DE102016212331A1 - Lighting dynamics invariant pattern - Google Patents

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DE102016212331A1
DE102016212331A1 DE102016212331.9A DE102016212331A DE102016212331A1 DE 102016212331 A1 DE102016212331 A1 DE 102016212331A1 DE 102016212331 A DE102016212331 A DE 102016212331A DE 102016212331 A1 DE102016212331 A1 DE 102016212331A1
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Axel Panning
Johannes Krasser
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mittel mit einem Muster (201); wobei das Muster (201) einen ersten Teil (203, 303) und einen zweiten Teil (205, 305) umfasst; wobei der erste Teil (203, 303) aus Flächen einer ersten Helligkeit und Flächen einer zweiten Helligkeit besteht; wobei der zweite Teil (205, 305) aus Flächen einer dritten Helligkeit und Flächen einer vierten Helligkeit besteht; und wobei die Flächen der ersten Helligkeit heller als die Flächen der zweiten Helligkeit und die Flächen der dritten Helligkeit heller als die Flächen der vierten Helligkeit sind. Die Flächen der ersten Helligkeit sind heller als die Flächen der dritten Helligkeit.The invention relates to a means having a pattern (201); wherein the pattern (201) comprises a first part (203, 303) and a second part (205, 305); wherein the first part (203, 303) consists of areas of a first brightness and areas of a second brightness; wherein the second part (205, 305) consists of areas of a third brightness and areas of a fourth brightness; and wherein the areas of the first brightness are brighter than the areas of the second brightness and the areas of the third brightness are brighter than the areas of the fourth brightness. The areas of the first brightness are brighter than the areas of the third brightness.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch.The invention relates to an agent according to the preamble of claim 1 and a method according to the independent method claim.

Kalibriertargets sind Muster zur Kalibrierung optischer Kameras. In der Regel handelt es sich dabei um schwarz-weiße Muster, etwa Schachbrettmuster. Innerhalb der Muster sind bestimmte Punkte, deren Anordnung exakt bekannt ist als Messpunkte definiert. Die Punkte werden im Kamerabild detektiert. Durch a-priori-Wissen über die geometrische Anordnung der detektierten Punkte können Abbildungsfehler der Kamera ermittelt werden. Auf diesem Wege lassen sich extrinsische und intrinsische Kameraparameter bestimmen.Calibration targets are samples for calibrating optical cameras. As a rule, these are black and white patterns, such as checkerboard patterns. Within the patterns, certain points whose arrangement is known exactly as measuring points are defined. The points are detected in the camera image. By a priori knowledge about the geometric arrangement of the detected points, aberrations of the camera can be determined. In this way extrinsic and intrinsic camera parameters can be determined.

Extrinsische Parameter charakterisieren die räumliche Lage der Kamer in Relation zu ihrer Umgebung. Sie dienen der Abbildung dreidimensionaler Umgebungskoordinaten auf dreidimensionale Kamerakoordinaten. Mittels intrinsischer Parameter lassen sich die Kamerakoordinaten auf zweidimensionale Bildkoordinaten abbilden.Extrinsic parameters characterize the spatial position of the camera in relation to its surroundings. They are used to map three-dimensional environment coordinates to three-dimensional camera coordinates. By means of intrinsic parameters, the camera coordinates can be mapped onto two-dimensional image coordinates.

In wohldefinierten Umgebungen sind die Beleuchtungsverhältnisse so bestimmbar, dass ein Kalibriertarget optimal ausgeleuchtet ist und keinerlei Überblendungen oder Unterbelichtungen auftreten. Die Kalibrierung von Surroundview-Kamera Systemen großer Kraftfahrzeuge, beispielsweise von Bussen muss aber aus Mangel an verfügbaren hinreichend großen Überdachungen oder Behausungen unter freiem Himmel erfolgen.In well-defined environments, the lighting conditions are determinable so that a calibration target is optimally illuminated and no crossfades or underexposures occur. However, the calibration of surroundview camera systems of large vehicles, such as buses, must be done for lack of sufficiently large roofs or dwellings available in the open air.

Bei Kalibrierungen, die außerhalb einer wohldefinierten Umgebung, durchgeführt werden, können die weißen Bereiche des Kalibriertargets so stark überbeleuchtet werden, dass die Pixel überstrahlen und infolgedessen die weniger belichteten Nachbarpixel aufgehellt werden. Dies geschieht durch Übersprungeffekte auf dem Bildsensor. Eine genaue Erfassung der Messpunkte wird dadurch beeinträchtigt. Ob in solchen Fällen eine ausreichende Messgenauigkeit erzielt werden kann, ist ungewiss.For calibrations performed outside a well-defined environment, the white areas of the calibration target may be over-illuminated to overpaint the pixels and, as a result, lighten the less exposed neighboring pixels. This is done by skipping effects on the image sensor. An accurate detection of the measuring points is affected. Whether sufficient measurement accuracy can be achieved in such cases is uncertain.

