EP2349780A1 - Verfahren zum kalibrieren eines bilderfassungssystems in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum kalibrieren eines bilderfassungssystems in einem kraftfahrzeug

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EP2349780A1
EP2349780A1 EP09782703A EP09782703A EP2349780A1 EP 2349780 A1 EP2349780 A1 EP 2349780A1 EP 09782703 A EP09782703 A EP 09782703A EP 09782703 A EP09782703 A EP 09782703A EP 2349780 A1 EP2349780 A1 EP 2349780A1
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EP
European Patent Office
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illumination device
modulation
motor vehicle
area
illuminated
Prior art date
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Ceased
Application number
EP09782703A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Gerald Ruth
Paul Ruhnau
Frank Beruscha
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H04N17/002—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for television cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
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    • B60Q1/06—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60Q1/08—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically
    • B60Q1/085—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to special conditions, e.g. adverse weather, type of road, badly illuminated road signs or potential dangers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/40—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the details of the power supply or the coupling to vehicle components
    • B60R2300/402—Image calibration

Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating an image acquisition system in a motor vehicle.
  • camera systems have been used for some time, for example, to assist the driver in the lane and / or the object recognition and also facilitate by the realization of night vision functions night driving.
  • Such systems are described, for example, in European Patent Application EP 1 470 706 A1.
  • more and more adaptive lighting systems have recently been used in which the illuminated area of the lighting device of the vehicle, that is to say the headlight, for example, adapts to the respective driving situation. This can be done for example in the horizontal direction by the realization of a cornering light as well as in the vertical direction as an adaptive headlight.
  • Corresponding systems are described in the European patent application EP 0 869 031 A2.
  • the image data captured by the camera is further processed by means of a microprocessor for driver assistance applications and evaluated for relevant information from the environment, such as traffic signs or surrounding vehicles or weather situation.
  • a model of the light distribution generated by the lighting device of the own vehicle is often assumed, for example, in the context of a night vision functionality for image evaluation. This can be used, for example, to adjust the image brightness in the vehicle-side output unit and thus to compensate for the significantly greater illumination of the near zone of the vehicle by the dipped beam.
  • a modulation of the emitted radiation is carried out to determine the illuminated by the illumination device of the motor vehicle area, it can be achieved that the illuminated area is reliably detected. Since the type of modulation is known to the system, those parts which are affected by the known modulation can be assigned to the area illuminated by the own illumination device.
  • the modulation may be different types of modulation, for example, it is advantageous to perform an intensity modulation up to a pulsed illumination of the illuminated area. By appropriate filtering in an evaluation unit, the illuminated area can subsequently be determined precisely.
  • this variant of the invention provides the possibility of increasing the signal-to-noise ratio analogously to the use of a lock-in technique.
  • the modulation may be a spatial modulation, in particular a pivoting of the illumination device, for example the vehicle headlight, about a horizontal or a vertical axis or else a combination of the two. nished pivoting about both axes act.
  • a pivoting program with predefined deflections, speeds and directions can be stored in the evaluation unit of the image processing unit and used to move the light cones by a corresponding control of the headlight control unit.
  • the image processing unit can subsequently control the light cone by virtue of the previously known movement determine the own lighting device illuminated area.
  • the method according to the invention has the advantage that the recognition of one's own light emitted by the illumination device of the vehicle becomes safer and simpler, which leads to a reduction of possible sources of error in the subsequent image processing functions.
  • functions such as fog detection can work more accurately since it can be assumed that the invention makes it possible to reliably detect one's own light, so that, for example, measured light attenuation due to scattering can be more reliably detected and quantified. Furthermore, the method according to the invention makes it possible to determine the light distribution generated by the vehicle headlights at any time while driving.
  • the method according to the invention can also be used to determine the image area illuminated by the illumination device of the vehicle for a night vision system. This makes it possible to more precisely determine the particularly bright image area illuminated by the vehicle's own headlights and thus to attenuate it more accurately for display on an image output unit. As a result, the driver can thus be presented with an improved image.
