DE102005041536A1 - Night vision system for use in motor vehicle, has processing device for providing difference between photocopies of surrounding area of motor vehicle, where provided difference is represented on projector of head-up display and windscreen - Google Patents

Night vision system for use in motor vehicle, has processing device for providing difference between photocopies of surrounding area of motor vehicle, where provided difference is represented on projector of head-up display and windscreen Download PDF

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Abstract

The system has a pulsed light source (2) e.g. LED, for illuminating a surrounding area of a motor vehicle (1). A photocopy of the surrounding area is taken with a blue print of the light source. Another photocopy of the surrounding area is taken with a light pulse of the light source. A processing device (4) provides a difference between the photocopies. The provided difference is represented on a projector (5) of a head-up display and a windscreen (6). An independent claim is also included for a method for displaying a surrounding area during bad visibility conditions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nightvisionsystem, bei dem die Umgebung mittels einer Aufnahmevorrichtung aufgenommen und auf einer Anzeige dargestellt wird und ein Verfahren zur Darstellung der Umgebung bei schlechten Sichtverhältnissen, insbesondere bei Nacht wobei die Umgebung aufgenommen und auf einer Anzeige dargestellt wird. Aus dem Stand der Technik sind derartige Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei dem mittels Infrarotreinrichtungen ein Bild der Umgebung aufgenommen und auf einer Anzeige dargestellt wird. Bei bekannten Vorrichtungen werden entweder Ferninfrarot, Nahinfrarot oder eine Kombination von Fern- und Nahinfrarotvorrichtungen eingesetzt, um ein Bild der Umgebung aufzunehmen und auf einer Anzeige darzustellen. Hierbei ergeben sich jedoch Probleme, wenn derartige Systeme nicht allein eingesetzt werden sondern beispielsweise bei Kraftfahrzeugen auch bei entgegenkommenden Fahrzeugen entsprechende Systeme angeordnet sind, da es dann zu einer Blendung der Infrarotaufnahmevorrichtungen kommt und so die Umgebung nicht oder nur beeinträchtigt dargestellt werden kann. Deshalb ist schon vereinzelt vorgeschlagen worden, die Lichtquellen und Aufnahmevorrichtungen zu polarisieren, so dass sich beispielsweise Systeme auf sich begegnenden Fahrzeugen nicht gegenseitig beeinträchtigen. Eine derartige Polarisation reduziert die nutzbare Lichtmenge beträchtlich. Außerdem beeinträchtigen sich entgegenkommende Fahrzeuge mit unpolarisierten Lichtquellen, wie beispielsweise die üblichen Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen zumindest teilweise die Aufnahmevorrichtungen.The The invention relates to a night vision system in which the environment by means of a recording device recorded and displayed on a display is and a method of representing the environment in bad Visibility, especially at night taking the environment and on one Display is displayed. From the prior art are such Devices and methods are known in which by means of infrared devices a picture of the environment was taken and displayed on a display becomes. In known devices either far-infrared, Near-infrared or a combination of far and near infrared devices used to take a picture of the environment and on a display display. However, there are problems when such Systems are not used alone but for example at Motor vehicles also oncoming vehicles corresponding systems are arranged, since then there is a glare of the infrared receiving devices comes and so the environment can not be displayed or only impaired. Therefore, it has already been suggested isolated, the light sources and polarize cradles so that, for example Systems on encountered vehicles do not interfere with each other. Such polarization considerably reduces the usable amount of light. Furthermore impair oncoming vehicles with unpolarized light sources, such as the usual Headlamps of motor vehicles at least partially the recording devices.