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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit, die im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist und eine reflektierende Fläche aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit und ein Fahrzeug, das eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen oder ein solches System aufweist.
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Insbesondere zur Sicherung der Verkehrssicherheit weisen Kraftfahrzeuge Rückspiegel auf, die das Beobachten des rückwärtigen Verkehrsgeschehens erleichtern. Üblicherweise weisen Rückspiegel eine reflektierende Schicht auf, durch die das vom rückwärtigen Fahrzeugumfeld einfallende Licht reflektiert und in Richtung der Augen des Fahrers des Kraftfahrzeugs umgelenkt wird. Neben seitlich angebrachten Außenspiegeln werden Innenspiegel dort verwendet, wo ein Blick durch die Heckscheibe auf das hinter dem Kraftfahrzeug befindliche Fahrzeugumfeld möglich ist. Bei heutigen Kraftfahrzeugen ist der Innenspiegel meisten am Fahrzeugdach verschraubt oder an die Windschutzscheibe geklebt und durch ein Kugelgelenk individuell einstellbar.
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Für eine sichere Teilnahme am Straßenverkehr ist es notwendig, den Innenspiegel so zu justieren, dass er den Blick durch die gesamte Heckscheibe ermöglicht, um so einen möglichst guten Überblick des rückwärtigen Verkehrs zu gewährleisten. Die optimale Ausrichtung des Innenspiegels hängt hierbei von der relativen Anordnung des Innenspiegels in dem jeweiligen Kraftfahrzeug in Bezug auf die Augen des Fahrers ab und ist aufgrund unterschiedlicher Körpergrößen und Sitzhaltungen verschiedener Fahrer individuell verschieden. Aus diesem Grund muss die Innenspiegeleinstellung häufig bei einem Fahrerwechsel oder bei einer Änderung der Fahrerposition durch Verstellung des Fahrersitzes vom jeweiligen Fahrer korrigiert werden.
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Aber auch im Laufe einer Fahrt kann sich die Sitzposition des Fahrers ändern. So kann der Fahrer, beispielsweise bei Fahrtbeginn, zunächst eine aufrechte Sitzhaltung einnehmen und sich dann während der Fahrt zurücklehnen. Bei der Fahrt sitzt der Fahrer dann häufig nicht völlig statisch, vielmehr liegt ein dynamisches, also bewegtes Sitzen vor, um so Verspannungen der Rückenmuskulatur vorzubeugen. Bei diesen Positionsveränderungen verändert sich dann auch der Blickwinkel zum Innenspiegel, so dass der Fahrer keine optimale Sicht mehr nach hinten hat.
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Während die Einstellung bei den Außenspiegeln elektrisch und gegebenenfalls in Kombination mit einer sogenannten Memory-Funktion bei Fahrtantritt für den jeweiligen Fahrer automatisch erfolgen kann, sind elektrisch verstellbare Innenspiegel in heutigen Serienfahrzeugen dagegen nicht vorgesehen. Es sind jedoch bereits verschiedene Ansätze zum automatischen Ausrichten eines Rückspiegels bekannt.
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So offenbart die
DE 10 2004 011 714 A1 ein Verfahren, bei dem eine im Kraftfahrzeug vorhandene Innenraumsensorik dazu verwendet wird, einen Außenspiegel und/oder Innenrückspiegel derart selbsttätig auszurichten, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges ein optimales Sichtfeld nach hinten hat. Hierbei wird mit einer Infrarot-Laser-Sensorik die aktuelle Position eines Fahrers des Kraftfahrzeuges überwacht und die Lage seines Kopfes bzw. seiner Augen ermittelt. Weiterhin wird die Position eines elektrisch verstellbaren Fahrersitzes mit einer entsprechenden Fahrersitz-Sensorik festgestellt. Aus den Sensorsignalen kann über eine geeignete Auswerteelektronik auf die optimale Einstellung für den Rückspiegel geschlossen werden.
