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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Sensors eines Fahrzeugs.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 010 863 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung zumindest eines an einem Fahrzeug angeordneten Sensors relativ zu dem Fahrzeug bekannt, wobei mittels des Sensors eine Folge von Bildern aufgenommen wird und in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern korrespondierende Bildpunkte ermittelt werden. Bei der Kalibrierung wird eine Fahrzeugbewegung ermittelt, die eine Rotation und/oder Translation umfasst. Die Translationsbewegung ist dabei eine horizontale Fahrbewegung des Fahrzeugs, die beispielsweise über eine Rad-Drehrate ermittelt werden kann. Auf diese Weise ist es jedoch nicht möglich, den optischen Sensor beim Starten des Fahrzeugs unmittelbar nach dem Einschalten im Rahmen eines Funktionstests zu kalibrieren oder die Kalibration des optischen Sensors zu überprüfen, weil das Fahrzeug in diesem Funktionszustand noch nicht fährt. Insbesondere bei Fahrzeugen, die über autonome oder teilautonome Fahrfunktionen verfügen, muss allerdings nach dem Einschalten und vor dem ersten Anfahren ein Funktionstest durchgeführt werden, wobei es auch einer Kalibrierung und/oder Überprüfung einer Kalibrierung des optischen Sensors des Fahrzeugs bedarf. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist somit, dass ein solcher Funktionstest hiermit nicht durchführbar ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Sensors eines Fahrzeugs zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird: Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst indem ein Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Sensors eines Fahrzeugs geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Es wird ein erstes Bild mit dem optischen Sensor in einer ersten Fahrzeugposition des Fahrzeugs aufgenommen. Anschließend wird das Fahrzeug in eine weitere Fahrzeugposition, die von der ersten Fahrzeugposition verschieden ist, translatorisch verlagert. In der weiteren Fahrzeugposition wird ein weiteres Bild mit dem optischen Sensor aufgenommen. Die Schritte des translatorischen Verlagerns des Fahrzeugs sowie des Aufnehmens eines weiteren Bildes werden vorzugsweise wiederholt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Bildern in einer vorbestimmten Anzahl von verschiedenen Fahrzeugpositionen aufgenommen ist. Schließlich wird der optische Sensor anhand der in den verschiedenen Fahrzeugpositionen aufgenommenen Bilder kalibriert. Dabei ist vorgesehen, dass das Fahrzeug in vertikaler Richtung translatorisch verlagert wird, das heißt insbesondere in Fahrzeug-Hochrichtung, und dass die translatorische Verlagerung mittels eines höhenverstellbaren Fahrwerks bewirkt wird. Auf diese Weise kann die Kalibrierung des optischen Sensors ohne Fahrbewegung, insbesondere ohne Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs erfolgen, weil statt einer horizontalen Bewegungskomponente eine vertikale Bewegungskomponente zur Kalibrierung genutzt wird. Diese vertikale, translatorische Verlagerung kann in einfacher Weise durch ein bei modernen Fahrzeugen typischerweise ohnehin vorhandenes, höhenverstellbares Fahrwerk bewirkt werden, sodass mit dem Verfahren keine Zusatzkosten verbunden sind und vielmehr ohnehin vorhandene Komponenten sinnvoll genutzt werden. Es ist so möglich, den optischen Sensor im Stand des Fahrzeugs und insbesondere nach dem Einschalten sowie vor dem Anfahren zu kalibrieren, und damit insbesondere die Kalibration des optischen Sensors in einen Funktionstest beim Aufstarten des Kraftfahrzeugs zu integrieren. Somit ist das Verfahren insbesondere auch geeignet zur Anwendung bei Fahrzeugen, welche autonome oder teilautonome Fahrfunktionen aufweisen.
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Unter einem Kalibrieren des optischen Sensors wird hier auch ein Überprüfen einer vorhandenen Kalibration des optischen Sensors verstanden, wobei beispielsweise bei der ursprünglichen Kalibration festgelegte Parameter verändert werden können, wenn im Rahmen des Verfahrens festgestellt wird, dass sich die Kalibration geändert hat, wobei solche Parameter aber auch konstant gehalten werden können, wenn im Rahmen des Verfahrens festgestellt wird, dass die bestehende Kalibration noch gültig und/oder anwendbar ist.
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Der optische Sensor ist bevorzugt als Kamera oder als Kamerasystem, insbesondere aus einer Mehrzahl von Kameras, ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die wenigstens eine Kamera des optischen Sensors ein Weitwinkelobjektiv auf. Der optische Sensor kann auch wenigstens einen Radar- oder Lidar-Sensor aufweisen.
