DE102018201631A1 - Verfahren und system zum erzeugen einer virtuellen darstellung zur erweiterung des sichtfelds in einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren und system zum erzeugen einer virtuellen darstellung zur erweiterung des sichtfelds in einem fahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug (10) beschrieben, das folgendes aufweist: Erfassen eines ersten Bildes eines Umfelds des Fahrzeugs (10) mit einer am Fahrzeug (10) montierten Kamera (12, 12'), Ermitteln einer Blickrichtung (14) eines Fahrzeuginsassen (16) mit wenigstens einem Sensor (20), und Erzeugen eines zweiten Bildes zur Darstellung auf einem im Fahrzeuginnenraum (18) angeordneten Bildschirm (22, 22') aus dem ersten Bild und unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung (14). Das zweite Bild weist eine Perspektive auf, die etwa mit der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) übereinstimmt. Das zweite Bild wird durch eine mehrstufige Transformation des ersten Bildes erzeugt, mit welcher der Bildinhalt des ersten Bildes und dessen Perspektive an die etwa mit der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) übereinstimmende Perspektive unter Berücksichtigung einer Krümmung des Bildschirms (22, 22') angepasst wird.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug.
  • Aus der US-Patentanmeldung US2013/0096820A1 ist ein virtuelles Anzeigesystem für ein Fahrzeug bekannt, das Bildschirme aufweist, die im Fahrzeuginnenraum beispielsweise an den Fahrzeugsäulen montiert sein können und von Außenkameras erfasste Szenen anzeigen können.
  • Aus der US-Patentschrift US8,666,146B1 sind Systeme und Verfahren zum Erzeugen eines stereoskopischen Bildpaares aus einer monoskopischen Bildeingabe bekannt.
  • Die US-Patentanmeldung US2005/0140575A1 beschreibt ein Verfahren zum Verarbeiten eines rechteckigen Bildes zur Anzeige auf einem gekrümmten Bildschirm. Das Verfahren „krümmt“ in Echtzeit ein Bild und projiziert das „gekrümmte“ Bild auf einen gekrümmten Bildschirm ohne Verzerrung.
  • Nachfolgend werden ein Verfahren und ein System zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug beschrieben.
  • Insbesondere können die hierin offenbarten Verfahren und Systeme zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug eingesetzt werden, um beispielsweise durch Fahrzeugsäulen verdeckte Objekte auf einem im Fahrzeuginnenraum montierten Bildschirm anzuzeigen. Beispielsweise kann dadurch das Sichtfeld eines Fahrers dadurch erweitert werden, dass an den A-Säulen gekrümmte Bildschirme montiert werden, wie es aus der US-Patentanmeldung US2013/0096820A1 bekannt ist, und die durch die A-Säulen verdeckten und für den Fahrer nicht sichtbaren Objekte wie Hindernisse oder andere Fahrzeuge auf den Bildschirmen möglichst so dargestellt werden, dass das reale Sichtfeld des Fahrers durch eine Windschutzscheibe auf den an die Windschutzscheibe angrenzenden Bildschirmen durch die virtuelle Darstellung möglichst verzerrungsfrei erweitert wird. Die hierin offenbarten Verfahren und Systeme können mit hoher Performance in nahezu Echtzeit aus den Bilddaten einer Kamera, insbesondere einer Monokamera, beispielsweise eine RGB-Monokamera eine weitgehend verzerrungsfreie Darstellung von Bildern vor allem auf gekrümmten Bildschirmen ermöglichen. Grundsätzlich können die offenbarten Verfahren und Systeme in allen Situationen eingesetzt werden, in denen eine Erweiterung eines Sichtfelds auf durch intransparente Fahrzeugteile verdeckte Szenen gewünscht wird.
