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Die Erfindung betrifft ein Kalibriersystem für eine Kameraeinheit eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Kalibrieren einer Kameraeinheit eines Fahrzeugs.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Kalibrierung einer Kameraeinheit zu vereinfachen und zu verbessern.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kalibriersystem für eine Kameraeinheit eines Fahrzeugs. Das Kalibriersystem weist dabei die folgenden Elemente auf:
- – ein Kalibrierobjekt in der Umgebung des Fahrzeugs,
- – eine Kameraeinheit, die in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist und deren Erfassungsbereich auf das Kalibrierobjekt gerichtet ist,
- – einen Entfernungsmesser zum Erfassen einer aktuellen Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt, und
- – eine im Erfassungsbereich der Kameraeinheit angeordnete und auf die Kameraeinheit gerichtete Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines optischen Codes,
wobei der Entfernungsmesser die erfasste Entfernung an die Anzeigeeinheit übermittelt und die Anzeigeeinheit die Entfernung in den Code kodiert und den Code anzeigt, und wobei die Kameraeinheit den Code optisch erfasst und dekodiert und auf Basis der mittels des Codes bekannten Entfernung zum Kalibrierobjekt und mittels des Kalibrierobjekts eine Kalibrierung der Kameraeinheit durchführt.
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Das Fahrzeug kann ein PKW, LKW, Bus, Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug (beispielsweise Schiff), oder ein Luftfahrzeug sein.
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Das Kalibrierobjekt ist bevorzugt eine Tafel oder ein ähnlicher Aufbau mit einer Musterdarstellung. Die Musterdarstellung weist insbesondere geometrische Muster in Form eines Testbilds auf. Die Musterdarstellung weist weiterhin bevorzugt normierte Farben sowie für die Ränder der Musterdarstellung charakteristische Symbole auf. Das Kalibrierobjekt befindet sich in der Umgebung des Fahrzeugs, das heißt insbesondere in der näheren Umgebung des Fahrzeugs, bevorzugt in einem Abstand von insbesondere 1 m, 2 m, 3 m, 5 m, 7 m, 10 m, 15 m, 20 m, 30 m, 40 m, oder 50 m. Die Kameraeinheit ist insbesondere eine Kameraeinheit des Fahrzeugs. Diese kann auch „Fahrzeugkamera” genannt werden. Sie befindet sich in einem Inneren des Fahrzeugs, bevorzugt hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs, oder an dem Fahrzeug, insbesondere an einer Vorderseite oder an einem Rahmen des Fahrzeugs. Die Kameraeinheit nimmt insbesondere ein Bild der Musterdarstellung auf, und vergleicht das aufgenommene Bild der Musterdarstellung mit einem gespeicherten Abbild der Musterdarstellung. Um die Kalibrierung auf Basis der erfassten Musterdarstellung des Kalibrierobjekts jedoch korrekt durchführen zu können, ist weiterhin eine Information bezüglich der Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt notwendig. Dazu erfasst der Entfernungsmesser eine aktuelle Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt.
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Der Entfernungsmesser ist zumindest eines aus: Ultraschallabstandsmesser, Infrarotabstandsmesser, Laserentfernungsmesser, Radarabstandsmesser. Mittels des erfassten Kalibrierobjekts und des somit bekannten Abstands zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt ist eine Kalibrierung der Kameraeinheit für die Kameraeinheit durchführbar. Insbesondere im Falle eines Ultraschallabstandsmessers, eines Infrarotabstandsmessers, eines Laserentfernungsmessers, oder eines Radarabstandsmessers emittiert der jeweilige Entfernungsmesser eine Welle, die vorteilhaft am Fahrzeug, und insbesondere an der Kameraeinheit des Fahrzeugs reflektiert wird. Die reflektierte Welle wird vom Entfernungsmesser erfasst. Hierbei findet eine Zeitmessung durch den Entfernungsmesser statt, um die Laufzeit zwischen der emittierten Welle und der erfassten reflektierten Welle zu ermitteln. Die halbe Laufzeit korreliert dann mit einer Entfernung zwischen dem Entfernungsmesser und dem Fahrzeug oder der Kameraeinheit in Abhängigkeit von der vorherrschenden Ausbreitungsgeschwindigkeit der jeweiligen emittierten Welle.
