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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Anzeigen einer Information in einem Fahrzeug.
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In modernen Personenkraftwagen werden aus Designgründen seit mehreren Jahren Fenster derartiger Fahrzeuge immer kleiner und Dachsäulen, insbesondere C-Säulen der Personenkraftwagen, je nach Modell immer breiter. Nachteilig an breiten C-Säulen ist jedoch, dass diese die Übersicht eines Fahrers über das Fahrzeug und den Verkehrsraum beschränken. Um derartigen Beschränkungen entgegenzuwirken, wird insbesondere für Parkvorgänge eine Rückfahrkamera am Fahrzeug verbaut, die während des normalen Fahrbetriebs allerdings für den Fahrer keine Hilfe bietet, einerseits wegen ihrer zwar für das Einparken günstigen, für die Beobachtung des globalen Rückraums aber ungünstigen Position im Kofferraumdeckel und andererseits wegen der mit ihr gekoppelten Bildschirmpositionierung, die in der Regel in der Mittelkonsole erfolgt. Zudem wird durch die heute verwendete Rückfahrkamera einerseits nur ein begrenzter Bereich hinter dem Fahrzeug (in der Regel ein Stoßstangenumfeld), andererseits der Bereich neben dem Fahrzeug in keiner Weise berücksichtigt. Als Drittes kommt hinzu, dass mit dieser Kamera ein räumlicher Eindruck nicht darstellbar ist. Der Fahrer muss daher auf die Spiegel am Fahrzeug zurückgreifen, um sich ein Bild vom Verkehrsraum neben und hinter dem Fahrzeug zu verschaffen. Die dazu erforderlichen Blickzuwendungen, also das Bewegen von Auge und Hals, kosten aber nicht nur wegen der erforderlichen Bewegung, sondern auch wegen der dreifachen Akkomodation des Auges auf die verschiedenen Spiegel viel Zeit. Sobald Informationen aller Spiegel vom Fahrer verarbeitet wurden, müsste der Fahrer bei entsprechend hoher Fahrgeschwindigkeit schon wieder mit einem Blick in den ersten Spiegel anfangen.
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Zwar ist es bei modernen Kamerasystemen möglich, in drei oder vier Richtungen weisende Kameras zu verbauen und deren Bilder dann zu einem konsistenten Bild umzurechnen, so dass eine Fahrzeugumgebung aus einer Vogelperspektive dargestellt wird. Diese Darstellung ist allerdings nur auf Parkfunktionen optimiert, d. h. in der Reichweite auf die unmittelbare Fahrzeugumgebung begrenzt und umfasst auch nicht eine räumliche Darstellung der Fahrzeugumgebung.
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Ferner gibt es Überlegungen, Außenspiegel von Fahrzeugen durch Kameras zu ergänzen oder zu ersetzen. Hierbei wird jeweils ein Bild analog eines Spiegelblicks im Bereich einer A-Säule für den Fahrer angezeigt. Auch in diesem Fall gibt es allerdings keine Konsistenz zum Sichtbereich hinter dem Fahrzeug, der im Innenspiegel sichtbar ist oder durch einen kamerabasierten Innenspiegelersatz angezeigt wird. Ein räumlicher Eindruck wie beim Blick in einen oder mehrere der Spiegel ist nicht gegeben.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Systeme bekannt, beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 196 39 673 A1 ein Display mit einer Kamera, bei dem ein von der Kamera aufgenommenes Bild auf dem Display spiegelverkehrt dargestellt wird. Allgemein weisen aus dem Stand der Technik bekannte Systeme allerdings den Nachteil auf, nur Bilder eines begrenzten Bereichs um das Fahrzeug konsistent und zweidimensional (als "Mono"-Darstellung) wiedergeben zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein großer Raumbereich einer Fahrzeugumgebung für den Fahrer einfach wahrnehmbar dargestellt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Information in einem Fahrzeug umfasst einen Bildschirm, eine erste Aufnahmevorrichtung und mindestens eine zweite Aufnahmevorrichtung. Der Bildschirm ist in einem in Richtung eines vorderen Teils des Fahrzeugs liegenden Sichtbereich eines Fahrzeuginsassens angeordnet. Die erste Aufnahmevorrichtung ist eingerichtet, eine erste Bildinformation eines ersten Raumbereichs aufzunehmen, und die zweite Voraufnahmevorrichtung ist eingerichtet, eine zweite Bildinformation eines von dem ersten Raumbereich räumlich teilweise verschiedenen zweiten Raumbereichs aufzunehmen. Die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation umfassen jeweils ein Umgebungsbild aus einer aus einem Fahrzeuginnenraum in einen Fahrzeugaußenraum gerichteten Perspektive. Der Bildschirm der Anzeigevorrichtung ist dazu eingerichtet, gleichzeitig die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation für den Fahrzeuginsassen auf dem Bildschirm darzustellen.
