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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Bilderfassungseinheit zur Erzeugung von Bildern einer mittels Licht emittierenden Elementen beleuchteten Umgebung des Fahrzeuges, wobei eine Lichtempfindlichkeit der Bilderfassungseinheit mittels eines Abtastsignals, welches diskrete Impulse von Verschlusszeiten und Nichtbelichtungszeiten aufweist, geregelt wird.
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Bei einer Abbildung von Licht emittierenden Elementen, insbesondere LED-Leuchten im Straßen-, Schienen-, Schiffs- und Luftverkehr mit Pulsen einer festen Frequenz und Phasenlage kann es in die Licht emittierenden Elemente abbildenden Bilderfassungseinheiten zu Schwebungen kommen. Schwebungen entstehen u. a. dann, wenn es zu einer Abweichung zwischen einer Belichtungszeit der Bilderfassungseinheit und einer Einschaltphase des Licht emittierenden Elementes kommt. Schwebungen äußern sich beispielsweise als ein Flackern oder ein Flimmern in einem Bild einer Bilderfassungseinheit.
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Aus der
WO 2009/143910 A1 ist eine Vorrichtung, eine Kamera und ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern der Umgebung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Scheinwerfer zur Beleuchtung einer Umgebung des Kraftfahrzeuges mit Lichtimpulsen und eine Kamera zur Erzeugung von Bildern der Umgebung des Kraftfahrzeuges. Die Kamera und der Scheinwerfer sind derart synchronisiert, dass die Kamera die Bilder in Dunkelphasen des Scheinwerfers erzeugt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Steuerung einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Bilderfassungseinheit zur Erzeugung von Bildern anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem Verfahren zur Steuerung einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Bilderfassungseinheit zur Erzeugung von Bildern einer mittels Licht emittierenden Elementen beleuchteten Umgebung des Fahrzeuges wird eine Lichtempfindlichkeit der Bilderfassungseinheit mittels eines Abtastsignals, welches diskrete Impulse von Verschlusszeiten und Nichtbelichtungszeiten aufweist, geregelt. Erfindungsgemäß werden bzw. wird bei Erzeugen des Abtastsignals zur Abtastung der Umgebung eine Phasenlage zumindest der Verschlusszeiten im Abtastsignal verändert.
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Mittels der Veränderung der Phasenlage zumindest der Verschlusszeiten im Abtastsignal ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, Schwebungen in einem mittels der Bilderfassungseinheit aufgenommenen Bild, in welchem mindestens ein Licht emittierendes Element abgebildet ist, zu reduzieren.
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Ferner werden Schwebungen in aufgenommen Bildern der Bilderfassungseinheit vermieden, deren Inhalt von Licht emittierenden Elementen beleuchtet ist.
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Dadurch kann eine Darstellung oder eine automatische Auswertung des aufgenommenen Bildes verbessert werden, ohne dass auf eine Ansteuerung des mindestens einen Licht emittierenden Elementes, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, Einfluss genommen werden muss.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Zeitdiagramm eines Abtastsignals mit einem konstanten Muster von Verschlusszeiten und Nichtbelichtungszeiten einer Bilderfassungseinheit nach dem Stand der Technik,
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2 schematisch ein Zeitdiagramm eines Abtastsignals mit einer pseudo-zufällig veränderten Phasenlage,
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3 schematisch ein Zeitdiagramm eines Abtastsignals mit pseudo-zufälligem Abtastmuster mit einem mittleren Tastgrad und
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4 schematisch ein Zeitdiagramm eines Abtastsignals mit einem Abtastkamm gleichen Tastgrades.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Zeitdiagram eines mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinheit erzeugten Abtastsignals A einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Bilderfassungseinheit. Das Abtastsignal A ist nach einem Verfahren aus dem Stand der Technik generiert und weist ein konstantes Muster von Verschlusszuständen V, auch als Belichtung bekannt, und Nichtbelichtungszuständen N auf.
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Unter einem Verschlusszustand V, d. h. unter Belichtung ist der Zustand zu verstehen, in welchem ein lichtempfindliches Medium der Bilderfassungseinheit zur Aufzeichnung eines Bildes dem Licht ausgesetzt wird. Aus dem Umkehrschluss ergibt sich der Nichtbelichtungszustand N.
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Das Abtastsignal A weist eine Folge von diskreten Impulsen von Verschlusszuständen V mit jeweils einer Verschlusszeit TV und Nichtbelichtungszuständen N mit jeweils einer Nichtbelichtungszeit TN und Schaltperioden mit einer festen Schaltperiodendauer T entlang einer Zeitachse t mit einer konstanten Spannung U auf.