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Die
KR100961906B1 beschreibt eine automatische Steuermethode für einen Rückspiegel unter Verwendung einer Gesichtserkennung. Hierbei wird das Gesicht eines in einem Rückspiegel reflektierten Fahrers mit einer Kamera aufgenommen und eine Verzerrung des aufgenommenen Bildes korrigiert. Die Lippenposition des Fahrers wird anhand des korrigierten Bildes erfasst und hieraus ein optimaler Winkel für die Ausrichtung des Rückspiegels ermittelt.
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Ein weiteres System zur automatischen Anpassung der Fahrzeugspiegelausrichtung wird in der
WO 2011/030958 A1 offenbart. Hierbei werden zweidimensionale Bilder eines Fahrers verarbeitet, um dreidimensionale Bilder zu rekonstruieren und daraus Koordinaten der Augen des Fahrers zu ermitteln. Das System stellt dann jeden Spiegel für eine optimale Ausrichtung entsprechend der anwendbaren Sichtrichtung ein, die aus der Position der Augen des Fahrers extrahiert wird. Durch das Anwenden einer monokularen visuellen Richtung unter Berücksichtigung verschiedener neurologischer Merkmale ist das System für die meisten Fahrer universell anwendbar.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit und ein verbessertes System zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein entsprechendes System gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit, die im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist und eine reflektierende Fläche aufweist, wird die reflektierende Fläche mit einer Kamera erfasst, die im Bereich der Heckscheibe des Fahrzeuges angeordnet ist. Ein mit der Kamera erfasstes Spiegelbild eines Fahrers im Rückspiegel wird ausgewertet, um die aktuelle Position der Augen des Fahrers zu ermitteln. Mittels der ermittelten Position der Augen des Fahrers wird ein Einstellwert für eine Ausrichtung der Rückspiegeleinheit ermittelt. Die Rückspiegeleinheit wird automatisch basierend auf dem ermittelten Einstellwert ausgerichtet.
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Dieses ermöglicht eine optimale Ausrichtung der Rückspiegeleinheit durch eine indirekte Erfassung der Augen des Fahrers ohne die Gefahr einer Verdeckung. Ferner kann auf Korrekturen der erfassten Bilddaten verzichtet werden, da sich die Kamera über die Rückspiegeleinheit in der Sichtachse des Fahrers bei Betrachtung des rückwärtigen Fahrzeugumfelds befindet.
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Vorzugsweise ermöglicht hierbei die Ausrichtung der Rückspiegeleinheit eine möglichst optimale Sicht des Fahrers durch die Heckscheibe auf das rückwärtige Fahrzeugumfeld.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kamera im Dachbereich im Heck des Fahrzeuges mittig über der Heckscheibe angeordnet.
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Vorzugsweise wird die Ausrichtung der Rückspiegeleinheit während einer Fahrt des Fahrzeugs fortwährend überprüft und bei einer Veränderung der ermittelten Position der Augen des Fahrers nachgeführt.
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Weiterhin wird vorteilhafterweise überprüft, ob das erfasste Spiegelbild die Augen des Fahrers umfasst und für den Fall, dass das erfasste Spiegelbild die Augen des Fahrers nicht oder nur teilweise umfasst, die Ausrichtung der Rückspiegeleinheit solange variiert, bis aus dem jeweils ausgewerteten Spiegelbild die aktuelle Position der Augen des Fahrers ermittelt werden kann.
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Weiterhin kann vorteilhafterweise durch die Auswertung des Kamerabildes zusätzlich eine Ablenkungs- und/oder Müdigkeitserkennung des Fahrers erfolgen.
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Ebenso kann vorteilhafterweise durch die Auswertung des Kamerabildes zusätzlich eine Anwesenheitserkennung von Objekten und/oder Lebewesen innerhalb des Fahrzeugs erfolgen.
