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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Kamera und eine Vorrichtung zur Ermittlung
der Helligkeit der Umgebung eines Kraftfahrzeuges.
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Kraftfahrzeughersteller
planen den Einsatz von Videosensoren im Kraftfahrzeug. Vorgesehen
ist die Verwendung von Videosensoren zur Abdeckung von verschiedenen
Funktionen im Kraftfahrzeug, wie beispielsweise zur Verbesserung
der Nachtsicht (night vision) und/oder zur Spurverlassenswarnung. Daneben
werden separate Lichtsensoren zur Ermittlung der Helligkeit der
Umgebung eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise für das automatische Ein- und Ausschalten
der Fahrzeugbeleuchtung, verwendet. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 44 922 A1 ist
eine Einrichtung zur Steuerung der Helligkeit einer Armaturbeleuchtung
in einem Kraftfahrzeug mit einem in Fahrtrichtung ausgerichteten Bildsensor
als optoelektrischer Wandler bekannt. Der Bildsensor übernimmt
die Funktion des sonst üblichen
Lichtsensors zur Ermittlung der Helligkeit der Umgebung eines Kraftfahrzeuges.
Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 43 580 A1 ein Verfahren
zur Ermittlung der Lichtverhältnisse
in Front eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei mit Hilfe sektoraler
und/oder globaler Auswertung der Helligkeitswerte ein Aussagewert über die
Lichtverhältnisse
generiert wird. Hinweise auf eine Kamera und eine Vorrichtung zur
Ermittlung der fahrtrichtungsunabhängigen Helligkeit der Umgebung
eines Kraftfahrzeuges fehlen in der
DE 197 44 922 A1 und in der
DE 197 43 580 A1 .
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Aus
der
DE 199 23 964
A1 ist ein Trimm-Videobild mit einem Maskierungsbereich,
welcher Fahrzeugseitenfensterformen aufweist, bekannt und ein durch
eine Bildgestaltungseinheit ausgebildetes Fahrzeugbild bekannt,
welche aufgenommenen Videobildern einer CCD-Kamera überlappt
werden, welche durch die Aufnahme der linken und rechten vorderen
Bilder eines Fahrzeuges erhalten werden, um ein synthetisiertes
Bild auszubilden, und das synthetisierte Bild wird auf einer Anzeigevorrichtung
dargestellt. Da die linken und rechten aufgenommenen Videobilder
in seitenfensterförmigen
Anzeigebereichen jeweils angezeigt werden und das Fahrzeugbild zusätzlich eingesetzt
wird, kann die Richtung eines angezeigten aufgenommenen Videobildes
intuitiv wahrgenommen werden. Weiterhin ist ein Umgebungs-Überwachungsgerät für ein Fahrzeug
gezeigt, wobei gemäß einem
Ausführungsbeispiel
eine Kamera mit einem V-förmigen
Spiegel verwendet wird.
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Aus
der
DE 101 03 870
A1 ist ein Verfahren zur Bilderkennung bei Kraftfahrzeugen
bekannt, bei dem von einem Gegenstand ausgehende elektromagnetische
Wellen von wenigstens einem Sensor sowohl bezüglich ihrer Intensität als auch
bezüglich
ihrer Richtung aufgenommen, ausgewertet und einer Bildmatrix übergeben
werden. Von dem Sensor wird das ungestörte Originalbild des Gegenstandes
und zusätzlich
Reflexionswellen von dem Gegenstand, welche an der Karosserie reflektiert
werden, im folgenden Spiegelbild genannt, aufgenommen. Anschließend wird
das Spiegelbild und das Originalbild zur Auswertung herangezogen,
wobei zuvor die Lage und die Geometrie der reflektierenden Fläche der
Karosserie zu dem Sensor ermittelt wird. Weiterhin ist ein Verfahren
zur Bilderkennung bei Kraftfahrzeugen gezeigt, dass neben einem
ungestörten
Originalbild das Spiegelbild der Motorhaube aufgenommen wird.
