WO2012168170A1 - Fahrzeugkamerasystem und verfahren zur bereitstellung eines lückenlosen bildes der fahrzeugumgebung - Google Patents

Fahrzeugkamerasystem und verfahren zur bereitstellung eines lückenlosen bildes der fahrzeugumgebung Download PDF

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WO2012168170A1
WO2012168170A1 PCT/EP2012/060467 EP2012060467W WO2012168170A1 WO 2012168170 A1 WO2012168170 A1 WO 2012168170A1 EP 2012060467 W EP2012060467 W EP 2012060467W WO 2012168170 A1 WO2012168170 A1 WO 2012168170A1
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image
vehicle
camera
camera system
processing unit
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PCT/EP2012/060467
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English (en)
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Inventor
Wolfgang Niehsen
Thomas Engelberg
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/20—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/22—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles for viewing an area outside the vehicle, e.g. the exterior of the vehicle
    • B60R1/23—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles for viewing an area outside the vehicle, e.g. the exterior of the vehicle with a predetermined field of view
    • B60R1/27—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles for viewing an area outside the vehicle, e.g. the exterior of the vehicle with a predetermined field of view providing all-round vision, e.g. using omnidirectional cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/181—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/698—Control of cameras or camera modules for achieving an enlarged field of view, e.g. panoramic image capture

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle camera system and a method for providing images of the vehicle surroundings by means of at least one camera.
  • the invention relates to a vehicle camera system and a
  • the invention also relates to a vehicle with such a vehicle camera system.
  • multi-camera systems for all-round or top view representation (surround-view or top-view representation) are known which comprise imaging systems based on four wide-angle camera modules and a central processing unit for image synthesis.
  • FIG. 1 shows a vehicle 10 with such a multi-camera system 20 with four cameras 30, 40, 50, 60 and a central processing unit
  • Control unit 90 for surround view display In general, a front camera 30 in the grille, in each case a side camera 40, 50 integrated in the two exterior mirrors and a rear camera 60 at the rear of the vehicle in the grip of the trunk lid.
  • the camera modules 30, 40, 50, 60 are each equipped with an optical system which allows a horizontal opening angle of more than 180 ° (fish-eye optics), so that with the four cameras 30, 40, 50, 60 a gapless
  • the camera signals are analog, such as via NTSC (Digital Television Systems Committee) digital lossy encoding such as MJPEG (Moving Joint Photographic Experts Group) or MPEG4 (Moving Picture Experts or H.264 Group) or digitally without data compression , as for example by LVDS (Low Voltage Differential Signaling), transmitted.
  • NTSC Digital Television Systems Committee
  • digital lossy encoding such as MJPEG (Moving Joint Photographic Experts Group) or MPEG4 (Moving Picture Experts or H.264 Group) or digitally without data compression , as for example by LVDS (Low Voltage Differential Signaling), transmitted.
  • Analog surround-view systems (surround view systems) have one
  • dynamic artifacts contain coding artifacts (block artifacts, time-varying image resolution, etc.).
  • Image data compensation the components for connecting the digital camera modules to the central processing unit are very expensive.
  • Camera modules including the basic characteristic in the form of an intelligent reversing camera detectable.
  • Preprocessing also includes identifying overlapping portions of the video images and non-intersecting ones
  • Image display unit is brought. To avoid the e.g. In road traffic necessary requirements for availability and speed of presentation of the video images to be fair, the signal transmission between the individual components must be made via a high-speed bus.
  • the disadvantage here is that the image processing units must communicate with each other in the identification of overlapping image areas and exchange and preprocess very large amounts of data in a very short time. To have a fast data exchange of the big ones
  • the image processing units To enable data volumes between the image processing units, the image processing units must communicate with each other by means of a
  • the disadvantage here is that the image processing units must exchange a very large amount of data with the graphics unit in a very short time, so they the data with respect to the overlapping image areas for the correlation and
  • the vehicle camera system according to the invention for providing a complete image of the vehicle environment comprises at least one camera which is designed to provide images of the vehicle surroundings. Furthermore, the vehicle camera system according to the invention comprises a local
  • Image processing unit which is associated with the at least one camera and adapted to perform a non-linear transformation of at least one captured by the camera image of the vehicle environment in at least one corresponding field corresponding to a predefined image section of the image of the vehicle environment.
  • vehicle camera system according to the invention comprises a central
  • Image processing unit which is designed to take over the partial image generated by the at least one local image processing unit by means of the nonlinear transformation and to insert it into an image of the vehicle environment to produce a complete overall image of at least one region of the vehicle surroundings.
  • a method is further provided for providing a seamless image of the vehicle environment, which by means of a
  • Car camera system is performed.
  • at least one image of the vehicle surroundings is recorded by means of at least one camera.
