DE102013013364A1

DE102013013364A1 - Verfahren zum verzerrungsarmen Abbilden einer Fahrzeugumgebung auf einem Fahrzeug-Display

Info

Publication number: DE102013013364A1
Application number: DE201310013364
Authority: DE
Inventors: Stefan Franz; Lars Krüger; Christian Werner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2014-03-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum verzerrungsarmen Abbilden von Umgebungsbilddaten bereit. Diese werden von einer Mehrzahl Kameras, die an einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, erzeugt, und stehen in einem dreidimensionalen Oberflächenmodell zur Anzeige auf einem Fahrzeug-Display bereit. Dabei werden die Umgebungsbilddaten in Flächenbilddaten und Wandbilddaten umgewandelt und das Oberflächenmodell umfasst eine ebene Fläche (1) in einer Fahrzeuganordnungsebene (A) zur Abbildung der Flächenbilddaten und eine sich aus der Fahrzeuganordnungsebene (A) erstreckende, gekrümmte Fläche zur Abbildung der Wandbilddaten. Erfindungsgemäß ist die ebene Fläche (1) polygonal mit zumindest vier Seiten gestaltet, und eine Anzahl der gekrümmten Flächen, die sich von der ebenen Fläche (1) erstrecken, entspricht der Anzahl der Seiten des Polygons.