  • a visibility determination can be made. This can be done, for example, by the image acquisition system
  • the lighting device can cause it to variably change the headlight range.
  • a comparison of the measured with the stored width of the illumination can then be used for visibility detection.
  • a functional test of the illumination device can be carried out by means of the method according to the invention.
  • a deviation of the current illumination from the usual illumination can be detected, for example, should no change in illumination be detected in the area in front of a headlight during movement of the headlight, it can be concluded that contamination or a defect of a headlight.
  • automated or user-controlled, for example, a headlight cleaning can be made.
  • the method according to the invention can also be used to perform a function test of the camera system.
  • the camera does not recognize the expected change in the light distribution despite correct resistance of the headlights and corresponding switch position, it can be concluded from this that there is a defect in the camera system.
  • the method according to the invention can obtain parameters for the verification of the entire acquired image.
  • assistance functions such as the detection of fog can access the knowledge of the own light distribution. This leads to the overall picture being improved with regard to its probability of error and its information content.
  • the method according to the invention can be used as part of the adaptation of the illumination device to a cornering.
  • the knowledge of the impending swivel of the headlights in the image acquisition system can be used advantageously. be.
  • Figure 2a and 2b in the sub-figures 2a to 2b is a schematic representation of the invention
  • FIG. 1a shows the situation that the area illuminated by the own vehicle overlaps that of another vehicle 2. In this situation, without further measures, it is initially not possible to reliably determine which part of the illuminated area originates from the own lighting device.
  • the illuminated area of the own vehicle 1 is pivoted in the horizontal direction as indicated by the arrow 3, which makes it possible to learn the own illuminated area by means of the image capture unit.
  • a frame can be drawn around the area illuminated by the own headlamps, as shown in FIG. 1c.
  • the information about the thus identified own illuminated area which is shown in dashed lines in Figure Ic, are used.
  • FIG. 1 d shows the situation in which an overlapping of the own illuminated area with extraneous light of the foreign vehicle 2 is possible. Due to the previously performed calibration, however, the probability of errors due to the extraneous light of the vehicle 2 is considerably reduced. ed. In particular, after the calibration those illuminated areas can be excluded from the further evaluation whose illumination does not originate from the illumination device.
  • FIG. 2 a shows the situation in which the scene 12 is picked up by the camera system 11, which is illustrated by means of the arrow 14.
  • the camera system 11 outputs the control signal indicated by the arrow 16 onto the illumination device 13 configured as a headlight.
  • the control signal causes the illumination device 13 to pivot the light cone generated by it, which is illustrated by the arrow 15.
  • recording the image of the scene 12 under the new, known lighting conditions that area, which is illuminated by the own illumination device 13, can be reliably determined.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug (1), wobei Bilddaten aus einem durch eine Beleuchtungseinrichtung (13) des Kraftfahrzeuges ausgeleuchtetem Bereich mittels eines Kamerasystems (11) erfasst werden, und wobei zur Bestimmung des ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der von der Beleuchtungseinrichtung (13) ausgesandten Strahlung vorgenommen wird.

Description

Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug. In aktuellen Oberklassefahrzeugen werden seit einiger Zeit Kamerasysteme eingesetzt, die beispielsweise den Fahrer bei der Spur und/oder der Objekterkennung unterstützen und ferner durch die Realisation von Nachtsichtfunktionen Nachtfahrten erleichtern. Derartige Systeme sind beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 470 706 Al beschrieben. Daneben haben in jüngerer Zeit zunehmend adaptive Beleuchtungssysteme Verwendung gefunden, bei denen sich der ausgeleuchtete Bereich der Beleuchtungseinrich- tung des Fahrzeuges, also beispielsweise der Scheinwerfer, der jeweiligen Fahrsituation an- passt. Dies kann beispielweise in horizontaler Richtung durch die Verwirklichung eines Kurvenlichts als auch in vertikaler Richtung als adaptives Frontlicht erfolgen. Entsprechende Systeme sind in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 869 031 A2 beschrieben.