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Durch das Vorsehen mindestens zweier Aufnahmevorrichtungen können mehrere Raumbereiche zuverlässig überwacht werden und dadurch, dass der erste Raumbereich und der zweite Raumbereich räumlich teilweise verschieden sind, wird insgesamt ein größerer Raumbereich durch die Aufnahmevorrichtungen abgedeckt als es bei einem einzelnen derartigen Raumbereich der Fall wäre. Durch die gleichzeitige Darstellung des ersten Raumbereichs und des zweiten Raumbereichs auf dem Bildschirm, der aufgrund seiner Position im Fahrzeuginnenraum für den Fahrzeuginsassen bei normaler Sitzposition in einem Fahrzeug problemlos einsehbar ist, werden die Informationen über die Fahrzeugumgebung dem Insassen in einfach wahrnehmbarer Weise präsentiert. Dadurch, dass die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation jeweils ein Umgebungsbild aus einer aus dem Fahrzeuginnenraum in den Fahrzeugaußenraum gerichteten Perspektive umfassen, erhält der Fahrzeuginsasse die gleichen Informationen, die er erhielte, wenn er den Kopf in verschiedene Richtungen drehen würde. Da diese Informationen nun jedoch direkt einsehbar für den Fahrzeuginsassen dargestellt werden, sind sie ohne zusätzliche größere Bewegungen des Körpers und daraus resultierendem zeitlichen Versatz wahrnehmbar.
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Im Rahmen dieser Schrift soll unter dem Begriff "Bildschirm" jegliche Vorrichtung verstanden werden, die zur Wiedergabe von Bildern dient. Insbesondere soll darunter ein Display verstanden werden, das im Sichtbereich des Fahrers angeordnet ist, es kann allerdings beispielsweise auch ein Head-up-Display darunter fallen, bei dem das Bild auf eine Windschutzscheibe projiziert wird.
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Der erste Raumbereich und der zweite Raumbereich überlappen einander in einem Überlappungsbereich, wobei dieser Überlappungsbereich auch aus lediglich einzelnen Punkten bestehen kann. Natürlich kann die Anzeigevorrichtung zusätzlich zu der ersten Aufnahmevorrichtung und der zweiten Aufnahmevorrichtung noch eine oder mehrere weitere Aufnahmevorrichtungen umfassen, die weitere Bildinformationen weiterer Raumbereiche aufnehmen bzw. aufzeichnen. Der oder die weiteren Raumbereiche sind typischerweise räumlich ebenfalls teilweise verschieden von den übrigen Raumbereichen. Die als weitere Umgebungsbilder erhaltenen Bildinformationen können zudem gleichzeitig mit der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation auf dem Bildschirm dargestellt werden. Durch die aus dem Fahrzeuginnenraum in den Fahrzeugaußenraum gerichtete Perspektive kann zudem nicht nur ein Nahbereich der Fahrzeugumgebung, worunter ein Bereich in einer Entfernung von bis zu 1,50 m von einer Fahrzeugaußenseite verstanden werden soll, sondern auch ein Fernbereich der Fahrzeugumgebung abgebildet werden, worunter ein Raumbereich ab einer Entfernung von 1,50 m von der Fahrzeugaußenseite verstanden werden soll.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeuginsasse, dem die Bildinformationen auf dem Bildschirm präsentiert werden, der Fahrer des Fahrzeugs ist, wobei als Fahrzeug typischerweise ein Personenkraftwagen, aber auch ein Lastkraftwagen infrage kommt.
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Die Anzeigevorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, die ausgebildet ist, die erste Bildinformation und mindestens die zweite Bildinformation zu einer einzigen verarbeiteten Bildinformation zu verarbeiten. In diesem Fall ist der Bildschirm dazu eingerichtet, die verarbeitete Bildinformation darzustellen. Hierdurch wird ein konsistentes Bild der Fahrzeugumgebung erhalten, wobei unter einem "konsistenten Bild" ein Bild verstanden wird, bei dem keine Gegenstände der Fahrzeugumgebung doppelt abgebildet werden. Vielmehr gehen die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation durch die Verarbeitung in der Datenverarbeitungsvorrichtung fließend ineinander über. Die Datenverarbeitungsvorrichtung ist typischerweise ein Steuergerät des Fahrzeugs (das auch als "Electronic Control Unit" (ECU) bezeichnet wird). Die verarbeitete Bildinformation kann zusätzlich oder statt der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation angezeigt werden. Durch eine Bedienvorrichtung kann der Fahrzeuginsasse frei die Art der darzustellenden Bildschirminformation auswählen, diese also frei anwählen und abwählen. Die verarbeitete Bildinformation kann insbesondere ein Weitwinkelbild angeben, also ein Bild, bei dem ein Winkelbereich von zwischen 80° und 180°, vorzugsweise von zwischen 100° und 160°, besonders vorzugsweise von zwischen 120° und 150°, dargestellt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die