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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Sichtbarkeit
eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes System und ein entsprechendes Fahrzeug.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, die das
von einem Fahrzeug abgestrahlte Licht steuern. Solche Verfahren
dienen beispielsweise zur Ausleuchtung relevanter Fahrbahnbereiche,
Hindernisse und dergleichen. Ferner gibt es Verfahren, die das Fahrzeuglicht
in Abhängigkeit von der Ausleuchtung der Fahrzeugumgebung steuern
oder z. B. Nebelscheinwerfer in Abhängigkeit von Wetterverhältnissen
aktivieren. Die Steuerung der Ausleuchtung der Umgebung eines Fahrzeugs
ist für den Fahrer vorteilhaft, da er für die
aktuelle Verkehrssituation wichtige Fahrbahnbereiche besser sehen
kann.
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Die
Druckschrift
FR 2 907
068 A3 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Lichtintensität
im hinteren Bereich eines Fahrzeugs gemessen wird und die gemessene
Lichtintensität mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen
wird. Liegt die Lichtintensität über dem Schwellwert,
wird eine mangelnde Sichtbarkeit des Fahrzeugs festgestellt und
entsprechende Maßnahmen eingeleitet. Insbesondere kann
der Fahrer durch ein Warnlicht gewarnt werden oder das Vorderlicht
des Fahrzeugs automatisch eingeschaltet werden. Durch das Verfahren
dieser Druckschrift wird zwar ein Maß für eine
Sichtbarkeit des Fahrzeugs anhand der Beleuchtung hinter dem Fahrzeug ermittelt,
jedoch berücksichtigt das Verfahren nicht ausreichend die
subjektive Sichtbarkeit des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer.
Von dieser subjektiven, durch menschliche Augen wahrgenommenen Sichtbarkeit
hängt das rechtzeitige Wahrnehmen des Fahrzeugs und somit
auch das Verhalten des Verkehrsteilnehmers und das Kollisionsrisiko
ab. Die subjektive Sichtbarkeit hängt von weit mehr Faktoren
ab, als nur von den Lichtverhältnissen, z. B. von der momentanen
Fahrsituation und der Situation der anderen Verkehrsteilnehmer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Ermittlung der Sichtbarkeit
eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem ein situationsbezogenes Sichtbarkeitsmaß des
Fahrzeugs bestimmt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch
1 oder das System gemäß Patentanspruch 27 oder
das Fahrzeug gemäß Patentanspruch 29 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
definiert.
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Die
abhängigen Ansprüche zeigen ebenso vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. Systems bzw. Fahrzeugs. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung
sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erste
Lichtverteilung umfassend eine Helligkeitsverteilung und/oder Spektralverteilung
von Leuchtflächen am Fahrzeug und/oder in einer Umgebung
des Fahrzeugs ermittelt, wobei zumindest die Helligkeits- und/oder
Spektralverteilung in der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe von einem
oder mehreren Sensierungsmitteln am Fahrzeug ermittelt wird. Gegebenenfalls
kann auch die Helligkeits- und/oder Spektralverteilung am Fahrzeug
mit entsprechenden Sensierungsmitteln oder durch das Auslesen der
zumindest teilweise im Fahrzeug gespeicherten Werte ermittelt werden.
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Unter
dem Begriff Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Luftfahrzeug
oder ein Wasserfahrzeug gemeint sein. Zusätzlich sind im Sinne
der Erfindung ein autonomes Fahrzeug, z. B. ein autonomes Nutz-
oder Erkundungsfahrzeug und/oder ein mobiler Roboter, als Fahrzeug
zu verstehen.
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Unter
einer Leuchtfläche kann sowohl eine selbstleuchtende Fläche
als auch eine reflektierende, lichtbrechende oder fluoreszierende
Fläche verstanden werden. Eine Leuchtfläche kann
auch eine Fläche sein, die sowohl selbst leuchtet als auch
das Licht reflektieren oder brechen kann, wie z. B. die Windschutzscheibe
eines Fahrzeugs. Eine Leuchtfläche kann auch eine Fahrzeugleuchte
sein. Die Unterteilung in Leuchtflächen kann z. B. nach
geometrischen Aspekten gemacht werden. So können z. B. Objekte,
die sich nahe voneinander befinden, oder deren Teile eine Leuchtfläche
bilden, während ein weiter beabstandet angeordnetes Objekt
oder ein Teil davon als andere Leuchtfläche eingestuft
wird. Es ist dabei besonders vorteilhaft, eine Punktmenge der ersten
Lichtverteilung mit ähnlichen Eigenschaften als eine Leuchtfläche
aufzufassen und/oder weiterzuverarbeiten. Die Leuchtflächen
können gegebenenfalls auch sehr kleine infinitesimale Flächen
sein.
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Die
Leuchtflächen können beliebige Formen aufweisen,
insbesondere können sie auch gekrümmt sein.
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Durch
die erste Lichtverteilung wird erfindungsgemäß somit
eine räumliche Verteilung der Leuchtflächen beschrieben.
Die Lichtverteilung kann als Winkel, Raumwinkel oder Winkelverhältnis
zwischen den Leuchtflächen ermittelt und/oder weiterverarbeitet
werden. Die Ermittlung der ersten Lichtverteilung kann sich auf
das Koordinatensystem des Fahrzeugs oder auf ein globales Koordinatensystem beziehen.
Die weiter unten verwendeten Begriffe einer „Textur” und „Form” stellen
im Sinne der Erfindung einen Sonderfall einer Helligkeits- und/oder Spektralverteilung
dar.
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Erfindungsgemäß wird
die erste Lichtverteilung in eine Perspektive zumindest einer Beobachtungsposition
im Umfeld des Fahrzeugs transformiert, wodurch eine zweite Lichtverteilung
erhalten wird. Schließlich wird ein Sichtbarkeitsmaß des
Fahrzeugs für die zweite Lichtverteilung ermittelt.
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Das
Sichtbarkeitsmaß repräsentiert insbesondere die
Erkennbarkeit des Fahrzeugs und/oder seiner äußeren
Grenzen und/oder der räumlichen Ausrichtung des Fahrzeugs
für das visuelle System des Menschen mit oder ohne Hilfsmittel.
Die Hilfsmittel können beispielsweise eine Infrarotkamera
darstellen. Des Weiteren kann das Sichtbarkeitsmaß auch
die Unterscheidbarkeit des Fahrzeugs von anderen Fahrzeugen oder
sonstigen Objekten berücksichtigen. Das Sichtbarkeitsmaß kann
in der Form der Wahrscheinlichkeit ausgedrückt werden,
mit der das Fahrzeug insbesondere durch ein statistisches menschliches
oder tierisches Sehsystem gesehen bzw. übersehen wird.
Das Sichtbarkeitsmaß kann auch ein Erkennbarkeitsmaß für
künstliche Objekterkennungsverfahren darstellen.
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In
Abhängigkeit von dem ermittelten Sichtbarkeitsmaß können
verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden. Insbesondere
kann die Sichtbarkeit des Fahrzeugs gezielt für einen bestimmten
Verkehrsteilnehmer, einen bestimmten Raumwinkel und dergleichen
erhöht werden. Außerdem kann in Abhängigkeit
von dem ermittelten Sichtbarkeitsmaß eine Warnung bzw.
Signalisierung oder Aktivierung bzw. Steuerung weiterer Systeme
des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Sichtbarkeit des
Fahrzeugs von der entsprechenden Beobachtungsposition im Umfeld
des Fahrzeugs abhängt, von der aus die Lichtverteilung
der einzelnen Leuchtflächen, welche beispielsweise Lichtquellen
im Hintergrund des Fahrzeugs sowie Lichtquellen innerhalb des Fahrzeugs
sein können, betrachtet wird. Diese Beobachtungsposition
kann als eine (virtuelle) Position eines anderen Verkehrsteilnehmers
angesehen werden, der das Fahrzeug aus der Perspektive dieser Beobachtungsposition sieht.
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Das
ermittelte Sichtbarkeitsmaß ist von verschiedenen Größen
abhängig, insbesondere von aktuellen Kontrastverhältnissen
sowie von der relativen Bewegung des Fahrzeugs zu üblichen
Lichtquellen bzw. Objekten, wie weiter unten noch näher
erläutert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens liegt die ermittelte erste Lichtverteilung in einer solchen
Form vor, in der eine Winkelabhängigkeit der Lichtparameter
der Lichtverteilung enthalten ist. Diese kann z. B. in Form einer
durch Stützpunkte beschriebenen Funktion der Abhängigkeit
der einzelnen Parameter der Lichtverteilung von der Richtung und
gegebenenfalls auch vom Abstand beschrieben werden. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform liegt die erste Lichtverteilung
in einem vektorbasierten Format vor, wobei ein Vektor in diesem
Format die Richtung anzeigt, in der sich die entsprechende Leuchtfläche
befindet, und als Attribut die zugehörigen Lichtparameter
und/oder die im Folgenden betrachteten Abstrahlcharakteristika der
jeweiligen Leuchtfläche enthält.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Transformation der ersten Lichtverteilung basierend
auf einer Koordinatentransformation durchgeführt, welche
die Position und/oder die Strahlenwinkel der Leuchtflächen
in die Perspektive der zumindest einen Beobachtungsposition transformiert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Transformation der ersten Lichtverteilung basierend
auf einer Simulation der Lichtausbreitung im System aus dem Fahrzeug
und zumindest Teilen der Umgebung durchgeführt. Es wird
somit rechnergestützt aus der ermittelten ersten Lichtverteilung
ein Modell der Lichtflächen mit ihren Abstrahlcharakteristika
räumlich erstellt, und dieses Modell kann dann wiederum rechnergestützt
mit bekannten Transformationen in die Perspektive der zumindest
einen Beobachtungsposition gewandelt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden ein oder mehrere Kontrastverhältnisse
zwischen Leuchtflächen, insbesondere zwischen dem Fahrzeug
und der Umgebung des Fahrzeugs, innerhalb der zweiten Lichtverteilung ermittelt,
wobei das Sichtbarkeitsmaß von dem oder den Kontrastverhältnissen
abhängt. Unter dem Kontrastverhältnis ist dabei
ein Maß für den Unterschied zwischen den Helligkeits-
und/oder Spektralverteilungen von verschiedenen Leuchtflächen
und/oder innerhalb einer Leuchtfläche. Der Unterschied
kann z. B. auch in Form eines Gradienten ausgedrückt werden.
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Das
Kontrastverhältnis kann gegebenenfalls auch über
eine Funktion ermittelt werden, welche die jeweiligen räumlichen
Verläufe der Helligkeit bzw. spektralen Verteilung der
einzelnen Leuchtflächen beschreibt, gegebenenfalls abhängig
vom Raumwinkel der Beobachtungsposition bzw. der Distanz zur Beobachtungsposition.