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Entsprechend umfasst ein erfindungsgemäßes System zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit, die im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist und eine reflektierende Fläche aufweist,
- - eine Kamera zur Erfassung der reflektierenden Fläche, wobei die Kamera im Bereich der Heckscheibe des Fahrzeuges angeordnet ist;
- - eine Auswerte-und Steuereinheit, der ein Bildsignal der Kamera zugeführt wird und die das Bildsignal auswertet, um in einem erfassten Spiegelbild eines Fahrers im Rückspiegel die aktuelle Position der Augen des Fahrers zu ermitteln, und mittels der ermittelten Position der Augen des Fahrers ein Steuersignal für eine Ausrichtung der Rückspiegeleinheit erzeugt; und
- - einen Aktuator, dem das ermittelte Steuersignal zugeführt wird und der die Rückspiegeleinheit automatisch basierend auf dem Steuersignal ausrichtet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist hierbei die Kamera im Dachbereich im Heck des Fahrzeuges mittig über der Heckscheibe angeordnet.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße System eingesetzt wird.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
- 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht (A) und Draufsicht (B) eines Fahrzeugs mit einer im Bereich der Heckscheibe angeordneten Kamera zur erfindungsgemäßen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit;
- 2 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit; und
- 3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit.
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Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug mit einer im Bereich der Heckscheibe HS angeordneten Kamera K zur erfindungsgemäßen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit R ist schematisch in 1 gezeigt. Die Kamera K ist hierbei im Dachbereich an der Oberkante der Heckscheibe HS des Fahrzeuges angeordnet, wie in der Seitenansicht in 1A dargestellt. Aufgrund der mittlerweile sehr kompakt möglichen Bauweise ist es aber ebenso möglich, die Kamera auch in die Heckscheibe zu integrieren.
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Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Kamera K, ebenso wie die Rückspiegeleinheit R, mittig auf der Fahrzeuglängsachse, entsprechend der Sichtachse des Fahrers bei Betrachtung des rückwärtigen Fahrzeugumfelds über den Innenspiegel, verbaut, wie in der Draufsicht in 1B gezeigt. Grundsätzlich kann die Kamera K aber auch seitlich versetzt angeordnet werden, wobei gegebenenfalls eine Korrektur des seitlichen Versatzes im Rahmen der Bildauswertung erfolgen kann.
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2 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit, die im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist. Das Verfahren kann beispielsweise beim Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs oder bei einer Erkennung der Belegung des Fahrersitzes gestartet werden.
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Gemäß Verfahrensschritt 10 wird hierbei die reflektierende Fläche der Rückspiegeleinheit mit einer im Bereich der Heckscheibe des Fahrzeuges angeordneten Kamera erfasst. Das Bildsignal der Kamera wird dann in einem darauffolgenden Verfahrensschritt 11 ausgewertet. Die Auswertung kann hierbei vorzugsweise auf den Bereich des Kamerabildes beschränkt werden, in dem der Rückspiegel bzw. das Spiegelbild des Rückspiegels, erfasst wird. In Verfahrensschritt 12 wird dann zunächst überprüft, ob in dem erfassten Spiegelbild eines Fahrers die Augen des Fahrers enthalten sind.
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Ist dieses nicht der Fall, so wird daraufhin in einem Verfahrensschritt 13 die Ausrichtung der Rückspiegeleinheit verändert und das sich hieraus resultierende veränderte erfasste Spiegelbild ausgewertet, bis die erneute Überprüfung in Verfahrensschritt 12 ergibt, dass nun in dem erfassten Spiegelbild die Augen des Fahrers enthalten sind. Da üblicherweise die Innenspiegel deutlich breiter als hoch sind, kann hierbei vorgesehen sein, die Ausrichtung der Rückspieleinheit lediglich in senkrechter Richtung zu variieren. Ebenso kann aber auch, beispielsweise falls die Auswertung der Bildsignale ergibt, dass nur ein Auge des Fahrers erfasst wird, eine zusätzliche Verkippung in horizontaler Richtung erfolgen. Ferner können gegebenenfalls bei der Bildauswertung andere Gesichtsteile erkannt und für eine grobe Abschätzung der Position des Kopfes des Fahrers verwendet werden.
