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Die Erfindung betrifft ein kamerabasiertes Umgebungserfassungssystem für ein vorgegebenes Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Nutzfahrzeug mit einem solchen kamerabasierten Umgebungserfassungssystem und ein Verfahren zur kamerabasierten Erfassung einer Umgebung eines vorgegebenen Nutzfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Fahrerassistenzsysteme erlangen zunehmend an Bedeutung und sind insbesondere aus dem Pkw-Bereich bekannt. Für zahlreiche Assistenzsysteme kommen heute vorwiegend fest verbaute Sensoren, wie beispielsweise Kameras und Radarsensoren, zum Einsatz. Die Ausrichtung der Sensorik erfolgt nach dem technischen Stand entsprechend der funktionalen Anforderungen. Bei einer Multi-Purpose-Kamera (MPC) erfolgt die Ausrichtung üblicherweise nach dem besten Kompromiss, um zum Beispiel einerseits die Fahrspurmarkierungen, andererseits Verkehrszeichen für Brückenschilder zu detektieren.
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Einschränkungen bestehen bei heutigen Lösungen in dem begrenzten Öffnungswinkel (field of view) der Kamerasysteme, wodurch teilweise stärke Kompromisse bei der Funktionsabdeckung aufgrund des begrenzten Öffnungswinkels eingegangen werden müssen. Insbesondere besteht für zukünftige Fahrerassistenzfunktionen der Bedarf für, die Vergrößerung dieses Erfassungsbereichs einer Kamera.
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Die
DE 10 2009 022 277 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Objekten, wobei zur Vergrößerung des Erfassungsbereichs eines kamerabasierten Umgebungserfassungssystems zwei Kameras mit sich überlappenden Erfassungsbereichen verwendet werden.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kamerabasiertes Umgebungserfassungssystem für ein vorgegebenes Nutzfahrzeug, ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zur kamerabasierten Umgebungserfassung bereitzustellen, mittels welchen sich die Umgebungserfassung möglichst effektiv gestalten lässt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein kamerabasiertes Umgebungserfassungssystem, ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zur kamerabasierten Umgebungserfassung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße kamerabasierte Umgebungserfassungssystem für ein vorgegebenes Nutzfahrzeug weist eine erste Kamera mit einem ersten Erfassungsbereich und eine zweite Kamera mit einem zweiten Erfassungsbereich auf. Dabei ist das Umgebungserfassungssystem derart eingerichtet, dass sich bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung der ersten und zweiten Kamera am vorgegebenen Nutzfahrzeug der erste und der zweite Erfassungsbereich nur teilweise überlappen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Erfassungsbereich bei bestimmungsgemäßer Anordnung der ersten Kamera am vorgegebenen Nutzfahrzeug ausgelegt ist, um einen vorbestimmten Frontbereich des vorgegebenen Nutzfahrzeugs abzudecken, sodass durch die erste Kamera eine Funktion eines Frontspiegels bereitstellbar ist.
