DE10318499B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung eines Bildsensors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
– wobei der wenigstens eine Bildsensor Bildsignale erzeugt,
– wobei ein Modul zur Objekterkennung einer Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit der Bildsignale eine Position und/oder eine Ausdehnung von Objekten in einem Gesamtbild bestimmt,
– wobei ein Modul zur Bildausschnittsextraktion der Verarbeitungseinheit um diese Objekte herum wenigstens einen Bildausschnitt des Gesamtbildes derart ermittelt, dass der wenigstens eine Bildausschnitt wenigstens einen Teil wenigstens eines der Objekte aus der Umgebung des Bildsensors umfasst,
– wobei der wenigstens eine Belichtungsparameter in Abhängigkeit wenigstens einer Kenngroße des wenigstens einen Bildausschnittes eingestellt wird,
– wobei die wenigstens eine Kenngröße ein Maß für den Kontrast des wenigstens einen Bildausschnittes ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Die Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, beispielsweise einer Kamera, dient zur Umsetzung der aufgenommenen Szene in ein Bild mit möglichst hohem Kontrast. Dies erfolgt durch Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters, beispielsweise der elektrischen Verstärkung (Gain) und/oder der Offsets und/oder der Integrationszeit und/oder der Blende, an die momentan gemessenen Belichtungsverhältnisse der aufgenommenen Szene. Im Allgemeinen wird die Einstellung des wenigstens einen Belichtungsparameters in Abhängigkeit von Bildsignalen des Gesaintbildes durchgeführt. Aus der EP 1 074 430 A sind eine Methode und eine Vorrichtung zur Belichtungseinstellung eines Bildsensors bekannt. Es wird vorgeschlagen, wenigstens ein Objekt im Bild zu erkennen und die Helligkeit des Bildes in Abhängigkeit der Helligkeit des Hintergrundes des wenigstens einen erkannten Objektes einzustellen. In einem Ausführungsbeispiel wird diese objektbasierte Einstellung der Belichtung im Kontext eines Fahrerassistenzsystems zur Spurverlassenswarnung in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Die Objekte sind in diesem Ausführungsbeispiel Fahrbahnmarkierungen, die sich durch ihre hellere Färbung von dem dunkleren Hintergrund der Straße abheben. Ein Bildverarbeitungsalgorithmus selektiert Bildbereiche, in denen Fahrbahnmarkierungen detektiert wurden, und bestimmt aus Bildbereichen den hellsten Grauwert des Straßenhintergrundes. Dieser Grauwert wird mit einem vorher festgelegten Zielgrauwert verglichen und das Belichtungsverhalten der Kamera bei einer zu großen Abweichung entsprechend angepasst. Hinweise auf ein robustes Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors bei komplexen Objekten in der aufgenommenen Szene fehlen in der EP 1074 430 A .
  • Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 996 284 A1 ist ein Verfahren zur Regulierung der Belichtungszeit eines Lichtsensors bekannt. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 43 580 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung der Lichtverhältnisse in Front eines beweglichen Gegenstandes. Aus der nachveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift DE 102 13 917 A1 gilt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Bildsensors als bekannt. Die Veröffentlichung Bleul, Andreas: Zellulizium; Kameratechnik – vom Photon zum Foto. Zeitschrift c't, Heise Verlag, Hannover, 2001, Heft 4, Seiten 160 bis 171 beschreibt Belichtungssysteme für Digitalkameras.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, hat den Vorteil, dass die Einstellung des wenigstens einen Belichtungsparameters bei komplexen Objekten und/oder komplexen Objekthintergründen ermöglicht wird. Dieser Vorteil wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Verfahren ohne Segmentierung in Vordergrund und Hintergrund arbeitet. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, dass die Objekte weder einen durchgängig positiven, noch einen durchgängig negativen Kontrast aufweisen müssen. Insbesondere ist nicht notwendig, dass die Objekte heller als der Objekthintergrund sind. Objekte in der Umgebung eines Kraftfahrzeuges, wie sie beispielsweise durch eine Stereokamera aufgenommen werden, weisen diese Eigenschaften nicht grundsätzlich auf. Vielmehr tritt selbst bei vermeintlich einfachen Objekten in bestimmten Situationen eine Kontrastumkehr auf. Dies ist beispielsweise bei Fahrbahnmarkierungen bei nasser Fahrbahn und/oder Gegenlicht beobachtbar. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, dass eine Segmentierung der Bildpixel in Vordergrundpixel und Hintergrundpixel entsprechend dem detektierten Objekt nicht notwendig ist. Diese Eigenschaft des nachfolgend beschriebenen Verfahrens trägt insbesondere dazu bei, dass auch komplexe Objekte zur Einstellung des wenigstens einen Belichtungsparameters sicher verwendet werden können. Zusammenfassend führt das nachfolgend beschriebene Verfahren in besonders vorteilhafter Weise zu einer robusten Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Vorteilhaft ist die Einstellung des wenigstens einen Belichtungsparameters in Abhängigkeit wenigstens einer statistischen Größe des wenigstens einen Bildausschnittes, insbesondere in Abhängigkeit des Mittelwertes und/oder des Medians und/oder des Maximums und/oder des Minimums und/oder eine Quantile der Grauwertverteilung, da dies zu einer einfachen Implementierung des Verfahrens beiträgt.
  • Das nachfolgend beschriebene Verfahren eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, wobei der wenigstens eine Bildsensor Szenen mit großen zeitlichen und/oder räumlichen Helligkeitsunterschieden erfasst. Das dies häufig in der Umgebung eines Kraftfahrzeuges auftritt, ist das Verfahren in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet. Das nachfolgend beschriebene Verfahren eignet sich weiterhin in vorteilhafter Weise zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, wobei in Abhängigkeit von Bildsignalen wenigstens ein Bildausschnitt derart ermittelt wird, dass der wenigstens eine Bildausschnitt wenigstens einen Teil wenigstens eines Objektes umfasst, wobei das wenigstens eine Objekt wenigstens ein Objekt im Verkehrsraum ist.
  • Vorteilhaft ist, dass das Verfahren zur Einstellung von mehreren Belichtungsparametern, wie dem Gain und/oder dem Offset und/oder der Integrationszeit und/oder der Blende, geeignet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass bei dem nachfolgenden beschriebenen Verfahren die Einstellung des wenigstens einen Belichtungsparameters des wenigstens einen Bildsensors grundsätzlich nicht durch ein einzelnes oder mehrere Objekte derart negativ bestimmt wird, dass weitere Objekte nicht erfassbar sind. Vielmehr trägt der beschriebene Arbitrierungsmechanismus dazu bei, einen sinnvollen Kompromiss aus den jeweiligen Einstellerfordernissen der Objekte aus der Umgebung des Bildsensors zu finden. Dieser Arbitrierungsmechanismus verhindert in vorteilhafter Weise die Optimierung der Detektierbarkeit eines Objektes auf Kosten der Detektierbarkeit anderer Objekte. Zusammenfassend ergibt sich daher, dass das Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors hierdurch unempfindlich gegen Fehldetektionen von Objekten, Rauschen und/oder Pixelfehler ist. Die Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters für wenigstens einen Bildausschnitt trägt hierzu in vorteilhafter Weise bei. Zusätzlich ist es vorteilhaft, dass der wenigstens eine Belichtungsparameter in Abhängigkeit der Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters eines ersten Bildausschnittes und gegebenenfalls in Abhängigkeit der Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters wenigstens eines zweiten Bildausschnittes eingestellt wird.
