WO2021121808A1 - Verfahren und vorrichtung zur kalibrierung mindestens eines sensors - Google Patents

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WO2021121808A1
WO2021121808A1 PCT/EP2020/082015 EP2020082015W WO2021121808A1 WO 2021121808 A1 WO2021121808 A1 WO 2021121808A1 EP 2020082015 W EP2020082015 W EP 2020082015W WO 2021121808 A1 WO2021121808 A1 WO 2021121808A1
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camera
calibration object
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Sascha Spee
Mauro Disaro
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Robert Bosch Gmbh
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    • G06T2207/30252—Vehicle exterior; Vicinity of vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating at least one sensor, in particular an environment sensor, of a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a device for performing the method.
  • the invention can be used in particular in autonomously or partially autonomously driving vehicles which are usually equipped with a large number of different sensors, in particular environment sensors such as radar, lidar, ultrasound and / or video sensors.
  • environment sensors such as radar, lidar, ultrasound and / or video sensors.
  • the calibration of a vehicle sensor is usually carried out manually, specifically with the aid of at least one calibration object that is matched to the respective sensor type.
  • the sensor In order to carry out the calibration, the sensor must first be positioned or aligned exactly with respect to the at least one calibration object. With a large number of sensors, this process has a certain complexity. There have therefore already been various approaches to largely automate the calibration of sensors.
  • the laid-open specification DE 10 2018 203 941 A1 discloses a method for automatically calibrating a radar sensor of a vehicle, in which the vehicle is moved with the aid of a means of transport along a route past a reflector for radar waves.
  • the means of transport can in particular be a conveyor belt, the position of which is predetermined in relation to the reflector.
  • the position of the vehicle in relation to the reflector is also predetermined. A complex alignment of the vehicle or sensor with respect to the reflector can thus be dispensed with.
  • the present invention is based on the object of specifying a method for calibrating at least one sensor of a vehicle that enables a high degree of automation and can also be implemented as simply and inexpensively as possible.
  • At least one calibration object is used. Instead of an exact positioning of the sensor with respect to the at least one calibration object, the position of the vehicle and the position of the at least one calibration object are recorded according to the invention and the calibration is based. At least one external camera is used to detect the position of the vehicle and the position of the at least one calibration object.
  • “External camera” in this case means that the camera - in contrast to the sensor - is located away from the vehicle. With the help of the camera, the position of the vehicle in space or the spatial position can be recorded. The same applies to the arrangement of the camera relative to the at least one calibration object, so that its spatial position can also be detected.
  • the proposed position detection replaces the complex alignment of the vehicle or the sensor with respect to the at least one calibration object.
  • the calibration of the sensor therefore takes less time.
  • a high Degree of automation can be achieved, since the exact positioning of the vehicle is no longer important.
  • the position of the vehicle only has to ensure that the vehicle is captured by the camera.
  • the vehicle and the at least one calibration object are advantageously positioned on a surface which defines a calibration area to which the at least one external camera is aligned. This ensures that both the vehicle and the at least one calibration object are recorded by the at least one camera.
  • the at least one calibration object can be permanently installed on the surface, so that it becomes a permanent part of the calibration area. If only one calibration object is provided, it may have to be moved back and forth between several positions. If several calibration objects are used, they can be permanently installed.
  • the plurality of calibration objects are preferably set up along the edges of the area that defines the calibration area. This means that the center remains free and the vehicle can be positioned in the middle.
  • the at least one external camera is preferably also arranged in an edge region of the surface. Ideally, it is arranged on a mast that towers above the vehicle and the at least one calibration object. In this way, the detection range of the camera can be enlarged.
  • the method uses its own reference system to relate the positions of the vehicle determined with the aid of the at least one camera and the at least one calibration object to one another.
  • the vehicle, the calibration object or any object in the detection area of the at least one camera can serve as the origin of this reference system. If several cameras are used, the object serving as the origin must lie in an overlapping area of coverage of at least two cameras.