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Die Verwendung von mindestens zwei Kameras hat den großen Vorteil, dass sich dadurch der gesamte Erfassungsbereich vergößern lässt, sodass bei der Umgebungserfassung deutlich weniger Kompromisse eingegangen werden müssen. Auch kann vorteilhafterweise durch unterschiedliche Kamerablickrichtungen die Umgebung aus unterschiedlichen Richtungen erfasst werden und es können entsprechend redundante Ergebnisse zu erzeugt werden. Zusätzlich hat die Erfindung den großen Vorteil, dass die erste Kamera mit ihrem Erfassungsbereich den Frontbereich des vorgegebenen Nutzfahrzeugs abdeckt, das heißt bevorzugt den Bereich unmittelbar vor dem Nutzfahrzeug, der üblicherweise durch vorgeschriebene Frontspiegel abgedeckt sein muss. Dies ermöglicht es, optional durch die erste Kamera diesen vorgeschriebenen Frontspiegel zu ersetzen oder zumindest die durch die erste Kamera aufgenommenen Umgebungsdaten ergänzend zu einem Frontspiegel zu verwenden, wodurch sich das Umgebungserfassungssystem deutlich effektiver gestalten lässt und dadurch auch einem Fahrer deutlich mehr unterstützende Funktionen bereitgestellt werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Umgebungserfassungssystem eine Steuereinheit auf, die dazu ausgelegt ist, von der ersten und zweiten Kamera jeweils erfasste Daten zu fusionieren und für ein Fahrerassistenzsystem des vorgegebenen Nutzfahrzeugs bereitzustellen. Durch die Fusion der erfassten Daten ist es vorteilhafter Weise möglich, nicht nur die von den jeweiligen Kameras einzeln bereitgestellten Informationen separat zu nutzen, sondern umfassende Umgebungsinformationen als Ganzes bereitzustellen, die vorteilhafterweise von Fahrerassistenzsystemen genutzt werden können. Zudem lassen sich durch eine Datenfusion zusätzliche Informationen über ein in der Umgebung befindliches Objekt, wie Fahrzeuge und Fahrspuren, das z. B. nur teilweise von der ersten Kamera und teilweise von der zweiten Kamera erfasst wird, gewinnen, und damit die gesamte Information über dieses Objekt nutzen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das kamerabasierte Umgebungserfassungssystem eine dritte Kamera mit einem dritten Erfassungsbereich auf, wobei der dritte Erfassungsbereich bei bestimmungsgemäßer Anordnung der dritten Kamera am vorgegebenen Nutzfahrzeug einen vorbestimmten Seitenbereich des vorgegebenen Nutzfahrzeugs abdeckt, insbesondere so, dass durch die dritte Kamera eine Funktion eines Seitenspiegels und/oder Rampenspiegels bereitstellbar ist. Zum einen wird es hierdurch vorteilhafterweise ermöglicht, auch Umgebungsinformationen von Seitenbereichen des vorgegebenen Nutzfahrzeugs, die sich mittels der dritten Kamera erfassen lassen, vorteilhafterweise zu nutzen. Beispielsweise können dazu auch eine oder mehrere dritte Kameras, beispielsweise auf der Beifahrerseite im Seitenspiegelbereich, und/oder auch auf der Fahrerseite im Seitenspiegelbereich angeordnet sein, um umfassende Umgebungsinformationen bereitstellen zu können. Zum anderen ermöglicht es nun diese Ausgestaltung, die dritte Kamera auch optional als Ersatz für die Seitenspiegel und/oder den Rampenspiegel auf der Beifahrerseite oder ergänzend zu diesen Spiegeln zu verwenden. Auch dadurch kann das Umgebungserfassungssystem noch effektiver ausgestaltet werden. Wiederum können auch die von der dritten Kamera erfassten Daten mit den Daten der anderen Kameras fusioniert werden, um so vorteilhafterweise ein ganzheitliches Umgebungsbild ohne Informationsverlust bereitzustellen, das wiederum vorteilhafterweise von entsprechenden Fahrerassistenzsystemen des Nutzfahrzeugs genutzt werden kann.
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Beispielsweise ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Umgebungserfassungssystem dazu ausgelegt ist, auf Basis der fusionierten Daten der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Kamera Spurmarkierungen auf einer Fahrbahn zu detektieren, und insbesondere aus den detektierten Spurmarkierungen eine die Spurmarkierungen betreffende Größe zu ermitteln. Die detektierten Spurmarkierungen können damit vorteilhafterweise für zum Beispiel einen Spurhalteassistenten des Fahrerassistenzsystems genutzt werden und/oder als andere Informationen hilfreicherweise dem Fahrer bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, aus den detektierten Spurmarkierungen weitere Größen, insbesondere relevante Spurgrößen, zu ermitteln, wie beispielsweise den Spurtyp, den Abstand zur rechten und linken Spurmarkierung bezogen auf die Fahrzeugmitte, und so weiter. Darüber hinaus ist es auch möglich, sowohl die Spurmarkierungen der eigenen Spur, als auch die Spurmarkierungen der Nachbarspuren auszuwerten, wodurch bei mehreren Spuren stets eine Spurzuordnung erfolgen kann und auch die Möglichkeit bereitgestellt ist zu erkennen, ob ein Freiraum existiert, der befahren werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Umgebungserfassungssystem dazu ausgelegt, auf Basis der fusionierten Daten der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Kamera Objekte zu detektieren und insbesondere eine Position und/oder Orientierung der detektierten Objekte relativ zum vorgegebenen Nutzfahrzeug zu ermitteln. Auf diese Weise lassen sich durch das Umgebungserfassungssystem auch Fahrzeuge, Fußgänger und andere Objekte, wie beispielsweise Verkehrszeichen, detektieren und diese Informationen wiederum für Fahrerassistenzsysteme des Nutzfahrzeugs bereitstellen. Auch hier wird es durch die fusionierten Daten wiederum ermöglicht, ein umfassendes Umgebungsbild mit umfassenden Informationen die detektierten Objekte betreffend bereitzustellen, sodass hierdurch vor allem die Verkehrssicherheit deutlich gesteigert werden kann.
