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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Kalibrierkörpervorrichtung zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere eines Lidar-Systems, und eines Radar-Systems mit zumindest einem Grundkörper, der zumindest drei relativ zueinander fest angeordnete und verschieden zueinander ausgerichtete Kalibrationsflächen aufweist, welche radarreflektierend ausgebildet sind, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Kalibrierkörpervorrichtung zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere eines Lidar-Systems, und eines Radar-Systems mit zumindest einem Grundkörper, der zumindest drei relativ zueinander fest angeordnete und verschieden zueinander ausgerichtete Kalibrationsflächen aufweist, welche radarreflektierend ausgebildet sind.
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Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest drei Kalibrationsflächen jeweils zumindest ein zuordenbares Kalibrationsmuster aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kalibrierkörpervorrichtung kann eine Erfassung über Kamerasysteme, Tiefensensoren und Radar-Systeme erfolgen. Es kann eine vorteilhaft gleichzeitige Kalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine Kreuzkalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine intrinsische Kalibrierung von Kamerasystemen ermöglicht werden. Es kann vorteilhaft eine extrinsische Kalibrierung von Erfassungssystemen, insbesondere Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen, ermöglicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft einfache und schnelle extrinsische Multi-Kamera-Kalibrierung erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft kompaktes Kalibriersystem für Kamerasysteme, Tiefensensoren und Radar-Systeme verwirklicht werden.
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Vorzugsweise sind die Kalibrationsmuster jeweils wiedererkennbar, insbesondere von einem äußeren Erscheinungsbild und/oder einer Oberflächenstruktur der Kalibrationsflächen unterscheidbar, ausgebildet. Bevorzugt sind die Kalibrationsmuster jeweils eindeutig zuordenbar. Insbesondere weisen die Kalibrationsmuster jeweils zumindest ein optisches Merkmal auf, welches das jeweilige Kalibrationsmuster von den anderen Kalibrationsmustern der Kalibrierkörpervorrichtung unterscheidet. Vorzugsweise sind die Kalibrationsmuster jeweils mittig bzw. um einen Mittelpunkt einer der Kalibrationsflächen, insbesondere gleichmäßig, verteilt auf der Kalibrationsfläche angeordnet. Bevorzugt bedecken die Kalibrationsmuster jeweils mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% und bevorzugt mindestens 70%, einer Kalibrationsfläche. Bevorzugt sind die Kalibrationsmuster jeweils beabstandet von äußeren Kanten der Kalibrationsflächen angeordnet. Insbesondere erstrecken sich die Kalibrationsmuster jeweils nicht über mehr als eine Außenseite des Grundkörpers bzw. über mehr als eine Kalibrationsfläche der Kalibrierkörpervorrichtung. Vorzugsweise sind die einzelnen Kalibrationsflächen des Grundkörpers über die Kalibrationsmuster unterscheidbar. Bevorzugt ist eine Position und eine Orientierung der einzelnen Kalibrationsflächen im Raum über die erfassten Kalibrationsmuster bestimmbar.
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Vorzugsweise ist die Kalibrierkörpervorrichtung dazu vorgesehen, insbesondere gleichzeitig, eine Kalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren, insbesondere Lidar-Systemen, und Radar-Systemen zu ermöglichen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise ist die Kalibrierkörpervorrichtung derart ausgebildet, dass die Kalibrierkörpervorrichtung, insbesondere die Kalibrationsflächen der Kalibrierkörpervorrichtung, über Kamerasysteme, Tiefensensoren, wie beispielsweise Lidar-Systeme, TOF-Kameras o.dgl., und Radar-Systeme erfassbar ist. Insbesondere ist die Kalibrierkörpervorrichtung nicht auf eine gleichzeitige Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere Lidar-Systems, und eines Radar-Systems beschränkt. Insbesondere ist die Kalibrierkörpervorrichtung auch zu einer Kalibrierung eines einzelnen Erfassungssystems, insbesondere eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere Lidar-Systems, oder eines Radar-Systems, vorgesehen. Vorzugsweise ist die Kalibrierkörpervorrichtung für eine Kreuzkalibrierung von mehreren Erfassungssystemen, insbesondere eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere Lidar-Systems, und/oder eines Radar-Systems, vorgesehen. Beispielsweise ist die Kalibrierkörpervorrichtung zu einer Kalibrierung von Erfassungssystemen aus dem Automotive-Bereich, beispielsweise in einem Fahrzeug, vorgesehen. Insbesondere ist die Kalibrierkörpervorrichtung zu einer Kalibrierung von Erfassungssystemen eines teilautonomen oder vollautonomen Roboters oder Fahrzeugs vorgesehen. Unter einem „Kamerasystem“ soll insbesondere ein System verstanden werden, welches zumindest eine Kamera, insbesondere eine Mehrzahl von Kameras, umfasst. Bevorzugt ist das Kamerasystem nicht auf eine spezielle Ausgestaltung der Kamera(s) beschränkt. Beispielsweise ist/sind die Kamera(s) als eine monokulare Kamera, als eine Stereo-Kamera o. dgl. ausgebildet. Vorzugsweise weist/weisen die Kamera(s) zumindest einen Bildsensor zu einer Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern auf. Unter einem „Radar-System“ soll insbesondere ein System verstanden werden, welches zu einer Erfassung einer Umgebung mittels einem Erkennungs- und/oder Ortungsverfahren auf der Basis von elektromagnetischen Wellen im Radiofrequenzbereich vorgesehen ist. Vorzugsweise weist das Radar-System zumindest eine Radarantenne und/oder zumindest einen Radarsensor zu einem Aussenden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen auf.