  • the at least one recorded image by means of a non-linear transformation in at least one
  • Partial image that corresponds to a predefined image section of the image
  • Vehicle environment corresponds, transformed. Furthermore, the at least one partial image generated by means of the nonlinear transformation is converted into an image of the
  • Vehicle environment inserted to generate a gapless overall picture of at least a portion of the vehicle environment.
  • the non-linear transformation serves in particular to generate the partial image of the image displayed on a display, e.g. one
  • Vehicle display to be displayed overall image, ie a reduction of the recorded data on the displayed.
  • the invention makes the scalability of an inventive
  • Vehicle camera system of, for example, a reversing camera up to an inventive intelligent vehicle camera system with preferably four or more individual cameras allows.
  • the at least one local area is a particularly advantageous embodiment of the vehicle camera system according to the invention.
  • Image processing device designed to perform an image interpretation of at least one of the associated camera captured image of the vehicle environment by means of an object detection.
  • Data reduction by at least an order of magnitude, is the expected network system load of the entire system also by about one
  • the invention enables an efficient realization of a vehicle camera system according to the invention (such as a surround view system) with high image quality.
  • the invention further provides the modular expandability of a
  • vehicle multi-camera system such as a surround view system
  • the at least one local area network In a particularly advantageous embodiment of the vehicle multi-camera system according to the invention, the at least one local area network
  • Image processing unit connected to the central image processing unit via a network system, which is a bus system and / or a
  • Ethernetsystem with a transmission data rate of in particular not more than 100 Mbit / s covers.
  • Ethernet connections for local wired networks Since the data reduction achieved by the invention is considerable, it is also possible to use very cost-effective crosslinking systems which have a
  • the invention makes it possible to use simple 100 Mbit / s Ethernet bus systems in motor vehicles without the otherwise usual data compensation or data compression, which represents a considerable advantage in terms of cost and feasibility of functions with image interpretation.
  • Vehicle multi-camera system equipped with an optics that allows a horizontal opening angle of more than 180 °.
  • Vehicle camera system designed to, the
  • each one camera associated image processing units by means of nonlinear transformation generated fields and another field with the top view of the vehicle to a complete overall picture of the vehicle and its entire
  • a high-quality image of the vehicle environment can be provided in a simple manner from the perspective of a virtual camera above the vehicle (bird's-eye view).
  • According to the invention is further a vehicle that with a
  • the equipped vehicle camera system according to the invention is provided.
  • the driver of such a vehicle can be warned early due to the vehicle camera system according to the invention when detecting an obstacle.
  • the vehicle camera system according to the invention can be designed to intervene in the vehicle dynamics when detecting an obstacle. As a result, the risk of collision of the vehicle is significantly reduced, especially when parking.
  • FIG. 1 shows a vehicle with a vehicle multi-camera system according to the
  • Figure 2 is an overall view of the vehicle with its entire
  • Vehicle environment from the bird's eye view which was generated by means of a vehicle camera system according to the invention according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a block diagram of an inventive
  • FIG. 4 is a block diagram of a vehicle system according to the invention according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows an overall picture 71 of the vehicle with its entire
  • the invention has been produced and brought to display on a display 70.
  • Embodiment of the invention comprises a plurality of intelligent camera modules, each comprising a highly integrated computing unit for decentralized image signal processing and image interpretation.
  • the arithmetic unit is either integrated directly on the imaging Imager module or is integrated as a separate component on the imager board or the imager PCB (Printed Circuit Board) or on one or more additional PCBs in the camera module.
  • Arithmetic unit can be used, for example, as a DSP (Digital Signal Processor), Field Programmable Gate Array (FPGA), Application Specific Standard Product (ASSP), Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or SoC (System-on-Chip) ) consisting of two or more DSP (Digital Signal Processor), Field Programmable Gate Array (FPGA), Application Specific Standard Product (ASSP), Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or SoC (System-on-Chip) ) consisting of two or more DSP (Digital Signal Processor), Field Programmable Gate Array (FPGA), Application Specific Standard Product (ASSP), Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or SoC (System-on-Chip) ) consisting of two or more DSP (Digital Signal Processor), Field Programmable Gate Array (FPGA), Application Specific Standard Product (ASSP), Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or SoC (System-on-Chip) ) consisting of two or more
  • the arithmetic unit makes in addition to the image interpretation in particular a non-linear transformation of the input image to generate the
  • FIG. 2 shows the display representation (overall picture) 71 of the surround view system (vehicle camera system) according to the invention with superimposition of the
  • the image signal to be displayed is formed of five approximately equal components, i. from the static plan view (top view) 1 1 of the own vehicle as well as from the image sections
  • 800x600 pixels are followed by a maximum frame size of only 96,000 pixels, at a frame rate of 25 fps and ⁇
  • FIG. 3 shows a block diagram of an intelligent inventive device
  • the vehicle camera system 20 includes four smart ones
  • Camera modules 30, 40, 50, 60 each having a (not shown) integrated computing unit (image processing unit).