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Nightvisionsystem und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, bei dem die Darstel lung der Umgebung wesentlich verbessert ist. Dies wird bei einem Nightvisionsystem dadurch erreicht, dass es eine gepulste Lichtquelle zur Beleuchtung der Umgebung aufweist, dass während der Lichtpause der gepulsten Lichtquelle eine erste Aufnahme aufgenommen wird, dass während der Lichtpulse der gepulsten Lichtquelle eine zweite Aufnahme aufgenommen wird, dass das Nightvisionsystem eine Subtrahiereinrichtung zur Bildung der Differenz zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme aufweist und dass die Anzeige die Differenz zwischen der ersten und zweiten Aufnahme darstellt. Hierdurch wird erreicht, dass Lichtquellen nicht mit ihrer eigenen Lichtintensität die Aufnahmevorrichtung stören können, sondern nur die zusätzlich von der gepulsten Lichtquelle ausgesandte Lichtmenge dargestellt wird. Durch diese Differenzbildung werden auch Objekte, die sich in unmittelbarer Nähe von starken Lichtquellen befinden, dargestellt und sind gut wahrnehmbar. Bei einer reinen Differenzbildung kann es bei starken Lichtquellen vorkommen, dass diese im Videobild nicht mehr dargestellt werden, da die starke Lichtquelle auch ohne den zusätzlichen Puls die Aufnahmevorrichtung an der entsprechenden Stelle schon voll aussteuert, so dass beispielsweise ein Scheinwerfer nicht oder nur sehr schwach dargestellt wird. Deshalb ist es vorteilhaft, die erste Aufnahme vor der Differenzbildung mit einem Faktor zwischen 0,1 und 1 zu multiplizieren und das so erhaltene Produkt von der zweiten Aufnahme abzuziehen. Hierdurch wird erreicht, dass auch starke Lichtquellen angemessen hell dargestellt werden. Der Faktor kann hierbei statisch fest vorgegeben sein. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn das vorhandene Fremdlicht bewertet wird und entsprechend der Bewertung der Faktor ausgewählt wird. Beispielsweise sollte bei nicht vorhandenem Fremdlicht der Faktor 1 beibehalten werden, bei besonders starkem Fremdlicht ca. 0,5 betragen. In Extremfällen kann der Faktor auch bis zu 0,1 betragen.task The invention is therefore a night vision system and a corresponding Specify a method in which the presentation of the environment is essential is improved. This is achieved in a night vision system by that it has a pulsed light source to illuminate the environment, that while the blueprint of the pulsed light source recorded a first shot will that while the light pulses of the pulsed light source recorded a second shot is that the night vision system to a subtractor for Forming the difference between the first shot and the second Recording and that the display is the difference between the represents first and second recording. This will achieve that light sources do not use their own light intensity the recording device to disturb can, but only the extra represented by the pulsed light source emitted amount of light becomes. By this difference also objects become themselves close of strong light sources are shown and are easily perceived. at a pure difference formation can occur with strong light sources, that these are no longer displayed in the video image, because the strong Light source without the additional Pulse the recording device at the appropriate point already full controls, so that, for example, a headlight is not or only is shown very weak. That's why it's beneficial to be the first one Recording before difference formation with a factor between 0.1 and multiply 1 and the product thus obtained from the second Subtract recording. This ensures that even strong light sources be displayed appropriately bright. The factor can be static be fixed. But it is particularly advantageous if the existing ambient light is evaluated and according to the rating the factor selected becomes. For example, in the absence of extraneous light of Factor 1 can be maintained, with particularly strong extraneous light approx. 0.5. In extreme cases the factor can also be up to 0.1.