verarbeitete Bildinformation eine Ansicht einer Fahrzeugumgebung ist, die einen Raumbereich hinter dem Fahrzeug und zumindest einen Raumbereich seitlich des Fahrzeugs abbildet. Hierdurch werden durch ein einziges auf dem Bildschirm abgebildetes Bild mehrere Bereiche der Fahrzeugumgebung dargestellt, die der Fahrzeuginsasse ansonsten nur mit Hilfe von Spiegeln oder durch Drehen seines Kopfes wahrnehmen könnte. Vorzugsweise entspricht die verarbeitete Bildinformation einer Ansicht des Raumbereichs hinter dem Fahrzeug und des Raumbereichs seitlich des Fahrzeugs aus einer Perspektive eines von einem Fahrersitz zu dem Fahrzeugrückraum blickenden Fahrers des Fahrzeugs. Somit wird es möglich, dass der Fahrer des Fahrzeugs, ohne den Kopf zu wenden, sowohl den Seitenraum als auch den Fahrzeugrückraum überblicken kann. Besonders vorzugsweise ist die Datenverarbeitungsvorrichtung eingerichtet, Fahrzeugkomponenten in der verarbeiteten Bildinformation teiltransparent darzustellen. Der Fahrer erhält somit eine Ansicht von für ihn nur schwer oder gar nicht einsehbaren Bereichen der Fahrzeugumgebung ohne die Sicht in diese Bereiche verdeckende Fahrzeugkomponenten und kann etwaige Gefahren in der Fahrzeugumgebung somit leichter erkennen. Unter einer teiltransparenten Darstellung soll die Darstellung der aus Fahrersicht normalerweise hinter Fahrzeugkomponenten wie einer A-Säule, einer B-Säule oder einer C-Säule liegender Gegenstände der Fahrzeugumgebung bei gleichzeitiger zumindest umrisshafter Darstellung dieser Fahrzeugkomponenten verstanden werden. Allerdings kann auch eine vollständige Ausblendung der Fahrzeugkomponenten in der dem Fahrer präsentierten Ansicht realisiert werden, in der die Fahrzeugkomponenten volltransparent sind. D. h. dass bei der teiltransparenten Darstellung die Fahrzeugumgebung für den Fahrer komplett wahrnehmbar dargestellt wird, allerdings zum Abschätzen der Position des Fahrzeugs innerhalb der Fahrzeugumgebung Teile des Fahrzeugs zumindest als Umrisse noch erkennbar sind.
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Typischerweise ist die Anzeigevorrichtung eingerichtet, eine 180°-Sicht des Fahrzeugrückraums, also des hinter einer Heckklappe und seitlich zu der Heckklappe des Fahrzeug befindlichen Raums, wiederzugeben, die einer Ansicht entspricht, die der Fahrer erhalten würde, wenn er den Kopf in Richtung des Fahrzeugrückraums dreht und in Richtung des Fahrzeugrückraums blickt, aber ohne Säulen des Fahrzeugs, Hutablagen oder ähnliche Fahrzeugkomponenten.
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Zumindest die erste Aufnahmevorrichtung oder zumindest die zweite Aufnahmevorrichtung kann eine Rückfahrkamera, eine Spiegelkamera, eine spiegelfußintegrierte Kamera, eine Spiegelersatzkamera oder eine an einer Säule des Fahrzeugs angeordnete Kamera sein. Hierdurch werden an einer Außenseite des Fahrzeugs Kameras angebracht, die, ohne das Bild störende Fahrzeugkomponenten, die Fahrzeugumgebung abbilden. Grundsätzlich können an der Fahrzeugaußenseite des Fahrzeugs die Kameras frei und in beliebige Richtungen weisend angeordnet sein. Besonders vorzugsweise ist jedoch die erste Aufnahmevorrichtung eine Stereokamera, die vorzugsweise zum Schutz gegen Verschmutzung hinter einer Rückscheibe des Fahrzeugs angeordnet ist, oder alternativ die Rückfahrkamera und die zweite Aufnahmevorrichtung eine Spiegelkamera oder eine Spiegelersatzkamera an einem Außenspiegel, so dass auf den Einsatz von Außenspiegeln verzichtet werden kann und eine Breite des Fahrzeugs abnimmt.
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Dabei kann die Darstellung zweidimensional (Mono-Darstellung) oder dreidimensional mit räumlicher Tiefe (Stereo-Darstellung) erfolgen, wobei in beiden Fällen die Darstellung ohne und mit Markierungshilfen relevanter Verkehrsobjekten erfolgen kann. Vorzugsweise wird während der Aufnahme auch eine Entfernung zu diesen Objekten bestimmt, um einen Abstand auf der Anzeigevorrichtung dem Fahrer anzeigen zu können.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Bildschirm in einem Randbereich an einer Windschutzscheibe angeordnet ist. Somit versperrt der Bildschirm nicht den Blick nach vorne und ist dennoch von dem Fahrzeuginsassen ohne Probleme einsehbar. Vorzugsweise ist der Bildschirm in einem oberen Randbereich angeordnet, wo er das Blickfeld auf die vor dem Fahrzeug befindliche Umgebung nicht stört. Besonders vorzugsweise ist der Bildschirm in eine Sonnenblende integriert oder statt der Sonnenblende in dem Fahrzeug angebracht. Unter einem "Randbereich der Windschutzscheibe" soll ein Bereich verstanden werden, der von einem Rand der Windschutzscheibe nicht mehr als 15% einer Länge der Windschutzscheibe oder einer Breite der Windschutzscheibe entfernt ist.
