsbereich reflektierte Photonen empfangen werden und anhand der Laufzeit der reflektierten Photonen eine Tiefenkarte des Umgebungsbereichs jeweils für das erste Bild und/oder das zweite Bild bestimmt wird. Vorzugsweise liegt die 3D-Bildgebungseinrichtung als eine TOF-Kamera (TOF – time of flight) vor. TOF-Kameras messen eine Distanz von der 3D-Kamera zu dem Objekt in dem Umgebungsbereich durch das Laufzeitverfahren. Dazu wird die Szene beziehungsweise der Umgebungsbereich mittels eines Lichtpulses ausgeleuchtet und die 3D-Kamera misst für jeden Bildpunkt die Zeit, die das Licht bis zu dem Objekt und wieder zurück braucht. Die benötigte Zeit ist direkt proportional zu dem Abstand zwischen der 3D-Kamera und dem Objekt. Die 3D-Kamera liefert somit für jeden Bildpunkt des jeweiligen Bilds die Entfernung des darauf abgebildeten Objekts. Dadurch ist es also möglich, die Tiefenkarte des Umgebungsbereichs bereitzustellen, obwohl das erste Bild und das zweite Bild an der gleichen Position der 3D-Kamera aufgenommen werden. Der Bildsensor der vorliegenden 3D-Kamera ist somit vorzugsweise als PMD-Sensor (PMD – photonic mixing device) beziehungsweise Fotomischdetektor ausgebildet.In particular, provision is made for the first image and the second image to be recorded at the same position of the 3D imaging device, and photons are emitted into the surrounding area by the 3D imaging device or its light source and received again as photons reflected in the surrounding area, and with reference to FIG Duration of the reflected photons, a depth map of the surrounding area is determined in each case for the first image and / or the second image. Preferably, the 3D imaging device is present as a TOF camera (TOF - time of flight). TOF cameras measure a distance from the 3D camera to the object in the surrounding area by the runtime method. For this purpose, the scene or the surrounding area is illuminated by means of a light pulse and the 3D camera measures for each pixel the time it takes the light to reach the object and back again. The time required is directly proportional to the distance between the 3D camera and the object. The 3D camera thus provides for each pixel of the respective image the distance of the object imaged thereon. Thus, it is possible to provide the depth map of the surrounding area even though the first image and the second image are captured at the same position of the 3D camera. The image sensor of the present 3D camera is thus preferably designed as a PMD sensor (PMD - photonic mixing device) or photo-mixing detector.