Vielfach werden die von der Kamera erfassten Bilddaten mittels eines Mikroprozessors für Fahrerassistenzanwendungen weiter verarbeitet und auf relevante Informationen aus der Umgebung hin, wie beispielweise Verkehrs Schilder oder umgebende Fahrzeuge bzw. Wetter situation ausgewertet.
Dabei treten jedoch regelmäßig Fehler auf, die beispielsweise aus Reflexionen von Fremdlicht herrühren können. Ferner ist für verschiedene Anwendungen von Fahrerassistenzsysteme wie beispielsweise Nebelerkennung eine exakte Kenntnis der Lichtverteilung der eigenen Beleuchtungseinrichtung, also der Fahrzeugscheinwerfer erforderlich. Hierbei ist insbesondere zu gewährleisten, dass die von anderen Lichtquellen als der fahrzeugeigenen Beleuch- tungseinrichtung ausgehende Strahlung nicht fälschlicherweise als Strahlung der eigenen Be- leuchtungseinrichtung erkannt wird, was zu Fehlern in der Auswertung fuhren würde.
Daneben wird beispielsweise im Rahmen einer Nachtsichtfunktionalität oftmals zur Bildauswertung ein Modell der von der Beleuchtungseinrichtung des eigenen Fahrzeuges erzeugten Lichtverteilung unterstellt. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Bildhelligkeit in der fahrzeugseitigen Ausgabeeinheit anzupassen und damit die erheblich stärkere Ausleuchtung des Nahbereiches des Fahrzeuges durch das Abblendlicht zu kompensieren.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass zur Bestimmung des von der Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeuges ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der ausgesandten Strahlung vorgenommen wird, kann erreicht werden, dass der ausgeleuchtete Bereich zuverlässig erkannt wird. Da dem System die Art der Modulation bekannt ist, können diejenigen Teile, die von der bekannten Modulation betroffen sind, dem von der eigenen Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchteten Bereich zugeordnet werden.
Bei der Modulation kann es sich um verschiedene Arten von Modulationen handeln, beispielsweise ist es vorteilhaft, eine Intensitätsmodulation bis hin zu einer gepulsten Ausleuchtung des ausgeleuchteten Bereichs vorzunehmen. Durch entsprechende Filterung in einer Auswerteeinheit kann nachfolgend der ausgeleuchtete Bereich präzise bestimmt werden. Daneben ergibt sich bei dieser Variante der Erfindung die Möglichkeit, das Signal- Rauschverhältnis analog der Anwendung einer Lock-in-Technik zu erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Modulation um eine räumliche Modulation, insbesondere ein Verschwenken der Beleuchtungseinrichtung, also beispielsweise der Fahr- zeugscheinwerfer, um eine horizontale oder eine vertikale Achse oder auch um ein kombi- niertes Verschwenken um beide Achsen handeln. Dabei kann beispielsweise ein Ver- schwenkprogramm mit vorgegebenen Auslenkungen, Geschwindigkeiten und Richtungen in der Auswerteeinheit der Bildverarbeitungseinheit hinterlegt sein und dazu verwendet werden, durch eine entsprechende Ansteuerung des Scheinwerfersteuergeräts die Lichtkegel zu bewe- gen. Aufgrund der vorab bekannten Bewegung kann die Bildverarbeitungseinheit nachfolgend den durch die eigene Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchteten Bereich bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat dabei den Vorteil, dass das Erkennen des eigenen von der Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeuges ausgesandten Lichtes sicherer und einfacher wird, was bei den nachfolgenden Bildverarbeitungsfunktionen zu einer Reduktion möglicher Fehlerquellen führt.
