DE102018113281A1 - Verfahren zur Bildharmonisierung, Computerprogrammprodukt, Kamerasystem und Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Bildharmonisierung, Computerprogrammprodukt, Kamerasystem und Kraftfahrzeug Download PDF

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Mark Patrick Griffin
Brian Michael Thomas Deegan
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildharmonisierung von mindestens zwei Bildern (FV, RV, ML, MR), wobei ein jeweiliges Bild (FV, RV, ML, MR) von einer jeweiligen Kamera (3, 4, 5, 6) eines Kamerasystems (2) erfasst wurde, wobei das Verfahren die Schritte Bestimmen eines Bildbereichs (FV, RV, ML, MR) eines jeweiligen der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR), wobei die Bildbereiche (FV, RV, ML, MR) zu einem bestimmten Ansichtsfenster (11) korrespondieren, welches in Abhängigkeit von einem bestimmten virtuellen Blickpunkt (V) bestimmt wird, Harmonisieren der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zumindest in den jeweiligen bestimmten Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) durch Anwenden von zumindest einer Korrekturoperation (A) zum Korrigieren einer Helligkeit und/oder einer Farbe innerhalb zumindest eines der bestimmten Bildbereiche (FV, RV, ML, MR) der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR), und Erzeugen eines Gesamtbildes (9) zumindest aus den bestimmten Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) aufweist. Ferner wird die mindestens eine Korrekturoperation (A) in Form einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung (A) bereitgestellt, welche, wenn sie auf den mindestens einen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) angewandt wird, die Helligkeit und/oder Farbe im Bildbereich (FV, RV, ML, MR) zumindest in Abhängigkeit von einer Position im Bildbereich (FV, RV, ML, MR) anpasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildharmonisierung von mindestens zwei Bildern, wobei ein jeweiliges Bild von einer jeweiligen Kamera eines Kamerasystems erfasst wurde, wobei ein Bildbereich von jedem der mindestens zwei Bilder bestimmt wird, und wobei die Bildbereiche zu einem bestimmten Ansichtsfenster, welches in Abhängigkeit von einem bestimmten virtuellen Blickpunkt bestimmt wird, korrespondieren. Darüber hinaus werden die mindestens zwei Bilder zumindest in den jeweiligen bestimmten Bildbereichen durch Anwenden von zumindest einer Korrekturoperation zur Korrektur einer Helligkeit und/oder Farbe innerhalb zumindest eines der bestimmten Bildbereiche der mindestens zwei Bilder harmonisiert. Weiterhin wird ein Gesamtbild zumindest aus den bestimmten Bildbereichen der mindestens zwei Bilder erzeugt. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem.
  • In bestehenden Kraftfahrzeug-Multi-Kamera-Systemen können verschiedene Arten von Ansichten unter Verwendung mehrerer Kamerabilder erzeugt werden, die dann auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs angezeigt werden können. Im Rahmen einer solchen Visualisierung werden die Kamerarohbilder von den verschiedenen Kameras des Multi-Kamera-Systems üblicherweise zuerst auf eine Zieloberfläche, zum Beispiel eine Kugel oder eine flache, zweidimensionale Ebene, abgebildet und werden nachfolgend fusioniert und auf das Ansichtsfenster gerendert, welches den Teil der Zieloberfläche aus einer bestimmten definierten Perspektive, die von einer gewählten virtuellen Kamera oder einem virtuellen Blickpunkt abhängt. Als Ergebnis erhält man ein panoramaartiges Mosaikbild, nämlich das Gesamtbild. Ein einfaches Beispiel ist eine Draufsicht, die auch als Vogelperspektive bezeichnet wird, bei welcher vier Kamerabilder von vier verschiedenen Kraftfahrzeugkameras, insbesondere einer Frontkamera, einer Heckkamera und zwei Spiegelkameras, auf die zweidimensionale, flache Ebene projiziert werden und die virtuelle Kamera genau über dem Kraftfahrzeug und parallel zu dem Kraftfahrzeug positioniert ist. Dabei besteht der Grundgedanke darin, mehrere Bildprojektionen zu kombinieren und sie zu einem einzelnen Mosaikbild oder Gesamtbild zusammenzuführen, welches idealerweise das visuelle Aussehen eines einzelnen Bildes, welches von einer einzelnen Kamera erfasst wurde, haben sollte, welche im Falle einer Draufsicht genau über dem Kraftfahrzeug positioniert wäre, und das Ansichtsfenster stellt den Untergrund dar. Praktisch bedeutet dies, dass die Bildtexturbereiche, die von verschiedenen Kameras stammen, aber dennoch den gleichen dreidimensionalen Inhalt visualisieren, die gleiche Helligkeit, Farbe, Auflösung und das gleiche Bildrauschen haben sollten. Um eine solche Harmonisierung unter den Bildern, die von verschiedenen Kameras erfasst wurden, zu erreichen, kann eine Korrekturoperation auf die jeweiligen Bilder derart angewendet werden, dass Unterschiede im Farbstich und/oder in der Helligkeit reduziert werden können.
  • Die DE 2 843 937 A1 beschreibt ein Verfahren zum Anpassen einer Gammakurve eines Kamerasystems eines Kraftfahrzeugs durch Bereitstellen eines Eingangsbildes von einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs und durch Korrigieren des Eingangsbildes in ein Ausgangsbild basierend auf einer aktuellen Gammakurve. Darüber hinaus wird im Ausgangsbild mindestens ein Bereich von Interesse bestimmt sowie ein Minimum- und ein Maximumpixelwert innerhalb des mindestens einen Bereichs von Interesse. Diese Minimum- und Maximumpixelwerte definieren einen aktuellen Ausgangswertebereich, auf dessen Basis zugehörige Minimum- und Maximumpixelwerte des Eingangsbildes berechnet werden können. Die Minimum- und Maximumeingangspixelwerte definieren einen bevorzugten Eingangswertebereich, und eine neue Gammakurve wird durch Definieren eines neuen Ausgangswertebereichs zum bevorzugten Eingangswertebereich erzeugt, sodass der neue Ausgangswertebereich größer ist als der bevorzugte Eingangswertebereich, und dann wird die neue Gammakurve als aktuelle Gammakurve für ein nachfolgendes Eingangsbild angewandt. Die Anpassung der Gammakurve wird zur Verbesserung der Kontrastverteilung innerhalb des Einzelbildes durchgeführt.