Weiterhin ist es insbesondere vorgesehen, dass der Bildsensor und gegebenenfalls die Lichtquelle mittels zumindest eines Aktors der 3D-Bildgebungseinrichtung, insbesondere eines Piezoaktors, um die vorbestimmte Distanz bewegt wird. So ist der Bildsensor insbesondere mit dem Aktor verbunden und kann beispielsweise durch Spannungsbeaufschlagung des Aktors um die vorbestimmte Distanz bewegt werden. Vorteilhaft ist, dass durch den Aktor, insbesondere durch den Piezoaktor, eine zuverlässige und präzise Bewegung des Bildsensors von der ersten Bildsensorposition zu der zweiten Bildsensorposition ermöglicht wird. Zudem kann die Bewegung durch den Piezoaktor besonders schnell ausgeführt werden.Furthermore, it is provided in particular that the image sensor and optionally the light source is moved by the predetermined distance by means of at least one actuator of the 3D imaging device, in particular a piezoelectric actuator. Thus, the image sensor is in particular connected to the actuator and can be moved, for example by applying voltage to the actuator by the predetermined distance. It is advantageous that a reliable and precise movement of the image sensor from the first image sensor position to the second image sensor position is made possible by the actuator, in particular by the piezoelectric actuator. In addition, the movement can be carried out very quickly by the piezoelectric actuator.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Bildsensor durch die vorbestimmte Distanz um weniger als die Breite eines Bildpunkts des ersten Bilds und/oder des zweiten Bilds, insbesondere die Hälfte der Breite des Bildpunkts, bewegt wird. So kann bei zwei Bildern die geometrische Auflösung der Aufnahme in Richtung der Verschiebung, also beispielsweise für jede Zeile oder jede Spalte, verdoppelt werden, wenn der Bildsensor um die Hälfte der Breite des Bildpunkts beziehungsweise lichtempfindlichen Bauelements des Bildsensors bewegt wird. Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die vorbestimmte Distanz weniger als die Breite eines Bildpunkts und somit eines lichtempfindlichen Bauelements des Bildsensors beträgt, weil dadurch das Bewegen beziehungsweise Verschieben des Bildsensors zuverlässig und präzise durchgeführt werden kann. Auch kann aufgrund der geringen vorbestimmten Distanz zwischen der ersten Bildsensorposition und der zweiten Bildsensorposition, wie dies durch die vorbestimmte Distanz bei weniger als die Breite des Bildpunkts beziehungsweise lichtempfindlichen Bauelements des Bildsensors der Fall ist, ein schnelleres Verschieben des Bildsensors ermöglicht werden. So kommt es zwischen dem Erfassen des ersten Bilds und dem Erfassen des zweiten Bilds zu einer möglichst kurzen Unterbrechung, und eine mögliche Veränderung in dem Umgebungsbereich kann dadurch ebenfalls geringer gehalten werden. Die Aufnahme kann dadurch also qualitativ hochwertiger bereitgestellt werden, da durch das Ineinanderfügen des ersten Bilds und des zweiten Bilds im Wesentlichen der gleiche Umgebungsbereich zusammengefügt wird. Vorzugsweise sind dadurch selbst bewegte Objekte in dem Umgebungsbereich im Wesentlichen an der gleichen Position.It is preferably provided that the image sensor is moved by the predetermined distance by less than the width of a pixel of the first image and / or of the second image, in particular half of the width of the pixel. Thus, in two images, the geometric resolution of the recording in the direction of the shift, that is, for example, for each row or each column, be doubled when the image sensor is moved by half the width of the pixel or photosensitive device of the image sensor. It is also advantageous that the predetermined distance is less than the width of a pixel and thus of a photosensitive component of the image sensor, because thereby the movement or displacement of the image sensor can be performed reliably and precisely. Also, due to the small predetermined distance between the first image sensor position and the second image sensor position, as determined by the predetermined distance less than the width of the pixel or photosensitive member of the image sensor, a faster displacement of the image sensor can be enabled. Thus, the shortest possible interruption occurs between the detection of the first image and the detection of the second image, and a possible change in the surrounding area can thereby also be kept smaller. The recording can thus be provided of a higher quality, since the merging of the first image and the second image combines substantially the same surrounding region. Preferably, thereby, even moving objects in the surrounding area are at substantially the same position.

Die Erfindung betrifft auch eine 3D-Bildgebungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Auswerteeinheit und einem Bildsensor zum Erfassen von Bildern eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs. Die 3D-Bildgebungseinrichtung ist dazu. ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.The invention also relates to a 3D imaging device for a motor vehicle having an evaluation unit and an image sensor for capturing images of an environmental region of the motor vehicle. The 3D imaging device is to. designed to carry out a method according to the invention.

Die 3D-Bildgebungseinrichtung ist insbesondere als TOF-Kamera ausgebildet.The 3D imaging device is designed in particular as a TOF camera.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Bildsensor in der 3D-Bildgebungseinrichtung beweglich gelagert ist. Das bedeutet also, dass der Bildsensor beispielsweise in einem Gehäuse der 3D-Bildgebungseinrichtung derart beweglich gelagert ist, dass er durch das Spannungsbeaufschlagen eines mit dem Bildsensor verbundenen Aktors um eine vorbestimmte Distanz bewegt werden kann. Vorteilhaft ist, dass die Bildsensorposition verändert werden kann, ohne dass die Position der 3D-Bildgebungseinrichtung verändert wird.It is preferably provided that the image sensor is movably mounted in the 3D imaging device. This means, for example, that the image sensor is movably mounted in a housing of the 3D imaging device in such a way that it can be moved by the voltage applied to an actuator connected to the image sensor by a predetermined distance. It is advantageous that the image sensor position are changed can, without the position of the 3D imaging device is changed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels 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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The above mentioned in the description, features and combinations of features as well as the features mentioned below in the figure description and / or alone in the figures and feature combinations are not only in the combination, but also in other combinations or alone, without the To leave frame of the invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer 3D-Bildgebungseinrichtung; 1 a schematic plan view of a motor vehicle according to the invention with a 3D imaging device;

