DE102015202376A1

DE102015202376A1 - Driver assistance system

Info

Publication number: DE102015202376A1
Application number: DE102015202376.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Behrens; Friedrich Erbs; Bernd Kitt; Thomas Wichmann
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2016-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (4) umfassend eine Auswerteeinheit (12), eine Umfeldkamera (6) mit einem aus Pixeln aufgebauten Bildsensor (8) sowie mit einer dem Bildsensor (8) vorgelagerten Optik (10) und umfassend mehrere Polarisationsfilterelemente (16) mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen (A, B, C, D), wobei die Polarisationsfilterelemente (16) der Optik (10) vorgelagert sind.The invention relates to a driver assistance system (2) for a motor vehicle (4) comprising an evaluation unit (12), an environment camera (6) with an image sensor (8) constructed from pixels and with an optical system (10) located upstream of the image sensor (8) a plurality of polarization filter elements (16) with different polarization directions (A, B, C, D), wherein the polarization filter elements (16) of the optical system (10) are upstream.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Auswerteeinheit, eine Umfeldkamera mit einem aus Pixeln aufgebauten Bildsensor sowie mit einer dem Bildsensor vorgelagerten Optik und umfassend mehrere Polarisationsfilterelemente mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen.The invention relates to a driver assistance system for a motor vehicle, comprising an evaluation unit, an environment camera with an image sensor made up of pixels, and with an optics located upstream of the image sensor, and comprising a plurality of polarization filter elements with different polarization directions.

Trifft Licht auf eine Grenzfläche oder Oberfläche eines Objektes, so wird das Licht bei der Reflektion in einigen Fällen zumindest teilweise polarisiert und dementsprechend lassen sich durch eine Analyse der Polarisationseigenschafen von reflektiertem Licht Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Grenzfläche oder Oberfläche ziehen, an der das entsprechende Licht reflektiert wurde.If light strikes an interface or surface of an object, the light is at least partially polarized in the reflection in some cases and accordingly can be drawn by analyzing the polarization properties of reflected light conclusions on the properties of the interface or surface on which the corresponding light was reflected.

Dieses Prinzip lässt sich auch einem Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeuges zugrunde legen, sodass mit Hilfe des Fahrerassistenzsystems der aktuelle Straßenzustand oder die Beschaffenheit der Fahrbahn ermittelt werden kann. Im einfachsten Fall wird dabei lediglich zwischen einer trockenen Fahrbahn und einer nassen Fahrbahn unterschieden, wobei das Auftreten von polarisiertem Licht auf eine nasse Fahrbahn schließen lässt und wobei die Abwesenheit von polarisiertem Licht auf eine trockene Fahrbahn schließen lässt.This principle can also be based on a driver assistance system of a motor vehicle, so that the current road condition or the condition of the roadway can be determined with the aid of the driver assistance system. In the simplest case, only a distinction is made between a dry roadway and a wet roadway, wherein the occurrence of polarized light suggests a wet roadway and the absence of polarized light suggests a dry roadway.

Typischerweise wird hierzu keine direkte Ermittlung oder Messung des Polarisationszustandes des Lichts vorgenommen. Messtechnisch erfasst werden stattdessen Intensitätsunterschiede, die von einer Analysatorbaueinheit hervorgerufen werden. Ein derart ausgestaltetes Fahrerassistenzsystem ist beispielsweise in der DE 10 2011 051 583 A1 beschrieben und auf den gesamten Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.Typically, no direct determination or measurement of the polarization state of the light is made for this purpose. Instead, measurement differences are detected by intensity differences caused by an analyzer unit. Such configured driver assistance system is for example in the DE 10 2011 051 583 A1 described and to the entire contents of this document is hereby incorporated by reference.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgestaltetes Fahrerassistenzsystem anzugeben.Proceeding from this, the object of the invention is to provide an advantageously configured driver assistance system.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. This object is achieved by a driver assistance system with the features of claim 1. Preferred developments are contained in the dependent claims.

Ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem ist hierbei für ein Kraftfahrzeug ausgelegt und wird dementsprechend in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Es umfasst eine Auswerteeinheit, eine Umfeldkamera mit einem aus Pixeln aufgebauten Bildsensor sowie mit einer dem Bildsensor vorgelagerten Optik und darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem mehrere insbesondere über den von der Umfeldkamera erfassten Raumwinkel verteilt angeordneter Polarisationsfilterelemente mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen. Dabei sind die Polarisationsfilterelemente, nachfolgend auch kurz Filterelemente genannt, der Optik vorgelagert und daher nicht Teil der die Umfeldkamera ausbildenden Baugruppe.A corresponding driver assistance system is designed for a motor vehicle and is accordingly used in a motor vehicle. It comprises an evaluation unit, an environment camera with an image sensor constructed from pixels and an optics located upstream of the image sensor, and furthermore the driver assistance system comprises a plurality of polarization filter elements with different polarization directions, in particular distributed over the solid angle detected by the surrounding camera. The polarization filter elements, hereinafter also referred to as filter elements for short, precede the optics and are therefore not part of the subassembly forming the surrounding camera.

Somit sind die Umfeldkamera und die Filterelemente voneinander getrennte, insbesondere auch räumlich voneinander getrennte, Baugruppen oder Elemente des Fahrerassistenzsystems, die sich dementsprechend auch unabhängig voneinander vorfertigen lassen. Infolgedessen lässt sich für das Fahrerassistenzsystem zum Beispiel eine Umfeldkamera einsetzen, wie sie bereits in anderen Fahrerassistenzsystemen zum Einsatz kommt, ohne dass diese für das hier vorgestellte Fahrerassistenzsystem angepasst werden muss. Die Umfeldkamera wird lediglich durch die Filterelemente ergänzt, wodurch sich zusätzliche Informationen generieren und auf der Basis der Bilddaten der Umfeldkamera ermitteln oder quasi aus den Bilddaten herausfiltern lassen.Thus, the surrounding camera and the filter elements are separate from each other, in particular spatially separated, assemblies or elements of the driver assistance system, which can therefore be prefabricated independently. As a result, for example, an environment camera can be used for the driver assistance system, as already used in other driver assistance systems, without having to be adapted to the driver assistance system presented here. The surrounding camera is merely supplemented by the filter elements, as a result of which additional information can be generated and determined on the basis of the image data of the surrounding camera or, to a certain extent, filtered out of the image data.

Die Ermittlung oder Herausfilterung der entsprechenden zusätzlichen Informationen erfolgt dabei durch die Auswerteeinheit, die dementsprechend hierfür eingerichtet ist. Ein hier vorgestelltes Fahrerassistenzsystem bedingt somit vor allem fertigungstechnische Vorteile; es bietet darüber hinaus jedoch prinzipiell auch die Möglichkeit, bereits im Einsatz befindliche Fahrerassistenzsysteme mit Umfeldkameras nachzurüsten und auf diese Weise um eine weitere Funktion, eine sicherheitsrelevante Funktion, zu ergänzen. Hierzu müssen dann entsprechende Polarisationsfilterelemente ergänzt werden und die Auswerteeinheit wird entweder als Modul ausgetauscht oder aber modifiziert, also z.B. durch ein Softwareprogrammprodukt und/oder eine Hardwareeinheit, ergänzt.The determination or filtering out of the corresponding additional information is carried out by the evaluation unit, which is accordingly set up for this purpose. A driver assistance system presented here thus primarily requires manufacturing technology advantages; In addition, however, in principle it also offers the possibility of retrofitting driver assistance systems already in use with environment cameras and thus of adding another function, a safety-relevant function. For this purpose, then corresponding polarization filter elements must be supplemented and the evaluation unit is either exchanged as a module or modified, for example. by a software program product and / or a hardware unit.

Insbesondere auch zugunsten einer einfachen Nachrüstbarkeit ist es hierbei von Vorteil, die Polarisationsfilterelemente an einer Fahrzeugscheibe zu positionieren oder in einer Fahrzeugscheibe zu integrieren, zumindest sofern eine entsprechende Fahrzeugscheibe der Optik der Umfeldkamera vorgelagert ist. In particular, in favor of a simple retrofitting, it is advantageous in this case to position the polarizing filter elements on a vehicle window or to integrate them in a vehicle window, at least if a corresponding vehicle window precedes the optics of the surrounding camera.

