EP3821598A2 - Stereokameravorrichtung sowie verfahren zum betrieb der stereokameravorrichtung - Google Patents

Stereokameravorrichtung sowie verfahren zum betrieb der stereokameravorrichtung

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EP3821598A2
EP3821598A2 EP19740306.6A EP19740306A EP3821598A2 EP 3821598 A2 EP3821598 A2 EP 3821598A2 EP 19740306 A EP19740306 A EP 19740306A EP 3821598 A2 EP3821598 A2 EP 3821598A2
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EP
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stereo
mono
camera
evaluation device
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EP19740306.6A
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Günter Anton Fendt
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Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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Publication date
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    • H04N2013/0074—Stereoscopic image analysis
    • H04N2013/0081—Depth or disparity estimation from stereoscopic image signals

Definitions

  • Stereo camera device and method for operating the stereo camera device
  • the invention relates to a stereo camera device according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a motor vehicle with the stereo camera device and a method for operating the stereo camera device.
  • Driver assistance systems in vehicles often use one or more cameras to record the vehicle surroundings, for example to detect a wide variety of objects in the vehicle surroundings.
  • the cameras are usually located inside the vehicle behind the windshield and look through the window in the direction of travel.
  • vehicle cameras for detecting obstacles, road markings, traffic signs and other traffic participants are known.
  • stereo camera systems When determining object distances using cameras, stereo camera systems are currently preferably used. These consist of two generally identical camera modules (single cameras), which are constructed as separate optical systems, each with an image recording element and an imaging system.
  • a stereo camera system is known from the publication DE 10 2014 206 227 A1, comprising two autonomous mono cameras and a stereo image evaluation unit.
  • the first and second mono cameras are each designed for image evaluation using a mono camera algorithm and the stereo image evaluation unit for stereoscopic image evaluation of the image data of the first and second mono cameras using a stereo image algorithm.
  • stereo evaluation is no longer possible, but mono information is still available, so that the reliability against failure is increased due to the duplicate environmental information.
  • this type of verification does not solve the problem that the correct functionality of the stereo camera device can be identified as such. For example, it cannot be ruled out that individual components of the stereo camera device will become mechanically detached due to aging. An example is a shifted camera lens or a shifted image sensor due to a detachable adhesive point or a loosened screw. In such cases, the mechanically incorrectly arranged individual parts now result in incorrect stereo evaluation.
  • the object is achieved by a stereo camera device with the features of claim 1, a motor vehicle with the features of claim 4 and by a method with the features of claim 5.
  • a stereo camera device for a motor vehicle is proposed.
  • the stereo camera device can be integrated into a driver assistance device of the motor vehicle or can be connected to it.
  • the driver assistance device includes z. B. a (emergency) braking assistant, a (emergency) steering assistant, a parking assistant, a cruise control assistant and / or a driving assistant track assistant.
  • Such driver assistance functions are essential for example for highly autonomous driving.
  • the stereo camera device comprises a first and a second mono camera, the first and the second mono camera each having at least one image sensor and an optical system for capturing images.
  • the first and second mono cameras are laterally offset, i. H. arranged offset on a line parallel to the vehicle's transverse axis.
  • the first and second mono cameras are constructed identically.
  • the stereo camera device comprises an evaluation device, the image sensor of the first mono camera and the image sensor of the second mono camera being connected to the evaluation device for transmitting the image data generated by the respective image sensor.
  • the image data transmitted to the evaluation device include in particular at least one image or an image sequence with at least two images from the respective mono camera.
  • the evaluation device is designed to evaluate a first stereo image from the image data transmitted to the first and second mono cameras using a stereo camera algorithm.
  • data is merged from image information from the image data transmitted by the first and second mono cameras.
  • the stereo image makes it possible to determine object distances from one's own motor vehicle.
  • the evaluation device is designed to evaluate a second stereo image from the image data transmitted to the first mono camera using a mono algorithm, in particular a structure-from-motion algorithm.
  • a mono algorithm in particular a structure-from-motion algorithm.
  • the Structure-from-motion algorithm is, in particular, a reconstruction of structures such as sizes, distances, angular similarities and extensions from mutually offset images generated by only one of the two mono cameras.
  • the creation of a stereo image from serially acquired image data of a mono camera takes place.
  • the evaluation device is designed, from the first and second stereo image, in particular redundant image depth information such as. B. to determine the distance of the stereo camera device to an object.
  • the evaluation device is designed to check the determined image depth information from the first and second stereo image for agreement. In this way it is possible to determine a mechanical defect or an offset or slipped arrangement of individual components in the stereo camera system and consequently to avoid incorrect evaluation of image information. This ensures vehicle safety.
  • the evaluation device is designed to evaluate a third stereo image from the image data of the second mono camera, the evaluation device being designed to check the image depth information determined from the first and third recorded stereo images for correspondence.
  • the test is thus advantageously specified in a cost-effective manner.
  • the evaluation device is designed to check the image depth information determined from the second and third recorded stereo image for correspondence. So there is another Verification and thus more precise monitoring of a correct arrangement of the stereo camera device.
  • Another object of the invention relates to a motor vehicle with a stereo camera device, the motor vehicle having a driver assistance device which is designed to output a warning to the driver and / or to switch off in the event of a discrepancy in the checked image depth information.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention.
  • image sensors of the first and second mono cameras acquire images, the images being transmitted to the evaluation device as image data.
  • the first stereo image is evaluated from the image data transmitted by the first and second mono cameras, and the second stereo image is evaluated from the image data transmitted from the first mono camera.
  • the image depth information from the first and second stereo image is then transmitted and checked for agreement. In particular, the determined image depth information or a determined distance to an object or obstacle is thus verified.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Stereokameravorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste und eine zweite Monokamera, wobei die erste und die zweite Monokamera jeweils mindestens eine Optik und einen Bildsensor zur Erfassung von Bildern aufweisen, mit einer Auswerteeinrichtung, wobei der Bildsensor der ersten Monokamera und der Bildsensor der zweiten Monokamera zur Übertragung von Bilddaten der erfassten Bilder mit der Auswerteeinrichtung verbunden sind, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, ein erstes Stereobild aus den der ersten und zweiten Monokamera übertragenen Bilddaten unter Verwendung eines Stereokamera-Algorithmus auszuwerten, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, ein zweites Stereobild aus den der ersten Monokamera übertragenen Bilddaten unter Verwendung eines Mono-Algorithmus auszuwerten, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, aus dem ersten und zweiten Stereobild jeweils Bildtiefeninformationen zu ermitteln, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die ermittelten Bildtiefeninformationen aus dem ersten und zweiten Stereobild auf Übereinstimmung zu überprüfen.