  • Darüber hinaus beschreibt die EP 2 701 120 A2 ein verbessertes Alpha-Blending von Bildern eines Kamerasystems eines Kraftfahrzeugs. Hier wird ein Alpha-Blending auf zwei Bilder in einem Überlappungsbereich durch Bestimmten einer Alpha-Matrix mit Alpha-Werten für Pixel im Überlappungsbereich angewandt, welche Transparenzwerte für das eine Bild und/oder Opazitätswerte für das andere Bild definieren. Jeweilige Helligkeitswerte der Bilder werden zumindest im Überlappungsbereich bestimmt und die Alpha-Matrix wird in Abhängigkeit von den Helligkeitswerten ermittelt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildharmonisierung, ein Computerprogrammprodukt, ein Kamerasystem und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche eine verbesserte Harmonisierung mit Bezug auf Helligkeit und/oder Farbe und von Bildern, die von verschiedenen Kameras eines Kraftfahrzeugs erfasst wurden, zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein Kamerasystem und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Bildharmonisierung von mindestens zwei Bildern, wobei ein jeweiliges Bild von einer jeweiligen Kamera eines Kamerasystems, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, erfasst wurde, wobei ein Bildbereich eines jeweiligen der mindestens zwei Bilder bestimmt wird, wobei die Bildbereiche zu einem bestimmten Ansichtsfenster korrespondieren, welches in Abhängigkeit von einem bestimmten virtuellen Blickpunkt bestimmt wird. Darüber hinaus werden die mindestens zwei Bilder zumindest in den jeweiligen bestimmten Bildbereichen durch Anwenden von zumindest einer Korrekturoperation zum Korrigieren einer Helligkeit und/oder einer Farbe innerhalb zumindest eines der bestimmten Bildbereiche der mindestens zwei Bilder harmonisiert. Des Weiteren wird ein Gesamtbild zumindest aus den bestimmten Bildbereichen der mindestens zwei Bilder erzeugt. Darüber hinaus wird die mindestens eine Korrekturoperation in Form einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung bereitgestellt, welche, wenn sie auf den mindestens einen Bildbereich angewandt wird, die Helligkeit und/oder Farbe im Bildbereich zumindest in Abhängigkeit von einer Position im Bildbereich anpasst.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die meisten der gewöhnlichen Helligkeits- und Farbharmonisierungsansätze nur räumlich einheitliche Korrekturen, insbesondere einzelne Werte, für Luminanz und Chrominanz für jedes Kamerabild anwenden. Obwohl ein solcher Ansatz eine grundlegende Verbesserung gegenüber einer unharmonisierten Multi-Kamera-Ansicht bereitstellt, bleiben manche Harmonisierungsartefakte aufgrund der unabhängigen Kamera-Textur-Uneinheitlichkeit in Bezug auf Helligkeit und Farbstich zurück, was durch Anpassungen des Abbildungssystems, nämlich der Kameras, an den dreidimensionalen Inhalt und an Umgebungsbedingungen, welchen die betreffende Kamera ausgesetzt ist, bedingt ist. Insbesondere werden während des Kamerabildverarbeitungsverfahrens verschiedene Teile des Bildes verschiedenen Modifikationen aufgrund verschiedener Kameraverarbeitungsaufgaben, solche wie Linsenkorrektur, Mehrfachbelichtung, Verstärkungssteuerung, Dynamikkompression und anderer ähnlicher Verarbeitungen, die in der Kamera auftreten, unterzogen. Als Ergebnis enthält das Kamerabild eine räumlich variierende Helligkeitsverteilung und einen räumlich variierenden Farbstiche in verschiedenen Bereichen des Bildes. In Anbetracht der räumlich variierenden Helligkeits- und Farbstichverteilung würde eine Harmonisierung, die nur konstante Helligkeits- und Chrominanz-Korrekturen anwenden würde, das heißt die gleiche Korrektur für alle Pixel im Kamerabild, Helligkeit und Farbstich in einem Teil des Bildes korrigieren, aber könnte möglicherweise die Harmonisierung in anderen Teilen des Bildes signifikant verschlechtern. Somit erlaubt das Bereitstellen der mindestens einen Korrekturoperation in Form einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung vorteilhafterweise ein räumlich adaptives Harmonisierungsschema, welches die räumlich variierende Helligkeits- und Farbstichverteilung adressieren kann. Als Ergebnis kann dieses finale Surround-View-Bild, nämlich das Gesamtbild, mit glatteren Übergängen innerhalb des einzelnen Kamerabildes sowie mit glatteren Übergängen auch in Überlappungsbereichen, die von zwei Kamerabildern abgedeckt werden, bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise ist das Kamerasystem derart ausgelegt, dass die jeweiligen Kameras jeweilige Sichtfelder aufweisen, die sich zum Teil überschneiden. Insbesondere kann das Kamerasystem vier Kameras, nämlich eine Frontkamera, eine Heckkamera und zwei Spiegelkameras, aufweisen. Die Frontkamera kann an der Fahrzeugfront positioniert sein, die Heckkamera am Heck des Fahrzeugs, und die linken und rechten Spiegelkameras können am linken und rechten Seitenspiegel des Fahrzeugs angeordnet sein.
  • Mittels der zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung können Anpassungen bezüglich Helligkeit und/oder Farbe für räumlich verschiedene Teile der erfassten Bilder unabhängig und abhängig von den Positionen dieser Teile des Bildes innerhalb des Bildes bereitgestellt werden. Insbesondere wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, wenn die zweidimensionale räumlich adaptive Korrekturabbildung auf den mindestens einen Bildbereich angewandt wird, jedes Pixel des Bildbereichs mit Bezug auf seine Helligkeit und/oder Farbe in Abhängigkeit von der Position des jeweiligen Pixels im Bild angepasst. Damit können korrespondierende Anpassungen für jedes Pixel individuell bereitgestellt werden, was sehr genaue und flexible Anpassungen erlaubt.
  • Darüber hinaus wird die zweidimensionale, räumlich adaptive Korrekturabbildung vorzugsweise für jede Kamera des Kamerasystems separat bestimmt und wird auf den jeweiligen Bildbereich des Bildes, welches von der jeweiligen Kamera erfasst wurde, angewandt. Dabei können vorteilhafterweise kameraspezifische Einflüsse auf die Helligkeit und Farbe aufgrund verschiedener Kameraeinstellungen berücksichtigt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Korrekturabbildung basierend auf einem gespeicherten Kameramodell, welches den Einfluss einer bestimmten Kamera auf Helligkeits- und Chrominanz-Verteilung über ein Bild hinweg in Abhängigkeit von mindestens einem Kameraparameter modelliert, bestimmt. Wie auch oben erwähnt, werden während des Kamerabildverarbeitungsverfahrens verschiedene Teile eines Bildes verschiedenen Modifikationen aufgrund von verschiedenen Kamerabildverarbeitungsaufgaben unterzogen, was in einer räumlich variierenden Helligkeitsverteilung und einen räumlich variierenden Farbstich resultieren kann. Daher hängt der Einfluss der Kamera auf die Helligkeits- und Chrominanz-Verteilung über ein Bild hinweg von aktuellen Kameraparametern und den Einstellungen der Kamera ab, gemäß welchen das Bild erfasst und verarbeitet wurde. Daher ist es sehr vorteilhaft, ein Kameramodell bereitzustellen, welches den Einfluss einer bestimmten Kamera, insbesondere eines Kameratyps, der zum Kameratyp der jeweiligen Kameras des Kamerasystems identisch ist, auf Helligkeits- und Chrominanz-Verteilung abhängig von mindestens einem Kameraparameter modelliert. Daher können verschiedene Einflüsse von verschiedenen Einstellungen der Kamera beim Korrigieren der jeweiligen Bildbereiche zur Harmonisierung berücksichtigt werden.