  • the alignment of the sensor to be calibrated can then be determined if its position is in or on the Vehicle is known.
  • the direction of movement corresponds to the longitudinal axis and thus the orientation of the vehicle.
  • Reference features that are already present or specifically placed on the vehicle and / or on the at least one calibration object are preferably recorded with the aid of the at least one external camera.
  • the reference features can be, for example, vehicle-specific features that are predetermined by the shape of the vehicle or vehicle type. Alternatively or in addition, reference features can be added.
  • the reference features of the at least one calibration object can be, in particular, existing patterns and / or reflector surfaces that are usually used when calibrating a sensor, in particular a field sensor, of a vehicle.
  • image data generated with the aid of the at least one external camera are preferably compared with stored image data of a 2D or 3D model of the vehicle and / or of the calibration object. In this way, an exact position can be determined.
  • the image data generated with the aid of the at least one external camera be transmitted to a computing unit for evaluation.
  • the evaluation is based on a reference system that is preferably stored in a memory of the computing unit.
  • the evaluation can also include the comparison of the image data generated with the aid of the at least one camera with stored image data of a 2D or 3D model of the vehicle and / or the calibration object.
  • the stored image data can be stored on an internal memory of the computing unit.
  • the computing unit is preferably part of a device for calibrating the at least one sensor. The results of the evaluation carried out with the aid of the arithmetic unit are in this case immediately available to the device in order to base the calibration on them.
  • the computing unit can for example be arranged in the vehicle, in particular if the at least one sensor is also calibrated with the aid of the computing unit. Alternatively, however, an external processing unit can also be used. This is then available to a large number of vehicles that drive into the calibration area.
  • the vehicle-specific data can be stored in the computing unit or taken from an external database to which the computing unit can be connected in a data-transferring manner.
  • a monitoring function is advantageously implemented at the same time with the aid of the at least one external camera.
  • the monitoring function can include, for example, that the camera detects whether foreign objects and / or people are in the calibration area.
  • the camera thus also fulfills a security function.
  • the further proposed device for calibrating at least one sensor, in particular an environment sensor, of a vehicle is suitable for carrying out the method according to the invention described above.
  • it comprises at least one calibration object and at least one camera.
  • the at least one calibration object and / or the at least one camera is / are preferably arranged on a surface which defines a calibration area. If a vehicle with at least one sensor, in particular surroundings sensor, enters the calibration area, the sensor can be calibrated with the aid of the device according to the method according to the invention. A complex alignment of the vehicle or the sensor in relation to the at least one calibration object is no longer necessary.
  • the device preferably further comprises a computing unit for evaluating image data from the at least one camera.
  • the computing unit is connected to the at least one camera in a data-transmitting manner.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first arrangement for carrying out a method according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second arrangement for carrying out a method according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third arrangement for carrying out a method according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the sequence of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows the components essential to the invention of a device for calibrating a sensor, in particular an environment sensor, of a vehicle 1.
  • a device for calibrating a sensor in particular an environment sensor, of a vehicle 1.
  • the position of the vehicle 1 and the position of the calibration object 2 are recorded and the calibration is based.
  • the vehicle 1 or the sensor of the vehicle 1 therefore no longer has to be precisely aligned with respect to the calibration object 2.
  • image data are generated with the aid of the camera 3 and compared with stored image data of a stored 2D or 3D model of the vehicle 1 and / or of the calibration object 2.
  • the comparison is preferably carried out with the aid of reference features 5, which can be, for example, a reference pattern of the calibration object 2, which is also used to calibrate the sensor.
  • the reference features of the vehicle can in particular be design features typical of a vehicle.
  • the exact spatial position (shown in FIG. 1) can thus be determined from the comparison of the image data. indicates through the three spatial axes x, y, z) of both the vehicle 1 and the calibration object 2 can be determined.
