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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit deren Hilfe Fahrerassistenzsysteme, bevorzugt Fahrerassistenzsysteme basierend auf optischen Erfassungsmitteln, von Fahrzeugen getestet werden können.
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Fahrerassistenzsysteme müssen auf herkömmliche Weise unter realistischen Bedingungen getestet werden. In der Entwicklungsphase werden dazu sogenannte HIL-Verfahren (Hardware in the loop) genutzt. Diese speisen den Fahrerassistenzsystemen simulierte Daten von im Fahrzeug vorhandenen Sensoren an deren Eingänge ein. Die Fahrerassistenzsysteme berechnen auf Basis dieser Sensordaten eine auszuführende Reaktion und senden dies an die jeweiligen ausführenden Aktoren und/oder Steuergeräte. Diese Ausgangssignale werden hier wiederum von einer Testvorrichtung abgefangen und bewertet. So lassen sich schnell und kostengünstig die ersten Adaptionen dieser Fahrerassistenzsysteme durchführen.
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Ein Testen der Fahrerassistenzsysteme unter realen Bedingungen in Fahrzeugen, mit realen Sensordaten und realen Reaktionen bleibt dennoch unerlässlich. Dazu sind Testfahrten auf einer realen Straße mit realen Umgebungen notwendig. Diese haben aber den Nachteil, dass sie entweder einen Mangel an Komplexität oder einen Mangel an Wiederholbarkeit aufweisen.
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Stand der Technik
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Testvorrichtungen, die diese Mängel abstellen sollen, sind bekannt. Die Patentanmeldung
DE 10 2005 021 128 A1 beschreibt einen Fahrsimulator mit einer Rechnereinheit zur Simulation wenigstens einer Fahrzeugumgebung. Die simulierte Fahrzeugumgebung wird mittels einer bilddarstellenden Einheit dargestellt. Der Fahrsimulator umfasst ebenfalls eine Eingabekonsole zur Eingabe eines Fahrbefehles, welche einem Videosystem zugeordnet ist, welches einerseits die Fahrzeugumgebung der bilddarstellenden Einheit erfasst und andererseits Fahrdynamikdaten aus einer CAN-Schnittstelle des Fahrzeugsimulators empfängt. Dadurch lässt sich ein videobasiertes Fahrerassistenzsystem unter Laborbedingungen testen.
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Die anhängige Patentanmeldung
DE 10 2006 060 553 A1 offenbart ein Verfahren zur Erprobung eines Fahrerassistenzsystems. Dabei werden während einer Referenzfahrt mit einer Bilderfassungsvorrichtung Referenzdaten aufgenommen und gespeichert. Diese werden später mittels eines Projektors an eine Leinwand projiziert. Eine zu testende Kamera ist vor der Leinwand positioniert und nimmt das durch Projektion erzeugte Bild auf. Die Kamera ist hierzu auf einem Stativ befestigt. Die anhängige Patentanmeldung
DE 10 2010 013 336 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufnahme von mittels eines Videoprojektors projizierbaren Vorlagebildern anhand einer Kamera. Dabei werden beliebige, insbesondere auch computergenerierte Bilder und Videos direkt auf die Bildebene der Kamera projiziert. Dadurch lässt sich der Betrieb von Fahrerassistenzvorrichtungen und/oder Sicherheitsvorrichtungen eines Fahrzeuges simulieren.
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Nachteilig an diesen Testvorrichtungen und Testverfahren ist die nicht realitätsgetreue Testumgebung. Die Reaktion der Fahrerassistenzsysteme kann nur simuliert und an einer Recheneinheit nachvollzogen werden. Es erfolgt kein tatsächliches Ansteuern von Aktuatoren oder Steuergeräten.
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Aufgabe der Erfindung
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen von Fahrerassistenzsystemen zu schaffen, bei dem die Fahrerassistenzsysteme unter realen Bedingungen, insbesondere unter Einhaltung der tatsächlichen, fahrzeuggebundenen Reaktionskette vom Erfassen der Umgebungsbedingungen durch Sensoren, der Berechnung möglicher Aktionen in Abhängigkeit der erfassten Umgebungsbedingungen und der Ausführung dieser Aktionen, wiederholbar und komplex getestet werden.