Description

Verfahren zum verzerrungsarmen Abbilden einer Fahrzeugumgebung auf einem Fahrzeug-Display Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum verzerrungsarmen Abbilden von Umgebungsbilddaten in einem dreidimensionalen Oberflächenmodell zur Anzeige auf einem Fahrzeug-Display.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei Kraftfahrzeugen, die mit mehreren Kameras zur Umgebungserfassung ausgestattet sind, aus den von den Kameras gelieferten Bildern, eine Aufsicht aus der Vogelperspektive auf das Fahrzeug zu generieren, um dem Fahrer die Einschätzung des Abstands zu Markierungen und Objekten zu erleichtern.
Aus der EP 2 192 552 A1 ist ein Anzeigekonzept für ein SurroundView-System in einem Fahrzeug bekannt, das die Umgebung des Fahrzeugs, die durch verschiedene Kameras erfasst wird, auf einem Display in einem kantenlosen schüsselförmigen Oberflächenmodell anzeigt, um für den Fahrer eine bessere Übersicht als bei klassischer Anzeige aus der Vogelperspektive zu erreichen. Die von den Kameras erzeugten Umgebungsbilddaten werden entsprechend dem Oberflächenmodell in Flächenbilddaten und Wandbilddaten umgewandelt, wobei die Flächenbilddaten eine ebene Fläche in einer Fahrzeuganordnungsebene definieren und die Wandbilddaten eine sich aus der Fahrzeuganordnungsebene erstreckende, gekrümmte Fläche definieren. Die Abschnitte der Umgebung, die keine eindeutige korrekte Abbildung gestatten (Bereiche, in denen die von verschiedenen Kameras erfassten Bilder überlappen), werden durch eine Überblendung dieser Kamerabilder an diesen Stellen realitätsnaher abgebildet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dreidimensionale Anzeige der Umgebung eines Fahrzeugs so zu verbessern, dass gerade beim Blick von oben auf die Oberfläche Verzerrungen, die das Abschätzen des Abstands von Objekten zum Fahrzeug erschweren, zu verringern bzw. zu vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf das verzerrungsarme Abbilden von Umgebungsbilddaten in einem dreidimensionalen Oberflächenmodell zur Anzeige auf einem Fahrzeug-Display. Die Umgebungsbilddaten werden von mehreren Kameras, die an einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, erzeugt und in Flächenbilddaten und Wandbilddaten umgewandelt, wobei das Oberflächenmodell eine ebene Fläche in einer virtuellen Fahrzeuganordnungsebene zur Abbildung der Flächenbilddaten und eine sich aus der Fahrzeuganordnungsebene erstreckende, gekrümmte Fläche zur Abbildung der Wandbilddaten umfasst. Erfindungsgemäß ist die ebene Fläche polygonal mit zumindest vier Seiten gestaltet, und eine Anzahl der gekrümmten Flächen, die sich von der ebenen Fläche erstrecken, entspricht der Anzahl der Seiten des Polygons.
Die polygonale Fläche weist unter den zumindest vier Seiten zwei gegenüberliegende Seiten auf, die eine Vorderseite und eine Rückseite des Fahrzeugs repräsentieren und die kürzer sind als zwei weitere Seiten, die die Flanken des Fahrzeugs repräsentieren. So kann die ebene, polygonale Fläche als Rechteck entsprechend der in etwa rechteckigen Grundform des Fahrzeugs ausgeführt sein. Von den zumindest vier gekrümmten Flächen, die sich von den Seiten des Polygons erstrecken, bildet eine erste gekrümmte Fläche einen Umgebungsbereich vor dem Fahrzeug, eine zweite gekrümmte Fläche einen Umgebungsbereich hinter dem Fahrzeug, eine dritte gekrümmte Fläche einen Umgebungsbereich rechts von dem Fahrzeug und eine vierte gekrümmte Fläche einen Umgebungsbereich links von dem Fahrzeug ab. Auf diese Weise ist eine verbesserte Abschätzung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und Objekten in der Fahrzeugumgebung möglich.
Mit der rechteckigen Grundfläche ist zwar eine verzerrungsfreie Abbildung der Bilddaten vor, hinter und neben dem Fahrzeug möglich, allerdings liegt zwischen den vier gekrümmten Flächen jeweils eine relativ scharfe Kante. Um einen etwas runderen Übergang zwischen den gekrümmten Flächen zu erhalten, kann in einer alternativen Ausführungsform die polygonale Fläche als Achteck gestaltet sein, von dessen Seiten sich die vier gekrümmten Flächen erstrecken. Diese bilden die Umgebungsbereiche vor, hinter und neben dem Fahrzeug als Hauptflächen ab. Vier weitere gekrümmte Flächen erstrecken sich als Nebenflächen, von denen jeweils eine zwischen zwei benachbarten Hauptflächen angeordnet ist, und bilden so die Wandflächen.
Damit die in den Nebenflächen abgebildeten Bildabschnitte nicht verzerrt werden, können die Abschnitte, in denen Bilddaten von Überlappungsbereichen der Kameras überblendet werden, auf die zwei Hauptflächen gelegt werden, die sich von den längeren Seiten des Achtecks erstrecken und die Umgebungsbereiche neben dem Fahrzeug abbilden.
Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, dass bei dem dreidimensionalen Oberflächenmodell die Seite der polygonalen Fläche, die einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzt ist, schmaler gestaltet wird als die gegenüberliegende Seite, die der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht, wobei die Flächenbilddaten und Wandbilddaten an der der Fahrtrichtung entgegen gesetzten Seite komprimiert und an der der Fahrtrichtung entsprechenden Seite mit höherer Auflösung abgebildet werden. Diese Variante kann sowohl mit der viereckigen als auch mit der achteckigen ebenen Grundfläche kombiniert werden.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:
1 ein dreidimensionales Abbildungsmodell mit einer rechteckigen Grundfläche,
2 ein dreidimensionales Abbildungsmodell mit einer achteckigen Grundfläche,
3 ein dreidimensionales Abbildungsmodell mit einer trapezförmigen Grundfläche,
4 ein weiteres dreidimensionales Abbildungsmodell mit einer achteckigen Grundfläche.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein verbessertes Anzeigekonzept für ein 3D-SurroundView-System in einem Kraftfahrzeug, das mit mehreren Kameras ausgestattet ist, die Umgebungsbereiche vor, hinter und neben dem Fahrzeug erfassen und Umgebungsbilddaten zur Verarbeitung durch das 3D-SurroundView-System erzeugen.