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Vorzugsweise umfasst die Kalibrierkörpervorrichtung genau einen, insbesondere den vorher genannten, Grundkörper. Es ist denkbar, dass der Grundkörper mehr als drei Kalibrationsflächen aufweist. Bevorzugt sind die Kalibrationsflächen aus zumindest einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Metall, ausgebildet. Vorzugsweise ist der Grundkörper zumindest in einem Bereich der Kalibrationsflächen aus dem elektrisch leitenden Material, insbesondere dem Metall, ausgebildet. Es ist denkbar, dass der Grundkörper zumindest im Wesentlichen vollständig aus dem elektrisch leitenden Material, insbesondere dem Metall, ausgebildet ist, wodurch insbesondere eine vorteilhaft hohe Stabilität und/oder vorteilhaft gleichbleibende Reflektionseigenschaften bei Abnutzungen oder Beschädigungen erreicht werden können. Vorzugsweise sind die Kalibrationsflächen derart ausgebildet, dass Strahlung in einem Wellenlängenbereich eines zu kalibrierenden Tiefensensors zumindest zu einem Großteil nicht an den Kalibrationsflächen reflektiert wird. Insbesondere sind die Kalibrationsflächen für einen Laser nicht vollreflektierend ausgebildet. Vorzugsweise sind die Kalibrationsflächen jeweils unbeschichtet ausgebildet. Bevorzugt ist eine Form der einzelnen Kalibrationsflächen bekannt. Bevorzugt weisen die zumindest drei Kalibrationsflächen eine zumindest im Wesentlichen identische Grundform auf. Es ist auch denkbar, dass die zumindest drei Kalibrationsflächen voneinander verschiedene Grundformen aufweisen und insbesondere über ihre Grundform voneinander unterscheidbar sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung bildet der Grundkörper für jede oder für jede zweite Kalibrationsfläche des Grundkörpers zumindest eine Wand aus, wobei der Grundkörper insbesondere zumindest drei Wände ausbildet. Vorzugsweise weist jede Wand des Grundkörpers eine Kalibrationsfläche oder zwei Kalibrationsflächen auf. Vorzugsweise sind die Wände des Grundkörpers zumindest im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Unter „im Wesentlichen plattenförmig“ soll insbesondere eine Ausgestaltung eines räumlichen Elements, insbesondere einer Wand des Grundkörpers, verstanden werden, das, in einer Abwicklung in einer Ebene betrachtet, senkrecht zur Ebene eine insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichbleibende Materialstärke aufweist, die weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 25% und besonders bevorzugt weniger als 10% einer Flächenerstreckung des räumlichen Elements parallel zur Ebene, insbesondere einer kleinsten Flächenerstreckung des Elements parallel zur Ebene, beträgt.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper mit den zumindest drei Kalibrationsflächen einstückig ausgebildet ist. Es kann eine vorteilhaft kompakte Ausgestaltung erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft kleiner benötigter Erfassungsbereich zu einer Kalibrierung an der Kalibrierkörpervorrichtung ermöglicht werden. Unter „einstückig“ soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und/oder besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss o.dgl. Insbesondere ist der Grund aus einem Stück ausgeformt und/oder aus Einzelteilen, vorzugsweise den Wänden des Grundkörpers, über einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess zusammengefügt. Bevorzugt sind die, insbesondere die Kalibrationsflächen aufweisenden, Wände und/oder die Kalibrationsflächen direkt aneinander angeordnet, wobei insbesondere jeweils zwei der Kalibrationsflächen zusammen jeweils zumindest eine Kante und/oder einen Schnittpunkt ausbilden. Alternativ ist denkbar, dass der Grundkörper mehrteilig ausgebildet ist, wobei die zumindest drei Kalibrationsflächen bzw. die zumindest drei Kalibrationsflächen aufweisenden Bauteile des Grundkörpers fest aneinander fixiert sind, beispielsweise über eine Schraubverbindung o.dgl.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest drei Kalibrationsflächen zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Es können vorteilhaft gute Reflektionseigenschaften für Radar-Systeme erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Zuordnung der Kalibrationsflächen und/oder der Kalibrationsmuster im Raum erfolgen. Unter „im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden, einer Ebene oder einer Richtung, insbesondere einer Haupterstreckungsebene einer der Kalibrationsflächen, relativ zu einer anderen Geraden, einer anderen Ebene oder einer Bezugsrichtung, insbesondere einer Haupterstreckungsebene einer anderen Kalibrationsfläche der Kalibrationsflächen, verstanden werden, wobei die Gerade, die Ebene oder die Richtung und die andere Gerade, die andere Ebene oder die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° mit einer maximalen Abweichung von insbesondere kleiner als 5°, vorteilhaft kleiner als 3° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, einschließen. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ einer Baueinheit, insbesondere einer der Kalibrationsflächen, soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Vorzugsweise ist der Grundkörper, insbesondere die Kalibrationsflächen zusammen, als zumindest ein Radar-Tripelspiegel ausgebildet. Bevorzugt ist der Grundkörper, insbesondere die Kalibrationsflächen zusammen, als zumindest ein triangularer Winkelreflektor ausgebildet. Insbesondere ist der Grundkörper, insbesondere die Kalibrationsflächen zusammen, als Ausschnitt eines Würfels ausgebildet. Es ist denkbar, dass der Grundkörper mehr als drei Kalibrationsflächen aufweist, wobei insbesondere jeweils mindestens drei, insbesondere aneinander angeordnete, Kalibrationsflächen zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Beispielsweise weist der Grundkörper zumindest im Wesentlichen eine tetraedrische Grundform auf, welche den Grundkörper gerade noch vollständig umschließt. Es ist auch denkbar, dass die Grundform des Grundkörpers zumindest im Wesentlichen als Oktaeder o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Kalibrationsflächen beabstandet von virtuellen Außenflächen der Grundform des Grundkörpers angeordnet. Insbesondere sind die Kalibrationsflächen innerhalb der Grundform des Grundkörpers angeordnet. In einer Ausgestaltung der Kalibrierkörpervorrichtung mit mehr als drei Kalibrationsflächen sind vorzugsweise jeweils zumindest drei der Kalibrationsflächen der Kalibrierkörpervorrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest drei Kalibrationsflächen jeweils zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind. Es kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Bestimmung von Abständen auf den Kalibrationsflächen ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft einfache und genaue Erkennung der Kalibrationsmuster auf den Kalibrationsflächen ermöglicht werden. Es können vorteilhaft gute Reflektionseigenschaften der Kalibrationsflächen erreicht werden. Unter „im Wesentlichen eben“ soll insbesondere eine Ausgestaltung einer Fläche, insbesondere der einzelnen Kalibrationsflächen, verstanden werden, wobei alle Punkte innerhalb der Fläche zumindest im Wesentlichen auf einer Haupterstreckungsebene der Fläche liegen, vorzugsweise mit einem maximalen senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Fläche ausgerichteten Abstand von höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 3% und bevorzugt höchstens 1%, zu der Haupterstreckungsebene der Fläche. Insbesondere entspricht der vorher genannte maximale Abstand der Punkte der Fläche zur Haupterstreckungsebene der Fläche einer Herstellungs- und/oder Bearbeitungstoleranz eines die Fläche umfassenden Bauteils und/oder Materials, insbesondere des Grundkörpers und/oder des Materials des Grundkörpers.