  • a device for calibrating at least one sensor of a vehicle 1 can be seen in FIG. 2, which device comprises a plurality of calibration objects 2 and a plurality of cameras 3, which are each arranged around the vehicle 1 on a surface 4.
  • the area 4 defines a calibration area, since only this area is covered by the cameras 3.
  • the vehicle 1 and the calibration objects 2 are therefore arranged on the surface 4.
  • the device for calibrating a sensor shown in FIG. 2 also includes a computing unit 6 to which the cameras 3 are connected in a data-transmitting manner so that they can transmit their image data to the computing unit 6 for evaluation.
  • a 2D or 3D model of the vehicle 1 and / or of the calibration object 2 can be stored in the computing unit 6 so that the transmitted image data can be compared with the respective model.
  • FIG. 3 Another device for calibrating at least one sensor can be seen in FIG. 3.
  • an area 7 for parking the vehicle 1 is indicated, which is slightly raised. Furthermore, the area 7 specifies a direction so that the vehicle 1 is optimally aligned with respect to the cameras 3.
  • the longitudinal axis of the vehicle can also be determined via the direction of movement of the vehicle 1 when it is driven.
  • the cameras 3 and calibration objects 2 are arranged around the area 7, with a calibration object 2 'being provided, for example, which is suitable for calibrating at least one further sensor type.
  • a device for calibrating a sensor which can be designed analogously to one of the devices shown in FIGS. 1 to 3, is activated.
  • the device is initialized, a virtual space being created as a reference system with the aid of at least one reference feature.
  • An existing reference feature 5 of a calibration object 2 for example, can be used as a reference feature.
  • the vehicle 1 can be referred to as Reference feature 5 serving pattern are applied.
  • at least one vehicle-specific feature can be used as reference feature 5.
  • the position of the at least one reference feature 5 and the sensor in relation to the vehicle 1 are fixed and therefore known.
  • step 400 the vehicle 1 can be driven onto the area 4 or drive autonomously onto the area 4.
  • the direction of movement of vehicle 1 is detected and used in step 500 to determine the orientation of vehicle 1 in the virtual space.
  • information about the wheel alignment - if available - can also be included.
  • step 600 the exact position of the vehicle 1 in relation to the virtual space is determined, the previously applied reference feature 5 and / or a vehicle-specific design feature being used as a reference.
  • the orientation of the vehicle 1 determined in step 500 can be used as a further reference.
  • step 700 the positions of the calibration objects 2 in relation to the virtual space are then determined and set in relation to the position of the vehicle 1.
  • the position of the sensor in relation to the calibration objects 2 is thus also known.
  • the calibration can then be carried out in step 800 with the aid of at least one calibration object 2.
  • the senor can be calibrated again with at least one further calibration object 2 in step 900. If the calibration object 2 used in step 800 lies in the detection range of at least one further sensor, the calibration data of the further sensor can be used for plausibility checking.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines Fahrzeugs (1), bei dem mindestens ein Kalibrierobjekt (2) verwendet wird. Erfindungsgemäß werden anstelle einer exakten Positionierung des Sensors in Bezug auf das mindestens eine Kalibrierobjekt (2) die Position des Fahrzeugs (1) und die Position des mindestens einen Kalibrierobjekts (2) erfasst und der Kalibrierung zugrunde gelegt, wobei zur Positionserfassung mindestens eine externe Kamera (3) verwendet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Titel:
Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung mindestens eines Sensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbe sondere eines Umfeldsensors, eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung kann insbesondere in autonom oder teilautonom fahrenden Fahrzeugen zur Anwendung gelangen, die üblicherweise mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sen soren, insbesondere Umfeldsensoren, wie beispielsweise Radar-, Lidar-, Ultraschall und/oder Videosensoren, ausgestattet sind.