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Sofern der Bildschirm in dem oberen Randbereich angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass der Bildschirm manuell oder automatisch zwischen einer ersten Position an dem oberen Rand der Windschutzscheibe und einer zweiten Position an einem Dach des Fahrzeugs bewegbar ist. Somit kann der Bildschirm nur bei Gebrauch ausgeklappt werden und verdeckt ansonsten nicht den Blick des Fahrzeuginsassen. Die Bewegung kann insbesondere eine Verschiebung umfassen, wobei typischerweise der Bildschirm in Richtung eines Dachhimmels des Fahrzeugs bewegt wird, bis der Bildschirm parallel zu dem Dach liegt. Besonders vorzugsweise ist in dem Fahrzeug ein Sonnenstandssensor angeordnet bzw. es dient eine Frontkamera als ein Sonnenstandssensor, und in Abhängigkeit von einem ermittelten Winkel einer Sonneneinstrahlung wird der Bildschirm automatisch zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegt.
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Die auf dem Bildschirm dargestellte Bildinformation wird typischerweise derart skaliert, dass eine zur Darstellung eingerichtete Fläche des Bildschirms vollständig ausgefüllt ist. Sofern der Bildschirm in dem Sichtbereich des Fahrzeuginsassens bewegt wird, kann vorgesehen sein, dass die auf dem Bildschirm dargestellten Informationen so skaliert werden, dass eine sichtbare Fläche des Bildschirms stets ausgefüllt ist. Unter dem Begriff "sichtbar" ist hier eine vom Fahrzeuginsassen sichtbare Fläche zu verstehen. Die Breite des Bildschirms kann zur vereinfachten Darstellung des Weitwinkelbilds eine Breite aufweisen, die mindestens einem Doppelten einer Höhe entspricht, vorzugsweise entspricht die Breite jedoch dem Vierfachen der Höhe.
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Um dem Fahrzeuginsassen den Blick auf den Bildschirm zu erleichtern, kann der Bildschirm gekrümmt sein, wobei vorzugsweise eine konzentrische Krümmung um den Fahrzeuginsassen vorliegt. Eine mittig verlaufende Oberflächennormale des Bildschirms weist typischerweise in Richtung des Fahrzeuginsassens oder in Richtung einer Fahrzeugmitte. Somit kann der Bildschirm von dem Fahrzeuginsassen stets ohne Probleme eingesehen werden. Der Bildschirm selbst kann einteilig aufgebaut sein, kann jedoch auch modular aus mehreren einzelnen Bildwiedergabeflächen bestehen oder diese zumindest umfassen, wobei vorzugsweise jede Bildwiedergabefläche ein eigenes Bild darstellt. Typischerweise sind die Bildwiedergabeflächen einander benachbart angeordnet und berühren einander.
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Ein Verfahren zum Anzeigen einer Information in einem Fahrzeug umfasst in einem ersten Schritt ein gleichzeitiges Aufnehmen einer ersten Bildinformation durch eine erste Aufnahmevorrichtung und mindestens einer zweiten Bildinformation durch mindestens eine zweite Aufnahmevorrichtung. Die erste Bildinformation und die erste Aufnahmevorrichtung sind dabei in Richtung eines ersten Aufnahmebereichs und die zweite Bildinformation und die Aufnahmevorrichtung in Richtung eines zweiten Raumbereichs gerichtet, wobei der erste Raumbereich und der zweite Raumbereich räumlich zumindest teilweise verschieden sind. Die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation stellen jeweils eine Umgebungsinformation aus einer aus einem Fahrzeuginnenraum in einen Fahrzeugaußenraum gerichteten Perspektive dar.
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In einem weiteren Schritt werden die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation gleichzeitig auf einem in Richtung eines vorderen Teils des Fahrzeugs liegenden Sichtbereichs eines Fahrzeuginsassen angeordneten Bildschirm ausgegeben. Hierdurch werden in einfacher Weise Bilder mehrerer Raumbereiche aufgenommen und für den Fahrzeuginsassen einsehbar wiedergegeben.
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Als weiterer Schritt des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zwischen dem gleichzeitigen Aufnehmen der ersten und der zweiten Bildinformation und dem gleichzeitigen Ausgeben der ersten und der zweiten Bildinformation eine Verarbeitung der ersten Bildinformation und mindestens der zweiten Bildinformation erfolgt. Die Verarbeitung zu einer verarbeiteten Bildinformation erfolgt in einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei anschließend an die Verarbeitung alternativ oder zusätzlich zu dem gleichzeitigen Ausgeben der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation die die verarbeitete Bildinformation auf dem Bildschirm ausgegeben wird. Auch hierdurch kann ein konsistentes Bild der Fahrzeugumgebung für den Fahrzeuginsassen in einfacher Weise dargestellt werden.