Description

Stereokameravorrichtung sowie Verfahren zum Betrieb der Ste reokameravorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Stereokameravorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der Stereokameravorrichtung sowie ein Ver fahren zum Betrieb der Stereokameravorrichtung.
Fahrerassistenzsysteme in Fahrzeugen verwenden häufig eine oder mehrere Kameras zur Erfassung des Fahrzeugumfelds, bei spielsweise zur Erkennung verschiedenster Objekte im Fahr zeugumfeld. Die Kameras sind dabei in der Regel im Fahrzeug innenraum hinter der Windschutzscheibe angeordnet und blicken in Fahrtrichtung durch die Scheibe hindurch. Bekannt sind bei spielsweise Fahrzeugkameras zur Erkennung von Hindernissen, Fahrbahnmarkierungen, Verkehrszeichen und anderen Verkehrs teilnehmern .
Bei der Bestimmung von Objektentfernungen mittels Kameras werden derzeit bevorzugt Stereokamerasysteme eingesetzt. Diese be stehen aus zwei in der Regel identischen Kameramodulen (Ein zelkameras) , die als separate optische Systeme aufgebaut sind, mit jeweils einem Bildaufnahmeelement und einem Abbildungs system.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 206 227 Al ist ein Stereoka merasystem bekannt, umfassend zwei autarke Monokameras und eine Stereobildauswerteeinheit . Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit sind die erste und zweite Monokamera jeweils zur Bildauswertung unter Verwendung eines Monokamera-Algorithmus und die Stere obildauswerteeinheit zur stereoskopischen Bildauswertung der Bilddaten der ersten und zweiten Monokamera unter Verwendung eines Stereobild-Algorithmus ausgebildet. Im Falle eines auftretenden Defekts beispielsweise in einer der beiden Mo nokameras ist keine Stereo-Auswertung mehr möglich, allerdings stehen noch Mono-Informationen zur Verfügung, sodass die Ausfallsicherheit aufgrund der doppelt vorliegenden Umfeld informationen erhöht ist.
Diese Art der Verifikation löst jedoch nicht das Problem, dass die korrekte Funktionalität der Stereokameravorrichtung als solches identifiziert werden kann. So ist es beispielsweise nicht auszuschließen, dass Einzelbauteile der Stereokameravorrichtung sich alterungsbedingt mechanisch lösen. Als Beispiel sei eine verschobene Kameralinse oder ein verschobener Bildsensor aufgrund einer sich lösenden Klebestelle bzw. einer gelösten Schraube zu nennen. In solchen Fällen erfolgt aufgrund der mechanisch fehlerhaft angeordneten Einzelteile nunmehr eine fehlerhafte Stereo-Auswertung.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Stereokameravorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Erkennung einer fehlerhaften Stereo-Auswertung ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Stereokameravorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Es wird eine Stereokameravorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Beispielsweise ist die Stereokameravorrichtung in eine Fahrerassistenzvorrichtung des Kraftfahrzeugs integ rierbar oder mit dieser verbindbar. Die Fahrerassistenzvor richtung umfasst z. B. einen (Not- ) Bremsassistenten, einen (Not- ) Lenkassistenten, einen Einparkassistenten, einen Ge- schwindigkeitsregelungsassistenten und/oder einen Fahr- spurassistenten. Solche Fahrerassistenzfunktionen sind bei spielsweise für das hochautonome Fahren wesentlich.
Die Stereokameravorrichtung umfasst eine erste und eine zweite Monokamera, wobei die erste und die zweite Monokamera jeweils mindestens einen Bildsensor und eine Optik zur Erfassung von Bildern aufweisen. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Monokamera lateral versetzt, d. h. auf einer Linie parallel zur Fahrzeugquerachse versetzt angeordnet. Z. B. sind die erste und die zweite Monokamera baugleich ausgebildet.
Weiterhin umfasst die Stereokameravorrichtung eine Auswer teeinrichtung, wobei der Bildsensor der ersten Monokamera und der Bildsensor der zweiten Monokamera zur Übertragung der von dem jeweiligen Bildsensor erzeugten Bilddaten mit der Auswer teeinrichtung verbunden sind. Die an die Auswerteeinrichtung übertragenen Bilddaten umfassen insbesondere mindestens ein Bild oder eine Bildfolge mit mindestens zwei Bildern von der je weiligen Monokamera.
Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, ein erstes Stereobild aus den der ersten und zweiten Monokamera übertragenen Bilddaten unter Verwendung eines Stereokamera-Algorithmus auszuwerten. Insbesondere erfolgt bei der Auswertung des Stereobilds unter der Verwendung des Stereokamera-Algorithmus eine Datenfusion von Bildinformationen aus den von der ersten und der zweiten Mo nokamera übertragenen Bilddaten. Vorteilhafterweise ist mittels des Stereobildes eine Bestimmung von Objektentfernungen zum eigenen Kraftfahrzeug ermöglicht.
Des Weiteren ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, ein zweites Stereobild aus den der ersten Monokamera übertragenen Bilddaten unter Verwendung eines Mono-Algorithmus, insbesondere eines Structure-from-Motion Algorithmus auszuwerten. Unter dem Structure-from-Motion-Algorithmus ist insbesondere eine Re konstruktion von Strukturen wie Größen, Abstände, Winkelähn lichkeiten und Ausdehnungen aus gegeneinander zeitlich ver setzten Bildern generiert von ausschließlich einer der zwei Monokameras zu verstehen. Mit anderen Worten erfolgt insbe sondere die Erstellung eines Stereobilds aus seriell erfassten Bilddaten einer Monokamera.
Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, aus dem ersten und zweiten Stereobild jeweils insbesondere redundante Bildtie feninformationen wie z. B. die Entfernung der Stereokamera vorrichtung zu einem Objekt zu ermitteln.
Erfindungsgemäß ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die ermittelten Bildtiefeninformationen aus dem ersten und zweiten Stereobild auf Übereinstimmung zu überprüfen. Auf diese Weise ist es möglich, einen mechanischen Defekt bzw. eine versetzte oder verrutschte Anordnung von Einzelbauteilen im Stereokamerasystem festzustellen und folglich eine fehlerhafte Auswertung von Bildinformationen zu vermeiden. Die Fahrzeugsicherheit wird somit sichergestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteein richtung ausgebildet, ein drittes Stereobild aus den Bilddaten der zweiten Monokamera auszuwerten, wobei die Auswerteein richtung ausgebildet ist, die aus dem ersten und dritten er fassten Stereobild ermittelten Bildtiefeninformationen auf Übereinstimmung zu überprüfen. Vorteilhafterweise wird die Prüfung somit kostengünstig präzisiert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aus werteeinrichtung ausgebildet, die aus dem zweiten und dritten erfassten Stereobild ermittelten Bildtiefeninformationen auf Übereinstimmung zu überprüfen. Somit erfolgt eine nochmalige Überprüfung und somit präzisere Überwachung einer korrekten Anordnung der Stereokameravorrichtung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Stereokameravorrichtung, wobei das Kraftfahrzeug eine Fahrerassistenzvorrichtung aufweist, welche ausgebildet ist, im Falle einer Diskrepanz der überprüften Bildtiefeninformationen eine Warnung an der Fahrer auszugeben und/oder sich abzuschalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb der Stereokameravorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung. Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt erfassen Bildsensoren der ersten und zweiten Monokamera Bilder, wobei die Bilder als Bilddaten an die Auswerteeinrichtung übertragen werden. Es erfolgt die Auswertung des ersten Stereobilds aus den von der ersten und zweiten Monokamera übertragenen Bilddaten sowie die Auswertung des zweiten Stereobilds aus den von der ersten Monokamera über tragenen Bilddaten. Im Anschluss erfolgt werden die Bildtie feninformationen aus dem ersten und zweiten Stereobild über mittelt und auf Übereinstimmung überprüft. Somit erfolgt insbesondere eine Verifikation der ermittelten Bildtiefenin formationen bzw. eines ermittelten Abstands zu einem Objekt oder Hindernis .