Stand der Technik
Die Kalibrierung eines Fahrzeugsensors wird üblicherweise manuell vorgenommen, und zwar mit Hilfe mindestens eines Kalibrierobjekts, das auf den jeweiligen Sensortyp abgestimmt ist. Um die Kalibrierung vorzunehmen, muss der Sensor vorab exakt in Bezug auf das mindestens eine Kalibrierobjekt positioniert bzw. ausgerichtet werden. Bei einer Vielzahl von Sensoren besitzt dieser Vorgang eine gewisse Komplexität. Es hat daher bereits verschiedene Ansätze gegeben, die Kalibrierung von Sensoren weit gehend zu automatisieren.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2018 203 941 Al ist beispielsweise ein Verfahren zum automatischen Kalibrieren eines Radarsensors eines Fahrzeugs bekannt, bei dem das Fahrzeug mit Hilfe eines Transportmittels entlang einer Strecke vorbei an einem Reflektor für Radarwellen bewegt wird. Bei dem Transportmittel kann es sich insbe sondere um ein Transportband handeln, dessen Position zum Reflektor vorgegeben ist. Durch entsprechendes Positionieren und Fixieren des Fahrzeugs auf dem Transport band, beispielsweise mittels Schienen, ist somit auch die Position des Fahrzeugs in Bezug auf den Reflektor vorgegeben. Ein aufwändiges Ausrichten des Fahrzeugs bzw. Sensors in Bezug auf den Reflektor kann somit entfallen.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors eines Fahrzeugs anzugeben, das einen hohen Automatisierungsgrad ermög licht und zudem möglichst einfach und kostengünstig umsetzbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor geschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, ins besondere eines Umfeldsensors, eines Fahrzeugs wird mindestens ein Kalibrierobjekt verwendet. Anstelle einer exakten Positionierung des Sensors in Bezug auf das min destens eine Kalibrierobjekt werden erfindungsgemäß die Position des Fahrzeugs und die Position des mindestens einen Kalibrierobjekts erfasst und der Kalibrierung zu grunde gelegt. Dabei wird zur Erfassung der Position des Fahrzeugs und der Position des mindestens einen Kalibrierobjekts mindestens eine externe Kamera verwendet.
„Externe Kamera“ bedeutet in diesem Fall, das die Kamera - im Unterschied zum Sen sor - entfernt vom Fahrzeug angeordnet ist. Mit Hilfe der Kamera kann somit die Posi tion des Fahrzeugs im Raum bzw. die räumliche Position erfasst werden. Gleiches gilt in Bezug auf die Anordnung der Kamera relativ zu dem mindestens einen Kalibrierob jekt, so dass auch dessen räumliche Position erfassbar ist.
Die vorgeschlagene Positionserfassung ersetzt das aufwändige Ausrichten des Fahr zeugs bzw. des Sensors in Bezug auf das mindestens eine Kalibrierobjekts. Die Kalib rierung des Sensors nimmt somit weniger Zeit in Anspruch. Ferner kann ein hoher Grad der Automatisierung erreicht werden, da es auf eine exakte Positionierung des Fahrzeugs nicht mehr ankommt. Die Position des Fahrzeugs muss lediglich gewähr leisten, dass das Fahrzeug von der Kamera erfasst wird.
Vorteilhafterweise werden das Fahrzeug und das mindestens eine Kalibrierobjekt auf einer Fläche positioniert, die einen Kalibrierungsbereich definiert, auf den die mindes tens eine externe Kamera ausgerichtet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass sowohl das Fahrzeug als auch das mindestens eine Kalibrierobjekt von der mindestens einen Ka mera erfasst werden. Das mindestens eine Kalibrierobjekt kann nach dem Positionie ren auf der Fläche fest installiert werden, so dass es zu einem festen Bestandteil des Kalibrierungsbereichs wird. Ist nur ein Kalibrierobjekt vorgesehen, muss dieses unter Umständen zwischen mehreren Positionen hin und her bewegt werden. Sofern mehre re Kalibrierobjekte verwendet werden, können diese fest installiert werden.