  • image processing unit image processing unit
  • Camera modules 30, 40, 50, 60 only two camera modules 30, 60 are shown in FIG.
  • the camera modules 30 ... 60 are connected via Ethernet 81.
  • the channel 81 can also be used to transmit vehicle data or other sensor data from the central processing unit
  • Image processing device 90 to the individual camera modules 30 ... 60 are used. This opens, among other things, the opportunity to
  • Data synchronization for example, synchronization of local timers
  • the display 70 can optionally be controlled via the connection 82 analog (NTSC) or digital (LVDS), wherein the displayed image signal in the central processing unit (image processing unit) 90 on the basis of the individual image sections (patches) composed and optionally with other information (text , Data, symbols, etc).
  • the vehicle camera system 20 according to the invention also includes a plurality of ultrasonic sensors, of which only two ultrasonic sensors 31, 61 are shown.
  • an intelligent vehicle camera system 20 for the efficient realization of a
  • the arithmetic unit 90 has access via the CAN bus (Car Area Network Bus) 83 to vehicle data such as steering angle, wheel speeds and inertial sensors.
  • CAN bus Car Area Network Bus
  • Figure 4 shows a block diagram of a vehicle system according to the invention according to a second embodiment of the invention.
  • the display 70 of the vehicle camera system 20 according to the invention according to the second embodiment of the invention can also be connected via Ethernet 81 to the central processing unit (image processing unit) 90.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugkamerasystem zur Bereitstellung eines lückenloses Bildes der Fahrzeugumgebung mittels mindestens einer Kamera die dazu ausgebildet ist, Bilder der Fahrzeugumgebung bereitzustellen. Das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem umfasst mindestens eine lokale Bildverarbeitungseinheit, die der mindestens einen Kamera zugeordnet und dazu ausgebildet ist, eine nichtlineare Transformation mindestens eines von der Kamera aufgenommenen Bildes der Fahrzeugumgebung in mindestens ein Teilbild, das einem vordefinierten Bildausschnitt des Bildes der Fahrzeugumgebung entspricht, durchzuführen. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem eine zentrale Bildverarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, das von der mindestens einen lokalen Bildverarbeitungseinheit mittels der nichtlinearen Transformation erzeugte Teilbild zu übernehmen und in ein Bild der Fahrzeugumgebung einzufügen zur Erzeugung eines lückenlosen Gesamtbildes zumindest eines Bereichs der Fahrzeugumgebung.

Description

_
Beschreibung
Titel
Fahrzeugkamerasystem und Verfahren zur Bereitstellung eines lückenlosen Bildes der Fahrzeugumgebung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugkamerasystem und ein Verfahren zur Bereitstellung von Bildern der Fahrzeugumgebung mittels mindestens einer Kamera. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkamerasystem und ein
Verfahren, bei denen ein zusammengesetztes, lückenloses Bild zumindest eines Bereichs der Fahrzeugumgebung bereitgestellt wird. Auch betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrzeugkamerasystem. Aus dem Stand der Technik sind Multikamerasysteme zur Rundumsicht- beziehungsweise Draufsichtdarstellung (Surround-View- beziehungsweise Top- View-Darstellung) bekannt, die bildgebende Systeme auf der Basis von vier Weitwinkelkameramodulen und einer zentralen Recheneinheit zur Bildsynthese umfassen. Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem solchen Multikamerasystem 20 mit vier Kameras 30, 40, 50, 60 und einer zentralen Recheneinheit
(Steuergerät) 90 zur Surround-View-Darstellung. Im Allgemeinen sind dazu eine Frontkamera 30 im Kühlergrill, jeweils eine Seitenkamera 40, 50 in den beiden Außenspiegeln sowie eine Heckkamera 60 am Fahrzeugheck im Bereich der Griffmulde des Kofferraumdeckels integriert.
Zur Synthese der Abbildung des Fahrzeugumfelds aus der Perspektive einer virtuellen Kamera über dem Fahrzeug (Vogelperspektive) werden die einzelnen Kamerabilder der vier verschiedenen Teile 35, 45, 55, 65 der
Fahrzeugumgebung zu der zentralen Recheneinheit (Bildverarbeitungseinheit) 90 übertragen, mit einem geeigneten Abbildungsmodel transformiert und zu einem
Gesamtbild, welches das eigene Fahrzeug 10 als zentrale Bildelement enthält, zusammengesetzt und zur Anzeige auf einem Display 70 gebracht. Die Kameras 30, 40, 50, 60 und die zentrale Recheneinheit 90 sind mittels Videoleitungen 80 miteinander verbunden.