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Aus
der
WO 00/17009 A1 ist
ein Scheinwerfersteuersystem für
ein Kraftfahrzeug bekannt, das in Abhängigkeit von Signalen, die
mittels eines Bilderfassungssystems erfasst werden, gesteuert wird.
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Vorteile der Erfindung
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Die
nachfolgend beschriebene Kamera zur Ermittlung der Helligkeit der
Umgebung eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Bildsensor,
wobei die optische Achse der Kamera in einer ersten Richtung zur
Bilderfassung ausgerichtet ist und die Kamera wenigstens ein Mittel
zur Umlenkung von Licht aus wenigstens einer zweiten Richtung auf
zumindest einen Teil des wenigstens einen Bildsensors aufweist, hat
den Vorteil, dass die Helligkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeuges
fahrtrichtungsunabhängig
ermittelt wird. Ferner deckt die Kamera in vorteilhafter Weise die
Funktionalität
des sonst notwendigen separaten Lichtsensors beispielsweise zum
Ein- und Ausschalten des Abblendlichtes und/oder Ein- und Ausschalten
der Armaturenbeleuchtung in Abhängigkeit
der Umgebungshelligkeit ab. Lichtsensoren werden vorzugsweise an ähnlichen
Stellen wie Kameras im Kraftfahrzeug angebracht. Typischerweise
werden sowohl Lichtsensoren als auch die Kameras im Bereich des
Innenrückspiegels
an der Windschutzscheibe befestigt. In vorteilhafter Weise trägt die nachfolgend
beschriebene Kamera dem knappen Einbauraum in der Nähe des Innenspiegels
Rechnung, weil kein zusätzlicher
Bauraum für
Lichtsensoren erforderlich ist. Ferner hat die nachfolgend beschriebene
Kamera gegenüber
einem separaten Lichtsensor den Vorteil, dass die Ermittlung der
Helligkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeuges kostengünstig ist,
da gegenüber
einer Kamera ohne diese Funktion lediglich Kosten für das Mittel
zur Umlenkung von Licht und für
zusätzliche
Rechenleistung in der Verarbeitungseinheit entstehen. Ein weiterer
Vorteil der nachfolgend beschriebenen Kamera ist, dass durch die
Verwendung von Bildsensoren mit einer hohen Anzahl von einzelnen
Fotodetektoren eine hohe Redundanz bei der Ermittlung der Helligkeit
der Umgebung eines Kraftfahrzeuges erreicht wird. Zusammenfassend
ermöglicht
die nachfolgend beschriebene Kamera in besonders vorteilhafter Weise
die kostengünstige,
robuste und fahrtrichtungsunabhängige Ermittlung
der Helligkeit der Umgebung eines Kraftfahrzeuges.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Kamera deren optische Achse in die erste Richtung
zur Bilderfassung des Verkehrsraumes ausgerichtet ist und/oder bei
der das umgelenkte Licht aus der wenigstens einen zweiten Richtung
aus einem Bereich oberhalb des Kraftfahrzeuges stammt.
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In
vorteilhafter Weise ist eine beliebige Anordnung des Mittels zur
Umlenkung von Licht aus wenigstens einer zweiten Richtung im Strahlengang
des Bilderfassungsbereiches des wenigstens einen Bildsensors möglich. Vorteilhaft
ist, wenn das Mittel zur Umlenkung von Licht an der Streulichtblende
der Kamera angeordnet wird.
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Erfindungsgemäß weist
das wenigstens eine Mittel zur Umlenkung von Licht eine reflektierende Oberfläche auf.
Dabei ist die Qualität
der reflektierenden Oberfläche
variabel. Insbesondere beim Einsatz lichtstarker Bildsensoren können in
vorteilhafter Weise statt optischer Spiegel mit hohem Reflexionsgrad auch
schlechter reflektierende Oberflächen,
wie beispielsweise Blechstreifen und/oder Alufolien, verwendet werden.
Prinzipiell sind weitere Typen von reflektierenden Oberflächen nutzbar,
wie beispielsweise optische Gitter.