2 eine schematische Darstellung der 3D-Bildgebungseinrichtung mit dem Bildsensor; und 2 a schematic representation of the 3D imaging device with the image sensor; and

3 eine schematische Darstellung eines mit der 3D-Bildgebungseinrichtung erfassten ersten Bilds und eines mittels der 3D-Bildgebungseinrichtung erfassten zweiten Bilds, und eine Aufnahme mit erhöhter geometrischer Auflösung durch Zusammenführen des ersten Bilds und des zweiten Bilds. 3 a schematic representation of a captured with the 3D imaging device first image and a detected by the 3D imaging device second image, and a recording with increased geometric resolution by merging the first image and the second image.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einer 3D-Bildgebungseinrichtung bzw. -Kamera 12 dargestellt. Die 3D-Bildgebungseinrichtung 12 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel an einer Front 14 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Eine alternative oder zusätzliche 3D-Bildgebungseinrichtung 12' kann im Innenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Anordnung der 3D-Kamera 12 ist jedoch vielfältig möglich, vorzugsweise allerdings so, dass ein Innenbereich oder Umgebungsbereich 16 des Kraftfahrzeugs 10 zumindest teilweise erfasst werden kann.In 1 is schematically a motor vehicle 10 with a 3D imaging device or camera 12 shown. The 3D imaging device 12 is according to the embodiment on a front 14 of the motor vehicle 10 arranged. An alternative or additional 3D imaging device 12 ' can be arranged in the interior of the motor vehicle. The arrangement of the 3D camera 12 However, is possible in many ways, but preferably so that an interior or surrounding area 16 of the motor vehicle 10 at least partially.

2 zeigt die 3D-Bildgebungseinrichtung 12. Die 3D-Bildgebungseinrichtung 12 umfasst einen Bildsensor 18, einen Piezoaktor 20 und eine Auswerteeinheit 22. Die Auswerteeinheit 22 kann beispielsweise in die 3D-Bildgebungseinrichtung 12 integriert sein oder dazu als separate Einheit vorliegen. 2 shows the 3D imaging device 12 , The 3D imaging device 12 includes an image sensor 18 , a piezoelectric actuator 20 and an evaluation unit 22 , The evaluation unit 22 For example, in the 3D imaging device 12 be integrated or available as a separate unit.

Der Bildsensor 18 ist beispielsweise als PMD-Sensor beziehungsweise Fotomischdetektor ausgebildet.The image sensor 18 is designed for example as a PMD sensor or photo-mixing detector.

Der Piezoaktor 20 ist mit dem Bildsensor 18 verbunden. Durch Spannungsbeaufschlagung des Piezoaktors 20 kann der Bildsensor von einer ersten Bildsensorposition 24 um eine vorbestimmte Distanz 26 zu einer zweiten Bildsensorposition 28 bewegt werden. Es können aber auch mehrere Piezoaktoren 20 zur Bewegung des Bildsensors 18 vorgesehen sein. So kann beispielsweise für jede Bewegungsrichtung des Bildsensors 18 ein eigener Piezoaktor 20 vorgesehen sein.The piezo actuator 20 is with the image sensor 18 connected. By applying voltage to the piezoelectric actuator 20 For example, the image sensor may be from a first image sensor position 24 by a predetermined distance 26 to a second image sensor position 28 to be moved. But it can also be several piezo actuators 20 to move the image sensor 18 be provided. For example, for each direction of movement of the image sensor 18 a separate piezoelectric actuator 20 be provided.

Die Bewegung des Bildsensors 18 kann in vielfältige räumliche Richtungen erfolgen, vorzugsweise jedoch in eine Raumrichtung, welche sich parallel zu dem Umgebungsbereich 16 erstreckt. So soll beispielsweise durch die Bewegung des Bildsensors 18 der Abstand zu einem Objekt in dem Umgebungsbereich 16 im Wesentlichen nicht verändert werden.The movement of the image sensor 18 can be done in many spatial directions, but preferably in a spatial direction, which is parallel to the surrounding area 16 extends. Thus, for example, by the movement of the image sensor 18 the distance to an object in the environment area 16 essentially not be changed.