Das Kontrastverhältnis kann somit auch den Unterschied
zwischen den gemittelten Helligkeiten bzw. gemittelten spektralen
Verteilungen von zwei Leuchtflächen repräsentieren,
wobei die Helligkeit bzw. spektrale Verteilung über die
Ausdehnung der jeweiligen Leuchtfläche gemittelt ist. Als Kontrastverhältnis
wird insbesondere ein Kontrastverhältnis zwischen dem Fahrzeug
und der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt. Insbesondere kann das
Kontrastverhältnis zwischen den Leuchtflächen des
Fahrzeugs, welche die geometrischen Grenzen bzw. die Abmessungen
des Fahrzeugs kennzeichnen, und den Leuchtflächen der Umgebung,
insbesondere den nicht durch das Fahrzeug verdeckten Leuchtflächen,
bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist die Ermittlung des Kontrastverhältnisses
zwischen den Leuchtflächen, die in Bezug auf bestimmte Beobachtungspositionen
die geometrischen Grenzen des Fahrzeuges bilden, und den Leuchtflächen aus
der Umgebung, die in einem im Wesentlichen benachbarten Raumwinkel
zu den geometrischen Grenzen des Fahrzeuges sichtbar sind. Das Sichtbarkeitsmaß kann
ferner auch aus lokalen Kontrastverhältnissen von Teilbereichen
innerhalb der zweiten Lichtverteilung ermittelt werden.
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Wie
sich aus den obigen Ausführungen ergibt, ist in dem erfindungsgemäßen
Verfahren die tatsächliche Erkennung eines Verkehrsteilnehmers
an der zumindest einen Beobachtungsposition nicht erforderlich.
Das bietet einen bedeutenden Vorteil, da Verfahren zur automatischen
Erkennung von Verkehrsteilnehmern meistens aufwändig und
oft nicht hinreichend verlässlich sind. Für das
erfindungsgemäße Verfahren reicht die Annahme
eines „virtuellen” Beobachters an der Beobachtungsposition
aus, in dessen Perspektive die erste Lichtverteilung transformiert
wird. Vorzugsweise wird die Beobachtungsposition derart gewählt,
dass davon ausgegangen werden kann, dass sich mit hoher Wahrscheinlichkeit ein
Verkehrsteilnehmer an dieser Beobachtungsposition befindet. Beispielsweise
kann die Beobachtungsposition auf einer vorausberechneten Trajektorie
des Fahrzeugs liegen, wo der Aufenthalt von einem weiteren Verkehrsteilnehmer
mit hohen Kollisionsrisiken verbunden ist. Die Beobachtungsposition kann
in einem ausgedehnten Abschnitt der Fahrbahn für eine bestimmte
Länge, z. B. auf einer gegenüberliegenden Spur,
angenommen werden.
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Vorteilhafterweise
kann das Sichtbarkeitsmaß des Fahrzeugs auch abhängig
von der jeweiligen Verkehrssituation weiter ausgewertet werden.
In einigen Verkehrssituationen, wie z. B. Parken und Rangieren,
ist es extrem wichtig, ob die Formen der Fahrzeuggrenzen, z. B.
Krümmungen der Stoßstange, Höhe seitlicher
konvexer Flächen, sowohl für den Beobachter als
auch für den Fahrer selbst sichtbar sind. Bei der Bewegung
des Fahrzeugs auf einer Schnellstraße sind solche Formen
wiederum relativ unwichtig, dafür müssen aber
die Abmessungen, die Lichter und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs klar
erkennbar sein. Der Wert des Sichtbarkeitsmaßes kann somit
abhängig von der Situation, insbesondere zur Einleitung
automatischer Maßnahmen zu ihrer Steuerung oder Regelung,
bestimmt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Sichtbarkeitsmaß aus
mehreren Teilsichtbarkeitsmaßen einzelner Fahrzeugteile
ermittelt. Spezielle Kombinationen dieser einzelnen Teilsichtbarkeitsmaße
können – z. B. trotz eines an sich relativ niedrigen
Werts – zur Erkennung des Fahrzeugs als solches ausreichend
sein.
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Besonders
bevorzugt kann aus den Teilsichtbarkeitsmaßen einzelner
Leuchtflächen bzw. Leuchtflächengruppen des Fahrzeuges
eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Klassen der Wahrnehmbarkeit
des Fahrzeuges abgeleitet werden. Solche Klassen der Wahrnehmbarkeit
können z. B. sein:
- – „Wahrnehmbarkeit
der Anwesenheit des Fahrzeugs als ein Objekt”;
- – „Wahrnehmbarkeit, die die Erkennung des
Fahrzeugs als Fahrzeug, insbesondere Fahrzeug bestimmter Art, z.
B. PKW, LKW, Motorrad, erlaubt”;
- – „Wahrnehmbarkeit der Außenabmessungen und
Ausrichtung des Fahrzeugs”;
- – „Wahrnehmbarkeit der Form der Flächen
des Fahrzeugs”.
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Besonders
bevorzugt kann aus der Kombination der Teilsichtbarkeitsmaße
der Leuchtflächen oder Leuchtflächengruppen des
Fahrzeugs mindestens ein Maß für die visuelle
Wirkung des Fahrzeugs, insbesondere für seine ästhetische
Wirkung, ermittelt werden. Die Leuchtflächen oder Leuchtflächengruppen
des Fahrzeugs können dabei Designelemente, Zierleisten,
durch die Lichtquellen des Fahrzeugs beleuchtete oder hinterleuchtete
Kanten und Krümmungen des Fahrzeuges, Elemente eines Signallichts etc.
sein. Somit wird ein objektives Maß für das Zusammenwirken
verschiedener Form- und Lichtelemente in Bezug auf die visuelle
Wirkung des gesamten Fahrzeugs, insbesondere in Abhängigkeit
von oben diskutierten Randbedingungen, ermittelt und/oder z. B.
durch Steuerung der Leuchtflächen des Fahrzeuges gesteuert.
Somit wird automatisch, bezogen auf eine bestimmte Beobachtungsposition und
z. B. in Abhängigkeit von der Verkehrssituation, Helligkeit,
Farbe und den Texturen der Umgebung, ermittelt, wie die visuelle
Wirkung des Fahrzeugs ist. Insbesondere kann die visuelle Wirkung
des Fahrzeugs und/oder seiner einzelnen Designelemente in Bezug
auf vorgegebene Formeln und Abhängigkeiten, die ein Maß für
die visuelle Wirkung des Fahrzeugs kennzeichnen, ermittelt werden.
Die vorgegebenen Formeln und Abhängigkeit können
anhand der Designvorgaben, z. B. nach allgemein bekannten Gegebenheiten
der harmonischen Wirkung der Formen bzw. der Farblehre, erstellt
werden. Diese Formeln und Abhängigkeiten können
auch in Abhängigkeit von Bedienaktionen des Nutzers ermittelt und/oder
gesteuert werden. Für den Nutzer des Fahrzeuges stellt
die Wirkung des Designs des Fahrzeugs bei verschiedenen Verkehrssituationen
einen großen Wert dar. Dieser Wert kann sowohl ein ästhetischer
Wert als auch ein Unterscheidungsmerkmal oder Ausdruck übriger
Merkmale des Fahrzeugs, z. B. besonderer Designelemente, sein. Designelemente
können z. B. die Anordnung von konkaven und konvexen Flächen,
Kanten und Krümmungen sein. Durch die automatische Ermittlung
der visuellen Wirkung, z. B. auch aus bestimmten Perspektiven, steigt der
Nutzungsgrad bzw. die Wirkung dieser meistens sehr kostbaren Designelemente.
Besonders vorteilhaft ist die Ermittlung mehrerer Maße
für die visuelle Wirkung, die z. B. verschiedene Aspekte
der Wirkung kennzeichnen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden in der zweiten Lichtverteilung das Fahrzeug und/oder
eine oder mehrere, außerhalb des Fahrzeugs liegende Leuchtflächen
als Leuchtflächen einer bestimmten Art, insbesondere als
Lichtquellen, identifiziert bzw. klassifiziert. Somit kann beispielsweise
eine reflektierende Leuchtfläche von einer aktiv leuchtenden
Fläche, z. B. abhängig von der Form und/oder Spektralverteilung,
mit der die Fläche leuchtet, unterschieden werden. Insbesondere
können auch Fahrlichtscheinwerfer und Signallichter durch
ihre Form, ihre Spektralverteilung, ihr zeitliches Verhalten automatisch
zu einer jeweiligen Klasse von Lichtquellen zugeordnet werden. Eine
Art von Lichtquellen im Straßenverkehr können
z. B. Wechselstromlichtquellen sein. Diese werden mit einer bestimmten
Netzfrequenz, z. B. 50 Hz oder 60 Hz, betrieben und besitzen daher
in der Regel die Eigenschaft, ein für das menschliche Auge kaum
sichtbares Flimmern mit der Frequenz von 100 Hz bzw. 120 Hz zu haben.
Die vom Stromnetz betriebenen Leuchten und die Wirkung des Lichts
dieser Leuchten auf die Leuchtflächen der Umgebung sind außerdem
durch die Phase der Flimmerfrequenz gekennzeichnet. Mit Mitteln
der Sensorik kann dieses Flimmern unschwer automatisch erkannt werden. Gleichstromlichtquellen,
z. B. Fahrzeuglichter, sind im Gegensatz dazu an diese Frequenzen
nicht gebunden. Somit können die Klassen beweglicher und unbeweglicher
Leuchtflächen unschwer, z. B. bei der Erfassung der ersten
Lichtverteilung, automatisch erkannt und voneinander unterschieden
werden. Die Zuordnung der Leuchtflächen zu der einen oder
der anderen Klasse im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist sehr vorteilhaft, da diese Zuordnung mit einer weiteren Eigenschaften
der jeweiligen Klassen verknüpft werden kann, z. B. mit
der Eigenschaft, dass Netzfrequenzleuchtquellen unbeweglich und von
der durchschnittlichen Leuchtstärke meist unverändert
sind.
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Bei
der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes des Fahrzeugs können
insbesondere auch die Eigenschaften von vorbestimmten Lichtquellen,
insbesondere die Abstrahlungscharakteristika von vorbestimmten Lichtquellen,
berücksichtigt werden. Es sind somit in dem Verfahren Eigenschaften
von vorbestimmten Lichtquellen vorab bekannt, und zur Klassifikation
der Lichtquellen in der ermittelten ersten bzw. zweiten Lichtverteilung
wird ein Vergleich der Eigenschaften der Leuchtflächen
mit den Eigenschaften der vorbestimmten Lichtquellen durchgeführt.
