DE102018103060B3 - Verfahren zur Lageschätzung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Lageschätzung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lageschätzung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schrittea) Überprüfen, ob Basisaufschaltbedingungen für die Aufschaltung der aktiven Triangulation erfüllt sind und bejahendenfalls,b) Projizieren einer Lichtverteilung in einer Fahrzeugfrontszene mit charakteristischen Merkmalen (11, 21, 31, 41), anhand derer ein lichtbasierter künstlicher Horizont bereitgestellt werden kann und Erfassen der Lichtverteilung mittels einer Kamera,c) Extrahieren der charakteristischen Merkmale (11, 21, 31, 41) aus der im vorhergehenden Schritt erzeugten Lichtverteilung aus einem Kamerabild der Kamera mittels einer Bildverarbeitungssoftware,d) Erfassen und mathematisches Beschreiben von Trennbereichen (10, 20, 30, 40) in der Lichtverteilung,e) Bestimmen der Lage und Stetigkeit der Trennbereiche (10, 20, 30, 40) zur Bereitstellung des lichtbasierten künstlichen Horizonts,f) Überprüfen, ob die Aufschaltbedingungen für eine Aufschaltung der Funktion der aktiven Triangulation erfüllt sind und bejahendenfalls Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lageschätzung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs.
  • Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen spielen so genannte Matrixscheinwerfersysteme, die typischerweise zwei in einem Fahrzeugfrontbereich angeordnete Matrixscheinwerfer aufweisen, eine zunehmend größere Rolle. Diese Matrixscheinwerfer umfassen eine Pixelmatrix mit selektiv aktivierbaren beziehungsweise deaktivierbaren, vorzugsweise auch dimmbaren, Pixelelementen. Es ist zu erwarten, dass bei Matrixscheinwerfersystemen zukünftig und in Abhängigkeit von der eingesetzten Technologie Pixelauflösungen von mehreren zehntausend beziehungsweise hunderttausend Pixelelementen erreicht werden können. Mittels der Pixelmatrix können ganz unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen implementiert werden. Eine mögliche Beleuchtungsfunktion ist zum Beispiel eine blendfreie Fernlichtfunktion, bei der es darum geht, entgegenkommende Verkehrsteilnehmer bei aktiviertem Fernlicht nicht zu blenden. Dabei kommt eine fahrzeugseitige Kamera (Fahrerassistenzkamera) zum Einsatz, die kontinuierlich entgegenkommende sowie vorausfahrende Verkehrsteilnehmer erfasst. Die Kamerabilder werden mit Hilfe einer Bildverarbeitungssoftware verarbeitet. Mittels einer entsprechenden elektronischen Steuerungseinrichtung werden die einzelnen Pixelelemente der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems gezielt so angesteuert, dass eine Entblendung erreicht werden kann.
  • Durch eine aktive Triangulation kann mit der Kamera und den Matrixscheinwerfern des Matrixscheinwerfersystems auch eine Distanzmessung erfolgen, um die Entfernungen zwischen dem mit dem Matrixscheinwerfersystem ausgestatteten Fahrzeug und Objekten in der Fahrzeugfrontszene zu bestimmen. Nach einer Kalibrierung der Kamera und des Matrixscheinwerfersystems wird mittels der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems ein definiertes Muster mit charakteristischen Merkmalen auf ein Vorfeld des Kraftfahrzeugs projiziert. Anschließend wird eine Szene generiert, wobei das zuvor projizierte Muster in Abhängigkeit von der Szenenbeschaffenheit verformt wird. Nachfolgend wird mit der Kamera ein Kamerabild erfasst, wobei charakteristische Merkmale aus dem Kamerabild mittels einer entsprechenden Bildverarbeitungssoftware extrahiert werden. Anschließend erfolgt eine Zuordnung der detektierten Merkmale zu den Matrixscheinwerfern des Matrixscheinwerfersystems. Ferner wird mittels der Bildverarbeitungssoftware auf Basis der fahrzeugspezifischen Lichtverteilung eine so genannte Tiefen-Map berechnet.