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Besonders
vorteilhaft ist die nachfolgend beschriebene Kamera in Verbindung
mit wenigstens einem Bildsensor, der wenigstens im nahen Infrarot empfindlich
ist. Derart ausgestattete Kameras besitzen Nachtsichtfähigkeit
im nahen Infrarot. Zur Ermittlung der Helligkeit der Umgebung eines
Kraftfahrzeuges wird in vorteilhafter Weise im Licht aus der ersten Richtung
und/oder im Licht aus der wenigstens einen zweiten Richtung der
nahe Infrarotbereich durch Filterschichten unterdrückt, so
dass wenigstens ein Teil des Bildsensors nur noch im sichtbaren
Bereich arbeitet. Diese Filterschichten und/oder Filter werden in vorteilhafter
Weise auf der Windschutzscheibe und/oder dem Mittel zur Umlenkung
von Licht und/oder auf dem wenigstens einen Objektiv und/oder an
wenigstens einer weiteren Stelle im Strahlengang angebracht.
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Die
vorstehend beschriebenen Vorteile der Kamera gelten entsprechend
für eine
Vorrichtung zur Ermittlung der Helligkeit der Umgebung eines Kraftfahrzeuges
mit der beschriebenen Kamera, wobei wenigstens eine Verarbeitungseinheit
zumindest in Abhängigkeit
von Bildsignalen wenigstens eines Teils des wenigstens einen Bildsensors,
auf den das Licht aus der wenigstens einen zweiten Richtung umgelenkt
wird, ein Helligkeitssignal erzeugt.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die wenigstens eine Verarbeitungseinheit zumindest
in Abhängigkeit
von Bildsignalen wenigstens eines weiteren Teils des wenigstens
einen Bildsensors und/oder wenigstens eines Teils wenigstens eines
weiteren Bildsensors das Helligkeitssignal erzeugt. Dies ermöglicht die
Erfassung von Licht aus weiteren Bereichen aus der Umgebung des
Kraftfahrzeuges. Neben der Erfassung des Lichtes aus der wenigstens
einen zweiten Richtung wird in vorteilhafter Weise die Erfassung
von Licht aus Bereichen in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ermöglicht.
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Ferner
ist vorteilhaft, dass gegenüber
Lichtsensoren mit einigen wenigen diskreten Fotodetektoren viele
fotosensitive Elemente (Pixel, Fotodetektoren) genutzt werden. Vorteilhaft
ist die Verwendung eines Teils eines Bildsensors mit 1 bis 10 Zeilen
mit jeweils beispielsweise 640 Pixeln. Dies trägt in besonders vorteilhafter
Weise dazu bei, dass richtungsabhängige Beleuchtungssituationen
berücksichtigt werden.
Ferner trägt
die redundante Nutzung von vielen fotosensitiven Elementen zu einer
hohen Robustheit gegenüber
Verschmutzungen der Scheibe und/oder Verschmutzungen des Objektivs
und/oder Toleranzen der Optik und/oder Toleranzen der fotosensitiven
Elemente bei.
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Vorteilhaft
ist, dass auf den wenigstens einen weiteren Teil des wenigstens
einen Bildsensor und/oder den wenigstens einen Teil des wenigstens einen
weiteren Bildsensor Licht aus dem Verkehrsraum der Umgebung des
Kraftfahrzeuges, insbesondere aus einem Bereich oberhalb des Scheinwerferlichts
von umgebenden Kraftfahrzeugen, trifft, weil hierdurch eine Blendung
durch entgegenkommende Kraftfahrzeuge vermieden wird.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die wenigstens eine Verarbeitungseinheit das
wenigstens eine Helligkeitssignal in Abhängigkeit wenigstens eines Belichtungsparameters
des Wenigstens einen Bildsensors erzeugt. Bei Bildsensoren mit wenigstens
einem Belichtungsparameter, beispielsweise dem Gain und/oder dem
Offset und/oder der Belichtungszeit, berücksichtigt die wenigstens eine
Verarbeitungseinheit bei der Erzeugung des wenigstens einen Helligkeitssignals
die eingestellten Belichtungsparameter. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise
auf die absolute Bestrahlungsstärke
zurück
zu rechnen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine
Verarbeitungseinheit das wenigstens eine Helligkeitssignal in Abhängigkeit
wenigstens eines weiteren Signals wenigstens einer Einrichtung des Kraftfahrzeuges,
insbesondere wenigstens eines Uhrzeitsignals der Uhr und/oder wenigstens
eines Navigationssignals der Navigationseinrichtung und/oder wenigstens
eines Geschwindigkeitssignals des Tachometers, erzeugt. Dies ermöglicht zum
einen die Anpassung der Auswertestrategie, beispielsweise an die
aktuelle Uhrzeit und/oder den momentanen Straßenverlauf, und/oder die Überprüfung des wenigstens
einen Helligkeitssignal auf Plausibilität, indem beispielsweise das
ermittelte Helligkeitssignal mit der aktuellen Uhrzeit verglichen
wird.