Die Kameramodule 30, 40, 50, 60 sind jeweils mit einer Optik ausgestattet, welche einen horizontalen Öffnungswinkel von mehr als 180° ermöglicht (Fish- Eye-Optik), sodass mit den vier Kameras 30, 40, 50, 60 eine lückenlose
Abdeckung des gesamten Fahrzeugumfelds erreicht werden kann.
Die Kamerasignale werden analog, wie zum Beispiel über NTSC (National Television Systems Committee), digital mit verlustbehafteter Codierung, wie zum Beispiel mittels MJPEG (Moving Joint Photographic Experts Group) oder MPEG4 (Moving Picture Experts oder H.264 Group) oder digital ohne Datenkompression, wie zum Beispiel mittels LVDS (Low Voltage Differential Signaling), übertragen.
Analoge Rundumsichtsysteme (Surround-View-Systeme) haben eine
beschränkte Auflösung und Signaldynamik und bieten deswegen nur eine begrenzte Bildqualität.
Im Fall von digitalen Rundumsichtsystemen mit verlustbehafteter Bildcodierung treten bei dynamischen Szeneninhalten Codierartefakte (Blockartefakte, zeitvariable Bildauflösung, usw.) auf.
Im Falle eines Rundumsichtsystems (Surround-View-System) ohne
Bilddatenkompensation sind die Komponenten zur Anbindung der digitalen Kameramodule an die zentrale Recheneinheit sehr kostenintensiv.
Es ist ferner eine fehlende bzw. unzureichende Erweiterbarkeit eines bekannten, anzeigenden Rundumsichtsystems zu einem intelligenten
Umfelderfassungssystem mit Bildinterpretation zur Objekterkennung feststellbar.
Es ist weiterhin eine fehlende bzw. unzureichende Skalierbarkeit eines bekannten Rundumsichtsystems bezüglich der Anzahl der verwendeten
Kameramodule einschließlich der Basisausprägung in Form einer intelligenten Rückfahrkamera feststellbar.
Aus dem Dokument DE 101 64 516 A1 ist ein Fahrzeugrückblicksystem bekannt, bei dem eine rückwärtige Panoramasicht über mindestens zwei Kameras erzeugt „
wird, deren Videobilder mittels einer zentralen digitalen Grafikeinheit
zusammengefügt werden. Die Videobilder werden mittels separater
Bildverarbeitungseinheiten für verschiedene Kameras zugleich digital
vorverarbeitet. Die Vorverarbeitung beinhaltet auch eine Identifizierung von sich überschneidenden Teilen der Videobilder und sich nicht überschneidenden
Teilen der Videobilder. Um die sich überschneidenden Teile der Videobilder identifizieren zu können, ist es erforderlich, dass die Bildverarbeitungseinheiten miteinander kommunizieren. Die für jede Kamera separat erfassten, nicht- überlappenden Bereiche der Videobilder werden dann durch eine Festkorrektur jeweils mittels der entsprechenden Bildverarbeitungseinheit in ihrer Bildposition verschoben und nach einer Verschiebung in einem Speicher zur Anzeige bereitgestellt. Die überlappenden Bildbereiche werden dann mittels eines von der zentralen Grafikeinheit bereitgestellten, rechenintensiven Prozesses korreliert, durch Triangulation interpoliert, zugeordnet und versatzkorrigiert und
zusammengefügt, wonach das entstandene Gesamtbild zur Darstellung auf der
Bildanzeigeeinheit gebracht wird. Um den z.B. im Straßenverkehr notwendigen Anforderungen an Verfügbarkeit und Darstellungsgeschwindigkeit der Videobilder gerecht werden zu können, muss die Signalübermittlung zwischen den einzelnen Komponenten über einen Hochgeschwindigkeitsbus erfolgen.
