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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem, das in einem Fahrzeug verwendbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das ein derartiges Kamerasystem umfasst.
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Aus dem Stand der Technik sind Rückfahrkameras bekannt, die sowohl als Monochrom-Kamera als auch als Farbkamera ausgebildet sein können. Mit solchen Rückfahrkameras ist es insbesondere möglich, den Fahrer eines Fahrzeugs mit Informationen zu versorgen, die dieser vom Cockpit aus nicht erhalten kann. Daher kann eine Rückfahrkamera einen rückwärtigen Einparkvorgang deutlich erleichtern.
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Um eine Anzeige des Bildes einer Stereo-Rückfahrkamera optimal darzustellen, sind weiterhin Darstellungen bekannt, die ein dreidimensionales Bild darstellen können. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Betrachter eine Brille trägt, bei der jedes Auge ein unterschiedlich gefiltertes Bild sieht, so dass das menschliche Gehirn ein dreidimensionales Bild aus dem Monitor zusammensetzt. Zusätzlich sind Monitore bekannt, die auch ohne Brille einen dreidimensionalen Eindruck beim Betrachten des angezeigten Bildes erwecken können. Beispielsweise ist aus der
DE 20 2012 003 996 U1 bekannt, dass eine Rückfahrkamera in einem Fahrzeug eine Stereokamera ist, wobei die Stereokamera ein dreidimensionales Bild liefern kann, das auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung dreidimensional anzeigbar ist.
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Die Schrift
DE 10 2010 052 942 A1 offenbart ein rückwärtsblickendes Kamerasystem für ein Fahrzeug. Das Kamerasystem umfasst eine erste und eine zweite an einer Rückseite des Fahrzeugs positionierte Kamera.
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Die Schrift
DE 10 2011 010 865 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung, wobei die Vorrichtung mehrere Bilderfassungseinheiten umfasst, deren Erfassungsbereiche sich zumindest teilweise überlappen und zumindest einen Überlappungsbereich bilden, wobei aus mittels der Bilderfassungseinheiten erfassten Einzelbildern anhand einer Bildverarbeitungseinheit ein Gesamtbild der Fahrzeugumgebung erzeugbar ist.
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Das Dokument
DE 10 2010 015 079 A1 betrifft ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildes auf einer Anzeigeeinrichtung in einem Fahrzeug.
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Die Schrift
DE 198 45 567 A1 betrifft ein Verfahren zur Visualisierung des Rückraumes bei einem Kraftfahrzeug, bei welchem der Blick nach hinten mittels einer Kamera vorgenommen und im Fahrgastraum bildhaft dargestellt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kamerasystem für ein Fahrzeug zu verbessern.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Kamerasystem gemäß dem Hauptanspruch umfasst zumindest eine erste Kamera und zumindest eine zweite Kamera, wobei die erste Kamera und/oder die zweite Kamera insbesondere im Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet sind. Die erste Kamera und/oder die zweite Kamera sind bevorzugt derart angeordnet, dass diese einen Bereich hinter dem Fahrzeug erfasst. Die erste Kamera und die zweite Kamera können weiterhin Daten mit einer Rechenvorrichtung austauschen. Der Austausch von Daten kann dabei entweder bevorzugt einseitig erfolgen, wobei entweder die Rechenvorrichtung Daten an die erste Kamera und/oder an die zweite Kamera sendet oder die erste Kamera und/oder die zweite Kamera Daten an die Rechenvorrichtung sendet. Alternativ kann der Austausch bevorzugt zweiseitig erfolgen, wobei die erste Kamera und/oder die zweite Kamera und/oder die Rechenvorrichtung Daten empfangen und/oder senden können. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die erste Kamera eine erste Blickrichtung aufweist, während die zweite Kamera eine zweite Blickrichtung aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Blickrichtung und die zweite Blickrichtung zumindest teilweise in einen rückwärtigen Raum der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt weist die erste Blickrichtung und/oder die zweite Blickrichtung in Bereiche, die der Fahrer nicht einsehen kann. Die erste Kamera weist einen ersten Erfassungsbereich auf, während die zweite Kamera einen zweiten Erfassungsbereich aufweist. Ein gemeinsamer Erfassungsbereich ist identisch mit zumindest einem Teilbereich des ersten Erfassungsbereichs und des zweiten Erfassungsbereichs. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass Teilbereiche der Umgebung des Fahrzeugs insbesondere von der ersten Kamera und der zweiten Kamera aufgenommen werden. Die Rechenvorrichtung ist weiterhin eingerichtet, eine räumliche Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs zu berechnen. Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die räumliche Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs auf der Anzeigevorrichtung darstellbar ist. Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rechenvorrichtung eine virtuelle Blickrichtung auf zumindest einen Teilbereich der räumlichen Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs bestimmen kann. Die virtuelle Blickrichtung ist dabei frei wählbar. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, die räumliche Darstellung auf relevante Bereiche innerhalb des gemeinsamen Erfassungsbereichs zu richten. Die Erzeugung der stereoskopischen Anzeige aus den einzelnen Kameradaten erfolgt bevorzugt in einzelnen Schritten: Zunächst wird als erster Schritt eine Rektifizierung durchgeführt, die bevorzugt mittels Epipolarprojektion ausgeführt wird. In einem zweiten Schritt wird eine räumliche Repräsentierung berechnet, was insbesondere mittels Disparität geschehen kann. Abschließend werden die virtuellen Kamerabilder berechnet, die anschließend auf der stereoskopischen Anzeige ausgebbar sind. Durch die Verwendung der frei wählbaren virtuellen Blickrichtung ist es zudem nicht nötig, den gesamten Erfassungsbereich umzurechnen. Auf diese Weise wird die Umrechnung insbesondere sehr einfach und resourcensparend ermöglicht.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt ist die erste Blickrichtung und die zweite Blickrichtung gleich. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Kamera und die zweite Kamera Teil eines Umgebungsdarstellungssystems sind, das insbesondere eine Rundum-Ansicht und/oder Panaroma-Ansicht der Umgebung des Fahrzeugs erzeugen kann. Daher ist es möglich, dass die Ausrichtung der ersten Kamera verschieden von der Ausrichtung der zweiten Kamera ist, so dass die erste Blickrichtung unterschiedlich zu der zweiten Blickrichtung ist, wobei die Erzeugung einer dreidimensionalen Repräsentation im Überlappungsbereich dennoch möglich ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Kamera horizontal und/oder vertikal versetzt von der zweiten Kamera angeordnet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Kamera von der zweiten Kamera einen Abstand aufweist, der im Bereich von 6 cm bis 9 cm liegt. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Umrechnung der Kameradaten zu einer räumlichen Repräsentation bei diesem Abstand sehr einfach und realitätsgetreu durchgeführt werden kann.
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Vorteilhafterweise ist die virtuelle Blickrichtung von einem Benutzer wählbar. Besonders bevorzugt kann der Benutzer der Fahrer des Fahrzeugs sein. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Fahrer mittels einer Eingabevorrichtung die virtuelle Blickrichtung einstellen kann, um so beispielsweise das hintere Umfeld seines Fahrzeugs nach Hindernissen abzusuchen.
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Erfindungsgemäß ist die virtuelle Blickrichtung von der Rechenvorrichtung wählbar. Die Rechenvorrichtung kann insbesondere die virtuelle Blickrichtung parallel zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs wählen. Erfindungsgemäß führt die Rechenvorrichtung die virtuelle Blickrichtung mit einem Lenkwinkel des Fahrzeugs mit, so dass einem Fahrer des Fahrzeugs stets angezeigt werden kann, wie derjenige Raum hinter seinem Fahrzeug aussieht, in dessen Richtung sich das Fahrzeug bewegen wird. Daher kann dem Fahrer stets die wichtigste Information sehr detailgetreu angezeigt werden.
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Bevorzugt ist die Anzeigevorrichtung eine stereoskopische Anzeigevorrichtung. Besonders bevorzugt ist die Anzeigevorrichtung eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung. Bei Verwendung einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung ist ein zusätzliches Hilfsmittel nicht nötig, um auf der Anzeigevorrichtung den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes zu erwecken. Daher kann ein Fahrer des Fahrzeugs auch ohne Hilfsmittel auf der Anzeigevorrichtung das dreidimensionale Abbild der räumlichen Repräsentation der Umgebung sehen.
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Um Daten zwischen der Rechenvorrichtung und der ersten Kamera und/oder der zweiten Kamera und/oder der Anzeigevorrichtung auszutauschen, ist insbesondere eine kabellose Signalübertragung vorgesehen. Die kabellose Signalübertragung kann insbesondere durch Funksignalübertragung realisiert sein. In diesem Fall ist eine Anordnung von Rechenvorrichtung und Kameras und Anzeigevorrichtung sehr einfach möglich, da keine Rücksicht auf Signalübertragungsleitungen genommen werden muss. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Datenaustausch durch kabelgebundene Signalübertragung realisiert ist. In diesem Fall können insbesondere Störeinflüsse, beispielsweise durch andere Funksignalquellen, verringert oder vermieden werden.