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Die Dauer der Verschlusszeit TV, bezogen auf eine Ausdehnung des Verschlusszustandes V auf der Zeitachse t entspricht nicht der Dauer der Nichtbelichtungszeit TN. Die Schaltperioden umfassen jeweils einen Verschlusszustand V und einen Nichtbelichtungszustand N, wobei eine Impulsweite des Verschlusszustandes V in Bezug auf die Schaltperiode 12,5% beträgt.
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Eine Phasenlage der aufeinanderfolgenden Impulse des Abtastsignals A ist in 1 konstant.
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Die feste Impulsweite und Phasenlage des Abtastsignals A der Bilderfassungseinheit kann bei einer Erzeugung eines Bildes einer mittels mindestens eines Licht emittierenden Elements beleuchteten Umgebung des Fahrzeuges zu Störungen, wie den so genannten Schwebungen im aufgenommenen Bild führen.
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Beispielsweise entstehen die so genannten Schwebungen, welche als Flimmern optisch wahrgenommen werden können, aufgrund von Diskrepanzen zwischen der Verschlusszeit TV der Bilderfassungseinheit und einem Einschaltzustand des Licht emittierenden Elementes. Um Schwebungen im aufgenommenen Bild zu vermeiden, müsste immer dann eine Belichtung erfolgen, wenn das Element Licht emittiert, also sich in einem Einschaltzustand befindet.
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Mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten Synchronisation von Verschlusszustand V und Einschaltzustand des Licht emittierenden Elementes werden diese Schwebungen vermieden. Allerdings ist eine solche Maßnahme schwierig durchzuführen, bedingt durch die rasante Zunahme elektronisch gesteuerter Beleuchtungs- und Signalisierungseinrichtungen im Fahrzeugverkehr, da die Anzahl von verwendeten Pulsfrequenzen unüberschaubar geworden ist.
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In 2 ist ein Zeitdiagramm eines Abtastsignals A, bei welchem die Phasenlage erfindungsgemäß verändert ist, dargestellt. Dabei weist das Abtastsignal A ein pseudo-zufälliges Abtastmuster von Verschlusszuständen V und Nichtbelichtungszuständen N auf, wobei die Schaltperiodendauer TP aller Schaltperioden konstant ist.
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Dabei ist eine Pseudo-Zufallsfolge durch die Zahlen 0, 2, 5 ff. zur Erzeugung des pseudo-zufälligen Abtastmusters des Abtastsignals A vorgegeben. Mittels der Pseudo-Zufallsfolge wird vorgegeben, ab welchem Zeitpunkt die Verschlusszeit TV zur Belichtung des Licht empfindlichen Mediums innerhalb der Schaltperioden beginnt.
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In einer ersten Schaltperiode beginnt die Verschlusszeit TV innerhalb der ersten Schaltperiode zu einem Zeitpunkt t = 0.
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In einer zweiten Schaltperiode beginnt die Verschlusszeit TV zu einem Zeitpunkt t = TP + 2TV, wobei die Zahl 2 Bestandteil der Pseudo-Zufallsfolge ist.
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Der Zeitpunkt, zu dem die Verschlusszeit TV beginnt, ist zwei Impulsweiten der Verschlusszeit TV vom Beginn der zweiten Schaltperiode, d. h. von Beginn der Schaltperiodendauer TP entfernt.
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Innerhalb der dritten Schaltperiode beginnt die Verschlusszeit TV zu einem Zeitpunkt t = 2TP + 5TV. D. h., dass die Verschlusszeit TV fünf Impulsweiten der Verschlusszeit TV vom Beginn der dritten Schaltperiode entfernt beginnt.
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Dabei kann ein pseudo-zufälliges Abtastmuster angewendet werden, bei welchem eine Pulsweitenmodulation zur Einstellung eines Tastgrades durch eine mittlere Häufigkeit der im Abtastsignal A auftretenden Verschlusszeiten TV einzelner Licht empfindlicher Zeitintervalle im pseudo-zufälligen Abtastmuster ersetzt wird.
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Wenn z. B. ein kleinstes Zeitintervall für die Verschlusszeit TV ist, wird für die aufeinanderfolgenden Zeitintervalle mit der Dauer TV mittels der Steuereinheit zufällig ermittelt, wann die Verschlusszeit TV innerhalb einer Schaltperiode beginnt. Dabei wird mittels der mittleren Häufigkeit der im Abtastsignal A auftretenden Verschlusszeiten TV einzelner Licht empfindlicher Zeitintervalle eine mittlere Lichtempfindlichkeit eingestellt.