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Die Kameraeinheit weist insbesondere eine Kamera mit einer entsprechenden Optik und eine Recheneinheit auf. Bevorzugt weist die Kameraeinheit eine Speichereinheit auf, die insbesondere in der Ausführung als flüchtiger Speicher der Kameraeinheit primär der Recheneinheit zur Datenverarbeitung dient. Die Recheneinheit ist insbesondere dazu ausgeführt, Kalibrierparameter zu ermitteln und diese in einem permanenten Speicher der Kameraeinheit abzulegen.
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Der optische Code ist bevorzugt ein Binärcode. Der Binärcode ist insbesondere ein Code, bei dem die Informationen durch eine Abfolge von genau zwei verschiedenen Symbolarten dargestellt wird. Weiterhin bevorzugt wird ein Code verwendet, bei dem mehr als zwei Symbolarten verwendet werden. Der jeweilige Code, bevorzugt der Binärcode, wird insbesondere in einem Raster von bevorzugt schwarzen und weißen Symbolen angezeigt, wobei sich dieses Raster eindimensional oder weiterhin bevorzugt zweidimensional über eine Fläche erstreckt. Ein möglicher Code ist ein Strichcode.
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Der optische Code wird bevorzugt – im Gegensatz zum elektronischen Code – durch ein optisches Erfassungsmittel ausgelesen. Ein solches optisches Erfassungsmittel kann ein Laserscanner oder eine Kamera sein. Erfindungsgemäß wird zum Auslesen des optischen Codes die Kameraeinheit selbst verwendet. Vorteilhaft ist hierdurch kein weiteres und separates Gerät notwendig.
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Das Dekodieren des Codes bedeutet insbesondere, aus dem optisch erfassten Code eine digitale Information zu generieren, und die digitale Information als einen Zahlenwert für die Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt zu interpretieren.
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In anderen Worten wird die Information der Entfernung auf dem Weg von dem Entfernungsmesser zum Kalibrierobjekt, die vom Entfernungsmesser ermittelt wird, in einen optischen Code kodiert, von der Anzeigeeinheit angezeigt, von der Kameraeinheit des Fahrzeugs erfasst und zum Bereitstellen einer numerischen Zahl bezüglich der Entfernung dekodiert. Somit wird die Information über die Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt mittels der Anzeige des optischen Codes und mittels der Erfassung der Kameraeinheit des Codes von der Anzeigeeinheit an die Kameraeinheit übertragen. Der Kameraeinheit steht hierdurch die Information der Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibrierobjekt zur Verfügung.
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Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass zur Kalibrierung einer Kameraeinheit eines Fahrzeugs kein weiteres Gerät als die Kameraeinheit selbst am Fahrzeug notwendig ist, und dass die Kalibriergenauigkeit dadurch erhöht wird, dass der Kameraeinheit instantan eine Information über die Entfernung zwischen der Kameraeinheit und dem Kalibriereobjekt zur Verfügung steht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist eine Oberfläche des Kalibrierobjekts farbliche und/oder geometrische Muster auf.
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Die farbigen Muster dienen vorteilhaft einer Farbkalibrierung der Kamera. Dann findet die Kalibrierung der Kamera insbesondere mit einem vorgegebenen Außenlichtspektrum statt, sodass das Spektrum der reflektierten Lichtwellen von dem farblichen Muster immer die gleiche und bekannte Verteilung aufweist. Dagegen dient das geometrische Muster vorteilhaft einer geometrischen Entzerrung der Kameraeinheit. Das geometrische Muster weist zu diesem Zweck insbesondere bekannte geometrische Figuren auf, insbesondere gerade Linien, Quadrate, Dreiecke, Kreise, oder ähnliche geometrische Muster. Die Kalibrierung der Kameraeinheit erfolgt insbesondere durch einen Abgleich der erfassten Muster mit einem jeweiligen gespeicherten Muster. Durch die Differenz des erfassten Musters und des gespeicherten Musters kann auf eine Verzerrung geschlossen werden. Durch eine Inversion oder eine entsprechend andere gleichwertige Berechnung wird eine Entzerrungsfunktion ermittelt, die so gestaltet ist, dass sie sich mit der Verzerrung aufhebt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Entfernungsmesser in einer Umgebung des Fahrzeugs angeordnet.
