DE4019214A1 - Verfahren und vorrichtung zur abstandsmessung zwischen einem messobjekt und einer relativ zum messobjekt bewegten messeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsmessung zwi­ schen einem Meßobjekt und einer relativ zum Meßobjekt beweg­ ten Meßeinrichtung mit einer Fernsehkamera sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Verfahren zur Abstandsmessung zwischen bewegten Objekten wer­ den insbesondere zur automatischen Steuerung von Fahrzeugen benötigt. Hierbei muß beispielsweise der Abstand des Fahr­ zeugs von einem potentiellen Hindernis oder einem Orientie­ rungspunkt bestimmt werden. Insbesondere bei hoher Fahrzeug­ geschwindigkeit muß die Abstandsmessung bereits in großer Entfernung vom Hindernis durchgeführt werden, um eine recht­ zeitige Reaktion der Fahrzeugsteuerung zu ermöglichen.

Ein bekanntes Verfahren zur Abstandsbestimmung ist die Paral­ laxenmessung mit Hilfe zweier Einzelkameras bzw. einer Ste­ reo-Fernsehkamera. Dabei wird ein Punkt des Meßobjektes gleichzeitig von den beiden Einzelkameras angepeilt und die Parallaxenwinkel zwischen der Basis (Verbindungslinie zwi­ schen den Kameras) und dem Meßpunkt bestimmt. Die Entfernung kann aus der bekannten Länge der Basis und aus den beiden Parallaxenwinkeln bestimmt werden.

In der praktischen Anwendung ist diese Meßmethode jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. So ist es schwierig, bei zwei getrennten Fernsehbildern ein und denselben Punkt zu identifizieren, zu dem die Parallaxenwinkel bestimmt werden müssen. Die optimale Länge der Basis hängt von der Größe des zu messenden Abstandes ab. Ist die Basislänge groß, so wird das Identifizierungsproblem noch verschärft; ist dagegen die Basislänge klein, so führt dies zu einer geringen Meßgenauig­ keit. Insbesondere bei bewegten Fahrzeugen variieren die zu messenden Abstände erheblich, so daß vielfach eine einzige Kamerakombination nicht ausreicht, um hinreichend genaue Mes­ sungen an beliebigen Meßobjekten durchzuführen. Darüber hin­ aus ist es schwierig, die zur Erzielung präziser Messungen notwendige Kalibrierung des Meßsystems zu gewährleisten.

Daneben sind Verfahren zur Entfernungsmessung mit Lasern be­ kannt. Hierbei hat sich als nachteilig erwiesen, daß der op­ tische Empfänger wegen der unterschiedlichen Rückstreucharak­ teristiken verschiedener Meßobjekte eine sehr hohe Dynamik haben muß, die in der Praxis schwer realisierbar ist. Ferner streuen glänzende Objekte, z. B. lackierte Oberflächen, das Laserlicht nicht, sondern spiegeln es irgendwohin, wo es den Empfänger nicht mehr erreicht. Dies kann auch zu Mehrfachre­ flexionen und damit zu Falschmessungen führen. Darüber hinaus muß wegen des geringen Rückstreukoeffizienten die Sendelei­ stung z. T. höher sein, als es der Forderung nach Augensicher­ heit entspricht.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abstandsmessung zwi­ schen einem Meßobjekt und einer relativ zum Meßobjekt beweg­ ten Meßeinrichtung zu schaffen, um eine einfache Messung mit ausreichender Genauigkeit zu ermöglichen und einen möglichst geringen Kalibrierungsaufwand zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 in überraschend einfacher Weise gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet. Die Ansprüche 11-20 betreffen bevorzugte Ausführungen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Die Abstandsmessung erfordert lediglich eine Serie von Fern­ sehbildern, bei denen zwei etwa gleich weit von der Kamera entfernte Punkte des Meßobjektes, deren Abstand zueinander konstant ist, erfaßt werden und bei denen der Bildabstand der beiden in der Bildebene der Kamera abgebildeten Punkte des Meßobjektes gemessen und ausgewertet wird. Aus dem momentanen Bildabstand, aus dessen Änderungsgeschwindigkeit und aus der Geschwindigkeitskomponente der Kamera in der Richtung ihrer optischen Achse, die bei einem bewegten Fahrzeug in der Regel ohnehin bekannt ist, kann der Abstand der Meßeinrichtung vom Meßobjekt bestimmt werden, ohne daß es hierzu einer besonde­ ren Kalibrierung bedarf.