Bevorzugt werden die mehreren Kalibrierobjekte entlang der Ränder der Fläche aufge stellt, die den Kalibrierungsbereich definiert. Das heißt, dass die Mitte frei bleibt und das Fahrzeug mittig positioniert werden kann. Die mindestens eine externe Kamera ist vorzugsweise ebenfalls in einem Randbereich der Fläche angeordnet. Idealerweise ist sie auf einem Mast angeordnet, der das Fahrzeug und das mindestens eine Kalib rierobjekt überragt. Auf diese Weise kann der Erfassungsbereich der Kamera vergrö ßert werden.
Das Verfahren nutzt ein eigenes Referenzsystem, um die mit Hilfe der mindestens ei nen Kamera ermittelten Positionen des Fahrzeugs und des mindestens einen Kalib rierobjekts in eine Beziehung zueinander zu setzen. Als Ursprung dieses Referenzsys tems kann das Fahrzeug, das Kalibrierobjekt oder ein beliebiges Objekt im Erfas sungsbereich der mindestens einen Kamera dienen. Sofern mehrere Kameras einge setzt werden, muss sich das als Ursprung dienende Objekt in einem sich überlappen den Erfassungsbereich von mindestens zwei Kameras liegen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug - zumindest temporär - gerade aus bewegt wird und über die Bewegungsrichtung die Ausrichtung des Fahrzeugs er mittelt wird. Auf der Grundlage dieser Information kann anschließend die Ausrichtung des zu kalibrierenden Sensors bestimmt werden, wenn dessen Position in oder am Fahrzeug bekannt ist. Bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs entspricht die Bewe gungsrichtung der Längsachse und damit der Ausrichtung des Fahrzeugs.
Idealerweise werden mehrere externe Kameras zur Erfassung der Position des Fahr zeugs und zur Erfassung der Position des mindestens einen Kalibrierobjekts verwen det. Diese werden derart positioniert, dass sich ihre Blickfelder überlappen und/oder der gesamte Kalibrierungsbereich erfasst wird. Die Anforderungen an die Positionie rung des Fahrzeugs innerhalb des Kalibrierungsbereichs können somit weiter gesenkt werden.
Bevorzugt werden mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera bereits vorhandene oder gezielt platzierte Referenzmerkmale am Fahrzeug und/oder am mindestens einen Kalibrierobjekt erfasst. Bei den Referenzmerkmalen kann es sich beispielsweise um fahrzeugspezifische Merkmale handeln, die durch die Formgebung des Fahrzeugs bzw. Fahrzeugtyps vorgegeben sind. Alternativ oder ergänzend können Referenz merkmale ergänzt werden. Bei den Referenzmerkmalen des mindestens einen Kalib rierobjekts kann es sich insbesondere um vorhandene Muster und/oder Reflektorflä chen handeln, die üblicherweise bei der Kalibrierung eines Sensors, insbesondere Um feldsensors, eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
Ferner bevorzugt werden mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera erzeugte Bilddaten mit gespeicherten Bilddaten eines 2D- oder 3D-Modells des Fahrzeugs und/oder des Kalibrierobjekts verglichen. Auf diese Weise kann eine exakte Positions bestimmung vorgenommen werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera erzeugten Bilddaten an eine Recheneinheit zur Auswertung übermittelt werden. Der Auswertung liegt ein Referenzsystem zugrunde, das vorzugs weise in einem Speicher der Recheneinheit abgelegt ist. Die Auswertung kann ferner den Vergleich der mit Hilfe der mindestens einen Kamera erzeugten Bilddaten mit ge speicherten Bilddaten eines 2D- oder 3D-Modells des Fahrzeugs und/oder des Kalib rierobjekts umfassen. Die gespeicherten Bilddaten können dabei auf einem internen Speicher der Recheneinheit abgelegt sein. Bevorzugt ist die Recheneinheit Bestandteil einer Vorrichtung zur Kalibrierung des mindestens einen Sensors. Die Ergebnisse der mit Hilfe der Recheneinheit durchgeführten Auswertung stehen in diesem Fall der Vor richtung unmittelbar zur Verfügung, um sie der Kalibrierung zugrunde zu legen.