Nachteilig dabei ist, dass die Bildverarbeitungseinheiten bei der Identifizierung von sich überlappenden Bildbereichen untereinander kommunizieren müssen und sehr große Datenmengen in kürzester Zeit untereinander austauschen und vorverarbeiten müssen. Um einen schnellen Datenaustausch der großen
Datenmengen zwischen den Bildverarbeitungseinheiten ermöglichen zu können, müssen die Bildverarbeitungseinheiten miteinander mittels eines
kostenintensiven Hochgeschwindigkeitsbusses verbunden werden. Nachteilig dabei ist auch, dass die Bildverarbeitungseinheiten in kürzester Zeit auch eine sehr große Datenmenge mit der Grafikeinheit austauschen müssen, damit sie die Daten bezüglich der sich überlappenden Bildbereiche für die Korrelation und
Weiterverarbeitung an die Grafikeinheit übermitteln. Die mittels der Grafikeinheit durchgeführten Korrelation und Weiterbearbeitung der sich überlappenden Bildbereiche ist mit sehr viel Rechenaufwand verbunden. Um einen schnellen Datenaustausch der großen Datenmengen zwischen den
Bildverarbeitungseinheiten und der Grafikeinheit ermöglichen zu können, müssen die Bildverarbeitungseinheiten auch mittels eines kostenintensiven
Hochgeschwindigkeitsbusses mit der Grafikeinheit verbunden werden. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem zur Bereitstellung eines lückenloses Bildes der Fahrzeugumgebung umfasst mindestens eine Kamera, die dazu ausgebildet ist, Bilder der Fahrzeugumgebung bereitzustellen. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem eine lokale
Bildverarbeitungseinheit, die der mindestens einen Kamera zugeordnet und dazu ausgebildet ist, eine nichtlineare Transformation mindestens eines von der Kamera aufgenommenen Bildes der Fahrzeugumgebung in mindestens ein entsprechendes Teilbild, das einem vordefinierten Bildausschnitt des Bildes der Fahrzeugumgebung entspricht, durchzuführen. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem eine zentrale
Bildverarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, das von der mindestens einen lokalen Bildverarbeitungseinheit mittels der nichtlinearen Transformation erzeugten Teilbild zu übernehmen und in ein Bild der Fahrzeugumgebung einzufügen zur Erzeugung eines lückenlosen Gesamtbildes zumindest eines Bereichs der Fahrzeugumgebung. Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren geschaffen zur Bereitstellung eines lückenlosen Bildes der Fahrzeugumgebung, das mittels eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems durchgeführt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Bild der Fahrzeugumgebung mittels mindestens einer Kamera aufgenommen. Dabei wird das mindestens eine aufgenommene Bild mittels einer nichtlinearen Transformation in mindestens ein
Teilbild, das einem vordefinierten Bildausschnitt des Bildes der
Fahrzeugumgebung entspricht, transformiert. Weiterhin wird das mindestens eine mittels der nichtlinearen Transformation erzeugte Teilbild in ein Bild der
Fahrzeugumgebung eingefügt zur Erzeugung eines lückenlosen Gesamtbildes zumindest eines Bereichs der Fahrzeugumgebung.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystem werden neben der zentralen Recheneinheit (Bildverarbeitungseinheit) weitere den Kameras zugeordnete Recheneinheiten verwendet. Insbesondere werden intelligente Kameramodule mit integrierter Recheneinheit verwendet. Das Konzept der dezentralen Intelligenz ermöglicht eine signifikante Datenreduktion ohne
Informationsverlust, da die erforderliche nichtlineare Transformation des partiellen Bildsignals bereits in dem jeweiligen Kameramodul erfolgen kann, denn ein jeweiliges Kameramodul ist für einen bestimmten vordefinierten
Bildausschnitt vorgesehen. Die nichtlineare Transformation dient insbesondere der Generierung des Teilbildes des auf einer Anzeige, z.B. einem
Fahrzeugdisplay, anzuzeigenden Gesamtbildes, also einer Reduktion der aufgenommenen Daten auf die darzustellenden.
Durch die Erfindung wird die Skalierbarkeit eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugkamerasystems von beispielsweise einer Rückfahrkamera bis zu einem erfindungsgemäßen, intelligenten Fahrzeugkamerasystem mit vorzugsweise vier oder mehreren Einzelkameras ermöglicht.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems ist die mindestens eine lokale
Bildverarbeitungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine Bildinterpretation mindestens eines von der zugeordneten Kamera aufgenommenen Bildes der Fahrzeugumgebung mittels einer Objekterkennung durchzuführen.
Da auch die Interpretation des Bildsignals im Fall eines erfindungsgemäßen, intelligenten Fahrzeugkamerasystems mit Objekterkennung zu einer
Datenreduktion um mindestens eine Größenordnung führt, ist die zu erwartenden Vernetzungssystemlast des Gesamtsystems ebenfalls um etwa eine
Größenordnung geringer als in dem Fall eines aus dem Stand der Technik bekannten Multikamerasystems mit zentraler Recheneinheit und uncodierter Datenübertragung.
Durch die Erfindung wird eine effiziente Realisierung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems (wie z.B. eines Surround-View-Systems) mit hoher Bildqualität ermöglicht.
Durch die Erfindung wird ferner die modulare Erweiterbarkeit eines
erfindungsgemäßen, anzeigenden Fahrzeugmultikamerasystems (wie z.B. eines Surround-View-Systems) bezüglich der Objekterkennung ermöglicht. „
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugmultikamerasystems ist die mindestens eine lokale
Bildverarbeitungseinheit mit der zentralen Bildverarbeitungseinheit über ein Vernetzungssystem verbunden, das ein Bussystem und/oder eine
Ethernetsystem mit einer Übertragungsdatenrate von insbesondere nicht mehr als 100 Mbit/s umfasst.