Da während der Messung das Meßobjekt mit einer üblichen Bild­ frequenz von beispielsweise 25 Bildern/Sekunde aufgenommen wird, ist die Verfolgung des Meßobjektes während der Messung unproblematisch. Zwei etwa gleich weit von der Meßeinrichtung bzw. der Kamera entfernte Punkte des Meßobjektes lassen sich in der Regel leicht finden. Beispielsweise besitzen in vielen praktisch interessierenden Umgebungen die meisten Gegenstände vertikale Kanten und damit Punktpaare, welche die obige Voraussetzung erfüllen, sofern die optische Achse der Kamera horizontal ausgerichtet ist. Bei relativ großer Entfernung wirken sich im übrigen relativ geringe Unterschiede in der Entfernung der beiden ausgewählten Punkte nur minimal auf die Meßgenauigkeit aus.

Die Genauigkeit der Abstandsmessung hängt von der Genauigkeit der Messung des Bildabstandes der beiden ausgewählten Punkte in der Bildebene der Kamera und von der Genauigkeit der hier­ von abgeleiteten Größen ab.

Es ist daher vorteilhaft, zur Auswertung der Bildabstände eine Meßmethode zu verwenden, die eine Auflösung bei der Ab­ standsmessung in der Bildebene unterhalb des Pixelabstandes der Kamera ermöglicht. Dadurch sind genaue Messungen auch bei großen Entfernungen und bei geringen Relativgeschwindigkeiten zwischen Meßobjekt und Kamera möglich.

Eine Kalibrierung der Kamera ist weder bzgl. der Brennweite, noch bzgl. der Pixelabstände, noch bzgl. des Ortes, an dem die optische Achse durch die Bildebene stößt, erforderlich.

Eine solche Kalibrierung wäre zwar grundsätzlich durchführ­ bar, müßte aber nach jeder gewollten oder ungewollten Ände­ rung der Brennweite, des Fokus′, der Blende usw. wiederholt werden, was in der praktischen Anwendung schwierig und teuer wäre.

Das Verfahren ist darüber hinaus sehr kostengünstig, da nur eine einzige monokulare Kamera benötigt wird.

Vorzugsweise wird der Abstand zwischen dem Meßobjekt und der Kamera in der Richtung der optischen Achse durch Division des negativen Produktes aus dem momentanen Bildabstand und der Geschwindigkeitskomponente der Kamera in Richtung der opti­ schen Achse durch die Änderungsgeschwindigkeit des Bildab­ standes errechnet.

In alternativer Weise kann der Abstand zwischen Meßobjekt und Kamera auch durch Bildung des negativen Quotienten aus dem momentanen Bildabstand und der Veränderung des Bildabstandes in Abhängigkeit von der Verschiebung der Kamera in Z-Richtung berechnet werden.

Wird das Meßverfahren bei einem bewegten Fahrzeug zur Bestim­ mung des Abstandes von einem Hindernis verwendet, so kann zu­ sätzlich zur Abstandsmessung oder an ihrer Stelle eine Schät­ zung der verbleibenden Zeit bis zur theoretischen Kollision mit dem Hindernis notwendig sein. Auch bei unbekannter Rela­ tiv-Geschwindigkeit des Meßobjektes läßt sich diese Zeit durch Bildung des Quotienten aus dem momentanen Bildabstand zum Ende des Meßintervalls und der Änderungsgeschwindigkeit des Bildabstandes berechnen.