3 zeigt nun ein von dem Umgebungsbereich 16 mittels der 3D-Bildgebungseinrichtung 12 erfasstes erstes Bild 30. Das erste Bild 30 wird mittels der 3D-Bildgebungseinrichtung 12 erfasst, wenn sich der Bildsensor 18 an der ersten Bildsensorposition 24 befindet. Nach dem Bewegen des Bildsensors 18 um die vorbestimmte Distanz 26 wird an der zweiten Bildsensorposition 28 ein zweites Bild 32 erfasst. Das erste Bild 30 und das zweite Bild 32 weisen insbesondere die gleiche geometrische Auflösung auf. Zudem werden das erste Bild 30 und das zweite Bild 32 an der gleichen Position der 3D-Bildgebungseinrichtung 12 erfasst. Die Position der 3D-Bildgebungseinrichtung 12 und/oder eines Gehäuses des 3D-Bildgebungseinrichtung 12 ändert sich also zwischen dem Erfassen des ersten Bilds 30 und des zweiten Bilds 32 vorzugsweise nicht, sondern es ändert sich lediglich die Bildsensorposition 24, 28 des Bildsensors 18. 3 now shows one of the surrounding area 16 by means of the 3D imaging device 12 recorded first picture 30 , The first picture 30 is by means of the 3D imaging device 12 detected when the image sensor 18 at the first image sensor position 24 located. After moving the image sensor 18 by the predetermined distance 26 is at the second image sensor position 28 a second picture 32 detected. The first picture 30 and the second picture 32 In particular, they have the same geometric resolution. In addition, the first picture 30 and the second picture 32 at the same position of the 3D imaging device 12 detected. The position of the 3D imaging device 12 and / or a housing of the 3D imaging device 12 So changes between capturing the first image 30 and the second picture 32 preferably not, but it only changes the image sensor position 24 . 28 of the image sensor 18 ,

Die geometrische Auflösung einer Aufnahme 34 wird nun durch Ineinanderfügen des ersten Bilds 30 und des zweiten Bilds 32 erhöht. So wird durch die Aufnahme 34 der gleiche Teilbereich des Umgebungsbereichs 16 beziehungsweise die gleiche Szene wie von dem ersten Bild 30 und/oder dem zweiten Bild 32 abgebildet.The geometric resolution of a shot 34 is now done by merging the first picture 30 and the second picture 32 elevated. This is how the picture is taken 34 the same part of the environment 16 or the same scene as from the first picture 30 and / or the second picture 32 displayed.

Das Ineinanderfügen kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden. So wird, wenn beispielsweise eine Verschiebung des Bildsensors 18 um die Hälfte einer Breite 36 eines Bildpunkts 38 des ersten Bilds 30 und/oder des zweiten Bilds 32 als die vorbestimmte Distanz 26 ausgeführt wird, ein erster Bildpunkt 40 des ersten Bilds 30 gefolgt von einem ersten Bildpunkt 42 des zweiten Bilds 32 in eine erste Zeile 44 der Aufnahme 34 übertragen. Unmittelbar anschließend wird dann beispielsweise ein zweiter Bildpunkt 46 des ersten Bilds 30 gefolgt von einem zweiten Bildpunkt 48 des zweiten Bilds 32 in die erste Zeile 44 übertragen. Dieses Vorgehen wird für die gesamte erste Zeile 44 durchgeführt, bis alle Bildpunkte aus der ersten Zeile des ersten Bilds 30 und der ersten Zeile des zweiten Bilds 32 auf die erste Zeile 44 aufgeteilt sind. Die weiteren Zeilen der Aufnahme 34 werden analog zu dieser Vorgehensweise befüllt.The nesting can be carried out, for example, as follows. Thus, if, for example, a shift of the image sensor 18 by half the width 36 of a pixel 38 of the first picture 30 and / or the second image 32 as the predetermined distance 26 is executed, a first pixel 40 of the first picture 30 followed by a first pixel 42 of the second picture 32 in a first line 44 the recording 34 transfer. Immediately thereafter, for example, then a second pixel 46 of the first picture 30 followed by a second pixel 48 of the second picture 32 in the first line 44 transfer. This procedure is for the entire first line 44 performed until all pixels from the first line of the first picture 30 and the first line of the second image 32 on the first line 44 are divided. The other lines of the recording 34 are filled analogously to this procedure.