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Gemäß dieser Ausführungsform wird der Entfernungsmesser vorteilhaft in der Umgebung des Fahrzeugs angeordnet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Entfernungsmesser optische Mechanismen oder akustische Mechanismen nutzt, um die Entfernung zwischen dem Kalibrierobjekt und dem Fahrzeug zu ermitteln. Vorteilhaft ist insbesondere bei Anwendung optischer oder akustischer Mechanismen der Entfernungsmesser auf einer Strecke zwischen dem Kalibrierobjekt und dem Fahrzeug angeordnet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Entfernungsmesser am Kalibrierobjekt angeordnet.
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Nutzt der Entfernungsmesser optische oder akustische Mechanismen, insbesondere über die Laufzeitmessung von Ultraschall, oder über die Laufzeitmessung von Laserlicht oder Infrarotlicht, oder über eine Phasendifferenzmessung einer mit einer Welle modulierten ausgesendeten Lichtwelle von Laserlicht oder Infrarotlicht, so entspricht insbesondere die halbe Laufzeit einer Entfernung zwischen dem Kalibrierobjekt und damit vorteilhaft auch dem Entfernungsmesser und dem Fahrzeug. Vorteilhaft bietet sich in dieser Ausführungsform eine besonders leichte Berechnung der Entfernung aus einer Laufzeit aus einer am Entfernungsmesser emittierten und am Fahrzeug reflektierten Welle oder durch eine Phasendifferenzmessung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sendet der Entfernungsmesser eine elektromagnetische oder akustische Welle zur Kameraeinheit aus und führt eine Laufzeitmessung zwischen dem Aussenden der Welle und der an dem Kalibrierobjekt empfangenen Reflexion der Welle an der Kameraeinheit durch.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Code ein Strichcode.
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Ein Strichcode ist insbesondere eine Abfolge von Strichen in einer Richtung, wobei insbesondere die Abstände der Striche und insbesondere auch die Dicke der Striche einen Code ausbilden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Code ein zweidimensionaler Code.
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Der zweidimensionale Code bietet insbesondere den Vorteil, effizient auf einer vordefinierten Fläche eine relativ große Datenmenge zu kodieren.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der zweidimensionale Code eine Abfolge von schwarzen und weißen Rechtecken auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Kalibrierobjekt eine Kalibrierwand.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Kameraeinheit eines Fahrzeugs. In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt das Erfassen einer aktuellen Entfernung zwischen einer Kameraeinheit und einem Kalibrierobjekt durch einen Entfernungsmesser, wobei das Kalibrierobjekt in der Umgebung des Fahrzeugs angeordnet ist und die Kameraeinheit in oder an dem Fahrzeug angeordnet ist und wobei der Erfassungsbereich der Kameraeinheit auf das Kalibrierobjekt gerichtet ist. Im weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt das Übermitteln der erfassten Entfernung an eine Anzeigeeinheit durch den Entfernungsmesser, wobei die Anzeigeeinheit im Erfassungsbereich der Kameraeinheit angeordnet und auf die Kameraeinheit gerichtet ist. Anschließend findet das Kodieren der Entfernung in einen optischen Code durch die Anzeigeeinheit und Anzeigen des optischen Codes durch die Anzeigeeinheit statt. Danach erfolgt das optische Erfassen des optischen Codes und Dekodieren des optischen Codes durch die Kameraeinheit, und das Durchführen einer Kalibrierung der Kameraeinheit auf Basis der mittels des Codes bekannten Entfernung zum Kalibrierobjekt und mittels des Kalibrierobjekts.