Zur Bestimmung des momentanen Bildabstandes und der Ände­ rungsgeschwindigkeit des Bildabstandes ist die Auswertung ei­ ner Folge von Fernsehbildern notwendig. Im einfachsten Fall kann die Änderungsgeschwindigkeit des Bildabstandes durch Bildung der Differenzen von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Bildabständen und durch Division dieser Differenzen durch das Zeitintervall zwischen zwei Bildern berechnet werden. Dabei ist das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bil­ dern durch den Kehrwert der Bildfrequenz der Kamera gegeben. Aus der Folge der gemessenen Bildabstände und der Folge der Quotienten aus den Differenzen der Bildabstände und der Zei­ tintervalle lassen sich der momentane Bildabstand und die An­ derungsgeschwindigkeit des Bildabstandes beispielsweise durch lineare Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate schätzen. Zur Auswertung kann auch die Anwendung rekursiver Schätzmethoden vorteilhaft sein, die teilweise bei nichtli­ nearen Geschwindigkeitsveränderungen bessere Ergebnisse lie­ fern und auch keine Speicherung der zurückliegenden Meßwerte erfordern.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine durch perspektivische Projektion verein­ fachte Darstellung der Abbildungsverhältnisse ei­ ner Fernsehkamera und der gewählten Koordinaten­ systeme,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Auswertungs­ einheit gemäß Fig. 2.

Erfindungsgemäß wird zur Messung des Abstandes zwischen einem Meßobjekt und einer relativ dazu bewegten Meßeinrichtung eine monokulare Fernsehkamera verwendet, die auf zwei etwa gleich weit von der Kamera entfernte Punkte P₁, P₂ des Meßobjektes eingestellt wird.

Dem Meßverfahren liegt folgende Theorie zugrunde:
Die Abbildungsverhältnisse bei einer realen Fernsehkamera lassen sich annäherungsweise durch eine perspektivische Pro­ jektion gemäß Fig. 1 beschreiben, die vom Zentrum C ausgeht. Der Abstand der Bildebene e der Kamera vom Zentrum C ist f; der zu messende Abstand des Punktes P vom Zentrum ist Z.

Zur Beschreibung werden zwei orthogonale Koordinatensysteme verwendet. Das erste Koordinatensystem ist ein zweidimensio­ nales System in der Bildebene, dessen x-Achse parallel zu den Zeilen und dessen y-Achse parallel zu den Spalten der Sensorelemente der Kamera angeordnet ist. Der Ursprung o des (x, y)-Systems befindet sich in einer Ecke des mit Sensorele­ menten bedeckten Bereichs der Bildebene e. Das zweite Koordi­ natensystem (X, Y, Z) ist dreidimensional und hat seinen Ur­ sprung im Zentrum C der Projektion. Seine Z-Achse steht senk­ recht auf der Bildebene e und schneidet sie im Punkt c = (x_c, y_c) Die X-Achse und die Y-Achse sind parallel zur x- Achse bzw. y-Achse des (x, y)-Systems.

Der Abstand zwischen dem Ursprung C des zweiten Koordinaten­ systems und der Bildebene ist f. Bei der Abbildung weit ent­ fernter Gegenstände ist dieser Abstand f nur unwesentlich größer als die Brennweite des Objektivs.

Beim Gebrauch der Fernsehkamera zu Meßzwecken sind die Strec­ ken f, x_c und y_c unbekannt, sofern sie nicht durch eine Kali­ brierung bestimmt wurden. Darüberhinaus werden bei der Aus­ wertung des Bildes die Koordinaten eines Punktes in der Bildebene zunächst als Vielfaches von Zeilen- und Spaltenab­ ständen von Bildpunkten (Pixeln) bestimmt. Zur Konvertierung dieser Daten in Längeneinheiten ist gegebenenfalls eine wei­ tere Kalibrierung erforderlich.