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Eine nicht gezeigte Sicherheitsvorrichtung, die vorzugsweise in die Steuereinheit zur Erzeugung des Abtastsignals A integriert ist, kann im Bedarfsfall verhindern, dass eine Sequenz von Verschlusszuständen V angesteuert wird, welche Nebenbedingungen, wie z. B. eine Auslesezeit der Bilderfassungseinheit verletzt.
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3 zeigt eine Abtastung der Bilderfassungseinheit mit einem pseudo-zufälligen Abtastmusters mit einem mittleren Abtastgrad von 12,5%, wobei die Schaltperiodendauer TP nicht dargestellt ist.
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Der mittlere Tastgrad beschreibt das Verhältnis der Verschlusszustände V mit der Verschlusszeit TV und der Nichtbelichtungszustände N mit der Nichtbelichtungszeit TN.
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Eine Impulsweite des Verschlusszustandes V, d. h. der Verschlusszeit TV wird ermittelt, indem die Schaltperiodendauer TP durch eine vorgegebene Zahl, hier sechzehn, dividiert wird. Dabei ist das Intervall der Verschlusszeit TV in eine vorgegebene Anzahl von zeitmäßig kurzen Licht empfindlichen Intervallen, also Verschlusszeiten TVZ verteilt.
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In 4 ist ein Zeitdiagramm mit einem Abtastsignal A dargestellt, wobei die Abtastung mittels eines so bezeichneten Abtastkamms gleichen Tastgrades erfolgt.
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Eine Schaltperiode umfasst vier Verschlusszeiten TVZ, wobei eine Auslesung des während der vier Verschlusszeiten TVZ gesammelten Lichts nur einmal in einer Schaltperiode erfolgt. Hierzu ist das Intervall der Verschlusszeit TV in vier zeitmäßig kurze Licht empfindliche Intervalle, also Verschlusszeiten TVZ verteilt, wobei deren Gesamtlänge der Länge der Verschlusszeit TV, also der Impulsweite entspricht. Die vier Verschlusszeiten TVZ sind über eine vergleichsweise größere Schaltperiode verteilt, um die Wahrscheinlichkeit einer Unterabtastung gepulster Licht emittierender Elemente zu verringern.
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Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Schwebungen in den aufgenommenen Bildern der Bilderfassungseinheit, welche gepulste Licht emittierende Elemente enthalten und/oder der Inhalt des Bildes von gepulsten Licht emittierenden Elementen ausgeleuchtet ist, reduziert werden.
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Auch sind Schwebungen in aufgenommenen Bildern, deren Inhalt von nicht gepulsten Beleuchtungselementen ausgeleuchtet ist, vermieden.
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Somit können die Darstellung der aufgenommenen Bilder auf einer Anzeigeeinheit und eine automatische Auswertung der Bilder, die beispielsweise von gepulsten Licht emittierenden Elementen erzeugten Lichtzeichen oder Bremsleuchten eines vorausfahrenden Fahrzeuges verbessert abgebildet werden, ohne auf eine Ansteuerung der Licht emittierenden Elemente unmittelbar Einfluss zu nehmen.
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Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens flimmert oder flackert beispielsweise das auf einer Anzeigeeinheit einer Rückfahrkamera des Fahrzeuges abgebildete Bild nicht.
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Darüber hinaus werden beleuchtete Fahrzeuge und Signalisierungseinrichtungen von am oder im Fahrzeug angeordneten Bilderfassungseinheiten zuverlässig erkannt, wodurch die Zuverlässigkeit und die Sicherheit von Fahrerassistenzsystemen, welche mit der Bilderfassungseinheit verbunden sind, erhöht ist.
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Denkbar ist auch, dass das erfindungsgemäße Verfahren außerhalb des Straßenverkehrs zur Anwendung kommt. Beispielsweise kann das Verfahren bei Überwachungskameras angewendet werden, die eine beleuchtete Szene, z. B. in öffentlichen Gebäuden oder an öffentlichen Plätzen, erfassen.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Abtastsignal
- N
- Nichtbelichtungszustand
- U
- Spannung
- V
- Verschlusszustand
- t
- Zeitachse
- TN
- Nichtbelichtungszeit
- TP
- Schaltperiodendauer
- TV
- Verschlusszeit
- TVZ
- Verschlusszeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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