Durch die Differenzbildung wird zusätzlich erreicht, dass statische Bildfehler der Bildaufnahmevorrichtung, zum Bei spiel das Fix-Pattern-Rauschen, das Nachziehen, von hellen, überstrahlten Bildbereichen aus dem resultierenden Bild entfernt oder zumindest stark reduziert werden auf teilweise ein Niveau unterhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle des Menschen.By the subtraction is additionally achieved that static aberrations of the image pickup device, for example the fix pattern noise, the tightening, of bright, outshone Image areas removed from the resulting image or at least be greatly reduced to a level partially below the threshold of perceivability of the human.

Die Pulslichtquelle strahlt Vorteilhafterweise in nahinfraroten spektralen Bereichen die Energie ab. So kann mit einer normalen Videokamera das Bild erfasst werden, da diese Kameras auch den nahinfraroten Spektralbereich mit aufnehmen.The Pulsed light source radiates advantageously in near-infrared spectral Areas the energy. So can with a normal video camera the picture will be captured, as these cameras are also the near-infrared Include spectral range.

Die Pulslichtquelle ist Vorteilhafterweise als lichtemittierende Diode (LED) ausgestaltet, insbesondere als Laser. Hierdurch wird mit weniger aufzunehmender Energie eine große Lichtintensität erreicht. Wenn eine Detektionsvorrichtung vorhanden ist, die externe Pulslichtquellen detektiert und die eigene Lichtquelle dann so gepulst wird, dass die Pulse der eigenen Lichtquelle in die Pulspausen der externen Lichtquellen fallen, wird erreicht, dass die externen Lichtpulse die eigenen Aufnahmen nicht stören. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auch die Pausenaufnahmen während der Pulspausen der externen Lichtquellen ausgeführt werden.The Pulsed light source is advantageously as a light emitting diode (LED) configured, in particular as a laser. This will be less a large energy to be absorbed Light intensity reached. If a detection device is present, the external Pulse light sources detected and the own light source then pulsed is that the pulses of its own light source in the pauses of the pulse external light sources fall, it is achieved that the external light pulses Do not disturb your own recordings. Farther it is advantageous, although the pause recordings during the Pulse pauses of the external light sources are performed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Nightvisionsystem mit einer Kommunikationseinheit von anderen Nightvisionsystemen verbunden wird und so die Pulse der einzelnen Systeme aufeinander abstimmbar sind. So ist es möglich, die Pulse so zu synchronisieren, dass hintereinander fahrende Fahrzeuge gleichzeitig Pulse aussenden und so der beleuchtete Bereich noch erweitert wird, gleichzeitig aber bei entgegenkommenden Fahrzeugen die Pulsfrequenz so zu wählen, dass die Pulse der entgegenkommenden Fahrzeuge nicht zu Zeitpunkten ausgesandt werden, in denen eigene Aufnahmen ausgeführt werden.It is particularly advantageous if the night vision system is connected to a communication unit of other night vision systems and thus the pulses of the individual systems can be tuned to one another. It is thus possible to synchronize the pulses in such a way that vehicles driving one behind the other emit pulses at the same time and thus illuminate the lights range is still extended, but at the same time to select the pulse rate in oncoming vehicles so that the pulses of the oncoming vehicles are not sent at times in which their own recordings are performed.

Wenn das Nightvisionsystem in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, ist es besonders vorteilhaft, die Anzeige als Head-up Display auszubilden. Hierdurch wird erreicht, dass ein Benutzer des Kraftfahrzeuges die Anzeige wahrnehmen kann, während er gleichzeitig in seine Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug blickt.If the night vision system is built into a motor vehicle, it is particularly advantageous to form the display as a head-up display. This ensures that a user of the motor vehicle the Ad can perceive while he is at the same time looking in his direction of travel in front of the vehicle.

Die Erfindung wird nach folgend Anhand der Figuren für besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the figures for particularly preferred embodiments shown. Show it:

1 zwei Kraftfahrzeuge, wobei in ein Kraftfahrzeug ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nightvisionsystems eingebaut ist; 1 two motor vehicles, wherein an embodiment of a night vision system according to the invention is installed in a motor vehicle;

2 eine Darstellung der in 1 vorhandenen Anzeige und Windschutzscheibe; 2 a representation of in 1 existing display and windshield;

3 ein Ablaufdiagramm eines entsprechenden Verfahrens 3 a flowchart of a corresponding method

