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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung sowie eine Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung.
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Für Kraftfahrzeuge sind Kameras bekannt, die von Objekten reflektiertes Licht erfassen. Mithilfe solcher Kameras kann die Umgebung von Kraftfahrzeugen erfasst werden. Zudem sind Lichtquellen bekannt, die den Sichtbereich der Kamera ausleuchten, wenn nicht ausreichend Hintergrundbeleuchtung vorhanden ist. Dadurch kann auch bei schlechten Lichtverhältnissen eine akzeptable Erfassung der Umgebung erfolgen.
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Dementsprechend ist es Aufgabe ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung bereitzustellen, welche eine nochmals verbesserte Detektion der Umgebung bereitstellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen nach Patentanspruch 6. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten erläutert.
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Eine solche Vorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug geeignet, insbesondere ein autonomes Kraftfahrzeug. Mit besonderem Vorteil ist die Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung an dem Kraftfahrzeug ausgebildet.
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Die Vorrichtung an der das Verfahren ausgeführt wird umfasst eine Lichtquelle, die eine Umgebung beleuchtet sowie eine Kamera, welche die Umgebung erfasst. Die von der Kamera bereitgestellten Daten werden weiter ausgewertet, um die Umgebung auf Objekte zu untersuchen. Die Daten der Kamera werden bei einem autonomen Kraftfahrzeug genutzt, um eine Verhalten des Fahrzeugs an die vorstehende Situation der Umgebung zu beeinflussen. Die Vorrichtung kann dabei eines von mehreren Sensorsystemen sein auf welche das Kraftfahrzeug zurückgreift.
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Die Kamera detektiert eintreffendes Licht, welches von den Objekten der Umgebung reflektiert wird. Das auf der Kamera eintreffende Umgebungslicht ist insbesondere bei Tage ausreichend um eine volle Funktionsfähigkeit der Vorrichtung bereitzustellen. Bei Nacht, also bei schwachem Umgebungslicht wird die Lichtquelle genutzt, um die Objekte in der Umgebung anzustrahlen.
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Das von der Lichtquelle ausgesandte und an den Objekten reflektierte Licht wird zumindest zum Teil von der Kamera erfasst. Durch die künstliche Beleuchtung wird auch bei schwachem Umgebungslicht die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung weitestgehend erhalten.
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Das Farbspektrum des ausgesendeten Lichts der Lichtquelle wird zudem während des Erfassungsvorgangs variiert. Insbesondere läuft der Erfassungsvorgang der Vorrichtung ununterbrochen. Durch die Variation des Farbspektrums tritt insbesondere eine Verschiebung oder Änderung der Wellenlängenbereiche des ausgesendeten Lichts ein. Zudem ändern sich hierbei auch die ausgesendeten Intensitätsanteile der einzelnen Wellenlängenbereiche. Da die Reflektivität der Objekte und deren Oberflächen unter anderem von den Oberflächeneigenschaften abhängt ändern sich mit der Variation des Farbspektrums ebenfalls die Wellenlängenanteile des reflektierten Lichts. Dies führt dazu, dass bestimmte Objekte besser andere wiederum schlechter erfasst werden können.
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Durch die ständige Variation des Farbspektrums werden die Objekte mit verschiedenen Wellenlängenanteilen und Intensitäten beleuchtet, sodass eine verbesserte Objekterkennung bereitgestellt wird. Objekte, die beispielsweise bei einem ersten Farbspektrum schlecht erfasst werden können, werden bei einem zweiten Farbspektrum besser erkannt. Andere Objekte werden beispielsweise bei dem zweiten Farbspektrum schlechter erkannt als bei dem ersten Farbspektrum. Durch die Variation und eine Mehrzahl von Farbspektren ist eine verbesserte Erfassung der Objekte innerhalb der Umgebung bereitgestellt.
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Eine solche Vorrichtung, insbesondere eine solche Kamera, bzw. deren Daten werden auf Objekte in der Umgebung untersucht. Diese Auswertung kann beispielsweise mithilfe einer Künstlichen Intelligenz erfolgen.
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Im Weiteren werden vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten erläutert.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Lichtquelle durch einen Scheinwerfer, insbesondere durch einen LED Schweinwerfer, ausgebildet ist.
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Ein solcher Scheinwerfer, insbesondere ein LED Scheinwerfer kann durch entsprechende Ansteuerung in seinem Farbspektrum, insbesondere in seiner Farbtemperatur, variiert werden. Scheinwerfer an Kraftfahrzeugen sind heutzutage mit einer festen Farbtemperatur eingerichtet. Insbesondere ist eine solche Vorrichtung an einem autonomen Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft, da hier zumindest bei einem vollautonomen Kraftfahrzeug kein Fahrer notwendig ist, der durch eine Änderung des Farbspektrums abgelenkt werden könnte.