Die Recheneinheit kann beispielsweise im Fahrzeug angeordnet sein, insbesondere, wenn mit Hilfe der Recheneinheit auch die Kalibrierung des mindestens einen Sensors durchgeführt wird. Alternativ kann aber auch eine externe Recheneinheit verwendet werden. Diese steht dann einer Vielzahl an Fahrzeugen zur Verfügung, die in den Ka librierungsbereich einfahren. Die fahrzeugspezifischen Daten können in der Rechen einheit abgelegt sein oder einer externen Datenbank entnommen werden, mit welcher die Recheneinheit in datenübertragender Weise verbindbar ist.
Vorteilhafterweise wird mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera zugleich eine Überwachungsfunktion realisiert. Die Überwachungsfunktion kann beispielsweise bein halten, dass die Kamera erkennt, ob sich fremde Objekte und/oder Personen im Kalib rierungsbereich befinden. Somit erfüllt die Kamera zugleich eine Sicherheitsfunktion. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Kamera erkennt, ob die Licht verhältnisse ausreichend für die Kalibrierung des Sensors sind. Andernfalls kann das Verfahren abgebrochen werden.
Die darüber hinaus vorgeschlagene Vorrichtung zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines Fahrzeugs ist zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Sie umfasst hierzu mindestens ein Kalibrierobjekt und mindestens eine Kamera. Vorzugsweise ist bzw. sind das mindestens eine Kalibrierobjekt und/oder die mindestens eine Kamera auf ei ner Fläche angeordnet, die einen Kalibrierungsbereich definiert. Fährt ein Fahrzeug mit mindestens einem Sensor, insbesondere Umfeldsensor, in den Kalibrierungsbereich ein, kann der Sensor mit Hilfe der Vorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfah ren kalibriert werden. Ein aufwändiges Ausrichten des Fahrzeugs oder des Sensors in Bezug auf das mindestens eine Kalibrierobjekt ist nicht mehr erforderlich.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner eine Recheneinheit zur Auswertung von Bild daten der mindestens einen Kamera. Zum Empfangen der Bilddaten ist die Rechen einheit mit der mindestens einen Kamera in datenübertragender Weise verbunden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Anordnung zur Durchführung ei nes erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Anordnung zur Durchführung ei nes erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Anordnung zur Durchführung ei nes erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfah rens.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der Fig. 1 sind die erfindungswesentlichen Komponenten einer Vorrichtung zur Kalib rierung eines Sensors, insbesondere eines Umfeldsensors, eines Fahrzeugs 1 zu ent nehmen. Hierbei handelt es sich um ein Kalibrierobjekt 2 und eine Kamera 3, die je weils entfernt vom Fahrzeug 1 angeordnet sind. Mit Hilfe der Kamera 2 werden die Po sition des Fahrzeugs 1 sowie die Position des Kalibrierobjekts 2 erfasst und der Kalib rierung zugrunde gelegt. Das Fahrzeug 1 bzw. Sensor des Fahrzeugs 1 muss demzu folge nicht mehr in Bezug auf das Kalibrierobjekt 2 exakt ausgerichtet werden.