  • Ein erster Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug, aufweisend: Erfassen eines ersten Bildes eines Umfelds des Fahrzeugs mit einer am Fahrzeug montierten Kamera, Ermitteln einer Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen mit wenigstens einem Sensor, und Erzeugen eines zweiten Bildes zur Darstellung auf einem im Fahrzeuginnenraum angeordneten Bildschirm aus dem ersten Bild und unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung. Das zweite Bild weist eine Perspektive auf, die etwa mit der Blickrichtung des Fahrzeuginsassen übereinstimmt. Das zweite Bild wird durch eine mehrstufige Transformation des ersten Bildes erzeugt, mit welcher der Bildinhalt des ersten Bildes und dessen Perspektive an die etwa mit der Blickrichtung des Fahrzeuginsassen übereinstimmende Perspektive unter Berücksichtigung einer Krümmung des Bildschirms angepasst wird.
  • Die mindestens eine mehrstufige Transformation kann folgendes aufweisen: eine 3D-Modellierung des Sichtfeldes der Kamera, eine 3D-Modellierung des Sichtfeldes des Fahrzeuginsassen unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung, und eine 3D-Modellierung der Krümmung des Bildschirms. Die 3D-Modellierung der Krümmung des Bildschirms kann eine Vorverzerrung zur Kompensation der Krümmung des Bildschirms aufweisen.
  • Mindestens eine der 3D-Modellierungen kann analytisch für mindestens eine vorgegebene Blickrichtung des Fahrzeuginsassen berechnet und die Berechnungsergebnisse können in mindestens einer Lookup-Tabelle gespeichert werden, wobei die mindestens eine Lookup-Tabelle bei der Transformation verwendet wird. Die mindestens eine Lookup-Tabelle kann Positionen und Koordinaten von einer oder mehreren im zweiten Bild dazustellenden Texturen aufweisen. Das Computer-implementierte Verfahren kann Delta-Schritte aufweisen, die Positionen und Koordinaten der einen oder mehreren im zweiten Bild darzustellenden Texturen definieren und die auf eine Gitterdefinition des menschlichen Augenkastens bezogen werden.
  • Beim Ermitteln einer Abweichung der Blickrichtung des Fahrzeuginsassen von der mindestens einen vorgegebenen Blickrichtung kann mindestens eine der 3D-Modellierungen analytisch für die geänderte Blickrichtung berechnet und die in mindestens eine Lookup-Tabelle gespeicherten Daten für die mindestens eine vorgegeben Blickrichtung können durch die Berechnungsergebnisse ersetzt werden.
  • Ein zweiter Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein System zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug, aufweisend: einen im Fahrzeuginnenraum angeordneten Bildschirm, eine am Fahrzeug montierte Kamera zum Erfassen eines ersten Bildes eines Umfelds des Fahrzeugs, wenigstens einem Sensor zum Ermitteln einer Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen, und einen Prozessor, der zum Erzeugen eines zweiten Bildes zur Darstellung auf dem Bildschirm aus dem ersten Bild und unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung konfiguriert ist. Das zweite Bild weist eine Perspektive auf, die etwa mit der Blickrichtung des Fahrzeuginsassen übereinstimmt. Der Prozessor ist konfiguriert, das zweite Bild durch eine mehrstufige Transformation des ersten Bildes zu erzeugen, mit welcher der Bildinhalt des ersten Bildes und dessen Perspektive an die etwa mit der Blickrichtung des Fahrzeuginsassen übereinstimmende Perspektive unter Berücksichtigung einer Krümmung des Bildschirms angepasst wird. Insbesondere kann der Prozessor zum Ausführen eines Verfahrens wie hierin beschrieben konfiguriert sein.
  • Ein dritter Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Fahrzeug aufweisend ein System wie hierin beschrieben, wobei die mindestens eine Bildschirmanzeige eine gekrümmte Anzeigeoberfläche aufweist, deren Krümmung an eine Struktur im Fahrzeuginnenraum angepasst sein kann, insbesondere an eine Fahrzeugsäule, insbesondere an eine A-Säule des Fahrzeugs.
  • Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
  • Die Zeichnungen zeigen in
    • 1 schematisch eine Draufsicht auf einen Personenkraftwagen, in dem eine Ausführungsform eines Systems zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds installiert ist;
    • 2 schematisch das durch eine Ausführungsform eines Systems zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung erweiterte Sichtfeld eines Fahrers in einem Personenkraftwagen;
    • 3 schematisch einen Ablauf zum Erzeugen von Lookup-Tabellen für verschiedene Blickrichtungen;
    • 4a und 4b schematisch die Blickrichtungen eines Fahrzeuginsassen und einer Fahrzeugkamera auf einen Punkt ohne und mit Berücksichtigung der Krümmung eines im Fahrzeuginnenraum an der A-Säule montierten Bildschirms;
    • 5 eine schematische Darstellung einer Augenbox zur Berücksichtigung der Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen; und
    • 6 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Systems zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug.
  • In der folgenden Beschreibung können gleiche, funktional gleiche und funktional zusammenhängende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Absolute Werte sind im Folgenden nur beispielhaft angegeben und sind nicht einschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt einen Personenkraftwagen (PKW) 10 mit einer im Bereich der linken A-Säulen 26 montierten Kamera 12 und einer im Bereich der rechten A-Säule 26' montierten Kamera 12'. Beide Kameras 12, 12' sind Monokameras und können auch RGB-Kameras sein, die digitale Bilder des erfassten Umfeldbereichs des PKWs 10 erzeugen. Hierzu sind die Kameras 12, 12' auf die zu erfassende Umfeldbereiche ausgerichtet. Die linke Kamera 12 kann so ausgerichtet sein, dass sie den Bereich vor dem linken Kotflügel des PKW 10 erfasst. Die rechte Kamera 12' kann entsprechend so ausgerichtet sein, dass sie den Bereich vor dem rechten Kotflügel des PKW 10 erfasst. Die Erfassungsbereiche der beiden Kameras 12, 12' sind kegelförmig in 1 dargestellt. Insbesondere sind die Erfassungsbereiche so gewählt, dass Objekte von den Kameras 12, 12' erfasst werden können, die von den A-Säulen 26, 26' im Sichtfeld des Fahrers bzw. des Beifahrers verdeckt sind.
  • Im Fahrzeuginnenraum 18, der Fahrgastzelle ist auf der vorderen Konsole, beispielsweise vor dem Beifahrersitz ein Sensor montiert, in gezeigten Beispiel eine Kamera 20, welcher den Fahrzeuginnenraum 18 zumindest teilweise erfasst und dazu vorgesehen ist, eine Blickrichtung 14 des Fahrers 16 und ggf. eines Beifahrers zu erfassen. Die Erfassung der Blickrichtung kann insbesondere durch eine Auswertung von durch die Kamera 20 erzeugten Bildern des Innenraums mit dem Fahrzeuginsassen mittels eines geeigneten Blickrichtungstrackingalgorithmus erfolgen.
  • An den A-Säulen 26, 26' sind auf der Seite zum Fahrzeuginnenraum 18 gekrümmte Bildschirme 22, 22' montiert. Die gekrümmten Bildschirme 22, 22' können hierbei so montiert sein, dass sie nahezu nahtlos das Sichtfeld des Fahrers 16 und eines Beifahrers nach links bzw. nach rechts erweitern. Die Bildschirme können beispielsweise LCD (Liquid Crystal Display)- oder OLED (Organic Light Emittiing Diode)-Technologie zum Anzeigen von Bilder verwenden.
  • Im Fahrzeuginnenraum können prinzipiell an jedem intransparenten Fahrzeugteil, welches das Sichtfeld einschränkt, ein Bildschirm montiert sein. Ebenso können mehrere Sensoren wie Kameras im Fahrzeuginnenraum montiert sein, um die Blickrichtung eines oder mehrerer Fahrzeuginsassen zu erfassen, beispielsweise vom Fahrer und Beifahrer, um entsprechende in Blickrichtung des Fahrzeuginsassen jeweils angeordnete Bildschirme anzusteuern und dadurch das Sichtfeld des jeweiligen Insassen zu erweitern.