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Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass von der virtuellen Blickrichtung nicht einsehbare Bereiche von der Rechenvorrichtung interpolierbar und auf der Anzeigevorrichtung anzeigbar sind. Dies ermöglicht es, ein lückenloses Bild der Umgebung zu erzeugen und darzustellen, so dass stets optimale und umfassende Informationen über die Umgebung zur Verfügung gestellt werden können. Es wird daher stets ein größtmöglicher Bereich von dem Kamerasystem abgedeckt. Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass die virtuellen Blickrichtungen und Positionen nur im geringen Umfang von den realen Kamerapositionen abweichen, so dass nur sehr kleine Bereiche interpoliert werden müssen.
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Vorteilhafterweise ist auf der Anzeigevorrichtung neben der räumlichen Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs auch eine räumliche Repräsentation eines voraussichtlichen Fahrschlauchs des Fahrzeugs und/oder eine räumliche Repräsentation der maximalen Bewegungsfreiheit des Fahrzeugs und/oder eine räumliche Repräsentation zumindest eines Bereichs des Fahrzeugs darstellbar. Insbesondere sind sämtliche auf der Anzeigevorrichtung darstellbaren räumlichen Repräsentationen überlagerbar, so dass auf der Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Informationen dargestellt werden können. Die genannte räumliche Repräsentation der maximalen Bewegungsfreiheit des Fahrzeugs kann insbesondere durch Anzeige des Fahrschlauchs bei größtmöglichem Lenkwinkel in jeweils eine Richtung realisiert sein. Die genannte räumliche Repräsentation zumindest eines Bereichs des Fahrzeugs kann insbesondere durch ein virtuelles Fahrzeugheck oder durch eine virtuelle Stoßstange realisiert sein. Das virtuelle Fahrzeugheck bzw. Stoßstange kann insbesondere teilweise transparent, möglicherweise vereinfacht als stilisiertes Modell oder als Drahtgittermodell dargestellt sein. Bei der Darstellung der Stoßstange oder eines anderen Bereichs des Fahrzeugs ist insbesondere zusätzlich vorgesehen, dass die Darstellung innerhalb der Anzeigevorrichtung an einem Ort erfolgt, den das Fahrzeug erreichen wird, wenn dieses eine vordefinierte Strecke zurückgelegt hat. Auf diese Weise kann dem Fahrer angezeigt werden, wo sich das Fahrzeug bei Weiterfahrt in die aktuelle Richtung zukünftig befinden wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anzeige an Bereichen erfolgt, die einem Bewegen des Fahrzeugs um insbesondere 20 cm und/oder 40 cm und/oder 80 cm und/oder 120 cm und/oder 150 cm entsprechen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass sich bei einer Änderung des Lenkeinschlags die räumliche Repräsentation des zumindest einen Bereichs des Fahrzeugs analog zu dem Lenkeinschlag mitbewegt. Auf diese Weise kann dem Fahrer dargestellt werden, wo sich das Fahrzeug befinden wird, wenn eine vordefinierte Strecke bei aktuellem Lenkwinkel zurückgelegt wird. Durch die Mitführung der Darstellung mit dem Lenkwinkel stehen dem Fahrer dabei stets die aktuellen Informationen zur Verfügung.
