DE102018208846B4 - Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe (1), bestehend aus zumindest einem optischen Sensor (2), insbesondere einer Kamera, und zumindest einem weiteren Sensor (3), insbesondere einem Radarsensor, wobei die Sensorbaugruppe (1) an einer Scheibe (5), insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angeordnet ist, umfassend folgende Schritte:- Ermitteln (S1) von extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor (2),- Kalibrieren (S2) des optischen Sensors (2),- Abrufen (S3) von intrinsischen Kalibrierungsdaten,- Berechnen (S4) von Korrekturwerten für den weiteren Sensor (3) auf Basis der intrinsischen Kalibrierungsdaten und der extrinsischen Kalibrierungsdaten des optischen Sensors (2),- Kalibrieren (S5) des weiteren Sensors (3).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe.
  • Aus dem Stand der Technik sind unter anderem Verfahren zum Kalibrieren eines Radarsensors oder eines optischen Sensors bekannt.
  • Automobile Radarsensoren werden entweder mit Hilfe externer Gehäusemerkmale im Fahrzeug ausgerichtet (z.B. aufgeklebter Spiegel) oder es werden radar-reflektierende Objekte (z.B. Metallplatte) in kontrollierter Weise exakt vor dem im Fahrzeug verbauten Radarsensor positioniert, dann vom Radar vermessen und schließlich die Abweichung zwischen tatsächlicher (vorbekannter) Objektposition und der vermessenen ermittelt, um sie während des späteren Betriebs (z.B. mathematisch) zu kompensieren.
  • Kameras können diese Abweichung beispielsweise anhand von sichtbaren Merkmalen von speziellen Mustertafeln erkennen, wenn das Fahrzeug entweder in bekannter Weise exakt davor positioniert ist oder geradeaus und unbeschleunigt daran vorbeifährt und ein sehr exakter Wegmesser (d.h. „Kilometerzähler“) im Fahrzeug vorhanden ist.
  • Sowohl Radar- als auch Kamerasensoren können die Abweichung zwischen tatsächlicher und Solleinbauposition/-lage bestimmen, indem das Fahrzeug, in dem sie verbaut sind, eine längere Strecke im Straßenverkehr bewegt wird und in der Umgebung ausreichend radarreflektierende, ortsfeste Objekte (z.B. Leitpfosten) vorhanden sind und das von der Kamera aufgenommene Umgebungsbild nicht zu uniform ist; typischerweise benötigt man hierfür mehrere Kilometer Fahrstrecke.
  • Die Druckschrift DE102005037094B3 offenbart ein Verfahren zur Kalibrierung eines Abstandssensors mit wenigstens zwei Sensorkanälen. Die vom Sensor emittierte Strahlung ist keulenförmig.
  • Die Druckschrift DE10154861A1 beschreibt ein Verfahren zur Bereitstellung von Bildinformationen über einen Überwachungsbereich, der im Sichtbereich eines optoelektronischen Sensors zur Erfassung der Lage von Gegenständen in wenigstens einer Erfassungsebene und im Sichtbereich eines Videosystems mit mindestens einer Videokamera liegt.
  • In der Druckschrift DE102012001858A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung mehrerer Bilderfassungseinheiten einer Bilderfassungsvorrichtung zur Umgebungserfassung für ein Fahrzeug gezeigt.
  • Aus der Druckschrift US 2011 / 0 163 904 A1 ist ein Sensormodul umfassend eine Kamera und einen Radarsensor bekannt.
  • Nachteilig bei dem bekannten Stand der Technik ist, dass insbesondere die Kalibrierung eines Radarsensors zeit- und kostenaufwändig ist.
  • Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe bereitzustellen, mittels welchem die Sensorbaugruppe kostengünstig und schnell kalibriert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe, bestehend aus zumindest einem optischen Sensor, insbesondere einer Kamera, und zumindest einem weiteren Sensor, insbesondere einem Radarsensor, wobei die Sensorbaugruppe an einer Scheibe, insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angeordnet ist, umfassend folgende Schritte:
    • - Ermitteln von extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor,
    • - Kalibrieren des optischen Sensors,
    • - Abrufen von intrinsischen Kalibrierungsdaten,
    • - Berechnen von Korrekturwerten für den weiteren Sensor auf Basis der intrinsischen Kalibrierungsdaten und der extrinsischen Kalibrierungsdaten des optischen Sensors,
    • - Kalibrieren des weiteren Sensors.