Daneben können Funktionen, wie beispielsweise die Nebelerkennung, genauer arbeiten, da davon ausgegangen werden kann, dass es die Erfindung ermöglicht, das eigene Licht zuver- lässig zu erkennen, so dass beispielsweise aus gemessener Lichtabschwächung durch Streuung Nebel verlässlicher erkannt und quantifiziert werden kann. Ferner gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren, die von den Fahrzeugscheinwerfern erzeugte Lichtverteilung jederzeit auch während der Fahrt zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch dazu verwendet werden, für ein Nachtsichtsystem den durch die Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeuges ausgeleuchteten Bildbereich zu bestimmen. Dies ermöglicht es, den durch die eigenen Fahrzeugscheinwerfer ausgeleuchteten besonders hellen Bildbereich exakter zu bestimmen und damit für die Darstellung auf einer Bildausgabeeinheit exakter abzuschwächen. Im Ergebnis kann somit der Fahrzeugführer ein verbessertes Bild dargestellt werden.
Daneben kann mittels des erfmdungsgemäßen Verfahrens eine Sichtweitenbestimmung vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Bilderfassungssys- tem die Beleuchtungseinrichtung dazu veranlassen kann, die Leuchtweite variabel zu ändern. Ein Vergleich der gemessenen mit der abgespeicherten Weite der Ausleuchtung kann dann zur Sichtweitenerkennung herangezogen werden.
In einer weiteren Variante der Erfindung kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Funktionsprüfung der Beleuchtungseinrichtung vorgenommen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Abweichung der aktuellen Ausleuchtung von der üblichen Ausleuchtung de- tektiert werden, sollte beispielsweise im Bereich vor einem Scheinwerfer bei einer Bewegung des Scheinwerfers keine Änderung der Ausleuchtung detektiert werden, kann darausauf eine Verschmutzung oder einen Defekt eines Scheinwerfers geschlossen werden. Nachfolgend kann automatisiert oder benutzergesteuert beispielsweise eine Scheinwerferreinigung vorgenommen werden.
Umgekehrt kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu verwendet werden, eine Funkti- onsprüfung des Kamerasystems vorzunehmen. Hierzu kann in dem Fall, in dem die Kamera trotz korrektem Widerstandes der Scheinwerfer und entsprechender Schalter Stellung nicht die erwartete Änderung der Lichtverteilung erkennt, daraus geschlossen werden, dass ein Defekt des Kamerasystems vorliegt.
Daneben kann das erfindungsgemäße Verfahren Parameter zur Verifikation des gesamten er- fassten Bildes gewinnen. Mit anderen Worten können Assistenzfunktionen wie beispielsweise die Erkennung von Nebel auf die Kenntnis der eigenen Lichtverteilung zugreifen. Dies führt dazu, dass das Gesamtbild hinsichtlich seiner Fehlerwahrscheinlichkeit und seines Informationsgehaltes verbessert wird.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen der Anpassung der Beleuchtungseinrichtung an eine Kurvenfahrt Verwendung finden. Mit anderen Worten kann die Kenntnis des bevorstehenden Schwenks der Scheinwerfer im Bilderfassungssystem vorteilhaft verwen- det werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigen
Figuren Ia bis Id verschiedene Stadien der Kalibrierung;
Figur 2a und2b in den Teilfiguren 2a bis 2b eine prinzipielle Darstellung der Erfindung
Figur Ia zeigt die Situation, dass sich der vom eigenen Fahrzeug ausgeleuchtete Bereich mit demjenigen eines Fremdfahrzeuges 2 überlappt. In dieser Situation kann ohne weitere Maß- nahmen zunächst nicht zuverlässig festgestellt werden, welcher Teil des ausgeleuchteten Bereiches von der eigenen Beleuchtungseinrichtung stammt.