Zur genauen Positionserfassung werden mit Hilfe der Kamera 3 Bilddaten erzeugt und mit gespeicherten Bilddaten eines gespeicherten 2D- oder 3D-Modells des Fahr zeugs 1 und/oder des Kalibrierobjekts 2 verglichen. Der Vergleich wird vorzugsweise unter Zuhilfenahme von Referenzmerkmalen 5 durchgeführt, wobei es sich beispiels weise um ein Referenzmuster des Kalibrierobjekts 2 handeln kann, das auch zur Kalib rierung des Sensors eingesetzt wird. Bei den Referenzmerkmalen des Fahrzeugs kann es sich insbesondere um fahrzeugtypische Gestaltungsmerkmale handeln. Aus dem Vergleich der Bilddaten kann somit die exakte räumliche Position (in der Fig. 1 ange- deutet durch die drei Raumachsen x, y, z) sowohl des Fahrzeugs 1 als auch des Kalib rierobjekts 2 ermittelt werden.
In der Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Kalibrierung mindestens eines Sensors eines Fahrzeugs 1 zu entnehmen, die mehrere Kalibrierobjekte 2 sowie mehrere Kameras 3 umfasst, die jeweils um das Fahrzeug 1 herum auf einer Fläche 4 angeordnet sind. Die Fläche 4 definiert einen Kalibrierungsbereich, da nur dieser Bereich von den Kame ras 3 erfasst wird. Das Fahrzeug 1 und die Kalibrierobjekte 2 sind daher auf der Flä che 4 angeordnet. Die in der Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zur Kalibrierung eines Sensors umfasst darüber hinaus eine Recheneinheit 6, mit welcher die Kameras 3 in datenübertragender Weise verbunden sind, so dass sie ihre Bilddaten zur Auswertung an die Recheneinheit 6 übermitteln können. In der Recheneinheit 6 kann ein 2D- oder 3D-Modell des Fahrzeugs 1 und/oder des Kalibrierobjekts 2 abgelegt sein, so dass die übermittelten Bilddaten mit dem jeweiligen Modell verglichen werden können.
Der Fig. 3 ist eine weitere Vorrichtung zur Kalibrierung mindestens eines Sensors zu entnehmen. Auf der Fläche 4 ist ein Bereich 7 zum Abstellen des Fahrzeugs 1 ausge wiesen, der geringfügig angehoben ist. Ferner gibt der Bereich 7 eine Richtung vor, so dass das Fahrzeug 1 optimal in Bezug auf die Kameras 3 ausgerichtet ist. Über die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 beim Auffahren kann zugleich die Fahr zeuglängsachse bestimmt werden. Die Kameras 3 und Kalibrierobjekte 2 sind um den Bereich 7 herum angeordnet, wobei beispielhaft ein Kalibrierobjekt 2‘ vorgesehen ist, das zur Kalibrierung mindestens eines weiteren Sensortyps geeignet ist.
Ein möglicher Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Fig. 4 beschrieben.
In Schritt 100 wird eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Sensors, die analog einer der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen ausgebildet sein kann, aktiviert. In Schritt 200 wird die Vorrichtung initialisiert, wobei mit Hilfe mindestens eines Refe renzmerkmals ein virtueller Raum als Referenzsystem geschaffen wird. Als Referenz merkmal kann beispielsweise ein bereits vorhandenes Referenzmerkmal 5 eines Kalib rierobjekts 2 genutzt werden. Um sicherzustellen, dass auch das Fahrzeug 1 mindes tens ein Referenzmerkmal 5 aufweist, kann in Schritt 300 auf das Fahrzeug 1 ein als Referenzmerkmal 5 dienendes Muster appliziert werden. Alternativ kann mindestens ein fahrzeugspezifisches Merkmal als Referenzmerkmal 5 verwendet werden. Die Posi tion des mindestens einen Referenzmerkmals 5 und des Sensors in Bezug auf das Fahrzeug 1 sind fest vorgegeben und damit bekannt.
Nachdem diese Vorbereitungen getroffen worden sind, kann in Schritt 400 das Fahr zeug 1 auf die Fläche 4 gefahren werden oder autonom auf die Fläche 4 fahren. Dabei wird die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 erfasst und in Schritt 500 zur Bestim mung der Ausrichtung des Fahrzeugs 1 im virtuellen Raum genutzt. Optional können hierbei Informationen über die Spureinstellung der Räder - sofern diese vorliegen - mit einfließen.
