WO2014114294A1 - Verfahren zur erkennung von gepulst betriebenen lichtquellen - Google Patents

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WO2014114294A1
WO2014114294A1 PCT/DE2014/200025 DE2014200025W WO2014114294A1 WO 2014114294 A1 WO2014114294 A1 WO 2014114294A1 DE 2014200025 W DE2014200025 W DE 2014200025W WO 2014114294 A1 WO2014114294 A1 WO 2014114294A1
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camera
recording
time
light sources
pulsed light
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PCT/DE2014/200025
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Steen Kristensen
Matthias Zobel
Markus Wintermantel
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
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Publication date
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • H04N23/745Detection of flicker frequency or suppression of flicker wherein the flicker is caused by illumination, e.g. due to fluorescent tube illumination or pulsed LED illumination
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • HELECTRICITY
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • G06T2207/30248Vehicle exterior or interior
    • G06T2207/30252Vehicle exterior; Vicinity of vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting pulsed light sources by means of a camera, which can be used in particular in camera-based driver assistance systems.
  • Automatic camera-based driver assistance systems capture the vehicle environment using at least one camera, interpret the recorded image data and determine a system-specific reaction.
  • the interpretation of the vehicle environment also includes the detection of self-luminous or illuminated elements of the infrastructure or road traffic. Examples include traffic lights, traffic signs, headlights and taillights.
  • LEDs light emitting diodes
  • incandescent bulbs incandescent bulbs
  • the LEDs are not operated continuously but are pulsed on and off. That is, they do not shine continuously, but emit a rapid succession of flashes of light, which are generally perceived by the human eye as continuous lighting because of its inertia.
  • Camera-based driver assistance systems can cause problems with such pulsed or pulsed light sources. This may be manifested in the fact that the cameras in some pictures do not depict all the information that the human eye has perceived as illuminated. - - form, but only parts of it or even in extreme cases
  • WO 2011/091785 A1 shows a highly dynamic image sensor for the detection of modulated light.
  • the number of charge carriers that can be collected both reduced by a number of outputs and enlarged / v / ground by, for example, provided thereto capacitors or resistors or switched off.
  • the invention has for its object to provide a method for the detection of pulsed operated information sources or light sources, which allows a complete and reliable detection of the information content of these sources reliably and inexpensively.
  • the pulse is usually designed as a pulse width modulation and has two parameters, the pulse rate and the relative pulse width (English: duty cycle), where a duty cycle of 50% means that the LED is 50% of the time.
  • the pulse rate is at a given usually fixed. With the duty cycle, the emitted light quantity is controlled in such illuminations and thus adjusted the brightness of the illumination.
  • the image recording or scanning of the vehicle environment usually also takes place according to a fixed time grid, for. B. every 4Q ms, so pulsed. Since fixed focal length optics and aperture are typically used in such systems, exposure time is available to control the quality of the image, which allows the amount of light received to be regulated during recording.
  • a red lit traffic light could be classified as non-luminous, which in turn could lead to a faulty system response.
  • the pulsed illumination and the pulsed recording thus produce beating effects in the recorded signal.
  • the beating period can be from 0 to, in the worst case, infinite.
  • This invention provides a method by which beating periods resulting from the above lighting and picking methods are kept short.
  • a basis of the method according to the invention is the idea that longer beat periods can be avoided if the recording frequency, in contrast to the illumination frequency, is constantly changing.
  • a method according to the invention for detecting pulsed light sources or objects (eg retroreflectors) which are illuminated by means of a pulsed light source by means of a camera therefore sees that the camera takes a sequence of images, the interval between see two consecutive shots of individual images is constantly varied during the recording of the image sequence.
  • pulsed light sources or objects eg retroreflectors
  • the advantage of the method according to the invention is that no assumptions have to be made about the frequency or relative pulse width of pulsed light sources.
  • the variation ensures that pulsed light sources are completely detected and detected from a small number of consecutively recorded camera images.