Günstig ist es zudem, wenn die Abbildungsfläche der optischen Abbildung eines jeden Polarisationsfilterelements auf dem Bildsensor größer als die Flächenausdehnung eines einzelnen Pixels ist, wenn also ein jedes Polarisationsfilterelement die auftreffende Lichtintensität bei mehreren Pixeln beeinflusst. Auf diese Weise lässt sich unter anderem die Auswertung vereinfachen und die Verlässlichkeit der ermittelten Daten erhöhen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Abbildungsfläche eines jeden Polarisationsfilterelements auf dem Bildsensor eine zusammenhängende Fläche ausbildet, die sich sowohl über mehrere Pixelzeilen als auch über mehrere Pixelspalten erstreckt.It is also advantageous if the imaging surface of the optical image of each polarization filter element on the image sensor is greater than the surface area of a single pixel, ie if each polarization filter element influences the incident light intensity at several pixels. In this way, among other things, the evaluation can be simplified and increase the reliability of the data obtained. It is expedient if the imaging surface of each polarizing filter element on the image sensor forms a coherent surface, which extends over both extends a plurality of pixel rows as well as over a plurality of pixel columns.

Auf der anderen Seite ist es jedoch auch vorteilhaft, die Polarisationsfilterelemente nicht zu groß zu gestalten, da die Beeinflussung der Bilddaten durch die Polarisationsfilterelemente für andere Funktionen des Fahrerassistenzsystems oder für andere Fahrerassistenzsysteme, die diese Bilddaten ebenfalls nutzen, auch einen ungünstigen Effekt haben kann, der die Bildauswertung zu anderen Zwecken, beispielsweise zum Zwecke einer Objekterkennung, erschweren kann. Aus diesem Grund werden die Polarisationsfilterelemente bevorzugt derart gestaltet, dass deren Abbildungsflächen auf dem Bildsensor zusammengenommen, also in der Summe, eine Fläche ausbilden, die kleiner als ein Viertel der von allen Pixeln abgedeckten Fläche, also der Sensorfläche ist.On the other hand, however, it is also advantageous not to make the polarization filter elements too large, since the influencing of the image data by the polarization filter elements for other functions of the driver assistance system or for other driver assistance systems, which also use this image data, may also have an unfavorable effect the image analysis for other purposes, for example, for the purpose of object recognition, can complicate. For this reason, the polarization filter elements are preferably designed such that their imaging surfaces on the image sensor taken together, ie in the sum, form an area which is smaller than a quarter of the area covered by all pixels, ie the sensor area.

Vorteilhafterweise ist dabei eine Art Nutzfläche für die Polarisationsfilterelemente vorgegeben, auf der entsprechende Polarisationsfilterelemente positioniert werden können. Diese Nutzfläche lässt sich dann beispielsweise durch wenige relativ große Polarisationsfilterelemente abdecken oder aber durch eine größere Anzahl kleinerer Polarisationsfilterelemente. Werden die Polarisationsfilterelemente größer gewählt, so lassen sich bei der Auswertung der Bilddaten leichter Intensitätsunterschiede ausmachen, was der Verlässlichkeit der ermittelten Daten, wie zuvor erwähnt, zugutekommt. Werden hingegen kleinere Polarisationsfilterelemente eingesetzt, so ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, durch eine Erhöhung der Anzahl der Polarisationsfilterelemente eine räumliche Auflösung zu realisieren oder die räumliche Auflösung zu erhöhen, sodass nicht nur zwischen einer trockenen und einer feuchten Fahrbahn oder Straßenbeschaffenheit differenziert werden kann, sondern darüber hinaus auch, welche Fahrbahnabschnitte oder Fahrbahnbereiche trocken oder mit Flüssigkeit benetzt sind. Erlaubt das Fahrerassistenzsystem, wie bevorzugt, zudem eine Differenzierung der Fahrbahnbeschaffenheit dahingehend, dass auch vereiste Flächen oder mit Schnee bedeckte Flächen erkannt werden, so bietet eine entsprechende räumliche Auflösung die Möglichkeit, kleinere vereiste Flächen oder kleinere durch Schneeverwehungen hervorgerufene schneebedecket Flächen zu erkennen, die sich eben nicht über einen größeren Bereich der Fahrbahn oder Straße erstrecken. Advantageously, a type of effective area for the polarization filter elements is predetermined, on which corresponding polarization filter elements can be positioned. This effective area can then be covered for example by a few relatively large polarizing filter elements or by a larger number of smaller polarizing filter elements. If the polarization filter elements are chosen to be larger, it is easier to make out differences in intensity in the evaluation of the image data, which benefits the reliability of the determined data, as mentioned above. If, on the other hand, smaller polarization filter elements are used, this results in the possibility of realizing a spatial resolution or increasing the spatial resolution by increasing the number of polarization filter elements, so that it is not only possible to differentiate between a dry and a wet road surface or road condition, but above that In addition, which lane sections or carriageway areas are dry or wetted with liquid. If the driver assistance system permits, as preferred, furthermore a differentiation of the road surface in such a way that icy surfaces or surfaces covered with snow are detected, a corresponding spatial resolution offers the possibility of recognizing smaller icy surfaces or smaller snow covered surfaces caused by snowdrifts just do not extend over a larger area of the carriageway or road.