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Die Verarbeitung der ersten Bildinformation und mindestens der zweiten Bildinformation kann einen Kalibrierungsschritt, einen Entzerrungsschritt und/oder einen Verknüpfungsschritt der ersten Bildinformation mit der zweiten Bildinformation umfassen. Durch den Kalibrierungsschritt wird die Qualität der aufgenommenen Information verbessert, während ein Entzerrungsschritt dazu dient, die Bildinformation dem Fahrer in natürlicher Weise, d.h. ohne verzerrte Bildbestandteile, darzustellen. Der Verknüpfungsschritt schließlich dient dem Herstellen eines konsistenten Bildes der Fahrzeugumgebung.
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Typischerweise umfasst der Verknüpfungsschritt der ersten Bildinformation mit der zweiten Bildinformation ein Ermitteln mindestens eines identischen Bildpunkts in der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation. Dieser Bildpunkt, der in der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation identisch auftaucht, dient als Verknüpfungspunkt zwischen der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation und erlaubt ein einfaches Bestimmen eines konsistenten Bildes. Vorzugsweise dient der identische Bildpunkt auch einem Berechnen und bzw. oder Festlegen einer Schnittfläche zwischen der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation, wodurch das konsistente Bild einfacher ermittelt werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, die bereits beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu benutzen bzw. das beschriebene Verfahren mit der beschriebenen Vorrichtung durchzuführen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 bis 4 erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit an mehreren Position angebrachten Kameras,
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2 eine 1 entsprechende Ansicht des Fahrzeugs mit von zwei der Kamera erfassten Raumbereichen und einem überholenden weiteren Fahrzeug,
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3 eine Ansicht eines vorderen Fahrzeuginnenraums und
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4 zwei Bilder, die durch ein Verfahren zu einem einzelnen Bild verarbeitet werden.
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In 1 ist in einer Draufsicht ein Fahrzeug 1 dargestellt. Das Fahrzeug 1 ist ein Personenkraftwagen und weist einen vorderen Teil mit einer Motorklappe 2 und einen hinteren Teil mit einer Heckklappe 3 auf. Eine Fahrgastzelle, die einen Fahrzeuginnenraum 4 umschließt, ist mittig in dem Fahrzeug 1 angeordnet. Aus dem Fahrzeuginnenraum 4 in einem das Fahrzeug 1 umgebenden Fahrzeugaußenraum kann ein in dem Fahrzeuginnenraum 4 des Fahrzeugs 1 befindlicher Fahrzeuginsasse durch mehrere Seitenfenster und eine Frontscheibe 5 als Windschutzscheibe sowie eine Heckscheibe 6 blicken. An der Frontscheibe 5 ist auch ein Lenkrad 7 angeordnet, hinter dem ein Fahrer des Fahrzeugs 1 im Fahrzeuginnenraum Platz nimmt.
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Das Fahrzeug 1 weist mehrere Kameras als Aufnahmevorrichtungen auf. Jede der Kameras ist eingerichtet, ein Bild als eine Bildinformation eines Raumbereichs aufzunehmen, wobei die Bildinformation ein Umgebungsbild aus einer aus dem Fahrzeuginnenraum 4 in den Fahrzeugaußenraum gerichteten Perspektive umfasst.
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Eine Heckkamera 8 ist an dem hinteren Ende des Fahrzeugs 1 an der Heckklappe 3 angeordnet und nimmt Bilder eines Fahrzeugrückraums, d.h. eines an das hintere Ende des Fahrzeugs 1 anschließenden Raums auf. Die linke Spiegelkamera 9 und die rechte Spiegelkamera 10 sind in einem linken Außenspiegel und einem rechen Außenspiegel des Fahrzeugs 1 angeordnet, können allerdings auch als Spiegelersatz diese Spiegel ersetzen. Die Spiegelkameras 9, 10 sind eingerichtet, einen seitlichen Bereich des Fahrzeugs 1, also ein neben den Fahrzeugtüren verlaufenden Raumbereich, abzudecken. Ferner ist eine linke B-Säulenkamera 11 und eine rechte B-Säulenkamera 12 an einer B-Säule des Fahrzeugs 1 angeordnet, ebenso wie eine linke C-Säulenkamera 13 und eine rechte C-Säulenkamera 14. Diese Säulenkameras 11, 12, 13, 14 nehmen ebenfalls Umgebungsbilder des seitlichen Bereichs des Fahrzeugs 1 auf. Außerdem verfügt das Fahrzeug 1 über eine Rückfahrkamera 15, die an der Heckscheibe 6 im Fahrzeuginnenraum 4 oder alternativ an der Heckscheibe 6 an einer Fahrzeugaußenseite angeordnet ist und auch eine Stereokamera sein kann. Schließlich gibt es noch eine an einer linken Außenfläche des Fahrzeugs 1 neben der Heckklappe 3 angeordnete Seitenkamera 16. Sofern die Kameras in einen Spiegel des Fahrzeugs 1 integriert sind, können diese in weiteren Ausführungsbeispielen auch in einen Spiegelfuß integriert sein. Ebenso kann alternativ oder zusätzlich zu den in 1 dargestellten Kameras auch eine Kamera an einer der A-Säulen vorgesehen sein.