  • Das von jeder Kamera 12, 12' erfasste Bild wird algorithmisch unter Verwendung der mit der Kamera 20 ermittelten Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen so verarbeitet, dass es perspektivisch korrekt für den Fahrzeuginsassen auf dem entsprechenden gekrümmten Bildschirm 22, 22' angezeigt werden kann, und so das Sichtfeld des Fahrzeuginsassen auch auf Bereiche erweitert werden kann, die durch intrasparente Objekte wie die A-Säulen 26 für den Fahrzeuginsassen verdeckt sind. Die algorithmische Verarbeitung umfasst eine mehrstufige Transformation, wie nachfolgend im Detail beschrieben ist.
  • Zunächst ist in 2 ein Beispiel eines durch das Verfahren und System erweiterten Sichtfelds eines Fahrers eines PKWs gezeigt. Der an der linken A-Säule 26 montierte gekrümmte Bildschirm 22, beispielsweise ein gekrümmter OLED- oder LCD-Screen, zeigt wie dargestellt einen Teil einer vor dem Fahrzeug aufgestellten Testtafel 28 als Bild an, der durch die A-Säule 26 im Blickfeld des Fahrers normalerweise verdeckt ist. Dadurch erscheint die A-Säule 26 teilweise transparent zu sein. Die Blickrichtung des Fahrers wird in diesem Fall durch eine im linken unteren Eckbereich der Windschutzscheibe im Fahrgastinnenraum 18 montierte Kamera 20 erfasst.
  • Nachfolgend wird nun die mehrstufige Transformation zum Erzeugen des Bildes beschrieben, das auf dem gekrümmten Bildschirm 22 so dargestellt werden kann, dass es von einem Fahrzeuginsassen wie dem Fahrer als eine möglichst realitätsnahe Erweiterung seines Sichtfeldes wahrgenommen wird. Die mehrstufige Transformation entspricht im Prinzip einer kombinierten Live-Korrektur zweier Sichtfelder, nämlich das des Fahrzeuginsassen und das der Kamera, mit einer integrierten Vorverzerrung zur Berücksichtigung der Krümmung des Bildschirms 22. Im Rahmen der mehrstufigen (Projektions-)Transformation wird der Bildinhalt der Kamera und dessen Perspektive so angepasst, dass der Inhalt des von einem Fahrzeuginsassen wie dem Fahrer wahrgenommenen Sichtfelds, vor allem der vom Bildschirm überspannte Bereich mit dem der Außenwelt nahezu übereinstimmt. Eingebettet in diese Transformationskette kann eine Vorverzerrung zur Kompensation einer Krümmung des Bildschirms durchgeführt werden. Eine 3D-Modellierung sowie die Vorverzerrung und Korrekturdaten können im Vorfeld analytisch berechnet und für verschiedene Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen in einer oder mehreren Lookup-Tabellen abgelegt werden. Diese Werte können verwendet werden, um mittels eines Live-Rendering beispielsweise in OpenGL (Open Graphics Library) ein angepasstes Bild auf dem insbesondere gekrümmten Bildschirm anzuzeigen.
  • In 3 ist ein prinzipieller Ablauf zum Erzeugen von Lookup-Tabellen für verschiedene Blickrichtungen eines Fahrzeuginsassen gezeigt. Zunächst kann optional im Transformationsschritt 50 eine Neigung bzw. Krümmung eines Bildschirms berechnet werden. Im Transformationsschritt 52 wird eine Blickrichtungstransformation berechnet. Die Ergebnisse der beiden Schritte 50 und 52 sind entsprechend berechnete Bilder 54 bzw. 56, die im Transformationsschritt 58 kombiniert werden. Anhand der kombinierten Bilder werden dann im Transformationsschritt 60 Lookup-Tabellen für jede der im Schritt 52 angewendeten Blickrichtungen berechnet, wie nachfolgend im Detail erläutert wird.
