DE10212209B4

DE10212209B4 - Bildübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10212209B4
Application number: DE10212209A
Authority: DE
Inventors: Tim Weis
Original assignee: Donnelly Hohe GmbH and Co KG; Hohe GmbH and Co KG
Current assignee: Donnelly Hohe GmbH and Co KG; Hohe GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: US20030179305A1; DE10212209A1

Abstract

Bildübertragungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer elektronischen Bilderfassungseinheit, beispielsweise einer Videokamera, die einen bestimmten Leuchtdichtedynamikbereich (01) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert (K_min, K_max) umfasst, einer elektronischen Bilddarstellungseinheit, beispielsweise einem Display, die einen bestimmten Leuchtdichtedynamikbereich (02) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert (D_min, D_max) umfasst, und einer Bildverarbeitungseinheit, in der die von der Bilderfassungseinheit generierten Bildsignale für die Bilddarstellungseinheit derart aufbereitet werden, dass der Leuchtdichtedynamikbereich (01) der Bilderfassungseinheit auf den Leuchtdichtedynamikbereich (02) der Bilddarstellungseinheit abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bildverarbeitungseinheit zumindest ein Erfassungsschwellwert (K_s) und ein Darstellungsschwellwert (D_s) hinterlegt ist, wobei der Wertebereich (03, 07) der Bilderfassungseinheit, der zwischen K_min und K_s liegt, auf den Wertebereich (05, 10) der Bilddarstellungseinheit, der zwischen D_min und D_s liegt, abgebildet wird, und wobei der Wertebereich (04, 09) der Bilderfassungseinheit, der zwischen K_s und K_max liegt, auf den Wertebereich (06, 12) der Bilddarstellungseinheit, der zwischen D_s und D_max liegt, abgebildet wird, und wobei...

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Bildübertragungssysteme für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise als Einparkhilfen verwendet. Bei diesen Bildübertragungssystemen wird ein bestimmter Bereich der Umgebung, beispielsweise am Fahrzeugheck, mit einer Bilderfassungseinheit, beispielsweise einer Videokamera, aufgenommen und an eine Bildverarbeitungseinheit weitergeleitet. In der Bildverarbeitungseinheit werden die Bildsignale derart aufbereitet, dass die aufgenommenen Bilder an einer Bilddarstellungseinheit, beispielsweise einem Videodisplay, im Fahrzeuginnenraum angezeigt werden können.
Ein Problem bei derartigen Bildübertragungssystemen ist es, dass Bilderfassungseinheit und Bilddarstellungseinheit unterschiedliche Leuchtdynamikbereiche umfassen. So stehen heute Videokameras zur Verfügung, die einen Leuchtdichtedynamikbereich von bis zu 60 dB, bei Spezialka meras sogar bis zu 120 dB, erfassen können. Der mit handelsüblichen Videodisplays darstellbare Leuchtdichtedynamikbereich ist in der Regel wesentlich kleiner und liegt dagegen lediglich im Bereich von 20 bis 30 dB. Da die Leuchtdichtedynamikbereiche der Bilderfassungseinheit und der Bilddarstellungseinheit aufeinander abgebildet werden, folgt aus dieser Differenz der Leuchtdichtedynamikbereiche bei der Darstellung der Bilder eine Kontrastverflachung. Diese Kontrastverflachung ist insbesondere dann problematisch, wenn im aufgenommenen Beobachtungsbereich Spitzenlichter, verursacht beispielsweise durch Sonnenlicht oder Scheinwerferlicht, vorhanden sind. Aufgrund der Kontrastverflachung können in diesen Fällen an den dargestellten Bildern kaum mehr Kontraste und Details erkannt werden. Vielmehr werden nur noch die Spitzenlichter deutlich angezeigt, wohingegen die sonstige Umgebung als kontrastschwacher Hintergrund dargestellt ist.