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Im Rahmen des Verfahrens werden insbesondere aus verschiedenen Perspektiven gewonnene Bilder des optischen Sensors herangezogen, wobei die verschiedenen Perspektiven durch die translatorische Verlagerung des Fahrzeugs erhalten werden. Auf diese Weise ist es ohne weiteres und mit dem Fachmann grundsätzlich bekannten Kalibrierungsalgorithmen möglich, den optischen Sensor - insbesondere relativ zu einem Fahrzeug-Koordinatensystem - zu kalibrieren. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass mittels des höhenverstellbaren Fahrwerks genau bekannt ist, um welche Distanz das Fahrzeug translatorisch verlagert wird. Besonders bevorzugt ist auch die absolute Höhe des Fahrzeugs und damit auch des am Fahrzeug ortsfest angeordneten optischen Sensors in einem das höhenverstellbare Fahrwerk ansteuernden Steuergerät bekannt.
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Es ist möglich, dass das Fahrzeug nur einmal translatorisch verlagert wird, wobei nur zwei Bilder aufgenommen werden, nämlich ein erstes Bild in der ersten Fahrzeugposition und ein zweites Bild - nach der translatorischen Verlagerung - in einer zweiten, von der ersten Fahrzeugposition verschiedenen Fahrzeugposition, in welche das Fahrzeug von der ersten Fahrzeugposition durch translatorisches Verlagern gelangt. In diesem Fall werden die entsprechenden Schritte nur einmal durchgeführt und nicht wiederholt. Es ist aber auch möglich, eine größere Anzahl von Bildern aufzunehmen und dies insbesondere in einer größeren Anzahl von Fahrzeugpositionen durchzuführen, wobei dann die translatorische Verlagerung des Fahrzeugs sowie das Aufnehmen eines weiteren Bildes in eine jeweils neue Fahrzeugposition so oft wiederholt wird, bis eine vorbestimmte Anzahl von Bildern in einer vorbestimmten Anzahl von Fahrzeugpositionen aufgenommen ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die verschiedenen Bilder so aufgenommen werden, dass in benachbarten Fahrzeugpositionen aufgenommene Bilder einen zumindest bereichsweise überlappenden Bildinhalt aufweisen. Insbesondere auf diese Weise ist eine Kalibrierung einfach und mit hoher Genauigkeit möglich. Unter benachbarten Fahrzeugpositionen werden dabei insbesondere Fahrzeugpositionen verstanden, die einander unmittelbar benachbart sind, wobei zwischen zwei benachbarten Fahrzeugpositionen keine weitere Fahrzeugposition angeordnet ist. Dass die in den benachbarten Fahrzeugpositionen aufgenommenen Bilder einen zumindest bereichsweise überlappenden Bildinhalt aufweisen bedeutet insbesondere, dass die Bildausschnitte dieser aufgenommenen Bilder bereichsweise miteinander überlappen. Es kann so eine Verlagerung identischer Bildpunkte in den Bildern mit der translatorischen Fahrzeugbewegung im realen Raum verglichen werden, wodurch eine Kalibrierung des optischen Sensors erhalten werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der optische Sensor beim Starten des Fahrzeugs kalibriert wird. Auf diese Weise kann das Verfahren - wie bereits ausgeführt - vor dem ersten Anfahren insbesondere als Teil eines Funktionstests durchgeführt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als erste Fahrzeugposition eine niedrigste Fahrzeugposition der verschiedenen Fahrzeugpositionen und/oder eine niedrigstmögliche Fahrzeugposition gewählt wird. Unter einer niedrigsten Fahrzeugposition der verschiedenen Fahrzeugpositionen wird dabei eine Fahrzeugposition verstanden, die in vertikaler Richtung - also in Fahrzeug-Hochrichtung - gesehen am weitesten unten, also am nächsten an einer Aufstandsfläche des Fahrzeugs, angeordnet ist, wobei alle anderen zur Kalibrierung des optischen Sensors verwendeten Fahrzeugpositionen über der ersten Fahrzeugposition, also höher als die erste Fahrzeugposition, angeordnet sind. Unter einer niedrigstmöglichen Fahrzeugposition wird eine in vertikaler Richtung gesehen niedrigste Fahrzeugposition verstanden, die technisch bei normaler Betriebsweise mit dem höhenverstellbaren Fahrwerk erreichbar ist. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass das Fahrzeug nicht zu einem späteren Zeitpunkt noch in eine niedrigere Fahrzeugposition abgesenkt werden muss, wobei vielmehr die Kalibrierung in der niedrigsten Fahrzeugposition startet, und das Fahrzeug letztlich ausgehend hiervon in die zum Anfahren erforderliche Fahrposition verlagert werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug beim Abstellen in die niedrigste oder niedrigstmögliche Fahrzeugposition abgesenkt wird. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Kalibration bei einem nächsten Starten des Fahrzeugs sehr schnell beginnen kann, weil die erste Bildaufnahme gleich in derjenigen Fahrzeugposition durchgeführt werden kann, in der das Fahrzeug abgestellt wurde, sodass es vor Aufnahme des ersten Bildes keiner translatorischen Verlagerung des Fahrzeugs bedarf. Als weiterer Vorteil kommt zum anderen hinzu, dass das Fahrzeug in der niedrigsten oder niedrigstmöglichen Fahrzeugposition bevorzugt soweit absenkt sein kann, dass sich keine höheren Lebewesen, beispielsweise Menschen oder größere Haustiere wie Hunde, Katzen oder dergleichen, unter dem Fahrzeug anordnen können, während das Fahrzeug abgestellt ist. Der Fahrer muss dann vor dem Anfahren nicht überprüfen, ob sich ein solches höheres Lebewesen unter dem Fahrzeug befindet, sondern kann vielmehr davon ausgehen, dass der Anfahrvorgang gefahrlos durchgeführt werden kann. Auch bedarf es keiner zusätzlichen Sensorik zur Überwachung des Raumes unterhalb eines Fahrzeug-Unterbodens.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen dem Unterboden des Fahrzeugs und der Aufstandsfläche des Fahrzeugs in der niedrigsten oder niedrigstmöglichen Fahrzeugposition weniger als 15 cm, vorzugsweise weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 5 cm, vorzugsweise höchstens 3 cm, beträgt. Bei diesen Abständen ist gewährleistet, dass jedenfalls keine höheren Lebewesen unter dem Fahrzeug angeordnet sein können, wenn dieses gestartet wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug in dem - gegebenenfalls wiederholten - Schritt des translatorischen Verlagerns ausgehend von der niedrigsten oder niedrigstmöglichen Fahrzeugposition bis zu einer letzten Fahrzeugposition, in der ein letztes Bild aufgenommen wird, sukzessive angehoben wird. Dies hat den Vorteil, dass die translatorische Verlagerung in nur eine Richtung erfolgt, was die Kalibration und auch den Vorgang der translatorischen Verlagerung selbst sehr einfach gestaltet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das letzte Bild der aufgenommenen Bilder in einer Fahrzeugposition aufgenommen wird, die eine Fahrposition des Fahrzeugs ist. Hierdurch kann die Zeit zwischen dem Beenden der Kalibration und insbesondere auch des Funktionstests einerseits und dem Anfahren andererseits verkürzt werden, da es nach der Kalibration keiner Veränderung der Höhe des Fahrzeugs durch das höhenverstellbare Fahrwerk mehr bedarf. Vielmehr kann das Fahrzeug direkt in derjenigen Fahrzeugposition anfahren, in welcher das letzte Bild aufgenommen wurde.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand der aufgenommenen Bilder eine räumliche Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs durchgeführt wird. Eine solche räumliche Rekonstruktion ist insbesondere auf der Grundlage von Algorithmen, die unter dem Begriff „structure-from-motion“ oder „stereovision“ bekannt sind, möglich. Insbesondere ist eine solche räumliche Rekonstruktion der Umgebung möglich, wenn der optische Sensor eine Mehrzahl von Kameras, vorzugsweise mit Weitwinkelobjektiv, oder eine Mehrzahl von Radar- oder Lidar-Sensoren aufweist. Das Kalibrationsverfahren kann so zusätzlich vorteilhaft verwendet werden, um weitere Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs zu erhalten, wobei diese zusätzlichen Informationen insbesondere zur Freigabe des Anfahrens verwendet werden können.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass das Verfahren in einem Personenkraftwagen durchgeführt wird. Der optische Sensor ist also insbesondere in oder an einem Personenkraftwagen angeordnet. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits beschriebenen Vorteile.
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Das höhenverstellbare Fahrwerk ist insbesondere ein aktives Fahrwerk.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Kalibrieren eines optischen Sensors eines Fahrzeugs in Form eines Flussdiagramms.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Kalibrieren eines optischen Sensors eines Fahrzeugs nach Art eines Flussdiagramms. Dabei wird das Fahrzeug in einem ersten Schritt S1 gestartet. Nach dem Starten wird in einem zweiten Schritt S2 ein erstes Bild mit dem optischen Sensor in einer ersten Fahrzeugposition des Fahrzeugs aufgenommen. In einem dritten Schritt S3 wird das Fahrzeug translatorisch in eine weitere, von der ersten Fahrzeugposition verschiedene Fahrzeugposition verlagert, und in einem vierten Schritt S4 wird ein weiteres Bild mit dem optischen Sensor in der weiteren Fahrzeugposition aufgenommen.