Ein beliebiger Objektpunkt P sei durch die Koordinaten (X, Y, Z) gegeben. Das in der Bildebene e erzeugte Bild p die­ ses Objektpunktes ist dann durch die Koordinaten (f×X/Z, f×Y/Z, f) gegeben. Im (x, y)-System entspricht dies den Koor­ dinaten (f×X/Z+x_c, f×Y/Z+y_c).

Die beiden ausgewählten Punkte P₁, P₂ des Meßobjektes haben dann die Koordinaten (X₁, Y₁, Z₁) bzw. (X₂, Y₂, Z₂). Da vorausge­ setzt wurde, daß beide Punkte P₁, P₂ den gleichen Abstand von der Kamera aufweisen, ist Z₁ = Z₂ = Z. Damit ergibt sich für die Koordinaten der zugehörigen Bildpunkte p₁, p₂

p₁ = (f · X₁/Z + x_c, f · Y₁/Z + y_c) und

p₂ = (f · X₂/Z + x_c, f · Y₂/Z + y_c).

Der Abstand der beiden Punkte P₁, P₂ des Meßobjektes in X- Richtung ist durch B = X₁-X₂ gegeben; dann folgt für den ent­ sprechenden Bildabstand b der beiden Bildpunkte b = x₁-x₂ und b = f×B/Z. Die Fernsehkamera sei relativ zu den beiden Punk­ ten P₁ und P₂ mit der Geschwindigkeit (dX/dt, dY/dt, dZ/dt) bewegt, während die Abstände f und B konstant bleiben. Der Bildabstand verändert sich dann normalerweise (weshalb b auch als momentaner Bildabstand bezeichnet wird):

dZ/dt ist die Geschwindigkeitskomponente der Kamera in der Richtung der optischen Achse, was bei vorausblickender Kamera der Hauptbewegungsrichtung (Z-Richtung) des Fahrzeugs ent­ spricht. In den meisten Anwendungsfällen, wie etwa bei beweg­ ten Fahrzeugen ist dZ/dt normalerweise ohnehin bekannt. An­ sonsten kann dZ/dt durch direkte Messung bestimmt werden. Der Abstand Z zwischen dem Meßobjekt und der Fernsehkamera, ge­ nauer gesagt vom Zentrum C der perspektivischen Projektion, kann in einfacher Weise nach Gleichung (2) berechnet werden: entweder aus dem momentanen Bildabstand b, der Geschwindig­ keitskomponente dZ/dt der Kamera in Z-Richtung und der Ände­ rungsgeschwindigkeit des Bildabstandes db/dt oder aus dem mo­ mentanen Bildabstand b und der Veränderung des Bildabstandes in Abhängigkeit von der Verschiebung der Kamera in Z-Richtung db/dZ, sofern eine direkte Messung dieser Größe vorteilhaft ist.

Der momentane Bildabstand b, sowie seine Änderungsgeschwin­ digkeit db/dt wird erfindungsgemäß durch die Auswertung einer Folge von Fernsehbildern bestimmt. Da keine Kenntnis der Größen f, x_c, y_c, dX/dt oder dY/dt erforderlich ist, wird der Kalibrierungsaufwand erheblich reduziert, und die Meßgenauig­ keit wird nicht durch zufällige Änderungen der genannten Größen beeinträchtigt.

Insbesondere bei Verwendung des Abstandsmeßverfahren für au­ tomatisch gesteuerte Fahrzeuge ist vielfach eine Kenntnis der Zeit t₀ bis zum theoretischen Auftreffen auf ein Hindernis erwünscht. Diese Zeit t₀ ergibt sich unter Anwendung von Gleichung (2):

Damit ist eine Bestimmung auch ohne Kenntnis der Geschwindig­ keit des Meßobjektes in einfacher Weise möglich.

Soll ein Fahrzeug einem anderen Fahrzeug in einem konstanten Abstand folgen, so kann dies durch Regelung der Geschwindig­ keit des nachfolgenden Fahrzeuges in der Art erreicht werden, daß der momentane Bildabstand b konstant bleibt, also db/dt = 0. Der Abstand der beiden Fahrzeuge kann dann nach der Glei­ chung Z = f×B/b geschätzt werden, sofern der Abstand B der beiden Punkte P₁, P₂ des Meßobjektes bekannt ist.