  • Indem das Verfahren die Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters in Abhängigkeit wenigstens einer Objektkenngröße des wenigstens einen Objektes ermöglicht, werden in vorteilhafter Weise Eigenschaften der Objekte, in Form von Objektkenngrößen, zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters verwendet. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, wenn die Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters in Abhängigkeit wenigstens eines Konfidenzmaßes des wenigstens einen ermittelten Objektes erfolgt. Durch die Einbeziehung wenigstens eines Konfidenzmaßes des wenigstens einen Objektes wird eine optimierte Aufnahme derjenigen Objekte erreicht, die mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt wurden. Das Konfidenzmaß ist ein Maß für die Sicherheit mit der Objekte erkannt und/oder klassifiziert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, die Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters durch feste Werte und/oder kontextabhängig durchzuführen. Eine kontextabhängige Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters wird beispielsweise durchgeführt, wenn für detektierte Objekte erkannt wird, dass von ihnen eine potenzielle oder tatsächliche Gefahr ausgeht. Dies trägt in besonders vorteilhafter Weise dazu bei, dass Objekte mit hoher Bedeutung optimal erfasst werden.
  • Vorteilhaft ist die alternative oder zusätzliche Einstellung des wenigstens einen Belichtungsparameters des wenigstens einen Bildsensors in Abhängigkeit des Gesamtbildes und/oder wenigstens eines Teilbildes. Teilbilder sind definitionsgemäß dadurch charakterisiert, dass sie nicht durch erkannte Objekte bestimmt sind. Beispielsweise werden Teilbilder als Suchbereiche verwendet, in denen nach neuen Objekten gesucht werden soll. Die Teilbilder werden im Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters entsprechend dem wenigstens einen Bildausschnitt verwendet.
  • Die vorstehend beschriebenen Vorteile des Verfahrens gelten entsprechend für die Vorrichtung zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere zur Durchführung eines oder zumindest der wesentlichen Schritte des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Besonders vorteilhaft ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte oder zumindest die wesentlichen Schritte des beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Die Verwendung eines Computerprogramms ermöglicht die schnelle und kostengünstige Anpassung des Verfahrens, beispielsweise durch Anpassung an verschiedene Belichtungsparameter des Bildsensors. Alternativ oder zusätzlich trägt das Computerprogramm dazu bei, dass Algorithmen zur Erkennung von Objekten einfach ergänzt und/oder erweitert werden können.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren und aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Übersichtszeichnung,
  • 2 ein Blockdiagramm,
  • 3 das Gewicht W als Funktion eines Belichtungsparameters P,
  • 4 das Gesamtgewicht WG als Funktion eines Belichtungsparameters P.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Nachfolgend werden ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, beschrieben. Der wenigstens eine Belichtungsparameter wird in Abhängigkeit wenigstens einer Kenngröße wenigstens eines Bildausschnittes eingestellt. Die Bildausschnitte umfassen dabei wenigstens ein Objekt aus der Umgebung des Bildsensors, insbesondere wenigstens ein relevantes Objekt, und gegebenenfalls wenigstens einen Teil eines Objekthintergrundes des wenigstens einen Objektes. Die wenigstens eine Kenngröße ist insbesondere der Mittelwert und/oder der Median und/oder das Maximum und/oder das Minimum und/oder wenigstens eine Quantile der Grauwertverteilung des wenigstens einen Bildausschnittes. Der wenigstens eine Belichtungsparameter ist der Gain und/oder der Offset und/oder die Integrationszeit und/oder die Blende. Durch einen Arbitrierungsmechanismus wird ein sinnvoller Kompromiss aus den jeweiligen Einstellerfordernissen der erfassten Objekte gefunden.