  • future illumination pulse trains, unknown at the time of the registration, of pulsed light sources will not lead to long beats.
  • the time interval between two successive shots of individual images is constantly varied during the recording of the image sequence. The duration until the next recording or exposure time of the camera is thus shifted with each shot.
  • the continuous variation of the time interval is periodic, i. after a recurring pattern.
  • the variation may be such that the sum of shift time, take-up / exposure time, and non-exposure / non-exposure time is constant for each image.
  • the "superordinate recording frequency" of the camera is kept constant, which is favorable from a system point of view. phase shortens with constant exposure times to the same extent as the exposure start time is shifted due to the variation (compared to a non-shifted exposure start time).
  • the possible shift steps of the recording time are randomly distributed with respect to a predetermined regular recording time during the recording of the image sequence.
  • the possible shift steps may preferably be in a shift time interval that includes the range from a minimum to a maximum shift.
  • the possible shift steps of the recording time are uniform compared to a predetermined regular recording time during the recording of the image sequence. evenly distributed in a given shift time interval.
  • the FGlge of the individual shift steps of the recording time with respect to a predetermined regular recording time during the recording of the image sequence may be predetermined by a pseudorandom sequence.
  • the step size can in particular scale with the maximum shift divided by the number of elements of the pseudorandom sequence.
  • the camera is arranged in a vehicle and can detect the environment of the vehicle.
  • the camera may preferably provide data for a driver assistance system that fulfills a function of several functions that assist the driver in his driving activity.
  • Corresponding driver assistance functions are i.a. a traffic sign recognition, maximum speed warning, right of way warning, wrong driving warning, automatic light control, collision warning and a longitudinally adjustable cruise control (ACC, Adaptive Cruise
  • the variation of the time interval between two successive shots of individual images during the acquisition of the image sequence is made only if it was previously determined from the image data of the camera or from map information that potentially relevant pulsed light sources are present in the detection range of the camera.
  • the camera can be operated in normal operation with a constant time interval between two successive shots of individual images (ie a fixed Aufnähmetrequenz), as long as no potential pulsed light sources are detected and determined.
  • frames or arrangement positions of relevant pulsed light sources can be taken into account, eg of an object detection based on the (same) camera images.
  • the presence of potentially relevant pulsed light sources in the detection range of the camera can preferably be determined from navigation / map information. In digital maps are already at least partially positions of traffic lights, variable message signs, etc. noted.
  • the exposure time is increased when it has previously been determined from the image data of the camera or from map information that potentially relevant pulsed light sources are present in the detection range of the camera.
  • the exposure time can be increased if detection of the information content of the pulsed light source from an image with the original exposure time was unsuccessful.
  • pulsed light sources may be, in particular, variable message signs, traffic lights or light signal systems, the information content of which can be detected and recognized more quickly or more reliably with a method according to the invention.
  • vehicle lights may be relevant pulsed light sources.
  • the detection of vehicle front and rear lights of other vehicles is particularly important to prevent dazzling other drivers by automatic light control.
  • the invention will be explained in more detail with reference to a figure and exemplary embodiments.
  • the sole FIGURE 1 shows a schematic representation of temporal pulse progressions of a pulsed operated light source and a camera.
  • an LED is shown here by way of example, which is switched on and off at constant time intervals (upper curve).
  • This pulsed operation is designed as pulse width modulation, and has two parameters, the pulse frequency and the duty cycle (relative duty cycle, English: duty cycle).
  • the duty cycle indicates what percentage of a cycle the LED is on. In the example shown, the LED is switched on less than 50% of the time.
  • the pulse rate is i.d.R. for a given system. firmly. With the relative pulse width, the emitted light quantity is controlled in such illuminations and thus the brightness of the illumination is adjusted.
  • the lower curve shows the time course of the exposure phases of a camera.
  • the exposure mode of the camera may be referred to as pulsed operation.