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Die
Steuerung wenigstens einer Einrichtung des Kraftfahrzeuges, insbesondere
wenigstens einer Armaturenbeleuchtung und/oder wenigstens eines Scheinwerfers,
in Abhängigkeit
des wenigstens einen Helligkeitssignals hat den Vorteil, dass der
Fahrer entlastet wird und sich auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren
kann.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Figuren und aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Kamera des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
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2 eine Übersichtszeichnung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
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3 ein
Ablaufdiagramm.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Nachfolgend
werden eine Kamera und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Helligkeit
der Umgebung eines Kraftfahrzeuges mit einem Bildsensor beschrieben,
wobei die optische Achse der Kamera in einer ersten Richtung zur
Bilderfassung des Verkehrsraumes ausgerichtet ist. Die Kamera weist
einen Spiegel zur Umlenkung von Licht aus einer zweiten Richtung
auf einen Teil des Bildsensors auf, wobei die zweite Richtung von
der ersten Richtung verschieden ist. Eine Verarbeitungseinheit erzeugt
in Abhängigkeit
von Bildsignalen des Bildsensors ein Helligkeitssignal.
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Durch
die Verwendung des Bildsensors der nachfolgend beschriebenen Kamera
als Lichtsensor wird die Funktionalität eines separaten Lichtsensors durch
die Kamera abgedeckt. Hierzu wird ein Mittel zur Umlenkung von Licht,
das aus wenigstens einer zweiten Richtung aus einem Bereich oberhalb
des Kraftfahrzeuges stammt, in die Streulichtblende der Kamera und/oder
in einer weiteren Ausführungsform in
das Gehäuse der
Kamera integriert. Durch die Verwendung von Rechenleistung und Schnittstellen
der Kamera wird die Funktionalität
eines sonst separat notwendigen Lichtsensors vollständig durch
die Kamera zur Verfügung
gestellt.
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1 zeigt
eine Kamera 10 des bevorzugten Ausführungsbeispiels, bestehend
aus einem Bildsensor 14, einer Streulichtblende 16 sowie
einem Umlenkspiegel 20. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Kamera 10 über
die Streulichtblende 16 an der Windschutzscheibe 22 eines
Kraftfahrzeuges befestigt. Die Kamera 10 ist im Innenraum
des Kraftfahrzeuges im Bereich des Innenrückspiegels montiert. Die optische
Achse 24 der Kamera 10 ist zur Bilderfassung des
Verkehrsraumes derart ausgerichtet, dass der Bilderfassungsbereich 26 der
Kamera 10 zumindest Teile des Bereiches vor dem Kraftfahrzeug
in Fahrtrichtung abdeckt. Durch die Anbringung eines Umlenkspiegels 20 und
dessen entsprechende Ausrichtung wird neben der Erfassung von Licht
aus dem Vorfeld 28 die Umlenkung und damit Erfassung von
Licht aus dem Globalfeld 30 durch den Bildsensor 14 ermöglicht.