Aus der WO 99/33684 A2 und der US 5,808,697 sind Bildübertragungssysteme bekannt, bei denen die Leuchtdichtedynamik bei der Darstellung der Bilder in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse angepasst werden kann, um einer Kontrastverflachung entgegenzuwirken. Bei Bildübertragungssystemen in Kraftfahrzeugen besteht dabei das zusätzliche Problem, dass sich die Anforderungen an die optimale Kontrastverteilung abhängig von der jeweiligen Fahrsituation ändern können. Beispielsweise sind beim Einparken andere Bildsignale besonders relevant, als bei einer schnellen Autobahnfahrt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Bildübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, dass die Nachteile des bekannten Stands der Technik überwindet.

Diese Aufgabe wird durch ein Bildübertragungssystem nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass der von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Leuchtdynamikbereich nicht gleichmäßig auf den von der Bilddarstellungseinheit darstellbaren Leuchtdynamikbereich abgebildet wird, sondern dass der in der Bilddarstellungseinheit zur Verfügung stehende Leuchtdynamikbereich auf die relevanten Teile der Bilddaten konzentriert wird. Dazu werden in der Bildverarbeitungseinheit ein Erfassungsschwellwert und ein Darstellungsschwellwert hinterlegt, die die Leuchtdynamikbereiche von Bilderfassungseinheit und Bilddarstellungseinheit in jeweils zumindest zwei Wertebereiche aufteilen. Die jeweils einander zugeordneten unteren beziehungsweise oberen Wertebereiche der Bilderfassungseinheit und Bilddarstellungseinheit werden dabei separat aufeinander abgebildet. Dadurch gelingt es, Bildsignale aus besonders relevanten Helligkeitsbereichen in ihrem Kontrast aufzuspreizen, wohingegen die Darstellung von Bildsignale aus anderen Helligkeitsbereichen im Kontrast verflacht wird.

Weiter ist bei dem erfindungsgemäßen Bilddarstellungssystem vorgesehen, dass die Kontrastverteilung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbar ist.

Im Ergebnis bedeutet dies, dass in der Bildverarbeitungseinheit ein Spektrogramm über die Verteilung der Helligkeitswerte der erfassten Bildsignale erstellt wird, wobei innerhalb des Bildes von Spitzenlichtern verursachte Bildsignale detektiert und mit Kontrastverflachung abgebildet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Schwellenwert zur Unterteilung des Leuchtdynamikbereiches der Bilddarstellungseinheit gerade dem Maximalwert des Leuchtdynamikbereichs. Damit kann erreicht werden, dass alle Bildsignale, deren Helligkeitswerte den Schwellenwert im Leuchtdynamikbereich der Bilderfassungseinheit überschreiten mit der maximalen Helligkeit am Display dargestellt werden. Das heißt Bildsignale mit einem Helligkeitswert oberhalb des Schwellenwertes werden untereinander ohne Kontrast mit derselben Helligkeit am Display dargestellt. Der gesamte Kontrastbereich der Bilddarstellungseinheit steht damit für Bildsignale zur Verfügung, deren Helligkeitswert unterhalb des Schwellenwertes im Leuchtdynamikbereich der Bilderfassungseinheit liegt.

Weiter können für die Bilddarstellungseinheit zumindest zwei getrennte Darstellungsbereiche definiert werden. Für jeden Darstellungsbereich kann dann Erfassungsschwellwert und/oder Darstellungsschwellwert einzeln vorgegeben werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, den Kontrast des dargestellten Bildvordergrunds, der im unteren Bereich eines Displays angezeigt wird, in anderer Weise zu modifizieren als den Kontrast des dargestellten Bildhintergrunds, der im oberen Bereich eines Displays angezeigt wird.

Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall können in den beiden Leuchtdynamikbereichen der Bilderfassungseinheit und der Bilddarstellungseinheit auch mehrere Schwellwerte festgelegt werden, wobei die dadurch jeweils definierten Wertebereiche dann jeweils aufeinander abgebildet werden.