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest drei Kalibrationsflächen aneinander angeordnet sind, wobei die zumindest drei Kalibrationsflächen einen Schnittpunkt ausbilden und/oder jeweils zwei der zumindest drei Kalibrationsflächen eine Schnittkante ausbilden. Es kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Kreuzkalibration zwischen mehreren Erfassungssystemen, insbesondere zwischen Kamerasystemen und Tiefensensoren, ermöglicht werden. Es kann ein zusätzlicher Rechenaufwand zur Bestimmung von virtuellen Schnittpunkten und/oder Schnittkanten der Kalibrationsflächen vorteilhaft entfallen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass der zumindest eine Schnittpunkt und/oder die Schnittkante(n) zumindest teilweise oder vollständig virtuell ausgebildet sind/ist. Beispielsweise bilden jeweils zwei der zumindest drei Kalibrationsflächen eine Schnittkante aus und begrenzen in einem Bereich eines virtuellen Schnittpunkts der drei Kalibrationsflächen eine Ausnehmung. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Grundkörpers, insbesondere der Kalibrationsflächen, denkbar. Bevorzugt sind die Schnittkanten jeweils zumindest im Wesentlichen geradlinig ausgebildet. Durch den Ausdruck „im Wesentlichen geradlinig“ soll insbesondere eine Strecke, insbesondere eine Strecke entlang einer der Schnittkanten, beschrieben werden, welche vollständig entlang einer Haupterstreckungsachse der Strecke verläuft, wobei jeder Punkt auf der Strecke senkrecht zur Haupterstreckungsachse der Strecke einen maximalen Abstand zur Haupterstreckungsachse der Strecke von höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 3% und bevorzugt höchstens 1%, einer maximalen Längserstreckung der Strecke aufweist. Unter einer „Haupterstreckungsachse“ eines Objekts, insbesondere der Strecke, soll dabei insbesondere eine Achse verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten geometrischen Quaders verläuft, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Besonders bevorzugt bildet der Schnittpunkt der Kalibrationsflächen einen Reflektionspunkt für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich aus.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper eine maximale Haupterstreckung von höchstens 2 m, vorzugsweise höchstens 1,5 m und bevorzugt höchstens 1 m, aufweist. Es kann eine vorteilhaft kompakte Ausgestaltung erreicht werden. Dadurch kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Umpositionierung der Kalibrierkörpervorrichtung ermöglicht werden, vorzugsweise per Hand und/oder ohne weitere technische Hilfsmittel. Insbesondere beträgt die maximale Haupterstreckung des Grundkörpers mindestens 5 cm, vorzugsweise mindestens 10 cm und bevorzugt mindestens 15 cm. Vorzugsweise entspricht die maximale Haupterstreckung des Grundkörpers einer maximalen Haupterstreckung der/einer der Kalibrationsflächen. Bevorzugt erstreckt sich die maximale Haupterstreckung des Grundkörpers schräg oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den einzelnen Kalibrationsflächen. Vorzugsweise weisen die einzelnen Schnittkanten der Kalibrationsflächen jeweils eine maximale Längserstreckung von mindestens 10 cm, vorzugsweise mindestens 20 cm und bevorzugt mindestens 30 cm, auf. Bevorzugt beträgt die maximale Längserstreckung der einzelnen Schnittkanten der Kalibrationsflächen höchstens 2 m, vorzugsweise höchstens 1,5 m und bevorzugt höchstens 1 m.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kalibrationsmuster der zumindest drei Kalibrationsflächen jeweils zumindest drei verschieden voneinander ausgebildete Marker umfassen, wobei die einzelnen Kalibrationsflächen über deren Marker eindeutig identifizierbar sind und/oder eine Ausrichtung der einzelnen Kalibrationsflächen im Raum über die Marker ermittelbar ist. Es kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Bestimmung einer Orientierung der Kalibrierkörpervorrichtung im Raum bzw. relativ zu den Erfassungssystemen ermöglicht werden. Es kann vorteilhaft einfach und schnell eine Ausrichtung der einzelnen Kalibrationsflächen relativ zueinander bestimmt werden. Vorzugsweise kann über ein vollständig erfasstes Kalibrationsmuster eine Ausrichtung und/oder eine Position von nicht oder nur teilweise sichtbaren anderen Kalibrationsmustern bzw. die Kalibrationsmuster aufweisenden Kalibrationsflächen vorteilhaft ermittelt werden. Unter einem „Marker“ soll insbesondere ein optisch erkennbares Merkmal verstanden werden, welches über zumindest einen Farbwert- und/oder Graustufenverlauf identifizierbar ist. Es ist denkbar, dass jedes Kalibrationsmuster jeweils eine Vielzahl, insbesondere mehr als drei, Marker umfasst. Es ist denkbar, dass die/der Marker selbst als ein eindeutig identifizierbares Muster ausgebildet ist. Insbesondere bilden die zumindest drei verschieden voneinander ausgebildeten Marker jeweils eines der Kalibrationsmuster aus. Vorzugsweise sind die zumindest drei verschieden voneinander ausgebildeten Marker einer Kalibrationsfläche dazu vorgesehen, die Kalibrationsfläche unter den zumindest drei Kalibrationsflächen der Kalibrierkörpervorrichtung über deren Ausgestaltung und/oder über eine Anordnung der Marker auf der Kalibrationsfläche eindeutig identifizierbar auszubilden. Bevorzugt sind die zumindest drei verschieden voneinander ausgebildeten Marker einer Kalibrationsfläche dazu vorgesehen, über eine Anordnung der drei Marker auf der Kalibrationsfläche relativ zueinander eine Position der anderen Kalibrationsflächen der Kalibrierkörpervorrichtung relativ zu der Kalibrationsfläche im Raum anzugeben. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Kalibrierkörpervorrichtung bildet zumindest ein Teil der Marker ein Schachbrettmuster aus. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Kalibrationsmuster zusätzlich zu den Markern ein Schachbrettmuster aufweisen. Beispielsweise sind die zumindest drei verschieden voneinander ausgebildeten Marker eines Kalibrationsmusters, welches auf einer Kalibrationsfläche angeordnet ist, jeweils an Seiten des Schachbrettmusters angeordnet, welche einer anderen Kalibrationsfläche der Kalibrierkörpervorrichtung zugewandt sind. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Kalibrationsmuster, insbesondere der Marker, denkbar. Alternativ oder zusätzlich zu dem vorher genannten Schachbrettmuster sind aber auch andere Ausgestaltungen von, insbesondere alternativ oder zusätzlich zu den Markern zu verwendenden, Mustern denkbar. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Kalibrationsmuster jeweils eine hochgenaue optische Markierung umfassen, welche sich über eine Anordnung von einer Vielzahl von Strukturen und Unterstrukturen zusammensetzt, wobei beispielsweise die Marker als Minimalerkennungsbereiche der Markierung ausgebildet sind. Unter einem „Minimalerkennungsbereich“ soll insbesondere eine kleinste Anordnungsstruktur aus aneinander angeordneten Strukturen und Unterstrukturen der optischen Markierung verstanden werden, die innerhalb der optischen Markierung und/oder des Kalibrationsmusters genau einmal vorkommt. Insbesondere umfassen die Minimalerkennungsbereiche jeweils eine bestimmte Anzahl der Strukturen und/oder der Unterstrukturen, welche über eine Anordnung zueinander und/oder über eine genaue Anzahl der Strukturen und/oder der Unterstrukturen im jeweiligen Kalibrationsmuster und/oder in der Kalibrierkörpervorrichtung eindeutig zuordenbar sind. Beispielsweise umfassen die Kalibrationsmuster jeweils ein regelmäßiges Muster aus einer Vielzahl von eckigen Strukturen und eine Vielzahl von Unterstrukturen, welche jeweils, insbesondere vollständig oder teilweise, innerhalb einer der Strukturen angeordnet sind, wobei jeweils zumindest zwei direkt benachbarte Strukturen, in zumindest zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Richtungen entlang einer Projektionsebene der optischen Markierung betrachtet, voneinander verschiedene Farben aufweisen, wobei sich eine Farbreihenfolge der Vielzahl von Strukturen entlang der zwei Richtungen periodisch wiederholt.