  • Das Verfahren findet nach dem Einbau der Sensorbaugruppe in ein Fahrzeug statt, so dass durch die tatsächliche Einbaulage verursachte Abweichungen erkannt werden können.
  • Die extrinsischen Kameraparameter beschreiben hierbei die Position und Orientierung des optischen Sensors im Raum relativ zum fahrzeugfesten Koordinatensystem. Anhand dieser Daten lässt sich ermitteln, welche Abweichung der optische Sensor von einer Sollposition aufweist und kann daraufhin entsprechend kalibriert werden, um diese Abweichung auszugleichen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens enthalten die intrinsischen Kalibrierungsdaten zumindest translatorische und rotatorische Beziehungen zwischen einem Detektionskoordinatensystem des optischen Sensors und einem Detektionskoordinatensystem des weiteren Sensors der Sensorbaugruppe.
  • Weiter ist bevorzugt, dass die intrinsischen Kalibrierungsdaten translatorische und/oder rotatorische Beziehungen zwischen dem Detektionskoordinatensystem des optischen Sensors und Referenzpunkten der Sensorbaugruppe enthalten. Diese Referenzpunkte können sich beispielsweise auf den Gehäuseflächen oder den Gehäuseeckpunkten befinden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden während oder nach der Produktion der Sensorbaugruppe die intrinsischen Kalibrierungsdaten ermittelt.
  • Die so ermittelten intrinsischen Kalibrierungsdaten können später nach dem Einbau der Sensorbaugruppe in ein Fahrzeug wieder von einem Speichermedium der Sensorbaugruppe oder einer externen Recheneinheit abgerufen werden.
    Das vorgeschlagene Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, da hierbei lediglich extrinsische Kalibrierungsdaten des optischen Sensors ermittelt werden müssen. Für den weiteren Sensor müssen keine extrinsischen Kalibrierungsdaten ermittelt werden. Dies führt insbesondere bei einem zusätzlichen Radarsensor zu einer Zeit- und auch Kostenersparnis, da das für die Radarausrichtung bzw. Bestimmung der Einbauabweichung eines Radarsensors in der Fahrzeugproduktion benötigte teure Equipment hier entfallen kann. Durch Wegfall der extrinsischen Radarkalibrierung verkürzt sich entsprechend auch den Produktionstakt, so dass ggf. die Anzahl von bisher mehrfach in einer Produktionslinie vorhandenen Stationen zur extrinsischen Kalibrierung von Sensoren reduziert werden kann.
  • Es wäre auch denkbar, dass es sich bei dem weiteren Sensor anstelle eines Radarsensors um einen Lidar-Sensor oder um einen weiteren optischen Sensor handelt.
  • Besonders bevorzugt sind die intrinsischen Kalibrierungsdaten in der Sensorbaugruppe gespeichert. Dies bietet den Vorteil, dass die Kalibrierungsdaten der Sensorbaugruppe direkt zur Verfügung stehen und nicht beispielsweise extern aufgespielt oder zur Verfügung gestellt werden müssen. Die Sensorbaugruppe ist hierfür beispielsweise mit einem entsprechenden Speichermedium ausgestattet. Somit können in Schritt 3 des erfindungsgemäßen Verfahrens die intrinsischen Kalibrierungsdaten direkt von dem Speichermedium der Sensorbaugruppe abgerufen werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor mit Hilfe eines vor dem optischen Sensor positionierten visuellen Musters ermittelt. Das visuelle Muster ist dabei vor dem Fahrzeug positioniert und ein Bild des visuellen Musters durch den optischen Sensor aufgezeichnet. Danach wird die Abweichung zwischen der tatsächlichen Installationsposition und der Sollposition des optischen Sensors vermessen und somit die extrinsischen Kalibrierungsdaten ermittelt. Besonders bevorzugt ist das visuelle Muster schachbrettartig ausgestaltet.
  • In einer weiteren Ausführungsform befindet sich das visuelle Muster neben dem Fahrpfad des Fahrzeugs am Ende der Produktionslinie. Durch eine im Wesentlichen gerade und unbeschleunigte Vorbeifahrt werden hier dann mit Hilfe der von weiteren Sensoren (z.B. Raddrehzahlsensoren) ermittelten Fahrzeugdynamik die extrinsischen Kalibrierungsdaten des optischen Sensors ermittelt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor durch Fahren in einer nicht uniformen Umgebung ermittelt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Zeichnungen.