Somit kann eine Leuchtfläche, z. B. ein Blinklicht eines
Fahrzeugs, anhand seiner Spektralverteilung als solches erkannt
werden und zu der Klasse der Blinklichter zugeordnet werden. Hierdurch
kann wiederum ein Rückschluss auf die zeitliche Eigenschaft
der Leuchtfläche gezogen werden, im Beispiel des Blinklichts
darauf, dass es sich um eine aufblinkende Leuchtfläche
handelt. Eine blinkende Leuchte verändert wiederum die
Sichtbarkeitsverhältnisse im Gesamtsystem und kann bei
der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes berücksichtigt
werden. Erfindungsgemäß kann durch eine Unterscheidung
verschiedener Arten von Leuchtflächen unter anderem auch
auf das erwartete künftige Verhalten der Leuchtflächen
und somit auf die künftige Sichtbarkeit, z. B. bezogen
auf die nächsten zehn Sekunden, geschlossen werden.
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Zu
den oben genannten Abstrahlungscharakteristika gehören
unter Anderem die räumlichen Abstrahlungscharakteristika
der vorbestimmten Lichtquellen. So kann z. B. eine Straßenlaterne
oder eine Tageslichtleuchte eines anderen Fahrzeuges anhand ihrer
Eigenschaften voneinander unterschieden werden, ihre Ausrichtung
im Raum mit Sensierungsmitteln des Fahrzeuges bestimmt werden und ihre
räumlichen Abstrahlungscharakteristika im Zuge der Transformation
der ersten Lichtverteilung in die zweite Lichtverteilung transformiert
werden. Dadurch kann die Präzision des Verfahrens zusätzlich
gesteigert werden.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren können
beliebige Sensierungsmittel zur Ermittlung der Helligkeitsverteilung
und/oder Spektralverteilung von Leuchtflächen in der Umgebung
des Fahrzeugs und gegebenenfalls auch am Fahrzeug verwendet werden.
Beispielsweise kann die Helligkeits- und/oder Spektralverteilung
mittels einer Kamera, gegebenenfalls auch einer 3D-Kamera, oder
sonstiger Sensorik, beispielsweise infrarotbasierter Sensorik, erfasst werden.
Da die Anordnung von Leuchtflächen relativ zum Fahrzeug
erfasst werden kann und die Position der zumindest einen Beobachtungsposition
relativ zum Fahrzeug bekannt ist, kann die erste Lichtverteilung
durch eine Koordinatentransformation, z. B. mittels Anwendung einer
oder mehreren Matrizen, in die zweite Lichtverteilung transformiert
werden. Dabei kann das Sichtbarkeitsmaß insbesondere ein Ist-Kontrastverhaltnis
enthalten, aus dem z. B. die Wahrscheinlichkeit berechnet werden
kann, dass das Fahrzeug übersehen bzw. gesehen, insbesondere als
eine bestimmte Klasse der Wahrnehmung oder visuellen Wirkung gesehen
wird. Diese Wahrscheinlichkeit stellt somit auch einen möglichen
Parameter des Sichtbarkeitsmaßes dar.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfasst die erste und/oder zweite Lichtverteilung vom
Fahrzeug reflektiertes Licht. In einer weiteren Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens können zusätzlich
die Sonne und/oder der Mond als Leuchtflächen in der ersten
und/oder zweiten Lichtverteilung aufgefasst werden, wobei deren
Position relativ zum Fahrzeug insbesondere mittels eines Chronometers
und Kompasses im Fahrzeug und/oder eines Navigationssystems im Fahrzeug
ermittelt wird. Bevorzugt kann anhand einer Information über
das Wetter die Wirkung der Sonne auf die Sichtbarkeit, insbesondere
aus dem bekannten, ermittelten oder angenommenen aktuellen Streuungsgrad
der Strahlen, bestimmt werden.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das
reflektierte Licht mittels eines Datenmodells, welches die geometrischen
Eigenschaften des Fahrzeugs und/oder die Reflexionseigenschaften
mindestens einer Fläche des Fahrzeugs beinhaltet, ermittelt.
Das heißt, aus der ersten bzw. zweiten Lichtverteilung
wird ein Anteil, der reflektiertes Licht darstellt, gemäß einem
entsprechenden Datenmodell extrahiert. Dieser Anteil des reflektierten
Lichts kann dann geeignet bei der Bestimmung des Sichtbarkeitsmaßes
berücksichtigt werden. Beispielsweise kann nur das reflektierte
Licht als ein maßgeblicher Parameter für das Sichtbarkeitsmaß bei
dessen Ermittlung einfließen. Das verwendete Datenmodell
zur Ermittlung des reflektierten Lichts ist insbesondere als ein
vektorbasiertes geometrisches Modell des Fahrzeugs, welches zumindest
teilweise seine Außenflächen umfasst, ausgestaltet.
Es beinhaltet insbesondere die Anordnung, Krümmung oder
Form von Flächen des Fahrzeugmodells sowie zumindest eine
den Flächen zugeordnete Reflexionseigenschaft. Die Reflexionseigenschaft umfasst
insbesondere ein Maß für die Reflektivität, Lichtstreuungseigenschaften
und die spektralen Eigenschaften der betrachteten Reflexionsfläche,
insbesondere deren Farbe. Besonders vorteilhaft ist die Berücksichtigung
von mindestens zwei verschiedenen Reflektionseigenschaften von verschiedenen Flächen
und/oder von derselben Fläche unter verschiedenen Einfallswinkeln.
Das Datenmodell kann beispielsweise als ein CAD-Modell der Außenflächen des
Fahrzeugs, welches mit den jeweiligen Reflektionseigenschaften für
die jeweiligen Flächen versehen wird, ausgestaltet sein,
wobei mit einem rechnergestützten Verfahren aus den Eigenschaften
einfallender Strahlen, den Eigenschaften der Flächen, bekannten
geometrischen Gegebenheiten (z. B. Krümmungen) der räumliche
Verlauf und die Eigenschaften des reflektierten Lichts bestimmt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens beinhalten die Kontrastverhältnisse psychooptische
Kontrastverhältnisse. Psychooptische Kontrastverhältnisse
und deren Einflussgrößen sind dem Fachmann an
sich bekannt. Ein psychoopti sches Kontrastverhältnis beruht
auf den bekannten spezifischen Eigenschaften des Sehsystems des
Menschen, d. h. auf der Fähigkeit dieses Sehsystems, Unterschiede
zwischen unterschiedlich leuchtenden Raumteilen, Farbverläufen, Intensitätsverläufen,
Texturen sowie Kanten eines Objekts unter anderem anhand der räumlichen
und zeitlichen Gradienten unterschiedlicher Lichtparameter wahrzunehmen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens beinhalten die psychooptischen Kontrastverhältnisse
zusätzlich die Adaptionseigenschaften des Sehsystems des
Menschen. Die Ermittlung resultierender Kontrastverhältnisses
kann erfindungsgemäß mittels einer Simulation
des Augenzustands eines realen oder angenommenen Beobachters in
der zumindest einen Beobachtungsposition erfolgen. Dabei kann die
Umgebung und/oder Historie der Lichtverhältnisse berücksichtigt
werden, denen der virtuelle Beobachter ausgesetzt ist und/oder in
naher Vergangenheit ausgesetzt war. In einer bevorzugten Variante
wird das psychooptische Kontrastverhältnis basierend auf
einer Simulation des visuellen Systems eines z. B. statistischen
Fahrers eines entgegenkommenden Fahrzeugs an der Stelle der zumindest
einer Beobachtungsposition ermittelt. Dabei können eine
Reihe von Einflussgrößen, die auf den (gegebenenfalls
virtuellen) Beobachter in dieser Position wirken (würden), berücksichtigt
werden, z. B. der Einfluss einer Windschutzscheibe vor seinen Augen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann analog in
Bezug auf das visuelle System von Tieren angewandt werden. Da das visuelle
System der Tiere teilweise sich deutlich vom menschlichen visuellen
System unterscheidende Eigenschaften insbesondere bezüglich
Farbempfinden, Ortsfrequenzempfinden, Adaptionseigenschaften etc.
aufweist, kann das spezifische Sichtbarkeitsmaß auch für
bestimmte Spezies ermittelt werden. Somit kann z. B. die Sichtbarkeit
eines Kraftfahrzeuges für einen Hirsch ermittelt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden bei der Ermittlung des oder der Kontrastverhältnisse
Texturen und/oder Formen am Fahrzeug und/oder in der Umgebung des
Fahrzeugs berücksichtigt. Es ist dem Fachmann insbesondere
bekannt, die Sichtbarkeit und insbesondere die Erkennbarkeit bestimmter
Objekte nicht nur von der durchschnittlichen Beleuchtung und Farbe
abhängig zu machen, sondern auch von den Texturen des Objekts.
Die Textur ist z. B. von der strukturellen Beschaffenheit einer
Oberfläche, der Verteilung der LEDs einer Leuchte und dergleichen
abhängig. Wenn beispielsweise die durchschnittliche Helligkeit
bzw. Farbe des betrachte ten Objekts der durchschnittlichen Helligkeit
bzw. Farbe des Hintergrunds entspricht bzw. ähnelt, kommt
es für die Sichtbarkeit auf die Differenzierung der vorkommenden
Texturen und/oder Formen des Objekts und des Hintergrunds durch
das Sehsystem an. Durch die Einbeziehung von Texturen bei der Bestimmung
des Kontrastverhältnisses kann somit auch ein Sichtbarkeitsmaß bei ähnlicher
Helligkeit bzw. Farbe von Objekt und Hintergrund ermittelt werden.
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Texturen
am Fahrzeug werden insbesondere gebildet durch Leuchtenanordnungen,
z. B. Scheinwerferanordnungen, Anordnungen von LEDs, OLEDs, Glühlampen
oder sonstiger Leuchtmittel sowie die entsprechenden Streuscheiben,
wie z. B. Brems- oder Standleuchten. Mathematisch kann eine Textur
als eine Synthese verschiedener sog. Ortsfrequenzen aufgefasst werden.
Weitere Texturen werden von Reflektionsscheiben, wie diese z. B.
am Fahrzeug oder Straßenbegrenzungen vorkommen, und sonstigen
Reflektionsflächen, z. B. dem Radiator eines Motors oder
von Designelementen, gebildet. Ein entsprechendes Texturenkontrastverhältnis
berücksichtigt dabei zum einen das auf der Helligkeits- bzw.
Spektralverteilung beruhende Kontrastverhältnis innerhalb
einer Leuchte (z. B. eines großflächigen Scheinwerfers)
als auch die strukturelle Beschaffenheit und Form, die sich durch
die Anordnung mehrerer Leuchten ergibt. Beim Texturenkontrastverhältnis kommt
es auf die Anordnung der einzelnen Leuchtmittel, z. B. innerhalb
einer Leuchtfläche, an, insbesondere darauf, ob die Anordnung
mit einer bestimmten Regelmäßigkeit Übergänge
heller/dunkler, farbiger/farbneutraler bzw. verschiedenfarbiger
Bereiche aufweist.