  • the exposure time is used to control the quality of the image Which allows the amount of light absorbed during recording to be regulated.
  • the start time of an exposure phase of the camera is now varied with respect to the exposure timing shown in FIG. 1 at regular intervals.
  • the case is excluded that in the case of the same pulse rate of illumination and image capture under certain circumstances no signal of the illumination VGP_ the camera is detected.
  • the varying shift time or delay time can be selected as a pseudorandom sequence. For example, if a sequence of length 16 is used, the jittered exposure timings are shifted sequentially from the unrelated exposure times as follows:
  • the camera is basically operated in a "normal mode" with constant intervals between two consecutive exposure modes. operated start times.
  • the variation of the distances is only made if it has previously been determined from the image data of the camera that potentially relevant pulsed light sources are present in the detection range of the camera.
  • potential variable traffic signs can be detected from camera images by means of image evaluation, based on typical geometries, frames or arrangement positions of variable traffic signs.
  • positions of variable message signs can be stored in a digital map, whereby the navigation system with position determination unit can determine whether the camera at the current location may possibly detect a change traffic sign.
  • the procedure in this case consists of the following steps:

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von gepulst betriebenen Lichtquellen mittels einer Kamera. Dazu ist vorgesehen, dass die Kamera eine Folge von Bildern aufnimmt, wobei der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder während der Aufnahme der Bildfolge variiert wird.

Description

Verfahren zur Erkennung von gepulst betriebenen
L cii&cuel en
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von gepulst betriebenen Lichtquellen mittels einer Kamera, welches insbesondere bei kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen verwendet werden kann.
Automatische kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme erfassen mittels mindestens einer Kamera das Fahrzeugumfeld, interpretieren die aufgenommenen Bilddaten und ermitteln daraus eine systemspezifische Reaktion, Zur Interpretation des Fahrzeugumfelds gehört dabei auch die Erkennung von selbst - leuchtenden oder angeleuchteten Elementen der Infrastruktur oder des Straßenverkehrs. Beispiele dafür sind Ampeln, Verkehrszeichen, Scheinwerfer und Rückleuchten.
Der Einsatz von LEDs (Leuchtdioden) anstelle von Glühlampen als Leuchtmittel stellt kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme nun vor eine größere Herausforderung. Typischerweise werden die LEDs nicht kontinuierlich betrieben, sondern sie werden gepulst an- und ausgeschaltet. Das heißt, sie leuchten nicht durchgehend, sondern senden eine schnelle Folge von Lichtblitzen aus, die vom menschlichen Auge wegen seiner Trägheit aber im Allgemeinen als Dauerbeleuchtung empfunden werden. Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme können mit solchen gepulsten bzw. gepulst betriebenen Lichtquellen Probleme bekommen. Das kann sich darin äußern, dass die Kamerais) in einzelnen Bildern nicht die gesamte vom menschlichen Auge als beleuchtet v/ahrgenommenen Informationen ab- - - bilden, sondern nur Teile davon oder im Extremfall gar
WO 2011/091785 AI zeigt einen hochdynamischen Bildsensor zur Detektion von moduliertem Licht. Hierbei kann bei den Pixeln des Bildsensors die Anzahl an Ladungsträgern, die gesammelt werden kann, ausgehend von einer Ausgangsanzahl sowohl verkleinert als auch vergrößert v/erden, indem beispielsweise dazu vorgesehene Kondensatoren oder Widerstände zu- oder weggeschaltet werden.
Eine derartige Lösung stellt jedoch spezielle Anforderungen an die Hardware und Steuerung des Bildsensors, welcher dadurch deutlich teurer als ein Bildsensor ist, der bereits bei Fahrerassistenzkameras serienmäßig eingesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung von gepulst betriebenen Informationsquellen bzw. Lichtquellen anzugeben, welches eine vollständige und zuverlässige Erkennung des Informationsgehalts dieser Quellen zuverlässig und kostengünstig ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst .
Ausgangspunkt bei der Lösungsfindung sind folgende Überlegungen zum Ursprung der geschilderten Problematik.
Das Pulsen ist i.d.R. als Pulsbreitenmodulation gestaltet und hat dabei zwei Parameter, die Pulsfrequenz und die relative Pulsbreite (Englisch: duty cycle, Deutsch: Tastgrad) , wo ein Tastgrad von 50% bedeutet, dass die LED 50% der Zeit an ist. Die Pulsfrequenz ist bei einem gegebe- nen System i.d.R. fest. Mit dem Tastgrad wird bei solchen Beleuchtungen die ausgestrahlte Lichtmenge kontrolliert und damit die Helligkeit der Beleuchtung eingestellt.
Bei Fahrerassistenzkameras erfolgt die Bildaufnahme bzw. Abtastung des Fahrzeugumfelds üblicherweise ebenfalls nach einem festen Zeitraster, z. B. alle 4Q ms, also gepulst. Da typischerweise bei solchen Systemen eine Optik mit fester Brennweite und Blendenöffnung eingesetzt wird, steht zur Steuerung der Aufnahmequalität die Belichtungszeit zur Verfügung, wodurch die aufgenommene Lichtmenge während der Aufnahme reguliert v/erden kann.
Also spielen bei der Aufnahme von gepulsten Beleuchtungs- quellen oder bei der Aufnahme von passiven Infrastrukturelementen (z.B. reflektierende Objekte) , die mit einer gepulsten Lichtquelle beleuchtet werden, mit einer üblichen Fahrerassistenzkamera zwei Pulsfolgen eine Rolle. Diese beiden gepulsten Prozesse (Beleuchtung und Bildaufnahme) können nun dazu führen, dass bei ungünstiger Lage der Puls- Parameter zueinander, die Beleuchtungsphase einer Beleuchtungsquelle und Bildaufnahmephase so zusammenfallen, dass der Beleuchtungsimpuls nur teilweise in das Aufnahmezeitfenster fällt und daher nicht mit voller Helligkeit aufgenommen wird. Im ungünstigsten Fall liegen die beiden Prozesse so verschoben zu einander, dass überhaupt kein Beleuchtungspuls in das Auf ahmezeitfenster fällt und daher das Fahrerassistenzsystem keinerlei oder falsche Information ableiten kann. Beispielsweise könnte eine rot leuchtende Ampel als nicht leuchtend eingestuft v/erden, was wiederum zu einer fehlerhaften Systemreaktion führen könnte. Es kommt somit durch die gepulste Beleuchtung und die gepulste Aufnahme zu Schwebungseffekten im aufgenommenen Signal. Die Schwebungsperiode kann von 0 bis, im schlimmsten Fall, unendlich liegen.
Weil Elemente in einem Fahrzeugumfeld sich durch die Fahrzeugeigenbewegung in der Regel nur kurze Zeit im Sichtbereich einer Fahrerassistenzkamera befinden, ist es für die korrekte Erfassung wichtig, dass die Schwebungsperiode möglichst kurz gehalten wird.
Diese Erfindung gibt ein Verfahren an, mit dem Schwebungs- perioden, die durch die oben genannten Beleuchtungs- und Aufnähme -Methoden entstehen, kurz gehalten werden.
Das Hauptproblem dabei besteht darin, dass die Pulsfrequenz und -breite der Beleuchtung für die Kamerasteuerung nicht bekannt sind. Es kann aber angenommen werden, dass diese Parameter für die Dauer, die das Infrastrukturelement im Sichtbereich der Kamera befindet, annähernd konstant sind.
