DE102013213375A1

DE102013213375A1 - Verfahren zur Steuerung der Lichtverteilung von Kraftfahrzeug-Frontscheinwerfern

Info

Publication number: DE102013213375A1
Application number: DE102013213375.8A
Authority: DE
Inventors: Gerald Dörne; Christoph Schlaug; Michael KOHERR
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-15
Also published as: US20150016128A1; CN104276075B; CN104276075A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Lichtverteilung mindestens eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels mindestens einer im oder am Kraftfahrzeug angebrachten Kamera eine Szene vor dem Kraftfahrzeug aufgenommen und ausgewertet wird und wobei in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Bildauswertung die Lichtverteilung des mindestens eines Frontscheinwerfers gesteuert wird. Gemäß der Erfindung werden im Rahmen der Bildauswertung Verkehrszeichen erfasst und mit gespeicherten Mustern verglichen. Im Falle einer erkannten Übereinstimmung eines erfassten Verkehrszeichens mit einem bestimmten gespeicherten Muster wird automatisch eine dem gespeicherten Muster zugeordnete Lichtverteilung aus einer Vielzahl von möglichen unterschiedlichen Lichtverteilungen eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Lichtverteilung mindestens eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs sowie eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Bei klassischen Kraftfahrzeug-Scheinwerferanlagen sind unterschiedliche Lichtverteilungen wählbar, insbesondere Abblendlicht und Fernlicht, zur Anpassung an die gerade befahrene Straße, z. B. Stadtstraße, Landstraße oder Autobahn.
Moderne Kraftfahrzeug-Scheinwerferanlagen ermöglichen auch eine automatische Einstellung von unterschiedlichen Lichtverteilungen. Beispielsweise wird beim Setzen eines Blinkers durch den Fahrer ein Abbiegelicht eingeschaltet, oder wenn mittels Lenkwinkelsensor und Geschwindigkeitssensor eine Kurvenfahrt erkannt wird, wird ein Kurvenlicht eingeschaltet. Mit Abbiegelicht bzw. Kurvenlicht wird eine asymmetrische Lichtverteilung bereitgestellt, welche die angefahrene bzw. durchfahrene Kurve besser ausleuchten. Ein weiteres Beispiel ist ein automatisches beidseitiges Aufweiten des Abblendlichts unter bestimmten Bedingungen.
Die Wahl der Lichtverteilung basiert üblicherweise auf Informationen über die aktuelle Fahrsituation des Fahrzeugs, aber nicht über dessen tatsächliches Umfeld. Dies kann zu Szenarien führen, in denen die Beleuchtung nicht optimal oder sogar schlechter eingestellt ist als ohne automatische Lichtverteilungseinstellung, insbesondere in Situationen, in denen das Fahrverhalten des Fahrers nicht zu der Straßenkategorie passt. Dies könnte man zwar mittels Satellitennavigation und digitalen Straßenkarten vermeiden, doch verfügt nicht jedes Fahrzeug über ein aufwändiges Satellitennavigationssystem, und Straßenkarten sind nicht immer aktuell.
Die EP 1 904 340 B1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Lichtverteilung mindestens eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Das Kamerabild wird daraufhin analysiert, ob es Verkehrselemente enthält, die auf potentielle Gefahrenräume hinweisen, insbesondere Zebrastreifen oder Markierungen von Ausfahrten und Abzweigungen, und ggf. werden potentielle Gefahrenräume besser ausgeleuchtet. Doch besteht die Gefahr einer Fehlerkennung von potentiellen Gefahrenräumen, die umso größer ist, je mehr unterschiedliche Lichtverteilungen möglich sind und je mehr unterschiedliche Gefahrenräume berücksichtigt werden. Wenn das System eine falsche Lichtverteilung einstellt, wird der Fahrer dies oft nicht bemerken, und wenn er es bemerkt, hat er keine Möglichkeit, die Lichtverteilung manuell anzupassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, dass es auf besonders zuverlässige Weise eine bessere und vollständigere Anpassung an die Umfeldszenerie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung der Lichtverteilung mindestens eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs sowie durch eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Gemäß der Erfindung werden im Rahmen der Bildauswertung Verkehrszeichen erfasst und mit gespeicherten Mustern verglichen, und im Falle einer erkannten Übereinstimmung eines erfassten Verkehrszeichens mit einem bestimmten gespeicherten Muster wird automatisch eine dem gespeicherten Muster zugeordnete Lichtverteilung aus einer Vielzahl von möglichen unterschiedlichen Lichtverteilungen eingestellt. Unter einer Lichtverteilung wird hier die kumulierte Strahlcharakteristik aller von allen Frontscheinwerfern abgestrahlten Lichtbündel verstanden.