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung des im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Kalibriersystem vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein Kalibriersystem für eine Kameraeinheit eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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2 ein Verfahren zum Kalibrieren einer Kameraeinheit eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt ein Kalibriersystem 1 für eine Kameraeinheit 5 eines Fahrzeugs 100. Das Kalibriersystem 1 weist ein Kalibrierobjekt 3 mit geometrischen Mustern in der Umgebung des Fahrzeugs 100 auf. Das Kalibrierobjekt 3 ist des Weiteren eine vor einer Front des Fahrzeugs 100 angeordnete Kalibrierwand. Weiterhin weist das Kalibriersystem 1 eine Kameraeinheit 5 auf, die an dem Fahrzeug 100 angeordnet ist und deren Erfassungsbereich auf das Kalibrierobjekt 3 gerichtet ist. Ein Entfernungsmesser 7 des Kalibriersystems 1 dient außerdem zum Erfassen der aktuellen Entfernung zwischen der Kameraeinheit 5 und dem Kalibrierobjekt 3. Der Entfernungsmesser 7 ist außerdem in einer Umgebung des Fahrzeugs 100 angeordnet, insbesondere am Kalibrierobjekt 3 und sendet eine elektromagnetische oder akustische Welle zur Kameraeinheit 5 aus, um eine Laufzeitmessung zwischen dem Aussenden der Welle am Entfernungsmesser 7 über die Reflexion der Welle an der Kameraeinheit 5 und der an dem Entfernungsmesser 7 an dem Kalibrierobjekt 3 empfangenen Reflexion durchzuführen. Der Entfernungsmesser 7 ist weiterhin dazu ausgeführt, die erfasste Entfernung an eine im Erfassungsbereich der Kameraeinheit 5 angeordnete und auf die Kameraeinheit 5 gerichtete Anzeigeeinheit 9 zu übermitteln. Ist dies geschehen, kodiert die Anzeigeeinheit 9 die Entfernung in einen Code und zeigt einen Wert über die ermittelte Entfernung in Form eines optischen Codes. Der Code ist hierbei ein zweidimensionaler Binärcode, wobei der zweidimensionale Code eine Abfolge von schwarzen und weißen Rechtecken aufweist. Die Kameraeinheit 5 erfasst den Code optisch und dekodiert diesen. Auf Basis der mittels des Codes bekannten Entfernung zum Kalibrierobjekt 3 und mittels des Kalibrierobjekts 3 führt die Kameraeinheit 5 eine Kalibrierung durch.
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2 zeigt ein Verfahren zum Kalibrieren einer Kameraeinheit 5 eines Fahrzeugs 100. In einem ersten Schritt des Verfahrens erfasst S1 ein Entfernungsmesser 7 eine aktuelle Entfernung zwischen der Kameraeinheit 5 und einem Kalibrierobjekt 3, wobei das Kalibrierobjekt 3 in der Umgebung des Fahrzeugs 100 angeordnet ist und die Kameraeinheit 5 in oder an dem Fahrzeug 100 angeordnet ist und wobei der Erfassungsbereich der Kameraeinheit 5 auf das Kalibrierobjekt 3 gerichtet ist. Im nächsten Schritt übermittelt S2 der Entfernungsmesser 7 die erfasste Entfernung an eine Anzeigeeinheit 9, wobei die Anzeigeeinheit 9 im Erfassungsbereich der Kameraeinheit 5 angeordnet und auf die Kameraeinheit 5 gerichtet ist. Schließlich kodiert S3 die Anzeigeeinheit 9 die vom Entfernungsmesser 7 ermittelte Entfernung in einen optischen Code und zeigt den optischen Code an. Dem folgt das optische Erfassen 34 des optischen Codes und das Dekodieren des optischen Codes durch die Kameraeinheit 5, und das Durchführen S5 einer Kalibrierung der Kameraeinheit 5 auf Basis der mittels des Codes bekannten Entfernung zum Kalibrierobjekt 3 und mittels des Kalibrierobjekts 3, ebenfalls durch die Kameraeinheit 5.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kalibriersystem
- 3
- Kalibrierobjekt
- 5
- Kameraeinheit
- 7
- Entfernungsmesser
- 9
- Anzeigeeinheit
- 100
- Fahrzeug
- S1
- Erfassen
- S2
- Übermitteln
- S3
- Kodieren
- S4
- Optisches Erfassen
- S5
- Durchführen