Die beschriebenen Probleme resultieren daraus, dass sich bei einem automatischen Shutter die Kamera so einstellt, dass sie im Gesamtbild ein ausgewogenes Histogramm darstellt. Dafür wird im Einzelfall in Kauf genommen, dass kleinere Bereiche des Bildes über- oder untersättigt sind. Problematisch sind insbesondere Situationen, in denen die folgenden zwei Bedingungen gleichzeitig eintreten:

  • 1. Das Kalibriertarget ist nicht hinreichend groß und prominent im Vordergrund positioniert. Dies hat zur Folge, dass es einen zu kleinen Teil der Gesamtbildfläche einnimmt. Somit ist es statistisch nicht hinreichend relevant für das Ziel eines ausgewogenen Histogramms über das gesamte Bild.
  • 2. Die Gesamtdynamik im Bild so groß, dass es nicht mehr möglich ist, für den Bereich des Kalibriertargets hinreichend Dynamik bereitzustellen. Dies ist der Fall, wenn sehr dunkle Bereiche, zum Beispiel Schatten, und sehr helle Flächen im Bild sind, die zusätzlich noch direktem Licht ausgesetzt sind.
The problems described result from the fact that with an automatic shutter, the camera is adjusted so that it represents a balanced histogram in the overall picture. In individual cases, it is accepted that smaller areas of the image are over- or undersaturated. Particularly problematic are situations in which the following two conditions occur simultaneously:
  • 1. The calibration target is not sufficiently large and prominently positioned in the foreground. As a result, it occupies too small a part of the overall picture area. Thus, statistically, it is not sufficiently relevant to the goal of a well-balanced histogram over the entire image.
  • 2. The overall dynamics in the image are so great that it is no longer possible to provide sufficient dynamics for the range of the calibration target. This is the case when there are very dark areas, for example shadows, and very bright areas in the image, which are additionally exposed to direct light.

Im ungünstigsten Fall belichtet die Sonne direkt die hellen Bereiche des Kalibrierfeldes, welche jedoch am Gesamtbild nur einen kleineren Teil einnehmen. Deren Überblendung ist dann sehr wahrscheinlich.In the worst case, the sun directly illuminates the bright areas of the calibration field, which, however, occupy only a smaller part of the overall picture. Their transition is then very likely.

Die einzigen variablen Parameter, die Kameras bieten, sind Belichtungszeit und Blendenöffnung. Eine Lösung wäre es, den Shutter manuell so einzustellen, dass er sich speziell auf die Position des Targets optimiert. Dies ist jedoch nicht immer möglich und zudem mit einem erhöhten Arbeitsaufwand verbunden. Auch eine Positionierung der Kamera, so dass das Target den größten Flächenanteil im Bild einnimmt und somit primär maßgeblich für das Histogramm ist, kann nicht immer realisiert werden.The only variable parameters offered by cameras are shutter speed and aperture. One solution would be to manually adjust the shutter to optimize for the target's position. However, this is not always possible and also associated with an increased workload. A positioning of the camera, so that the target occupies the largest proportion of area in the image and thus is primarily relevant to the histogram, can not always be realized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kamera unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu kalibrieren. Insbesondere soll es möglich sein, die Kamera außerhalb einer vordefinierten Umgebung, insbesondere bei Tageslicht im Freien, zu kalibrieren.The invention has for its object to calibrate a camera bypassing the known from the prior art solutions inherent disadvantages. In particular, it should be possible to calibrate the camera outside a predefined environment, especially in daylight outdoors.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mittel nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by an agent according to claim 1 and a method according to the independent method claim. Preferred developments are contained in the subclaims.