Verkehrszeichen sind sehr zuverlässige und fast immer vorhandene Indikatoren für eine der Umfeldszenerie angemessene Lichtverteilung, und sie können mit heutigen Bildauswertungsverfahren zuverlässiger erkannt werden als andere Umfeldinformationen. Außerdem können mit der Erfindung auch temporäre Verkehrszeichen erfasst werden, wie z.B. sog. wandernde Verkehrsschilder an Baustellen, die in Navigationssystemen normalerweise nicht hinterlegt sind, oder ein zur Absicherung eines liegengebliebenen oder verunfallten Fahrzeugs aufgestelltes Warndreieck.
Gemäß der Erfindung werden Verkehrszeichen nicht nur als solche erfasst, wie es z.B. aus der WO 02/04247 bekannt ist, um diese besser zu beleuchten. Vielmehr werden Verkehrszeichen auf ihren Informationsgehalt analysiert. Etwas Derartiges ist zwar aus der DE 100 53 315 bekannt, um eine dem Verkehrszeichen entsprechende Maßnahme einzuleiten, insbesondere um bei Einfahrt in einen Tunnel das Abblendlicht einzuschalten. Die letztere Druckschrift offenbart jedoch nur, eine einzige vorgegebene Lichtverteilung ein- oder auszuschalten, und nicht, auf Basis von inhaltlich erkannten Verkehrszeichen automatisch die am besten zu der entsprechenden Szenerie passende Lichtverteilung aus einer Vielzahl von möglichen unterschiedlichen Lichtverteilungen einzustellen und insbesondere bei eingeschaltetem Fahrlicht zwischen unterschiedlichen Lichtverteilungen umzuschalten.
Die Erfindung ermöglicht es, die Lichtverteilung beim Fahren in der Regel optimal an das aktuelle Umfeld angepasst zu halten, ohne dass der Fahrer tätig werden muss und ohne dessen Aufmerksamkeit übermäßig in Anspruch zu nehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verkehrszeichen Verkehrsschilder, welche besonders zuverlässige und besonders gut erkennbare Indikatoren für eine der Umfeldszenerie angemessene Lichtverteilung sind. Doch können mit der Erfindung auch andere Verkehrszeichen erfasst und berücksichtigt werden, wie z.B. Fahrbahnmarkierungen, die z.B. Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Fußgängerüberwege anzeigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens fünf unterschiedliche Lichtverteilungen des mindestens einen Frontscheinwerfers vorgesehen, insbesondere ein normales Abblendlicht, ein abgesenktes Abblendlicht, ein angehobenes Abblendlicht, ein aufgeweitetes Abblendlicht und ein Abbiegelicht. Es ist möglich, dass einige dieser Lichtverteilungen vielfach gestuft oder sogar stufenlos einstellbar sind, z.B. indem das Abblendlicht in vielen Stufen oder sogar stufenlos angehoben bzw. abgesenkt werden kann. Außerdem können einige der genannten Lichtverteilungen miteinander kombiniert werden, z.B. Abbiegelicht mit normalem oder auch mit angehobenem Abblendlicht, und es kann zusätzlich ein Kurvenlicht vorgesehen sein, so dass noch erheblich mehr unterschiedliche Lichtverteilungen für unterschiedlichste Umfeldszenerien möglich sind.
Eine derartige Vielzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen kann ein Fahrer nur schwer kontrollieren. Er ist auf eine zuverlässige Automatik angewiesen, und diese wird durch die Erfindung bereitgestellt.