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung entsprechend dem Anspruch 1 und ein Verfahren entsprechend dem Anspruch 6 gelöst. Demzufolge wird eine Vorrichtung zum Testen von Fahrerassistenzsystemen in Fahrzeugen vorgeschlagen. Das Fahrzeug weist mindestens einen optischen Sensor zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung auf, wobei der optische Sensor die Fahrzeugumgebung repräsentierende Daten versendet. Das Fahrzeug weist weiterhin mindestens ein Fahrerassistenzsystem auf, welches die die Fahrzeugumgebung repräsentierenden Daten empfängt und eine Reaktion darauf berechnet und in Form eines Befehls an mindestens einen Aktor sendet, wobei der Aktor den Befehl in Form einer Reaktion umsetzt. Die Vorrichtung zum Testen von Fahrerassistenzsystemen umfasst dabei mindestens eine Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung und mindestens eine Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes, welche dem optischen Sensor zugeordnet ist, wobei die Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes zwischen der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung und dem optischen Sensor angeordnet ist. Weiterhin beinhaltet die Vorrichtung zum Testen von Fahrerassistenzsystemen mindestens eine Erfassungseinheit, wobei die mindestens eine Reaktion des mindestens einen Aktors durch die mindestens eine Erfassungseinheit erfassbar und auswertbar darstellbar und/oder als mindestens ein die Reaktion repräsentierendes Signal weiterleitbar ist. Mit der vorliegenden Erfindung können vorteilhafterweise sämtliche videobasierte, also auf Daten mindestens eines optischen Sensors basierende Fahrerassistenzsysteme getestet werden. Dazu zählen unter anderem Lichtassistenzsysteme, wie Fernlichtassistent sowie Assistenten für Kurvenlicht, Adaptive Forward Lighting (AFL), Adaptive Frontlighting System (AFS), also Assistenten für dynamisches Licht (im Folgenden adaptive Lichtverteilung genannt). Zu den videobasierten und mit der vorliegenden Erfindung ebenfalls testbaren Fahrerassistenzsystemen zählen neben dem Lichtassistenzsystem auch weitere Assistenzsysteme, wie Spurhalteassistent, Verkehrszeichenerkennung, Objekterkennung und dergleichen. Optische Sensoren sind im Regelfall Kameras, welchen eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, die das von der Kamera erfasste Bild nach bestimmten Mustern interpretiert. Derartige Muster sind z. B. das Licht entgegenkommender Fahrzeuge, Formen und Farben von Verkehrszeichen, Silhouetten vorausfahrender Fahrzeuge oder Bewegungsmuster von Personen im Fahrweg. Der Begriff Bild umfasst auch Videos, die in ihrem Wesen in schneller Abfolge gezeigte Bilder sind. Optische Sensoren können aber auch einfache optische Sensoren, wie Photozellen, sein, die lediglich einen Hell-Dunkel-Unterschied in ein elektrisches Signal umwandeln. Auch diesen einfachen optischen Sensoren ist eine Auswerteeinheit zugeordnet, die die Signale interpretiert. Die vom optischen Sensor erfasste Fahrzeugumgebung enthält Szenen aus der Umwelt, in der sich das Fahrzeug theoretisch befinden kann. Zum Testen von Fahrerassistenzsystemen sind diese Szenen auf das zu testende Fahrerassistenzsystem angepasst, z. B. eine nächtliche Landstraße mit Gegenverkehr für einen Fernlichtassistenten oder eine enge Straße in einem Wohngebiet mit spielenden Kindern zum Testen von Notbremsassistenten oder Verkehrszeichenerkennung. Denkbar sind neben Szenen auf öffentlichen Straßen auch Wasser- oder Flugszenen. Die Reaktion eines Fahrerassistenzsystems auf eine von dem optischen Sensor interpretierte Fahrzeugumgebung ist z. B. ein Abblenden, eine Notbremsung oder ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal an den Fahrzeugführer beim Überschreiten einer Höchstgeschwindigkeit. Damit diese Reaktion zustande kommt, bedarf es eines Signals des Fahrerassistenzsystems an die ausführende Einheit des Fahrzeuges, den Aktor, in Form eines Befehls. Der Befehl kann im einfachsten Fall, z. B. beim Abblenden, lauten: betätige Relais