WO2016112909A1 - Verfahren zur kamerabasierten umgebungslichterkennung eines fahrzeugs und sensoreinheit zur durchführung des verfahrens - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Umgebungslichterkennung eines Fahrzeugs, bei dem mittels einer einen flächenhaften Bildsensor (3) umfassenden Sensoreinheit (10) der Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfasst und die von dem Bildsensor (3) erzeugten Sensorsignale einer Auswertung zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit (10) neben dem Bildsensor (3) eine einzige Fotozelle (1) umfasst, welche in den Himmel gerichtet ist, die Sensorsignale (S1) der Fotozelle (1) einer ersten Auswerteeinheit (2) zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals (A1) zugeführt werden, die Sensorsignale (S2) des Bildsensors (3) einer zweiten Auswerteeinheit (4) zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals (A2) zugeführt werden, und das erste Auswertesignal (A1) und das zweite Auswertesignal (A2) einer Plausibilisierungseinheit (5) zugeführt werden, wobei das erste Auswertesignal (A1) mittels des zweiten Auswertesignals (A2) plausibilisiert wird.
Description
Verfahren zur kamerabasierten Umgebungs1ichterkennung eines Fahrzeugs und Sensoreinheit zur Durchführung des Verfah¬ rens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umgebungslichterkennung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensoreinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein gattungsbi1dendes Verfahren ist aus der DE 197 43 580 B4 bekannt, bei dem zur Ermittlung der Lichtverhältnisse im Frontbereich eines Fahrzeugs eine Sensoreinheit mit einem flächenhaften Bildsensor vorgesehen ist, mit welcher der Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug abgetastet wird. Die von dem Bildsensor erzeugten Sensorsignale -Vierden einer Aus¬ werteeinheit zugeführt, um sowohl die allgemeinen Lichtverhältnisse als auch die Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug zu erfassen. Mit einem solchen Bildsensor wird eine ortsselektive Helligkeitsmessung durchgeführt, indem das von dem Bildsensor gelieferten Bild sektoral ausgewertet wird .
Ein solches Verfahren erfüllt jedoch nicht, die für Fahrzeuge relevante Sicherheitsanforderungsstufe ASIL (automotive safety integrity level)-A.
Des Weiteren ist aus der DE 195 23 262 AI ebenso ein Verfahren zur Umgebungs lichterkennung mittels einer Sensoreinheit eines Fahrzeugs bekannt. Diese Sensoreinheit weist zumindest einen die allgemeinen Lichtverhältnisse in der Umgebung des Fahrzeugs ungerichtet erfassenden Globalsensor auf. Ferner umfasst die Sensoreinheit wenigstens einen gerichtet die
Lichtverhältnisse in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfassen¬ den Richtungssensor auf. Sowohl der Globalsensor als auch der Richtungssensor bestehen jeweils aus wenigstens einem licht- empfind1ichen E1ement , bspw . einer Fotoze 11e .