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In
Bezug auf die visuelle Wahrnehmung von Menschen und bestimmten Tieren
wirkt das Texturenkontrastverhältnis und/oder Formkontrastverhältnis
zusätzlich zum Kontrastverhältnis, welches sich aus
den Beleuchtungsunterschieden zwischen den Gesamtleuchtstärken
zweier Leuchtflächen ergibt. Somit wird in einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens auch das Texturenkontrastverhältnis
berücksichtigt, was einer sehr vorteilhaften präzisen
Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes dient. Selbst bei solchen
Lichtverhältnissen in der Umgebung des Fahrzeugs, bei denen
vom Fahrzeug reflektiertes Licht in Bezug auf die Helligkeit und
spektrale Verteilung dem Licht in der Umgebung im Durchschnitt im
Wesentlichen gleicht, kann in einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens ein Maß für
Sichtbarkeit für eine bestimmte Beobachtungsposition aus
der Verteilung der Leuchtflächen und deren Texturen ermittelt
werden. Dieses Sichtbar keitsmaß gilt im Wesentlichen für
die Sichtbarkeit des Fahrzeuges für einen realen Beobachter an
dieser Beobachtungsposition.
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Auch
die Veränderung der Eigenschaften der Texturen und/oder
Formen für (virtuelle) Beobachter in Abhängigkeit
davon, in welchen Raumteilen sich diese befinden, kann bei der Generierung
der zweiten Lichtverteilung durch Transformation berücksichtigt
werden. Somit wird bei der Generierung der zweiten Lichtverteilung
berücksichtigt, wie die Texturen z. B. von unterschiedlich
entfernten und orientierten Lichtverteilung in Abhängigkeit
von der Beobachtungsposition erscheinen werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden, insbesondere
basierend auf Informationen über die Witterungsbedingungen
im Umfeld des Fahrzeugs, die Streuungseigenschaften des Mediums
zwischen der zumindest einen Beobachtungsposition und dem Fahrzeug
ermittelt oder geschätzt und bei der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes
berücksichtigt. Beispielsweise kann das durch die Leuchten
des Fahrzeugs und/oder vom reflektierten Licht an der zumindest
einen Beobachtungsposition erzeugte Kontrastverhältnis
abhängig von den vorherrschenden Lichtstrahlungseigenschaften
des Mediums ermittelt werden. Bei Straßenfahrzeugen und
im Luftverkehr sind die Lichtstreuungseigenschaften des Mediums
vor allem von den Witterungsverhältnissen bzw. lokalen
Eigenschaften abhängig. Regen und Nebel kann sehr unterschiedliche
und lokal verschiedene Eigenschaften bezüglich der Lichtstreuung
aufweisen. Vorteilhafterweise können auch die lokale Position
und die Eigenschaften der Nebel- oder Wolkenfetzen berücksichtigt
werden. Somit wird in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
der Einfluss von im Straßenverkehr häufig vorkommendem
räumlich ungleichmäßigen Nebel berücksichtigt.
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Die
Streuungseigenschaften des Mediums haben einen sehr großen
Einfluss auf die Sichtbarkeit und insbesondere auf die Sichtbarkeit
von Texturen bzw. Erkennbarkeit von Formen oder weiteren Eigenschaften
von Flächen und Objekten. Das Durchdringen des Großteils
der gesamten Lichtmenge, die von einem Fahrzeug abgestrahlt wird,
zu der zumindest einen Beobachtungsposition würde zwar
die Erkennung des Vorhandenseins eines Objekts ermöglichen,
das sich in einer bestimmten Richtung befindet, jedoch bedeutet
dies nicht zwangsläufig, dass auch die Erkennbarkeit des
Objekts als ein vorbestimmtes Objekt, beispielsweise als Fahrzeug,
möglich ist. Dasselbe gilt für die Einschät zung
der Objektgeschwindigkeit. Das binokulare räumliche Sehen
des Menschen wird durch Lichtstreuung stark beeinträchtigt,
da die Richtungen, aus denen eine Abbildung an beide Augen kommt,
nicht mehr voneinander unterschieden werden können. Somit
kann der Abstand, z. B. zu einem Hindernis im Nebel, nur sehr schwer durch
das Sehsystem eingeschätzt werden.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung kann die verringerte
Transmission der Luft (z. B. wegen Dunst, Abgasen, Nebel), insbesondere
in Bezug auf die Beeinflussung der vorhandenen Kontrastverhältnisse
und/oder auf die Beeinflussung der räumlichen Wahrnehmung,
berücksichtigt werden. Dabei wird insbesondere der Einfluss
der Streuungseigenschaften in Bezug auf die konkreten errechneten
Lichtverteilungen und/oder Kontraste berücksichtigt. Die durch
die Streuungseigenschaften des Mediums beeinflussten Kontrastverhältnisse,
die durch das menschliche visuelle System wahrgenommen werden, sind
in Abhängigkeit von der konkreten Beobachtungsposition
unterschiedlich. Falls die Sichtbarkeit des Fahrzeuges aus einer
bestimmten Beobachtungsposition z. B. hauptsächlich auf
den Helligkeitskontrasten oder Farbkontrasten zu der aus derselben Beobachtungsposition
sichtbaren Fahrzeugumgebung beruht, dann wird diese Sichtbarkeit
z. B. durch einen Nebel weit weniger vermindert als die Sichtbarkeit,
die auf den Texturenkontrasten beruht, insbesondere auf den Texturenkontrasten,
die hauptsächlich durch hohe Ortsfrequenzen gebildet werden.
Unterschiedliche Ortsfrequenzen weisen daher sowohl in Abhängigkeit
von dem Beobachtungswinkel als auch vom Abstand zum Beobachter unterschiedliche Sichtbarkeiten
auf. Diese Abhängigkeit wird durch den Einfluss der Streuungseigenschaften
deutlich beeinflusst, insbesondere verstärkt. Somit kann
ein aus der zweiten Lichtverteilung ermitteltes Sichtbarkeitsmaß den
Einfluss der Streuungseigenschaften des Mediums auf die Sichtbarkeit
des Fahrzeuges, der wie oben diskutiert sehr unterschiedlich sein kann,
in Bezug auf bestimmte Verkehrssituationen berücksichtigen.
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Vorteilhafterweise
kann der Einfluss der Streueigenschaften mittels eines oder mehrerer
multiplizierender Koeffizienten einer Matrix oder mittels einer
zusätzlichen Matrix bei der Berechnung eines Sichtbarkeitsmaßes
eingerechnet werden. Somit können die Streuungseigenschaften
von Nebel bzw. Regen mathematisch in der Form einer multiplizierenden
Matrix ausgedrückt werden, welche die Beeinflussung der
Sichtbarkeit, insbesondere in der aktuellen Situation, berücksichtigt.
Die Transmissions- und/oder Streuungseigen schaften des Mediums können
mit bekannten Verfahren, z. B. mittels der automatischen Vermessung
eines vom Fahrzeug abgestrahlten Lichtstrahls, z. B. eines Laserstrahls,
ermittelt werden.
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In
einer Ausgestaltung können die Streuungseigenschaften des
Mediums aus Informationen über die vorherrschenden Witterungsbedingungen berechnet
werden. Die Witterungsbedingungen können aus drahtlos verfügbaren
Informationen, wie z. B. aus RDS-Daten von Radiosendern, entnommen
werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Regen-Licht-Sensor
am Fahrzeug ebenfalls eine verwertbare Information über
die vorherrschenden Wetterverhältnisse liefern.
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Durch
die Simulation der Streuungseigenschaften der Luft ergibt sich die
rechnerisch ermittelte, „virtuelle Ansicht”, welche
die Sichtbarkeit auf das Fahrzeug bzw. seine Umgebung und seinen
Hintergrund aus der Perspektive der zumindest einen Beobachtungsposition
im Wesentlichen nachbildet. Somit wird ermittelt bzw. simuliert,
wie sich die einzelnen, für die Sichtbarkeit des Fahrzeuges
aus einem bestimmten Blickwinkel maßgeblichen Kontrastverhältnisse
auswirken. Basierend darauf wird das Sichtbarkeitsmaß,
insbesondere ein Gesamtsichtbarkeitsmaß, bestimmt. Es wird
somit ein situationsbezogenes Sichtbarkeitsmaß in Abhängigkeit
von der zumindest einen Beobachtungsposition bestimmt. Unter Berücksichtigung
dieses Sichtbarkeitsmaßes kann ein Maß für
die Wahrscheinlichkeit für das Übersehen des Fahrzeuges
und/oder seiner Wahrnehmung im Sinne einer bestimmten Klasse der Wahrnehmung
ermittelt werden. Die Sichtbarkeit kann dabei bezogen auf die Grenzen
des Fahrzeugs und/oder die Einschätzbarkeit des Abstands
zu diesem bestimmt werden.
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Bevorzugt
sieht das Verfahren bei der Ermittlung der ersten Lichtverteilung
eine automatische Ermittlung von Texturen vor, die innerhalb einer
Leuchtfläche und/oder durch mehrere Leuchtflächen
gebildet werden. Nach der Ermittlung der ersten Lichtverteilung
werden in dem Schritt der Transformation der Lichtverteilung diese
Texturen in die zweite Lichtverteilung transformiert. Die Ermittlung
von Texturen, bzw. der Ortsfrequenzen, die sie kennzeichnen, kann nach
an sich bekannten Verfahren, z. B. mittels der Anwendung einer Fast
Fourier Transformation, ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise können
dabei die ursprünglich ermittelten Texturen durch repräsentative
Texturen ersetzt werden. Repräsentative Texturen stellen
dabei eine Ausführungsform von ermittelten Texturen im
Sinne von Anspruch 17 dar. Als repräsentative Texturen
und/oder Formen können insbesondere Texturen gewählt
werden, die im Wesentlichen die gleiche oder eine ähnliche
Wirkung auf das menschliche visuelle System in Bezug auf Sichtbarkeit
wie die ursprünglich ermittelten Texturen haben. Zum Beispiel
können die Texturen einer Leuchtfläche mit den
Ortsfrequenzen von 1–3 Linien/Zentimeter und unterschiedlichen
jeweiligen Kontrasten durch nur eine Textur mit 2 Linien/Zentimeter
mit einem resultierendem Kontrastwert repräsentiert werden.
Auf die Transformation von Texturen mit der Ortsfrequenz höher
als ein von der Beobachtungsposition abhängiger Wert kann
verzichtet werden, da diese nicht durch das visuelle System als
solche wahrgenommen werden können. Die Transformation einer oder
mehrerer repräsentativer Texturen in die zweite Lichtverteilung
ist anhand von bekannten bzw. ermittelten oder angenommenen geometrischen
Gegebenheiten leicht realisierbar. Die Ermittlung von Texturen,
die durch Fahrzeugteile gebildet werden, kann als Auslesen der in
einer Recheneinheit des Fahrzeugs gespeicherten bekannten Eigenschaften
dieser Texturen ausgestaltet sein.