  • 1 zeigt eine Übersichtszeichnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, bestehend aus einem Bildsensor 10 und einer Verarbeitungseinheit 12. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Bildsensor 10 im Bereich des Innenrückspiegels eines Kraftfahrzeuges montiert. Der Bildsensor 10 ist so ausgerichtet, dass sein Bilderfassungsbereich die Umgebung des Kraftfahrzeuges in Fahrtrichtung abdeckt. Alternativ oder zusätzlich ist in verschiedenen Varianten wenigstens ein Bildsensor 10 zur Erfassung des rückwärtigen Fahrraumes, beispielsweise in den Außenspiegeln und/oder in der Stoßstange angeordnet. Als Bildsensoren 10 werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel CCD-Kameras und/oder CMOS-Kameras eingesetzt. Der Bildsensor 10 übermittelt Bildsignale der erfassten Szene über die Signalleitung 14 an die Verarbeitungseinheit 12. Die Verarbeitungseinheit 12 erzeugt auf der Signalleitung 16 Signale zur Einstellung der Belichtungsparameter des Bildsensors 10, wobei die Signale zur Einstellung der Belichtungsparameter von der Verarbeitungseinheit 12 zum Bildsensor 10 übertragen werden. Die Übertragung auf den Signalleitungen 14, 16 erfolgt elektrisch und/oder optisch. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Übertragung per Funk möglich. Die Verarbeitungseinheit 12 besteht aus mehreren, in 2 dargestellten Modulen 20, 22, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Programme, Programmteile oder Programmschritte wenigstens eines Mikroprozessors ausgestaltet sind.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Teils der Verarbeitungseinheit zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters des Bildsensors im bevorzugten Ausführungsbeispiel, bestehend aus Modulen 20, 22, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38. Bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wird ein oder mehrere Belichtungsparameter eines Bildsensors an Bildausschnitte angepasst, in denen sich relevante Objekte befinden. Dabei werden keine besonderen Eigenschaften der Objekte gefordert, wie beispielsweise Segmentierbarkeit oder durchgängig positiver oder negativer Kontrast. Hierzu wird die Grauwertverteilung des gesamten jeweiligen Bildausschnittes zur Einstellung der Belichtungsparameter verwendet. Ferner wird durch einen Bewertungs- und Arbitrierungsmechanismus ein Abgleich der Belichtungserfordernisse der Objekte durchgeführt. Das beschriebene Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors ist objektbasiert. Es werden zunächst die Position und/oder die Ausdehnung relevanter Objekte im Gesamtbild bestimmt. Um diese Objekte herum werden Bildausschnitte derart ermittelt, dass der ermittelte Bildausschnitt wenigstens einen Teil wenigstens eines Objektes umfasst. Für jeden ermittelten Bildausschnitt werden bestimmte Kenngrößen der lokalen Grauwertverteilung berechnet, wie beispielsweise der Mittelwert und/oder der Median und/oder das Maximum und/oder das Minimum und/oder eine Quantile. Aus diesen Kenngrößen wird für wenigstens einen Bildausschnitt eine Bewertungsfunktion für den gesamten, zur Verfügung stehenden Parameterbereich berechnet. Der Arbitrierungsmechanismus kombiniert dann die aus den Bildausschnitten gewonnenen Belichtungsparameterwerte in nachfolgend beschriebener Weise. Der Bildsensor liefert über die Signalleitung als Eingangsgröße der Verarbeitungseinheit Bildsignale 18 des momentanen Gesamtbildes an das Modul zur Objekterkennung 20 und an das Modul zur Bildausschnittextraktion 22. Das Modul zur Objekterkennung 20 ermittelt aus den Bildsignalen 18 die Position und/oder die Ausdehnung und/oder ein Konfidenzmaß von erkannten und gegebenenfalls relevanten Objekten im Gesamtbild. Im Modul zur Bildausschnittextraktion 22 werden mit Hilfe der vom Modul zur Objekterkennung 20 ermittelten Informationen Bildausschnitte aus dem Gesamtbild herausgeschnitten, die wenigstens einen Teil wenigstens eines Objektes enthalten. Als