Die Funktionsweise des Bildübertragungssystems in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 die Abbildung der Leuchtdynamikbereiche bei einem konventionellen Bildübertragungssystem;
2 die Abbildung der Leuchtdynamikbereiche in einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildübertragungssystems;
3 die Abbildung der Leuchtdynamikbereiche in einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildübertragungssystems;
4 die Abbildung der Leuchtdynamikbereiche in einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildübertragungssystems.
Die in 1 dargestellte Abbildung des Leuchtdynamikbereiches 01 einer Bilderfassungseinheit, beispielsweise einer Videokamera, auf den Leuchtdynamikbereich 02 einer Bilddarstellungseinheit, beispielsweise einem Videodisplay, entspricht dem bekannten Stand der Technik. Der gesamte Leuchtdynamikbereich 01 von K_min bis K_max, der beispielsweise 60 dB umfasst, wird auf den Leuchtdynamikbereich 02 von D_min bis D_max, der beispielsweise lediglich 30 dB umfasst, linear abgebildet. Im Ergebnis wird daraus deutlich, dass aufgrund des kleineren Leuchtdynamikbereichs 02 der Bilddarstellungseinheit eine Kontrastverflachung verursacht wird. Entspricht der Maximalwert im Leuchtdynamikbereich 01 der Bilderfassungseinheit einem Spitzenlicht, beispielsweise einem Scheinwerferlicht, wird diese Kontrastverflachung noch weiter verschärft. Würden nämlich beispielsweise alle relevanten Bildsignale einen Helligkeitswert aufweisen, der zwischen K_min und K₁ liegt, so würden diese relevanten Bildsignale auf einen sehr kleinen Abschnitt des Leuchtdynamikbereiches am Display zwischen D_min und D₁ abgebildet. Das Spitzenlicht mit einem Helligkeitswert von K_max würde am Display mit D_max dargestellt, was im Ergebnis dazu führen würde, dass an dem am Display dargestellten Bild lediglich das Spitzenlicht deutlich zu erkennen wäre, wohingegen die zur Information des Fahrers relevanten Umgebungsbereiche, die beispielsweise im Bereich des Fahrzeughecks liegen und nur schwach ausgeleuchtet sind, mit sehr geringem Kontrast, nämlich entsprechend dem Helligkeitsbereich zwischen D_min und D₁, dargestellt würden.
Dieses Problem wird durch ein Bildübertragungssystem gelöst, dass die Leuchtdynamikbereiche 01 und 02 in einer wie in 2, 3 oder 4 dargestellten Weise aufeinander abbildet.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform wird der Leuchtdynamikbereich 01 der Bilderfassungseinheit durch den Schwellwert K_s in die Wertebereiche 03 und 04 unterteilt. Dementsprechend wird der Leuchtdynamikbereich 02 der Bilddarstellungseinheit durch den Schwellwert D_s in die Wertebereiche 05 und 06 unterteilt. Bei der Aufbereitung der Bildsignale in der Bildverarbeitungseinheit erfolgt die Verarbeitung in der Weise, dass der Wertebereich 03 auf den Wertebereich 05 linear abgebildet wird. Im Ergebnis kann dadurch eine Kontrastaufspreizung der Bildsignale erreicht werden, deren Helligkeit im Wertebereich 03 liegt. Umgekehrt wird der Wertebereich 04 auf den relativ kleinen Wertebereich 06 abgebildet, so dass Bildsignale, deren Helligkeit im Wertebereich 04 liegen mit einer Kontrastabschwächung am Display angezeigt werden.
Insgesamt wird es dadurch möglich, Bilddaten mit relevanten Helligkeitswerten, die im Wertebereich 03 liegen, mit einer Kontrastaufweitung am Display darzustellen, wohingegen Bilddaten mit nicht so relevanten Helligkeitswerten mit schwächerem Kontrast dargestellt werden.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform entspricht der Schwellenwert D_s gerade dem am Display maximal darstellbaren Helligkeitswert D_max, so dass der Wertebereicht 06 auf einen Wert zusammenschrumpft. Dies bedeutet nichts anderes, als dass alle Bildsignale deren Helligkeit oberhalb des Schwellenwertes K_s liegen am Display mit einer Helligkeit dargestellt werden, die dem Wert D_max entspricht. Alle Bildsignale mit geringerer Helligkeit, das heißt deren Helligkeit im Wertebereich 03 liegt, werden mit aufgespreiztem Kontrast dargestellt, wofür der entsprechenden Wertebereich 05 der gesamte Leuchtdynamikbereich des Displays zur Verfügung steht.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform werden in den Leuchtdynamikbereichen 01 und 02 durch jeweils zwei Schwellenwerte K_s1 und K_s2 beziehungsweise D_s1 und D_s2 jeweils drei Wertebereiche 07, 08 und 09 beziehungsweise 10, 11 und 12 definiert. Der Wertebereich 12 umfasst dabei gerade nur den Maximalwert D_max. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass verschiedene Helligkeitsbereiche mit unterschiedlicher Kontrastaufspreizung am Display dargestellt werden können.