Da bei der Anwendung des Meßverfahrens zur Abstandsmessung bei bewegten Fahrzeugen die Veränderung des Bildabstandes b von einem Fernsehbild zum nächsten meist sehr gering ist, werden die Bildabstände b₁, b₂,..., b_n bei einer Folge von n Fernsehbildern mit Hilfe eines Meßverfahrens bestimmt, das eine Auflösung unterhalb des Pixelabstandes der Kamera ermög­ licht. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Verfahrens erfolgen, bei dem eine Matrix von 3×3 Pixeln zur Bestimmung der genauen Lage einer Kante, die in der Nähe des mittleren Pixels liegt, verwendet wird.

Die Fernsehkamera wird üblicherweise mit einer Bildfrequenz F im Bereich von etwa 10 bis 100 Bildern/Sekunde betrieben, beispielsweise mit 25 bzw. 30 Bildern/Sekunde gemäß der euro­ päischen bzw. amerikanischen Fernsehnorm. Bei geringen Rela­ tivgeschwindigkeiten zwischen Meßobjekt und Kamera wird vor­ zugsweise eine geringere Bildfrequenz als bei hohen Relativ­ geschwindigkeiten verwendet.

Aus der Folge der gemessenen Bildabstände b₁, b₂,..., b_n wird die Folge der Differenzen jeweils zweier aufeinanderfolgender Bildabstände (b₂-b₁, b₃-b₂ ... b_n-b_n-1) berechnet. Im ein­ fachsten Fall können dann der momentane Bildabstand b zum Ende des Meßintervalls und seine Änderungsgeschwindigkeit db/dt durch lineare Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate geschätzt werden, wobei die Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern durch den Kehrwert der Bildfrequenz 1/F der Kamera gegeben sind.

In alternativer Weise können natürlich andere Schätzverfahren verwendet werden, um eine höhere Genauigkeit oder ein bes­ seres Ansprechverhalten zu erzielen. Besonders geeignet sind auch Rekursiv-Schätzverfahren, bei denen keine Speicherung der zurückliegenden Meßwerte erforderlich ist.

Zu Beginn jeder Messung werden zwei Punkte P₁, P₂ des Meßob­ jektes ausgewählt, deren Abstand von der Kamera gleich ist, die also gleiche Z-Koordinaten aufweisen. Diese Voraussetzung wird bei horizontaler optischer Achse der Kamera beispiels­ weise von Punkten, die auf derselben vertikalen Kante liegen, erfüllt. Stattdessen kann auch beispielsweise der Durchmesser eines Kreises verwendet werden. Nach Scharfstellung der Ka­ mera auf zwei oder mehrere solcher Punkte, die vorzugsweise automatisch erfolgt, kann die Messung beginnen.

Natürlich wird die Meßgenauigkeit erhöht, je länger das Meßintervall, also die während der Messung erfolgte Ab­ standsänderung zwischen der Kamera und dem Meßobjekt sowie die Anzahl der aufgenommenen und ausgewerteten Fernsehbilder ist. Im Sinne der praktischen Anwendbarkeit ist es vorteil­ haft, wenn schon ein relativ kleines Meßintervall ausreicht, eine hohe Meßgenauigkeit zu erzielen. Versuchsmessungen erga­ ben, daß sich schon bei Meßintervallen, die in der Größenord­ nung von 10% des zu messenden Abstandes liegen, Meßgenauig­ keiten von wenigen Prozenten erzielen lassen. Bei günstigen Bedingungen wurde sogar noch höheren Genauigkeiten erzielt.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. Als Fern­ sehkamera ist eine Kamera 1 mit Festkörpersensor vorgesehen, die auf einer Plattform 4 montiert ist. Die Plattform 4 ist relativ zu dem Träger der Meßeinrichtung, beispielsweise ei­ nem Fahrzeug, in vertikaler und in horizontaler Richtung verschwenkbar. Zur Erfassung der momentanen Orientierung bzw. Winkelgeschwindigkeit der Kamera in Bezug auf das Fahrzeug sind Sensoren 3 vorgesehen, deren Ausgangsdaten über einen Analog/Digitalwandler 7 einer Recheneinheit 2 in Form eines Digitalrechners zugeführt, der fest programmiert sein kann.