Objekte werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel Objekte des Verkehrsraumes, insbesondere Fahrbahnmarkierungen und/oder Leitpfosten und/oder Verkehrsschilder und/oder Hinweisschilder und/oder Zusatzschilder und/oder Kraftfahrzeuge und/oder Fußgänger und/oder Tiere erkannt. Daneben werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel fixe Bildausschnitte 24 verwendet, die nicht durch Objekte bestimmt sind, sondern beispielsweise Suchbereiche darstellen, in denen nach neuen Objekten gesucht werden soll. Die fixen Bildausschnitte 24 werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel von der Verarbeitungseinheit vorgegeben. Für jedes der gewonnenen Bildausschnitte werden Kenngrößen der lokalen Grauwertverteilung bestimmt, wie beispielsweise der Mittelwert und/oder der Median und/oder das Maximum und/oder das Minimum und/oder eine Quantile. Diese Kenngrößen werden beispielsweise im Modul zur Kenngrößenextraktion 26 für einen ersten Bildausschnitt, einem Modul zur Kenngrößenextraktion 30 für einen zweiten Bildausschnitt und/oder in weiteren Modulen zur Kenngrößenextraktion 34 für weitere Bildausschnitte bestimmt. Von den Modulen zur Kenngrößenextraktion 26, 30, 34 werden die ermittelten Kenngrößen jeweils an die Module zur Bewertungsfunktionsbestimmung 28, 32, 36 weiter geleitet. Aus den Kenngrößen wird in den Modulen zur Bewertungsfunktionsbestimmung 28, 32, 36 für wenigstens einen Bildausschnitt eine Bewertungsfunktion des gesamten Belichtungsparameterbereiches berechnet. Nachfolgend wird dieser Bewertungsvorgang anhand der 3 und 4 beschrieben. Im letzten Schritt wird im Modul zur Arbitrierung 38 ein neuer Satz von Belichtungsparametern selektiert, der einen sinnvollen Kompromiss aus den jeweiligen Belichtungserfordernissen der einzelnen Objekte und/oder der Bildausschnitte darstellt. Im Modul zur Arbitrierung 38 werden Signale zur Einstellung der Belichtungsparameter 40 erzeugt, die über die Signalleitung 16 in 1 von der Verarbeitungseinheit 12 zum Bildsensor 10 übertragen werden.
  • Anhand von 3 wird nachfolgend die Funktionsweise der Module zur Bewertungsfunktionsbestimmung 28, 32, 36 nach 2 beschrieben. Für wenigstens einen oder mehrere ermittelte Bildausschnitte werden getrennt Bewertungsfunktionen des Belichtungsparameterraumes berechnet. Als Gewichte werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel Werte zwischen 0 und 1 verwendet. Für die Bewertungsfunktion werden je nach Ausführungsbeispiel verschiedene Varianten verwendet. In der ersten Variante wird ein Satz von Belichtungsparametern berechnet, der die Kenngrößen der Grauwertverteilung auf vorgegebene Zielwerte bringt. Es handelt sich hierbei um eine binäre Bewertungsfunktion 50 des Belichtungsparameterraumes, bei der pro Bildausschnitt nur jeweils ein Satz von Belichtungsparametern ein von Null verschiedenes Gewicht W erhält. In 3 ist dieser Sachverhalt näher erläutert. 3 zeigt ein Diagramm des Gewichtes W als Funktion eines Belichtungsparameters P. Auf der Abszisse des Diagramms in 3 ist ein Belichtungsparameter P aufgetragen. Der Belichtungsparameter P ist beispielsweise der Gain- und/oder der Offset und/oder die Integrationszeit und/oder die Blende des Bildsensors. Auf der Ordinate ist das Gewicht W aufgetragen. Ferner zeigt die 3 die vorstehend beschriebene binäre Bewertungsfunktion 50. Das Gewicht W der binären Bewertungsfunktion 50 ist mit Ausnahme eines Wertes des Belichtungsparameters P über den gesamten Einstellbereich des Belichtungsparameters P null. Eine solche binäre Bewertungsfunktion 50 wird beispielsweise dann verwendet, wenn als Belichtungsparameter P der Gain verwendet wird, wobei in Abhängigkeit des Gains der Mittelwert der Grauwertverteilung auf die Mitte des zur Verfügung stehenden Grauwertbereiches eingestellt wird. In einer zweiten Variante werden anstatt einzelner Sätze von Belichtungsparametern binäre Bewertungsfunktionen in Form von