x, um die elektrische Verbindung zwischen Lichtmaschine und Aufblend-Stromkreis der Glühlampe zu trennen und damit eine elektrische Verbindung zwischen Lichtmaschine und Abblend-Stromkreis der Glühlampe herzustellen. Derzeit verwendete Lichtsysteme in Fahrzeugen sind wesentlich komplexer. Sie umfassen beispielsweise Gasentladungslampen oder Laser-Lichtquellen, wobei das Licht unter verschiedenen mechanischen und optischen Umlenkvorrichtungen, unter anderem durch Mikrospiegelanordnungen, in einer komplexen Lichtverteilung steuerbar ist. Ein Befehl an ein derartiges Lichtsystem setzt eine Berechnung der gewünschten Lichtverteilung und eine daraus folgende Ansteuerung z. B. jedes Mikrospiegels, z. B. durch Spannungsimpulse an Piezoaktuatoren oder Ansteuerung elektrostatischer Felder, voraus. Bei Notbremsassistenten muss die gewünschte Verteilung der Bremskraft sowohl auf die Anzahl der vorhandenen (bremsbaren) Räder, als auch im Zeitablauf (Warnbremsruck, Notbremsung) berechnet und als Befehl (Schließen/Öffnen eines Ventiles durch Ansteuerung eines elektromagnetischen Aktors) gesendet werden. Sowohl die Berechnung, als auch den Versand übernimmt definitionsgemäß das Fahrerassistenzsystem, welches aus einer Vielzahl verteilter und miteinander verbundener Recheneinheiten zur Interpretation der Eingangsdaten, Berechnung der Reaktionen und Interpretation in Ausgangsdaten bestehen kann. Die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung kann vielfältig gestaltet sein. Einheiten dieser Art können in passive, also reflektierende Einheiten und aktive, also selbst leuchtende Einheiten unterteilt werden. Einfache Beispiele aus dem Stand der Technik sind Leinwände, die von einem Projektor angestrahlt werden (passiv) und aktive Projektoren, die ein Bild der Fahrzeugumgebung direkt auf die Bildebene der Kamera projizieren oder sich in Form eines Monitors, z. B. eines Röhrenmonitors oder eines LCD-Monitors (Liquid-Crystal-Display/Flüssigkristallanzeige), darstellen. Die Fahrzeugumgebung kann aus einer realen, mit einer Kamera aufgezeichneten Szene eines Verkehrsraumes, einer mithilfe einer Recheneinheit simulierten künstlichen Umgebung oder einer Kombination von beiden bestehen. Die Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes, die dem optischen Sensor zugeordnet ist, ist im einfachsten Fall ein linearer Polarisationsfilter bekannter Bauart, kann aber auch eine zirkular polarisierende, phasendrehende Verzögerungsplatte sein. Durch die Absorption polarisierten Lichtes vor dem optischen Sensor wird sichergestellt, dass der optische Sensor lediglich das Bild der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung empfängt und Störlicht absorbiert, also herausfiltert. Schließlich bedarf es einer Erfassungseinheit. Diese kann aus einer Kamera bestehen, die eine Lichtverteilungsänderung aufzeichnet. Diese kann auch aus einem an einen Rollenprüfstand angeschlossenen Drehmomentsensor bestehen, der einen Bremseingriff des Fahrzeugs detektieren und in seiner Ausprägung darstellen kann. Eine Weiterleitung der erfassten Reaktion in Form eines Signals ist ebenfalls denkbar, z. B. ein in seiner Spannung veränderliches elektrisches Signal, wobei die Amplitude der Spannung das Bremsmoment des Fahrzeuges repräsentiert, welches anschließend an einer Recheneinheit, z. B. einem PC, auswertbar ist. Aufgrund der oben beschriebenen Komplexität der Beispiele arbeiten in der Praxis mehrere Fahrerassistenzsysteme in Abhängigkeit mehrerer Sensorsignale und generieren mehrere mögliche und nötige Reaktionen mehrerer Aktoren. Daher ist stets mindestens eine beteiligte Einheit aufgeführt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich vorteilhafterweise immer genau ein Fahrerassistenzsystem oder genau ein Aktor isoliert testen, aber eben auch der Verbund aus mehreren Fahrerassistenzsystemen, die mehrere Aktoren ansteuern. Letzteres wird durch die Kombination mehrerer Sensoren, darunter mehrerer optischer Sensoren, erreicht. Erwähnt sei, dass auch nichtoptische Sensoren, z. B. Drehzahlsensoren, bei den Tests Signale zur Unterstützung der Reaktionsberechnung der Fahrerassistenzsysteme liefern. Damit wird der eingangs erwähnten Realitätsnähe Rechnung getragen.