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Kalibrationsmuster einer der Kalibrationsflächen zumindest eine kodierte Information, insbesondere eine Kalibrationsinformation, umfasst. Es kann eine vorteilhaft hohe Funktionalität und Flexibilität der Kalibrierkörpervorrichtung erreicht werden, insbesondere da beispielsweise für eine Kalibrierung von Erfassungssystemen mittels der Kalibrierkörpervorrichtung relevante Informationen direkt über das/die Kalibrationsmuster übermittelt werden können, wobei insbesondere eine Anzahl von zur Verwendung der Kalibrierkörpervorrichtung vorher extern zu übermittelnden notwendigen Informationen vorteilhaft reduziert werden kann. Bevorzugt können über eine Erfassung des Kalibrationsmusters oder eines Teilbereichs des Kalibrationsmusters, insbesondere unabhängig von weiteren Sensoren o.dgl., Informationen übermittelt werden. Beispielsweise ist die Information als eine geometrische Grö-ße innerhalb des Kalibrationsmusters, insbesondere in einer festgelegten Projektionsebene relativ zu einem Erfassungssystem oder in einer das Kalibrationsmuster umfassenden Kalibrationsfläche betrachtet, ausgebildet. Insbesondere ist denkbar, dass die Information zusätzlich eine Referenzebene für die geometrische Größe, wie beispielsweise die vorher genannte Projektionsebene, umfasst. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Information eine Identifikationsnummer der das Kalibrationsmuster aufweisenden Kalibrationsfläche, der das Kalibrationsmuster umfassenden Kalibrierkörpervorrichtung und/oder des Kalibrationsmusters umfasst. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zumindest eine Information dazu vorgesehen, beispielsweise ein Längenmaß innerhalb des Kalibrationsmusters, ein Längenmaß der das Kalibrationsmuster aufweisenden Kalibrationsfläche und/oder ein Längenmaß der das Kalibrationsmuster umfassenden Kalibrierkörpervorrichtung zu übermitteln, wobei, insbesondere bei einer Erfassung des dargestellten Kalibrationsmusters, beispielsweise eine Entfernung zu der Kalibrierkörpervorrichtung und/oder eine Größe der Kalibrierkörpervorrichtung ermittelt werden können/kann. Unter einer „Kalibrationsinformation“ soll insbesondere eine Information verstanden werden, welche eine Kalibration eines Erfassungssystems erleichtert und/oder ermöglicht. Beispielsweise ist die Kalibrationsinformation als eine Position der Kalibrierkörpervorrichtung, insbesondere einer das jeweilige Kalibrationsmuster umfassenden Kalibrationsfläche, als ein Maß eines Abstands von Markern des jeweiligen Kalibrationsmusters und/oder von einem Marker des jeweiligen Kalibrationsmusters zu einer Schnittkante oder einem Schnittpunkt von Kalibrationsflächen o.dgl. ausgebildet.
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Außerdem wird ein Kalibrierkörpersystem zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere eines Lidar-Systems, und eines Radar-Systems, mit zumindest zwei erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtungen vorgeschlagen, wobei die Kalibrierkörpervorrichtungen derart ausgebildet und/oder, insbesondere relativ zueinander, derart angeordnet sind, dass entlang zumindest einer Erfassungsrichtung betrachtet eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen ermöglicht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kalibrierkörpersystems kann eine Erfassung über Kamerasysteme, Tiefensensoren und Radar-Systeme erfolgen. Es kann eine vorteilhaft gleichzeitige Kalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine Kreuzkalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine intrinsische Kalibrierung von Kamerasystemen ermöglicht werden. Es kann vorteilhaft eine extrinsische Kalibrierung von Erfassungssystemen, insbesondere Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen, ermöglicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft einfache und schnelle extrinsische Multi-Kamera-Kalibrierung erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft kompaktes Kalibriersystem für Kamerasysteme, Tiefensensoren und Radar-Systeme verwirklicht werden. Es kann vorteilhaft einfach ein gro-ßer Erfassungsbereich zu einer Kalibrierung von Erfassungssystemen, wie beispielsweise in einem Erfassungsbereich eines Automobils, abgedeckt werden.
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Vorzugsweise sind die Kalibrierkörpervorrichtungen des Kalibrierkörpersystems, insbesondere mit Ausnahme der Kalibrationsmuster, zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Kalibrierkörpervorrichtungen des Kalibrierkörpersystems über die Kalibrationsmuster jeweils eindeutig zuordenbar sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Kalibrierkörpervorrichtungen des Kalibrierkörpersystems über ihre Anordnung relativ zur Erfassungsrichtung jeweils eindeutig zuordenbar. Insbesondere ist das Kalibrierkörpersystem, insbesondere die Kalibrierkörpervorrichtung(en), dazu vorgesehen, eine Kalibrierung von Erfassungssystemen über eine Erfassung des Kalibrierkörpersystems, insbesondere der Kalibrierkörpervorrichtung(en), aus der Erfassungsrichtung zu ermöglichen.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Kalibrierkörpervorrichtungen entlang der Erfassungsrichtung betrachtet beabstandet voneinander und in Erfassungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Es kann vorteilhaft einfach und schnell eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen bei einer Erfassung der Kalibrierkörpervorrichtungen erfolgen. Vorzugsweise weist jede der Kalibrierkörpervorrichtungen des Kalibrierkörpersystems jeweils zu einem Referenzpunkt oder einer der Kalibrierkörpervorrichtungen einen anderen minimalen Abstand auf. Insbesondere erstreckt sich der minimale Abstand der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen zumindest im Wesentlichen parallel zur Erfassungsrichtung. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden, einer Ebene oder einer Richtung, insbesondere einer jeweils einen minimalen Abstand der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen umfassende Geraden, relativ zu einer anderen Geraden, einer anderen Ebene oder einer Bezugsrichtung, insbesondere einer entlang der Erfassungsrichtung verlaufenden Geraden, verstanden werden, wobei die Gerade, die Ebene oder die Richtung gegenüber der anderen Geraden, der anderen Ebene oder der Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, eine Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die zumindest zwei Kalibrierkörpervorrichtungen entlang der Erfassungsrichtung betrachtet versetzt zueinander angeordnet sind und quer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zur Erfassungsrichtung in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind. Beispielsweise weist jede Kalibrierkörpervorrichtung des Kalibrierkörpersystems, vorzugsweise in einer sich quer oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Erfassungsrichtung erstreckenden Ebene, jeweils einen anderen minimalen Abstand zu einem Referenzpunkt oder einer der Kalibrierkörpervorrichtungen auf.