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Günstigerweise erfolgt die Variation des Farbspektrums durch Änderung der Farbtemperatur der Lichtquelle.
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Dies ist bei heutigen LED Scheinwerfern besonders einfach Umsetzbar, da die Farbtemperatur durch entsprechende elektronische Ansteuerung variiert werden kann.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Variation des Farbspektrums kontinuierlich oder diskret erfolgt.
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Dementsprechend ändert sich das Farbspektrum im Laufe des Erfassungsvorgangs schrittweise anhand diskret festgelegter Farbspektren oder das Farbspektrum ändert sich kontinuierlich, also ohne stufenweise Variation. Die diskrete Variation hat den Vorteil, dass bestimmte vordefinierte Farbspektren ausgesendet werden, welche bereits bekannt sind. Hierbei werden die Farbspektren so gewählt, dass Objekte verschiedenster Art optimal erfasst werden können. Insbesondere verbleibt das von der Lichtquelle ausgesendete Farbspektrum länger bei dieser Aussendecharakteristik als bei einer kontinuierlichen Änderung. Eine kontinuierliche Änderung des Farbspektrums ermöglicht es die verschiedenen Wellenlängenbereiche in deren Gesamtheit abzufahren und dadurch möglichst viele Beleuchtungsszenarien bereitzustellen, um jede Art von Objekten innerhalb der Umgebung zu erkennen.
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In einer günstigen Ausführungsvariante wird das Farbspektrum ununterbrochen variiert.
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Hierbei erfolgt die Variation des Farbspektrums zeitlich gesehen dauerhaft und ständig für den gesamten Erfassungszeitraum. Der Erfassungszeitrum entspricht zumindest dem einmaligen Durchfahren bereitstehender Farbspektren oder dem Durchschalten konkret ausgewählter Farbspektren. Im Normalfall startet mit dem Ende des Erfassungszeitraums startet der Erfassungsvorgang erneut. Dementsprechend verbleibt die Lichtquelle innerhalb eines solchen Erfassungszeitraums nicht für längere Zeit bei einem unveränderten Farbspektrum. Davon unabhängig ist die kurzzeitige Aussendung eines diskreten Farbspektrums, welches einem diskreten Wert entspricht. Die kurzzeitige Haltedauer für ein solch diskretes Farbspektrum kann bis zu einer Sekunde dauern, wird aber günstigerweise noch kürzer gewählt, beispielsweise 500 ms, 300 ms, 100 ms oder niedriger.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Variation des Farbspektrums linear, zufällig oder systematisch erfolgt.
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Bei einer linearen Variation wird die von der Lichtquelle bereitgestellte Bandbreite an Farbspektren im Wesentlichen gleichmäßig durchfahren. Mit Vorteil wird hierbei eine kontinuierliche oder diskrete Variation genutzt. Bei einer zufälligen Variation erfolgen unter anderem Sprünge innerhalb der Bandbreite der Farbspektren. Hier wird günstigerweise eine diskrete Variation genutzt.
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Besonders bevorzugt ist die systematische Variation des Farbspektrums. Hierbei erfolgt günstigerweise eine diskrete Variation, wobei aus der bereitgestellten Bandbreite an Farbspektren eine Menge an Farbspektren vorausgewählt sind. Dies Vorauswahl ist besonders vorteilhaft und wird günstigerweise gemäß dem vordefinierten Ablauf eingestellt. Dadurch lässt sich die Erfassung von Objekten besonders optimieren. Insbesondere können Farbspektren bei denen schwer zu erfassende Objekte besser erkennbar sind länger und / oder mehrmals an der Lichtquelle zum Aussenden eingestellt werden. Andere Farbspektren können entsprechend kürzere Aussendezeiten aufweisen und / oder auch nur einmalig innerhalb des Erfassungszeitraums eingestellt sein.
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Die Vorrichtung gemäß Anspruch 7 wurde bereits in den vorhergehenden Ausführungen detailliert erläutert. Diese Ausführungen gelten entsprechend auch hier.
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Das Verfahren zur Erfassung der Umgebung und die Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung werden im Weiteren beispielhaft und ausführlich anhand der 1 erläutert.
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Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Vorrichtung 12 zur Erfassung der Umgebung. Die Vorrichtung 12 umfasst eine Lichtquelle 14, der hier als Schweinwerfer 14 ausgebildet ist. Der Schweinwerfer 14 ist als LED Schweinwerfer ausgeführt. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 12 eine Kamera 16, die eine Umgebung betrachtet und der Erfassung von Objekten dient. Des Weiteren weist die Vorrichtung 12 eine Steuereinheit 18 auf, die mit der Lichtquelle 14 und der Kamera 16 verbunden ist.