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Vorteilhafterweise besteht die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung aus einem LED-Array und/oder aus einer durch einen Projektor angestrahlten Leinwand.
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Ein LED-Array ist eine zweidimensionale Matrix von Licht emittierenden Dioden (LED), welche einzeln angesteuert werden können und eine Punktdichte aufweisen, die in Abhängigkeit zur Entfernung die Wahrnehmung eines unverpixelten Bildes zulässt. Eine durch einen Projektor angestrahlte Leinwand ermöglicht komplexe Verkehrsszenen, wobei ein LED-Array besonders große Kontrast- und Helligkeitsunterschiede darstellen kann. Dadurch ist z. B. eine Nachtfahrt mit entgegenkommendem Verkehr realitätsnah darstellbar. Die Kombination beider Darstellungseinheiten, z. B. durch Anordnung einer anstrahlbaren Leinwand zwischen dem LED-Array und dem optischen Sensor des Fahrzeuges kombiniert auch die Vorteile. Ebenso ist die Anwendung einer Leinwand und mehrerer Projektoren, z. B. eines Projektors für Licht innerhalb des für Menschen sichtbaren Spektrums des Lichtes und eines Projektors für Licht außerhalb des für Menschen sichtbaren Spektrums des Lichtes, z. B. Infrarot-Licht, möglich. Ein LED-Array bietet den Vorteil, Lichtarten unterschiedlicher Spektren in einer Baueinheit unterzubringen. Weiterhin vorteilhaft bestehen ein Aktor aus einer Scheinwerfereinheit mit adaptiver Lichtverteilung und eine Erfassungseinheit aus einer Leuchtdichtekamera. Damit können sämtliche Lichtassistenzsysteme getestet werden. Die Reaktion auf eine durch die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung dargestellte Szene besteht in einer geänderten Leuchtverteilung der Scheinwerfereinheit im weitesten Sinne. Ein automatischer Abblendvorgang wird als die einfachste adaptive Lichtverteilung verstanden. Die Leuchtdichtekamera differenziert zwischen dem Bilde auf der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung und der zu testenden Lichtverteilung der Scheinwerfer. Dies geschieht z. B. durch Differenzbildung des vor und nach der Lichtverteilungsänderung aufgezeichneten Lichtes, durch Differenzbildung des aufgezeichneten Lichtes und der als Datenstrom zur Verfügung gestellten Fahrzeugumgebung oder anhand der Auswertung der auf der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung dargestellten Situation bzw. Szene. Letzteres wäre z. B. der Fall, wenn ein Lichtassistent aufgrund eines dargestellten Gegenverkehrs den Lichtkegel um das entgegenkommende Fahrzeug ausblenden würde. Die Leuchtdichtekamera kann dann den Sektor mit dem Gegenverkehr aus der Auswertung herausblenden oder herausrechnen und die Kante des Lichtkegels als Grenze dafür definieren. Dies kann automatisch durch Bilderkennung oder nach vorgegebenen Szenarien durch Sektorvorgaben oder eine Kombination aus beiden geschehen. Das von der Leuchtdichtekamera aufgezeichnete Bild kann direkt an einem der Leuchtdichtekamera zugeordneten Monitor angezeigt und ausgewertet oder als Datenstrom an eine entfernte Recheneinheit gesendet werden, an der die Auswertung stattfindet und die Ergebnisse weiteren Entwicklungen und Anpassungen des Fahrerassistenzsystems zugeführt werden. Der Lichtkegel der Scheinwerfereinheit auf der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung kann so umgerechnet werden, dass eine Verteilung auf einer Ebene, auf der sich das Fahrzeug befindet, z. B. eine Straße, dargestellt wird. Diese Ebene wird als annähernd parallel zur optischen Achse der Kamera definiert im Gegensatz zu der Ebene der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung, welche senkrecht zur optischen Achse des optischen Sensors ausgerichtet ist. Bei der Umrechnung können auch Unebenheiten in Form eines topographischen Profils eines welligen Straßenprofils berücksichtigt werden, wobei die Umrechnung dann auf das topographische Profil erfolgt.