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Bevorzugt
sieht das Verfahren bei der Ermittlung der ersten Lichtverteilung
eine automatische Erkennung der in der ersten Lichtverteilung enthaltenen Formen
vor. Dies kann nach an sich bekannten Verfahren, z. B. mittels automatischer
Erkennung der Kanten und deren Konstellation zueinander, erfolgen. Vorteilhafterweise
können dabei die ursprünglich ermittelten, durch
die Leuchtflächen gebildeten Formen durch repräsentative
Formen ersetzt werden. Repräsentative Formen stellen dabei
eine Ausführungsform von ermittelten Formen im Sinne von
Anspruch 17 dar. Als repräsentative Formen können
insbesondere Formen gewählt werden, die im Wesentlichen die
gleiche oder eine ähnliche Wirkung auf die menschliche
Wahrnehmung in Bezug auf Sichtbarkeit wie die ursprünglich
ermittelten Formen haben. So können die im Allgemeinen
zum Teil komplexen, im Fahrzeug und in der Umgebung vorkommenden räumlichen
Formen durch die Auswahl einer begrenzten Anzahl bestimmter repräsentativer
Formen, z. B. Kreis oder Bogen oder Polygon, ersetzt werden. Eine
fotografische Ähnlichkeit der repräsentativen Formen
mit dem jeweiligen Objekt ist dabei nicht unbedingt erforderlich.
Die Transformation solcher Formen in die zweite Lichtverteilung
ist anhand von bekannten bzw. ermittelten oder angenommenen geometrischen
Gegebenheiten leicht realisierbar. Somit kann die Ermittlung der
zweiten Lichtverteilung sowie die Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes
aus der zweiten Lichtverteilung deutlich vereinfacht realisiert
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird bei der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes
die relative Bewegung des Fahrzeugs relativ zu in der zweiten Lichtverteilung identifizierten
Lichtquellen berücksichtigt, wobei die relative Bewegung
insbesondere durch stereometrische Projektionen zumindest von Teilen
der in der zweiten Lichtverteilung in transformierter Form enthaltenen
Leuchtflächen des Fahrzeugs ermittelt wird. Aus der Auswertung
der relativen Bewegungen der Lichtquellen können somit
Rückschlüsse auf die Sichtbarkeit des Fahrzeugs,
gesehen aus der zumindest einen Beobachtungsposition, gezogen werden, so
dass die Auswirkung seiner Bewegung und der Bewegung der Leuchtflächen
in seiner Umgebung auf die Sichtbarkeit des Fahrzeuges berücksichtigt wird.
Die Sichtbarkeit relativer Bewegungen kann anhand der bekannten
Eigenschaften des menschlichen visuellen Systems, relative Bewegungen
zu unterscheiden, ermittelt werden.
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Die
obige Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass das
Wahrnehmen eines Objekts durch das menschliche bzw. tierische visuelle
System in starker Abhängigkeit von der relativen Bewegung
des Objekts zu seiner Umgebung erfolgt. Beispielsweise fällt
einem Menschen ein „fallender Stern” am Himmel
sofort auf, obwohl er nicht heller leuchtet als der ruhende Stern.
Im Gegensatz dazu kann ein Flugzeug mit seinen Scheinwerfern am Nachthimmel
für einen Stern gehalten werden, wenn es sich im Wesentlichen
in Richtung des Beobachters bewegt. Eine schnelle Bewegung eines
Objekts in Richtung des Beobachters wird deshalb häufig übersehen,
weil das Licht des Objekts sich kaum quer zu der Richtung bewegt,
aus der es gesehen wird. Im Straßenverkehr wird beispielsweise
ein entgegenkommendes Fahrzeug, das sehr schnell fährt oder
beim Überholmanöver beschleunigt, von dem Beobachter
kaum anders gesehen als ein auf der Überholspur langsam
fahrendes Fahrzeug, wenn sich die Lichter aller Fahrzeuge genau
in die Richtung des Beobachters bewegen oder wenn sich die Lichter
aufgrund der Sichtperspektive nicht relativ zueinander bewegen.
Ein Fahrzeug kann jedoch als schnell fahrend identifiziert werden,
wenn die Straße nicht gerade verläuft und die
Lichter des Fahrzeugs sich somit relativ zu den Lichtern anderer
Fahrzeuge bewegen.
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Bei
der Relativbewegung ist insbesondere die laterale Bewegung des Fahrzeugs,
gesehen aus der zumindest einen Beobachtungsposition, relativ zu
den übrigen Lichtquellen bzw. Leuchtflächen zu berücksichtigen.
Diese laterale Bewegung kann unschwer mittels der Auswertung einer
geometrischen Projektion der Bewegung der Lichtquellen in der ersten
und/oder zweiten Lichtverteilung ermittelt werden. Z. B. wird der
Bewegungsvektor einer Relativbewegung der Lichtquellen aus der Perspektive
des Fahrzeuges erfasst, in die zweite Lichtverteilung mittels einer
Koordinatentransformation überführt und deren
Wirkung auf die Sichtbarkeit des Fahrzeuges ermittelt. Ein Beispiel
einer Ermittlung der Sichtbarkeit anhand der Relativbewegung wird
weiter unten in Bezug auf 2 erläutert.
Insbesondere die laterale Relativbewegung (Querbewegung) der Lichter
bzw. Objekte ist relevant, denn diese Bewegung kann als eine Quergeschwindigkeit
der Relativbewegung berücksichtigt werden. Auch die translatorische
Bewegungskomponente kann bei der Berechnung des Sichtbarkeitsmaßes
benutzt werden. Diese Komponente kann beispielsweise für
die Berechnung bzw. die Simulation nützlich sein, wie sich
die Lichtquellen bzw. Objekte bei einer Annäherung bzw.
Entfernung aus Sicht eines virtuellen Beobachters an der zumindest
einen Beobachtungsposition vergrößern bzw. verkleinern.
Auch ein stehendes Objekt, wie z. B. eine Laterne, kann bei der
relativen Bewegung berücksichtigt werden. Eine stehende
Leuchtfläche bewegt sich relativ zum virtuellen Beobachter
an der zumindest einen Beobachtungsposition z. B. nur dann, wenn
sich der virtuelle Beobachter, d. h. die entsprechende Beobachtungsposition,
bewegt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die zumindest eine Beobachtungsposition in Abhängigkeit
von der vermuteten oder ermittelten Position eines oder mehrerer
Verkehrsteilnehmer gewählt, insbesondere in Abhängigkeit
vom räumlichen Verlauf einer Fahrbahn und/oder einer Fahrspur
und/oder eines Fußgängerwegs. Das heißt,
der virtuelle Beobachter wird an solchen Stellen angenommen, an
denen die Anwesenheit eines Verkehrsteilnehmers wahrscheinlich ist, wie
z. B. entlang von Fahrbahnspuren und/oder an Positionen, an denen
das Übersehen des Fahrzeugs mit erhöhten Risiken
(beispielsweise Kollisionsrisiken, Orientierungsrisiken oder solchen
Risiken, die auf einem Missverständnis der Absicht des
Fahrzeugfahrers beruhen), verbunden ist, wie z. B. an einer Ausfahrt.
Somit kann die Ermittlung der Sichtbarkeit besonders rechenressourcensparend
ausgeführt werden, da die Anzahl der Beobachtungspunkte,
auf die sich die Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes bezieht,
erheblich reduziert werden kann.
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Vorzugsweise
kann die zumindest eine Beobachtungsposition oder die Menge der
Beobachtungspositionen, für welche das Sichtbarkeitsmaß ermittelt
wird, als dreidimensionales Gebilde modelliert werden, welches relevante
Beobachtungspositionen oder Beobach tungspositionen, die durch ähnliche
Eigenschaften gekennzeichnet sind, von anderen Positionen abgrenzt.
Der Verlauf der Fahrbahn, Fahrspuren, Ausfahrten, Fußgängerübergänge
und dergleichen kann beispielsweise aus dem Navigationssystem des
Fahrzeugs extrahiert werden. Die Raumteile, mit welchen eine hohe
Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Verkehrsteilnehmern zusammenhängt,
können unter Berücksichtigung dieser Daten ermittelt werden.
Eine Beobachtungsposition kann als repräsentativ für
mehrere Beobachtungspositionen angenommen werden, wobei diese mehreren
Beobachtungspositionen insbesondere durch mindestens eine gemeinsame
Eigenschaft gekennzeichnet sind, z. B. dieselbe Richtung gegenüber
dem Koordinatensystem des Fahrzeuges.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens liegt die zumindest eine Beobachtungsposition im Wesentlichen
in der Höhe einer Fahrzeugwindschutzscheibe und/oder in
Augenhöhe von Fußgängern. Ferner kann
die zumindest eine Beobachtungsposition in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung verändert
werden. Das heißt, die zumindest eine Beobachtungsposition
bzw. der an dieser Position befindliche virtuelle Beobachter werden als
beweglich angenommen. Dabei kann dem virtuellen Beobachter eine
plausible bzw. statistisch repräsentative Geschwindigkeit
und Bewegungsrichtung zugewiesen sein. Letztere kann beispielsweise
aus statistischen und/oder standortbezogenen Verkehrsdaten entnommen
werden. Somit kann z. B. mittels mehrerer virtueller Beobachter
automatisch berechnet werden, ob das Fahrzeug für alle
potentiell möglichen Beobachter, welche Verkehrsteilnehmer
in anderen Fahrzeugen, Fußgänger und dergleichen
darstellen können, hinreichend sichtbar sein wird. Dabei kann
insbesondere berechnet werden, ob das Fahrzeug für ein
anderes Fahrzeug sichtbar sein wird, welches sich z. B. aus einer
Ausfahrt mit 10, 20, 30, 40 km/h bewegt.
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Abhängig
von der Verkehrssituation kann der Fall auftreten, dass das Fahrzeug,
für welches das Sichtbarkeitsmaß ermittelt wird,
für einen anderen Verkehrsteilnehmer in bestimmten kurzen
Zeiträumen nicht sichtbar ist. Das Sichtbarkeitsmaß kann deshalb
so definiert werden, dass das Fahrzeug innerhalb einer bestimmten
Mindest-Zeitspanne zumindest eine vorausbestimmte Mindestzeit sichtbar sein
muss. In diesem Fall kann eine Vorhersage darüber getroffen
werden, ob der virtuelle Beobachter das Fahrzeug noch rechtzeitig
sehen wird. Dabei kann auch die Geschwindigkeitsspanne des möglichen
entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers anhand der verfügbaren
Informationen, bei spielsweise über den aktuellen Aufenthaltsort
bzw. der Art der Straße (aus Daten des Navigationssystems),
berücksichtigt werden. Insbesondere kann auch mit anderen
Methoden die Aufenthaltswahrscheinlichkeit anderer Verkehrsteilnehmer
an der zumindest einen Beobachtungsposition bestimmt werden und
bei der Berechnung des Sichtbarkeitsmaßes berücksichtigt werden.