  • Dabei stellt der mindestens eine Kameraparameter vorzugsweise mindestens einen aus einer Einstellung zum Durchführen einer Linsenkorrektur, einer Einstellung für eine Mehrfachbelichtungsfunktion, eine Einstellung für eine Verstärkungssteuerung, eine Einstellung für eine Dynamikkompression, eine Einstellung für einen Weißabgleich, eine Einstellung für eine Farbsättigung, eine Einstellung für eine Rauschunterdrückung, eine Einstellung für ein Kantenschärfen, und so weiter dar. Somit kann vorteilhafterweise der Einfluss all dieser verschiedenen Einstellungen der Kamera beim Korrigieren der jeweiligen Bildbereiche zum Zwecke der Harmonisierung berücksichtigt werden. Zum Beispiel können abhängig von den Kameraeinstellungen Bereiche der erfassten Bilder, die näher an der Kamera liegen, dunkler sein als weiter entfernte Bereiche. Dies kann auch zum Beispiel umgekehrt sein, abhängig von den Einstellungen der Kameralinsenkorrektur, und dieses Artefakt tritt am häufigsten unter Bedingungen im besonders hochdynamischen Bereich auf. Dies kann jetzt vorteilhafterweise durch die zweidimensionale, räumlich adaptive Korrekturabbildung kompensiert werden, die auch das jeweilige Kameramodell und den Einfluss von aktuellen Einstellungen der Kameraparameter auf Helligkeit und Farbe berücksichtigt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zum Bestimmen des Kameramodells Bilder mittels der bestimmten Kamera unter mehreren unterschiedlichen definierten Umgebungsbedingungen und von verschiedenen definierten dreidimensionalen Inhalten aufgenommen und der Einfluss auf die Helligkeits- und/oder Chrominanz-Verteilung in den aufgenommenen Bildern für die verschiedenen definierten Umgebungsbedingungen und für die verschiedenen definierten dreidimensionalen Inhalte ermittelt und mit jeweiligen Einstellungen des mindestens einen Kameraparameters korreliert, mit welchen die jeweiligen Bilder erfasst und/oder verarbeitet wurden. Diese vorteilhafte Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass nicht nur Kameraeinstellungen, sondern auch Umgebungsbedingungen wie Außenbedingungen und/oder Innenbedingungen, welchen die Kamera ausgesetzt ist, die Kameraperformance beeinflussen können und somit die erfassten Bildcharakteristiken. Mit anderen Worten können sich Kameraparameter gemäß dem Szeneninhalt verändern. Zum Beispiel können sich ein Kantenschärfen, eine Rauschunterdrückung, eine Farbsättigung und so weiter dynamisch abhängig von dem Verstärkungsgrad des Bildsensors ändern. Auch kann die Kamera dynamische Aktualisierungen auf die Dynamikkompression und den Kontrasts abhängig vom Szeneninhalt anwenden. All diese Einflüsse auf die Helligkeitsverteilung und den Farbstich können daher vorteilhafterweise durch das Kameramodell berücksichtigt werden. So können zum Modellieren des Einflusses der Kamera auf Helligkeits- und Chrominanz-Verteilung über den mindestens einen Bildbereich hinweg und zum Korrelieren dieses Einflusses mit bestimmten Kameraparametern Bilder mittels der Kamera unter mehreren verschiedenen definierten Umgebungsbedingungen und/oder von verschiedenen definierten 3D-Inhalten erfasst werden. Zu diesem Zweck kann die Kamera kontrollierten Eingangsinhalten und Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden und dann können die Kameraeinstellungen ausgelesen und der Videoframe oder das Bild kann aufgenommen werden. Nachfolgend können die Kamerabilder auf das Ansichtsfenster innerhalb der Multi-Kamera-Ansicht abgebildet werden. Der Bildbereich, welcher zu diesem Ansichtsfenster korrespondiert, kann verarbeitet werden, um die geometrische zweidimensionale Form der Luminanz- und Chrominanz-Verteilung der jeweiligen Kamerabilder zu erhalten. Für jedes analysierte Bild kann der gewählte Satz von Kameraparametern ausgelesen und mit der bestimmten zweidimensionalen Form der Luminanz und Chrominanz korreliert werden. Dieser Schritt kann mehrere Male mit verschiedenem Inhalt von Interesse sowie mit variierenden Lichtverhältnissen für den gleichen dreidimensionalen Inhalt wiederholt werden. Diese Korrelationen können vorteilhafterweise dazu verwendet werden, die zweidimensionale Verteilung der Luminanz und Chrominanz basierend auf den Kameraeinstellungen und der verschiedenen Außenbedingungen und dem dreidimensionalen Inhalt vorherzusagen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn eines der mindestens zwei Bilder durch die jeweilige Kamera des Kamerasystems erfasst wird, eine aktuelle Einstellung des mindestens einen Kameraparameters der Kamera ermittelt und die räumlich adaptive Korrekturabbildung in Abhängigkeit von der ermittelten Einstellung des mindestens einen Kameraparameters bestimmt, insbesondere durch Auswählen des Kameramodells, welches der aktuellen Einstellung des mindestens einen Kameraparameters zugeordnet ist. Mit anderen Worten können zur Korrektur der Helligkeit und/oder Farbe im mindestens einen Bildbereich die aktuellen Einstellungen der Kamera und ihr Einfluss auf Helligkeit und Farbstich berücksichtigt werden. Dies kann einfach dadurch bewerkstelligt werden, indem einfach die aktuellen Einstellungen für den mindestens einen Kameraparameter ausgelesen werden und das korrespondierende Kameramodell ausgewählt wird.
  • Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Segmentierung des mindestens einen Bildbereichs basierend auf bestimmten sich unterscheidenden Bildcharakteristiken in den jeweiligen Segmenten durchgeführt, wobei eine Bildsegmentierungsabbildung in Abbildung von den sich unterscheidenden Bildcharakteristiken in den jeweiligen ermittelten Segmenten und in Abhängigkeit von der Position der Segmente ermittelt wird, und die Korrekturabbildung wird in Abhängigkeit von der Segmentierungsabbildung bestimmt.
  • Mittels der Segmentierung können räumliche Bereiche des Bildes oder des Bildbereichs mit sich signifikant unterscheidenden Luminanz- und Chrominanz-Werten bestimmt werden, die Bereiche von Interesse mit anderem Kameraverhalten abhängig von einer anderen Kombination von dreidimensionalem Inhalt, Umgebungsbedingungen und Einstellungen anzeigen können. Dadurch kann eine räumliche Anpassung der Luminanz- und Chrominanz-Werte bereitgestellt werden, die über den modellierten Einfluss der Kamera selbst hinausgeht. Daher kann vorteilhafterweise eine zweidimensionale Segmentierung und zum Beispiel eine bestimmte Art von Filterung angewandt werden, um genauer zu bestimmen, wo starke Abweichungen abgesehen von dem Einfluss der Kameraeinstellungen angewandt werden sollten. Auch diese Segmentierungsergebnisse können in Form der Segmentierungsabbildung in die finale zweidimensionale Luminanz- und/oder Chrominanz-Korrekturabbildung aufgenommen werden.
  • Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, dass, wenn das jeweilige Bild segmentiert wird, Segmente, die sich in ihrer Helligkeit unterscheiden, ermittelt werden, wobei die Segmentierungsabbildung derart ermittelt wird, dass auf Segmente, die sich mit Bezug auf ihre Helligkeit unterscheiden, eine sich korrespondierend unterscheidende Farbkorrektur angewandt wird. Diese vorteilhafte Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass üblicherweise helle Teile eines Bildes überwiegend einen Gelbstich aufweisen, während dunkle Teile, die zum Beispiel zu Schattenbereichen gehören, vorwiegend einen Blaustich aufweisen. Dieser Unterschied ist visuell besonders auffällig und ist problematisch für die Harmonisierung, wenn beide, nämlich helle und dunkle Teile, auf demselben Kamerabildbereich vorhanden sind. Jedoch ist der Farbstich nicht auf den Gelb-Blauen beschränkt und kann in Abhängigkeit von wiederum den Kameraeinstellungen, bestimmten Außenbedingungen und dem dreidimensionalen Inhalt, der durch die Kamera visualisiert wird, variieren. Daher gibt es zumindest in Systemen gemäß dem Stand der Technik, wenn starke Helligkeit und Schatten in einem Kamerabild vorhanden sind, immer eine gewisse Diskrepanz. Dieser Diskrepanz kann nun gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Anwenden von korrespondierend unterschiedlichen Farbkorrekturen auf Segmente, die unterschiedliche Helligkeitsgrade aufweisen, bestmöglich abgeholfen werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest basierend auf einer Analyse einer Farbverteilung und/oder Helligkeitsverteilung in mindestens einem Bildbereich ein räumlich konstanter Korrekturwert zur Korrektur einer Farbe und/oder einer Helligkeit des mindestens einen Bildbereichs bestimmt, wobei die räumlich adaptive Korrekturabbildung in Abhängigkeit von dem räumlich konstanten Korrekturwert bestimmt wird. Ein räumlich konstanter oder fester Korrekturwert kann gemäß Verfahren, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, bestimmt werden. Darüber hinaus kann dieser räumlich konstante Korrekturwert eine absolute Korrektur sowie eine relative Korrektur berücksichtigen. In Zusammenhang mit der relativen Korrektur kann die Helligkeit und/oder Farbe eines Bildes oder eines Bildbereichs mit Bezug auf ein weiteres Bild oder einen Bildbereich eines weiteren Bildes angepasst werden. Wenn zum Beispiel festgestellt wird, dass zwei verschiedene Bilder verschiedene mittlere Helligkeitsgrade aufweisen, können diese Helligkeitsgrade mittels einer solchen relativen Korrektur angeglichen werden. Daher wird der Korrekturwert vorzugsweise derart bestimmt, dass ein Unterschied im Farbstich und/oder in der mittleren Helligkeit zwischen den mindestens zwei Bildern zumindest in den jeweiligen Bildbereichen reduziert wird. Im Zusammenhang mit der absoluten Korrektur kann die Helligkeit und/oder Farbe eines Bildes oder eines Bildbereichs unabhängig von der Helligkeit und/oder Farbe von anderen Bildern angepasst werden. Wenn zum Beispiel detektiert wird, dass ein Bildbereich einen Gelbstich aufweist, zum Beispiel mit Bezug auf irgendeine definierte Referenz, wie zum Beispiel ein Referenzgrauwert, kann dieser Gelbstich durch die absolute Korrektur kompensiert werden. Daher kann mittels einer solchen relativen und absoluten Korrektur, die beide in dem räumlich konstanten Korrekturwert berücksichtigt werden können, eine Verbesserung der Bildcharakteristiken sowie eine Harmonisierung von verschiedenen Bildern erreicht werden. Dies kann letztendlich auch in der zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung berücksichtigt werden.
  • Daher kann vorteilhafterweise die zweidimensionale räumlich adaptive Korrekturabbildung den räumlich konstanten Korrekturwert sowie räumlich variierende Korrekturen, die durch das Kameramodell und/oder die Segmentierungsabbildung bereitgestellt werden, berücksichtigen. Somit kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die räumlich adaptive Korrekturabbildung durch Auswählen des Kameramodells auf der Basis von dem mindestens einen bestimmten aktuellen Kameraparameter und durch räumliches Modifizieren des bestimmten Kameramodells in Abhängigkeit von der ermittelten Segmentierungsabbildung und durch Anwenden einer resultierenden Abbildung auf den räumlich konstanten Korrekturwert bestimmt werden. Dadurch kann eine räumliche Anpassung des anfänglichen Kamera-globalen Korrekturwerts basierend auf den modellierten Einflüssen der Kamerafunktionalität unter verschiedenen Außenumgebungsbedingungen und dreidimensionalem Inhalt und Informationen, die aus dem Kamerabildbereich von Interesse mittels der Segmentierung erhalten werden, bereitgestellt werden. Daher kann zunächst eine Anpassung der festen Luminanz- und Chrominanz-Korrekturwerte, die durch den räumlich konstanten Korrekturwert repräsentiert werden, durch Modifizieren der korrespondierenden festen Abbildung in jeder Pixelposition nach oben und unten abhängig von dem zweidimensionalen Kameramodell und der Bildsegmentierungsabbildung durchgeführt werden. So kann letztendlich eine Multi-Kamera-Helligkeits- und Farbharmonisierung durch Anwenden der letztendlich berechneten zweidimensionalen Korrekturabbildung auf die korrespondierenden Bildbereiche durchgeführt werden. Durch Verwendung dieser zweidimensionalen Korrekturabbildung werden die Eingangs-YUV-Werte, die die Luminanz und Chrominanz repräsentieren, für jede Kamera unabhängig korrigiert und so die Harmonisierung durchgeführt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt aufweisend einen Programmcode, welcher in einem computerlesbaren Medium, wie einer Diskette, CD, DVD, Speicherkarte oder ähnlichem, gespeichert ist, und welcher, wenn dieser durch einen Prozessor einer elektronischen Steuereinrichtung ausgeführt wird, den Prozessor dazu veranlasst, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Kameras, die dazu ausgelegt sind, mindestens zwei Bilder zu erfassen. Darüber hinaus weist das Kamerasystem ein Bildharmonisierungsmodul für eine Bildharmonisierung