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Besonders vorteilhaft ist das Licht, welches von der Scheinwerfereinheit auf die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung trifft, polarisiertes Licht. Dies kann zum einen dadurch erreicht werden, dass eine weitere Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes, z. B. ein Polarisationsfilter, zwischen Scheinwerfereinheit und Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung angeordnet ist oder zum anderen dadurch, dass die Scheinwerfereinheit konstruktionsbedingt ein polarisiertes Licht aussendet. Laserlampen sind meist bautechnisch aufgrund polarisierender optischer Bauteile im Resonator (schräge Umlenkspiegel und Flächen) derart gestaltet, dass polarisiertes Laserlicht entsteht. Vorteilhafterweise kann dadurch ein beliebiger Teil des Lichtes der Scheinwerfereinheit, welches an der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung reflektiert wird, von der dem optischen Sensor zugeordneten Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes absorbiert werden. Bei entsprechender Ausrichtung der Polarisationsrichtungen zueinander nimmt der optische Sensor vorzugsweise nur die Szene der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung auf und wird nicht durch die Lichtverteilung der Scheinwerfereinheit beeinflusst. Dafür erfolgt die Polarisation vorteilhafterweise linear, d. h. die Lichtwellen schwingen in einer Schwingebene. Die Polarisationsebenen der Polarisationsfilter können durch Drehen so ausgerichtet werden, dass sie parallel zur Schwingebene stehen und das gesamte Licht transmittieren oder dass sie senkrecht zur Schwingebene stehen und das gesamte Licht absorbieren. Der Polarisationsfilter selbst steht dabei immer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichtes. Bei Winkeln der Polarisationsebene zur Schwingebene zwischen 0° und 90° werden Teile des Lichtes transmittiert und der Rest absorbiert. Dies kann vorteilhaft sein, um Störfaktoren bei den Tests einzuführen, welche die Robustheit der Fahrerassistenzsysteme in Zusammenarbeit mit den optischen Sensoren testen lassen und eine gewisse Realitätsnähe widerspiegeln.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung polarisiertes Licht aussendet und/oder reflektiert. Bei der Projektion eines Bildes von einem Projektor auf eine Leinwand kann z. B. ein Polarisationsfilter zwischen Projektor und Leinwand angeordnet sein, sodass nur polarisiertes Licht auf die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung trifft. Eine selbstleuchtende Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung, z. B. ein LED-Array, kann bautechnisch bedingt polarisiertes Licht aussenden oder Polarisationsfilter zwischen den Leuchtelementen und der Erfassungseinheit aufweisen. Bei LEDs kann dies z. B. unter Einsatz eines photonischen Kristalls umgesetzt werden und bei LCD-Darstellung wird zur Einstellung der durchzulassenden Lichtmenge ohnehin meist ein Polarisationsfilter genutzt und der Einsatz von polarisiertem Licht ist u. a. in der 3D-Technik verbreitet. Der Erfassungseinheit ist ebenfalls eine noch weitere Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes zugeordnet, z. B. in Form eines Polarisationsfilters, der zwischen der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung und der Erfassungseinheit angeordnet ist. Durch entsprechende Ausrichtung der Polarisationsrichtungen zueinander kann ein beliebiger Teil, vorzugsweise nahezu 100%, des von der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung ausgesandten oder reflektierten Lichtes vor der Erfassungseinheit absorbiert werden. Damit können aufwendige Differenzbildungen oder Bilderkennungen in der Erfassungseinheit eingespart werden. Ein Teil des reflektierten oder ausgesandten Lichtes kann durchgelassen werden, wenn die Differenzbildung oder Bilderkennung unterstützend zur Auswertung hinzugezogen werden sollen.