Zusätzlich oder ergänzend hierzu lässt sich eine erhöhte Anzahl von Polarisationsfilterelementen dazu nutzen, die Verlässlichkeit und/oder die Genauigkeit des Fahrerassistenzsystems zu erhöhen, indem zeitgleich Mehrfachmessungen vorgenommen werden, die gegeneinander abgeglichen werden können. In addition or in addition to this, an increased number of polarization filter elements can be used to increase the reliability and / or the accuracy of the driver assistance system by simultaneously performing multiple measurements that can be compared with one another.

Zudem ist es, unter anderem wiederum für die Auswertung, von Vorteil, zwischen den einzelnen Polarisationsfilterelementen einen Abstand zu belassen, da in diesem Fall z. B. einfacher differenziert werden kann, welche Pixel zu welchem Zeitpunkt von welchem Polarisationsfilterelement beeinflusst worden sind. In addition, it is advantageous, inter alia for the evaluation, to leave a distance between the individual polarization filter elements, since in this case, for For example, it is easier to differentiate which pixels have been influenced by which polarization filter element at which time.

Vorteilhaft ist es des Weiteren, alle Polarisationsfilterelemente in einem Teilbereich des Sichtfeldes der Umfeldkamera zu positionieren, in welchem ein Fahrspurrand oder Fahrbahnrand zu erwarten ist, also beispielsweise am linken und/oder rechten Rand einer Straße und/oder im Bereich des sogenannten Mittelstreifens. Welche Position oder Positionen tatsächlich am günstigsten sind, hängt jedoch letzten Endes vor allem davon ab, welche Funktionen mit dem Fahrerassistenzsystem realisiert werden sollen oder aber welche Fahrerassistenzsysteme auf der Basis der Bilddaten der Umfeldkamera arbeiten und welche Anforderungen diese Funktionen bzw. Fahrerassistenzsysteme an die Bilddaten der Umfeldkamera stellen.It is furthermore advantageous to position all the polarization filter elements in a partial area of the field of view of the surrounding camera in which a lane edge or lane edge is to be expected, for example on the left and / or right edge of a road and / or in the region of the so-called center strip. Which position or positions are actually the most favorable, but ultimately depends mainly on which functions are to be implemented with the driver assistance system or which driver assistance systems based on the image data of the environment camera work and what requirements these functions or driver assistance systems to the image data of the Set environment camera.

Um die eingangs angeführte Sicherheitsfunktionen zu realisieren und die entsprechenden Informationen aus den Bilddaten zu ermitteln, also um die Fahrbahnbeschaffenheit oder den Straßenzustand zu bestimmen, ist die Auswerteeinheit zweckdienlicherweise eingerichtet, um durch die Polarisationsfilterelemente hervorgerufene Intensitätsunterschiede zu ermitteln und um auf der Basis der ermittelten Intensitätsunterschiede die Fahrbahnbeschaffenheit zu erkennen. Dabei wird z.B. das eingangs genannte Prinzip zur Differenzierung zwischen einer nassen Fahrbahn und einer trockenen Fahrbahn herangezogen. Die so ermittelte zusätzliche Information wird dann dem jeweiligen Fahrzeugführer mittels eines optischen oder akustischen Signals mitgeteilt und/oder genutzt, um andere Fahrerassistenzfunktionen zu unterstützen, sodass beispielsweise ein Notbremssystem im Bedarfsfall eine Notbremsung früher einleitet.In order to implement the safety functions mentioned at the outset and to determine the corresponding information from the image data, ie to determine the road condition or the road condition, the evaluation unit is expediently arranged to determine intensity differences caused by the polarization filter elements and to determine the intensity differences on the basis of the ascertained intensity differences To recognize roadway condition. In doing so, e.g. the principle mentioned above for differentiating between a wet road and a dry road used. The additional information thus determined is then communicated to the respective driver by means of an optical or acoustic signal and / or used to support other driver assistance functions, so that, for example, an emergency brake system initiates emergency braking earlier if required.