der mindestens zwei Bilder auf, wobei das Bildharmonisierungsmodul dazu ausgelegt ist, einen Bildbereich eines jeweiligen der mindestens zwei Bilder zu bestimmen, wobei die Bildbereiche zu einem bestimmten Ansichtsfenster korrespondieren, welches in Abhängigkeit von einem bestimmten virtuellen Blickpunkt bestimmt wird. Darüber hinaus ist das Bildharmonisierungsmodul dazu ausgelegt, die mindestens zwei Bilder zumindest in ihren jeweiligen bestimmten Bildbereichen durch Anwenden zumindest einer Korrekturoperation zur Korrektur einer Helligkeit und/oder Farbe in mindestens einem der beiden bestimmten Bildbereiche der mindestens zwei Bilder zu harmonisieren und ein Gesamtbild zumindest aus den bestimmten Bildbereichen der mindestens zwei Bilder zu erstellen. Darüber hinaus ist das Bildharmonisierungsmodul dazu ausgelegt, die mindestens eine Korrekturoperation in Form einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung bereitzustellen, die, wenn sie auf den mindestens einen Bildbereich angewandt wird, die Helligkeit und/oder Farbe in dem Bildbereich zumindest in Abhängigkeit von einer Position im Bildbereich anpasst.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kamerasystem oder einer seiner Ausgestaltungen.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt, das erfindungsgemäße Kamerasystem und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Kamerasystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Gesamtbildes, welches aus zumindest teilweise überlappenden Bildereichen von Bildern, die von verschiedenen Kameras erfasst wurden, zusammengesetzt ist;
    • 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bildharmonisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 4 eine schematische Darstellung der Modellierung des Einflusses einer Kamera auf Helligkeit und Chrominanz-Verteilung über das Bild hinweg und dessen Korrelation mit Kameraparametereinstellungen; und
    • 5 eine schematische Darstellung der Bestimmung einer zweidimensionalen, räumlich adaptiven Korrekturabbildung und der Multi-Kamera-Surround-View-Harmonisierung auf der Basis der räumlich adaptiven Korrekturabbildung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem Kamerasystem 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kamerasystem 2 ist als Surround-View-Kamerasystem ausgebildet und weist in diesem Beispiel eine Frontkamera 3, eine Heckkamera 4, eine linke Spiegelkamera 5 und eine rechte Spiegelkamera 6 auf. Jede der Kameras 3, 4, 5, 6 ist als Weitwinkelkamera ausgebildet und kann eine Fischaugenlinse oder eine ähnliche Optik aufweisen. Daher kann ein sehr großes Sichtfeld von jeder der Kameras 3, 4, 5, 6 bereitgestellt werden. In diesem Beispiel weist die Frontkamera 3 ein korrespondierendes Sichtfeld FOV1 auf, welches in der horizontalen Ebene durch die dargestellten Grenzlinien 3a begrenzt ist. Analog weist die Heckkamera 4 ein korrespondierendes Sichtfeld FOV2 auf, welches in der horizontalen Ebene durch die korrespondierenden Grenzlinien 4a begrenzt ist. Die linke Spiegelkamera 5 weist ein korrespondierendes Sichtfeld FOV3 auf, welches in der horizontalen Ebene durch die dargestellten Grenzlinien 5a begrenzt ist, und die rechte Spiegelkamera 6 weist ein korrespondierendes Sichtfeld FOV4 auf, welches in der horizontalen Ebene durch die dargestellten Grenzlinien 6a begrenzt ist. Daher ist jede der Kameras 3, 4, 5, 6 dazu ausgelegt, einen korrespondierenden Teil 7a, 7b, 7c, 7d der Umgebung 7 des Fahrzeugs 1 zu erfassen. Darüber hinaus überlappen sich die jeweiligen Sichtfelder FOV1, FOV2, FOV3, FOV4 paarweise. Das Kamerasystem 2 weist auch ein Bildharmonisierungsmodul 8 auf, welches eine Harmonisierung der Bilder, die von den jeweiligen Kameras 3, 4, 5, 6 erfasst wurden, durchführt. Vor der Harmonisierung bildet das Harmonisierungsmodul 8 die erfassten Bilder auf eine Zieloberfläche, wie eine Kugel oder eine flache zweidimensionale Ebene, ab, und fusioniert die Bilder nachfolgend und rendert die Bilder auf das Ansichtsfenster von einer beliebig gewählten virtuellen Kamera, nämlich dem virtuellen Blickpunkt. Dabei können die Bildbereiche eines jeden Bildes, welches von den jeweiligen Kameras 3, 4, 5, 6 erfasst wurde, in Abhängigkeit von dem bestimmten virtuellen Blickpunkt ermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass nur Teile der erfassten Bilder harmonisiert, analysiert und modifiziert werden müssen, und Rechenleistung eingespart werden kann, da Teile der Bilder nicht analysiert oder modifiziert werden müssen, da sie ohnehin nicht aus der gewählten Perspektive sichtbar sind.
  • Ein solches fusioniertes Gesamtbild 9 ist exemplarisch in 2 dargestellt. Zum Erzeugen eines solchen Gesamtbildes 9 werden zunächst jeweilige Bildbereiche von jedem Bild von jeder Kamera 3, 4, 5, 6 in Abhängigkeit von dem gegebenen virtuellen Blickpunkt, aus welchem das finale Gesamtbild 9 dargestellt werden soll, bestimmt. In diesem Beispiel wurde eine Draufsicht gewählt, bei welcher die virtuelle Kamera oder der virtuelle Blickpunkt genau über dem Auto, das heißt dem Fahrzeug 1, welches im Gesamtbild 9 durch ein korrespondierendes Fahrzeugmodell 10 repräsentiert werden kann, positioniert ist. Die von den jeweiligen Kameras 3, 4, 5, 6 im gleichen Aufnahmeschritt erfassten Bilder werden dann auf eine Zieloberfläche abgebildet, welche in diesem Fall eine flache zweidimensionale Ebene darstellt, und nachfolgend werden die Bildbereiche, welche dann innerhalb des Ansichtsfensters liegen, fusioniert und gerendert, um das Gesamtbild 9 zu erzeugen. Die Begrenzungslinie des Ansichtsfensters ist in 2 mit 11 bezeichnet. Weiterhin ist in dieser Darstellung in 2 der Bildbereich des Bildes, welches von der Frontkamera 3 erfasst wurde, mit FV bezeichnet, der Bildbereich des Bildes, welches von der Heckkamera 4 erfasst wurde, ist mit RV bezeichnet, der Bildbereich des Bildes, welches von der linken Spiegelkamera 5 erfasst wurde, ist mit ML bezeichnet und der Bildbereich des Bildes, der von der rechten Spiegelkamera 6 erfasst wurde, ist mit MR bezeichnet.