Das Ineinanderfügen des ersten Bilds 30 und des zweiten Bilds 32 zu der Aufnahme 34 kann auch in anderer Weise durchgeführt werden. So wird das Ineinanderfügen insbesondere abhängig von der vorbestimmten Distanz 26 und/oder der Richtung der Bewegung des Bildsensors 18 durchgeführt.The merging of the first picture 30 and the second picture 32 to the recording 34 can also be done in other ways. Thus, the joining together in particular depends on the predetermined distance 26 and / or the direction of movement of the image sensor 18 carried out.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 liegt nun eine Verdopplung der geometrischen Auflösung in Richtung der jeweiligen Zeile der Aufnahme 34 verglichen mit der geometrischen Auflösung des ersten Bilds 30 und/oder des zweiten Bilds 32 vor. Die Zeilen der Aufnahme 34 werden also beispielsweise abwechselnd von Bildpunkten 38 des ersten Bilds 30 und Bildpunkten 38 des zweiten Bilds 32 aufgebaut, um die Aufnahme 34 mit der erhöhten geometrischen Auflösung bereitzustellen.According to the embodiment of 3 now lies a doubling of the geometric resolution in the direction of each row of the recording 34 compared to the geometric resolution of the first image 30 and / or the second image 32 in front. The lines of the recording 34 So, for example, are alternately from pixels 38 of the first picture 30 and pixels 38 of the second picture 32 built up to take the picture 34 to provide with the increased geometric resolution.

Durch die vorhergehende Beschreibung der Bildpunkte 38, 40, 42, 44, 46 wird insbesondere jeweils ein lichtempfindliches Bauelement des Bildsensors 18 bezeichnet. So bezieht sich die Breite 36 insbesondere auch auf die Breite eines lichtempfindlichen Bauelements des Bildsensors 18. Demnach bezieht sich die Beschreibung der vorbestimmten Distanz 26 – wie diese gemäß 2 gezeigt ist – auch auf die Breite des lichtempfindlichen Bauelements des Bildsensors 18 und somit quasi wiederum auf die Breite des Bildpunkts 38. Durch das jeweilige lichtempfindliche Bauelement wird insbesondere nur ein Intensitätswert für das jeweilige Bild 30, 32 bereitgestellt.Through the previous description of the pixels 38 . 40 . 42 . 44 . 46 In particular, in each case a photosensitive component of the image sensor 18 designated. That's how the width relates 36 in particular also to the width of a photosensitive component of the image sensor 18 , Thus, the description refers to the predetermined distance 26 - like these according to 2 is shown - also on the width of the photosensitive device of the image sensor 18 and thus, in turn, to the width of the pixel 38 , In particular, only one intensity value for the respective image is produced by the respective photosensitive component 30 . 32 provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
12, 12'12, 12 '
3D-Bildgebungseinrichtung3D imaging system
1414
Frontfront
1616
Umgebungsbereichsurrounding area
1818
Bildsensorimage sensor
2020
Piezoaktorpiezo actuator
2222
Auswerteeinheitevaluation
2424
erste Bildsensorpositionfirst image sensor position
2626
vorbestimmte Distanzpredetermined distance
2828
zweite Bildsensorpositionsecond image sensor position
3030
erstes Bildfirst picture
3232
zweites Bildsecond picture
3434
Aufnahmeadmission
3636
Breitewidth
3838
Bildpunktpixel
4040
erster Bildpunkt des ersten Bildsfirst pixel of the first picture
4242
erster Bildpunkt des zweiten Bildsfirst pixel of the second image
4444
erste Zeile der Aufnahmefirst line of the recording
4646
zweiter Bildpunkt des ersten Bildssecond pixel of the first image
4848
zweiter Bildpunkt des zweiten Bildssecond pixel of the second image

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8750647 B2 [0002] US 8750647 B2 [0002]
  • EP 2031558 B2 [0003] EP 2031558 B2 [0003]

Claims (6)