Je nach Ausführungsvariante und Anwendungszweck werden zur Ermittlung der Fahrbahnbeschaffenheit die durch die Polarisationsfilterelemente hervorgerufenen Intensitätsunterschiede in einem Einzelbild ermittelt und/oder es werden mehrere Einzelbilder einer Bildsequenz gemeinsam ausgewertet. Beide Ansätze bieten dabei zum Teil unterschiedliche Vorteile und dementsprechend werden beide Ansätze je nach Anwendungsfall einzeln oder in Kombination genutzt.Depending on the variant embodiment and the purpose of use, the intensity differences caused by the polarization filter elements are determined in a single image and / or several individual images of an image sequence are evaluated together to determine the road surface condition. Both approaches offer in part different advantages and accordingly both approaches are used individually or in combination depending on the application.

Im Falle des zweiten Ansatzes werden dabei durch die Polarisationsfilterelemente hervorgerufenen Intensitätsunterschiede in einer Bildsequenz aus Einzelbildern ermittelt, wobei bei jedem Einzelbild der Bildsequenz dasselbe Objekt oder derselbe Bereich der Fahrbahn aufgrund der Eigenbewegung des Kraftfahrzeuges aus einer anderen Perspektive erfasst und hierdurch während der Bildsequenz durch unterschiedliche Polarisationsfilterelemente hindurch abgebildet wird. Zur Ermittlung der Intensitätsunterschiede werden dann die Abbildungen des Objekts oder des Fahrbahnabschnitts durch unterschiedliche Polarisationsfilterelemente hindurch miteinander verglichen.In the case of the second approach, differences in intensity caused by the polarization filter elements in an image sequence are determined from individual images, the same object or the same being used for each individual image of the image sequence Detected area of the lane due to the intrinsic motion of the motor vehicle from a different perspective and thereby represented during the image sequence through different polarizing filter elements. In order to determine the intensity differences, the images of the object or of the roadway section through different polarization filter elements are then compared with one another.

Insbesondere im Vergleich zur Auswertung von Einzelbildern bietet diese Beobachtung eines Fahrbahnabschnittes über eine Bildsequenz hinweg den Vorteil, dass lokale Unterschiede hinsichtlich der Eigenschaften der Fahrbahn unproblematisch sind und dementsprechend nicht zu einer Fehlinterpretation führen. Dabei gilt es zu bedenken, dass Intensitätsunterschiede auch durch einen räumlich oder lokal variierenden Fahrbahnbelag, durch Markierungen auf der Fahrbahn sowie durch Licht- und Schattenbereiche auf der Fahrbahn hervorgerufen werden. In particular, in comparison to the evaluation of individual images, this observation of a road section over an image sequence offers the advantage that local differences in terms of the properties of the road are unproblematic and accordingly do not lead to a misinterpretation. It should be remembered that intensity differences are also caused by a spatially or locally varying road surface, by markings on the road and by light and shadow areas on the road.

Die Auswertung lässt sich des Weiteren dadurch erleichtern, dass die einzelnen Polarisationsfilterelemente sehr präzise relativ zueinander ausgerichtet und positioniert sind, was sich relativ einfach dadurch realisieren lässt, dass die Polarisationsfilterelemente durch Bereiche einer einzigen Folie ausgebildet werden, also alle Polarisationsfilterelemente Teil einer einzigen Folie sind, wobei die Folie in den Bereichen zwischen den Polarisationsfilterelementen Ausschnitte aufweist oder zumindest in diesen Bereichen keine polarisierende Wirkung hat. Eine solche Folie lässt sich dann beispielsweise auch zwischen zwei Glasscheiben positionieren, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn ohnehin eine Verbundglasscheibe mit einer Folie zwischen zwei Glasplatten vorgesehen ist.The evaluation can be further facilitated by the fact that the individual polarizing filter elements are aligned and positioned very precisely relative to one another, which can be implemented relatively simply by forming the polarizing filter elements through regions of a single film, ie all polarization filter elements are part of a single film, wherein the film in the areas between the polarizing filter elements has cutouts or at least in these areas has no polarizing effect. Such a film can then be positioned, for example, between two glass panes, which is particularly advantageous if a laminated glass pane with a film is provided between two glass panes anyway.