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Die Erfindung umfasst schließlich ein Fahrzeug, das ein Kamerasystem aufweist, wobei das Kamerasystem ein Kamerasystem wie zuvor beschrieben ist.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine schematische Ansicht des Aufbaues des Kamerasystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform, und
- 3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des Kamerasystems gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Kamerasystems 1. Das Kamerasystem 1 umfasst eine erste Kamera 2 und eine zweite Kamera 3, die Daten mit einer Rechenvorrichtung 4 austauschen können. Der Datenaustausch kann dabei einseitig von Rechenvorrichtung 4 zu erster Kamera 2 und/oder zweiter Kamera 3 oder umgekehrt erfolgen, oder kann zweiseitig zwischen Rechenvorrichtung 4 und erster Kamera 2 und/oder zweiter Kamera 3 erfolgen. Eine Anzeigevorrichtung 5 ist vorhanden, die ebenfalls einseitig oder zweiseitig Daten mit der Rechenvorrichtung 4 austauschen kann. Der Datenaustausch zwischen Rechenvorrichtung und Anzeigevorrichtung 5 und/oder erster Kamera 2 und/oder zweiter Kamera 3 ist dabei insbesondere als kabellose Signalübertragung realisiert.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10, das eine erste Kamera 2 und eine zweite Kamera 3 aufweist. Die erste Kamera 2 ist derart ausgerichtet, dass diese in eine erste Blickrichtung 20 blickt, während die zweite Kamera in eine zweite Blickrichtung 30 blickt. Die erste Kamera 2 und die zweite Kamera 3 sind an einem Heckbereich 11 des Fahrzeugs 10 angeordnet, wobei die erste Blickrichtung 20 und die zweite Blickrichtung 30 in nicht einsehbare Bereiche um das Fahrzeug 10, besonders bevorzugt zumindest teilweise in einen rückwärtigen Raum des Fahrzeugs 10 weisen. Im Cockpit des Fahrzeugs 10 ist eine Anzeigevorrichtung 5 angeordnet, während zusätzlich im Fahrzeug eine Rechenvorrichtung 4 vorhanden ist. Die Rechenvorrichtung 4 ist derart eingerichtet, dass diese Funksignale 100 an die Anzeigevorrichtung 5 und/oder die erste Kamera 2 und/oder die zweite Kamera 3 senden kann. Weiterhin ist die Rechenvorrichtung 4 eingerichtet, dass diese Funksignale 100 von der ersten Kamera 2 und/oder der zweiten Kamera 3 und/oder der Anzeigevorrichtung 5 empfangen kann.
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3 zeigt schematisch die erste Kamera 2 und die zweite Kamera 3, wobei die erste Kamera 2 einen ersten Erfassungsbereich 6 aufweist, während die zweite Kamera 3 einen zweiten Erfassungsbereich 7 aufweist. Der erste Erfassungsbereich 6 und der zweite Erfassungsbereich 7 überschneiden sich in einem gemeinsamen Erfassungsbereich 8. Daher stehen Informationen über den gemeinsamen Erfassungsbereich 8 aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen zur Verfügung, da der gemeinsame Erfassungsbereich 8 aus unterschiedlichen Positionen erfasst wird. Somit kann die Rechenvorrichtung 4 (vgl. 1 und 2) aus den Daten der ersten Kamera 2 und der zweiten Kamera 3 eine räumliche Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs 8 berechnen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass eine virtuelle Blickrichtung, aus der die räumliche Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs 8 berechnet wird, vom Fahrer des Fahrzeugs 10 und/oder von der Rechenvorrichtung 4 frei wählbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Rechenvorrichtung 4 die virtuelle Blickrichtung derart wählt, dass die virtuelle Blickrichtung stets in eine aktuelle Fahrtrichtung des Fahrzeugs zeigt. So kann dem Fahrer beispielsweise bei Rückwärtsfahrt stets derjenige Bereich hinter seinem Fahrzeug gezeigt werden, den dieser explizit ansteuert.
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Auf der Anzeigevorrichtung 5 (vgl. 1 und 2) kann die räumliche Repräsentation des gemeinsamen Erfassungsbereichs 8 dargestellt werden. Zusätzlich können weitere Informationen überlagert werden, wie beispielsweise der Fahrschlauch des aktuellen Lenkeinschlags des Fahrzeugs und/oder eine Fahrspur bei maximalem Lenkeinschlag nach links und/oder nach rechts sowie ein Teilbereich des Fahrzeugs, insbesondere eine hintere Stoßstange des Fahrzeugs.
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Die hintere Stoßstange des Fahrzeugs kann außerdem Positionen repräsentieren, an denen sich das Fahrzeug zukünftig befinden wird. Somit kann dem Fahrer des Fahrzeugs ein Eindruck vermittelt werden, wo sich das Fahrzeug bei Weiterfahrt in die aktuelle Richtung befinden wird. Die räumliche Darstellung auf der Anzeigevorrichtung 5 kann den Fahrer dabei besonders unterstützen, die aktuelle Parksituation einzuschätzen. Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere derart ausgebildet, dass keine zusätzlichen Hilfsmittel, wie beispielsweise Brillen, notwendig sind, um die räumliche Darstellung zu sehen. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung 5 oder eine weitere Komponente des Fahrzeugs die Kopfposition des Fahrers bestimmen, um die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 5 entsprechend anzupassen, so dass die räumliche Wirkung der Anzeige optimiert wird. In einer alternativen Ausführungsform kann die Anzeigevorrichtung 5 auch ein Head-Up-Display darstellen.