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Ergibt die Überprüfung in Verfahrensschritt 12, dass die Augen des Fahrers eindeutig erkannt worden sind, so wird in dem darauffolgenden Verfahrensschritt 14 mittels der ermittelten Position der Augen des Fahrers mindestens ein Einstellwert für eine Ausrichtung der Rückspiegeleinheit ermittelt. Hierbei kann es ausreichen, dass lediglich eine Ausrichtung des Spiegels in senkrechter Richtung erforderlich ist und daher nur ein entsprechender Einstellwert für diese senkrechte Ausrichtung der Rückspiegeleinheit erforderlich ist. Ist dagegen gegebenenfalls auch eine Verkippung in horizontaler Richtung erforderlich, so kann zusätzlich ein zweiter Einstellwert vorgesehen sein. Je nach Ausgestaltung der für die automatische Ausrichtung vorgesehenen mechanischen Verkippungseinheit können hierbei unterschiedliche Einstellwerte angegeben werden, wie beispielsweise eine Winkelabweichung von einer Mittelstellung der Rückspiegeleinheit.
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Es können je nach ermittelter Position der Augen innerhalb des Spiegelbildes verschiedene vorberechnete Einstellwerte in einer Lookup-Tabelle hinterlegt sein. Ebenso ist es aber auch möglich, dass eine entsprechende Berechnungsvorschrift abgelegt ist und die Einstellwerte basierend auf dieser Berechnungsvorschrift und den ermittelten Augenpositionen berechnet werden.
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In dem darauffolgenden Verfahrensschritt 15 wird dann die Rückspiegeleinheit automatisch basierend auf dem mindestens einen ermittelten Einstellwert ausgerichtet, um so eine möglichst optimale Sicht des Fahrers durch die Heckscheibe des Fahrzeugs auf das rückwärtige Fahrzeugumfeld zu ermöglichen.
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Optional kann in einem Verfahrensschritt 16 nach der optimalen Ausrichtung der Rückspiegeleinheit durch die Auswertung des Kamerabildes zusätzlich auch eine Ablenkungs- und/oder Müdigkeitserkennung des Fahrers erfolgen.
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Ferner kann durch die Auswertung des Kamerabildes zusätzlich eine Anwesenheitserkennung von Objekten und/oder Lebewesen innerhalb des Fahrzeugs erfolgen.
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Das Verfahren wird dann während einer Fahrt des Fahrzeugs bis auf weiteres fortgesetzt, beispielsweise bis zum Ausschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise wird auch bei Positionsveränderungen des Fahrers im Laufe der Fahrt fortwährend gewährleistet, dass dieser stets eine optimale Sicht nach hinten hat.
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3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System zur automatischen Ausrichtung einer Rückspiegeleinheit. Die Rückspiegeleinheit R umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Innenspiegel mit einem reflektierenden Spiegel RF, mittels dem ein Fahrer des Fahrzeugs das Spiegelbild des rückwärtigen Verkehrs betrachten kann.
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Der reflektierende Spiegel RF der Rückspiegeleinheit R wird von einer Kamera K erfasst, die im Bereich der Heckscheibe des Fahrzeugs angebracht ist. An die Kamera sind hierbei keine besonderen Anforderungen zu stellen, solange diese eine Auflösung aufweist, die eine eindeutige Erkennung der Augen des Fahrers ermöglicht. Vorzugsweise kann die Kamera neben einer Erfassung von sichtbarem Licht auch Licht im nahen Infrarotbereich erfassen. Dieses ermöglicht, gegebenenfalls in Kombination mit einer Beleuchtung durch IR-Leuchten, auch bei Nachtfahrten die Augen des Fahrers eindeutig zu ermitteln. Ferner ist es auch möglich, mehrere Kameras im Bereich der Heckscheibe anzuordnen und die erzeugten Bildsignale dann gemeinsam auszuwerten.
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Das Kamerabild wird über einen Datenbus im Kraftfahrzeug der Auswerte- und Steuereinheit AS zugeführt, die in beispielsweise in einem hierfür vorgesehenen Steuergerät oder auch in einer Infotainment-Einheit des Kraftfahrzeugs integriert sein kann.