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Ebenfalls offenbart ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Testen von Fahrerassistenzsystemen in Fahrzeugen, welches die oben beschriebene Vorrichtung nutzt. Bei diesem wird ein Fahrzeug zu mindestens einer Einheit zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung positioniert. Die Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung sendet oder reflektiert ein die Fahrzeugumgebung darstellendes Bild aus, welches von einem dem Fahrzeug zugeordneten optischen Sensor durch eine Einheit zur Absorption polarisierten Lichtes erfasst wird. Anschließend sendet der optische Sensor die die Fahrzeugumgebung repräsentierenden Daten an eine Recheneinheit des Fahrerassistenzsystems, welches in Abhängigkeit der die Fahrzeugumgebung repräsentierenden Daten eine Reaktion berechnet und einen der Reaktion entsprechenden Befehl an einen Aktor sendet. Der Aktor empfängt den Befehl und setzt die entsprechende Reaktion um. Schließlich wird die Reaktion von einer Erfassungseinheit erfasst und auswertbar dargestellt und/oder als mindestens ein die Reaktion repräsentierendes Signal weitergeleitet.
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Die auswertbare Darstellung der Reaktion durch die Erfassungseinheit erfolgt erfindungsgemäß vorteilhafterweise an einem Monitor, welcher der Erfassungseinheit direkt oder indirekt zugeordnet ist. Beim Testen von Lichtassistenzsystemen beispielsweise umfasst dies die Umrechnung der Lichtverteilung des an der Einheit zur Darstellung des Fahrzeugumfeldes reflektierten Lichtes der Scheinwerfer auf die zur optischen Achse des optischen Sensors parallele Ebene. Die Darstellung kann nur die umgerechnete Lichtverteilung der Scheinwerfer zeigen oder die umgerechnete Lichtverteilung der Scheinwerfer in Kombination mit dem dargestellten Bild der Fahrzeugumgebung. Im ersten Fall wird so eine Vermessung der Verteilung der Leuchtdichte oder der geometrischen Ausprägung des resultierenden Leuchtkegels ermöglicht. Im zweiten Fall kann z. B. durch einen Testingenieur eine optische Begutachtung des ausgesparten Bereichs im Vergleich zum Gegenverkehr erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt die Darstellung des zweiten Falls nicht nur durch Überlagerung des Bildes der Fahrzeugumgebung und der umgerechneten Lichtverteilung, sondern durch graphische Manipulation des Bildes der Fahrzeugumgebung mittels Kontrast-, Helligkeits- und Farbanpassungen, um eine realistische Darstellung einer durch ein Fahrzeug beleuchteten Szene zu erhalten. Derartige graphische Manipulationen sind bereits mit standardisierten Funktionen bekannter Graphikmanipulationsprogramme hinreichend genau möglich und können durch anwendungsspezifische Anpassungen dieser Funktionen und ausreichende Rechenleistung online zur realitätsnahen Darstellung einer durch ein Fahrzeug beleuchteten Szene genutzt werden.