Eine Grundlage des erfindungsmäßen Verfahrens ist die Idee, dass längere Schwebungsperioden vermieden werden können, wenn die Aufnahmefrequenz im Gegensatz zur Beleuchtungsfre- quenz ständig variiert, wird.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung von gepulst betriebenen Lichtquellen oder Objekten (z.B. Retroreflekto- ren) , die mit, einer gepulsten Lichtquelle beleuchtet werden, mittels einer Kamera sieht daher vGr, dass die Kamera eine Folge von Bildern aufnimmt, wobei der Zeitabstand zwi- sehen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder während der Aufnahme der Bildfolge ständig variiert wird.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass kei- ne Annahmen über die Frequenz oder relative Pulsbreite von gepulst betriebenen Lichtquellen getroffen werden müssen. Durch die Variation ist nämlich gewährleistet, dass gepulst betriebene Lichtquellen aus einer geringen Anzahl von aufeinanderfolgend aufgenommenen Kamerabildern vollständig detektiert und erkannt werden. Somit ist auch gesichert, dass zukünftige, zum Zeitpunkt der Anmeldung unbekannte Beleuchtungspulsfolgen von gepulst betriebenen Lichtquellen nicht zu langen Schwebungsperioden führen werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder während der Aufnahme der Bildfolge ständig variiert. Die Dauer bis zum nächsten Aufnahme- oder Belichtungszeitpunkt der Kamera wird also bei jeder Aufnah- e verschoben.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die ständige Variation des Zeitabstands periodisch, d.h. nach einem wiederkehrenden Muster.
Vorteilhaft kann die Variation derart erfolgen, dass die Summe aus Verschiebungszeit, Aufnähme-/Belichtungszeit und Nichtaufnahme- /Nichtbelichtungszeit für jedes Bild konstant ist. Dadurch wird die „übergeordnete Aufnahmefrequenz " der Kamera konstant gehalten, was aus Systemsicht günstig ist. Eine auf eine Belichtungsphase folgende Nichtbelichtungs- phase verkürzt sich hierbei bei konstanten Belichtungszeiten im selben Maße wie der Belichtungsstartzeitpunkt aufgrund der Variation verschoben wird (gegenüber einem unverschobenen Belichtungsstartzeitpunkt) .
Die Verschiebung wird praktisch nur zeitlich lokal eingefügt. Damit entsteht ein „Hin- und Her-Zappeln" des Aufnahmezeitpunkts und bei konstanter Belichtungsdauer damit auch des Belichtungsendes, welches man als „Jittering" bezeichnen kann .
Bevorzugt sind die möglichen Verschiebungsschritte des Aufnahmezeitpunkts gegenüber einem vorgegebenen regelmäßigen Aufnahmezeitpunkt während der Aufnahme der Bildfolge zufällig verteilt. Die möglichen Verschiebungsschritte können bevorzugt in einem Verschiebungszeitintervall liegen, das den Bereich von einer minimalen bis zu einer maximalen Verschiebung umfasst.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die möglichen Verschiebungsschritte des Aufnahmezeitpunkts gegenüber einem vorgegebenen regelmäßigen Aufnahmezeitpunkt während der Aufnahme der Bildfolge uniform, d.h. gleichmäßig, in einem vorgegebenen Verschiebungszeitintervall verteilt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die FGlge der einzelnen Verschiebungsschritte des Aufnahmezeitpunkts gegenüber einem vorgegebenen regelmäßigen Aufnahmezeitpunkt während der Aufnahme der Bildfolge durch eine pseudozufällige Sequenz vorgegeben sein. Die Schrittweite kann dabei insbesondere skalieren mit der maximalen Verschiebung geteilt durch die Anzahl der Elemente der pseudo- zufälligen Sequenz .
Da hierbei als Parameter für die lokale Zeitverschiebung der Aufnahmezeitpunkte eine pseudo- zufällige Sequenz gewählt wird, wird eine ungewollte Synchronisierung zwischen gepulst betriebener Beleuchtung und Kameraaufnahme zuverlässig ausgeschlossen.