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In
einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden auftretende Verdeckungen der Sicht auf das Fahrzeug
von der zumindest einen Beobachtungsposition aus ermittelt und bei
der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes berücksichtigt. Es
wird somit die Sichtverdeckung des virtuellen Beobachters an der
zumindest einen Beobachtungsposition auf das Fahrzeug durch weitere
Verkehrsteilnehmer oder Objekte modelliert, insbesondere wenn andere
Objekte dem virtuellen Beobachter die Sicht verdecken. Es kann z.
B. berechnet werden, ob ein Objekt mit einer bestimmten Größe
in einem bestimmten Abstand vom Fahrzeug dieses Fahrzeug für
den virtuellen Beobachter vollständig oder teilweise verdeckt
und wie sich dies auf das Sichtbarkeitsmaß auswirkt. Zur
Modellierung der Verdeckung können die Daten der Fahrzeugumgebung
benutzt werden. Insbesondere kann auch ein 3D-Modell der Ortschaft,
in der sich das Fahrzeug befindet, benutzt werden. Viele große
Städte sind bereits als 3D-Modelle kartographisiert, was
die praktische Umsetzung des Verfahrens erleichtert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird aus Parametern des Umfelds des Fahrzeugs ein Aufmerksamkeitsmaß für einen
Beobachter an der zumindest einen Beobachtungsposition bestimmt,
wobei das Aufmerksamkeitsmaß bei der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes berücksichtigt
wird. Es kann somit der Verlauf der Aufmerksamkeit des virtuellen
Beobachters modelliert werden und bei der Ermittlung der Sichtbarkeit mit
einfließen. Der Verlauf der Aufmerksamkeit kann insbesondere
als der Verlauf der Blickrichtung oder von dieser abhängig
aufgefasst werden. Dabei kann der wahrscheinliche Verlauf der Aufmerksamkeit
des virtuellen Beobachters an der zumindest einen Beobachtungsposition
in Abhängigkeit von der erkannten oder bekannten Verkehrssituation
und bekannten Randbedingungen (z. B. einer 3D-Karte der Umgebung)
errechnet werden. Bestimmte Verkehrssituationen, insbesondere Straßenverläufe,
haben einen bestimmten typischen Verlauf der Aufmerksamkeit des
Verkehrsteilnehmers zur Folge. Insbesondere können die
Stellen ermittelt werden, an denen die Aufmerksamkeit des Verkehrsteilnehmers
typischerweise in eine bestimmte Richtung konzentriert bzw. abgelenkt
wird. Dies beeinflusst die Sichtbarkeit im Sinne der Wahrscheinlichkeit
des Übersehens des Fahrzeugs. Somit kann aus dem ermittelten
und/oder angenommenen Verlauf der Aufmerksamkeit eines virtuellen
Beobachters auf die Sichtbarkeit des Fahrzeugs für diesen
Beobachter geschlossen werden. Ein oder mehrere wahrscheinliche
Verläufe der Aufmerksamkeit des virtuellen Beobachters
können dabei in Abhängigkeit von der Bewegung
weiterer Objekte, Lichtquellenkonstellationen, Geschwindigkeiten,
Straßenverläufen etc. ermittelt werden.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform werden die
Lichtverhältnisse am Fahrzeug, insbesondere die Beleuchtung
des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von dem ermittelten Sichtbarkeitsmaß gesteuert.
Es können somit bei einer nicht ausreichenden Sichtbarkeit
des Fahrzeugs Maßnahmen zur Erhöhung der Sichtbarkeit,
insbesondere gezielt für die zumindest eine Beobachtungsposition
und/oder zu ausgewählten Zeitpunkten, automatisch eingeleitet werden.
Es können dabei beispielsweise auch konstant wirkende Maßnahmen
zur Erhöhung der Sichtbarkeit durchgeführt werden.
Beispielsweise kann ein Nebelscheinwerfer eingeschaltet werden,
falls das ermittelte Sichtbarkeitsmaß oder die Klasse der Wahrnehmung
unter einer bestimmten Schwelle liegt. Ebenso kann ein akustisches
Signal, insbesondere gezielt, in den Raumwinkel gesandt werden,
von wo aus das Fahrzeug laut errechneter Simulation übersehen
werden könnte.
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Es
kann eine Steuerung bzw. Regelung des Sichtbarkeitsmaßes
des Fahrzeugs vorgenommen werden. Dabei wird vermieden, dass das
Fahrzeug während eines zu langen Zeitintervalls nicht gesehen wird.
Bei dieser Steuerung bzw. Regelung wird das Kontrastverhältnis
gezielt in die Richtung der zumindest einen Beobachtungsposition
erhöht und/oder auf einem vorgegebenen Niveau gehalten
und/oder mittels einer Steuerung oder Regelung nach einer vorgegebenen
Funktion verändert. Das Kontrastverhältnis kann
gegebenenfalls nur zu bestimmten Zeitpunkten und gegebenenfalls
auch nicht raumselektiv erhöht werden, um ein zu langes
Intervall zu überbrücken, in dem das Fahrzeug
aus der zumindest einen Beobachtungsposition nicht sichtbar sein
könnte. Das erfindungsgemäße Verfahren
hat somit in dieser speziellen Ausgestaltung den Vorteil, dass genau
errechnet und geprüft werden kann, ob das Fahrzeug von
einem Verkehrsteilnehmer an der Stelle des virtuellen Beobachters übersehen
werden kann und welche Maßnahmen zu welchen Zeitpunkten
dem Übersehen des Fahrzeugs entgegenwirken können. Der
Verlauf der Sichtbarkeit kann permanent, zu bestimmten Zeitpunkten
und/oder in Abhängigkeit von vorbestimmten Ereignissen,
z. B. einer Kollision, protokolliert werden. Dies kann z. B. mittels
eines Flug- oder Fahrtschreibers erfolgen.
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Bei
einer vereinfachten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann auf die ermittelte mangelhafte Sichtbarkeit aus
der Perspektive der zumindest einen Beobachtungsposition mit der Erhöhung
der Sichtbarkeit für weitere Beobachtungspositionen reagiert
werden. Alternativ oder zusätzlich können auch
andere Maßnahmen zur Verbesserung der Wahrnehmung des Fahrzeugs
oder zur Vermeidung einer Kollision getroffen werden.
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Das
erfindungsgemäß ermittelte Maß für
die Sichtbarkeit kann für die Steuerung weiterer Fahrerassistenzsysteme
benutzt werden. Beispielsweise kann bei einer verminderten Sichtbarkeit
z. B. eine automatische Aktivierung eines Radarsystems oder eines
sensorgesteuerten Fahrassistenten vorgenommen werden. Insbesondere
kann dabei das Ist-Kontrastverhältnis auf ein Soll-Kontrastverhältnis
mittels einer Umverteilung der Lichtabstrahlung zwischen den leuchtenden
Teilen des Fahrzeugs erreicht werden. Dabei kann das gesamte, in
Richtung einer Beobachtungsposition abgestrahlte Licht und seine
Parameter weitgehend konstant bleiben oder z. B. entsprechend den
Vorgaben eines Systems zur Vermeidung von Blendeffekten effektiv
gesteuert werden. Die Umverteilung kann dabei auch als ein alternierender
Prozess ausgestaltet werden. Beispielsweise können auf
einen großflächigen Scheinwerfer leichte Wellen
von veränderlichem Licht erzeugt werden oder die Lichtintensität
von einem Scheinwerfer auf einen anderen verlagert werden. Somit
kann trotz Veränderung der relativen Position, z. B. bei
einer Annäherung oder einer relativen Verdrehung des Fahrzeugs
relativ zu dem virtuellen Verkehrsteilnehmer an der zumindest einen
Beobachtungsposition, ein optimales Kontrastverhältnis
gehalten werden. Dies gilt auch dann, wenn der Verkehrsteilnehmer oder
nur die Augen des Fahrers sich bei einer Annäherung in
weitgehend demselben Raumwinkel relativ zu dem Fahrzeug befinden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Steuerung
eines solchen Fahrzeugleuchtensystems verwendet werden, welches
raumwinkelabhängige Veränderungen der Lichtparameter
des vom Fahrzeug abgestrahlten Lichts vornimmt.
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Vorteilhafterweise
kann ein Kontrastverhältnis, insbesondere ein Texturenkontrastverhältnis,
dadurch gesteuert werden, dass mit Mitteln des Fahrzeugs die Parameter
der Leuchtflächen in seiner Umgebung derart verändert
werden, dass der Unterschied zwischen den Texturen des Fahrzeuges
und den Texturen der Umgebung, insbesondere bezogen auf eine bestimmte
Beobachtungsposition verändert wird. In einer Ausführungsform
der Erfindung kann dies durch die Projektion von Formen und Texturen
in die Umgebung des Fahrzeugs erfolgen. Zum Beispiel kann die Nahfeldbeleuchtung
des Fahrzeugs im Falle, dass eine nicht hinreichende Sichtbarkeit
des Fahrzeuges festgestellt wird, die Texturen oder Formen (z. B.
Gitterstrukturen, Kreise, Sechsecke) auf die Fahrbahn in der unmittelbaren
Umgebung des Fahrzeugs projizieren. Somit sind die Umrisse und Formen
des Fahrzeugs im Dunklen von der umgebenden Fahrbahn sicher unterscheidbar.
Das Kontrastverhältnis kann auch durch Projektion von Texturen
und/oder Formen und/oder Kanten in die Richtung verändert
werden, die im Wesentlichen in der entgegengesetzten Richtung zu
der Richtung liegt, in der sich ein Beobachter befindet. Die Anwendung des
Verfahrens auf ein stehendes Fahrzeug ist besonders vorteilhaft,
da somit auf eine permanente Lichtabstrahlung in alle Richtungen
von einem z. B. parkenden Fahrzeug verzichtet werden kann bzw. diese
Lichtabstrahlung stark reduziert werden kann.
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Bei
einer ermittelten Sichtbarkeit oder Wahrnehmbarkeit für
eine Klasse der Wahrnehmbarkeit, welche z. B. nicht der für
einen Aufenthaltsort des Fahrzeugs gewünschten oder geforderten
Sichtbarkeit oder Wahrnehmbarkeit für die Klasse der Wahrnehmbarkeit
entspricht, werden die Parameter der Leuchtflächen des
Fahrzeuges, insbesondere deren Verteilung, verändert, indem
z. B. auf einer hinterleuchteten Zierleiste des Fahrzeugs Texturen
in Form von Intensitäts- und/oder Farbübergängen
erzeugt werden, und zwar derart, dass die Sichtbarkeit oder Wahrnehmbarkeit
des Fahrzeugs für die Klasse der Wahrnehmbarkeit aus der
Beobachterposition verändert wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden im Falle, dass das Sichtbarkeitsmaß einen
vorbestimmten Schwellwert unterschreitet, eine oder mehrere Maßnahmen durchgeführt.