  • Eine Lookup-Tabelle (LUT) enthält die Position und Koordinaten von einer darzustellenden Textur. Hierbei wird für jede Blickrichtung eines Auges eine LUT vorberechnet, bevor die Sichtfelderweiterungsanwendung gestartet wird. Delta-Schritte, welche die Textur-Position/Koordinaten definieren, sind an die Gitterdefinition einer menschlichen Augenbox angelehnt. Eine Änderung der Augenrichtung bzw. Blickrichtung bewirkt eine Aktualisierung der benutzten LUT.
  • Anhand der Darstellung von 4a wird die Transformation im Schritt 52 erläutert. Die menschliche Augenposition ist mit E bezeichnet, die Kameraposition mit C. Sowohl die Blickrichtung des Auges als auch der Kamera geht zum Punkt P. Mit IE ist das Bild der perspektivischen Ansicht des Punkts P durch das Auge mit der Projektionsmatrix HE bezeichnet. Mit Ic ist das Bild der perspektivischen Ansicht des Punkts P durch die Kamera mit der Projektionsmatrix Hc bezeichnet.
  • Nun wird eine rekursive Extrapolation der Blicktransformation angewandt. hierfür wird ein Weltkoordinatensystem so gewählt, dass die transformierten Positionen E' des Auges und C' der Kamera auf der X-Achse des Weltkoordinatensystems liegen. Damit beziehen sich E' und C' auf parallele Blickrichtungen. Sie werden durch Anwenden einer Projektionstransformation auf IE und HE erhalten, wodurch die transformierten Bilder IE ' und HE ' erhalten werden. Das transformierte Bild IE ' wird dann extrapoliert. Nun wird das Bild IE mit der inversen Projektionsmatrix HE -1 zurücktransformiert. Diese Schritte können mit der gewünschten Feinheit wiederholt werden.
  • 4b zeigt die Transformation im Schritt 52 unter Berücksichtigung einer Bildschirmkrümmung im Schritt 50. Mit dem Bezugszeichen 22 ist der gekrümmte Bildschirm bzw. dessen Krümmung bezeichnet. Die Berücksichtigung der Krümmung 22 entspricht einer Vorverzerrung, mit der ein rechteckiges Bild auf einem gekrümmten Bildschirm im Wesentlichen ohne Verzerrung dargestellt werden kann. Eine solche Vorverzerrung ist in der US-Patentanmeldung US2005/0140575A1 beschrieben, die sich von dieser Offenbarung jedoch darin unterschiedet, dass sie nur für eine orthogonale Projektion genau ist, eine perspektivische Verzerrung zusätzlich betrachtet werden muss, und die Krümmungsstrategie geändert werden muss, da das zu krümmende Bild IE a priori nicht bekannt ist.
  • Im Schritt 50 wird daher folgende Vorberechnung zur Berücksichtigung der Bildschirmkrümmung durchgeführt:
    1. 1. Es wird ein Fahrzeug-/Anwendungs-Weltkoordinatensystem definiert.
    2. 2. Es wird eine 3D-Szenerie des Sichtfeldes FOV (Field of View) der Kamera, des Bildschirms und der Position des menschlichen Auges/der Augenbox definiert.
    3. 3. Es wird ein regelmäßiges Bildschirmoberflächengitter definiert, indem jeder Gitterpunkt auf der Bildschirmoberfläche durch eine 2D-Funktion ausgedrückt ist: y=f(x,y), wobei x und y die Breite bzw. Höhe der aktiven Bildschirmfläche sind.
    4. 4. Es werden Oberflächenpunkte auf lc mit der Brennweite fC (PIC (fC )) projiziert.
    5. 5. Es werden Oberflächenpunkte auf lE mit der Brennweite fE(PIE(fE )) projiziert.