Um bei diesem bekannten Verfahren eine größere Sicherheitsan- forderimgsstufe als ASIL-A zu erreichen sind mehrere solcher Fotozellen erforderlich, wodurch der Aufwand erhöht wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Umgebungslichterkennung der eingangs genannten Art anzugeben, welches zur Einstufung in die Sicherheitsanforderungsstufe ASIL-B ermög¬ licht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Sensoreinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein solches Verfahren zur Umgebungslichterkennung eines Fahr¬ zeugs, bei dem mittels einer einen flächenhaften Bildsensor umfassende Sensoreinheit der Bereich hrtrichtung vor dem
Fahrzeug erfasst und die von dem. Bildsensor erzeugten Sensorsignale einer Auswertung zugeführt werden, zeichnet sich er¬ findungsgemäß dadurch aus, dass
- die Sensoreinheit neben dem Bildsensor eine einzige Foto¬ zelle umfasst, welche in den Himmel gerichtet ist,
- die Sensors ignaie der Fotozelle einer ersten Auswerteeinheit zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals zugeführt werden,
- die Sensorsignale des Bildsensors einer zweiten Auswerte¬ einheit zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals zugeführt werden, und
- das erste Auswertesignal und das zweite Auswertesignal ei¬ ner Plausibilisierungseinheit zugeführt werden, wobei das erste Auswertesignal mittels des zweiten Auswertesignals plaus ibil isiert wird.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwei unabhängige Messpfade mit jeweils einer Auswerteeinheit geschaffen, so dass zusammen mit der Plausibilisierungseinheit die Sicher- heitsanforderungsstufe ASTL-B für dieses Verfahren erreicht wird. Hierzu ist lediglich eine einzige Fotozelle, bspw. ein Fototransistor oder eine Fotodiode als Globalsensor erforderlich. Ansonsten wären zur Sicherstellung des ASIL-B-Niveaus mehrere solcher Fotozellen erforderlich.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Fotozelle mit einem Winkel von wenigstens 45° in den Himmel gerichtet, und der Bildsensor in Elevation derart ausgerichtet, dass sich die Sichtbereiche der Fotozelle und des Bild¬ sensors im Bereich des Himmels mit wenigen Winkelgraden, vorzugsweise zwischen 5 und 10° überschneiden. Aufgrund der Erweiterung des Sichtbereichs des Bildsensors kann auch eine Ampelerkennung durchgeführt werden .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der aus der Fotozelle und der ersten Auswerteeinheit gebilde¬ te Messpfad von einer ersten Spannungsversorgungseinheit mit einer Betriebsspannung versorgt wird und der aus dem. Bildsensor und der zweiten Auswerteeinheit gebildeten Messpfad von einer von der ersten Spannungsversorgungeinheit unabhängigen zweiten Spannungsversorgungseinheit mit einer Betriebsspan¬ nung versorgt wird. Damit lässt sich ein höheres AS TL-Niveau erreichen .
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Sensorein¬ heit mit den Merkmalen des Patentanspruches 4.
Eine solche Sensoreinheit zur Umgebungslichterkennung ura- fasst :
- einen flächenhaften Bildsensor zur Erfassung des Bereichs in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug, und
- eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensorsignale des Bildsensors .
Erfindung gemäß ist vorgesehen, dass
-neben dem Bildsensor eine einzige in den Himmel gerichteten Fotozelle vorgesehen ist,
- eine mit der Fotozelle verbundene erste Auswerteeinheit zur Erzeugung- eines ersten Auswertesignals vorgesehen ist,
- eine mit dem Bildsensor verbundene zweite Auswerteeinheit zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals ausgebildet ist, und
- zur Plausibilisierung- des ersten Auswertesignals mittels des zweiten Auswertesignals eine Plausibilisierungseinheit der ersten und der zweiten Auswerteeinheit nachgeschaltet i st .
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ver¬ bundenen Vorteile gelten natürlich auch für die erfindungsge¬ mäße Sensoreinheit.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Fotozelle mit einem Winkel von wenigstens 45° in den Himmel gerichtet und der Bildsensor in Elevation derart ausgerichtet ist, dass sich die Sichtbereiche der Fotozelle und des Bild¬ sensors im Bereich des Himmels mit wenigen Winkelgraden, vorzugsweise zwischen 5 und 10° überschneiden.
Schließlich ist es nach einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zur Betriebsspannungsversorgung des aus der Fotozelle und der ersten Auswerteeinheit gebildeten Messpfades eine erste Spannungsversor- gungseinheit, vorgesehen ist und zur Betriebsspannungsversorgung des aus dem Bildsensor und der zweiten Auswerteeinheit gebildeten Messpfades eine von der ersten Spannungsversorgung Einhe11 unabhängige zweite Span ungsversorgun.gseinheit orgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit ei¬ ner einzigen Figur beschrieben und erläutert. Diese Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Sensoreinheit zur Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Sensoreinheit 10 nach Figur 1 ist in einem Fahrzeug hin¬ ter einer Windschutzscheibe angeordnet, so dass eine als Fo¬ totransistoren oder Fotodiode ausgebildete Fotozelle 1 in den Himmel gerichtet ist und ein flächenhafter Bildsensor 3 den Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfasst .
Die Sichtfenster diese beiden Sensoren 1 und 3 können dis- junkt ausgerichtet sein oder so, dass sie sich im Bereich des Himmels mit wenigen Winkelgraden, bspw. in einem Bereich zwi¬ schen. 5 und 10° überschneiden. Aufgrund der Erweiterung des Bildsensorsichtbereiches zur Überschneidung mit dem Fotozel¬ lensichtbereich kann auch eine Ampelerkennung realisiert werden. Dabei kann die Fotozelle 1 mit einem Winkel von wenigs¬ tens 45° in den. Himmel ausgerichtet sein. Das aus dem Sicht¬ bereich der beiden Sensoren 1 und 3 einfallende Licht LI wird von diesen beiden Sensoren 1 und 3 unabhängig voneinander de- tektiert und entsprechende Sensorsignale Sl und S2 erzeugt.
b
Gemäß Figur 1 werden die Sensorsignale Sl der Fotozelle 1 ei¬ ner ersten Auswerteeinheit 2 zur Auswertung zugeführt,, indem diese erste Auswerteeinheit 2 ein erstes Auswertesignal AI erzeugt. Die von dem Bildsensor 3 erzeugten Sensorsignale S2 werden einer zweiten Auswerteeinheit 4 zugeführt, die ein zweites Auswertesignal A2 erzeugt. Ferner ist für eine Belichtungssteuerung eine Rückkopplung 4.1 der zweiten Auswerteeinheit 4 auf den Bilds vorgesehen .
Die Fotozelle 1 bildet zusammen mit der ersten Auswerteeinheit 2 einen eigenen Messpfad, ebenso der Bildsensor 3 zusammen mit der zweiten Auswerteeinheit 4. Diese beiden Messpfade sind unabhängig voneinander und erfüllen jeweils das ASIL-A- Niveau .
Die Sensoreinheit 10 weist ferner eine Plausibilisierungsein- heit 5 auf, der die ersten und zweiten Auswertesignale AI und A2 zugeführt werden. Diese Plausibilisierungseinheit 5 hat die Aufgabe, das erste Auswertesignal AI der Fotozelle 1 anhand des zweiten Auswertesignals A2 des Bildsensors 3 zu plausibilisieren. Diese Plausibilisierungseinheit 5 erzeugt ein Lichtintensitätssignal I, welches zu einem höheren ASIL-- Niveau führt, nämlich ASIL-B, als jeweils für sich genommen die beiden Messpfade aufweisen.
Ein solches ASIL-Niveau dieser Sensoranordnung 10 kann weiter erhöht werden, wenn diese Messpfaden aus der Fotozelle 1 und der ersten Auswerteeinheit 2 sowie den Bildsensor 3 der zwei¬ ten Auswerteeinheit 4 jeweils eine eigene Spannungsversor- gungseinheit 6 bzw. 7 zugeordnet wird, die jeweils eine Be¬ triebsspannung für die Fotozelle 1 und die erste Auswerteein¬ heit 2 und unabhängig hiervon eine Betriebsspannung für den
Bilds und der: zweiten Auswerteeinheit 4 zur Verfügung stellen .
Die in den Himmel gerichtete Fotozelle 1 stellt eine Basis¬ funktionalität dar, d.h. im Rahmen einer Steuerung eines Ab¬ blendlichtes des Fahrzeugs wird das Abblendlicht nur dann ausgeschaltet, wenn zumindest das zweite Auswertesignal A2 einen, entsprechenden Zustand anzeigt. Damit wird über das Bild des Bildsensors 3 das Ausschalten des Abblendlichtes plausibilisiert . Hierzu erfolgt eine sektorale Auswertung des Bildes des Bildsensors 3, wobei mehrere solcher Regionen eine entsprechende Helligkeit anzeigen müssen. Damit werden Mes¬ sungen von zwei unabhängigen und unterschiedlichen Sensorty- pen bereit,gest,e111, .