Insbesondere werden die Lichtverhältnisse am Fahrzeug derart
angepasst, dass die Sichtbarkeit erhöht wird, und/oder
es wird ein vom Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbares Signal ausgegeben, welches
den Fahrer des Fahrzeugs über die mangelnde Sichtbarkeit
seines Fahrzeugs informiert.
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Neben
dem oben beschriebenen Verfahren umfasst die Erfindung ferner ein
System, umfassend ein oder mehrere Sensierungsmittel am Fahrzeug und
eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit im Betrieb folgende
Schritte durchführt:
- – Ermitteln
einer ersten Lichtverteilung umfassend eine Helligkeitsverteilung
und/oder Spektralverteilung der Leuchtflächen am Fahrzeug
und/oder in einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei zumindest die Helligkeits-
und/oder Spektralverteilung der Leuchtflächen in der Umgebung
des Fahrzeuges mit Hilfe des oder der Sensierungsmittel am Fahrzeug
ermittelt wird;
- – Transformieren der ersten Lichtverteilung in eine Perspektive
zumindest einer Beobachtungsposition im Umfeld des Fahrzeugs, wodurch
eine zweite Lichtverteilung erhalten wird;
- – Ermitteln eines Sichtbarkeitsmaßes des Fahrzeugs
aus der zweiten Lichtverteilung.
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Das
System ist dabei insbesondere derart ausgestaltet, dass jede Variante
des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens
mit dem System durchführbar ist.
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Darüber
hinaus umfasst die Erfindung ein Fahrzeug, welches das oben beschriebene
System zur Ermittlung der Sichtbarkeit des Fahrzeugs enthält.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erfindungsrelevante, ausgewählte Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. des erfindungsgemäßen Systems bzw. Fahrzeugs
beschrieben, ohne den Umfang der Erfindung zu beschränken.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Straßenverkehrssituation,
in der die Sichtbarkeit eines Fahrzeugs basierend auf einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wird; und
-
2 eine
schematische Darstellung einer weiteren Straßenverkehrssituation,
in der relative Bewegungen von verschiedenen Lichtern, leuchtenden Flächen
und Formen zur Berechnung der Sichtbarkeit eines Fahrzeugs ausgewertet
werden.
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Das
nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschriebene
Verfahren zur Ermittlung der Sichtbarkeit kann auch ein Verfahren
zur Steuerung der Sichtbarkeit umfassen, um basierend auf dem ermittelten
Sichtbarkeitsmaß die Sichtbarkeit des Fahrzeugs geeignet
anzupassen. Die Verfahrensschritte einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend
anhand von 1 erläutert.
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1 zeigt
in Draufsicht ein Szenario zur Ermittlung der Sichtbarkeit eines
Fahrzeugs 1, welches sich auf der mittleren Spur einer
Fahrbahn 5 bewegt. Hinter dem Fahrzeug 1 befindet
sich ein Fahrzeug 2 ebenfalls auf der mittleren Fahrspur.
Ferner bewegt sich hinter dem Fahrzeug 1 ein Fahrzeug 3 auf
der rechten Fahrspur der Fahrbahn 5. Links neben der Fahrbahn 5 befindet
sich die Fahrbahn 6, auf der sich Gegenverkehr bewegt.
Das Fahrzeug 1 erfasst mit einem Sensierungsmittel in der
Form einer Rückfahrkamera einschließlich einer
Bildverarbeitungseinheit die einzelnen Vorderleuchten der Fahrzeuge 2 und 3. Dabei
werden die Position und zumindest ein Lichtparameter dieser Leuchten
in dem Sichtfeld der Kamera erfasst, wobei das Sichtfeld der Kamera
durch einen gemusterten Bereich 7 in 1 angedeutet
ist.
-
Mit
Hilfe einer Recheneinheit des Fahrzeugs wird die erfasste Lichtverteilung,
welche einer Ausführungsform der ersten Lichtverteilung
gemäß Anspruch 1 entspricht, in eine Perspektive
einer virtuellen Beobachtungsposition eines virtuellen Fahrzeugs 4 auf
der Gegenfahrbahn 6 transformiert. Die Summe von Beobachtungspositionen
stellt somit einen Raumteil entlang des Spurverlaufs der Gegenfahrbahn 6 in
den nächsten hundert Metern vom Fahrzeug 1 dar
und liegt in der typischen Höhe einer Windschutzscheibe
eines PKWs. Die Sichtbarkeit wird somit in Bezug auf einen virtuellen
Beobachter in einem entgegenfahrenden Fahrzeug mit einer plausiblen
Geschwindigkeit angenommen. Gegebenenfalls können auch
noch weitere virtuelle Beobachter, beispielsweise aus einer Einfahrt
oder Ausfahrt kommend, simuliert werden. Somit wird die Sichtbarkeit bereits
für einen Fahrer eines Fahrzeugs ermittelt, der sich noch
nicht z. B. aus einer Ausfahrt bewegt oder noch nicht durch ein
Objekterkennungssystem verfolgt werden kann. Es können
dabei die Daten aus einem Navigationssystem des Fahrzeugs 1 betreffend
den Verlauf der Straßen, Ausfahrten, Fußgängerübergänge
und dergleichen dazu benutzt werden, um zu bestimmen, von welchen
Stellen aus ein Verkehrsteilnehmer kommen könnte und gegebenenfalls mit
welcher Wahrscheinlichkeit er kommen kann. Bevorzugt wird der virtuelle
Beobachter an den sicherheitsrelevanten Stellen angenommen und virtuell
bewegt. Es können gleichzeitig mehrere verschiedene virtuelle
Beobachter mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
simuliert werden. Zusätzlich kann die Beobachtungsposition auch
in Abhängigkeit von der Bewegung eines realen Verkehrsteilnehmers
verfolgt werden, der durch eine Objekterkennung und ein Tracking
seiner Position und Ausrichtung erkannt wird. Das heißt,
an der Beobachtungsposition, in welche die Lichtverteilung transformiert
wird, kann sich sowohl ein realer als auch ein virtueller Beobachter befinden.
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Die
Position der eigenen Leuchten des Fahrzeugs 1 und deren
aktuelle Abstrahlcharakteristik sind in einer Recheneinheit des
Fahrzeugs 1 hinterlegt und somit bekannt. Aus den räumlichen
Zusammenhängen der Lichtquellen von dem Fahrzeug 1 und
von der über die Rückfahrkamera erfassten Umgebung
kann somit eine Koordinatentransformationsmatrix aufgestellt werden,
welche die Konstellation und Parameter der Leuchten aus der Position
des virtuellen oder realen Beobachters errechnet, wodurch eine zweite
Lichtverteilung im Sinne der Ansprüche erzeugt wird.
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2 zeigt
eine Straßenverkehrssituation, anhand der eine Berücksichtigung
der Relativbewegung von Objekten bei der Ermittlung des Sichtbarkeitsmaßes
erläutert wird. In 2 ist eine
gekrümmte Fahrbahn dargestellt, wobei sich auf der linken Fahrspur 8 ein
Fahrzeug 9 und auf der rechten Fahrspur 10 ein
Fahrzeug 11 befindet. Ferner befindet sich ein festes Objekt 11,
beispielsweise ein Verkehrsschild oder eine Laterne, am linken Rand
der Fahrbahn. In dem Szenario der 2 wird das
Sichtbarkeitsmaß des Fahrzeugs 9 an der virtuellen
Beobachtungsposition eines virtuellen, entgegenkommenden Fahrzeugs 13 auf
der linken Fahrspur 8 ermittelt.
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In 2 sind
die translatorischen Geschwindigkeitskomponenten der einzelnen Objekte 11, 9 und 12 mit
Pfeilen T1, T2 bzw. T3 bezeichnet. Die Lateralgeschwindigkeitskomponenten
der Objekte 11, 9 und 12 sind demgegenüber
mit Pfeilen 11, 12 und 13 angedeutet.
In der ermittelten zweiten Lichtverteilung können diese
relativen Geschwindigkeiten bestimmt werden. Dabei könnte
beispielsweise ermittelt werden, dass von dem Fahrzeug 13 eine
laterale Bewegung der Lichter aufgrund der Geschwindigkeitskomponente 12 von
dem virtuellen Beobachter im Fahrzeug 13 wahrgenommen werden
kann. Das Sichtbarkeitsmaß des Fahrzeugs 9 ist
somit entsprechend höher einzustufen, als wenn sich das Fahrzeug
auf einer geraden Fahrbahn auf das virtuelle Fahrzeug 13 zubewegen
würde. Darüber hinaus wird aufgrund der Relativbewegung
des Fahrzeugs 11 auf der gekrümmten Fahrbahn auch
die Bewegung des Fahrzeugs 9 stärker wahrgenommen,
was wiederum zu einer Erhöhung des Sichtbarkeitsmaßes
des Fahrzeugs 9 führt. Es wird somit die relative, aus
der Position des virtuellen Beobachters gesehene Bewegung der Lichtquellen
ausgewertet. Daraus kann errechnet werden, wie stark das eigene
Fahrzeug durch seine Bewegung von der Umgebung basierend auf einer
Wahrnehmung durch das visuelle System eines Menschen abhebt.
-
Erfindungsgemäß wird
bei der Bestimmung des Sichtbarkeitsmaßes insbesondere
das Ist-Kontrastverhältnis zwischen dem Fahrzeug und/oder
bestimmten Teilen des Fahrzeugs und seiner Umgebung, gesehen aus
einer virtuellen Beobachtungsposition, berechnet. Bei der Berechnung
des Ist-Kontrastverhältnisses werden insbesondere zusätzlich die
aktuellen Lichtstreuungseigenschaften sowie Lichttransmissionseigenschaften
der umgebenden Luft mit berücksichtigt. Die verringerte,
insbesondere lokal ungleichmäßige Luftklarheit
bei Dunst, Smog, Wärmeluftströmung über
einer Fahrbahn oder vorhandener Nebel werden durch Sensierungsmittel
im Fahrzeug gemessen, so dass deren Eigenschaften als multiplizierende
Koeffizienten der Matrix der Koordinatentransformation eingerechnet
werden können. Die Streuungseigenschaft von Nebel kann
mathematisch in der Form einer multiplizierenden Matrix ausgedrückt
werden. Durch die Simulation der Streuungseigenschaften der Luft
ergibt sich die Abbildung des Fahrzeugs, insbesondere seiner Texturen,
gesehen aus einer entsprechend festgelegten Beobachtungsposition.