Zur Lösung der Aufgabe wäre es augenscheinlich hilfreich, wenn man die Helligkeits-Dynamik eines Kalibriertargets anpassen könnte. Da es sich in der Regel aber nicht um digitale Bildschirme mit variablem Inhalt, sondern um gedruckte Oberflächen handelt, sind diese zwangsläufig statisch. Dennoch ist es möglich, verschiedene Helligkeitsstufen darzustellen, indem anstelle des herkömmlichen Schwarz-Weißen Musters mehrere Graustufen verwendet werden. Der Kalibrierungsalgorithmus kann nun bei der Auswahl des zu benutzenden Bereichs des Targets die lokale Dynamik der jeweiligen Subtargets als Informationsquelle heranziehen, um zu entscheiden, welcher Bereich die höchste Zuverlässigkeit bietet.To solve the task, it would be helpful if you could adjust the brightness dynamics of a calibration target. However, as these are generally not digital screens with variable content, but printed surfaces, they are inevitably static. Nevertheless, it is possible to display different levels of brightness by using multiple shades of gray instead of the conventional black and white pattern. The calibration algorithm can now use the local dynamics of the respective subtargets as source of information when choosing the area of the target to be used in order to decide which area offers the highest reliability.

Diese Idee wird umgesetzt durch ein Mittel mit einem Muster, das einen ersten Teil und einen zweiten Teil umfasst. Bei dem Mittel handelt es sich um einen Gegenstand, der eine mit dem Muster versehene Oberfläche aufweist. Insbesondere kann es sich um eine Karte, eine Tafel, ein Blatt, einen Bogen oder eine Platte handeln. Ein solches Mittel wird als Kalibriertarget bezeichnet.This idea is implemented by a means with a pattern comprising a first part and a second part. The agent is an item that is one with the pattern having provided surface. In particular, it may be a card, a blackboard, a sheet, a sheet or a plate. Such an agent is called a calibration target.

Ein Muster ist allgemein eine Anordnung von Objekten, insbesondere von Flächen, die unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Vorliegend besteht der erste Teil des Kalibrierungstargets aus Flächen einer ersten Helligkeit und Flächen einer zweiten Helligkeit. Der zweite Teil besteht entsprechend aus Flächen einer dritten Helligkeit und Flächen einer vierten Helligkeit.A pattern is generally an arrangement of objects, especially surfaces that have different optical properties. In the present case, the first part of the calibration target consists of areas of a first brightness and areas of a second brightness. Accordingly, the second part consists of areas of a third brightness and areas of a fourth brightness.

Die Helligkeit einer Fläche bezeichnet eine mittlere Leuchtdichte der Fläche. Unterschiedliche Helligkeiten von Flächen kommen etwa durch unterschiedlich helle Farben und/oder Grauwerte zustande. Anstelle einer homogenen Farbe oder eines homogenen Grauwerts kann die Fläche auch mit einer Textur versehen sein.The brightness of a surface indicates an average luminance of the surface. Different brightnesses of surfaces come about through differently bright colors and / or gray values. Instead of a homogeneous color or a homogeneous gray value, the surface may also be provided with a texture.

Die beiden Teile des Musters des erfindungsgemäßen Kalibriertargets sind unterschiedlich hell. So sind die Flächen der ersten Helligkeit heller als die Flächen der zweiten Helligkeit und die Flächen der dritten Helligkeit heller als die Flächen der vierten Helligkeit.The two parts of the pattern of the calibration target according to the invention are of different brightness. Thus, the areas of the first brightness are brighter than the areas of the second brightness and the areas of the third brightness are lighter than the areas of the fourth brightness.

Erfindungsgemäß sind zudem die Flächen der ersten Helligkeit heller als die Flächen der dritten Helligkeit. Dies gilt insbesondere, wenn das Muster einer homogenen Beleuchtung ausgesetzt ist.In addition, according to the invention, the areas of the first brightness are brighter than the areas of the third brightness. This is especially true when the pattern is exposed to homogeneous illumination.

Sind die Flächen der ersten Helligkeit bei einer Aufnahme zur Kalibrierung einer Kamera so hell, dass eine Überstrahlung in die Flächen der zweiten Helligkeit zu befürchten ist, lässt sich die Kamera ohne Einbußen der Zuverlässigkeit unter Verwendung des zweiten Teils des Musters kalibrieren. Da die Flächen der dritten Helligkeit dunkler sind als die Flächen der ersten Helligkeit, ist zu erwarten, dass in dem zweiten Teil keine Überstrahlung stattfindet.If the areas of the first brightness are so bright during a recording to calibrate a camera that it is to be feared that they will be irradiated into the areas of the second brightness, the camera can be calibrated without sacrificing reliability using the second part of the pattern. Since the areas of the third brightness are darker than the areas of the first brightness, it is to be expected that in the second part no blooming takes place.