Verfahren zur Erhöhung der geometrischen Auflösung einer Aufnahme (34) eines Innenbereichs oder eines Umgebungsbereichs (16) eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem für die Aufnahme (34) zumindest ein erstes Bild (30) und ein zweites Bild (32) mittels eines Bildsensors (18) einer 3D-Bildgebungseinrichtung (12) des Kraftfahrzeugs (10) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (18) der 3D-Bildgebungseinrichtung (12) zwischen dem Erfassen des ersten Bilds (30) und dem Erfassen des zweiten Bilds (32) um eine vorbestimmte Distanz (26) bewegt wird, und das erste Bild (30) an einer ersten Bildsensorposition (24) und das zweite Bild (32) an einer von der ersten Bildsensorposition (24) unterschiedlichen zweiten Bildsensorposition (28) aufgenommen wird, und die geometrische Auflösung der Aufnahme (34) durch ein Ineinanderfügen des ersten Bilds (30) und des zweiten Bilds (32) erhöht wird.Method for increasing the geometric resolution of a picture ( 34 ) of an interior area or a surrounding area ( 16 ) of a motor vehicle ( 10 ), in which for recording ( 34 ) at least a first image ( 30 ) and a second image ( 32 ) by means of an image sensor ( 18 ) of a 3D imaging device ( 12 ) of the motor vehicle ( 10 ), characterized in that the image sensor ( 18 ) of the 3D imaging device ( 12 ) between capturing the first image ( 30 ) and capturing the second image ( 32 ) by a predetermined distance ( 26 ), and the first image ( 30 ) at a first image sensor position ( 24 ) and the second image ( 32 ) at one of the first image sensor position ( 24 ) different second image sensor position ( 28 ) and the geometric resolution of the image ( 34 ) by merging the first image ( 30 ) and the second image ( 32 ) is increased. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bild (30) und das zweite Bild (32) an der gleichen Position der 3D-Bildgebungseinrichtung (12) aufgenommen werden, und durch die 3D-Bildgebungseinrichtung (12) Photonen in den Umgebungsbereich (16) abgeben und wieder als im Umgebungsbereich (16) reflektierte Photonen empfangen werden, und anhand der Laufzeit der reflektierten Photonen eine Tiefenkarte des Umgebungsbereichs (16) jeweils für das erste Bild (30) und/oder das zweite Bild (32) bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that the first image ( 30 ) and the second image ( 32 ) at the same position of the 3D imaging device ( 12 ) and by the 3D imaging device ( 12 ) Photons in the surrounding area ( 16 ) and again as in the surrounding area ( 16 ) reflected photons are received, and based on the duration of the reflected photons, a depth map of the surrounding area ( 16 ) in each case for the first image ( 30 ) and / or the second image ( 32 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (18) mittels zumindest eines Aktors der 3D-Bildgebungseinrichtung (12), insbesondere eines Piezoaktors (20), um die vorbestimmte Distanz (26) bewegt wird.Method according to claim 1, characterized in that the image sensor ( 18 ) by means of at least one actuator of the 3D imaging device ( 12 ), in particular a piezoelectric actuator ( 20 ) by the predetermined distance ( 26 ) is moved. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (18) durch die vorbestimmte Distanz (26) um weniger als die Breite (36) eines Bildpunkts (38) des ersten Bilds (30) und/oder des zweiten Bilds (32), insbesondere die Hälfte der Breite (36) des Bildpunkts (38), bewegt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the image sensor ( 18 ) by the predetermined distance ( 26 ) by less than the width ( 36 ) of a pixel ( 38 ) of the first picture ( 30 ) and / or the second image ( 32 ), in particular half the width ( 36 ) of the pixel ( 38 ), is moved. 3D-Bildgebungseinrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug (10) mit einer Auswerteinheit (22) und einem Bildsensor (18) zum Erfassen von Bildern (30, 32) eines Umgebungsbereichs (16) des Kraftfahrzeugs (10), wobei die 3D-Bildgebungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.3D imaging device ( 12 ) for a motor vehicle ( 10 ) with an evaluation unit ( 22 ) and an image sensor ( 18 ) for capturing images ( 30 . 32 ) of a surrounding area ( 16 ) of the motor vehicle ( 10 ), wherein the 3D imaging device ( 12 ) is adapted to carry out a method according to any one of the preceding claims. 3D-Bildgebungseinrichtung (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (18) in der 3D-Bildgebungseinrichtung (12) beweglich gelagert ist.3D imaging device ( 12 ) according to claim 5, characterized in that the image sensor ( 18 ) in the 3D imaging device ( 12 ) is movably mounted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US8750647B2 (en) 2011-02-03 2014-06-10 Massachusetts Institute Of Technology Kinetic super-resolution imaging

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