  • Idealerweise sollte ein solches Gesamtbild 9 letztendlich das visuelle Aussehen eines einzigen Bildes, welches von einer einzigen Kamera erfasst wurde, haben. Zu diesem Zweck muss eine Bildharmonisierung der jeweiligen Bildbereiche FV, RV, MR, ML durchgeführt werden, da üblicherweise Bilder, die von mehreren Kameras in unterschiedlichen Positionen erfasst wurden, auch unterschiedliche Bildcharakteristiken in Bezug auf Helligkeit und Farbstich aufweisen. Üblicherweise wenden Helligkeits- und Farbharmonisierungsansätze räumlich einheitliche Korrekturen an, nämlich einzelne Werte, für die Luminanz und Chrominanz, für jedes Kamerabild, zum Beispiel basierend auf Multi-Kamera-Korrelationsstatistiken. Obwohl ein solcher Ansatz eine grundlegende Verbesserung gegenüber einer unharmonisierten Kameraansicht bereitstellt, bleiben manche Harmonisierungsartefakte aufgrund der unabhängigen Kamera-Textur-Uneinheitlichkeit in Bezug auf Helligkeit und Farbstich, was durch Anpassungen des Abbildungssystems an den dreidimensionalen Inhalt und Umfeldbedingungen, welchen die betreffende Kamera ausgesetzt ist, dennoch zurück. Insbesondere werden während des Kamerabildverarbeitungsprozesses verschiedene Teile des Bildes verschiedenen Modifikationen aufgrund von verschiedenen Kameraverarbeitungsaufgaben, solche wie Linsenkorrektur, Mehrfachbelichtung, Verstärkungssteuerung, Dynamikkompression und anderen ähnlichen Verarbeitungen, die in der Kamera auftreten, unterzogen. Als Ergebnis beinhaltet das Kamerabild üblicherweise eine räumlich variierende Helligkeitsverteilung und einen räumlich variierenden Farbstich in verschiedenen Bereichen von Interesse.
  • Durch Bereitstellen einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung jedoch können die räumlich variierende Helligkeitsverteilung und die Farbstiche in bestmöglicher Weise gehandhabt werden. Dies ist nun detaillierter im Folgenden erklärt.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bildharmonisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren beginnt in Schritt S1, in welchem das Kameraverhalten unter bestimmten Kamerabedingungen, insbesondere Umgebungsbedingungen, und insbesondere mit Bezug auf die Einführung einer räumlichen Helligkeits- und Farbuneinheitlichkeit innerhalb des aufgenommenen Kamerabildes, modelliert wird. Weiterhin wird in Schritt S2 ein zweidimensionales Modell der Helligkeits- und Farbuneinheitlichkeit in Form eines Kameramodells basierend auf den ausgewählten Kameraparametereinstellungen für verschiedene Fallszenarien erzeugt. Dann werden in Schritt S3 die jeweiligen Kamerabilder, insbesondere mit Bezug auf das Ziel-Ansichtsfenster, mittels Bildsegmentierung unter Verwendung von Helligkeit und Chrominanz, verarbeitet, um eine zusätzliche räumlich adaptive Korrekturabbildung, die im Folgenden auch als Segmentierungsabbildung bezeichnet wird, basierend auf den Pixelwerten zu erzeugen. Danach werden in Schritt S4 die vorhergehend bestimmten festen Helligkeits- und Chrominanz-Korrekturwerte basierend auf dem zweidimensionalen Kameramodell und dem Bildverarbeitungsschritt, nämlich der Segmentierungsabbildung, räumlich angepasst. Letztendlich wird in Schritt S5 die Helligkeits- und Farbkorrektur zur Multi-Kamera-Helligkeits- und Farbharmonisierung angewandt. Diese einzelnen Schritte werden nun detaillierter mit Bezug auf 4 und 5 erklärt.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung von Schritt S1 detaillierter. Dieser Schritt S1 beinhaltet die Modellierung der räumlichen Variation des Kamerabildes hinsichtlich Helligkeit und Chrominanz, welches in einer speziell definierten Reihe von Außenbedingungen E und dreidimensionalem Inhalt C, abhängig von verschiedenen Kameraeinstellungen und Kameraparametern P, die die Bildsignalverarbeitungskette innerhalb des Kamerachipsets beeinflussen, aufgenommen wurde. Dadurch können die Charakteristiken des Kamerabildes und dessen Visualisierung in der Zielansicht unabhängig modelliert werden und mit Bezug auf das benachbarte Kamerabild innerhalb desselben Ziel-Ansichtsfensters 11. Hinsichtlich des dreidimensionalen Inhalts C werden besonders wichtige Felder, solche wie ein relativ gleichmäßiger dreidimensionaler Szeneninhalt, zum Beispiel eine Straßenoberfläche, ein Grasbereich, benachbarte Fahrzeuge auf Parkplätzen, ein Inhalt im hochdynamischen Bereich und so weiter ausgewählt. Hinsichtlich der Außenbedingungen oder Umgebungsbedingungen E werden bestimmte Tageszeiten, Wetterbedingungen in Kombination mit einem gewählten Inhalt C gewählt. Der dreidimensionale gleichmäßige Inhalt ist besonders wichtig, denn dann werden die beobachteten Variationen im Kamerabild ausschließlich durch die Kameraeinstellungen und Kameraparameter P verursacht.
  • Daher erfasst die Kamera, die eine der Kameras 3, 4, 5, 6 des Kamerasystems 2, wie in 1 dargestellt, oder zumindest eine Kamera des gleichen Typs sein kann, ein Bild eines bestimmten dreidimensionalen Inhalts C und unter verschiedenen Umgebungsbedingungen E. Dieses erfasste Bild wird dann an Block B1 übergeben, wo das Bild in Bezug auf Helligkeit und Farbverteilung über das Bild hinweg verarbeitet wird. Das Ergebnis dieser Verarbeitung wird dann an Block B2 übergeben. Auch die Kameraparameter P, die ausgelesen wurden, werden an Block B2 übergeben. Basierend auf diesen Kameraparametern P und Einstellungen der Kamera 3, 4, 5, 6 sowie auf Basis der Verarbeitungsergebnisse werden der Einfluss der Kamera 3, 4, 5, 6 auf Helligkeits- und Chrominanz-Verteilung über das Bild im Ansichtsfenster hinweg und dessen Korrelation mit den Kameraparametereinstellungen P im Block B2 modelliert. Diese Vorgehensweise kann mehrere Male mit verschiedenem Inhalt von Interesse C sowie mit veränderten Lichtbedingungen, oder im Allgemeinen mit veränderten Umgebungsbedingungen E, für den gleichen dreidimensionalen Inhalt C, wiederholt werden. Die resultierende Korrelation, die zum Beispiel durch Maschinenlernen gelernt werden kann, optional unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes, kann in vorteilhafter Weise zur Vorhersage der zweidimensionalen Verteilung von Luminanz und Chrominanz basierend auf den Kameraeinstellungen P unter verschiedenen Außenbedingungen E und dreidimensionalem Inhalt C genutzt werden. Das resultierende Modell kann die Variation der Chrominanz und Helligkeitsänderung mit der Position der Pixel in Verbindung setzen und daher die Position der Pixel auf dem Rohbild. Diese Information kann nun vorteilhafterweise dazu genutzt werden, um gemäß Schritt S2 (vergleiche 3) ein zweidimensionales geometrisches Modell oder eine Abbildung mit Verstärkungswerten bezüglich Chrominanz und Helligkeit und Positionen auf den Achsen zu erzeugen, welches letztendlich das Kameramodell M darstellt.