Vorteilhaft ist die Kamera in einem Fahrzeug angeordnet und kann das Umfeld des Fahrzeugs erfassen. Die Kamera kann bevorzugt Daten für ein Fahrerassistenzsystem liefern, welches eine Gder mehrere Funktionen erfüllt, die den Fahrer bei seiner Fahrtätigkeit unterstützen. Entsprechende Fahrerassistenzfunktionen sind u.a. eine Verkehrszeichenerkennung , Höchstgeschwindigkeitswarnung , Vorfahrtswarnung , Falschfahrwarnung, Automatische Lichtsteuerung, Kollisionswarnung und ein Längsregeltempomat (ACC, Adaptive Cruise
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Variation des Zeitabstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder während der Aufnahme der Bildfolge erst vorgenommen, wenn zuvor aus den Bilddaten der Kamera oder aus Karteninformationen ermittelt wurde, dass potentiell relevante gepulst betriebenen Lichtquellen im Erfassungsbereich der Kamera vorliegen. Dadurch kann die Kamera im Normalbetrieb mit einem konstanten zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder (also einer festen Aufnähmetrequenz) betrieben werden, solange keine potentiellen gepulst betriebene Lichtquellen erfasst und ermittelt werden. Zu deren Erken- nung kann Vorwissen über typische Geometrien, Rahmen bzw. Anordnungspositionen von relevanten gepulst betriebenen Lichtquellen berücksichtigt werden, z.B. von einer Objekt - detektion, die auf den (selben) Kamerabildern basiert. Das Vorliegen potentiell relevanter gepulster Lichtquellen im Erfassungsbereich der Kamera kann bevorzugt aus Navigati- ons- /Karteninformationen ermittelt werden. In digitalen Karten sind heute bereits zumindest teilweise Positionen von Ampelanlagen, Wechselverkehrszeichen etc. vermerkt.
Bevorzugt wird die Belichtungszeit erhöht, wenn zuvor aus den Bilddaten der Kamera oder aus Karteninformationen ermittelt wurde, dass potentiell relevante gepulst betriebenen Lichtquellen im Erfassungsbereich der Kamera vorliegen. Insbesondere kann die Belichtungszeit dann erhöht v/erden, wenn eine Erkennung des Informationsgehalts der gepulst betriebenen Lichtquelle aus einem Bild mit der ursprünglichen Belichtungszeit nicht erfolgreich war.
Relevante gepulst betriebene Lichtquellen können insbesondere Wechselverkehrszeichen, Ampeln bzw. Lichtsignalanlagen sein, deren Informationsgehalt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren schneller bzw. zuverlässiger erfasst und erkannt werden kann.
Alternativ oder kumulativ können Fahrzeuglichter relevante gepulst betriebene Lichtquellen sein. Die Erkennung von Fahrzeugvorder- und -rücklichtern anderer Fahrzeuge ist insbesondere wichtig, um eine Blendung anderer Fahrer durch eine automatische Lichtsteuerung zu verhindern. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer Figur und Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die einzige Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung zeitlicher Pulsverläufe einer gepulsten betriebenen Lichtquelle und einer Kamera.
Als Lichtquelle ist hier exemplarisch eine LED gezeigt, die in gleichbleibenden Zeitabständen an- und ausgeschaltet wird (obere Kurve) . Dieser gepulste Betrieb ist als Pulsbreitenmodulation gestaltet, und hat dabei zwei Parameter, die Pulsfrequenz und den Tastgrad (relative Puisbreite, Englisch: duty cycle) . Der Tastgrad gibt an, welchen Prozentsatz eines Zyklus die LED an ist. Im dargestellten Bei- spiel ist die LED weniger als 50% der Zeit an. Die Pulsfrequenz ist bei einem gegebenen System i.d.R. fest. Mit der relativen Pulsbreite wird bei solchen Beleuchtungen die ausgestrahlte Lichtmenge kontrolliert und damit die Helligkeit der Beleuchtung eingestellt.