Da durch die Erfindung eine signifikante Datenreduktion ohne Informationsverlust erreicht wird, wird der Einsatz von kostenoptimalen Vernetzungssystemen, wie zum Beispiel von üblichen Multimedia-Bussystemen oder üblichen
Ethernetverbindungen für lokale, drahtgebundene Netzwerke ermöglicht. Da die durch die Erfindung erreichte Datenreduktion erheblich ist, können auch sehr kostengünstige Vernetzungssysteme verwendet werden, die eine
Übertragungsdatenrate von weit unter 100 Mbit/s aufweisen.
Durch die Erfindung wird eine Nutzung von einfachen 100 Mbit/s Ethernet- Bussystemen in Kraftfahrzeugen ohne die sonst übliche Datenkompensation bzw. Datenkompression ermöglicht, was bezüglich Kosten und Realisierbarkeit von Funktionen mit Bildinterpretation einen erheblichen Vorteil darstellt.
Insbesondere ist die mindestens eine Kamera des erfindungsgemäßen
Fahrzeugmultikamerasystem mit einer Optik ausgestattet, die einen horizontalen Öffnungswinkel von mehr als 180° ermöglicht.
Durch die Verwendung von Kameras mit Fish-Eye-Optik, welche einen horizontalen Öffnungswinkel von mehr als 180° aufweisen, ist es mit vier Kameras möglich, eine lückenlose Abdeckung des Fahrzeugumfelds zu erreichen.
Vorteilhafterweise ist die zentrale Bildverarbeitungseinheit des
erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems dazu ausgebildet, die
verschiedenen von mindestens vier lokalen, jeweils einer Kamera zugeordneten Bildverarbeitungseinheiten mittels der nichtlinearen Transformation erzeugten Teilbilder und ein weiteres Teilbild mit der Draufsicht des Fahrzeuges zu einem lückenlosen Gesamtbild des Fahrzeuges und seiner gesamten
Fahrzeugumgebung aus der Vogelperspektive zusammenzufügen. Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystem kann in einfacher Weise eine hochwertige Abbildung des Fahrzeugumfelds aus der Perspektive einer virtuellen Kamera über dem Fahrzeug (Vogelperspektive) bereitgestellt werden.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Fahrzeug, das mit einem
erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystem ausgestattet ist, bereitgestellt. Der Fahrer eines solchen Fahrzeuges kann aufgrund des erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems beim Erkennen eines Hindernisses frühzeitig gewarnt werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem zum Eingreifen in die Fahrzeugdynamik beim Erkennen eines Hindernisses ausgebildet sein. Dadurch wird die Kollisionsgefahr des Fahrzeugs insbesondere beim Einparken deutlich reduziert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugmultikamerasystem nach dem
Stand der Technik,
Figur 2 ein Gesamtbild des Fahrzeuges mit seinem gesamten
Fahrzeugumfeld aus der Vogelperspektive, das mittels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt wurde,
Figur 3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugkamerasystems nach der ersten Ausführungsform der Erfindung, und
Figur 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 zeigt ein Gesamtbild 71 des Fahrzeuges mit seinem gesamten
Fahrzeugumfeld aus der Vogelperspektive, das mittels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystems (nicht dargestellt) nach einer ersten Ausführungsform „
der Erfindung erzeugt wurde und zur Anzeige auf einem Display 70 gebracht wurde.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem nach der ersten
Ausführungsform der Erfindung umfasst mehrere intelligente Kameramodule, die jeweils eine hochintegrierte Recheneinheit zur dezentralen Bildsignalverarbeitung und Bildinterpretation umfassen. Die Recheneinheit ist entweder direkt auf dem bildgebenden Imagermodul integriert oder wird als separate Komponente auf der Imager-Platine bzw. dem Imager-PCB (Printed Circuit Board) oder auch auf einer oder mehreren zusätzlichen PCBs in das Kameramodul integriert. Die
Recheneinheit kann zum Beispiel als DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), C (MikroController), ASSP (Application Specific Standard Product), ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder auch als SoC (System-on-Chip) bestehend aus zwei oder mehr
Signalverarbeitungseinheiten ausgeführt werden.
Die Recheneinheit leistet neben der Bildinterpretation insbesondere eine nichtlineare Transformation des Eingangsbildes zur Generierung des
entsprechendes Teilbildes beziehungsweise Ausschnittes 36, 46, 56, 66 der auf dem Fahrzeugdisplay 70 anzuzeigenden Surround-View-Darstellung
(Gesamtbild) 71 .
Hierbei erfolgt eine signifikante Datenreduktion ohne Informationsverlust, sodass zur Vernetzung der einzelnen intelligenten Kameramodule mit der zentralen Recheneinheit auf entsprechend einfache und kostengünstige Lösungen zurückgegriffen werden kann.