    6. 6. Der Ort von PIC innerhalb von lc bezieht sich auf eine Texturkoordinate, wohingegen sich der Ort von PIE innerhalb von IE auf eine Texturposition bezieht.
  • Nun wird die Erzeugung und Benutzung von LUTs beschrieben. Zunächst wird eine menschliche Augenbox mit Δx, Δy, Δz Schritten vordefiniert.
    Vereinfacht lautet der Algorithmus dann:
    • Für jedes x(IDx)
      • - Für jedes y(IDy)
        • - - Für jedes z(IDz)
        • - - - Berechne Texturpositionen und -koordinaten PIE und PIC voraus
        • - - - Speichere eine LUT mit einer masterlD
      Wenn die Anwendung läuft bzw. ausgeführt wird, wird folgendes berechnet:
      • Augenposition bei x, y, z: rufe die LUT mit der masterlD auf, welche IDx, IDy, IDz enthält
  • 5 zeigt eine Augenbox, mit dem Augenpunkt bei (float x, float y, float z). Der neue Augenpunkt wird berechnet mit den Δ-Schritten: float Δx: 2.f/ResolutionX, float Δy: 2.f/ResolutionY, float Δz: 2.f/ResolutionZ, und er ergibt sich als x*Δx*EyeboxScaleX, y*Δy*EyeboxScaleY, z*Δz*EyeboxScaleZ (mit EyeboxScaleX/Y/Z bezeichnet die Skalierung der Augenbox).
  • 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Sichtfelderweiterungssystems für die Anwendung in einem Fahrzeug. Das System weist zwei Monokameras 26, 26' auf, die zwei unterschiedliche Szenerien im Umfeld eines Fahrzeugs erfassen und dementsprechend unterschiedliche Blickrichtungen aufweisen. Vorzugsweise erfassen die beiden Kameras 26, 26' Szenen, die durch intransparente Fahrzeugkomponenten verdeckt und daher für Fahrzeuginsassen aus bestimmten Blickrichtungen nicht sichtbar sind, wie beispielsweise durch die A-Säulen des Fahrzeugs für Fahrer und Beifahrer verdeckte Objekte. Ein Prozessor 24, beispielsweise eines Steuergeräts des Systems, verarbeitet die von den beiden Kameras 26, 26' empfangenen digitalen Bilddaten. Der Prozessors 24 empfängt zudem Daten eines Sensors 20, der zur Blickrichtungserkennung der Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, beispielsweise auf dem Armaturenbrett oder im Rückspiegel an der Windschutzscheibe. Der Sensor 20 kann wie bereits eingangs erwähnt durch eine Kamera implementiert sein. Der Prozessor 24 ist durch ein in einem (nicht dargestellten) Speicher abgelegten Programm zum Ausführen des hierin beschriebenen Verfahrens konfiguriert, insbesondere zum Ausführen der Schritte des oben beschriebenen und das hierin beschriebene Verfahren implementierenden Algorithmus. Der Prozessor 24 kann zwei Bildschirme 22, 22', beispielweise an den A-Säulen montierte gekrümmte Bildschirme wie der in 2 beispielhafte gezeigte Bildschirm, ansteuern und auf diesen die anhand der Bilddaten von den Kameras 26, 26' und den Sensordaten des Sensors 20 berechneten und erzeugten Bilder zur Erweiterung des Sichtfeldes der Fahrzeuginsassen darstellen. Bei entsprechender Rechenleistung kann die Darstellung in nahezu Echtzeit erfolgen. Der Prozessor kann insbesondere als speziell für die erforderlichen Berechnungen ausgelegter Bildverarbeitungsprozessor ausgebildet sein, insbesondere als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder (F)PGA ((Field) Programable Gate Array).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013/0096820 A1 [0002, 0006]
    • US 8666146 B1 [0003]
    • US 2005/0140575 A1 [0004, 0027]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug (10), aufweisend: Erfassen eines ersten Bildes eines Umfelds des Fahrzeugs (10) mit einer am Fahrzeug (10) montierten Kamera (12, 12'), Ermitteln einer Blickrichtung (14) eines Fahrzeuginsassen (16) mit wenigstens einem Sensor (20), Erzeugen eines zweiten Bildes zur Darstellung auf einem im Fahrzeuginnenraum (18) angeordneten Bildschirm (22, 22') aus dem ersten Bild und unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung (14), wobei das zweite Bild eine Perspektive aufweist, die etwa mit der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) übereinstimmt, wobei das zweite Bild durch eine mehrstufige Transformation des ersten Bildes erzeugt wird, mit welcher der Bildinhalt des ersten Bildes und dessen Perspektive an die etwa mit der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) übereinstimmende Perspektive unter Berücksichtigung einer Krümmung des Bildschirms (22, 22') angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Transformation folgendes aufweist: eine 3D-Modellierung des Sichtfeldes der Kamera (12, 12'), eine 3D-Modellierung des Sichtfeldes des Fahrzeuginsassen (16) unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung (14), und eine 3D-Modellierung der Krümmung des Bildschirms (22, 22').