In einer bevorzugten Weiterbildung handelt es sich bei dem Mittel um ein passives Kalibriertarget. Hierbei ergeben sich Helligkeitsunterschiede durch ein unterschiedliches Reflexionsvermögen der einzelnen Flächen gegenüber Licht, d. h. elektromagnetischer Strahlung aus dem sichtbaren Spektrum. Je höher der Anteil des einfallenden Lichts ist, das eine Fläche reflektiert, desto größer ist ihre Helligkeit. Entsprechend weisen die Flächen der ersten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht als die Flächen der zweiten Helligkeit und die Flächen der dritten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht als die Flächen der vierten Helligkeit auf.In a preferred embodiment, the means is a passive calibration target. This results in differences in brightness due to a different reflectivity of the individual surfaces to light, d. H. electromagnetic radiation from the visible spectrum. The higher the proportion of incident light that reflects an area, the greater its brightness. Accordingly, the areas of the first brightness have a higher reflectivity to light than the areas of the second brightness, and the areas of the third brightness have a higher reflectivity to light than the areas of the fourth brightness.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die durchschnittliche Helligkeit des ersten Teils des Musters größer als die durchschnittliche Helligkeit des zweiten Teils. Entsprechend sind die Flächen der zweiten Helligkeit heller als die Flächen der vierten Helligkeit. Bei einer Überbelichtung des Musters wird der dunklere Teil – weiterbildungsgemäß der zweite Teil – zur Kalibrierung ausgewählt. Ist umgekehrt das Muster unterbelichtet, wird der hellere Teil – weiterbildungsgemäß der erste Teil – zur Kalibrierung ausgewählt.In a preferred embodiment, the average brightness of the first part of the pattern is greater than the average brightness of the second part. Accordingly, the areas of the second brightness are brighter than the areas of the fourth brightness. If the pattern is overexposed, the darker part - the second part for further development - is selected for calibration. Conversely, if the pattern is underexposed, the brighter part - the first part according to the training - is selected for calibration.

Das mit unterschiedlich hellen Teilen weitergebildete Muster lässt sich als passives Kalibriertarget realisieren, indem die Flächen der zweiten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht aufweisen als die Flächen der vierten Helligkeit.The pattern further developed with differently bright parts can be realized as a passive calibration target in that the areas of the second brightness have a higher reflectivity with respect to light than the areas of the fourth brightness.

Als Alternative zu einem Muster mit unterschiedlich hellen Teilen ist ein Muster mit Teilen, deren Kontrast sich unterscheidet, zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe geeignet. Eine entsprechende Weiterbildung sieht Flächen der vierten Helligkeit vor, die heller sind als die Flächen der zweiten Helligkeit. Infolgedessen ist der Kontrast des ersten Teils des Musters größer als der Kontrast des zweiten Teils des Musters. Aufgrund der Kontrastunterschiede wird der zweite Teil des Musters dann zur Kalibrierung herangezogen, wenn der erste Teil entweder über- oder unterbelichtet ist.As an alternative to a pattern with different bright parts, a pattern with parts whose contrast is different, suitable for solving the problem underlying the invention. A corresponding development provides areas of the fourth brightness, which are brighter than the areas of the second brightness. As a result, the contrast of the first part of the pattern is greater than the contrast of the second part of the pattern. Due to the differences in contrast, the second part of the pattern is then used for calibration if the first part is either over- or under-exposed.

Ein erster Teil und ein zweiter Teil mit unterschiedlichem Kontrast lassen sich bei einem passivem Kalibriertarget mit Flächen der vierten Helligkeit, die ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht aufweisen als die Flächen der zweiten Helligkeit, realisieren.A first part and a second part with different contrast can be realized in a passive calibration target with surfaces of the fourth brightness, which have a higher reflectivity to light than the surfaces of the second brightness.

Das Muster ist in einer bevorzugten Weiterbildung gedruckt oder gemalt. In diesem Fall umfasst das Kalibriertarget einen Träger und Farbe bzw. Tönung, die auf den Träger aufgedruckt ist, oder mit welcher der Träger bemalt ist.The pattern is printed or painted in a preferred embodiment. In this case, the calibration target comprises a support and color printed on the support or with which the support is painted.

Insbesondere kann das Kalibriertarget mindestens eine plane bzw. ebene Fläche ausbilden, die das Muster beinhaltet.In particular, the calibration target can form at least one planar surface that includes the pattern.

Bevorzugt ist das Muster zudem als Schachbrettmuster weitergebildet. Dabei bildet der erste Teil des Musters ein erstes Schachbrettmuster und der zweite Teil ein zweites Schachbrettmuster.Preferably, the pattern is also developed as a checkerboard pattern. The first part of the pattern forms a first checkerboard pattern and the second part forms a second checkerboard pattern.