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Die Steuereinheit 18 ist hierbei separat ausgebildet als Teil der Vorrichtung ausgebildet. Dementsprechend ist die Steuereinheit 18 mit weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs verbunden, um die Daten der Vorrichtung an dieses zu übertragen. Alternativ kann die Steuereinheit 18 auch ein Teil einer zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs sein, wobei die Funktionen der Steuereinheit als Hardware oder Softwarebaustein ausgeführt sein können.
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Die Steuereinheit 18 empfängt einerseits die Daten der Kamera 16 und kann zudem die Lichtquelle 14 ansteuern. Zudem ist die Steuereinheit 18 in dieser Ausführungsvariante dazu ausgebildet die Sensordaten der Kamera 16 zu verarbeiten und Objekte innerhalb der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erkennen und zu identifizieren. Dies kann beispielsweise mithilfe einer Künstlichen Intelligenz erfolgen.
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Zur Erfassung von Objekten sendet die Lichtquelle 14 ein Licht in einen Sichtbereich der Kamera 16 aus. Das Licht, dessen Verlauf in der 1 schematisch anhand der gestrichelten Linien 20a und 20b dargestellt sind, trifft auf ein Objekt 22 und wird von diesem reflektiert. Das Reflektierte Licht trifft sodann auf die Kamera 16 und kann von dieser Detektiert werden. Der Beleuchtungsbereich der Lichtquelle 14 und der Sichtbereich der Kamera 16 überlappen sich hierbei. Mit Vorteil sind diese im Wesentlich gleich oder der Beleuchtungsbereich überdeckt den Sichtbereich. Dadurch werden alle Objekte innerhalb des Sichtbereichs beleuchtet und können durch die Kamera 16 aufgezeichnet werden. Das Objekt 22 wird sodann durch Auswertung der Sensordaten erfasst.
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Die Nutzung der Lichtquelle erfolgt insbesondere in der Dämmerung oder bei Nacht, wenn Objekte in der Umgebung nicht ausreichend beleuchtet sind. Tagsüber kann die Kamera 16 auch ohne Lichtquelle 14 betrieben werden, da das Tageslicht als Beleuchtung ausreicht.
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Verschiedene Objekte weisen unterschiedliche Reflektionseigenschaften auf. Das bedeutet, dass diese in Abhängigkeit der Wellenlänge des eintreffenden Lichts besser oder schlechter reflektieren. Die Lichtquelle ist dementsprechend dazu ausgebildet das ausgesendete Farbspektrum zu variieren, wodurch verschiedene Wellenlängenanteile und auch zugehörige Lichtintensitäten auf die Objekte ausgesendet werden und diese dadurch besser erfasst werden können. Dementsprechend können bestimmte Objekte bei einem ersten Farbspektrum und andere Objekte bei einem zweiten Farbspektrum erkannt werden. Durch die Variation des Farbspektrums kann die Erkennung von Objekten durch die Kamera und die nachgeschaltete Auswertung der Sensordaten verbessert werden.
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Die Farbspektren sind beispielhaft durch die Linien 24 und 26 dargestellt. Gegenüber der X-Achse 28 ist die Wellenlänge λ aufgetragen, gegenüber der Y-Achse 30 die Intensität I. Man erkennt, dass das erste Farbspektrum 24, dargestellt durch die durchgezogene Linie 24 andere Intensitäten bei unterschiedlichen Wellenlängenanteilen aufweist als das zweite Farbspektrum 26, dargestellt durch die gestrichelte Linie 26. Durch die Variation zwischen diesen beiden Farbspektren 26 kann die Detektion und Identifikation von Objekten verbessert werden. Die beiden Farbspektren 24 und 26 sind beispielhaft dargestellt. Insbesondere können noch eine Mehrzahl weiterer Farbspektren genutzt werden.
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Die Variation des Farbspektrums kann beispielsweise kontinuierlich innerhalb der von der Lichtquelle 14 bereitgestellten Bandbreite erfolgen. Alternativ können auch gezielt bestimmte Farbspektren diskret eingestellt werden. Während eines Erfassungsvorgangs ändert sich das Farbspektrum mehrfach. Der Übergang kann wie bereits erläutert kontinuierlich oder diskret erfolgen. Bei einer diskreten Variation auf bestimmte Farbspektren können diese zumindest kurzzeitig unverändert bleiben.
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Günstigerweise werden bestimmte Farbspektren vorausgewählt und diese anhand eines vorgegebenen Schemas nacheinander eingestellt. Dadurch kann eine optimale Detektion aller Objekte ermöglicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung
- 14
- Lichtquelle / Scheinwerfer
- 16
- Kamera
- 18
- Steuereinheit
- 20a, b
- Linie
- 22
- Objekt
- 24
- Linie / erstes Farbspektrum
- 26
- Linie / zweite Farbspektrum
- 28
- X-Achse / λ
- 30
- Y-Achse / l