Die untere Kurve zeigt dagegen den zeitlichen Verlauf der Belichtungsphasen einer Kamera. Dieser verläuft bei Kameras nach dem Stand der Technik ebenfalls nach einem festen Zeitraster, z. B. startet, bei einer Bildaufnahmefrequenz von 25 Hz alle 40 ms eine neue Belichtungsphase. Somit kann auch der Belichtungsbetrieb der Kamera als gepulster Betrieb bezeichnet werden.
Da typischerweise bei solchen Systemen eine Optik mit fester Brennweite und Blendenöffnung eingesetzt wird, steht zur Steuerung der Aufnahmequalität die Belichtungszeit zur Verfügung, wodurch die aufgenommene Lichtmenge während der Aufnahme reguliert v/erden kann.
Somit spielen bei der Aufnahme von gepulsten Beleuchtungs- quellen mit einer Kamera nach dem Stand der Technik zwei Pulsfolgen eine Rolle, Diese beiden gepulsten Prozesse (Beleuchtung und Bildaufnahme) können nun dazu führen, dass bei ungünstiger Lage der Puls-Parameter zueinander, die Beleuchtungsphase einer Beleuchtungsquelle und Bildaufnähme- phase so zusammenfallen, dass der Beleuchtungsimpuls nur teilweise in das Aufnahmezeitfenster fällt und daher nicht, mit voller Helligkeit aufgenommen wird. Dies ist der Fall beim ersten LED-Puls (von links gezählt) , der nur teilweise während des ersten Belichtungspulses von der Kamera erfasst werden kann. Auch der fünfte dargestellte LED-Puls wird nur teilweise aufgenommen. Der dritte dargestellte LED-Puls wird dagegen vollständig von der Kamera erfasst. Der zweite und der vierte LED-Puls aus Fig. 1 werden dagegen gar nicht von der Kamera aufgenommen, da sie zwischen dem ersten und zweiten bzw. zweiten und dritten Kamerabelichtungspuls liegen - also jeweils in einem Zeitintervall, in dem die Kamera nicht belichtet. Im ungünstigsten Fall können beide Prozesse so verschoben zu einander liegen, dass überhaupt kein Beleuchtungspuls in das Aufnahmezeitfenster fällt. Das kann dazu führen, dass das Fahrerassistenzsystem keinerlei oder falsche Information aus Kamerabildern ableitet. Beispielsweise könnte eine rot leuchtende Ampel als nicht leuchtend eingestuft -werden, was wiederum zu einer gefährlichen fehlerhaften Systemreaktion führen könnte. Durch Einsatz eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun der Startzeitpunkt einer Belichtungsphase der Kamera variiert gegenüber der in Fig. 1 unten dargestellten Belichtungstaktung in regelmäßigen Abständen. Durch diese Variation wird der Fall ausgeschlossen, dass im Falle gleicher Pulsfrequenz von Beleuchtung und Bildaufnahme unter Umständen gar kein Signal der Beleuchtung VGP_ der Kamera erfasst wird .
Die variierende Verschiebungs- bzw. Verj itterungszeit kann hierbei als pseudo- zufällige Sequenz gewählt v/erden. Wird beispielsweise eine Sequenz mit Länge 16 genutzt, sind die verjitterten Belichtungszeitpunkte der Reihe nach gegenüber den unverj itterten Belichtungszeitpunkten wie folgt verschoben :
[ 1 3 6 10 15 5 12 4 13 7 2 14 1 1 9 8] * (maximale Verjitierungszeit)/16
Die obige Folge ist gewonnen durch (s(n) mod 16) mit s(n-M ) = s(n)+n und s(0) = 0 .