Die Anzahl der Polarisationsfilterelemente wird hierbei anwendungszweckorientiert vorgegeben, wobei typischerweise zumindest vier Polarisationsfilterelemente zum Einsatz kommen und wobei weiter bevorzugt weniger als fünfzehn und insbesondere weniger als zehn Polarisationsfilterelemente vorgesehen sind.In this case, the number of polarization filter elements is specified in an application-oriented manner, whereby typically at least four polarization filter elements are used, and more preferably less than fifteen and in particular less than ten polarization filter elements are provided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show:

1 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem umfassend eine Umfeldkamera und mehrere Polarisationsfilterelemente, 1 in a side view of a motor vehicle with a driver assistance system comprising an environment camera and a plurality of polarizing filter elements,

2 in einer Ansicht aus der „Cockpit-Perspektive“ die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges mit den Polarisationsfilterelementen sowie 2 in a view from the "cockpit perspective" the windshield of the motor vehicle with the polarizing filter elements as well

3 in einer Seitenansicht die Umfeldkamera mit einer Darstellung der geometrischen Abhängigkeiten verschiedener Parameter zweier Zeitpunkte. 3 in a side view of the environment camera with a representation of the geometric dependencies of various parameters of two points in time.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in 1 skizziertes Fahrerassistenzsystem 2 ist für ein Kraftfahrzeug 4 ausgelegt und dementsprechend in einem Kraftfahrzeug 4 verbaut. Es umfasst eine Umfeldkamera 6 mit einem Bildsensor 8 und einer dem Bildsensor 8 vorgelagerten Optik 10 sowie eine Auswerteeinheit 12, mit deren Hilfe die von der Umfeldkamera 6 generierten Bilddaten aufbereitet und ausgewertet werden. An example described below and in 1 sketched driver assistance system 2 is for a motor vehicle 4 designed and accordingly in a motor vehicle 4 installed. It includes an environment camera 6 with an image sensor 8th and one to the image sensor 8th upstream optics 10 and an evaluation unit 12 , with the help of which the environment camera 6 generated image data processed and evaluated.

Die Umfeldkamera 6 ist dabei hinter der Windschutzscheibe 14 in dem Kraftfahrzeug 4 angeordnet und nach vorne hin ausgerichtet, so dass mit der Umfeldkamera 6 das Vorfeld des Kraftahrzeuges 4 abgebildet und durch das Fahrerassistenzsystem 2 überwacht wird.The environment camera 6 is behind the windshield 14 in the motor vehicle 4 arranged and aligned to the front, so with the surrounding camera 6 the apron of the motor vehicle 4 imaged and by the driver assistance system 2 is monitored.

Zusätzlich zur Umsetzung weiterer Funktionen dient das Fahrerassistenzsystem 2 zur Ermittlung des Fahrbahnzustandes 4 und insbesondere dazu, festzustellen, ob die Fahrbahn im Vorfeld des Kraftfahrzeuges trocken oder mit Wasser benetzt ist. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass Licht bei der Reflektion an einer Wasseroberfläche, also auch an einem Wasserfilm oder einer mit Wasser benetzten Straße, zumindest teilweise polarisiert wird, wohingegen das übrige Umgebungslicht typischerweise unpolarisiert ist. Wird also mittels des Fahrerassistenzsystems 2 polarisiertes Licht erfasst, so meldet das Fahrerassistenzsystem 2 dem jeweiligen Fahrzeugführer, dass die Fahrbahn nass ist, wohingegen das Fahrerassistenzsystem keine Warnmeldung ausgibt, solange kein polarisiertes Licht erfasst oder registriert wird, da in diesem Fall davon auszugehen ist, dass die Fahrbahn trocken ist.In addition to the implementation of additional functions, the driver assistance system is used 2 for determining the road condition 4 and, in particular, to determine whether the road ahead of the motor vehicle is dry or wet with water. In this case, the fact is exploited that light is at least partially polarized when reflecting on a water surface, ie also on a water film or a water-wetted road, whereas the remaining ambient light is typically unpolarized. Will therefore by means of the driver assistance system 2 polarized light is detected, reports the driver assistance system 2 the driver, that the road surface is wet, whereas the driver assistance system does not give a warning, as long as no polarized light is detected or registered, since in this case it can be assumed that the road is dry.