Claims

Bildübertragungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer elektronischen Bilderfassungseinheit, beispielsweise einer Videokamera, die einen bestimmten Leuchtdichtedynamikbereich (01) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert (K_min, K_max) umfasst, einer elektronischen Bilddarstellungseinheit, beispielsweise einem Display, die einen bestimmten Leuchtdichtedynamikbereich (02) zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert (D_min, D_max) umfasst, und einer Bildverarbeitungseinheit, in der die von der Bilderfassungseinheit generierten Bildsignale für die Bilddarstellungseinheit derart aufbereitet werden, dass der Leuchtdichtedynamikbereich (01) der Bilderfassungseinheit auf den Leuchtdichtedynamikbereich (02) der Bilddarstellungseinheit abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bildverarbeitungseinheit zumindest ein Erfassungsschwellwert (K_s) und ein Darstellungsschwellwert (D_s) hinterlegt ist, wobei der Wertebereich (03, 07) der Bilderfassungseinheit, der zwischen K_min und K_s liegt, auf den Wertebereich (05, 10) der Bilddarstellungseinheit, der zwischen D_min und D_s liegt, abgebildet wird, und wobei der Wertebereich (04, 09) der Bilderfassungseinheit, der zwischen K_s und K_max liegt, auf den Wertebereich (06, 12) der Bilddarstellungseinheit, der zwischen D_s und D_max liegt, abgebildet wird, und wobei der Erfassungsschwellwert (K_s) und/oder Darstellungsschwellwert (D_s) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit programmgesteuert veränderbar ist.
Bildübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Erfassungsschwellwert (K_s) definierten Wertebereiche (03, 04, 07, 08, 09) jeweils linear auf die durch den Darstellungsschwellwert (D_s) definierten Wertebereiche (05, 06, 10, 11, 12) abgebildet werden.
Bildübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert von D_s ungefähr dem Wert von D_max entspricht.
Bildübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bilddarstellungseinheit zumindest zwei getrennte Darstellungsbereiche definiert werden, wobei der Erfassungsschwellwert (K_s) und/oder Darstellungsschwellwert (D_s) für jeden Darstellungsbereich einzeln vorgegeben wird.
Bildübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Erfassungsschwellwerte (K_s1, K_s2) vorgesehen sind, denen jeweils ein Darstellungsschwellwert (D_s1, D_s2) zugeordnet ist.
Bildübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtdichtedynamikbereich (01) der Bilderfassungseinheit einen Wertebereich von 40 bis 120 dB umfasst.
Bildübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtdichtedynamikbereich (02) der Bilddarstellungseinheit einen Wertebereich von 10 bis 30 dB umfasst.
Bildübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit derart angeordnet ist, dass die an der Bilddarstellungseinheit angezeigten Bilder dem Fahrer als Einparkhilfe dienen.
Bildübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit derart angeordnet ist, dass die an der Bilddarstellungseinheit angezeigten Bilder dem Fahrer als Rückspiegelersatz dienen.