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Stereokameravorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste und eine zweite Monokamera, wobei die erste und die zweite Monokamera jeweils mindestens eine Optik und einen Bildsensor zur Erfassung von Bildern aufweisen, mit einer Auswerteeinrichtung, wobei der Bildsensor der ersten Monokamera und der Bildsensor der zweiten Monokamera zur Übertragung von Bilddaten der erfassten Bilder mit der Auswerteeinrichtung verbunden sind, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, ein erstes Stereobild aus den der ersten und zweiten Monokamera übertragenen Bilddaten unter Verwendung eines Stereoka mera-Algorithmus auszuwerten, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, ein zweites Stereobild aus den der ersten Monokamera übertragenen Bilddaten unter Verwendung eines Mono-Algorithmus aus zuwerten, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, aus dem ersten und zweiten Stereobild jeweils Bildtiefeninfor mationen zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die ermittelten Bildtiefeninformationen aus dem ersten und zweiten Ste reobild auf Übereinstimmung zu überprüfen.
2. Stereokameravorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, ein drittes Stereobild aus den Bilddaten der zweiten Monokamera auszuwerten, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die aus dem ersten und dritten erfassten Stereobild ermittelten Bildtiefeninformationen auf Übereinstimmung zu überprüfen.
3. Stereokameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswer teeinrichtung ausgebildet ist, die aus dem zweiten und dritten erfassten Stereobild ermittelten Bildtiefenin formationen auf Übereinstimmung zu überprüfen.
4. Kraftfahrzeug mit einer Stereokameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fahrerassistenzvorrichtung, welche ausgebildet ist, im Falle einer Diskrepanz der überprüften Bildtiefeninfor mationen eine Warnung an den Fahrer auszugeben.
5. Verfahren zum Betrieb einer Stereokameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Erfassung von Bildern durch den Bildsensor der ersten und zweiten Monokamera,
- Übertragung von Bilddaten der erfassten Bilder an die Auswerteeinrichtung,
- Auswertung eines ersten Stereobilds aus den von der ersten und zweiten Monokamera übertragenen Bilddaten,
- Auswertung eines zweiten Stereobilds aus den von der ersten Monokamera übertragenen Bilddaten,
- Ermittlung von Bildtiefeninformationen aus dem ersten und zweiten Stereobild; - Überprüfung auf Übereinstimmung der ermittelten Bild tiefeninformationen aus dem ersten und zweiten Stereobild.
EP19740306.6A 2018-07-09 2019-07-03 Stereokameravorrichtung sowie verfahren zum betrieb der stereokameravorrichtung Pending EP3821598A2 (de)

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EP (1) EP3821598A2 (de)
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