Das Vorfeld 28 ist ein Bereich vor dem Kraftfahrzeug mit
Blick waagrecht bis schräg nach
oben und kleinem Öffnungswinkel,
um Rücklichter
und/oder Scheinwerfer von vorausfahrenden und/oder entgegen kommenden
Fahrzeugen nicht zu erfassen. Dem gegenüber ist das Globalfeld 30 ein Bereich über dem
Kraftfahrzeug mit einem Raumwinkel und einem Blickwinkel annähernd senkrecht
nach oben. Die Erfassung des Vorfelds 28 erfolgt direkt durch
Nutzung wenigstens eines Pixels, insbesondere wenigstens einer Zeile 32,
des Bildsensors 14. In einer Variante werden alle Zeilen
außerhalb
der Zeilen 34 des Globalfelds 30 verwendet. Licht
des Vorfelds 28 wird über
das Objektiv 18 auf Zeilen 32 des Bildsensors 14 (Videosensor)
fokussiert. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Bildsensor 14 so eingebaut, dass die Zeilen des
Bildsensors 14 waagrecht liegen. Der Bildsensor verfügt im bevorzugten Ausführungsbeispiel über 480
Zeilen mit jeweils 640 Pixeln. Die Bildsignale dieser Zeilen 32 werden,
wie nachfolgend in 2 näher erläutert, aus dem Bildspeicher
der Kamera 10 ausgelesen und/oder direkt parallel an der
Kamera 10 abgegriffen und/oder an jeder anderen Stelle
der Signalverarbeitungskette ausgelesen, an der noch Helligkeitsinformation
und/oder abgeleitete Helligkeitsinformation verfügbar ist. Zur Erfassung des
Vorfeldes 28 sind keine weiteren zusätzlichen mechanischen und/oder
optischen Komponenten erforderlich. Daneben sind diese Zeilen 32 zur
Erfassung des Vorfelds 28 weiterhin für die normalen Kamerafunktionen
verfügbar.
Die Erfassung des Globalfelds 30 erfolgt über einen
Umlenkspiegel 20 im Strahlengang des Bilderfassungsbereiches 26 der
Kamera 10. Der Umlenkspiegel 20 wird so angebracht, dass
er im Strahlengang einiger oberer Zeilen 34 des Bildsensors 14 liegt.
Dabei ist der Umlenkspiegel 20 so ausgerichtet, dass damit
Licht des Globalfeldes 30 oberhalb des Kraftfahrzeuges
erfasst wird und dieses Oberlicht über den Umlenkspiegel 20 mittels
des Objektives 18 auf die oberen Zeilen 34 des
Bildsensors 14 fokussiert wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird über
die Form des Umlenkspiegels 20 und die Wahl der genutzten
Zeilen der erfasste Bereich des Globalfeldes 30 angepasst.
Die für
das Globalfeld 30 genutzten Zeilen 34 des Bildsensors 14 stehen
bei der Verwendung eines Umlenkspiegels 20 für die normalen
Kamerafunktionen nicht mehr zur Verfügung, da der Blick nach vorn durch
den Umlenkspiegel 20 verbaut ist. Aufgrund der großen Anzahl
von Zeilen, im bevorzugten Ausführungsbeispiel
480, des Bildsensors 14 ist die Einbuße einiger Zeilen für normale
Kamerafunktionen unerheblich, da die Zahl der hierfür benutzten
Zeilen durch die geeignete Form des Umlenkspiegels 20 klein
gehalten wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel nach 1 wird
als Umlenkspiegel 20 ein Konvexumlenkspiegel verwendet.
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2 zeigt
eine Vorrichtung zur Ermittlung der Helligkeit der Umgebung eines
Kraftfahrzeuges des bevorzugten Ausführungsbeispiels, bestehend aus
der Kamera 10 und einer Verarbeitungseinheit 40.