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Da derartige Assistenzsysteme anhand kritischer Situationen und Umgebungsbedingungen zu testen sind, werden die von der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung dargestellten Szenen häufig Nachtszenen oder Schlechtwetterszenen darstellen. In diesen und weiteren Fällen ist die Scheinwerferbeleuchtung des Fahrzeuges eingeschaltet, um die Realitätsnähe zu gewährleisten. Daher ist die erfindungsgemäße Anordnung eines Polarisationsfilters zwischen der Einheit zur Darstellung der Fahrzeugumgebung und dem optischen Sensor sowie das diese Vorrichtung nutzende erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit der erfindungsgemäßen auswertbaren Darstellung auch beim Testen von Assistenzsystemen, die keine Lichtassistenzsysteme sind, besonders vorteilhaft.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Hierbei zeigen
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1 einen Testaufbau mit Projektor zum Testen von Lichtassistenzsystemen,
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2 einen Testaufbau mit LED-Array zum Testen von Lichtassistenzsystemen und
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3 einen Testaufbau mit LED-Array zum Testen anderer videobasierter Assistenzsysteme.
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Ein Fahrzeug 13 mit einem Fahrerassistenzsystem (FAS) wird vor einer Leinwand 1 positioniert. Ein Projektor 8 projiziert ein aufgezeichnetes oder computergeneriertes oder computermanipuliertes aufgezeichnetes Bild bzw. Video an die Leinwand 1 in Form eines Trichters, dargestellt durch den Projektionsbereich 11. Die Kamera 3 des FAS nimmt dieses Bild auf und wertet es anhand von Mustern aus, z. B. erkennt die Kamera 3 projizierte Lichtpunkte als Scheinwerfer vom Gegenverkehr innerhalb eines Erfassungsbereichs 7. Dieses erkannte Signal wird an das FAS versendet, welches daraufhin eine Soll-Reaktion berechnet, z. B. Adaptieren der Lichtverteilung der Scheinwerfer 10. Diese Reaktion wird als eine Anzahl von Befehlen an die Scheinwerfer 10 gesendet, welche daraufhin einen Lichtkegel 6 formen, der den erkannten Gegenverkehr ausspart. Damit die Kamera 3 nicht durch den Lichtkegel 6 beeinflusst wird und nicht im Bild dargestellte Objekte erkennt, ist im Lichtkegel 6 der Scheinwerfer 10 ein Polarisationsfilter 5 angeordnet, der linear polarisiertes Licht erzeugt und zwischen der Leinwand 1 und der Kamera 3 ist ein Polarisationsfilter 4 angeordnet, der nur linear polarisiertes Licht durchlässt. Die Polarisationsebenen der Polarisationsfilter 4 und 5 sind dabei 90° zueinander verdreht. Dadurch dringt kein Scheinwerferlicht in die Kamera 3. Eine Leuchtdichtekamera 2 erfasst die Verteilung des Lichtkegels 6 auf der Leinwand 1. Damit diese nur das Licht der Scheinwerfer 10 aufnimmt, ist der Leuchtdichtekamera 2 ein Polarisationsfilter 14 zugeordnet, welcher die gleiche Polarisationsebene aufweist wie der Polarisationsfilter 5 vor den Scheinwerfern 10. Dem Projektor 8 ist ein Polarisationsfilter 9 zugeordnet, dessen Polarisationsebene um 90° versetzt ist zu den Polarisationsebenen der Polarisationsfilter 5 und 10. Dadurch dringt kein Licht des Projektors 8 in die Leuchtdichtekamera 2. Anhand der oben beschriebenen Auswertung der Leuchtdichtekamera 2 oder einer entfernten, nicht dargestellten Rechnereinheit, kann das FAS getestet werden und die Testergebnisse können der weiteren Entwicklung und Anpassung des FAS zugeführt werden.