Eine ungewollte Synchronisierung zwischen gepulst betriebener Beleuchtung und Kameraaufnahme wird durch diese pseudozufällige Folge von uniform verteilten möglichen Verschiebungszeiten in einem vorgegebenen Verschiebungsintervall zuverlässig ausgeschlossen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Kamera grundsätzlich in einem „Normalmodus" mit gleichbleibenden Abständen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belichtungs- startzeitpunkten betrieben. Die Variation der Abstände wird erst, vorgenommen, wenn zuvor aus den Bilddaten der Kamera ermittelt wurde, dass potentiell relevante gepulst betriebenen Lichtquellen im Erfassungsbereich der Kamera vorliegen. Beispielsweise können potentielle Wechselverkehrszeichen aus Kamerabildern mittels einer Bildauswertung erkannt, werden anhand von typischen Geometrien, Rahmen bzw. Anordnungspositionen von Wechselverkehrszeichen. Alternativ oder zusätzlich können Positionen von Wechselverkehrszeichen in einer digitalen Karte hinterlegt sein, wodurch das Navigationssystem mit Positionsbestimmungseinheit ermitteln kann, ob die Kamera am aktuellen Ort möglicherweise ein Wechsel - Verkehrszeichen erfassen kann.
Das Verfahren besteht in diesem Fall aus folgenden Schritten :
1. Bild aufnehmen
2. Bild analysieren bezüglich des Vorhandenseins potentieller WechselVerkehrszeichen
3. Falls kein potentielles Wechselverkehrszeichen vorhanden, nächsten Aufnahmezeitpunkt berechnen als Grund- Bild-Periode und zurück zu 1
4. Analyse des Inhalts des potentiellen Wechselverkehrszeichens anhand des aktuellen Bilds und sofern der Inhalt erkannt wird, diesen an Fahrerassistenzf nktion weiterreichen
5. Nächsten Aufnahmezeitpunkt, berechnen als Grund-Bild- Periode + Verj itterungszeit
6. Zurück zu 1

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von gepulst betriebenen Lichtquellen oder Objekten, die von gepulst betriebenen Lichtquellen beleuchtet werden, mittels einer Kamera, -wobei die Kamera eine Folge von Bildern aufnimmt, wobei der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder während der Aufnahme der Bildfolge variiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei der Zeitabstand ständig variiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
wobei der Zeitabstand ständig und periodisch variiert wird .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wöbe: die Variation eine zeitliche Verschiebung des Aufnahmezeitpunkts ist und die Summe von Verschiebungszeit, Auf- nahmezeitdauer und Nichtaufnahmezeit für jedes Bild konstant ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, -wobei die möglichen Verschiebungsschritte des Aufnahmezeit- punkts gegenüber einem vorgegebenen regelmäßigen Aufnahmezeitpunkt während der Aufnahme der Bildfolge zufällig verteilt sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die möglichen Verschiebungsschritte des Aufnahmezeit- punkts gegenüber einem vorgegebenen regelmäßigen Aufnah- mezeitpunkt während der Aufnahme der Bildfolge uniform in einem vorgegebenen Verschiebungszeitintervall verteilt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Folge der einzelnen Verschiebungsschritte des Aufnahmezeitpunkts gegenüber einem vorgegebenen regelmäßigen Aufnahmezeitpunkt während der Aufnahme der Bildfolge durch eine pseudozufällige Sequenz vorgegeben ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kamera in einem Fahrzeug angeordnet ist und das Umfeld des Fahrzeugs erfassen kann.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Variation des Zeitabstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen einzelner Bilder während der Aufnahme der Bildfolge erst vorgenommen wird, wenn aus den Bilddaten der Kamera oder aus Karteninformation ermittelt wurde, dass potentiell relevante gepulst betriebenen Lichtquellen im Erfassungsbereich der Kamera vorliegen .
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Belichtungszeit der Kamera erhöht wird, wenn ermittelt wurde, dass potentiell relevante gepulst betriebenen Lichtquellen im Erfassungsbereich der Kamera vorliegen.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die relevanten gepulst betriebenen Lichtquellen Verkehrszeichen und/oder Ampeln darstellen. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die relevanten gepulst betriebenen Lichtquellen Fahrzeuglichter, Fahrzeugvorderlichter oder Fahrzeugrücklichter sind .
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