Ein Schachbrettmuster ist ein aus quadratischen Flächen unterschiedlicher Helligkeit bestehendes Muster. Jeder Rand dieser Flächen bildet entweder ein Rand des Musters oder ist mit dem Rand einer weiteren Fläche deckungsgleich, deren Helligkeit sich von der Helligkeit der erstgenannten Fläche unterscheidet. Die einzelnen Flächen sind in Zeilen und Spalten zueinander fluchtend angeordnet.A checkerboard pattern is a pattern consisting of square areas of different brightness. Each edge of these surfaces either forms an edge of the pattern or is congruent with the edge of another surface, the brightness of which differs from the brightness of the former surface different. The individual surfaces are aligned in rows and columns.

Das Kalibriertarget ist in einer bevorzugten Weiterbildung Teil einer Anordnung, die neben dem Kalibriertarget eine Kamera umfasst. Insbesondere kann es sich um eine optische Kamera handeln. Im Aufnahmebereich bzw. Erfassungs- oder Sichtbereich der Kamera ist das Mittel angeordnet. Dies bedeutet, dass die von der Kamera aufgenommenen Bilder das Kalibriertarget beinhalten.The calibration target is part of an arrangement in a preferred development, which comprises a camera in addition to the calibration target. In particular, it may be an optical camera. In the recording area or detection or viewing area of the camera, the means is arranged. This means that the images taken by the camera include the calibration target.

Darüber hinaus umfasst die Anordnung in einer bevorzugten Weiterbildung mindestens ein Fahrzeug, an dem die Kamera fixiert ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzkraftfahrzeug handeln.In addition, in a preferred development, the arrangement comprises at least one vehicle to which the camera is fixed. The vehicle may be a motor vehicle, in particular a commercial vehicle.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung zudem eine Auswerteeinheit. Diese ist ausgebildet, das im Folgenden beschriebene Verfahren auszuführen.In a further preferred development, the arrangement also comprises an evaluation unit. This is designed to carry out the method described below.

Das genannte Verfahren dient dazu, die Kamera zu kalibrieren. Die einzelnen Verfahrensschritte werden vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Sofern sich der Beschreibung nichts Abweichendes entnehmen lässt, sind auch beliebige davon abweichende Reihenfolgen der Ausführung der einzelnen Schritte möglich.The above procedure is used to calibrate the camera. The individual process steps are preferably carried out in the order given. Unless otherwise stated in the description, any different sequences of execution of the individual steps are possible.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • – Aufnahme mindestens eines Bildes mit der Kamera. Im Rahmen dieses Schrittes erzeugt die Kamera ein internes zweidimensionales Bild der Gegenstände, die sich im Aufnahmebereich der Kamera befinden. Da unter anderem das Kalibriertarget im Aufnahmebereich der Kamera angeordnet ist, enthält das aufgenommene Bild eine Abbildung des Kalibriertargets. Weiterhin enthält ein erster Bereich des Bildes eine Abbildung des ersten Teils des Musters, ein zweiter Bereich des Bildes eine Abbildung des zweiten Teils des Muster.
  • – Auswählen mindestens eines Bereiches des Bildes. Bei diesem Bereich handelt es sich um den ersten Bereich oder den zweiten Bereich des Bildes. Zum Auswählen des Bereichs wird das aufgenommene Bild zu der Auswerteeinheit übertragen. Diese identifiziert in dem Bild das Muster und wählt den ersten oder zweiten Bereich entsprechend der jeweiligen Helligkeits- und Kontrastverhältnisse geeignet aus.
  • – Kalibrieren der Kamera unter Verwendung des ausgewählten Bereichs. Sobald der erste oder zweite Bereich des Bildes ausgewählt wurde, lässt sich die Kamera unter Verwendung des in dem ausgewählten Bereich enthaltenen Abbilds des ersten oder zweiten Teils des Musters mittels eines herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens kalibrieren.
The method comprises the following steps:
  • - Take at least one picture with the camera. As part of this step, the camera creates an internal two-dimensional image of the objects that are in the camera's exposure area. Since, inter alia, the calibration target is arranged in the receiving area of the camera, the captured image contains an image of the calibration target. Furthermore, a first area of the image contains an image of the first part of the pattern, a second area of the image contains an image of the second part of the pattern.
  • - Select at least one area of the image. This area is the first area or the second area of the image. To select the area, the captured image is transmitted to the evaluation unit. This identifies the pattern in the image and appropriately selects the first or second area according to the respective brightness and contrast ratios.
  • - Calibrate the camera using the selected area. Once the first or second area of the image has been selected, the camera can be calibrated using the image of the first or second part of the pattern contained in the selected area by a conventional method known in the art.