  • Um eine aktive Triangulation im Kraftfahrzeug umzusetzen, ist eine entsprechende Lageschätzung von Projektionswänden für die Definition von Aufschaltbedingungen beziehungsweise Arbeitsbereichen erforderlich. Dieses ist notwendig, um ein automatisches Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation zu ermöglichen, da diese Funktion nicht von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs aufgeschaltet wird und aufgrund von Restriktionen, wie zum Beispiel Sonnenlicht oder dem Nichtvorhandensein einer Projektionswand, nicht dauerhaft aktiviert sein kann.
  • Derzeit bekannte Verfahren zur Wanddetektion beziehungsweise Lageschätzung basieren auf einer Detektion und einem Tracking von markanten charakteristischen Merkmalen in einer Frontszene des Kraftfahrzeugs. Durch eine Auswertung der Positionen dieser charakteristischen Merkmale kann auf das Vorhandensein einer Wand sowie auf deren Lage geschlossen werden. Problematisch ist dieser Ansatz jedoch für Szenen mit geringerer Strukturierung sowie verringerten lateralen Bewegungsänderungen. Diese Restriktionen sind insbesondere in Parkszenarien vorzufinden.
  • Bei einer Weiterentwicklung des vorstehend erläuterten Ansatzes wird ein markanter Punkt der projizierten Lichtverteilung (vorzugsweise der so genannte H0V0-Punkt) kontinuierlich detektiert und verfolgt. Durch die Bestimmung der Position dieses Punktes kann eine Wanddetektion durchgeführt werden. Eine Lagedetektion ist jedoch bei diesem Ansatz aufgrund der Limitierung auf einen einzelnen markanten Punkt nicht möglich.
  • Bei einem weiteren Ansatz wird in der Frontszene eine Lichtverteilung in Form eines Schachbrettmusters erzeugt. Ferner wird global (d.h. für das gesamte Kamerabild) eine Bildverarbeitung ausgeführt, so dass eine Vielzahl markanter Punkte detektiert werden kann. Auf Basis der Detektion dieser Punkte werden daraufhin Distanzwerte berechnet und die Umgebung modelliert. Mit diesem Verfahren ist eine Wanddetektion grundsätzlich möglich. Nachteilig ist hierbei jedoch der relativ hohe Zeit- und Rechenaufwand aufgrund der Ausführung entsprechender Mapping- und Triangulationsalgorithmen. Da eine Wanddetektion unter anderem für die Überprüfung von Aufschaltbedingungen genutzt wird, wäre eine kontinuierliche Distanztriangulation wenig zielführend.
  • Verfahren zur Lageabschätzung eines Kraftfahrzeugs aus einer projizierten Lichtverteilung sind insbesondere aus der WO 2004/095071 A2 , der US 6 285 778 B1 , der US 2015/0294161 A1 und der US 2009/0097038 A1 bekannt. In der US 2009/0097038 A1 wird mittels eines projizierten Musters und einer Kamera ein Triangulationsverfahren durchgeführt. Weiterhin wird in dieser Druckschrift ein mehrstufiges Messsystem beschrieben, bei dem zum Beispiel die Zuschaltung einer aktiven Triangulation von bestimmten Bedingungen abhängt.
  • Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Lageschätzung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, das robust ist und mit einem relativ geringen Rechenaufwand durchführbar ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs umfasst die Schritte
    1. a) Überprüfen, ob Basisaufschaltbedingungen für die Aufschaltung der aktiven Triangulation erfüllt sind und bejahendenfalls,
    2. b) Projizieren einer Lichtverteilung in einer Fahrzeugfrontszene mit charakteristischen Merkmalen, anhand derer ein lichtbasierter künstlicher Horizont bereitgestellt werden kann und Erfassen der Lichtverteilung mittels einer Kamera,
    3. c) Extrahieren der charakteristischen Merkmale aus der im vorhergehenden Schritt erzeugten Lichtverteilung aus einem Kamerabild der Kamera mittels einer Bildverarbeitungssoftware,
    4. d) Erfassen und mathematisches Beschreiben von Trennbereichen in der Lichtverteilung, die durch die charakteristischen Merkmale gebildet werden,
    5. e) Bestimmen der Lage und Stetigkeit der Trennbereiche zur Bereitstellung des lichtbasierten künstlichen Horizonts,
    6. f) Überprüfen anhand der im vorhergehenden Schritt bestimmten Lage und Stetigkeit der Trennbereiche, ob die Aufschaltbedingungen für eine Aufschaltung der Funktion der aktiven Triangulation erfüllt sind und bejahendenfalls Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation.