Als Kamera 10 wird die in 1 beschriebene Kamera
eingesetzt. Dabei ist die Kamera 10 über eine Signalleitung 46 mit
der Verarbeitungseinheit 40 verbunden. Die Signalleitung 46 ermöglicht eine
bidirektionale Kommunikation zwischen der Kamera 10 und
der Verarbeitungseinheit 40. Die Kamera 10 überträgt Bildsignale
an die Verarbeitungseinheit 40, ferner werden von der Verarbeitungseinheit 40 Signale
zur Einstellung der Kamera 10 übertragen. Dies sind beispielsweise
Signale zur Einstellung wenigstens eines Belichtungsparameters der
Kamera 10. Aus den Intensitätswerten der Pixel der Zeilen,
die das Vorfeld und das Globalfeld aufnehmen, wird über einen
Auswertealgorithmus im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Einschaltzustand
der Scheinwerfer des Kraftfahrzeuges und/oder der Innenbeleuchtung und/oder
das Helligkeitssignal berechnet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden hierzu Histogramme bestimmter Pixelbereiche verwendet. Alternativ
oder zusätzlich
ist die direkte Auswertung der Pixel der genutzten Zeilen des Bildsensors
möglich. Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht die Verarbeitungseinheit 40 aus wenigstens einem
Mikroprozessor zur Verarbeitung der Bildsignale. Über die Signalleitung 50 werden
Signale, die den Einschaltzustand der Scheinwerfer und/oder der
Innenbeleuchtung wiedergeben, und/oder ein Helligkeitssignal an
weitere Einrichtungen 44 des Kraftfahrzeuges übersandt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind dies die Scheinwerfer und/oder die Armaturenbeleuchtung des
Kraftfahrzeugs. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel verarbeitet
die Verarbeitungseinheit 40 Informationen von weiteren
Einrichtungen 42 des Kraftfahrzeuges. Dies sind insbesondere
Uhrzeitsignale der Uhr und/oder Navigationssignale der Navigationseinrichtung
und/oder Geschwindigkeitssignale des Tachometers, die über die
Signalleitung 48 an die Verarbeitungseinheit 40 übertragen
werden. Neben der Ermittlung der Helligkeit in der Umgebung des
Kraftfahrzeuges haben die Kamera 10 und die Verarbeitungseinheit 40 weitere
Funktionen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird eine Spurverlassenswarnung realisiert. Hierzu findet in der
Verarbeitungseinheit 40 eine Verarbeitung der Bildsignale
der Kamera 10 mit dem Ziel statt, ein Abkommen des Kraftfahrzeuges
von der Fahrspur zu erkennen. Hierzu werden Bildsignale des gesamten
Bildsensors der Kamera 10 verwendet. Bei einer erkannten
Spurverlassung übermittelt
die Verarbeitungseinheit 40 über die Signalleitung 54 ein
Signal zur Spurverlassenswarnung an die Einrichtung 52 zur
Spurverlassungswarnung, um den Fahrer akustisch und/oder optisch zu
warnen. Die Übertragung
der Signale auf den Signalleitungen 46, 48, 50, 54 erfolgt
elektrisch und/oder optisch und/oder per Funk und/oder über ein
Bussystem, beispielsweise einen CAN-Bus. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Bildsensor mit 640×480 Pixeln
verwendet. Es wird ein CMOS-Bildsensor eingesetzt. Alternativ oder
zusätzlich
werden in weiteren Varianten CCD-Bildsensoren eingesetzt. In weiteren Varianten
werden alternativ oder zusätzlich
allgemein helligkeitserfassende Sensoren, insbesondere helligkeitserfassende
Matrixsensoren verwendet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der verwendete Bildsensor
einen Tiefen-/Schärfebereich
von ca. 2 Meter vor der Windschutzscheibe bis unendlich und ist
damit zur Ermittlung der Helligkeit der Umgebung eines Kraftfahrzeuges
geeignet.
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung des Helligkeitssignals 82.
Die Pixel der Zeilen des Vorfeldes 32 und/oder die Pixel
der Zeilen des Globalfeldes 34 werden jeweils in dem Modul 62 zur
Filterung der Globalfeldpixel und in dem Modul 60 zur Filterung
der Vorfeldpixel zunächst
zeitlich gefiltert. Anschließend
wird eine lokale Helligkeitsbestimmung durch Histogrammbildung durchgeführt. Hierzu
wird über
einen bestimmten Bereich der jeweiligen Pixel das Histogramm gebildet.