Der Bereich des Bildes wird in einer bevorzugten Weiterbildung so ausgewählt, dass der Bereich keine Fläche enthält, deren Helligkeit einer von der Kamera darstellbaren maximalen Helligkeit oder von der Kamera darstellbaren minimalen Helligkeit entspricht. Handelt es sich etwa um eine Digitalkamera mit einem Dynamikumfang von n Bit, ist die Kamera in der Lage, 2n Schattierungen darzustellen. Ein Sensor der Kamera liefert also Werte zwischen Null und 2n – 1. Ein Bereich mit dunklen Flächen, denen der Wert Null zugeordnet ist, wird weiterbildungsgemäß nicht ausgewählt. Ebenso wird ein Bereich mit hellen Flächen, denen der Wert 2n – 1 zugeordnet ist, verworfen.The area of the image is selected in a preferred development so that the area contains no area whose brightness corresponds to a maximum brightness that can be displayed by the camera or minimum brightness that can be displayed by the camera. For example, if it is a digital camera with a n-bit dynamic range, the camera will be able to display 2 n shades. Thus, a sensor of the camera provides values between zero and 2 n - 1. A region with dark areas, to which the value zero is assigned, is not selected according to further development. Likewise, an area with bright areas, which is assigned the value 2 n -1, is discarded.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise in einem Computerprogrammprodukt implementiert, dass auf der Auswerteeinheit der oben beschriebenen Anordnung ausführbar ist.The method according to the invention is preferably implemented in a computer program product that can be executed on the evaluation unit of the arrangement described above.

1 beinhaltet ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kalibriertarget. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 2 bis 4 enthalten. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugsziffern gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt: 1 includes a calibration target known in the art. Preferred embodiments of the invention are in the 2 to 4 contain. In this case, matching reference numbers designate the same or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 ein Schachbrettmuster; 1 a checkerboard pattern;

2 Schachbrettmuster unterschiedlicher Helligkeit; 2 Checkerboard pattern of different brightness;

3 Schachbrettmuster unterschiedlicher Dynamik; und 3 Checkerboard pattern of different dynamics; and

4 eine Kombination von Schachbrettmuster unterschiedlicher Helligkeit und unterschiedlicher Dynamik. 4 a combination of checkerboard patterns of different brightness and different dynamics.

Das in 1 dargestellte Schachbrettmuster 101 besteht aus schwarzen und weißen Quadraten. Die Punkte, in denen sich jeweils vier benachbarte Quadrate in ihren Spitzen treffen, sind geeignete Messpunkte. Sie lassen sich bei günstigen Lichtverhältnissen sowohl vertikal als auch horizontal exakt bestimmen. Bei ungünstigen Lichtverhältnissen kann es allerdings zu einer Überstrahlung der weißen Quadrate in die schwarze Quadrate kommen. Im Bild erscheinen infolge dessen die weißen Quadrate größer, die schwarzen Quadrate kleiner. Zudem gehen die weißen Quadrate ineinander über. Ein solches Muster erschwert die Bestimmung von Messpunkten.This in 1 illustrated checkerboard pattern 101 consists of black and white squares. The points where four adjacent squares meet at their tips are suitable measurement points. They can be determined exactly under favorable lighting conditions both vertically and horizontally. In unfavorable lighting conditions, however, the white squares can become overexposed to the black squares. As a result, the white squares appear larger and the black squares smaller in the picture. In addition, the white squares merge. Such a pattern makes the determination of measuring points difficult.

Um dieses Problem zu vermeiden, umfasst das in 2 dargestellte Muster 201 ein dunkles Schachbrettmuster 203 und ein helles Schachbrettmuster 205. Das dunkle Schachbrettmuster 203 besteht aus schwarzen und grauen Quadraten, das helle Schachbrettmuster 205 aus grauen und weißen Quadraten. Es sei bemerkt, dass der Grauton der grauen Quadrate des dunklen Schachbrettmusters 203 nicht mit dem Grauton der grauen Quadrate des hellen Schachbrettmusters 205 übereinstimmen muss.To avoid this problem, this includes in 2 illustrated pattern 201 a dark checkerboard pattern 203 and a bright checkerboard pattern 205 , The dark checkerboard pattern 203 consists of black and gray squares, the bright checkerboard pattern 205 of gray and white squares. It should be noted that the gray tone of the gray squares of the dark checkerboard pattern 203 not with the gray tone of the gray squares of the bright checkerboard pattern 205 must match.