Die messtechnische Erfassung von polarisiertem Licht erfolgt dabei nach an sich bekanntem Prinzip indirekt und im Ausführungsbeispiel mithilfe von Polarisationsfilterelementen 16, die durch Bereiche auf einer Folie 18 ausgebildet werden, welche auf der Innenseite der Windschutzscheibe 14 auf die Windschutzscheibe 14 aufgeklebt ist. Die Folie 18 ist dabei, wie in 2 angedeutet, derart im Sichtfeld 20 der Umfeldkamera 6 positioniert, dass die Folie in etwa im Sichtbereich des sogenannten Mittelstreifens 22 liegt.The metrological detection of polarized light takes place according to per se known principle indirectly and in the embodiment using polarization filter elements 16 passing through areas on a slide 18 be formed, which on the inside of the windshield 14 on the windshield 14 is glued on. The foil 18 is there, as in 2 indicated, so in the field of vision 20 the surrounding camera 6 positioned that the film approximately in the field of view of the so-called center strip 22 lies.

Weiter ist die Folie 18 derart gestaltet, dass jedes Polarisationsfilterelement 16 eine Ausdehnung von 2 mm × 2 mm und eine einheitliche Polarisationsrichtung aufweist, wobei mittels der gesamten Folie 18 acht Polarisationsfilterelemente 16 realisiert sind. Dabei weisen jeweils zwei Polarisationsfilterelemente 16 dieselbe Polarisationsrichtung auf und es sind insgesamt vier unterschiedliche Polarisationsrichtungen durch Polarisationsfilterelemente 16 realisiert.Next is the slide 18 designed such that each polarizing filter element 16 has an extension of 2 mm × 2 mm and a uniform polarization direction, wherein by means of the entire film 18 eight polarization filter elements 16 are realized. In each case, two polarization filter elements 16 the same direction of polarization and there are a total of four different polarization directions through polarizing filter elements 16 realized.

Trifft nun polarisiertes Licht auf die Polarisationsfilterelemente 16, so bedingen diese je nach Polarisationsrichtung relativ zur Polarisationsrichtung des auftreffenden Lichtes eine Beeinflussung der Intensität des Lichtes, welches durch die Polarisationsfilterelemente 16 hindurch auf den Bildsensor 8 auftrifft. Diese Intensitätsunterschiede werden nach an sich bekanntem Prinzip mittels der Auswerteeinheit 12 in einem Einzelbild der Umfeldkamera 6 ermittelt und bei der Erfassung entsprechender Intensititätsunterschiede wird schließlich auf eine nasse Fahrbahn geschlossen.Now hits polarized light on the polarizing filter elements 16 , Thus, depending on the direction of polarization relative to the direction of polarization of the incident light, this effect on the intensity of the light, which by the polarization filter elements 16 through to the image sensor 8th incident. These intensity differences are determined according to a principle known per se by means of the evaluation unit 12 in a single frame of the surrounding camera 6 determined and when detecting corresponding intensity differences is finally closed on a wet road.

Alternativ werden durch die Polarisationsfilterelemente 16 hervorgerufenen Intensitätsunterschiede in einer Bildsequenz aus Einzelbildern ermittelt, wobei bei jedem Einzelbild der Bildsequenz derselbe Fahrbahnabschnitt 24 aufgrund der Eigenbewegung des Kraftfahrzeuges 4 aus einer anderen Perspektive erfasst und hierdurch während der Bildsequenz durch unterschiedliche Polarisationsfilterelemente 16 hindurch abgebildet wird. Zur Ermittlung der Intensitätsunterschiede werden dann die Abbildungen des Fahrbahnabschnitts 24 durch unterschiedliche Polarisationsfilterelemente 16 hindurch miteinander verglichen. Welche Pixel zu welchem Zeitpunkt den entsprechenden Fahrbahnabschnitt 24 durch welches Polarisationsfilterelemente 16 hindurch abbilden, lässt sich dabei zumindest näherungsweise ermitteln durch:

Alternatively, the polarization filter elements 16 determined intensity differences in an image sequence of individual images, wherein in each frame of the image sequence, the same lane section 24 due to the proper motion of the motor vehicle 4 from a different perspective and thereby during the image sequence by different polarizing filter elements 16 is shown through. To determine the differences in intensity then the images of the lane section 24 by different polarization filter elements 16 compared with each other. Which pixels at what time the corresponding lane section 24 by which polarization filter elements 16 Through, at least approximately can be determined by:

Dabei ist: z₂ − z₁ = ∆z die Strecke, die das Kraftfahrzeug 4, wie in 3 skizziert, in der Zeitspanne Δt zurücklegt, wodurch sich die Abbildung des Fahrbahnabschnitts 24 auf dem Bildsensor 8 um Δv im Wesentlichen senkrecht zu den Bildzeilen des Bildsensors 8 verschiebt. Hierbei befindet sich die Umfeldkamera 6 mit der Brennweite f etwa auf einer Höhe h über der Fahrbahn.Where: z ₂ - z ₁ = Δz the route that the motor vehicle 4 , as in 3 sketched in the time interval .DELTA.t travels, resulting in the image of the lane section 24 on the image sensor 8th by Δv substantially perpendicular to the image lines of the image sensor 8th shifts. Here is the environment camera 6 with the focal length f approximately at a height h above the roadway.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Fahrerassistenzsystem Driver assistance system
44: Kraftfahrzeug motor vehicle
66: Umfeldkamera environment camera
88th: Bildsensor image sensor
1010: Optik optics
1212: Auswerteeinheit evaluation
1414: Windschutzscheibe Windshield
1616: Polarisationsfilterelement Polarization filter element
1818: Folie foil
2020: Sichtfeld der Umfeldkamera 6 Field of view of the surrounding camera 6
2222: Mittelstreifen central reservation
AA: Polarisationsrichtung A Polarization direction A
BB: Polarisationsrichtung B Polarization direction B
CC: Polarisationsrichtung C Polarization direction C
DD: Polarisationsrichtung D Polarization direction D

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011051583 A1 [0004]

Claims

Driver assistance system ( 2 ) for a motor vehicle ( 4 ) comprising an evaluation unit ( 12 ), an environment camera ( 6 ) with an image sensor composed of pixels ( 8th ) as well as with the image sensor ( 8th ) upstream optics ( 10 ) and comprising a plurality of polarization filter elements ( 16 ) with different polarization directions (A, B, C, D), characterized in that the polarization filter elements ( 16 ) of the optics ( 10 ) are upstream.

Driver assistance system ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the optics ( 10 ) a vehicle window ( 14 ) and that the polarization filter elements ( 16 ) on the vehicle window ( 14 ) or in the vehicle window ( 14 ) are integrated.

Driver assistance system ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the imaging surface of each polarizing filter element ( 16 ) on the image sensor ( 8th ) is greater than the areal extent of a pixel.

Driver assistance system ( 2 ) one of claims 1 to 3, characterized in that the imaging surface of each polarizing filter element ( 16 ) on the image sensor ( 8th ) forms a contiguous area extending over several pixel rows and over several pixel columns.

Driver assistance system ( 2 ) one of claims 1 to 4, characterized in that the imaging surfaces of all polarization filter elements ( 16 ) on the image sensor ( 8th ) together form an area which is smaller than a quarter of the area covered by the pixels.

Driver assistance system ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the polarization filter elements ( 16 ) is left a distance.

Driver assistance system ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that all polarization filter elements ( 16 ) in a partial area of the field of vision ( 20 ) of the surrounding camera ( 6 ) in which a lane ( 22 ) is to be expected.

Driver assistance system ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the evaluation unit ( 12 ) is arranged to pass through the polarizing filter elements ( 16 ) to determine intensity differences and to determine on the basis of the determined intensity differences a road condition.

Driver assistance system ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the evaluation unit ( 12 ) is arranged to pass through the polarizing filter elements ( 16 ) to determine intensity differences in a single image and to determine on the basis of these intensity differences a road condition.

Driver assistance system ( 2 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the evaluation unit ( 12 ) is arranged to pass through the polarizing filter elements ( 16 ) determined intensity differences in an image sequence, wherein in each frame of the image sequence the same object due to a self-motion of the motor vehicle ( 4 ) from a different perspective and thereby during the image sequence by different polarizing filter elements ( 16 ) and wherein for determining the differences in intensity, the images of the object by different polarization filter elements ( 16 ) and to determine a road condition based on these intensity differences.

Driver assistance system ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that all polarization filter elements ( 16 ) Part of a single slide ( 18 ), the film ( 18 ) in the regions between the polarization filter elements ( 16 ) Has cutouts or has no polarizing effect.

Driver assistance system ( 2 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises less than 15 and in particular less than 10 polarization filter elements ( 16 ) having.