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In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Rückfahrkamera 15 auch im Bereich einer Bremsleuchte des Fahrzeugs 1 angeordnet sein, so dass auch eine Stoßstange des Fahrzeugs 1 von der Rückfahrkamera 15 erfasst wird.
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2 zeigt in einer zu 1 identischen Ansicht das Fahrzeug 1 in Draufsicht. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser wie auch in den folgenden Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Kamera 15 und die linke Spiegelkamera 9 sind in diesem Ausführungsbeispiel aktiviert und zeichnen als Bildinformation Umgebungsbilder der Fahrzeugumgebung auf. Die Rückfahrkamera 15 zeichnet hierbei Bilder eines Fahrzeugrückraums 17 auf, während die linke Außenspiegelkamera 9 Bilder eines Fahrzeugseitenraums 18 aufzeichnet. Die Rückfahrkamera 15 ist eine hinter der Heckscheibe 6 angeordnete Stereokamera und eingerichtet, ein Bild mit Tiefeninformationen aufzunehmen. Der Fahrzeugseitenraum 18 deckt einen kompletten Seitenbereich des Fahrzeugs 1 ab dem linken Außenspiegel 9 ab, d. h. es wird der Bereich neben den Türen und der Heckklappe 3 des Fahrzeugs 1 abgebildet. Die Rückfahrkamera 15 kann in weiteren Ausführungsbeispielen auch unter einer Klappe verborgen sein und nur bei Benutzung ausgeklappt werden, um eine Verschmutzung der Rückfahrkamera 15 zu vermeiden. Der Fahrzeugrückraum 17 und der Fahrzeugseitenraum 18 überschneiden sich in einem Überlappungsbereich 19, sind aber ansonsten räumlich verschieden. Der Überlappungsbereich 19 ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Raumbereich, kann aber auch nur einzelne Punkte umfassen, d. h. dass sich ein erster Raumbereich und ein zweiter Raumbereich gerade berühren.
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Die aktivierten Kameras bilden insbesondere einen Fernbereich ab, d. h. einen Bereich, der mindestens 1,50 m von der Fahrzeugaußenseite entfernt ist. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der abgebildete Fernbereich der Fahrzeugrückraum 17 und der Fahrzeugseitenraum 18, wobei ein Weitwinkelbild über einen Winkel von 105° erhalten wird. Der Überlappungsbereich 19 befindet sich ebenfalls in diesem Fernbereich.
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Statt der aktivierten Rückfahrkamera 15 und der linken Außenspiegelkamera 9 können auch beliebige weitere Kombinationen von Kameras benutzt werden. In weiteren Ausführungsbeispielen können beispielsweise die Rückfahrkamera 15 mit der rechten Außenspiegelkamera 10 oder der rechten C-Säulenkamera 14 verwendet werden oder es nehmen mehr als zwei Kameras gleichzeitig Bilder zum Wiedergeben der Fahrzeugumgebung auf.
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Durch die Aufnahme des Fahrzeugrückraums 17 und des Fahrzeugseitenraums 18 können von hinten nahende Gegenstände wie ein weiteres Fahrzeug 30 von dem Fahrer 31 ohne eine Kopfbewegung wahrgenommen werden. Dies gilt selbst dann, wenn das Fahrzeug 30 sich wie in 2 dargestellt während eines Überholvorgangs auf gleicher Höhe neben dem Fahrzeug 1 befindet. Auch in diesem Fall kann der Fahrer 31 nur durch einen Blick auf eine Anzeigevorrichtung im Fahrzeuginnenraum 4 den Fahrzeugrückraum 17 und den Fahrzeugseitenraum 18 ohne Kopfbewegung oder Körperbewegung überblicken.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden drei Stereokameras verwendet, um den Fahrzeugaußenraum aufzunehmen und dreidimensional darzustellen. Beispielsweise sind diese drei Kameras die Rückfahrkamera 15, die linke Außenspiegelkamera 9 und die rechte Außenspiegelkamera 10.
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In 3 ist der Fahrzeuginnenraum 4 aus einer in den Fahrzeugaußenraum blickenden Perspektive des Fahrzeuginsassens dargestellt. An der Frontscheibe 5 und somit im vorderen Bereich des Fahrzeugs 1 im Sichtbereich des Fahrzeuginsassen ist ein Bildschirm 20 an einem oberen Rand der Frontscheibe 5 angeordnet. Auf dem Bildschirm 20 werden gleichzeitig die von der linken Außenspiegelkamera 9 und von der Rückfahrkamera 15 aufgenommenen Bildinformationen dargestellt bzw. die von den aktivierten Kameras aufgenommenen Bilder wiedergegeben und somit eine Aufnahmevorrichtung zum Anzeigen von Informationen gebildet. Der Bildschirm 20 kann eingerichtet sein, die Aufnahmen zweidimensional, also ohne Tiefenwirkung darzustellen, alternativ kann der Bildschirm 20 auch als "räumliches Display" eine Darstellung mit Tiefenwirkung erlauben. Im letztgenannten Fall werden insbesondere Aufnahmen einer Stereokamera zur Wiedergabe verwendet. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bildschirm 20 ein LCD-Monitor (liquid crystal display), in weiteren Ausführungsbeispielen kann der Bildschirm 20 aber auch über organische Leuchtdioden (OLED) ein Bild wiedergeben.