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Modellierung der Krümmung des Bildschirms (22, 22') eine Vorverzerrung zur Kompensation der Krümmung des Bildschirms (22, 22') aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der 3D-Modellierungen analytisch für mindestens eine vorgegebene Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) berechnet wird und die Berechnungsergebnisse in mindestens einer Lookup-Tabelle gespeichert werden, wobei die mindestens eine Lookup-Tabelle bei der Transformation verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lookup-Tabelle Positionen und Koordinaten von einer oder mehreren im zweiten Bild dazustellenden Texturen aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es Delta-Schritte aufweist, die Positionen und Koordinaten der einen oder mehreren im zweiten Bild darzustellenden Texturen definieren und die auf eine Gitterdefinition des menschlichen Augenkastens bezogen werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermitteln einer Abweichung der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) von der mindestens einen vorgegebenen Blickrichtung (14) mindestens eine der 3D-Modellierungen analytisch für die geänderte Blickrichtung (14) berechnet und die in mindestens eine Lookup-Tabelle gespeicherten Daten für die mindestens eine vorgegebene Blickrichtung (14) durch die Berechnungsergebnisse ersetzt werden.
  8. System zum Erzeugen einer virtuellen Darstellung zur Erweiterung des Sichtfelds in einem Fahrzeug (10), aufweisend: einen im Fahrzeuginnenraum (18) angeordneten Bildschirm (22, 22'), eine am Fahrzeug (10) montierte Kamera (12, 12') zum Erfassen eines ersten Bildes eines Umfelds des Fahrzeugs, wenigstens einem Sensor (20) zum Ermitteln einer Blickrichtung (14) eines Fahrzeuginsassen (16), und einen Prozessor (24), der zum Erzeugen eines zweiten Bildes zur Darstellung auf dem Bildschirm (22, 22') aus dem ersten Bild und unter Verwendung der ermittelten Blickrichtung (14) konfiguriert ist, wobei das zweite Bild eine Perspektive aufweist, die etwa mit der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) übereinstimmt, wobei der Prozessor konfiguriert ist, das zweite Bild durch eine mehrstufige Transformation des ersten Bildes zu erzeugen, mit welcher der Bildinhalt des ersten Bildes und dessen Perspektive an die etwa mit der Blickrichtung (14) des Fahrzeuginsassen (16) übereinstimmende Perspektive unter Berücksichtigung einer Krümmung des Bildschirms (22, 22') angepasst wird.
  9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (24) zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 konfiguriert ist.
  10. Fahrzeug (10) aufweisend ein System nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Bildschirm (22, 22') eine gekrümmte Anzeigeoberfläche aufweist, deren Krümmung an eine Struktur im Fahrzeuginnenraum (18) angepasst ist, insbesondere an eine Fahrzeugsäule, insbesondere an eine A-Säule (26, 26') des Fahrzeugs.
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