Im nachfolgenden Schritt 600 wird die genaue Position des Fahrzeugs 1 in Bezug auf den virtuellen Raum bestimmt, wobei als Referenz das zuvor applizierte Referenz merkmal 5 und/oder ein fahrzeugspezifisches Gestaltungsmerkmal zur Hilfe genom men wird. Als weitere Referenz kann die in Schritt 500 bestimmte Ausrichtung des Fahrzeugs 1 genutzt werden.
In Schritt 700 werden dann die Positionen der Kalibrierobjekte 2 in Bezug auf den vir tuellen Raum ermittelt und in Beziehung zur Position des Fahrzeugs 1 gesetzt. Somit ist auch die Position des Sensors in Bezug auf die Kalibrierobjekte 2 bekannt. Mit Hilfe mindestens eines Kalibrierobjekts 2 kann anschließend in Schritt 800 die Kalibrierung durchgeführt werden.
Zur Absicherung kann in Schritt 900 eine erneute die Kalibrierung des Sensors mit mindestens einem weiteren Kalibrierobjekts 2 durchgeführt werden. Sofern das in Schritt 800 genutzte Kalibrierobjekt 2 im Erfassungsbereich mindestens eines weiteren Sensors liegt, können die Kalibrierungsdaten des weiteren Sensors zur Plausibilitäts prüfung verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Um feldsensors, eines Fahrzeugs (1), bei dem mindestens ein Kalibrierobjekt (2) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer exakten Positionierung des Sensors in Bezug auf das mindestens eine Kalibrierobjekt (2) die Position des Fahrzeugs (1) und die Position des mindestens einen Kalibrierobjekts (2) erfasst und der Kalibrierung zu grunde gelegt werden, wobei zur Positionserfassung mindestens eine externe Kame ra (3) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) und das mindestens eine Kalib rierobjekt (2) auf einer Fläche (4) positioniert werden, die einen Kalibrierungsbereich definiert, auf den die mindestens eine externe Kamera (3) ausgerichtet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) zumindest temporär geradeaus be wegt wird und über die Bewegungsrichtung die Ausrichtung des Fahrzeugs (1) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere externe Kameras (3) zur Positionserfassung verwendet werden, die derart positioniert werden, dass sich ihre Blickfelder überlappen und/oder der gesamte Kalibrierungsbereich erfasst wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera (3) bereits vorhandene oder gezielt platzierte Referenzmerkmale (5) am Fahrzeug (1) und/oder am mindestens einen Kalibrierobjekt (2) erfasst werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera (3) erzeugte Bilddaten mit gespeicherten Bilddaten eines 2D- oder 3D-Modells des Fahr zeugs (1) und/oder des Kalibrierobjekts (2) verglichen werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Hilfe der mindestens einen externen Kame ra (3) erzeugten Bilddaten an eine Recheneinheit (6) zur Auswertung übermittelt wer den, wobei vorzugsweise die Recheneinheit (6) Bestandteil einer Vorrichtung zur Kalib rierung des mindestens einen Sensors ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der mindestens einen externen Kamera (3) zugleich eine Überwachungsfunktion realisiert wird, wobei vorzugsweise die Kame ra (3) erkennt, ob sich fremde Objekte und/oder Personen im Kalibrierungsbereich be finden und/oder die Lichtverhältnisse ausreichend für die Kalibrierung des Sensors sind.
9. Vorrichtung zur Kalibrierung mindestens eines Sensors, insbesondere eines Um feldsensors, eines Fahrzeugs (1), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mindestens ein Kalibrierobjekt (2) und mindestens eine Kame ra (3) umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Auswertung von Bilddaten der mindestens einen Kamera (3) ferner eine Recheneinheit (6) umfasst, die mit der min destens einen Kamera (3) in datenübertragender Weise verbunden ist.
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