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Auch ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Umgebungserfassungssystem zu einer 3D-Erkennung einer Umgebung des vorgegebenen Nutzfahrzeugs basierend auf den fusionierten Daten der ersten Kamera und/oder zweiten Kamera und/oder dritten Kamera ausgelegt ist. Beispielsweise können mehrere Kameras verwendet werden, um ein Stereobild mit der entsprechenden 3D-Information bereitzustellen und/oder diese 3D-Erkennung kann auch nur durch eine einzelne der genannten Kameras bereitgestellt werden, zum Beispiel mittels optischen Flusses beziehungsweise einer sogenannten structure from motion. Damit lassen sich sowohl für die Fahrerassistenzsysteme als auch für den Fahrer selbst noch mehr relevante Informationen die Umgebung betreffend zur Verfügung stellen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Nutzfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen kamerabasierten Umgebungserfassungssystem oder einer seiner Ausgestaltungen. Die für das erfindungsgemäße Umgebungserfassungssystem genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Nutzfahrzeug.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kamerabasierten Erfassung einer Umgebung eines vorgegebenen Nutzfahrzeugs mit einem kamerabasierten Umgebungserfassungssystem, welches eine erste Kamera mit einem ersten Erfassungsbereich und eine zweite Kamera mit einem zweiten Erfassungsbereich aufweist. Dabei überlappen sich bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung der ersten und zweiten Kamera am vorgegebenen Nutzfahrzeug der erste und der zweite Erfassungsbereich nur teilweise. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Erfassungsbereich bei bestimmungsgemäßer Anordnung der ersten Kamera am vorgegebenen Nutzfahrzeug einen vorbestimmten Frontbereich des vorgegebenen Nutzfahrzeugs abdeckt, für das durch die erste Kamera eine Funktion eines Frontspiegels bereitgestellt wird.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Umgebungserfassungssystem und seinen Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Umgebungserfassungssystem und seinen Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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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 der einzigen Figur 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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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs 10 in Form eines Trucks in einer Draufsicht mit einem kamerabasierten Umgebungserfassungssystem 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Umgebungserfassungssystem 12 weist dabei eine erste Kamera 12a mit einem ersten Erfassungsbereich 13a auf, wobei die erste Kamera 12a bevorzugt hinter der Windschutzscheibe des Nutzfahrzeugs 10 angeordnet ist, sodass diese Kamera 12a den Sichtbereich vor dem Fahrzeug überwacht. Weiterhin weist das Umgebungserfassungssystem 12 eine zweite Kamera 12b mit einem zweiten Erfassungsbereich 13b auf, die unmittelbar den Frontbereich des Fahrzeugs überwacht und optional als Ersatz für den im Truck vorgeschriebenen Frontspiegel dient. Darüber hinaus weist kann das Umgebungserfassungssystem 12 noch eine dritte Kamera 12c mit einem dritten Erfassungsbereich 13c aufweisen, die einen Seitenbereich des Nutzfahrzeugs 10 auf der Fahrerseite überwacht, sowie optional zwei weitere Kameras, insbesondere eine vierte Kamera 12d mit einem vierten Erfassungsbereich 13d und eine fünfte Kamera 12e mit einem fünften Erfassungsbereich 13e, die den Seitenbereich des Nutzfahrzeugs 10 auf der Beifahrerseite überwachen und optional die Seitenspiegel sowie den Rampenspiegel auf der Beifahrerseite ersetzen können.