erlaubten Belichtungsparameterbereichen angegeben. Die zweite Bewertungsfunktion 52 in 3 zeigt ein derartiges Beispiel. Bestimmte Bereiche des Belichtungsparameters P erhalten einen von Null verschiedenen Wert des Gewichtes W. Dieser Typ der Bewertungsfunktion wird beispielsweise dann verwendet, wenn ein Mindestkontrast gefordert ist, der für die Detektion der Objekte erforderlich ist. Bestimmt man den momentanen Kontrast des Bildausschnittes, so werden diejenigen Belichtungsparameterbereiche identifiziert, die nach ihrer Anwendung den geforderten Mindestkontrast aufweisen. Alle anderen Sätze von Belichtungsparametern erhalten, wie die Bewertungsfunktion 52 in 3 zeigt, das Gewicht Null. In einer dritten Variante werden kontinuierliche Gewichte W verwendet. 3 zeigt mit der dritten Bewertungsfunktion 54 ein solches Beispiel. In bestimmten Fällen sind beispielsweise die Detektionswahrscheinlichkeiten für die Objekte für alle möglichen oder zumindest die wesentlichen Kontrastwerte bekannt. Aus dem bestimmten Momentankontrast wird der resultierende Kontrast für alle Sätze von Belichtungsparametern berechnet, aus dem sich dann wieder eine Detektionswahrscheinlichkeit bestimmten lässt. Jedem Satz von Belichtungsparametern kann so eine Detektionswahrscheinlichkeit als Gewicht W zugewiesen werden.
  • Im Modul zur Arbitrierung 38 nach 2 wird in Abhängigkeit wenigstens einer Bewertungsfunktion wenigstens eines Bildausschnittes eine Bewertungsfunktion des gesamten Belichtungsparameterraumes ermittelt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird durch Summation der Einzelbewertungen für jeden Satz von Belichtungsparametern eine Gesamtbewertung berechnet. Ausgewählt wird dann der Satz von Belichtungsparametern mit dem maximalen Gesamtgewicht WG. 4 zeigt ein Diagramm des Gesamtgewichtes WG als Funktion des Belichtungsparameters P. Auf der Ordinate ist der Belichtungsparameter P eingetragen, während auf der Abszisse das Gesamtgewicht WG aufgetragen ist. Durch Summation einer ersten Bewertungsfunktion 60 eines ersten Bildausschnittes und einer zweiten Bewertungsfunktion 62 eines zweiten Bildausschnittes wird eine Funktion 64 des Gesamtgewichtes WG berechnet. In diesem Beispiel werden für beide Bewertungsfunktionen 60, 62 Konfidenzmaße berücksichtigt und entsprechend bei der Gewichtung durch eine Multiplikationsoperation berücksichtigt.
  • Die Bewertungsfunktionen 60, 62 werden addiert und das Maximum des resultierenden Gesamtgewichtes WG ermittelt. Der Satz der Belichtungsparameter mit dem maximalen Gesamtgewicht WG wird ausgewählt. Alternativ oder zusätzlich werden bei der Berechnung des Maximums Nebenbedingungen berücksichtigt. Beispielsweise wird in bestimmten Anwendungen gefordert, dass die Detektionswahrscheinlichkeit in wenigstens einem Bildausschnitt nicht unter eine vorgegebene Schwelle sinken darf. Das Maximum wird dann nur unter den Sätzen der Belichtungsparameter P gesucht, welche die geforderte Nebenbedingung einhalten. In einer weiteren Variante werden einfache Arbitrierungsverfahren eingesetzt. Beispielsweise werden in weiteren Varianten bei der Arbitrierung der Mittelwert und/oder Median aus Sätzen von Belichtungsparametern P berechnet. Hierbei werden für wenigstens einen oder mehrere Bildausschnitte nur jeweils die optimalen Sätze von Belichtungsparametern P an das Modul zur Arbitrierung 38 nach 2 weitergegeben. In einer weiteren Variante werden die Bewertungsfunktionen 60, 62 der Bildausschnitte bei der Summation zusätzlich feste und/oder kontextabhängige Gewichte zugewiesen. Kontextabhängige Gewichte werden beispielsweise verwendet, wenn wenigstens eines der detektierten Objekte eine potentielle oder tatsächliche Gefahr darstellt und/oder wenn wenigstens ein Objekt durch die Verarbeitungseinheit als relevant klassifiziert wird, derart, dass das wenigstens eine Objekt für nachfolgende Bildverarbeitungsverfahren und/oder nachfolgende Anwendungen verwendet wird.