In 1 weist ein Kraftfahrzeug 1 eine Pulslichtquelle 2, eine Aufnahmevorrichtung 3, eine Verarbeitungsvorrichtung 4, einen Projektor 5 eines Head-up Displays und eine Windschutzscheibe 6 auf. Weiterhin ist in dem Kraftfahrzeug 1 ein Auge E eines Kraftfahrers zu erkennen. Weiterhin erkennt man in 1 ein Kraftfahrzeug 7 und eine Person P. Die Aufnahmevorrichtung 3 nimmt die Umgebung des Kraftfahrzeuges auf, abwechselnd mit und ohne Beleuchtung durch die Pulslichtquelle 2. Dann werden die Differenzen der Aufnahmen in der Verarbeitungsvorrichtung 4 gebildet und die so gefundene Differenz mittels des Projektors 5 des Head-up Displays auf der Windschutzscheibe 6 dargestellt. So kann ein Kraftfahrer mit seinem Auge E ein Bild B wahrnehmen und gleichzeitig die vor seinem Kraftfahrzeug befindliche Umgebung. Das durch den Projektor 5 des Head-up Displays auf die Windschutzscheibe 6 projizierte Bild B, das von dem Auge E eines Kraftfahrzeuges als Anzeige außerhalb des Kraftfahrzeuges wahrnehmbar ist, zeigt 2. Der Projektor 5 des Head-up Displays projiziert sowohl das Bild der Person P als auch das Bild des Kraftfahrzeuges 7, da diese von der Pulslichtquelle 2 erfasst wurden. Die Scheinwerfer des Kraftfahrzeuges strahlen auf der Anzeige nicht, da das Differenzbild einen dunklen Scheinwerfer ergibt, wobei die Ränder des Scheinwerfers heller er scheinen als die Zentren der Scheinwerfer. Dieses Phänomen kann dadurch ausgeglichen werden, dass die erste Aufnahme (bei nicht vorhandenem Pulslichtimpuls) mit einem Faktor kleiner als 1 multipliziert wird und so das Licht des Scheinwerfers nicht vollständig abgezogen und somit weiterhin dargestellt wird und wahrnehmbar bleibt. Die tatsächlich wahrnehmbare Umgebung hinter der Windschutzscheibe 6 ist in 2 nicht dargestellt.In 1 has a motor vehicle 1 a pulsed light source 2 , a cradle 3 , a processing device 4 , a projector 5 a head-up display and a windshield 6 on. Furthermore, in the motor vehicle 1 to recognize an eye E of a motorist. Furthermore one recognizes in 1 a motor vehicle 7 and one person P. The cradle 3 takes the environment of the motor vehicle, alternately with and without illumination by the pulse light source 2 , Then, the differences of the recordings in the processing device 4 formed and the difference thus found by means of the projector 5 the head-up display on the windshield 6 shown. Thus, a motorist can perceive an image B with his eye E and at the same time the environment in front of his motor vehicle. That through the projector 5 of the head-up display on the windshield 6 Projected image B, which is perceived by the eye E of a motor vehicle as an indication outside the motor vehicle, shows 2 , The projector 5 the head-up display projects both the image of the person P and the image of the motor vehicle 7 as these are from the pulsed light source 2 were recorded. The headlights of the motor vehicle do not emit on the display because the differential image gives a dark headlight, the edges of the headlight seem brighter than the centers of the headlights. This phenomenon can be compensated for by multiplying the first image (with no pulsed light pulse present) by a factor of less than 1, so that the light of the headlight is not completely subtracted and thus continues to be displayed and remains perceptible. The actual perceptible environment behind the windshield 6 is in 2 not shown.

Den Ablauf des entsprechenden Verfahrens zeigt 3. Zunächst wird in Kasten 21 eine erste Aufnahme ohne Lichtimpuls durchgeführt, in Kasten 22 eine zweite Aufnahme mit einem Lichtimpuls durchgeführt, in Kasten 23 die erste Aufnahme mit einem Faktor kleiner 1 multipliziert und in Kasten 24 die Differenz der in den Kästen 22 und 23 erhaltenen Ergebnisse gebildet und anschließend in Kasten 25 auf einer Anzeige dargestellt. Es ist auch möglich, statt der ersten Aufnahme die zweite Aufnahme mit einem Faktor kleiner als eins zu multiplizieren und diese Differenz dann darzustellen. Hierbei ist aber zu beachten, dass die so erhaltene Differenz einer Negativdarstellung entspricht.The sequence of the corresponding procedure shows 3 , First, in box 21 a first shot without light pulse carried out in box 22 a second shot with a light pulse carried out in box 23 the first shot multiplied by a factor less than 1 and put in box 24 the difference in the boxes 22 and 23 obtained results and then in box 25 shown on a display. It is also possible, instead of the first recording, to multiply the second recording by a factor smaller than one and then to represent this difference. However, it should be noted that the difference thus obtained corresponds to a negative representation.