  • 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Bildharmonisierung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die vier Kameras 3, 4, 5, 6 des Kamerasystems 2 des Kraftfahrzeugs 1 erfassen jeweils ein Bild einer Umgebung 7 des Fahrzeugs 1 mit unbekanntem Bildinhalt und Außen- und/oder Innenbedingungen. Die erfassten Bilder werden dann an das Bildharmonisierungsmodul 8 übergeben, welches die Bilder analysiert und verarbeitet, um ein harmonisiertes Gesamtbild 9 zu erzeugen. Zunächst empfängt das Harmonisierungsmodul 8 als einen Eingang einen gewählten Blickpunkt V, auf dessen Basis das Harmonisierungsmodul 8 das Ansichtsfenster 11 und die relevanten Bildbereiche der jeweiligen Bilder, die harmonisiert und gerendert werden müssen, bestimmt. Zum Zwecke der Harmonisierung bestimmt das Harmonisierungsmodul 8 zuerst einen festen geschätzten Korrekturwert F, wofür Verfahren gemäß dem Stand der Technik genutzt werden können. Dieser feste Wert F kann sich auf die Helligkeits- sowie auch auf die Chrominanz-Korrektur beziehen.
  • Darüber hinaus wählt das Harmonisierungsmodul 8 basierend auf ausgelesenen Kameraparametern P und einer Analyse der erfassten Bilder das korrespondierende Kameramodell M, welches das zweidimensionale geometrische Modell basierend auf den Kameraeinstellungen, wie mit Bezug auf 4 beschrieben, bereitstellt. Weiterhin führt das Harmonisierungsmodul 8 auch eine räumliche Segmentierung des Eingangskamerabildinhalts in den jeweiligen Bereichen von Interesse, die sich auf das korrespondierende Kamera-Ansichtsfenster 11 beziehen, durch. Luminanz- und Chrominanz-Informationen können kombiniert werden, um das vorher bestimmte zweidimensionale geometrische Modell, nämlich das Kameramodell M, anzupassen, um räumliche Bereiche mit signifikant unterschiedlichen Luminanz- und Chrominanz-Werten zu bestimmen, welche Bereiche von Interesse von sich unterscheidendem Kameraverhalten abhängig von einer anderen Kombination von dreidimensionalem Inhalt C, Bedingungen E und Einstellungen P, anzeigen können. Diese zusätzlichen Segmentierungsergebnisse können durch eine korrespondierende Segmentierungsabbildung S beschrieben werden. Somit kann die erhaltene zweidimensionale geometrische von Abweichungen von dem festen Korrekturwert F zusätzlich abhängig von der Segmentierungsabbildung S angepasst werden. Das Ergebnis ist eine finale zweidimensionale Luminanz- und Chrominanz-Korrekturabbildung, die auch als die zweidimensionale, räumlich adaptive Korrekturabbildung A bezeichnet wird. Eine solche Korrekturabbildung A kann für jede der Kameras 3, 4, 5, 6 erzeugt werden. Mit anderen Worten können die festen Luminanz- und Chrominanz-Korrekturwerte F basierend auf dem zweidimensionalen Kameramodell M und der Bildsegmentierung S angepasst werden. Als Ausgang wird eine zweidimensionale Abbildung A von YUV-Korrekturwerten gemäß dem YUV-Farbmodell für jede Pixelposition in jedem Kamerabild erhalten, insbesondere innerhalb der Multi-Kamera-Ansicht. Die Einstellung der festen Luminanz- und Chrominanz-Korrekturwerte F kann durch Modifizieren der festen Abbildung F in jeder Pixelposition nach oben und unten abhängig von dem zweidimensionalen Kameramodell M und der Bildsegmentierungsabbildung S erfolgen, um die finale zweidimensionale räumlich adaptive Korrekturabbildung A zu erhalten. Letztendlich wendet in Block B3 das Harmonisierungsmodul 8 diese für jede Kamera berechnete zweidimensionale Korrekturabbildung A an, um die Multi-Kamera-Helligkeits- und Farbharmonisierung in einer räumlich adaptiven Dynamikkompression durchzuführen. Dadurch können die Luminanz- und Chrominanz-Werte von dem jeweiligen Rohbild bezogen werden.
  • Durch Verwendung der zweidimensionalen Korrekturabbildung A können die Eingangs-YUV-Werte für jede Kamera unabhängig korrigiert werden und in solch einer Art und Weise wird die Harmonisierung durchgeführt. Daher wird als ein Ausgang das finale harmonisierte Multi-Kamera-Surround-View-Bild, nämlich das Gesamtbild 9, mit einer räumlichen Gleichmäßigkeit erhalten. Dieses Bild kann dann auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 angezeigt werden und dasselbe Verfahren kann für den nächsten Bildaufnahmeschritt wiederholt werden.