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Weiter wird ein Verfahren zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere eines Lidar-Systems, und/oder eines Radar-Systems mittels einer erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtung oder mittels eines erfindungsgemäßen Kalibrierkörpersystems vorgeschlagen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Erfassung über Kamerasysteme, Tiefensensoren und Radar-Systeme erfolgen. Es kann eine vorteilhaft gleichzeitige Kalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine Kreuzkalibrierung von Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine intrinsische Kalibrierung von Kamerasystemen ermöglicht werden. Es kann vorteilhaft eine extrinsische Kalibrierung von Erfassungssystemen, insbesondere Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen, ermöglicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft einfache und schnelle extrinsische Multi-Kamera-Kalibrierung erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft einfache und effiziente Kalibrierung von Erfassungssystemen, insbesondere Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen, ermöglicht werden, insbesondere da zusätzliche Kalibrationsgeräte entfallen können.
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Vorzugsweise wird die Kalibrierkörpervorrichtung oder das Kalibrierkörpersystem derart angeordnet, dass alle Kalibrationsflächen der/einer oder aller Kalibrierkörpervorrichtung(en) für das/die jeweilige(n) zu kalibrierende(n) Erfassungssystem(e), insbesondere das Kamerasystem, den Tiefensensor und/oder das Radar-System, sichtbar sind. Bevorzugt wird die Kalibrierkörpervorrichtung oder das Kalibrierkörpersystem derart angeordnet, dass alle Kalibrationsflächen der/einer oder aller Kalibrierkörpervorrichtung(en) dem/den jeweiligen Erfassungssystem(en), insbesondere dem Kamerasystem, dem Tiefensensor und/oder dem Radar-System, zumindest teilweise zugewandt sind. Bevorzugt wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere vor einer Kalibrierung eines Erfassungssystems, eine Form der einzelnen Kalibrationsflächen hinterlegt. Insbesondere erfolgt in zumindest einem Verfahrensschritt eine Anpassung eines Detektionsalgorithmus, beispielsweise zu einer Bestimmung einer Ausrichtung der Kalibrierkörpervorrichtung im Raum, in Abhängigkeit von einem Vergleich einer, beispielsweise über das Kamerasystem erfassten, Form zumindest einer der Kalibrationsflächen mit einer hinterlegten Form der jeweiligen Kalibrationsfläche.
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Vorzugsweise ist das Verfahren zu einer Kalibrierung von Erfassungssystemen, insbesondere Kamerasystemen, Tiefensensoren, insbesondere Lidar-Systemen, und/oder Radar-Systemen, aus dem Automotive-Bereich, insbesondere eines Fahrzeugs, mittels zumindest einer Kalibrierkörpervorrichtung oder eines Kalibrierkörpersystems vorgesehen. Insbesondere ist das Verfahren zu einer Kalibrierung von Erfassungssystemen eines teilautonomen oder vollautonomen Roboters oder Fahrzeugs mittels zumindest einer Kalibrierkörpervorrichtung oder eines Kalibrierkörpersystems vorgesehen. Es sind aber auch andere Einsatzbereiche des Verfahrens denkbar, beispielsweise zu einer Kalibrierung von Drohnen oder anderen Robotern, o.dgl. Bevorzugt wird in zumindest einem Verfahrensschritt die/eine Kalibrierkörpervorrichtung oder das Kalibrierkörpersystem an bestimmten bekannten Punkten relativ zu einem oder mehreren Erfassungssystem(en) positioniert, wobei eine extrinsische Kalibrierung zu einem das Erfassungssystem aufweisenden System, wie beispielsweise einem Fahrzeug, ermöglicht wird. In der beispielhaften Ausgestaltung sind die Punkte zur Positionierung der Kalibrierkörpervorrichtung oder des Kalibrierkörpersystems als Punkte auf einer Fahrzeugachse oder in einer Ebene mit einem Untergrund, auf dem das Fahrzeug angeordnet ist, ausgebildet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Kamerasystem über eine Erfassung von zumindest drei eindeutig zuordenbaren Kalibrationsmustern der Kalibrierkörpervorrichtung kalibriert wird, zumindest ein Tiefensensor, insbesondere ein Lidar-System, über zumindest drei Kalibrationsflächen der Kalibrierkörpervorrichtung kalibriert wird und/oder zumindest ein Radar-System über einen durch die Kalibrationsflächen gebildeten Reflektionspunkt für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich kalibriert wird, wobei eine Kalibrierung des Kamerasystems und/oder eine Kalibrierung des Tiefensensors und/oder eine Kalibrierung des Radar-Systems zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Es kann eine vorteilhaft einfache und effiziente Kalibrierung von Erfassungssystemen, insbesondere Kamerasystemen, Tiefensensoren und Radar-Systemen, ermöglicht werden. Unter „im Wesentlichen gleichzeitig“ soll insbesondere verstanden werden, dass zwei oder mehrere Tätigkeiten innerhalb eines Verfahrensschritts erfolgen. Vorzugsweise erfolgen die zwei oder mehr Tätigkeiten ohne eine Änderung der Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise einem Bewegen der Kalibrierkörpervorrichtung o.dgl. Besonders bevorzugt ist das Kalibrierkörpersystem und/oder die Kalibrierkörpervorrichtung dazu vorgesehen, eine zumindest im Wesentlichen zeitgleiche Kalibrierung des/eines Kamerasystems über eine Erfassung von zumindest drei eindeutig zuordenbaren Kalibrationsmustern der Kalibrierkörpervorrichtung, eines/des Tiefensensors, insbesondere Lidar-Systems, über zumindest drei Kalibrationsflächen der Kalibrierkörpervorrichtung und/oder eines des Radar-Systems über einen durch die Kalibrationsflächen gebildeten Reflektionspunkt für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich zu ermöglichen. Vorzugsweise erfolgt in zumindest einem Verfahrensschritt mittels einer Erfassung der Kalibrationsmuster über ein, insbesondere das vorher genannte, Kamerasystem und mittels einer Erfassung von einem, insbesondere dem vorher genannten, Schnittpunkt und, insbesondere den vorher genannten, Schnittkanten zwischen den Kalibrationsflächen der/einer Kalibrierkörpervorrichtung über den Tiefensensor eine Kreuzkalibrierung zwischen dem Kamerasystem und dem Tiefensensor und/oder eine extrinsische Kalibrierung des Kamerasystems und/oder des Tiefensensors. Bevorzugt wird in zumindest einem Verfahrensschritt mittels zumindest einem, insbesondere dem vorher genannten, Schnittpunkt der