Ergebnis ist eine winkelabhängige
Helligkeitsinformation in Form der Histogramme HV1, HV2, HVN beim
Vorfeld 32 und/oder Histogramme HG1, HG2, HGM beim Globalfeld.
Die Histogramme HV1, HV2, HVN, HG1, HG2, HGM werden dann mit den
jeweiligen Gewichtungsfaktoren A1, A2, AN, B1, B2, BN multipliziert und
dem Klassifikator 76 zugeführt. Der Klassifikator 76 ermittelt
gegebenenfalls zusammen mit den weiteren Eingangssignalen des Klassifikators 76 dem Uhrzeitsignal 78 und/oder
dem Navigationssignal 80 das aktuelle Helligkeitssignal 82.
Neben linearen Klassifikatoren werden alternativ oder zusätzlich Neuronale
Netze und/oder Fuzzy-Logik-basierte Ansätze verwendet. Zusammenfassend
wird das Helligkeitssignal 82 in Abhängigkeit wenigstens eines bevorzugt
gewichteten Histogramms eines oder mehrerer Pixel des Vorfeldes
und/oder des Globalfeldes gegebenenfalls in Abhängigkeit wenigstens eines Uhrzeitsignals
und/oder wenigstens eines Navigationssignals gebildet, wobei bevorzugt
eine Vorfilterung wenigstens eines Pixels durch zeitliche Filterung
erfolgt. Das vorstehend beschriebene Verfahren wird im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
durch die in 2 beschriebene Verarbeitungseinheit 40 durchgeführt, wobei
die einzelnen Module als Programme und/oder Programmschritte wenigstens
eines Mikroprozessors realisiert sind.
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Zur
Umlenkung von Licht aus wenigstens einer zweiten Richtung auf zumindest
einen Teil des wenigstens einen Bildsensors sind neben optischen Umlenkspiegeln
allgemein Mittel zur Umlenkung von Licht denkbar. Insbesondere werden
in einer Variante des bevorzugten Ausführungsbeispiels andere Oberflächen eingesetzt.
Beim Einsatz lichtstarker Bildsensoren werden in einer ersten Variante
anstatt eines optischen Spiegels mit hohem Reflexionsgrad schlechter
reflektierende Oberflächen,
wie beispielsweise Blechstreifen und/oder Alufolien, verwendet. Prinzipiell
ist jede reflektierende Oberfläche
nutzbar, insbesondere auch optische Gitter. In einer weiteren Variante
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
werden alternativ oder zusätzlich
weitere Mittel zur Umlenkung von Licht auf zumindest einen Teil
des wenigstens einen Bildsensors, insbesondere weitere Umlenkspiegel,
verwendet. Neben konvexen Umlenkspiegeln. werden in einer weiteren
Variante des bevorzugten Ausführungsbeispiels
alternativ oder zusätzlich
Mittel mit konkaven und/oder planen Oberflächen eingesetzt. Neben der
Anbringung des Mittels zur Umlenkung von Licht auf zumindest einen Teil
des wenigstens einen Bildsensors an der Streulichtblende werden
alternativ oder zusätzlich
weitere Orte der Spiegelanbringung verwendet. Beispielsweise erfolgt
die Anbringung des Mittels zur Umlenkung von Licht auf zumindest
einen Teil des wenigstens einen Bildsensors auf der Windschutzscheibe und/oder
der Motorhaube des Kraftfahrzeuges. Da der Winkel des Globalfeldes
relativ groß ist,
ist keine hohe Montagepräzision
bei der Anbringung des wenigstens einen Mittels zur Umlenkung von
Licht auf zumindest einen Teil des wenigstens einen Bildsensors
erforderlich. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Kalibration,
also die Auswahl der Zeilen, elektronisch über Auswahl der genutzten Zeilen
des Bildsensors durch. Auswertung von Bildsignalen während einer Initialisierungsphase
und/oder einer Kalibrierungsphase im Werk.