Je nach Beleuchtungssituation wird das am besten geeignete der beiden Schachbrettmuster 203, 205 ausgewählt werden. So wird das helle Schachbrettmuster 205 bei einem dunklen Bild ausgewählt. Bei einem hellen Bild wird entsprechend das dunkle Schachbrettmuster 203 ausgewählt.Depending on the lighting situation, the most suitable of the two checkerboard patterns will be 203 . 205 to be selected. This is how the bright checkerboard pattern becomes 205 selected on a dark picture. In a bright picture, the dark checkerboard pattern becomes corresponding 203 selected.

3 beinhaltet ein Muster 301 mit einem Schachbrettmuster 303 mit hoher Dynamik und ein Schachbrettmuster 305 mit geringer Dynamik. Das Schachbrettmuster 303 besteht, wie das in 1 dargestellte Schachbrettmuster 101, aus schwarzen und weißen Quadraten. Das Schachbrettmuster 305 mit geringer Dynamik besteht ausschließlich aus grauen Quadraten unterschiedlicher Helligkeit. 3 includes a pattern 301 with a checkerboard pattern 303 with high dynamics and a checkerboard pattern 305 with low dynamics. The checkerboard pattern 303 exists, like that in 1 illustrated checkerboard pattern 101 , made of black and white squares. The checkerboard pattern 305 with low dynamics consists exclusively of gray squares of different brightness.

Aufgrund seiner hohen Dynamik bzw. seines hohen Kontrastumfangs ist das Schachbrettmuster 303 weder robust gegen Über – noch gegen Unterbelichtung. Daher wird im Falle einer Über- oder Unterbelichtung anstelle des Schachbrettmusters 303 zur Kalibrierung der Kamera das Schachbrettmuster 305 ausgewählt.Due to its high dynamics and its high contrast range is the checkerboard pattern 303 neither robust against overexposure nor underexposure. Therefore, in case of overexposure or underexposure, instead of the checkerboard pattern 303 to calibrate the camera the checkerboard pattern 305 selected.

Das in 4 dargestellte Muster 401 kombiniert das in 2 dargestellte Muster 201 mit dem in 3 dargestellte Muster 301. Das Muster 401 besteht demnach aus dem dunklen Schachbrettmuster 203, dem hellen Schachbrettmuster 205, dem Schachbrettmuster mit hoher Dynamik 303 und dem Schachbrettmuster mit geringer Dynamik 305. Durch die Kombination der beiden Muster 201, 301 lässt sich die Robustheit des Musters 401 gegenüber variierenden Beleuchtungsverhältnissen weiter verbessern.This in 4 illustrated pattern 401 combines that in 2 illustrated pattern 201 with the in 3 illustrated pattern 301 , The pattern 401 consists of the dark checkerboard pattern 203 , the bright checkerboard pattern 205 , the checkerboard pattern with high dynamics 303 and the checkerboard pattern with low dynamics 305 , By combining the two patterns 201 . 301 can the robustness of the pattern 401 continue to improve over varying lighting conditions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101
Schachbrettmustercheckerboard
201201
Mustertemplate
203203
dunkles Schachbrettmusterdark checkerboard pattern
205205
helles Schachbrettmusterbright checkerboard pattern
301301
Mustertemplate
303303
Schachbrettmuster mit hoher DynamikCheckerboard pattern with high dynamics
305305
Schachbrettmuster mit geringer DynamikCheckerboard pattern with low dynamics
401401
Mustertemplate

Claims (15)