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Erfindungsgemäß wird
insbesondere das psychooptische Kontrastverhältnis zwischen
dem Fahrzeug, insbesondere einzelnen Teilen des Fahrzeuges, und
der Umgebung, die aus der vorausbestimmten Beobachtungsposition
gesehen werden, ermittelt. Bei diesem Kontrastverhältnis
werden die Wirkungen der Texturen, der Formen und der Spektralverteilung
der jeweiligen Leuchten bzw. Leuchtflächen am Fahrzeug
und in der Umgebung und der ermittelte oder angenommene Adaptionszustand
der Augen eines Verkehrsteilnehmers bzw. virtuellen Beobachters
berücksichtigt. Auch der Verlauf der Aufmerksamkeit des
virtuellen Beobachters, wie z. B. die Ablenkung durch weitere bewegliche
und stark leuchtende Leuchtflächen der Umgebung, wird berücksichtigt.
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Insbesondere
wird berücksichtigt, dass sich die pro Winkeleinheit für
den Menschen sichtbaren Hell/Dunkel oder farbigen Übergänge
einer Textur, die aus einer oder mehreren Leuchtflächen
am Fahrzeug und/oder in der Umgebung des Fahrzeuges gebildet wird,
bei der Transformation in die Beobachtungsposition verändern.
In Abhängigkeit von der Beobachtungsposition verändern
sich die Texturen unterschiedlich stark und gegebenen falls auf unterschiedliche
Weise. Zum Beispiel weisen die Texturen einer Leuchtfläche
im Hintergrund des Fahrzeuges trigonometrisch bedingt eine andere
Abhängigkeitsfunktion von der Beobachtungsposition als
die Übergänge des Fahrzeuges auf, welche näher
zur Beobachtungsposition liegen. Die Texturen im Hintergrund des
Fahrzeugs können sich je nach Beobachtungsposition hinreichend
für ein bestimmtes Sichtbarkeitsmaß von den Texturen
des Fahrzeuges unterscheiden oder nicht. Die winkelabhängigen
Helligkeitsverteilungen und Verteilungen der spektralen Eigenschaften
werden bei der Erzeugung der zweiten Lichtverteilung berücksichtigt,
und ein Maß für Sichtbarkeit des Fahrzeuges wird
in Abhängigkeit von mindestens einer Beobachtungsposition
ermittelt. Dieses Sichtbarkeitsmaß berücksichtigt
das Texturenkontrastverhältnis zwischen den (bestimmten) Texturen
des Fahrzeuges und der Umgebung.
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Das
Verfahren kann auch derart vereinfacht ausgestaltet sein, dass z.
B. in Abhängigkeit von der Verkehrssituation vorerst bestimmt
wird, ob eine Sichtbarkeit des Fahrzeuges an sich (Vorhandensein des
Fahrzeuges) oberhalb eines vorausbestimmten Schwellwerts oder auch
die hinreichende Sichtbarkeit einzelner Fahrzeugpartien, z. B. beim
Rangieren, erforderlich ist. Weitere Teile der Verfahrensschritte werden
in Abhängigkeit von der ermittelten Klasse der Wahrnehmbarkeit
des Fahrzeuges durchgeführt. Falls z. B. die hinreichende
Sichtbarkeit des Fahrzeuges im Sinne der Sichtbarkeit des Vorhandenseins des
Fahrzeuges ausreicht, kann vorerst nur die erste Lichtverteilung,
die ausgewählte Leuchtflächen des Fahrzeuges umfasst,
ermittelt werden. Die erste Lichtverteilung für das Fahrzeug
wird dabei als Modell des vom Fahrzeug reflektierten Lichts mittels
eines Datenmodells ermittelt, welches die geometrischen Eigenschaften
des Fahrzeugs und/oder die Reflektionseigenschaften mindestens einer
seiner Flächen und das mittels der Fahrzeugsensorik erfasste
einfallende Licht berücksichtigt. Für eine ermittelte
oder angenommene Beobachtungsposition wird diese erste Lichtverteilung
in die zweite Lichtverteilung transformiert. Somit kann vorerst
das psychooptische Kontrastverhältnis zwischen den Leuchtflächen
innerhalb des Fahrzeuges bestimmt werden. Aus diesem kann gegebenenfalls
unter der Berücksichtigung der Simulation des Augenzustandes
eines Verkehrsteilnehmers, der sich in der Beobachtungsposition
befinden kann, ermittelt werden, ob und gegebenenfalls mit welcher
Wahrscheinlichkeit dieser das Fahrzeug sehen kann. Sollte die Wahrscheinlichkeit
für das Übersehen des Fahrzeugs einen vorausbestimmten
Schwellwert übersteigen, kann die Ermittlung der Sichtbarkeit
des Fahrzeugs zusätzlich auf andere Weise durch die Ermittlung
des Kontrastverhältnisses zwischen den Leuchtflächen
des Fahrzeugs und den Leuchtflächen der Fahrzeugumgebung
durchgeführt werden. Sollte die Wahrscheinlichkeit für
das Übersehen des Fahrzeugs auch basierend auf dieser Sichtbarkeit
einen Schwellwert übersteigen, kann beispielsweise ein
Warnsignal für den Fahrer ausgegeben werden.
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Bei
einer Park- und Rangiersituation kann davon ausgegangen werden,
dass bestimmte Teile des Fahrzeuges, insbesondere seine Grenzflächen, für
andere Verkehrsteilnehmer hinreichend sichtbar sein müssen.
In diesem Falle wird das Kontrastverhältnis zwischen den
Leuchtflächen des Fahrzeuges und den Leuchtflächen
der Umgebung, insbesondere solcher Leuchtflächen, die aus
der ermittelten oder angenommenen Beobachtungsposition unmittelbar neben
den Fahrzeugabmessungen sichtbar sind, ermittelt.
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Im
Falle von ermittelten Kontrastverhältnissen, die zur Sichtbarkeit
des Fahrzeuges aus einer Beobachtungssituation nicht ausreichen,
können mittels einer Fast Fourier Transformation (FFT)
die Ortsfrequenzen der Texturen ermittelt werden, die durch eine
oder mehrere Leuchtflächen gebildet werden. Die Verteilung
der Ortsfrequenzen wird dabei durch eine einzige oder eine begrenzte
Anzahl repräsentativer Texturen ersetzt (z. B. ein vertikales
Sinusgitter mit einer bestimmten Ortsfrequenz und einem bestimmten
Kontrastverhältnis oder ein 45° zum Horizont schräges
Sinusgitter für eine bestimmte Leuchtfläche des
Fahrzeugs). Diese Texturen werden in die zweite Lichtverteilung
transformiert. Somit ergeben sich neue Texturen in der zweiten Lichtverteilung.
Die Ermittlung der Sichtbarkeit kann dann auch mittels der Ermittlung
und Auswertung des Texturenkontrastverhältnisses zwischen
den Texturen der Leuchtflächen innerhalb des Fahrzeugs
sowie zwischen den Texturen der Leuchtflächen des Fahrzeugs
und den Texturen der Leuchtflächen der angrenzenden Teile
der Fahrzeugumgebung ermittelt werden.
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Eine
Ausgestaltung des Verfahrens, bei dem das Sichtbarkeitsmaß gegebenenfalls
auf zwei Arten ermittelt wird, hat zusätzlich den Vorteil,
dass Rechenressourcen gespart werden können bzw. auf die in
der jeweiligen Verkehrssituation wichtigen Aspekte der Sichtbarkeit
konzentriert werden können.
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Aus
dem zeitlichen Verlauf des Kontrastverhältnisses kann die
Wahrscheinlichkeit errechnet werden, mit der das Fahrzeug, für
welches das Sichtbarkeitsmaß bestimmt wird, von einem Verkehrsteilnehmer,
der z. B. aus einer bestimmten Ausfahrt kommt oder kommen könnte,
zu bestimmten Zeitpunkten übersehen werden kann. Ist das
Kontrastverhältnis zu niedrig oder existieren eine Vielzahl
von Zeitpunkten, zu welchen das Fahrzeug ganz oder teilweise für
den virtuellen Beobachter an der Beobachtungsposition verdeckt wird,
können eine Reihe von Maßnahmen zur Erhöhung
der Sichtbarkeit und/oder zur Minderung einer Kollisionsgefahr und dergleichen
durchgeführt werden. Die Maßnahmen können
z. B. wie folgt ausgestaltet sein:
- a) Lichtparameter
des Fahrzeugs werden geändert und/oder Spezialleuchten
werden hinzugeschaltet.
- b) Die Lichtabstrahlung in Bezug auf die Intensität und/oder
die spektrale Verteilung, speziell in Richtung der virtuellen Beobachtungsposition,
wird geändert oder zeitlich variiert, so dass ein Soll-Kontrastverhältnis
von dort aus gewährleistet wird.
- c) Sicherheitssysteme des Fahrzeugs (z. B. auch gegebenenfalls
ein sog. Precrash-Modus) können aktiviert werden, insbesondere
wenn sich herausstellt, dass ein herannahender Verkehrsteilnehmer
das Fahrzeug trotz Annäherung mit einer hohen Wahrscheinlichkeit
nicht sehen kann.
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Aus
der Erfindung resultiert eine Vielzahl von Vorteilen. Insbesondere
wird ein Maß für die Sichtbarkeit, insbesondere
für die subjektive Sichtbarkeit, d. h. das „Gesehenwerden” bzw.
für verschiedene Klassen des „Gesehenwerdens”,
bezogen auf eine bestimmte Beobachtungsposition, ermittelt. Die
Bedienung des Leuchtsystems des Fahrzeugs muss somit nicht auf die
Vermutung des Fahrers darüber, ob er gut gesehen werden
kann, basieren. Auch ein überflüssiger Energieverbrauch,
z. B. für eine permanente, wenig differenzierte Lichtabstrahlung
von Fahrzeugen sowie von Infrastruktureinrichtungen (z. B. Straßenbeleuchtung)
kann sehr deutlich reduziert werden. Das Verfahren erfordert keine
Objekterkennung. Dies ist von Vorteil, da Objekterkennungssysteme
keine absolute Sicherheit für eine richtige Objekterkennung
in allen Situationen liefern können und weil sie oft kostspielig
sind bzw. nicht in jedem Fahrzeug oder an jeder Beobachtungsposition
verfügbar sind. Die Gefahr des Übersehenwerdens
des eigenen Fahrzeugs durch andere Verkehrsteilnehmer, auch bezogen
auf eine bestimmte relevante Beobachtungsposition, z. B. eine Ausfahrt,
wird erheblich reduziert. Maßnahmen zur Verbesserung der
Sichtbarkeit des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer
können automatisch und präzise dosiert eingeleitet
werden, was einen Zugewinn an Verkehrssicherheit und Energieeinsparung
bringt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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