Figur 2 zeigt die Displaydarstellung (Gesamtbild) 71 des erfindungsgemäßen Surround-View-Systems (Fahrzeugkamerasystem) mit Überlagerung der
Erfassungsbereiche und Objektdetektionen eines Ultraschall basierten Park-Pilot-
Systems. Wie in der Figur 2 gezeigt wird, wird das darzustellende Bildsignal aus fünf etwa gleich großen Komponenten gebildet, d.h. aus der statischen Draufsicht (Top-View) 1 1 des eigenen Fahrzeuges sowie aus den Bildausschnitten
(Patches) 36, 46, 56, 66 der in diesem Fall vier Kameramodule. Unter der Annahme einer vergleichsweise hohen Auflösung des Displays 70 von zum
Beispiel 800 x 600 Bildpunkten folgt hieraus eine maximale Bildausschnittsgröße von lediglich 96000 Bildpunkten, was bei einer Bildwiederholrate von 25 fps und Λ
einer Farbtiefe von 16 pp zu einer Übertragungsrate von 38,4 Mbit s führt. Diese Datenrate ist kompatibel mit heutigen Multimedia-Bussystemen (MOST50, MOST150) im Kraftfahrzeug und auch mit den weit verbreiteten und daher sehr kostengünstigen 100 Mbit/s Ethernet und Giga-Ethernet für lokale,
drahtgebundene Netzwerke. Die Generierung des Bildausschnittes (Bildpatches)
36, 46, 56, 66 kann hingegen auf einem hochaufgelösten Bildsignal erfolgen, da dieses nicht zur zentralen Recheneinheit (Bildverarbeitungseinheit) übertragen werden muss. Dies ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal der
vorliegenden Erfindung im Vergleich zu konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Multikamerasystemen zur Rundumsichtdarstellung.
Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild eines intelligenten erfindungsgemäßen
Fahrzeugkamerasystems (Multikamerasystem) 20 mit einem einfachen, kostenoptimalen Vernetzungssystem 80 nach der ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeugkamerasystem 20 umfasst vier intelligente
Kameramodule 30, 40, 50, 60, die jeweils eine (nicht dargestellte) integrierte Recheneinheit (Bildverarbeitungseinheit) aufweisen. Von den vier
Kameramodulen 30, 40, 50, 60 sind in der Figur 3 nur zwei Kameramodule 30, 60 dargestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystem 20 nach der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Kameramodule 30...60 über Ethernet 81 verbunden. Neben der bereits erläuterten verlustlosen Übertragung der Bildausschnitte (Patches) zur Surround-View-Darstellung (Gesamtbild) auf dem Display 70 kann der Kanal 81 auch zur Übertragung von Fahrzeugdaten oder weitere Sensordaten von der zentralen Recheneinheit
(Bildverarbeitungseinrichtung) 90 zu den einzelnen Kameramodulen 30...60 genutzt werden. Dies eröffnet unter anderem die Möglichkeit zur
Datensynchronisation (zum Beispiel Synchronisation lokaler Timer,
Kamerasynchronisation), Sensordatenfusion (zum Beispiel videobasierte
Verifikation von Ultraschall-Objekthypothesen), Diagnose (zum Beispiel
Ausfallerkennung) und Kalibrierung (geometrisch, radiometrisch).
Das Display 70 kann wahlweise über die Verbindung 82 analog (NTSC) oder digital (LVDS) angesteuert werden, wobei das angezeigte Bildsignal in der zentralen Recheneinheit (Bildverarbeitungseinheit) 90 auf der Basis der einzelnen Bildausschnitte (Patches) zusammengesetzt und gegebenenfalls mit weiteren Informationen (Text, Daten, Symbole, u.s.w.) angereichert wird. Das erfindungsgemäße Fahrzeugkamerasystem 20 umfasst auch mehrere Ultraschallsensoren, von denen nur zwei Ultraschallsensoren 31 , 61 dargestellt sind.
Erfindungsgemäß wird insbesondere ein intelligentes Fahrzeugkamerasystem 20 (intelligentes Multikamerasystem) zur effizienten Realisierung einer
Rundumsichtdarstellung mit Umfeldinterpretation auf der Basis der
Sensordatenfusion von Ultraschallsensorik 31...61 (USS) und Videosensorik 30...60 (sCam) bereitgestellt. Die Recheneinheit 90 hat über den CAN-Bus (Car Area Network Bus) 83 Zugriff auf Fahrzeugdaten wie Lenkwinkel, Raddrehzahlen und Inertialsensorik. Die Anbindung der intelligenten Kameramodule 30...60 erfolgt per Ethernet 81 , beispielsweise über UDP (User Data Protokoll).
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Anders als bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystem nach der ersten Ausführungsform der Erfindung kann das Display 70 des erfindungsgemäßen Fahrzeugkamerasystem 20 nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung auch per Ethernet 81 an die zentrale Recheneinheit (Bildverarbeitungseinheit) 90 angebunden werden.