  • Das Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug wird deutlich, wenn dem Bildsensor zuerst keine Objekte präsentiert werden, wobei sich ein stabiles Gleichgewicht der Belichtungsparameter einstellt. Anschließend wird ein für die Einstellung der Belichtungsparameter relevantes Objekt präsentiert, für das die momentan eingestellten Belichtungsparameter nicht optimal sind, das aber den Gesamtkontrast der Szene im wesentlichen unverändert lässt. Bei dem beschriebenen objektbasierten Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wird der Bildsensor auf dieses Objekt regeln, auch, wenn es ständig die Position verändert. Wird umgekehrt ein nicht als relevant betrachtetes Objekt präsentiert, so werden die Belichtungsparameter des Bildsensors im Allgemeinen nicht unabhängig von der Position des Objektes eingestellt. Weiterhin wird das Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, deutlich, wenn das gleiche Objekt einmal mit und einmal ohne Kontrastumkehr in einem lokalen Bereich präsentiert wird. Durch das beschriebene Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters werden die Sätze der Belichtungsparameter hierbei entsprechend angepasst. Besonders deutlich wird das Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, wenn gleichzeitig mehrere Objekte mit unterschiedlichen Einstellungserfordernissen der Belichtungsparameter präsentiert werden. Durch das beschriebene Verfahren wird ein Kompromiss der Einstellungserfordernisse der Belichtungsparameter gefunden.
  • Das beschriebene Verfahren, die Vorrichtung und das Computerprogramm sind nicht auf die Anwendung in einem Kraftfahrzeug beschränkt. Vielmehr kann die beschriebene Vorgehensweise mit den entsprechenden Merkmalen außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt werden. Als weiteres Anwendungsbeispiel ist der Einsatz des beschriebenen Verfahrens bei Bildsensoren zur Überwachung von Verkehrsräumen, Außenbereichen von Gebäuden und Innenräumen, insbesondere in der Sicherheitstechnik, denkbar. Ferner ist die beschriebene Vorgehensweise nicht auf einen Bildsensor beschränkt, vielmehr ist das Verfahren, die Vorrichtung und das Computerprogramm bei mehrerer Bildsensoren, insbesondere wenigstens einer Stereokamera, geeignet. Eine Stereokamera ist ein Bildsensorsystem, das aus wenigstens zwei Bildsensoren besteht, die im wesentlichen dieselbe Szene aufnehmen. Daneben ist das Verfahren, die Vorrichtung und das Computerprogramm neben der Einstellung alternativ oder zusätzlich zur Steuerung und/oder Regelung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors geeignet.
  • In einer weiteren Variante ist das Verfahren und/oder das Computerprogramm auf wenigstens zwei oder mehr als zwei Verarbeitungseinheiten mit wenigstens zwei oder mehreren Mikroprozessoren verteilt.