Damit erreicht die funktionale Sicherheit dieser Sensorein¬ heit 10 ein. ASIL-B-Niveau . Dabei liegt der Unterschied in diesen beiden Messpfade nicht nur in unterschiedlichen Messprinzipien der beiden Sensoren 1 und 3, sondern auch in einer unterschiedlichen Verarbeitung durch die erste und zweite Aus erteeinheit 2 und 4.
Die Verwendung eines Bildsensors ermöglicht zusätzlich eine Erweiterung der Basisfunktionalität. So können bspw. Tunnel¬ einfahrten und Tunnelausfahrten erkannt werden, um rechtzeitig das FahrIicht des Fahrzeugs einzuschalten. Mit ei er Rea¬ lisierung' einer Regenerkennung lässt sich bei nassen Straßen ebenfalls eine Lichtsteuerung des Fahrlichts realisieren. Hierzu kann insbesondere der Anteil von entgegenkommenden Fahrzeugen mit eingeschaltetem Fahrlicht genutzt werden.
Mittels des Lichtintensitätssignals I der Sensoreinheit 10 lässt sich auch eine Feineinstellung einer Klimaanlage eines
Fahrzeugs realisieren. Hierzu liefert die Fotozelle 1 eine absolute Helligkeit, um in Fusion mit dem Kamerabild des Bildsensors 3 eine direkte Sonneneinstrahlung und den Eleva- tions inkel festzustellen. Um den Sonnenstand zu bestimmen, kann die Sonne im Bild des Bildsensors 3 lokalisiert Vierden, wenn sie im Offnungswinkel einer den Bildsensor 3 aufweisenden Kamera liegt. Zusätzlich können über das Vorhandensein und die Ausrichtung erkannter Ob ektschatten (bspw. auch der Eigenschatten bei bekannter Objekthöhe) auf die Intensitäten und die Position der Sonne geschlossen werden oder auch anhand von erkannten Reflexionen. Ferner können bekannte opti¬ sche Linsen-Effekte ebenso genutzt werden.
Der Azimutwinkel der Sonne wird durch erkannte Schatten von senkrecht stehenden Objekten unbekannter Höhe bestimmt. Der Elevationswinkel der Sonne wird dann über die Abhängigkeit der nach oben in den Himmel gerichteten. Fotozelle 1 vom Einstrahlwinkel bestimmt. Ist der eigene Schatten im Bild des Bildsensors 3 sichtbar, kann der Elevationswinkel aus dem Schatten bestimmt werden.
Mit der Sensoreinheit 10, die die Fotozelle 1 aufweist, wird ein üblicher Umgebungslichtsensor bzw. ein üblicher Regen/Lichtsensor im Fahrzeug ersetzt.
Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft dieser Sensoreinheit 10 ist, darin zu sehen, dass eine Lichtfunkt ion des Fahrzeugs, beruhend auf dem Lichtintensitätssignal I der Plausibilisie- rungseinheit 5 mit ASIL-B-Niveau realisierbar wird.
Die auf dem Bildsensor 3 beruhende Bildverarbeitung kann anstelle der Verwendung von einzelnen Fotozellen wichtige Informationen liefern. So können in der Vorschau sich ändernde
Umgebungs IichtSituationen bekannt werden, um bspw. rechtzei¬ tig das Abblendlicht ein- oder auszuschalten. Insbesondere kann sektoral detailliert gemessen werden. Schließlich können mit einem solchen Bildsensor 3 relevante Zusatzinformationen über Objekte oder das Wetter hinsichtlich Regen oder Nebel gewonnen werden.