Claims

Ansprüche
1 . Fahrzeugkamerasystem (20) zur Bereitstellung von Bildern der
Fahrzeugumgebung mittels mindestens einer Kamera (30, 40, 50, 60), gekennzeichnet durch
mindestens eine lokale Bildverarbeitungseinheit, die der mindestens einen Kamera (30, 40, 50, 60) zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, eine nichtlineare Transformation von mindestens einem von der Kamera (30, 40, 50, 60) aufgenommenen Bild der
Fahrzeugumgebung in mindestens ein Teilbild (36, 46, 56, 56), das einem vordefinierten Bildausschnitt eines Gesamtbildes (71 ) entspricht, durchzuführen, und
eine zentrale Bildverarbeitungseinheit (90), die dazu ausgebildet ist, das von der mindestens einen lokalen Bildverarbeitungseinheit mittels der nichtlinearen Transformation erzeugte Teilbild (36, 46, 56, 56) zu übernehmen und in das Gesamtbild (71 ) einzufügen zur Erzeugung eines lückenlosen Bildes (71 ) zumindest eines Bereichs (35, 45, 55, 65) der Fahrzeugumgebung.
2. Fahrzeugkamerasystem (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine lokale Bildverarbeitungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Bildinterpretation mindestens eines von der zugeordneten Kamera (30, 40, 50, 60) aufgenommenen Bildes der Fahrzeugumgebung mittels einer Objekterkennung durchzuführen.
3. Fahrzeugkamerasystem (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine lokale
Bildverarbeitungseinheit mit der zentralen Bildverarbeitungseinheit (90) über ein Vernetzungssystem (80) mit einer Übertragungsdatenrate von insbesondere nicht mehr 100 Mbit/s verbunden ist, das ein Bussystem (83) und/oder ein Ethernetsystem (81 ) umfasst. Fahrzeugmultikamerasystem (20) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kamera (30, 40, 50, 60) mit einer Optik ausgestattet ist, die einen horizontalen Öffnungswinkel von mehr als 180° ermöglicht.
Fahrzeugkamerasystem (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Bildverarbeitungseinheit (90) dazu ausgebildet ist, die verschiedenen von mindestens vier lokalen, jeweils einer Kamera (30, 40, 50, 60) zugeordneten
Bildverarbeitungseinheiten mittels der nichtlinearen Transformation erzeugten Teilbilder (36, 46, 56, 66) und ein weiteres Teilbild (1 1 ) mit der Draufsicht des Fahrzeuges (10) zu einem lückenlosen Gesamtbild (71 ) des Fahrzeuges (10) und seiner gesamten Fahrzeugumgebung aus der Vogelperspektive zusammenzufügen.
Verfahren zur Bereitstellung von Bildern der Fahrzeugumgebung, das mittels eines Fahrzeugkamerasystems (20) nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren mindestens ein Bild der Fahrzeugumgebung mittels mindestens einer Kamera (30, 40, 50, 60) aufgenommen wird, dass das mindestens eine aufgenommene Bild mittels einer nichtlinearen Transformation in mindestens ein Teilbild (36, 46, 56, 66), das einem vordefinierten Bildausschnitt eines Gesamtbildes (71 ) zumindest eines Teils der Fahrzeugumgebung entspricht, transformiert wird und dass das mindestens eine mittels der nichtlinearen Transformation erzeugte Teilbild (36, 46, 56, 66) in das Gesamtbild (71 ) der Fahrzeugumgebung eingefügt wird zur Erzeugung eines lückenlosen Bildes (71 ) zumindest eines Bereichs (35, 45, 55, 65) der Fahrzeugumgebung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine mittels mindestens einer Kamera (30, 40, 50, 60) aufgenommene Bild der Fahrzeugumgebung vor seiner Einfügung in das lückenlose Gesamtbild (71 ) des Fahrzeugumgebungsbereichs (36, 46, 56, 66) mittels einer Bildinterpretation anhand einer Objekterkennung vorverarbeitet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier verschiedene Bilder der Fahrzeugumgebung mittels von mindestens vier Kameras (30, 40, 50, 60) aufgenommen werden und die aus den vier verschiedenen Bildern der Fahrzeugumgebung mittels der nichtlinearen Transformation erzeugten Teilbilder (36, 46, 56, 66) und ein weiteres Teilbild (1 1 ) mit der Draufsicht des Fahrzeuges (10) zu einem lückenlosen Gesamtbild (71 ) des Fahrzeuges (10) und seiner gesamten Fahrzeugumgebung aus der Vogelperspektive zusammengefügt werden.
Fahrzeug (10) mit einem Fahrzeugkamerasystem (20) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5.
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