  • Um rechenaufwendige Algorithmen (insbesondere Mapping- und Triangulationsalgorithmen) zu vermeiden, jedoch das Vorhandensein und die Lage einer Wand möglichst effektiv zu schätzen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Lageschätzung einer Wand auf Basis eines lichtbasierten künstlichen Horizonts vorgeschlagen. Hierbei werden aus angepassten Lichtverteilungen, wie zum Beispiel einem Schachbrettmuster, mittels einer Bildverarbeitungssoftware aus einem Kamerabild charakteristische Merkmale extrahiert. Diese charakteristischen Merkmale bilden in ihrer Gesamtheit eine Anzahl von Trennbereichen (im Falle eines Schachbrettmusters zum Beispiel vier Trennbereiche) aus. Diese Trennbereiche werden durch entsprechende Zuordnungsverfahren mathematischen Funktionen zugeordnet. Die Lage der Trennbereiche wird im Kamerabild der Kamera, die insbesondere eine Fahrerassistenzkamera sein kann, ausgewertet. Ist die Wand zum Beispiel schräg zum Bezugssystem der Kamera-Matrixscheinwerfersystem-Anordnung geneigt, so spiegelt sich diese Neigung auch in einer Schräglage der Trennbereiche wider, die auf einfache Weise erfasst werden kann. Darüber hinaus kann durch eventuelle Unstetigkeiten der Trennbereiche erkannt werden, ob die Beleuchtungsszene unter Umständen Wandunstetigkeiten aufweist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass nach dem Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation in einem weiteren Schritt g) Mapping- und Triangulationsalgorithmen zur 3D-Rekonstruktion der Fahrzeugfrontszene durchgeführt werden. Mittels dieser aktiven Triangulation können insbesondere auch Distanzmessungen vorgenommen werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Überprüfung der Basisaufschaltbedingungen im Verfahrensschritt a) durch Auswertung von Sensorsignalen eines Umgebungslichtsensors des Kraftfahrzeugs und/oder durch Auswertung kinematischer Daten des Kraftfahrzeugs und/oder durch Auswertung von Objekten, die von einer wahrnehmenden Lichtassistenzeinrichtung erfasst werden, erfolgt. Mittels des Umgebungslichtsensors des Kraftfahrzeugs besteht die Möglichkeit, dunkle Umgebungsszenarien, wie zum Beispiel eine Tiefgarage, zu erfassen. Dadurch wird verhindert, dass die aktive Triangulation bei-Umgebungsszenarien mit starker Sonneneinstrahlung aktiviert wird. Mittels der kinematischen Daten des Kraftfahrzeugs können Szenarien erfasst werden, in denen sich das Kraftfahrzeug mit geringer Geschwindigkeit - beispielsweise während eines Einparkvorgangs - bewegt. Dadurch wird verhindert, dass die Funktion der aktiven Triangulation bei Szenarien mit hoher Geschwindigkeit (d.h. in dynamischen Fahrszenarien, bei einer Autobahnfahrt, etc.) aufgeschaltet wird. Ein Ziel der Auswertung von Objekten, die von der wahrnehmenden Lichtassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst werden, besteht darin, Szenarien mit geringer Objektdichte, wie zum Beispiel eine homogene Wand, zu erkennen. Dadurch wird erreicht, dass ein Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation bei Szenarien mit Objekten in der Frontszene (zum Beispiel im Stadtverkehr bei Nacht) verhindert werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass im Verfahrensschritt b) eine eigenständige Lichtverteilung, insbesondere ein Schachbrettmuster, projiziert wird oder eine Abblendlichtverteilung oder eine Fernlichtverteilung projiziert wird, in die die charakteristischen Merkmale eingebettet werden. Die Verwendung der Abblendlichtverteilung oder der Fernlichtverteilung hat den Vorteil, dass eine ECEkonforme Lichtverteilung für die Durchführung des Verfahrens genutzt werden kann.