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Die erste bis fünfte Kamera 12a, 12b, 12c, 12d, 12e detektieren bevorzugt die Spurmarkierungen, und das Umgebungserfassungssystem 12, welches dazu bevorzugt eine Steuereinheit (nicht dargestellt) aufweist, die beispielsweise innerhalb einer der Kameras 12a, 12b, 12c, 12d, 12e oder auch außerhalb und separat vorgesehen sein kann, kann daraus relevante Spurgrößen wie den Spurtyp, den Abstand zur rechten und linken Spurmarkierung bezogen auf die Fahrzeugmitte, und dergleichen berechnen. Hierbei deckt die erste Kamera 12a den mittleren und Fernbereich ab. Die zweite Kamera 12b detektiert im Nahbereich die Spurerkennung. Die dritte, vierte und fünfte Kamera 12c, 12d, 12e detektieren die Spurmarkierungen auf der jeweiligen Seite des Nutzfahrzeugs 10. Hierbei wird bevorzugt ein multiples Tracking durchgeführt, das heißt es werden die Spurmarkierungen auf der eigenen Spur, als auch die Spurmarkierungen der Nachbarspuren ausgewertet, wodurch bei mehreren Spuren stets die Spurzuordnung erfolgt. Ferner kann durch das Umgebungserfassungssystem 12 erkannt werden, ob ein Freiraum existiert, der durch das Nutzfahrzeug 10 befahren werden kann. Auch können die erste bis fünfte Kamera 12a, 12b, 12c, 12d, 12e Objekte detektieren, wobei der Objekttyp, also zum Beispiel Fahrzeug, Fußgänger, und so weiter, sowie Position, Geschwindigkeitsinformation und Richtungsinformation der Objekte relativ zum Fahrzeugbezugspunkt, wie beispielsweise ein Koordinatensystem der ersten Kamera 12a oder auch einer der anderen Kameras 12b, 12c, 12d, 12e, ermittelt wird. Optional beinhalten die erste bis fünfte Kamera 12a, 12b, 12c, 12d, 12e auch Features für die 3D-Erkennung der Umgebung, zum Beispiel mittels optischen Flusses beziehungsweise „structure from motion”.
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Die Steuereinheit des Umgebungserfassungssystems 12 fusioniert dabei die Daten der Kameras 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, um eine Fusion der Spurdaten, als auch eine Fusion der Objektdaten durchzuführen. Die Ergebnisse der Fusion werden für Fahrerassistenzsysteme des Nutzfahrzeugs 10 bereitgestellt. Zudem kann das Umgebungserfassungssystem 12 beziehungsweise dessen Kameras 12a, 12b, 12c, 12d, 12e auch zusätzlich für ein vorgegebenes Nutzfahrzeug 10 kalibriert werden, um eine optimale Anpassung des Umgebungserfassungssystems 12 auf ein jeweiliges Nutzfahrzeug 10 bereitstellen zu können.
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Durch dieses Fusionskonzept von mindestens zwei Monokameras unterschiedlicher Positionierung und Ausrichtung sowie wegen der optionalen Einsatzmöglichkeiten dieser Kameras als Front-, Seiten- sowie Rampenspiegel, können umfangreiche Umgebungsinformationen, insbesondere hinsichtlich der Spur- und Objekterkennung, sowie eine umfassende Umgebungserfassung bereitgestellt werden, sodass durch die Erfindung ein besonders effektives Umgebungserfassungssystem und Verfahren zur Umgebungserfassung bereitgestellt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nutzfahrzeug
- 12
- Umgebungserfassungssystem
- 12a
- Erste Kamera
- 12b
- Zweite Kamera
- 12c
- Dritte Kamera
- 12d
- Vierte Kamera
- 12e
- Fünfte Kamera
- 13a
- Erster Erfassungsbereich der ersten Kamera
- 13b
- Zweiter Erfassungsbereich der zweiten Kamera
- 13c
- Dritter Erfassungsbereich der dritten Kamera
- 13d
- Vierter Erfassungsbereich der vierten Kamera
- 13e
- Fünfter Erfassungsbereich der fünften Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009022277 A1 [0004]