Kalibrationsflächen der/einer Kalibrierkörpervorrichtung, mittels zumindest einer Schnittkante zwischen zwei der Kalibrationsflächen der/einer Kalibrierkörpervorrichtung und/oder mittels zumindest einem optischen Merkmal eines der Kalibrationsmuster der/einer Kalibrierkörpervorrichtung zumindest ein Abstand oder zumindest eine Entfernung innerhalb eines die Kalibrierkörpervorrichtung umfassenden Erfassungsbereichs eines Erfassungssystems ermittelt. Es ist denkbar, dass in zumindest einem Verfahrensschritt über eine Erfassung von Kalibrationsmustern einer Kalibrierkörpervorrichtung eine, insbesondere extrinsische, Multi-Kamera-Kalibrierung, vorzugsweise von mehreren Kamerasystemen und/oder von mehreren Kameras eines/des Kamerasystems, erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Kalibrierkörpervorrichtung, das erfindungsgemäße Kalibrierkörpersystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Kalibrierkörpervorrichtung, das erfindungsgemäße Kalibrierkörpersystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtung eines erfindungsgemäßen Kalibrierkörpersystems zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere eines Lidar-Systems, und eines Radar-Systems in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Anordnung von erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtungen des erfindungsgemäßen Kalibrierkörpersystems,
- 3 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Anordnung der erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtungen des erfindungsgemäßen Kalibrierkörpersystems,
- 4 eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften Anordnung der erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtungen des erfindungsgemäßen Kalibrierkörpersystems,
- 5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems, eines Tiefensensors, insbesondere eines Lidar-Systems, und/oder eines Radar-Systems mittels einer der erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtungen oder mittels des erfindungsgemäßen Kalibrierkörpersystems und
- 6 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kalibrierkörpervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Kalibrierkörpervorrichtung 10a zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems 12a, eines Tiefensensors 14a, insbesondere eines Lidar-Systems, und eines Radar-Systems 16a (als Erfassungssysteme 17a) gezeigt. Die Kalibrierkörpervorrichtung 10a umfasst einen Grundkörper 18a, der drei relativ zueinander fest angeordnete und verschieden zueinander ausgerichtete Kalibrationsflächen 20a aufweist. Die Kalibrationsflächen 20a sind radarreflektierend ausgebildet. Die drei Kalibrationsflächen 20a sind jeweils aus einem unbeschichteten Metallblech ausgebildet. Die drei Kalibrationsflächen 20a weisen jeweils ein zuordenbares Kalibrationsmuster 22a auf. Der Grundkörper 18a umfasst drei Wandungen 24a, welche jeweils eine der Kalibrationsflächen 20a ausbilden. Die Wandungen 24a sind jeweils zumindest im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Der Grundkörper 18a mit den drei Kalibrationsflächen 20a ist mehrteilig ausgebildet. Die Wandungen 24a sind über Streben 26a und Schraubverbindungen aneinander befestigt. Vorzugsweise ist denkbar, dass der Grundkörper 18a einstückig ausgebildet ist, wobei insbesondere die Wandungen 24a mit den Streben 26a oder direkt miteinander verschweißt sind o.dgl. Es sind auch andere Ausgestaltungen des Grundkörpers 18a denkbar, wobei beispielsweise der Grundkörper 18a aus einem Stück ausgeformt ist. Die drei Kalibrationsflächen 20a sind zumindest im Wesentlichen senkrecht, bevorzugt senkrecht, zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die drei Kalibrationsflächen 20a direkt aneinander angeordnet. Die drei Kalibrationsflächen 20a sind jeweils zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet. Die drei Kalibrationsflächen 20a bilden einen gemeinsamen Schnittpunkt 30a aus. Jeweils zwei Kalibrationsflächen 20a der drei Kalibrationsflächen 20a bilden eine Schnittkante 32a aus. Die Schnittkanten 32a zwischen den Kalibrationsflächen 20a sind jeweils zumindest im Wesentlichen geradlinig ausgebildet. Der Grundkörper 18a, insbesondere die Wandungen 24a des Grundkörpers 18a, bildet einen Tripelspiegel aus. Die Kalibrierkörpervorrichtung 10a ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 34a zu einer Kalibrierung des Kamerasystems 12a, des Tiefensensors 14a und/oder des Radar-Systems 16a vorgesehen. Die Kalibrierkörpervorrichtung 10a ist als Teil eines Kalibrierkörpersystems 36a zu einer Kalibrierung des Kamerasystems 12a, des Tiefensensors 14a und des Radar-Systems 16a ausgebildet (siehe auch 2 bis 4). Insbesondere ist das Kalibrierkörpersystem 36a zu einer Durchführung des Verfahrens 34a vorgesehen.
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Der Grundkörper 18a weist eine maximale Haupterstreckung 38a von zumindest im Wesentlichen 1 m auf. Vorzugsweise beträgt die maximale Haupterstreckung 38a des Grundkörpers 18a höchstens 2 m, vorzugsweise höchstens 1,5 m und bevorzugt höchstens 1 m. Die maximale Haupterstreckung 38a des Grundkörpers 18a verläuft schräg zu den Kalibrationsflächen 20a. Der Grundkörper 18a weist parallel zu den einzelnen Schnittkanten 32a der Kalibrationsflächen 20a jeweils eine maximale Erstreckung 40a von höchstens 1,42 m, vorzugsweise höchstens 1,07 m und bevorzugt höchstens 0,71 m, auf. Die Kalibrationsflächen 20a weisen jeweils eine zumindest im Wesentlichen dreieckige Grundform mit zwei abgeschnittenen Ecken auf. Es sind auch andere Ausgestaltungen der Grundform der Kalibrationsflächen 20a denkbar, beispielsweise eine vollständig dreieckige Grundform, eine gleichseitig dreieckige Grundform oder auch eine von einem Dreieck verschieden ausgebildete Grundform (vgl. 6). Vorzugsweise weisen die drei Kalibrationsflächen 20a eine zumindest im Wesentlichen identische Grundform auf. Es ist auch denkbar, dass die Kalibrationsflächen 20a voneinander verschiedene Grundformen aufweisen. Die Schnittkanten 32a der Kalibrationsflächen 20a münden in dem Schnittpunkt 30a, welcher als Reflektionspunkt für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich wirkt. Es ist auch denkbar, dass der Grundkörper 18a, insbesondere die Wandungen 24a, in einem Mündungsbereich der Schnittkanten 32a eine Ausnehmung begrenzt, wobei insbesondere der Schnittpunkt 30a und/oder Teile der Schnittkanten 32a virtuell ausgebildet sind/ist.