  • Vorzugsweise kann zur Extraktion der charakteristischen Merkmale aus dem Kamerabild eine Bildverarbeitungskaskade verwendet werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei der Extraktion der charakteristischen Merkmale aus dem Kamerabild eine Ausreißererkennung durchgeführt wird. Vorzugsweise kann die Ausreißererkennung durch Ausführen eines mathematischen Schätzverfahrens, wie zum Beispiel eines RANSAC-Algorithmus, erfolgen, um dadurch den Einfluss von Fehldetektionen (Ausreißern) auf das Gesamtergebnis zu minimieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die mathematische Beschreibung der Trennbereiche mittels eines Approximationsalgorithmus, wie zum Beispiel eines LMS-Algorithmus (Least-Mean-Squares-Algorithmus) oder eines Funktionsanpassungsalgorithmus, erfolgt. Aufgrund der Lage und der Beschaffenheit der Trennbereiche kann auf die Lage und die Orientierung der Fahrzeugfrontszene beziehungsweise Wand geschlossen werden. Die Bestimmung der Lage und der Stetigkeit der Trennbereiche zur Bereitstellung des lichtbasierten künstlichen Horizonts kann vorzugsweise durch Analyse der mathematischen Funktion, mittels derer die Trennbereiche beschrieben werden, erfolgen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
    • 1 eine schematische Darstellung, die den Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Erfassung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Lichtverteilung mit charakteristischen Merkmalen und mehreren Trennlinien.
  • Unter Bezugnahme auf 1 soll nachfolgend der grundlegende Funktionsablauf eines Verfahrens zur Erfassung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs näher erläutert werden.
  • In einem ersten Schritt a) erfolgt zunächst eine Basisinitialisierung, indem überprüft wird, ob Basisaufschaltbedingungen für die Aufschaltung der aktiven Triangulation grundsätzlich erfüllt sind. Diese Überprüfung erfolgt in diesem Verfahrensschritt unter anderem durch Auswertung von Sensorsignalen eines Umgebungslichtsensors des Kraftfahrzeugs. Ziel ist es dabei, dunkle Umgebungsszenarien, wie zum Beispiel eine Tiefgarage, in denen eine aktive Triangulation durchgeführt werden kann, zu erfassen. Dadurch wird verhindert, dass die aktive Triangulation bei Umgebungsszenarien mit starker Sonneneinstrahlung aktiviert wird. Ferner können in diesem Verfahrensschritt kinematische Daten des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden. Ziel ist es dabei, Szenarien zu erfassen, in denen sich das Kraftfahrzeug mit geringer Geschwindigkeit - beispielsweise während eines Einparkvorgangs - bewegt. Dadurch wird verhindert, dass die Funktion der aktiven Triangulation bei Szenarien mit hoher Geschwindigkeit (d.h. in dynamischen Fahrszenarien, bei einer Autobahnfahrt, etc.) aufgeschaltet wird. Ferner können in diesem Verfahrensschritt Objekte, die von einer wahrnehmenden Lichtassistenzeinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst werden, ausgewertet werden. Ziel ist dabei die Erkennung von Szenarien mit geringer Objektdichte, wie zum Beispiel eine homogene Wand. Dadurch wird erreicht, dass ein Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation bei Szenarien mit Objekten in der Frontszene (zum Beispiel im Stadtverkehr bei Nacht) vermieden werden kann.