Der Recheneinheit 2 sind ferner die Trägerdaten, d. h. Posi­ tion, Orientierung und Geschwindigkeit des Trägers bzw. Fahr­ zeugs, sowie das Video-Signal über Anlalog/Digital-Wandler 8, 6 zugeführt.

Die Verschwenkung der Plattform ist von der Recheneinheit 2 über eine Schnittstelle 5 gesteuert, um beispielsweise zwei ausgewählte Punkte mit gleichem Abstand von der Bildebene einzustellen und auch während einer Bewegung des Trägers einzuhalten, oder um etwa zwischen der momentanen Bewegungs­ richtung der Kamera und der optischen Achse einen gewünschten Winkel einzuhalten.

Die Ausgabedaten der Recheneinheit 2 sind einer Ausgabeein­ heit 9 zugeführt, die als Anzeigeeinheit zur Anzeige der Meß­ werte ausgebildet sein kann. Stattdessen kann auch eine Schnittstelle zur Weitergabe der Daten an andere Systemteile vorgesehen sein.

Claims (20)

1. Verfahren zur Abstandsmessung zwischen einem Meßobjekt und einer relativ zum Meßobjekt bewegten Meßeinrichtung mit einer Fernsehkamera, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera auf zwei etwa gleich weit von der Kamera entfernte Punkte (P₁, P₂) des Meßobjektes eingestellt wird, deren Abstand voneinander (B) konstant bleibt, daß bei einer Folge von Fernsehbildern der momentane Bildabstand (b) der beiden in der Bildebene der Kamera abgebildeten Punkte, die Änderungsgeschwindigkeit des Bildabstandes (db/dt) und die Geschwindigkeitskompo­ nente (dZ/dt) der Kamera in der Hauptbewegungsrichtung der optischen Achse (Z-Richtung) erfaßt wird, und daß der Abstand (Z) zwischen dem Meßobjekt und der Kamera in der Richtung der optischen Achse (Z-Richtung) aus dem momentanen Bildabstand (b), aus der Änderungsge­ schwindigkeit des Bildabstandes (db/dt) und aus der Geschwindigkeitskomponente der Kamera in Z-Richtung (dZ/dt) berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (Z) zwischen dem Meßobjekt und der Kamera in Z-Richtung durch Division des negativen Produktes (-b×dZ/dt) aus dem momentanen Bildabstand (b) und der Geschwindigkeitskomponente der Kamera in Z-Richtung (dZ/dt) durch die Änderungsgeschwindigkeit des Bildab­ standes (db/dt) errechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (Z) zwischen dem Meßobjekt und der Kamera in Z-Richtung durch Bildung des negativen Quotienten aus dem momentanen Bildabstand (b) und der Veränderung des Bildabstandes in Abhängigkeit von der Verschiebung der Kamera in Z-Richtung (db/dZ) berechnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei unbekannter Geschwin­ digkeit des Meßobjektes die Zeit (t₀) bis zum theoreti­ schen Zusammentreffen der Meßeinrichtung mit dem Meßob­ jekt in Z-Richtung durch Bildung des Quotienten aus dem momentanen Bildabstand (b) zum Ende des Meßintervalls und der Änderungsgeschwindigkeit des Bildabstandes (db/dt) errechnet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in einer Folge von 1,2,...,n Fernsehbildern aus jeweils zwei aufeinanderfolgenden Fernsehbildern die Bildabstände (b₁, b₂,...,b_n) gemessen und gespeichert werden, daß aus den gemessenen Bildab­ ständen die Folge der Differenzen jeweils zweier aufeinanderfolgender Bildabstände (b₂-b₁, b₃-b₂,.. .,b_n­ b_n-1) berechnet wird, und daß der momentane Bildabstand (b) und die Änderungsgeschwindigkeit des Bildabstandes (db/dt) nach der Methode der kleinsten Quadrate aus der Folge der Bildabstände (b₁, b₂,...,b_n), aus der Folge der Differenzen (b₂-b₁, b₃-b₂,...,b_n-b_n-1) und aus