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Durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung 21 der Anzeigevorrichtung, in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Steuergerät des Fahrzeugs 1, wird eine verarbeitete Bildinformation gemäß dem noch näher zu beschreibenden Verfahren erzeugt und alternativ oder zusätzlich zu den unverarbeiteten Bildern der Kameras auf dem Bildschirm 20 als Teil der Anzeigevorrichtung ausgegeben. Der Bildschirm 20 weist eine Breite von 40 cm und eine Höhe von 10 cm auf und ist statt einer Sonnenblende an der Windschutzscheibe 5 angeordnet, kann aber auch in eine Sonnenblende integriert sein. Der Bildschirm 20 ist konzentrisch um den Fahrer gekrümmt und eine Oberflächennormale des Bildschirms 20 weist in Richtung des Fahrers. Der Bildschirm 20 besteht aus mehreren, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier einander benachbarten Bildwiedergabeflächen, die unmittelbar aneinander anschließen und ist somit modular aufgebaut, kann in weiteren Ausführungsbeispielen aber auch einteilig sein. Auf jeder der Bildwiedergabeflächen wird ein Teilbild dargestellt, so dass bei Ausfall einer der Bildwiedergabeflächen diese schnell ersetzt werden kann ohne dass der komplette Bildschirm 20 getauscht werden muss. Eine laterale Position des Bildschirms 20 ist so gewählt, dass sie gegenüber dem Fahrer zentriert ist. Eine Oberflächennormale einer Bildschirmmitte weist somit in Richtung des Fahrers.
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Statt die verarbeitete Bildinformation auf dem Bildschirm 20 auszugeben, kann diese Information auch über ein Head-up-Display 23 auf die Windschutzscheibe 5 projiziert werden oder auf einem in einer Armaturentafel bzw. Instrumententafel eingelassenen Bildschirm 22 wiedergegeben werden.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 kann, wie nachfolgend noch beschrieben, durch Entfernen des Überlappungsbereichs 19 und weitere Bildverarbeitung ein konsistentes Bild der Fahrzeugumgebung anhand der von den Kameras aufgenommenen Bilder berechnen. Im Ergebnis wird auf dem Bildschirm 20 als verarbeitete Bildinformation von der Datenverarbeitungsvorrichtung 21 ein Bild bereitgestellt, das einem Bild entspricht, welches der Fahrer erhalten würde, wenn er sich auf einem Fahrersitz dreht und durch die Heckscheibe 6 in den Fahrzeugrückraum 17 blickt. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 errechnet somit eine Gesamtansicht aus nach hinten schauender Fahrerperspektive. Die aus dieser Perspektive die Fahrzeugumgebung verdeckenden Fahrzeugkomponenten können in dem verarbeiteten Bild teiltransparent dargestellt werden oder von der Datenverarbeitungsvorrichtung 21 komplett transparent dargestellt werden. Bei der teiltransparenten Darstellung werden Umrisse der Fahrzeugkomponenten in dem verarbeiteten Bild dargestellt, die Komponenten aber ansonsten durchsichtig oder eingegraut dargestellt.
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Insgesamt kann die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 somit unter Zuhilfenahme der Kameras eine 180°-Aufnahme der Fahrzeugumgebung dem Fahrer als konsistentes Bild auf dem Bildschirm 20 ausgeben. Es können alternativ aber natürlich auch Aufnahmen wiedergegeben werden, die einen kleineren Winkelbereich abdecken, beispielsweise nur 120°. Die auf dem Bildschirm 20 dargestellte Information ist frei anwählbar und abwählbar, d. h. der Fahrzeuginsasse kann entscheiden, ob er Einzelbilder oder ein verarbeitetes Bild sehen möchte und ob Fahrzeugkomponenten teiltransparent dargestellt werden sollen oder weggelassen werden.
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Der Bildschirm 20 kann automatisch von der Frontscheibe 5 in Richtung eines Fahrzeugdachs verschoben werden und liegt am Ende des Verschiebens parallel zu einem Dachhimmel des Fahrzeuginnenraums 4. Während des Verschiebens wird durch die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 das auf dem Bildschirm 20 dargestellte Bild nachskaliert, so dass stets eine von dem Fahrzeuginsassen sichtbare Fläche des Bildschirms 20 ausgefüllt ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann in dem Fahrzeug 1 ein Sonnenstandssensor an der Frontscheibe 5 vorgesehen sein, der einen Sonnenstand ermittelt und an die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 diese Informationen weiterleitet, so dass die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 den Bildschirm 20 so verfährt, dass der Fahrer nicht von der Sonne geblendet wird. Statt den Bildschirm 20 automatisch zu verfahren, kann dieser natürlich auch manuell bewegt werden.