  • Somit kann mittels einer räumlichen Anpassung der initialen Kamera-globalen Korrekturwerte F basierend auf modellierten Einflüssen M der jeweiligen Kamerafunktionalitäten unter verschiedenen Außenumgebungsbedingungen E und dreidimensionalem Inhalt C, und Informationen, die aus den Kamerabildbereichen von Interesse erhalten werden, welche durch die Segmentierungsabbildung S repräsentiert werden, die Diskrepanz der Luminanz und Chrominanz von Pixeln, die durch deren Position auf dem Bildsensor begründet ist, bestmöglich kompensiert werden und somit ein finales Surround-View-Bild bereitgestellt werden, welches viel glattere Übergänge innerhalb der Texturen einer einzelnen Kamera sowie glattere Übergängen in überlappenden Bereichen, die von zwei Kamerabildern abgedeckt sind, aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2843937 A1 [0003]
    • EP 2701120 A2 [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Bildharmonisierung von mindestens zwei Bildern (FV, RV, ML, MR), wobei ein jeweiliges Bild (FV, RV, ML, MR) von einer jeweiligen Kamera (3, 4, 5, 6) eines Kamerasystems (2) erfasst wurde, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Bestimmen eines Bildbereichs (FV, RV, ML, MR) eines jeweiligen der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR), wobei die Bildbereiche (FV, RV, ML, MR) zu einem bestimmten Ansichtsfenster (11) korrespondieren, welches in Abhängigkeit von einem bestimmten virtuellen Blickpunkt (V) bestimmt wird; - Harmonisieren der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zumindest in den jeweiligen bestimmten Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) durch Anwenden von zumindest einer Korrekturoperation (A) zum Korrigieren einer Helligkeit und/oder einer Farbe innerhalb zumindest eines der bestimmten Bildbereiche (FV, RV, ML, MR) der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR); - Erzeugen eines Gesamtbildes (9) zumindest aus den bestimmten Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR); dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Korrekturoperation (A) in Form einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung (A) bereitgestellt wird, welche, wenn sie auf den mindestens einen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) angewandt wird, die Helligkeit und/oder Farbe im Bildbereich (FV, RV, ML, MR) zumindest in Abhängigkeit von einer Position im Bildbereich (FV, RV, ML, MR) anpasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die zweidimensionale räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) auf den mindestens einen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) angewendet wird, jedes Pixel des Bildbereichs (FV, RV, ML, MR) bezüglich seiner Helligkeit und/oder Farbe in Abhängigkeit von der Position des jeweiligen Pixels im Bild (FV, RV, ML, MR) angepasst wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) für jede Kamera (3, 4, 5, 6) des Kamerasystems (2) separat ermittelt wird und auf den jeweiligen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) des Bildes (FV, RV, ML, MR), welches von der jeweiligen Kamera (3, 4, 5, 6) aufgenommen wurde, angewandt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) basierend auf einem gespeicherten Kameramodell (M) bestimmt wird, welches den Einfluss einer bestimmten Kamera (3, 4, 5, 6) auf eine Helligkeits- und Chrominanz-Verteilung in einem Bild in Abhängigkeit von zumindest einem Kameraparameter (P) modelliert.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kameraparameter (P) mindestens einen der folgenden darstellt: - eine Einstellung zur Durchführung einer Linsenkorrektur; - eine Einstellung für eine Mehrfachbelichtungsfunktion; - eine Einstellung für eine Verstärkungssteuerung; - eine Einstellung für eine Dynamikkompression; - eine Einstellung für einen Weißabgleich; - eine Einstellung für eine Farbsättigung; - eine Einstellung für eine Rauschunterdrückung; - eine Einstellung für eine Kantenschärfung.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Kameramodells (M) Bilder mittels der bestimmten Kamera unter mehreren unterschiedlichen definierten Umgebungsbedingungen (E) und von verschiedenen definierten dreidimensionalen Inhalten (C) aufgenommen werden und der Einfluss auf die Helligkeits- und/oder Chrominanz-Verteilung in den aufgenommenen Bilder für die verschiedenen definierten Umgebungsbedingungen (E) und für die verschiedenen definierten dreidimensionalen Inhalte (C) ermittelt wird und mit jeweiligen Einstellungen des mindestens einen Kameraparameters (P) korreliert wird, mit welchen die jeweiligen Bilder aufgenommen wurden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eines der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) mittels der jeweiligen Kamera (3, 4, 5, 6) des Kamerasystems (2) aufgenommen wird, eine aktuelle Einstellung des mindestens einen Kameraparameters (P) der Kamera (3, 4, 5, 6) ermittelt wird und die räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) in Abhängigkeit von der ermittelten Einstellung des mindestens einen Kameraparameters (P) bestimmt wird, insbesondere durch Auswählen des Kameramodells (M), welches der aktuellen Einstellung des mindestens einen Kameraparameters (P) zugeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Segmentierung des mindestens einen Bildbereichs (FV, RV, ML, MR) basierend auf bestimmten sich unterscheidenden Bildcharakteristiken in jeweiligen Segmenten durchgeführt wird, wobei eine Bildsegmentierungsabbildung (S) in Abhängigkeit von den sich unterscheidenden Bildcharakteristiken in den jeweiligen ermittelten Segmenten und in Abhängigkeit von der Position der Segmente ermittelt wird, und wobei die räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) in Abhängigkeit von der Segmentierungsabbildung (S) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das jeweilige Bild (FV, RV, ML, MR) segmentiert wird, Segmente, die sich in ihrer Helligkeit unterscheiden, ermittelt werden, wobei die Segmentierungsabbildung (S) derart ermittelt wird, dass auf Segmente, die sich mit Bezug auf ihre Helligkeit unterscheiden, eine sich korrespondierend unterscheidende Farbkorrektur angewandt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest basierend auf einer Analyse einer Farbverteilung und/oder Helligkeitsverteilung im mindestens einen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) ein räumlich konstanter Korrekturwert (F) zur Korrektur einer Farbe und/oder einer Helligkeit des mindestens einen Bildbereichs (FV, RV, ML, MR) bestimmt wird, wobei die räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) in Abhängigkeit von dem räumlich konstanten Korrekturwert (F) bestimmt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (F) derart bestimmt wird, dass ein Unterschied in einem Farbstich und/oder einer mittleren Helligkeit zwischen den mindestens zwei Bildern (FV, RV, ML, MR) zumindest in dem jeweiligen Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) reduziert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlich adaptive Korrekturabbildung (A) durch Auswählen des Kameramodells (M) auf der Basis von dem mindestens einen bestimmten aktuellen Kameraparameter (P) und durch räumliches Modifizieren des bestimmten Kameramodells (M) in Abhängigkeit von der ermittelten Segmentierungsabbildung (S) und durch Anwenden einer resultierenden Abbildung auf den räumlich konstanten Korrekturwert (F) bestimmt wird.
  13. Computerprogrammprodukt aufweisend Programmcode, welcher in einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, und welcher, wenn dieser durch einen Prozessor einer elektronischen Steuereinrichtung (8) ausgeführt wird, den Prozessor dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  14. Kamerasystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei das Kamerasystem (2) mindestens zwei Kameras (3, 4, 5, 6) aufweist, die dazu ausgelegt sind, zumindest zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zu erfassen, wobei das Kamerasystem (2) ein Bildharmonisierungsmodul (8) für eine Bildharmonisierung der mindestens zwei Bilder aufweist, wobei das Bildharmonisierungsmodul (8) dazu ausgelegt ist, - einen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) eines jeweiligen der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zu bestimmen, wobei die Bildbereiche (FV, RV, ML, MR) zu einem Ansichtsfenster (11) korrespondieren, welches in Abhängigkeit von einem bestimmten virtuellen Blickpunkt (V) bestimmt wird; - die mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zumindest in den jeweiligen bestimmten Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) durch Anwenden zumindest einer Korrekturoperation (A) zur Korrektur eine Helligkeit und/oder einer Farbe in mindestens einem der beiden bestimmten Bildbereiche (FV, RV, ML, MR) der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zu harmonisieren; und - ein Gesamtbild (9) zumindest aus den bestimmten Bildbereichen (FV, RV, ML, MR) der mindestens zwei Bilder (FV, RV, ML, MR) zu erstellen; dadurch gekennzeichnet, dass das Bildharmonisierungsmodul (9) dazu ausgelegt ist, die mindestens eine Korrekturoperation (A) in Form einer zweidimensionalen räumlich adaptiven Korrekturabbildung (A) bereitzustellen, die, wenn sie auf den mindestens einen Bildbereich (FV, RV, ML, MR) angewandt wird, die Helligkeit und/oder Farbe in dem Bildbereich (FV, RV, ML, MR) zumindest in Abhängigkeit von einer Position im Bildbereich (FV, RV, ML, MR) anpasst.
  15. Kraftfahrzeug (1) aufweisend ein Kamerasystem (2) nach Anspruch 14.
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