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2 unterscheidet sich zu 1 dadurch, dass kein Projektor 8 vorhanden ist, der das Bild auf der Leinwand 1 projiziert, sondern ein LED-Array 12, das ein Bild mit linear polarisiertem Licht darstellt. Die Scheinwerfer 10 senden ebenfalls bautechnisch bedingt polarisiertes Licht aus, wobei die Polarisation des Letzteren 90° versetzt zum polarisierten Licht des LED-Arrays 12 ist. Die Kamera 3 des FAS nimmt durch den ihr zugeordneten Polarisationsfilter 4 kein Licht der Scheinwerfer 10 auf, da dieses vom Polarisationsfilter 4 absorbiert wird. Die Leuchtdichtekamera 2 nimmt sowohl das Licht des LED-Arrays 12, als auch das vom LED-Array 12 reflektierte Licht der Scheinwerfer 10 auf. Sie ermittelt durch Differenzbildung mit dem bekannten Bild, das auf dem LED-Array 12 dargestellt wird, oder durch Auswertung der Szene auf dem LED-Array 12 durch Bildung einer Sektion mit dem reflektierten Licht der Scheinwerfer 10 anhand von Kontrastunterschieden der Hell-Dunkel-Grenzen eine Leuchtdichteverteilung des Lichtkegels 6. Diese Leuchtdichteverteilung wird von der senkrecht zur optischen Achse der Kamera 3 stehenden Reflexion des Lichtes der Scheinwerfer auf die parallel zur optischen Achse der Kamera 3 liegende Ebene der Straße 16 umgerechnet. Diese umgerechnete Verteilung wird mit der Soll-Verteilung verglichen, um das Testergebnis zu bewerten. Auf Basis dieser Testergebnisse kann in einer weiteren Entwicklung die Reaktion des FAS angepasst werden.
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3 zeigt eine Ausführungsform, bei der kein Lichtassistenzsystem, sondern z. B. eine Verkehrszeichenerkennung getestet wird. Das Fahrzeug 13 kann dazu auf einem nicht dargestellten Rollenprüfstand positioniert sein und ein Drehen der angetriebenen Räder ermöglichen, wodurch fahrzeugintern sowohl in den Bordrechnern, als auch in den bordeigenen Anzeigeeinheiten eine Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs angenommen und angezeigt wird. Es wird ein Bild bzw. Video einer Verkehrsszene auf dem LED-Array 12 dargestellt. Dieses Bild wird von der Kamera 3 erfasst und wie oben beschrieben ausgewertet. Wenn auf dem Bild ein Verkehrszeichen von 30 km/h dargestellt wird und die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeuges über 30 km/h liegt, wird eine optische, akustische und/oder haptische Rückmeldung ausgegeben. Diese werden durch eine Überwachungskamera 15 im Innenraum erfasst. Zusätzlich können ein Mikrophon und/oder ein Beschleunigungssensor weitere Rückmeldungen erfassen. Der Polarisationsfilter 4 ist vor der Kamera 3 angeordnet, um beispielsweise den bei Nachtszenen aufgrund der geforderten Realitätsnähe gebotenen Einsatz der Scheinwerfer 10 entstehenden bautechnisch polarisierten Lichtkegel 6 zu filtern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leinwand
- 2
- Leuchtdichtekamera
- 3
- Kamera Fahrerassistenzsystem
- 4
- Polarisationsfilter
- 5
- Polarisationsfilter
- 6
- Lichtkegel
- 7
- Erfassungsbereich Kamera FAS
- 8
- Projektor
- 9
- Polarisationsfilter
- 10
- Scheinwerfer
- 11
- Projektionsbereich
- 12
- LED-Array/LCD-Bildschirm mit eingebautem Polarisationsfilter
- 13
- Fahrzeug
- 14
- Polarisationsfilter
- 15
- Überwachungskamera Innenraum
- 16
- Ebene der Straße
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005021128 A1 [0004]
- DE 102006060553 A1 [0005]
- DE 102010013336 A1 [0005]