  • Darin zeigen:
    • 1: ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Kalibrierung;
    • 2: eine schematische Darstellung einer Sensorbaugruppe.
  • In 1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe 1 gezeigt. In Verfahrensschritt S1 werden die extrinsischen Kalibrierungsdaten des optischen Sensors ermittelt. Daraufhin wird in Schritt S2 der optische Sensor kalibriert. In Schritt S3 werden intrinsische Kalibrierungsdaten abgerufen. Danach werden in einem weiteren Schritt S4 Korrekturwerte für den weiteren Sensor auf Basis der intrinsischen Kalibrierungsdaten und der extrinsischen Kalibrierungsdaten des optischen Sensors berechnet. Daraufhin wird in einem letzten Schritt S5 der weitere Sensor kalibriert.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorbaugruppe 1. Diese Sensorbaugruppe 1 beinhaltet einen optischen Sensor 2 und einen Radarsensor 3, welche in einem gemeinsamen Gehäuse 4 angeordnet sind. Der optische Sensor 2 sowie der Radarsensor 3 weisen jeweils ein Koordinatensystem K1, K2 ihrer Detektion auf. Zur Bestimmung der Beziehungen zwischen den beiden Koordinatensystemen werden die translatorischen und rotatorischen Differenzen während der Produktion der Sensorbaugruppe vermessen. Das Koordinatensystem K1 des optischen Sensors 2 basiert hierbei auf der Projektionsfläche auf dem Imager des optischen Sensors 2. Das Koordinatensystem K2 des weiteren Sensors 3 basiert beispielsweise auf dem Antennendiagramm eines Radarsensors.
    Die Sensorbaugruppe 1 ist in dieser Darstellung hinter einer Windschutzscheibe 5 angeordnet. Das Gehäuse 4 bzw. seine Positionierung im Fahrzeug ist dabei entsprechend an den Neigungswinkel der Windschutzscheibe 5 angepasst. Weiterhin kann das Gehäuse 4 hier nicht gezeigte Elemente wie eine Streulichtblende aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sensorbaugruppe
    2
    optischer Sensor
    3
    weiterer Sensor
    4
    Gehäuse
    5
    Scheibe/Windschutzscheibe
    K1
    Koordinatensystem der Detektion des optischen Sensors
    K2
    Koordinatensystem der Detektion des weiteren Sensors
    S1-S5
    Verfahrensschritte

Claims (8)

  1. Verfahren zur Kalibrierung einer Sensorbaugruppe (1), bestehend aus zumindest einem optischen Sensor (2), insbesondere einer Kamera, und zumindest einem weiteren Sensor (3), insbesondere einem Radarsensor, wobei die Sensorbaugruppe (1) an einer Scheibe (5), insbesondere an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angeordnet ist, umfassend folgende Schritte: - Ermitteln (S1) von extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor (2), - Kalibrieren (S2) des optischen Sensors (2), - Abrufen (S3) von intrinsischen Kalibrierungsdaten, - Berechnen (S4) von Korrekturwerten für den weiteren Sensor (3) auf Basis der intrinsischen Kalibrierungsdaten und der extrinsischen Kalibrierungsdaten des optischen Sensors (2), - Kalibrieren (S5) des weiteren Sensors (3).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die intrinsischen Kalibrierungsdaten zumindest translatorische und rotatorische Beziehungen zwischen einem Detektionskoordinatensystem (K1) des optischen Sensors (2) und einem Detektionskoordinatensystem (K2) des weiteren Sensors (3) enthalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die intrinsischen Kalibrierungsdaten weiterhin translatorische und/oder rotatorische Beziehungen zwischen dem Detektionskoordinatensystem (K1) des optischen Sensors (2) und Referenzpunkten der Sensorbaugruppe (1) enthalten.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die intrinsischen Kalibrierungsdaten während oder am Ende eines Produktionsprozesses der Sensorbaugruppe (1) ermittelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die intrinsischen Kalibrierungsdaten in der Sensorbaugruppe (1) gespeichert sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor (2) mit Hilfe eines vor dem optischen Sensor (2) positionierten visuellen Musters ermittelt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor (2) mit Hilfe von einem oder mehreren neben einem Bewegungspfad des optischen Sensors (2) positionierten visuellen Mustern ermittelt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die extrinsischen Kalibrierungsdaten für den optischen Sensor (2) durch Fahren in einer nicht uniformen Umgebung ermittelt werden.
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