In Figur Ib wird der ausgeleuchtete Bereich des eigenen Fahrzeuges 1 wie durch den Pfeil 3 angedeutet in horizontaler Richtung verschwenkt, wodurch ein Erlernen des eigenen ausge- leuchteten Bereiches mittels der Bilderfassungseinheit möglich wird. Auf diese Weise kann softwareseitig ein Rahmen um den von den eigenen Scheinwerfern ausgeleuchteten Bereich gezogen werden, wie in Figur Ic dargestellt. Danach kann zur weiteren Bildauswertung die Information über den so erkannten eigenen ausgeleuchteten Bereich, der in Figur Ic gestrichelt dargestellt ist, herangezogen werden.
Figur Id zeigt die Situation, in der ein Überlappen des eigenen ausgeleuchteten Bereiches mit Fremdlicht des Fremdfahrzeuges 2 möglich ist. Durch die zuvor erfolgte Kalibrierung wird jedoch die Fehlerwahrscheinlichkeit durch das Fremdlicht des Fahrzeuges 2 erheblich redu- ziert. Insbesondere können nach der Kalibrierung diejenigen ausgeleuchteten Bereiche von der weiteren Auswertung ausgeschlossen werden, deren Ausleuchtung nicht von der Beleuchtungseinrichtung herrührt.
Anhand der prinzipmäßigen Darstellung in Figuren 2a und 2b soll die Erfindung prinzipiell noch einmal erläutert werden. In Figur 2a ist die Situation dargestellt, in der die Szene 12 von dem Kamerasystem 11 aufgenommen wird, was mittels des Pfeils 14 verdeutlicht wird. Zur Kalibrierung des Bilderfassungssystems wird von dem Kamerasystem 11 das durch den Pfeil 16 angedeutete Steuersignal auf die als Scheinwerfer ausgebildete Beleuchtungseinrichtung 13 ausgegeben. Das Steuersignal veranlasst den die Beleuchtungseinrichtung 13 zum Ver- schwenken des durch sie erzeugten Lichtkegels, was durch den Pfeil 15 verdeutlicht wird. Anhand einer - in der Figur 2b dargestellten - erneuten Aufnahme des Bildes der Szene 12 unter den neuen, bekannten Beleuchtungsbedingungen kann dann derjenige Bereich, der von der eigenen Beleuchtungseinrichtung 13 ausgeleuchtet wird, zuverlässig bestimmt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kalibrieren eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug (1), wobei Bilddaten aus einem durch eine Beleuchtungseinrichtung (13) des Kraftfahrzeu- ges (1) ausgeleuchtetem Bereich mittels eines Kamerasystems (11) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der von der Beleuchtungseinrichtung (13) ausgesandten Strahlung vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Modulation um eine Intensitätsmodulation handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Modulation um eine räumliche Modulation handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation durch ein Verschwenken der Beleuchtungseinrichtung (13) um eine horizontale oder eine vertikale oder um ein kombiniertes Verschwenken um beide Achsen vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens für ein Nachtsichtsystem der durch die Beleuchtungseinrichtung (13) ausgeleuchtete Bildbereich bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Sichtweitenbestimmung vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Funktionsprüfung der Beleuchtungseinrichtung (13) vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Funktionsprüfung des Kamerasystems (11) vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens Parameter zur Verfikation des gesamten erfassten Bildes gewonnen werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation im Rahmen der Anpassung der Beleuchtungseinrichtung (13) an eine Kurvenfahrt vorgenommen wird.
11. Bilderfassungssystem in einem Kraftfahrzeug (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Kamerasystem (11) und eine Beleuchtungseinrichtung (13), wobei das Kamerasystem (11) Bilddaten aus einem durch die Beleuchtungseinrichtung (13) des Kraftfahrzeuges (11) ausgeleuch- tetem Bereich erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungssystem derart ausgestaltet ist, dass zur Bestimmung des ausgeleuchteten Bereichs eine Modulation der von der Beleuchtungseinrichtung (13) ausgesandten Strahlung vorgenommen wird.
EP09782703A 2008-10-01 2009-09-07 Verfahren zum kalibrieren eines bilderfassungssystems in einem kraftfahrzeug Ceased EP2349780A1 (de)

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