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In
einer Variante des bevorzugten Ausführungsbeispiels werden alternativ
oder zusätzlich
zur Erfassung von Licht aus der wenigstens einen zweiten Richtung
neben der Nutzung der oberen Zeilen des Bildsensors die untersten
Zeilen genutzt. Hierfür wird
lediglich die Orientierung des wenigstens einen Mittels zur Umlenkung
von Licht auf zumindest einen Teil des wenigstens einen Bildsensors,
beispielsweise eines Umlenkspiegels, und der Befestigungsort geändert.
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In
einer weiteren Variante werden Bildsensoren verwendet, die im nahen
Infrarot empfindlich sind. Hierdurch wird der Einsatz der Kamera
im Rahmen von Nachtsichtsystemen (night vision) ermöglicht.
Bei dieser Variante des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird zur Ermittlung
der Helligkeit der Umgebung des Kraftfahrzeuges im Licht aus der
ersten Richtung und/oder im Licht aus der wenigstens einen zweiten
Richtung der nahe Infrarotbereich durch Filterschichten unterdrückt, so
dass wenigstens ein Teil des Bildsensors zur Ermittlung der Helligkeit
der Umgebung des Kraftfahrzeuges nur noch im sichtbaren Bereich
arbeitet. Diese Filterschichten werden auf der Windschutzscheibe
und/oder dem wenigstens einen Mittel zur Umlenkung von Licht auf zumindest
einen Teil des wenigstens einen Bildsensors, beispielsweise dem
Umlenkspiegel, und/oder an wenigstens einer weiteren Stelle im Strahlengang der
Bildsensor angebracht.
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Bei
Kraftfahrzeugen, die neben einer Frontkamera, wie im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
beschrieben, auch über
eine Rückfahrkamera
verfügen, wird
das wenigstens eine Mittel zur Umlenkung von Licht auf zumindest
einen Teil des wenigstens einen Bildsensors, insbesondere ein Umlenkspiegel,
in einer weiteren Variante in der Rückfahrkamera integriert. Die
Globalfeldinformation wird dann von der Rückfahrkamera geliefert, während die
Vorfeldinformation von der Frontkamera erzeugt wird. Die Datenfusion
wird in der Verarbeitungseinheit und/oder einem beliebigen anderen
Steuergerät
im Kraftfahrzeug durchgeführt.
Alternativ oder zusätzlich
sind in weiteren Varianten wenigstens eine Kamera in wenigstens
einem Außenspiegel
und/oder wenigstens eine andere Kamera des Kraftfahrzeuges nach
dem vorstehend dargestellten Prinzip mit wenigstens einem Mittel
zur Umlenkung von Licht auf zumindest einen Teil eines Bildsensors
ausgestattet. Die erfindungsgemäße Kamera
und die Vorrichtung sind insbesondere bei Kameras einsetzbar, die
zur Bilderfassung des Verkehrsraumes der Umgebung des Kraftfahrzeuges
eingesetzt werden, wobei der Verkehrsraum Bereiche in Fahrtrichtung
und/oder rückwärtige Bereiche
des Kraftfahrzeuges und/oder seitliche Bereiche des Kraftfahrzeuges,
insbesondere der tote Winkel des Fahrers, umfasst.
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In
einer weiteren Variante ist eine Stereokamera mit wenigstens einem
Mittel zur Umlenkung von Licht aus wenigstens einer zweiten Richtung
auf zumindest einen Teil des wenigstens einen Bildsensors ausgestattet.
Stereokameras bestehen aus wenigstens zwei Bildsensoren, die im
wesentlichen dieselbe Szene aufnehmen.
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Alternativ
oder zusätzlich
sind in weiteren Variante eine der vorstehend beschriebenen Kameras
mit zwei oder mehr als zwei Mitteln zur Umlenkung von Licht aus
einer zweiten oder einer weiteren Richtung ausgestattet.
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Die
Verarbeitung der Bildsignale und/oder die Erzeugung des Helligkeitssignals
ist in einer weiteren Variante auf wenigstens zwei Verarbeitungseinheiten
verteilt.
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In
einer weiteren Variante werden alternativ oder zusätzlich Reflexionen
an der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges, insbesondere Totalreflexionen,
beispielsweise durch eine Beschichtung der Windschutzscheibe, reduziert.