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Die Kalibrationsmuster 22a sind in 1 beispielhaft gezeigt. Die Kalibrationsmuster 22a umfassen jeweils ein Schachbrettmuster und zusätzliche optische Markierungen an den Seiten des Schachbrettmusters. Insbesondere ermöglicht das Schachbrettmuster, insbesondere bei einer bekannten Größe der einzelnen Kästen des Schachbrettmusters, eine Ermittlung von Entfernungen und Maßen über die Erfassungssysteme 17a, insbesondere das Kamerasystem 12a. Die Kalibrationsmuster 22a der drei Kalibrationsflächen 20a umfassen jeweils eine Vielzahl von verschieden voneinander ausgebildeten Markern 42a, wobei die einzelnen Kalibrationsflächen 20a über deren Marker 42a eindeutig identifizierbar sind und/oder eine Ausrichtung der einzelnen Kalibrationsflächen 20a im Raum über die Marker 42a ermittelbar ist. Die optischen Markierungen bilden die Marker 42a aus. Die optischen Markierungen sind auf einer der Kalibrationsflächen 20a jeweils an einer, einer anderen Kalibrationsfläche 20a der Kalibrationsflächen 20a zugewandten Seite des die optische Markierung umfassenden Kalibrationsmusters 22a der Kalibrationsfläche 20a angeordnet. Die optischen Markierungen sind jeweils als Minimalerkennungsbereiche ausgebildet, welche jeweils eine Mehrzahl von hexagonalen Strukturen 44a umfassen. Die Minimalerkennungsbereiche unterscheiden sich jeweils über eine Anordnung der hexagonalen Strukturen 44a innerhalb einer Grundfläche der Minimalerkennungsbereiche, welche sich insbesondere innerhalb der Kalibrationsfläche 20a erstreckt. Insbesondere ist das Schachbrettmuster schwarz und weiß ausgebildet. Insbesondere sind die Marker 42a schwarz und weiß ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass das Schachbrettmuster und/oder die Marker 42a aus verschiedenen Grautönen gebildet sind und/oder aus verschiedenen Farben, vorzugsweise mit verschiedenen Helligkeitsstufen, gebildet sind. Die in der 1 gezeigte Ausgestaltung der Marker 42a der Kalibrationsmuster 22a ist lediglich eine beispielhafte Ausgestaltung. Es sind auch andere Ausgestaltungen der Kalibrationsmuster 22a bzw. der Marker 42a denkbar, wobei die einzelnen Kalibrationsflächen 20a über deren Marker 42a eindeutig identifizierbar sind und/oder eine Ausrichtung der einzelnen Kalibrationsflächen 20a im Raum über die Marker 42a ermittelbar ist.
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Die Kalibrationsmuster 22a der Kalibrationsflächen 20a umfassen jeweils eine kodierte Information, welche insbesondere als eine Kalibrationsinformation ausgebildet ist. In den in der 1 gezeigten Kalibrationsmustern 22a ist die Information vorzugsweise über die optischen Markierungen bzw. die Marker 42a kodiert. Beispielsweise wiederholt sich genau ein Minimalerkennungsbereich in allen drei Kalibrationsmustern 22a der Kalibrierkörpervorrichtung 10a, wobei beispielsweise eine Anordnung der hexagonalen Strukturen 44a innerhalb des sich wiederholenden Minimalerkennungsbereichs dazu vorgesehen ist, die Information zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass ein oder mehrere Kalibrationsmuster 22a der Kalibrierkörpervorrichtung 10a zumindest einen als Barcode, als QR-Code oder als ein anderer einem Fachmann bekannter Kodiercode ausgebildeten Marker 42a umfasst/umfassen, welche/welcher zu einer Übermittlung der Information vorgesehen ist.
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In den 2 bis 4 ist das Kalibrierkörpersystem 36a gezeigt. Das Kalibrierkörpersystem 36a umfasst drei Kalibrierkörpervorrichtungen 10a, welche insbesondere bis auf die Kalibrationsmuster 22a der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen 10a zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet sind. Die Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a sind in den 2 bis 4 jeweils nur schematisch gezeigt. Insbesondere weisen die Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a eine analoge Ausgestaltung zu der in 1 gezeigten Kalibrierkörpervorrichtung 10a auf. Bevorzugt unterscheiden sich die Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a über die Ausgestaltung der Kalibrationsmuster 22a der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen 10a. Bevorzugt sind die Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a über die Ausgestaltung der Kalibrationsmuster 22a voneinander unterscheidbar und bevorzugt einzeln eindeutig identifizierbar. Die Kalibrierkörpervorrichtungen 10a sind derart relativ zueinander angeordnet, dass entlang zumindest einer Erfassungsrichtung 46a betrachtet eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Kalibrierkörpervorrichtungen 10a ermöglicht wird. In 2 ist eine erste beispielhafte Anordnung der Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a gezeigt, wobei die drei Kalibrierkörpervorrichtungen 10a jeweils unterschiedliche Abstände 48a, 50a zueinander aufweisen. In 3 ist eine zweite beispielhafte Anordnung der Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a gezeigt, wobei die drei Kalibrierkörpervorrichtungen 10a jeweils unterschiedliche Abstände 52a, 54a zueinander und relativ zueinander eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen. In 4 ist eine dritte beispielhafte Anordnung der Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a gezeigt. Zwei Kalibrierkörpervorrichtungen 10a der Kalibrierkörpervorrichtungen 10a des Kalibrierkörpersystems 36a sind der entlang der Erfassungsrichtung 46a betrachtet beabstandet voneinander und in Erfassungsrichtung 46a versetzt zueinander angeordnet.