dem Zeitintervall zwischen zwei Bildern, das durch den Kehrwert der Bildfrequenz (1/F) der Kamera gegeben ist, berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer Folge von 1,2,...,n Fernseh­ bildern aus jeweils zwei aufeinanderfolgenden Fernseh­ bildern die Bildabstände (b₁, b₂,..., b_n) gemessen wer­ den, daß aus den gemessenen Bildabständen die Differen­ zen jeweils zweier aufeinanderfolgender Bildabstände (b₂-b₁, b₃-b₂,..., b_n-b_n-1) berechnet werden, und daß der momentane Bildabstand (b) und die Änderungsgeschwindig­ keit des Bildabstandes (db/dt) nach einem Rekursiv- Schätzverfahren ohne Speicherung der zurückliegenden Meßwerte aus den Bildabständen (b_n), der Differenz (b_n­ b_n-1) und aus dem Zeitintervall zwischen zwei Bildern, das durch den Kehrwert der Bildfrequenz (1/F) der Ka­ mera gegeben ist, berechnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bildabstände (b₁, b₂,..., b_n) nach einem Verfahren bestimmt werden, das eine Auflösung unterhalb des Pixelabstandes der Kamera gewährleistet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung eines konstan­ ten Abstandes der Meßeinrichtung von einem bewegten Meßobjekt die Geschwindigkeit der Meßeinrichtung in Z- Richtung (dZ/dt) so geregelt wird, daß der momentane Bildabstand (b) konstant bleibt (db/dt=0).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kamera mit einer Bildfre­ quenz (F) von etwa 10 bis 100 Bildern/Sekunde betrieben wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der gleich weit von der Kamera entfernten Punkte (P₁, P₂) der Ab­ stand paralleler Linien oder Kanten der Abstand von Punkten auf vertikalen Kanten, der Durchmesser von Kreisen o. dgl. verwendet wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrich­ tung auf einem relativ zum Meßobjekt bewegten Träger angebracht ist, und daß die Fernsehkamera (1) in minde­ stens einem Freiheitsgrad relativ zum Träger verstell­ bar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Fahrzeug oder ein Roboter vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kamera (1) auf einer verstellbaren Plattform (4) montiert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (4) relativ zum Träger in vertikaler und in horizontaler Richtung verschwenkbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (3) zur Messung der Orien­ tierung der Kamera (1) in Bezug auf den Träger vor­ gesehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Recheneinheit (2) vorgesehen ist, der die von den Sensoren (3) aufgenommenen Orientierungsdaten der Kamera (1) zur Auswertung zugeführt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Recheneinheit (2) die Trägerdaten wie Position, Orientierung und Geschwindigkeit des Trägers zur Auswertung zugeführt sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß von der Recheneinheit (2) Steuersignale abgeleitet sind, die einer Schnittstelle (5) zur Verstellung bzw. automatischen Nachführung der Kamera (1) in Bezug auf ein eingestelltes Meßobjekt zugeführt sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (2) als Digital­ rechner ausgebildet ist, dem das Videosignal der Kamera die Orientierungsdaten und die Trägerdaten über Analog/Digital-Wandler (6, 7, 8) zugeführt sind und dessen Ausgabedaten einer Ausgabeeinheit (9) in Form einer Schnittstelle oder Anzeigeeinheit zugeführt sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (1) als Festkör­ persensor-Kamera ausgebildet ist.