Claims
1. Verfahren zur ümgebungslic terkennung eines Fahrzeugs, bei dem mittels einer einen flächenhaften Bildsensor (3) umfassende Sensoreinheit (10) der Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erfasst und die von dem Bildsensor (3) erzeugten Sensorsignale einer Auswertung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Sensoreinheit (10) neben dem Bildsensor (3) eine einzige Fotozelle (1) umfasst, welche in den Himmel ge¬ richtet ist,
die Sensorsignale (Sl) der Fotozelle (1) einer ersten Auswerteeinheit (2) zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals (AI) zugeführt Vierden,
- die Sensorsignale (S2) des Bildsensors (3) einer zweiten Auswerteeinheit ( 4 ) zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals (Ά2) zugeführt werden, und
- das erste Auswertesignal (AI) und das zweite Auswerte¬ signal (A2) einer Plausibilisierungseinheit (5) zugeführt werden, wobei das erste Auswertesignal (AI) mittels des zweiten Auswertes ignal s (A2) plausibilisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fotozelle (1) mit einem Winkel von wenigstens 45° in den Himmel gerichtet wird, und
- der Bildsensor (3) in Elevation derart ausgerichtet wird, dass sich die Sichtbereiche der Fotozelle (1) und des Bildsensors (3) im Bereich des Himmels mit wenigen Winkelgraden, vorzugsweise zwischen 5 und 10° überschnei¬ den .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- der aus der Fotozelle (1) und der ersten Auswerteeinheit (2) gebildeten Messpfad von einer ersten Spannungsversor- gungseinheit (6) mit einer Betriebsspannung versorgt wird, und
- der aus dem Bildsensor (3) und der zweiten Auswerteeinheit (4) gebildeten Messpfad von einer von der ersten Spannungsversorguncfseinheit (6) unabhängigen zweiten Span- nungsversorgungsein eit (7) mit einer Betriebsspannung versorgt wird.
4. Sensoreinheit (10) zur Umgebungslichterkennung, umfassend:
- einen flächenhaften Bildsensor (3) zur Erfassung des Bereichs in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug, und
- eine Auswerteeinheit (4) zur Auswertung der Sensorsigna- 1e des Bi 1dsensors ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- neben dem Bildsensor (3) zusätzlich eine einzige in den Himme1 gerichteten Fotoze11e ( 1 ) vorgesehen ist ,
eine mit der Fotozelle (1) verbundene erste Auswerte¬ einheit (2) zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals (AI) vorgesehen ist,
- eine mit dem Bildsensor (3) verbundene zweite Auswerte¬ einheit ( 4 ) zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals
(A2 ) ausgebi1det ist , und
- zur Plausibilisierung des ersten Auswertesignals (AI) mittels des zweiten Auswertesignals (A2) eine Plausibili- sierungseinheit (5) der ersten und der zweiten Auswerteeinheit (2, 4) nachgeschaltet ist.
Sensoreinheit (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass
- die Fotozelle (1) mit einem Winkel von wenigstens 45° in den Himmel gerichtet ist, und
- der Bildsensor (3) in Elevation derart ausgerichtet ist, dass sich die Sichtbereiche der Fotozelle (1) und des Bildsensors (3) im Bereich des Himmels mit wenigen Winkel- graden, vorzugsweise zwischen 5 und 10° überschneiden.
Sensoreinheit (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Betriebsspannungsversorgung des aus der Fotozelle (1) und der ersten Auswerteeinheit (2) gebildeten Messpfades eine erste Spannungsversorgungseinheit (6) vorgesehen ist, und
- zur Betriebsspannungsversorgung des aus dem Bildsensor (3) und der zweiten. Äuswerteeinhei t (4) gebildeten Mess¬ pfades eine von der ersten Spannungsversorgungseinheit (6) unabhängige zweite Spannungsversorgungseinheit (7) vorge¬ sehen ist.
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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