Zur verzerrungsarmen Abbildung der Umgebungsbilddaten in einem dreidimensionalen Oberflächenmodell, das auf einem Display des Fahrzeugs dem Fahrer angezeigt werden kann, wird in einer einfachsten Variante der Erfindung eine rechteckige Grundfläche 1 verwendet, von der sich vier gekrümmte Wandflächen 11, 12, 13, 14 erstrecken, wie in 1 dargestellt. Auf den gekrümmten Wandflächen 11 und 12, die sich von den kürzeren Seiten der rechteckigen Grundfläche 1 erstrecken, die in der Anordnungsebene A des virtuellen Fahrzeugs F (vgl. 3) liegt, werden die Bilddaten der Kameras abgebildet, die die Umgebungsbereiche vor und hinter dem Fahrzeug erfassen. Auf der gekrümmten Fläche 11 werden Bilddaten aus dem Bereich vor dem Fahrzeug abgebildet und entsprechend auf der gekrümmten Fläche 12 Bilddaten aus dem Bereich hinter dem Fahrzeug. Folgerichtig werden auf der gekrümmten Fläche 13 Bilddaten aus dem Bereich rechts von dem Fahrzeug und auf der gekrümmten Fläche 14 Bilddaten aus dem Bereich links von dem Fahrzeug abgebildet. Dadurch werden Objekte vor und neben dem Fahrzeug verzerrungsfrei abgebildet, so dass eine genauere Entfernungsschätzung durch den Fahrer vorgenommen werden kann.
In einer Variante, die in 2 zu sehen ist, wird die ebene Grundfläche 1 achteckig gestaltet. Das unregelmäßige, konvexe Achteck weist zwei Quer- und senkrecht dazu zwei Längsseiten auf, von denen sich die die gekrümmten Hauptflächen 11, 12, 13, 14 erstrecken, auf denen die Bereiche vor, hinter, rechts und links vom Fahrzeug abgebildet werden. Die jeweils zwischen zwei benachbarten Hauptflächen 11, 12, 13, 14 liegenden Nebenflächen 15a–d runden die Darstellung etwas ab; allerdings werden die Überblendbereiche, in denen die von mehreren Kameras erfassten überlappenden Bildabschnitte überblendet werden, so gelegt, dass sie in einer langen Seite bzw. den Wandflächen 13, 14 abgebildet werden, um Verzerrungseffekte zu minimieren.
3 und 4 zeigen die Oberflächenmodelle der Varianten, in der die Seite der ebenen Grundfläche 1 schmaler gestaltet wird, die entgegengesetzt der Fahrtrichtung liegt und die daher für den Fahrer uninteressanter ist. Bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs F, das in 3 auf der trapezförmigen Fläche 1 in der Anordnungsebene A skizziert ist, wird dabei die der Rückseite des Fahrzeugs entsprechende Seite und damit auch die gekrümmte Fläche 12 schmaler gestaltet und die Bilddaten werden komprimiert abgebildet; gegebenenfalls auch nur in einem komprimierten Bereich 12k. Dadurch kann der in Fahrtrichtung liegende interessierende Bereich vor dem Fahrzeug F – in diesem Beispiel Wandfläche 11 – höher aufgelöst dargestellt werden. Für 4, in der die ebene Fläche 1 achteckig gestaltet ist, gilt entsprechendes.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2192552 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum verzerrungsarmen Abbilden von Umgebungsbilddaten, die von einer Mehrzahl von Kameras, die an einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, erzeugt werden, in einem dreidimensionalen Oberflächenmodell zur Anzeige auf einem Fahrzeug-Display, wobei die Umgebungsbilddaten in Flächenbilddaten und Wandbilddaten umgewandelt werden und das Oberflächenmodell eine ebene Fläche (1) in einer virtuellen Fahrzeuganordnungsebene (A) zur Abbildung der Flächenbilddaten und eine sich aus der Fahrzeuganordnungsebene (A) erstreckende, gekrümmte Fläche zur Abbildung der Wandbilddaten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die ebene Fläche (1) polygonal mit zumindest vier Seiten gestaltet ist, und eine Anzahl der gekrümmten Flächen, die sich von der ebenen Fläche (1) erstrecken, der Anzahl der Seiten des Polygons entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der polygonalen, zumindest vier Seiten aufweisenden Fläche (1) zwei gegenüberliegende Seiten, die eine Vorderseite und eine Rückseite des Fahrzeugs (F) repräsentieren, kürzer sind als zwei weitere Seiten, die die Flanken des Fahrzeugs (F) repräsentieren, wobei von den zumindest vier gekrümmten Flächen, die sich von den Seiten des Polygons erstrecken, eine erste gekrümmte Fläche (11) einen Umgebungsbereich vor dem Fahrzeug (F), eine zweite gekrümmte Fläche (12) einen Umgebungsbereich hinter dem Fahrzeug (F), eine dritte gekrümmte Fläche (13) einen Umgebungsbereich rechts von dem Fahrzeug (F) und eine vierte gekrümmte Fläche (14) einen Umgebungsbereich links von dem Fahrzeug (F) abbildet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die polygonale Fläche (1) als Achteck gestaltet ist, von dessen Seiten sich die vier gekrümmten Flächen (11, 12, 13, 14), die die Umgebungsbereiche vor, hinter und neben dem Fahrzeug (F) abbilden, als Hauptflächen und vier weitere gekrümmte Flächen (15a, 15b, 15c, 15d) als Nebenflächen erstrecken, von denen jeweils eine zwischen zwei benachbarten Hauptflächen (11, 12, 13, 14) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte, in denen Bilddaten von Überlappungsbereichen der Kameras überblendet werden, auf die zwei Hauptflächen (13, 14) gelegt werden, die sich von den längeren Seiten des Achtecks erstrecken und die die Umgebungsbereiche neben dem Fahrzeug (F) abbilden.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite der polygonalen Fläche (1), die einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs (F) entgegengesetzt ist, schmaler gestaltet wird als die gegenüberliegende Seite, die der Fahrtrichtung des Fahrzeugs (F) entspricht, wobei die Flächenbilddaten und Wandbilddaten – an der der Fahrtrichtung entgegen gesetzten Seite komprimiert und – an der der Fahrtrichtung entsprechenden Seite mit höherer Auflösung abgebildet werden.