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Die Anzeigevorrichtung kann auch eingerichtet sein, nur ein Nahfeld darzustellen, beispielsweise bei Parkvorgängen, also bei Geschwindigkeiten des Fahrzeugs 1 bis maximal 10 km/h. Alternativ kann die Anzeigevorrichtung nur zur Darstellung eines Fernfelds eingerichtet sein, also den Fahrzeugrückraum 17 mit der Fahrzeugseitenraum 18. Die Darstellung des Fernfelds wird beispielsweise im Fahrbetrieb bei hohen Geschwindigkeiten bevorzugt, um herannahende Objekte wie überholende Fahrzeuge zu erkennen und ersetzt die Darstellung über die Fahrzeugspiegel. Sofern die Nahfelddarstellung ausgewählt wurde, kann eine komplette Entkopplung von üblicherweise verwendeten Spiegeln erfolgen, d. h. auf dem Bildschirm 20 werden alle Informationen dargestellt, die zum Einparken benötigt werden. Somit kann auf den Einsatz der Spiegel komplett verzichtet werden. Zusätzlich kann hierbei auch eine Abstandsermittlung zu Gegenständen im Fahrzeugaußenraum erfolgen bzw. alternativ oder zusätzlich auch eine Rundumsicht einstellbar sein. Die Abstandsermittlung kann über PMD-Sensoren (photonic mixing device, Photomischsensor) erfolgen, bei denen über eine Flugzeitmessung für jeden einzelnen Bildpunkt einer Bildinformation ein Abstand bestimmt wird. Ferner können auch Markierungshilfen wie beispielsweise auf dem darzustellenden Bild wiedergegebene Abstandslinien für Objekte in der Fahrzeugumgebung in weiteren Ausführungsbeispielen dargestellt werden. Sowohl bei der Darstellung des Nahfelds als auch bei der Darstellung des Fernfelds kann eine Mono-Darstellung ohne Tiefeninformationen oder eine dreidimensionale Stereo-Darstellung unter Berücksichtigung von Tiefeninformationen gewählt werden.
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In 4 ist im linken Bild eine von der Rückfahrkamera 15 aufgenommene Aufnahme des Fahrzeugrückraums mit einem Baum 24 und einem Strauch 25 als eine zweite Bildinformation 28 zu sehen. In der rechten Hälfte sind der Baum 24 und der Strauch 25 auf der von der linken Außenspiegelkamera 9 gemachten Aufnahme als eine erste Bildinformation 27 zu erkennen. Aufgrund der unterschiedlichen Perspektiven der Kameras 9, 15 sind die in der Fahrzeugumgebung befindlichen Gegenstände 24, 25 an unterschiedlichen Positionen der Bilder. Teilweise befinden sich diese Gegenstände 24, 25 in dem Überlappungsbereich 19 und bilden somit identische Bildpunkte einer Schnittfläche 26 zwischen beiden Bildern, die im mittleren Bild der 4 dargestellt ist. Durch diese Schnittfläche 26 werden die beiden Bilder verknüpft.
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Zur Erzeugung der verarbeiteten Bildinformation 29, die im rechten Bild der 4 dargestellt ist und auf dem Bildschirm 20 ausgegeben wird, werden bereits vor der Aufnahme die Kameras 9 und 15 kalibriert, was werksintern als Voreinstellung erfolgen oder vor jeder Aufnahme neu geschehen kann. Die von den beiden Kameras 9 und 15 gleichzeitig aufgenommenen Bilder werden entweder sofort auf dem Bildschirm 20 gleichzeitig dargestellt oder anschließend durch einen Algorithmus von der Datenverarbeitungsvorrichtung 21 entzerrt. Danach kann eine Darstellung der entzerrten Bilder auf dem Bildschirm 20 erfolgen oder die Bildverarbeitung weitergeführt werden. Durch die Datenverarbeitungsvorrichtung 21 werden nach einer Kalibrierung der linken Außenspiegelkamera 9 und der Rückfahrkamera 15 sowie einem Entzerren der Bilder die beiden einzelnen Aufnahmen miteinander zu einem einzigen Bild, der verarbeiteten Bildinformation 29 verknüpft. Der Überlappungsbereich 19 wird hierbei herausgeschnitten und die restlichen Bildpunkte beider Bilder über die Schnittfläche 26 zueinander in Verbindung gesetzt. Dieses einzige Bild, das in 4 rechts dargestellt ist, wird als die verarbeitete Bildinformation 29 anschließend auf dem Display 20 wiedergegeben. Die verarbeitete Bildinformation 29 umfasst somit sämtliche Bereiche, die Teil der ersten Bildinformation 27 oder Teil der zweiten Bildinformation 28 sind. So ist der Strauch 25, der in der zweiten Bildinformation 28 nur abgeschnitten dargestellt ist, in der verarbeiteten Bildinformation 29 komplett zu sehen, während eine Bereich rechts des Baums 24 in der verarbeiteten Bildinformation 29 wie in der zweiten Bildinformation vollständig dargestellt ist.
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Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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