Claims (12)

Nightvisionsystem, bei dem die Umgebung mittels einer Aufnahmevorrichtung (1) aufgenommen und auf einer Anzeige (5, 6) dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es eine gepulste Lichtquelle (2) aufweist zur Beleuchtung der Umgebung, dass während der Lichtpausen der gepulsten Lichtquelle (2) eine erste Aufnahme aufgenommen wird, dass während der Lichtpulse der gepulsten Lichtquelle (2) eine zweite Aufnahme aufgenommen wird, dass das Nightvisionsystem eine Subtrahiervorrichtung zur Bildung der Differenz zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme aufweist, dass die so gebildete Differenz auf der Anzeige (5, 6) dargestellt wird.Night vision system in which the environment by means of a recording device ( 1 ) and on a display ( 5 . 6 ), characterized in that it is a pulsed light source ( 2 ) to illuminate the environment that during the blueprints of the pulsed light source ( 2 ) a first image is recorded that during the light pulses of the pulsed light source ( 2 a second picture is taken, that the night vision system has a subtracting device for forming the difference between the first picture and the second picture, that the difference thus formed on the display ( 5 . 6 ) is pictured. Nightvisionsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Multipliziereinrichtung zur Multiplikation der ersten Aufnahme mit einem Faktor der Größe 0,1–1 aufweist.Night vision system according to claim 1, characterized that there is a multiplier for multiplying the first Recording with a factor of size 0.1-1. Nightvisionsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslichtquelle (in nahinfrarotem Spektralbereich) Energie abstrahlt.Night vision system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the pulsed light source (in the near-infrared spectral range) energy radiates. Nightvisionsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslichtquelle (2) als Leuchtdiode ausgestaltet ist.Night vision system according to one of the preceding claims, characterized in that the pulsed light source ( 2 ) is designed as a light emitting diode. Nightvisionsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulslichtquelle als Laser ausgestaltet ist.Night vision system according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse light source is designed as a laser is. Nightvisionsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionsvorrichtung vorhanden ist, die externe gepulste Lichtquellen detektiert, dass die eigene Pulslichtquelle (2) so gepulst wird, dass die Pulse in die Pulspausen der externen Pulslichtquelle fallen.Night vision system according to one of the preceding claims, characterized in that a detection device is provided which detects external pulsed light sources that the own pulse light source ( 2 ) is pulsed so that the pulses fall within the pauses of the external pulse light source. Nightvisionsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nightvisionsystem mit einer Kommunikationsvorrichtung verbunden ist, dass die Kommunikationseinrichtung mit einer Kommunikationseinrichtung eines anderen Nightvisionsystems verbunden ist und die Impulse entsprechend abgestimmt werden.Night vision system according to one of the preceding claims, characterized in that the night vision system is provided with a communication device connected to the communication device with a communication device another night vision system is connected and the pulses accordingly be matched. Nightvisionsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist.Night vision system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is installed in a motor vehicle. Nightvisionsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige als Head-up Display (5, 6) ausgebildet ist.Night vision system according to claim 8, characterized in that the display as a head-up display ( 5 . 6 ) is trained. Verfahren zur Darstellung der Umgebung bei schlechten Sichtverhältnissen, insbesondere bei Nacht, wobei die Umgebung aufgenommen und auf einer Anzeige (5, 6) dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebung ein erstes Mal aufgenommen wird und somit eine erste Aufnahme erhalten wird, dass die Umgebung während eines Lichtimpulses ein zweites Mal aufgenommen wird und eine zweite Aufnahme erhalten wird, dass die erste Aufnahme von der zweiten Aufnahme subtrahiert wird und die Differenz der beiden Aufnahmen auf der Anzeige (5, 6) dargestellt wird.Method for displaying the environment in poor visibility conditions, in particular at night, the environment being recorded and displayed on a display ( 5 . 6 ), characterized in that the environment is recorded a first time and thus a first image is obtained, that the environment is recorded a second time during a light pulse and a second image is obtained, that subtracts the first image from the second image and the difference between the two shots on the display ( 5 . 6 ) is pictured. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme vor der Subtrak tion mit einem Faktor (0,1–1) multipliziert wird und das so erhaltene Produkt von der zweiten Aufnahme abgezogen wird.Method according to claim 10, characterized in that that the first image is multiplied by a factor (0.1-1) before subtraction is removed and the product thus obtained from the second recording becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die darzustellende Differenz auf die Windschutzscheibe (6) eines Kraftfahrzeuges (1) projiziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the difference to be displayed on the windshield ( 6 ) of a motor vehicle ( 1 ) is projected.
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