Mittel mit einem Muster (201); wobei das Muster (201) einen ersten Teil (203, 303) und einen zweiten Teil (205, 305) umfasst; wobei der erste Teil (203, 303) aus Flächen einer ersten Helligkeit und Flächen einer zweiten Helligkeit besteht; wobei der zweite Teil (205, 305) aus Flächen einer dritten Helligkeit und Flächen einer vierten Helligkeit besteht; und wobei die Flächen der ersten Helligkeit heller als die Flächen der zweiten Helligkeit und die Flächen der dritten Helligkeit heller als die Flächen der vierten Helligkeit sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der ersten Helligkeit heller als die Flächen der dritten Helligkeit sind.Means with a pattern ( 201 ); where the pattern ( 201 ) a first part ( 203 . 303 ) and a second part ( 205 . 305 ); the first part ( 203 . 303 ) consists of areas of a first brightness and areas of a second brightness; the second part ( 205 . 305 ) consists of areas of a third brightness and areas of a fourth brightness; and wherein the areas of the first brightness are lighter than the areas of the second brightness and the areas of the third brightness are brighter than the areas of the fourth brightness; characterized in that the areas of the first brightness are brighter than the areas of the third brightness. Mittel nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der ersten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht als die Flächen der zweiten Helligkeit aufweisen; wobei die Flächen der dritten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht als die Flächen der vierten Helligkeit aufweisen; wobeiMeans according to claim 1; characterized in that the areas of the first brightness have a higher reflectivity to light than the areas of the second brightness; wherein the areas of the third brightness have a higher reflectivity to light than the areas of the fourth brightness; in which Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der zweiten Helligkeit heller als die Flächen der vierten Helligkeit sind.Means according to one of the preceding claims; characterized in that the areas of the second brightness are brighter than the areas of the fourth brightness. Mittel nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der zweiten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht aufweisen als die Flächen der vierten Helligkeit.Means according to the preceding claim; characterized in that the areas of the second brightness have a higher reflectivity to light than the areas of the fourth brightness. Mittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der vierten Helligkeit heller als die Flächen der zweiten Helligkeit sind.Composition according to claim 1 or claim 2; characterized in that the areas of the fourth brightness are brighter than the areas of the second brightness. Mittel nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der vierten Helligkeit ein höheres Reflexionsvermögen gegenüber Licht aufweisen als die Flächen der zweiten Helligkeit.Means according to the preceding claim; characterized in that the areas of the fourth brightness have a higher reflectivity to light than the areas of the second brightness. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (201) gedruckt oder gemalt ist.Means according to one of the preceding claims; characterized in that the pattern ( 201 ) is printed or painted. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel mindestens eine plane Fläche ausbildet; wobei die Fläche das Muster (201) beinhaltet.Means according to one of the preceding claims; characterized in that the means forms at least one planar surface; where the area is the pattern ( 201 ) includes. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Schachbrettmuster den ersten Teil (203, 303) und ein zweites Schachbrettmuster den zweiten Teil (205, 305) bildet.Means according to one of the preceding claims; characterized in that a first checkerboard pattern comprises the first part ( 203 . 303 ) and a second checkerboard pattern the second part ( 205 . 305 ). Anordnung mit einem Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch mindestens eine Kamera; wobei das Mittel im Aufnahmebereich der Kamera angeordnet ist.Arrangement with an agent according to one of the preceding claims; characterized by at least one camera; wherein the means is arranged in the receiving area of the camera. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; gekennzeichnet durch mindestens ein Fahrzeug; wobei die Kamera an dem Fahrzeug fixiert ist.Arrangement according to the preceding claim; characterized by at least one vehicle; the camera being fixed to the vehicle. Anordnung nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche; gekennzeichnet durch mindestens eine Auswerteeinheit; wobei die Anordnung ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der nachstehenden zwei Ansprüche auszuführen.Arrangement according to one of the preceding two claims; marked by at least one evaluation unit; in which the arrangement is adapted to carry out a method according to one of the following two claims. Verfahren zur Kalibrierung einer Kamera; wobei die Kamera Bestandteil einer Anordnung nach einem der vorhergehenden drei Ansprüche ist; mit den folgenden Verfahrensschritten: – Aufnahme mindestens eines Bildes; – Auswählen mindestens eines Bereichs des Bildes, wobei der ausgewählte Bereich eine Abbildung des ersten Teils (203, 303) oder des zweiten Teils (205, 305) des Musters (201) ist; und – Kalibrieren der Kamera unter Verwendung des ausgewählten Bereichs.Method for calibrating a camera; the camera being part of an arrangement according to one of the preceding three claims; with the following process steps: - taking at least one image; Selecting at least one region of the image, the selected region being an image of the first part ( 203 . 303 ) or the second part ( 205 . 305 ) of the pattern ( 201 ); and - calibrating the camera using the selected area. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Bildes so ausgewählt wird, dass der Bereich keinen Teilbereich enthält, dessen Helligkeit einer von der Kamera darstellbaren maximalen Helligkeit oder einer von der Kamera darstellbaren minimalen Helligkeit entspricht.Method according to the preceding claim; characterized in that the region of the image is selected such that the region does not contain a partial region whose brightness corresponds to a maximum brightness that can be displayed by the camera or to a minimum brightness that can be displayed by the camera. Computerprogrammprodukt, das auf der Auswerteinheit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 ausführbar ist und die Verfahrensschritte Auswählen und Kalibrieren eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 oder 14 implementiert.Computer program product executable on the evaluation unit of an arrangement according to one of Claims 10 to 12 and implementing the method steps of selecting and calibrating a method according to one of Claims 13 or 14.
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