  • Wenn die Prüfung der Basisaufschaltbedingungen für die Aufschaltung der aktiven Triangulation erfolgreich war, erfolgt in einem nächsten Schritt b) eine Projektion einer Lichtverteilung in der Fahrzeugfrontszene mit darin eingebetteten charakteristischen Merkmalen 11, 21, 31, 41, anhand derer nachfolgend ein lichtbasierter künstlicher Horizont bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann eine eigenständige Lichtverteilung, wie zum Beispiel ein Schachbrettmuster, in der Fahrzeugfrontszene projiziert werden. In einer alternativen Ausführungsform können eine Abblendlichtverteilung oder eine Fernlichtverteilung projiziert werden und darin Strukturen eingebettet werden, die für die Fahrzeuginsassen, insbesondere für den Fahrer, nicht wahrnehmbar sind. Mittels einer Kamera (Fahrerassistenzkamera) wird die in diesem Schritt b) generierte Lichtverteilung erfasst.
  • In einem nachfolgenden Schritt c) erfolgt mittels einer Bildverarbeitungssoftware eine Extraktion der charakteristischen Merkmale 11, 21, 31, 41 aus einem mittels der Kamera erfassten Kamerabild der im vorhergehenden Schritt b) erzeugten Lichtverteilung, anhand derer ein lichtbasierter künstlicher Horizont bereitgestellt werden kann. Für diese Extraktion werden entsprechende Bildverarbeitungsalgorithmen, wie zum Beispiel eine Bildverarbeitungskaskade, verwendet. Dabei wird vorzugsweise eine Ausreißererkennung durchgeführt, um den Einfluss von Fehlerkennungen (Ausreißern) durch die Bildverarbeitungsalgorithmen zu vermeiden beziehungsweise zumindest zu minimieren. Hierfür können zum Beispiel mathematische Schätzverfahren, wie zum Beispiel ein RANSAC-Algorithmus, verwendet werden, um den Einfluss von Fehldetektionen (Ausreißern) auf das Gesamtergebnis zu minimieren.
  • In einem nächsten Schritt d) werden mehrere Trennbereiche 10, 20, 30, 40, die durch die charakteristischen Merkmale 11, 21, 31, 41 gebildet werden, erfasst und in geeigneter Weise mathematisch beschrieben, um nachfolgend deren Lage beziehungsweise Stetigkeit auswerten zu können. Diese mathematische Beschreibung der Trennbereiche 10, 20, 30, 40 erfolgt vorzugsweise mittels eines Approximationsalgorithmus, wie zum Beispiel eines LMS-Algorithmus (Least-Mean-Squares-Algorithmus) oder eines Funktionsanpassungsalgorithmus.
  • Beispielsweise können bei der Projektion eines Schachbrettmusters in der Fahrzeugfrontszene vier Trennbereiche 10, 20, 30, 40 extrahiert werden. Diese Situation ist in 2 dargestellt. Unterschiedliche Helligkeiten wurden dabei in der in 2 vereinfacht dargestellten Lichtverteilung durch unterschiedlich starke Schraffuren veranschaulicht. Stark schraffierte Bereiche sollen hierbei dunklere Strukturen und weniger sowie überhaupt nicht schraffierte Bereiche hellere Strukturen der Lichtverteilung repräsentieren. Es versteht sich, dass in der realen Lichtverteilung zwischen den einzelnen Helligkeitsbereichen keine Helligkeitssprünge, sondern Helligkeitsgradienten mit einer graduellen Änderung der Helligkeit zu beobachten sind.
  • Ein oberer Trennbereich 10 kann durch charakteristische Merkmale 11 definiert werden, die von oberen Pixelsegmenten der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems erzeugt werden. In einem mittleren Bereich existieren zwei Trennbereiche, und zwar ein mittlerer oberer Trennbereich 20, der durch charakteristische Merkmale 21 von Pixelsegmenten definiert wird, die in einem mittleren oberen Bereich der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems vorgesehen sind, sowie ein mittlerer unterer Trennbereich 30, der durch charakteristische Merkmale 31 von Pixelsegmenten definiert wird, die in einem mittleren unteren Bereich der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems vorgesehen sind. Darüber hinaus kann ein unterer Trennbereich 40 durch charakteristische Merkmale 41 definiert werden, die von unteren Pixelsegmenten der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems erzeugt werden.