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Dabei ist vorgesehen, dass das Fahrzeug in dem dritten Schritt S3 in vertikaler Richtung translatorisch verlagert wird, wobei diese translatorische Verlagerung mittels eines höhenverstellbaren Fahrwerks des Fahrzeugs bewirkt wird.
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Der dritte Schritt S3 und der vierte Schritt S4 werden gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung so lange wiederholt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Bildern in einer vorbestimmten Anzahl von Fahrzeugpositionen aufgenommen ist. Beträgt die vorbestimmte Anzahl von Bildern sowie die vorbestimmte Anzahl von Fahrzeugpositionen 2, bedarf es keiner Wiederholungen der Schritte S3 und S4.
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In einem fünften Schritt S5 wird der optische Sensor anhand der in den verschiedenen Fahrzeugpositionen aufgenommenen Bilder kalibriert.
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Vorzugsweise erfolgt in einem sechsten Schritt S6 das Anfahren des Fahrzeugs nach dem erfolgreich abgeschlossenen Kalibrieren und/oder nach einem erfolgreich abgeschlossenen Funktionstest, der das Kalibrieren des optischen Sensors beinhaltet.
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Auf diese Weise kann das Verfahren zum Kalibrieren des optischen Sensors im Stand des Fahrzeugs und insbesondere vor einem ersten Anfahren nach dem Starten durchgeführt werden, so dass das Verfahren insbesondere Teil eines initialen Funktionstests vor der eigentlichen Inbetriebnahme des Fahrzeugs, d.h. dem Anfahren, sein kann.
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Die verschiedenen Bilder werden bevorzugt so aufgenommen, dass in unmittelbar einander benachbarten Fahrzeugpositionen aufgenommene Bilder einen zumindest bereichsweise überlappenden Bildinhalt aufweisen.
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Als erste Fahrzeugposition wird in dem zweiten Schritt S2 bevorzugt eine niedrigste Fahrzeugposition der verschiedenen Fahrzeugpositionen und/oder eine niedrigstmögliche Fahrzeugposition gewählt.
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Besonders bevorzugt wird das Fahrzeug beim Abstellen in die niedrigste oder niedrigstmögliche Fahrzeugposition abgesenkt, sodass diese Fahrzeugposition direkt nach dem Starten in dem ersten Schritt S1 zur Verfügung steht, ohne dass das Fahrzeug zunächst translatorisch in vertikaler Richtung verlagert werden muss.
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Ein Abstand zwischen einem Unterboden des Fahrzeugs und einer Aufstandsfläche desselben, auf welcher insbesondere die Räder des Fahrzeugs aufstehen, beträgt in der niedrigsten oder niedrigstmöglichen Fahrzeugposition bevorzugt weniger als 15 cm, vorzugsweise weniger als 10 cm, vorzugsweise weniger als 5 cm, vorzugweise höchstens 3 cm. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich keine höheren Lebewesen, wie beispielsweise Menschen, Hunde, Katzen oder dergleichen, unter dem Fahrzeug verbergen können, sodass der Anfahrvorgang sicher erfolgen kann. Die Sicherheit des Anfahrvorgangs kann so in einfacher und kostengünstiger Weise gewährleistet werden, ohne dass es einer separaten Überwachung eines Raumes unterhalb des Unterbodens des Fahrzeugs bedürfte.
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Vorzugsweise wird das Fahrzeug in dem wiederholten dritten Schritt S3 ausgehend von der niedrigsten oder niedrigstmöglichen Fahrzeugposition bis zu einer letzten Fahrzeugposition, in der ein letztes Bild aufgenommen wird, sukzessive angehoben.
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Das letzte Bild der aufgenommenen Bilder wird bevorzugt in einer Fahrposition des Fahrzeugs aufgenommen, so dass nach der letzten Bildaufnahme und vor dem Anfahrvorgang keine weitere translatorische Verlagerung des Fahrzeugs in vertikaler Richtung mehr nötig ist.
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Vorzugsweise wird anhand der aufgenommenen Bilder eine räumliche Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs durchgeführt, insbesondere in dem fünften Schritt S5, was zu einer Freigabe des Anfahrvorgangs in vorteilhafter Weise genutzt werden kann, so dass gewährleistet ist, dass das Fahrzeug in dem sechsten Schritt S6 gefahrlos anfahren kann.
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Das Verfahren wird bevorzugt in einem Personenkraftwagen oder für einen Personenkraftwagen durchgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011010863 A1 [0002]