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In 5 ist ein beispielhafter Ablauf des Verfahrens 34a zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems 12a, eines Tiefensensors 14a, insbesondere eines Lidar-Systems, und/oder eines Radar-Systems 16a mittels der Kalibrierkörpervorrichtung 10a oder mittels des Kalibrierkörpersystems 36a gezeigt. In einem Verfahrensschritt 56a des Verfahrens 34a wird/werden die Kalibrierkörpervorrichtung(en) 10a an festen Positionen relativ zu den Erfassungssystemen 17a, insbesondere dem Kamerasystem 12a, dem Tiefensensor 14a und dem Radar-System 16a aufgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt 58a des Verfahrens 34a wird/werden die Kalibrierkörpervorrichtung(en) 10a über die Erfassungssysteme 17a erfasst. In einem weiteren Verfahrensschritt 60a des Verfahrens 34a wird das Kamerasystem 12a über eine Erfassung von den drei eindeutig zuordenbaren Kalibrationsmustern 22a der/einer Kalibrierkörpervorrichtung 10a kalibriert, der Tiefensensor 14a über die Kalibrationsflächen 20a der/einer Kalibrierkörpervorrichtung 10a kalibriert und das Radar-System 16a über den durch die Kalibrationsflächen 20a im Schnittpunkt 30a gebildeten Reflektionspunkt für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich kalibriert, wobei eine Kalibrierung des Kamerasystems 12a, eine Kalibrierung des Tiefensensors 14a und eine Kalibrierung des Radar-Systems 16a zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Es ist auch denkbar, dass jeweils lediglich zwei oder lediglich eines der Erfassungssysteme 17a zumindest im Wesentlichen gleichzeitig kalibriert werden/wird. Über die Ausgestaltung der Kalibrierkörpervorrichtung(en) 10a bzw. des Kalibrierkörpersystems 36a ist eine zumindest im Wesentlichen gleichzeitige Kalibrierung der Erfassungssysteme 17a ermöglicht. Es ist denkbar, dass in einem Verfahrensschritt des Verfahrens 34a, insbesondere dem Verfahrensschritt 60a, mittels einer Erfassung der Kalibrationsmuster 22a über das Kamerasystem 12a und mittels einer Erfassung von dem Schnittpunkt 30a und den Schnittkanten 32a zwischen den Kalibrationsflächen 20a über den Tiefensensor 14a eine Kreuzkalibrierung zwischen dem Kamerasystem 12a und dem Tiefensensor 14a und/oder eine extrinsische Kalibrierung des Kamerasystems 12a und/oder des Tiefensensors 14a erfolgt. In einem weiteren Verfahrensschritt 62a des Verfahrens 34a wird über eine Erfassung der Kalibrationsmuster 22a die kodierte Information übermittelt. Über eine Auswertung der Information kann beispielsweise ein Abstand innerhalb der Kalibrierkörpervorrichtung 10a, wie insbesondere ein Abstand von zwei Markern 42a oder ein Abstand eines Markers 42a zu einer Schnittkante 32a oder einer Außenkante einer Kalibrationsfläche 20a der Kalibrierkörpervorrichtung 10a, ermittelt werden. Es ist denkbar, dass in einem Verfahrensschritt des Verfahrens 34a, insbesondere dem Verfahrensschritt 62a oder einem weiteren Verfahrensschritt (in 5 nicht gezeigt), mittels dem Schnittpunkt 30a der Kalibrationsflächen 20a, mittels den/einer der Schnittkante(n) 32a zwischen zwei der Kalibrationsflächen 20a und/oder mittels zumindest einem optischen Merkmal, insbesondere einem der Marker 42a, eines der Kalibrationsmuster 22a zumindest ein Abstand oder zumindest eine Entfernung innerhalb eines die Kalibrierkörpervorrichtung 10a umfassenden Erfassungsbereichs eines der Erfassungssysteme 17a ermittelt wird. Beispielsweise kann ein Abstand von einem der Erfassungssysteme 17a zu der Kalibrierkörpervorrichtung 10a ermittelt werden.
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In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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In 6 ist eine alternative Ausgestaltung einer Kalibrierkörpervorrichtung 10b zu einer Kalibrierung eines Kamerasystems 12b, eines Tiefensensors 14b, insbesondere eines Lidar-Systems, und eines Radar-Systems 16b gezeigt. Die Kalibrierkörpervorrichtung 10b umfasst einen Grundkörper 18b, der drei relativ zueinander fest angeordnete und verschieden zueinander ausgerichtete Kalibrationsflächen 20b aufweist, welche radarreflektierend ausgebildet sind. Die drei Kalibrationsflächen 20b weisen jeweils zumindest ein, vorzugsweise eindeutig, zuordenbares Kalibrationsmuster 22b auf. Die in der 6 dargestellte Kalibrierkörpervorrichtung 10b weist eine zumindest im Wesentlichen analoge Ausgestaltung zu der in der Beschreibung der 1 bis 5 beschriebenen Kalibrierkörpervorrichtung 10a auf, so dass bezüglich einer Ausgestaltung der in der 6 dargestellten Kalibrierkörpervorrichtung 10b zumindest im Wesentlichen auf die Beschreibung der 1 bis 5 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu der in der Beschreibung der 1 bis 5 beschriebenen Kalibrierkörpervorrichtung 10a weisen die Kalibrationsflächen 20b des Grundkörpers 18b der in der 6 dargestellten Kalibrierkörpervorrichtung 10b vorzugsweise jeweils eine zumindest im Wesentlichen quadratische Grundform auf. Der Grundkörper 18b weist eine maximale Haupterstreckung 38b von zumindest im Wesentlichen 1 m auf. Die Kalibrationsflächen 20b weisen parallel zu Schnittkanten 32b zwischen jeweils zwei der Kalibrationsflächen 20b jeweils eine maximale Erstreckung 40b von zumindest im Wesentlichen 0,71 m auf. Die Kalibrierkörpervorrichtung 10b umfasst Stützelemente 64b zu einem Fixieren der Kalibrationsflächen 20b. Die Kalibrierkörpervorrichtung 10b umfasst drei Stützelemente 64b. Die Stützelemente 64b sind jeweils dazu vorgesehen, zwei der Kalibrationsflächen 20b bzw. zwei die Kalibrationsflächen 20b ausbildende Wandungen 24b des Grundkörpers 18b in einer zumindest im Wesentlichen senkrechten Ausrichtung relativ zueinander zu fixieren. Die Stützelemente 64b sind jeweils als eine Stützstrebe ausgebildet, welche jeweils zwischen zwei die Wandungen 24b des Grundkörpers 18b tragenden Streben 26b angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Stützelemente 64b derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass aus einem möglichst großen Erfassungsbereich eines Erfassungssystems 17b, insbesondere entlang einer Erfassungsrichtung eines Erfassungssystems 17b betrachtet, ein möglichst geringer Anteil der drei Kalibrationsflächen 20b und/oder der Kalibrationsmuster 22b verdeckt wird. Die Stützelemente 64b sind an den Streben 26b des Grundkörpers 18b über Schraubverbindungen befestigt. Alternativ sind auch andere Ausgestaltungen der Stützelemente 64b denkbar, wobei die Stützelemente 64b beispielsweise als Winkelstück ausgebildet sind und/oder mit den Streben 26b und/oder den Wandungen 24b direkt verschweißt sind. Die Kalibrationsmuster 22b der Kalibrierkörpervorrichtung 10b umfassen jeweils ein Schachbrettmuster sowie eine Vielzahl von Markern 42b, welche insbesondere auf der jeweiligen Kalibrationsfläche 20b zumindest im Wesentlichen vollständig um das Schachbrettmuster verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Ausgestaltung der Kalibrierkörpervorrichtung 10b mit Stützelementen 64b nicht auf das Ausführungsbeispiel b beschränkt, sondern auch in Kombination mit der in den 1 bis 5 beschriebenen Kalibrierkörpervorrichtung 10a denkbar. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Kalibrierkörpervorrichtung 10b als Teil eines Kalibrierkörpersystems ausgebildet ist, welches insbesondere mehrere Kalibrierkörpervorrichtungen 10b umfasst.