  • In einem nächsten Schritt e) werden die Lage und die Stetigkeit der Trennbereiche 10, 20, 30, 40 bestimmt. Diese Auswertung der Lage und der Stetigkeit der Trennbereiche zur Bereitstellung des künstlichen Horizonts kann vorzugsweise durch Analyse der mathematischen Funktion, mittels derer die Trennbereiche 10, 20, 30, 40 beschrieben werden, erfolgen. Aufgrund der Lage und Beschaffenheit der Trennbereiche kann auf die Lage und Orientierung der Frontszene beziehungsweise Wand geschlossen werden.
  • In einem nächsten Schritt f) erfolgt auf Basis der im vorhergehenden Schritt durchgeführten Berechnungen eine Überprüfung, ob die Aufschaltbedingungen für eine Aufschaltung der Funktion der aktiven Triangulation erfüllt sind. Bejahendenfalls wird dem Matrixscheinwerfersystem ein entsprechendes Aufschaltsignal zur Verfügung gestellt, so dass die aktive Triangulation aktiviert werden kann.
  • In einem nachfolgenden Schritt g) werden dann Mapping- und Triangulationsalgorithmen zur 3D-Rekonstruktion der Fahrzeugfrontszene durchgeführt. Mittels dieser aktiven Triangulation können insbesondere auch Distanzmessungen vorgenommen werden.
  • Das vorstehend erläuterte Prinzip des lichtbasierten künstlichen Horizonts kann neben der Wanddetektion und der Prüfung, ob die Bedingungen für eine Aufschaltung der Funktion der aktiven Triangulation erfüllt sind, auch für weitere Ausführungsformen genutzt werden. Dazu zählen zum Beispiel eine Merkmalszuordnung, eine trajektorienbasierte Abschaltung von Segmenten der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems und lichtbasierte Kamerakalibrierverfahren, auf die nachfolgend kurz eingegangen werden soll.
  • Bei einer Merkmalszuordnung (Lösen des so genannten Korrespondenzproblems) werden im Rahmen der aktiven Triangulation mittels einer Bildverarbeitungssoftware charakteristische Merkmale 11, 21, 31, 41 detektiert. Diese müssen in einem weiteren Schritt entsprechenden Scheinwerfersegmenten des Matrixscheinwerfersystems zugeordnet werden. Dieses wird durch eine Trajektorie (Pixelpfad) realisiert, entlang derer eine Ellipse gelegt wird. Werden innerhalb dieser Ellipse charakteristische Merkmale 11, 21, 31, 41 entlang der Trajektorie detektiert, werden diese Punkte dem zur Trajektorie gehörigen Scheinwerfersegment zugeordnet. Sollte die Projektionswand eine relative Rotation aufweisen, muss auch die Ellipse rotiert werden, um die charakteristischen Merkmale 11, 21, 31, 41 zu detektieren. Die Bestimmung dieser Rotation kann mittels des zuvor beschriebenen künstlichen Horizonts realisiert werden.
  • Bei einer aktiven Triangulation werden Scheinwerferprojektionen genutzt, welche wiederum durch die Kamera erfasst werden, so dass daraus charakteristische Merkmale 11, 21, 31, 41 extrahiert werden können. Diese Scheinwerferprojektionen werden mit Hilfe beider Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems erzeugt. Diese Projektion mittels der beiden Matrixscheinwerfer führt zu einem Überlappungsbereich, innerhalb dessen die Merkmale verschwommen dargestellt und durch die Bildverarbeitungssoftware nicht beziehungsweise allenfalls fehlerbehaftet extrahiert werden können. Entsprechend bedarf es einer Abschaltung bestimmter Scheinwerfersegmente des Matrixscheinwerfersystems, wenn eine überlappung registriert wurde. Eine überlappung kann detektiert werden, wenn neben den Trajektorienschnittpunkten auch die Schnittpunkte der lichtbasierten künstlichen Horizonte (links und rechts) ermittelt werden. Hierdurch kann eine sukzessive Abschaltung der Pixelsegmente der Matrixscheinwerfer ermöglicht werden und entsprechend eine fehlerfreie Merkmalsextraktion sichergestellt werden.