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In der Auswerte-und Steuereinheit AS erfolgt eine Bildverarbeitung, um zu überprüfen, ob die Augen eines Fahrers in den durch die Kamera aufgenommenen Bildern enthalten sind und wenn dieses der Fall ist, auch die Position der Augen zu ermitteln. Da die genaue Position und Ausrichtung von Kamera und Rückspieleinheit im Fahrzeugkoordinatensystem für das jeweilige Fahrzeug bekannt und unveränderlich ist, kann hierbei auf eine dynamische Kalibrierung verzichtet werden. Ferner ermöglicht es dieses, den Teil des durch die Kamera erfassten Bildes, der den reflektierenden Spiegel betrifft, innerhalb des insgesamt von der Kamera erfassten Bildes, welches je nach Implementierung auch einen Großteil des Innenraums erfassen kann, leicht zu ermitteln. Die Auswertung der erfassten Bilder kann so auf diesen Bildbereich beschränkt werden, so dass die erforderliche Rechenleistung für die Bildauswertung gegenüber einer Auswertung des insgesamt erfassten Bildes deutlich reduziert werden kann.
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Hierbei kann zur Ermittlung der Augenposition bei der Bildanalyse des Spiegelbildes überprüft werden, ob zwei horizontal nebeneinander im menschlichen Augenabstand angeordnete kreisförmige Objekte erkannt werden, die dann jeweils Iris bzw. Pupille der Augen des Fahrers entsprechen. Hierbei kann auch auf Kl-Methoden zur Bildauswertung zurückgegriffen werden, bei denen zunächst in einer Trainingsphase gelernt wird, wie menschliche Augen typischerweise aussehen, um dann so eine besonders hohe Erkennungsrate zu ermöglichen.
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Der reflektierende Spiegel RF ist in einem Spiegelkopf angeordnet, der über eine bewegliche Mechanik mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist, um so innerhalb gewisser Winkelbereiche frei beweglich und einstellbar zu sein. Dieses ermöglicht eine Verkippung der Rückspiegeleinheit R in senkrechter, waagerechter und/oder auch einer beliebigen anderen Raumrichtung. Durch die Auswerte-und Steuereinheit AS wird mittels der ermittelten Position der Augen des Fahrers überprüft, ob eine Anpassung der Ausrichtung der Rückspiegeleinheit R erforderlich ist. Wenn dieses der Fall ist, so wird ein Steuersignal erzeugt, um die Spiegelposition der ermittelten Fahrerposition anpassen zu können. Dieses Steuersignal wird einem Aktuator A zugeführt, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem fest am Fahrzeug montierten Spiegelfuß der Rückspiegeleinheit angeordnet ist. Entsprechend dem Steuersignal wird die Rückspiegeleinheit R dann automatisch ausgerichtet, beispielsweise senkrecht verkippt. Die Spiegelausrichtung kann während der Fahrt ständig überprüft werden, sodass der Spiegel immer wieder optimal ausgerichtet und nachgeführt werden kann.
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Zusätzlich kann die Auswerte-und Steuereinheit AS das Bild des Fahrers im Rückspiegel zur Fahrerbeobachtung auswerten, ohne Verdeckungsproblematiken berücksichtigen zu müssen. Damit ist beispielsweise eine Ablenkungs- und Müdigkeitserkennung möglich, in dem der Lidschlag bzw. die Blickrichtung des Fahrers ausgewertet wird. Weiterhin kann durch die Kamera K auch eine optische Erfassung von Fahrzeuginsassen und/oder Objekten im Fahrzeuginnenraum erfolgen, die beispielsweise für eine Anwesenheitserkennung von Personen, Tieren oder Gegenständen innerhalb des Fahrzeugs verwendet werden kann.
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Die Erfindung kann in beliebigen Bereichen der Fahrzeugtechnik eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10-13
- Verfahrensschritte
- R
- Rückspiegeleinheit
- RF
- Reflektierende Fläche der Rückspiegeleinheit
- K
- Kamera
- HS
- Heckscheibe des Fahrzeuges
- AS
- Auswerte-und Steuereinheit
- A
- Aktuator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004011714 A1 [0006]
- KR 100961906 B1 [0007]
- WO 2011/030958 A1 [0008]