  • In einer weiteren Variante des beschriebenen Verfahrens ist die wenigstens eine Kenngröße ein Maß für den Kontrast wenigstens eines Teils des wenigstens einen ermittelten Objektes und/oder ein Maß für den Kontrast wenigstens eines Teils des wenigstens einen ermittelten Objektes zum Objekthintergrund. Als Maß für den Kontrast wird beispielsweise die Varianz des Grauwerthistogrammes des wenigstens einen Bildausschnittes verwendet, wobei der wenigstens eine Bildausschnitt wenigstens einen Teil wenigstens eines Objektes umfasst. Die Varianz bezeichnet dabei die mittlere quadratische Abweichung der Grauwerte der Pixel vom Mittelwert.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren und die Vorrichtung werden in einer weiteren Variante zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens einem Farb-Bildsensors eingesetzt. Dabei wird in analoger Verfahrenweise wie bei schwarzweiß Bildsensoren wenigstens eine Kenngröße der Helligkeitsverteilung ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird die wenigstens eine Kenngröße der Helligkeitsverteilung aus den Farbinformationen gebildet, die der Farb-Bildsensor erzeugt. Das beschriebene Verfahren wird dabei bei Farb-Bildsensoren mit einem Bildsensorchip und/oder bei Farb-Bildsensoren mit mehreren Bildsensorchips beispielsweise für unterschiedliche Farben eingesetzt.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – wobei der wenigstens eine Bildsensor Bildsignale erzeugt, – wobei ein Modul zur Objekterkennung einer Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit der Bildsignale eine Position und/oder eine Ausdehnung von Objekten in einem Gesamtbild bestimmt, – wobei ein Modul zur Bildausschnittsextraktion der Verarbeitungseinheit um diese Objekte herum wenigstens einen Bildausschnitt des Gesamtbildes derart ermittelt, dass der wenigstens eine Bildausschnitt wenigstens einen Teil wenigstens eines der Objekte aus der Umgebung des Bildsensors umfasst, – wobei der wenigstens eine Belichtungsparameter in Abhängigkeit wenigstens einer Kenngroße des wenigstens einen Bildausschnittes eingestellt wird, – wobei die wenigstens eine Kenngröße ein Maß für den Kontrast des wenigstens einen Bildausschnittes ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kenngröße wenigstens eine statistische Größe des wenigstens einen Bildausschnittes ist, insbesondere dass die wenigstens eine Kenngröße der Mittelwert und/oder der Median und/oder das Maximum und/oder das Minimum und/oder wenigstens eine Quantile der Grauwertverteilung des wenigstens einen Bildausschnittes ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kenngröße ein Maß für den Kontrast wenigstens eines Teils des wenigstens einen ermittelten Objektes und/oder ein Maß für den Kontrast wenigstens eines Teils des wenigstens einen ermittelten Objektes zum Objekthintergrund ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Objekt wenigstens ein Objekt im Verkehrsraum ist, insbesondere dass das wenigstens eine Objekt wenigstens eine Fahrbahnmarkierung und/oder wenigstens ein Leitpfosten und/oder wenigstens ein Verkehrsschild und/oder wenigstens ein Hinweisschild und/oder wenigstens ein Zusatzschild und/oder wenigstens ein Fahrzeug und/oder wenigstens ein Fußgänger und/oder wenigstens ein Tier ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Belichtungsparameter der Gain und/oder der Offset und/oder die Integrationszeit und/oder die Blende ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen Bildausschnitt eine Bewertung des Einstellbereiches des wenigstens einen Belichtungsparameters durchgeführt wird.
  7. Vorrichtung zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters wenigstens eines Bildsensors, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Verarbeitungseinheit, – wobei die Verarbeitungseinheit Bildsignale des wenigstens einen Bildsensors verarbeitet, – wobei ein Modul zur Objekterkennung der Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit der Bildsignale eine Position und/oder eine Ausdehnung von Objekten in einem Gesamtbild bestimmt, – wobei ein Modul zur Bildausschnittsextraktion der Verarbeitungseinheit um diese Objekte herum wenigstens einen Bildausschnitt des Gesamtbildes derart ermittelt, dass der wenigstens eine Bildausschnitt wenigstens einen Teil wenigstens eines der Objekte aus der Umgebung des Bildsensors umfasst, – wobei die Verarbeitungseinheit wenigstens einen Belichtungsparameter des wenigstens einen Bildsensors in Abhängigkeit wenigstens einer Kenngröße des wenigstens einen Bildausschnittes einstellt, – wobei die wenigstens eine Kenngröße ein Maß für den Kontrast des wenigstens einen Bildausschnittes ist.
  8. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
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