  • Im laufenden Fahrbetrieb ist es zwingend notwendig, dass die Kamera relativ zum Fahrzeug kalibriert ist. Dieses kann beispielsweise mittels einer so genannten „Vanishing-Point-Kalibrierung“ erfolgen. Dabei werden sich parallel zueinander erstreckende Geraden im Kamerabild verfolgt. Durch eine projektive Kamerageometrie schneiden sich diese im Realen zueinander parallelen Geraden im Kamerabild. Diese Schnittpunkte werden auch als Fluchtpunkte bezeichnet. Die einzelnen Fluchtpunkte liegen auf einer so genannten Fluchtgeraden, anhand derer die geometrische Lagebeziehung der Kamera zum Kraftfahrzeug durch einen Roll-Nick-Gier-Winkel bestimmt werden kann. Die zu diesem Zweck erforderlichen, im Realen zueinander parallelen Geraden können durch die Scheinwerferprojektion (beispielsweise durch die Merkmale des Schachbrettmusters) zur Verfügung gestellt werden. Entsprechend ist es möglich, durch die Merkmale der Scheinwerferprojektion die Fahrerassistenzkamera extrinsisch zu kalibrieren.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Lageschätzung einer Wand und zum Aktivieren einer aktiven Triangulation eines Matrixscheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte a) Überprüfen, ob Basisaufschaltbedingungen für die Aufschaltung der aktiven Triangulation erfüllt sind und bejahendenfalls, b) Projizieren einer Lichtverteilung in einer Fahrzeugfrontszene mit charakteristischen Merkmalen (11, 21, 31, 41), anhand derer ein lichtbasierter künstlicher Horizont bereitgestellt werden kann und Erfassen der Lichtverteilung mittels einer Kamera, c) Extrahieren der charakteristischen Merkmale (11, 21, 31, 41) aus der im vorhergehenden Schritt erzeugten Lichtverteilung aus einem Kamerabild der Kamera mittels einer Bildverarbeitungssoftware, d) Erfassen und mathematisches Beschreiben von Trennbereichen (10, 20, 30, 40) in der Lichtverteilung, die durch die charakteristischen Merkmale (11, 21, 31, 41) gebildet werden, e) Bestimmen der Lage und Stetigkeit der Trennbereiche (10, 20, 30, 40) zur Bereitstellung des lichtbasierten künstlichen Horizonts, f) Überprüfen anhand der im vorhergehenden Schritt bestimmten Lage und Stetigkeit der Trennbereiche (10, 20, 30, 40), ob die Aufschaltbedingungen für eine Aufschaltung der Funktion der aktiven Triangulation erfüllt sind und bejahendenfalls Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufschalten der Funktion der aktiven Triangulation in einem weiteren Schritt g) Mapping- und Triangulationsalgorithmen zur 3D-Rekonstruktion der Fahrzeugfrontszene durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung der Basisaufschaltbedingungen im Verfahrensschritt a) durch Auswertung von Sensorsignalen eines Umgebungslichtsensors des Kraftfahrzeugs und/oder durch Auswertung kinematischer Daten des Kraftfahrzeugs und/oder durch Auswertung von Objekten, die von einer wahrnehmenden Lichtassistenzeinrichtung erfasst werden, erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) eine eigenständige Lichtverteilung, insbesondere ein Schachbrettmuster, projiziert wird oder eine Abblendlichtverteilung oder eine Fernlichtverteilung projiziert wird, in die die charakteristischen Merkmale (11, 21, 31, 41) eingebettet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Extraktion der charakteristischen Merkmale (11, 21, 31, 41) aus dem Kamerabild eine Bildverarbeitungskaskade verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Extraktion der charakteristischen Merkmale (11, 21, 31, 41) aus dem Kamerabild eine Ausreißererkennung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausreißererkennung durch Ausführen eines mathematischen Schätzverfahrens erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Beschreibung der Trennbereiche (10, 20, 30, 40) mittels eines Approximationsalgorithmus erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Lage und der Stetigkeit der Trennbereiche (10, 20, 30, 40) zur Bereitstellung des lichtbasierten künstlichen Horizonts durch Analyse der mathematischen Funktion, mittels derer die Trennbereiche (10, 20, 30, 40) beschrieben werden, erfolgt.
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