Wie erwähnt, sind Verkehrszeichen und besonders Verkehrsschilder zuverlässige Indikatoren für die Umfeldszenerie, weshalb es möglich ist, die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers nur in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Bildauswertung hinsichtlich Verkehrszeichen durchzuführen. Die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aber noch mehr verbessert werden, wenn die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers zusätzlich in Abhängigkeit von im Kraftfahrzeug gewonnenen Informationen über die aktuelle Fahrsituation durchgeführt wird, wie z.B. Informationen über den aktuellen Lenkwinkel, die durch Setzen eines Blinkers angezeigte Fahrtrichtung und die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit. Dies vereint die Vorteile der bekannten automatischen Lichtverteilungseinstellung anhand von fahrzeuginternen Informationen mit den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lichtverteilungseinstellung.
Das Adaptionsvermögen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann verbessert werden, indem die Steuerung der Lichtverteilung auch in Abhängigkeit von Umfeldinformationen durchgeführt wird, die durch Erkennung des Vorhandenseins und der Art einer Straßenbeleuchtung gewonnen werden, z.B. durch Erkennung und Zählung von Straßenlampen, deren Vorhandensein und ggf. deren Anzahl, Abstände und Helligkeiten für bestimmte Straßenkategorien charakteristisch sind.
Außerdem kann das Adaptionsvermögen des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert werden, indem die Steuerung der Lichtverteilung auch in Abhängigkeit von Umfeldinformationen durchgeführt wird, die durch Erkennung der Kategorie der gerade befahrenen Straße wie z.B. Stadtstraße, Landstraße oder Autobahn anhand von deren Erscheinungsbild gewonnen werden.
Außerdem kann das Adaptionsvermögen des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert werden, indem die Steuerung der Lichtverteilung auch in Abhängigkeit von Umfeldinformationen durchgeführt wird, die durch Erkennung des Vorhandenseins einer Mittelleitplanke mit oder ohne Blendschutzlamellen gewonnen werden, um die Lichtverteilung im Hinblick auf die Gefahr von Blendung des Gegenverkehrs zu optimieren.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
1a bis 1e fünf unterschiedliche Lichtverteilungen der Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs auf einer Straße; und
2 eine Tabelle mit Verkehrsschildern und Lichtverteilungen, die bei Erkennung des jeweiligen Verkehrsschildes ein-, aus- oder umgeschaltet werden.
Die Ausführungsbeispiele werden anhand eines Kraftfahrzeugs beschrieben, dessen Frontscheinwerfer mittels Aktuatoren in Stufen schwenkbar und höhenverstellbar sind, um eine Vielzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen einstellen zu können. Das Schwenken und die Höhenverstellung können aber auch stufenlos durchführbar sein.
1a zeigt ein Kraftfahrzeug mit eingeschaltetem normalen asymmetrischen Abblendlicht, wie es z.B. auf einer Landstraße mit Gegenverkehr oder in einem Tunnel angemessen ist.
1b zeigt das Kraftfahrzeug mit abgesenktem Abblendlicht, welches die Fahrbahn einige Meter weniger weit beleuchtet als die Lichtverteilung von 1a und auf das von irgendeiner anderen Lichtverteilung umgeschaltet werden sollte, bevor eine Gefällestrecke beginnt, damit der Gegenverkehr nicht geblendet wird.
1c zeigt das Kraftfahrzeug mit angehobenem Abblendlicht, welches die Fahrbahn einige Meter weiter beleuchtet als die Lichtverteilung von 1a und auf das z.B. zu Beginn einer Steigung, Autobahn oder Kraftfahrstraße umgeschaltet werden sollte, evtl. auch auf anderen Straßen mit mehr als einer gewissen erlaubten Höchstgeschwindigkeit. Am Ende einer Autobahn oder Kraftfahrstraße sollte wieder auf die normale Einstellung des Abblendlichts zurückgesetzt werden, sofern sich aus der übrigen Beschilderung nichts anderes ergibt.
1d zeigt das Kraftfahrzeug mit aufgeweitetem Abblendlicht, welches mit Abbiegelicht kombiniert ist. Die Lichtverteilung von 1d sollte ab einem Verkehrsschild wie z. B. Stop, Vorfahrt achten, Kreisverkehr, Beginn Fußgängerzone, Beginn Tempo-30-Zone, Spielstraße, Zebrastreifen oder Schulzone aktiv sein. Am Ende einer derartigen Zone sollte wieder auf die normale Einstellung des Abblendlichts zurückgesetzt werden, sofern sich aus der übrigen Beschilderung nichts anderes ergibt.
1e zeigt das Kraftfahrzeug mit normalem Abblendlicht, welches mit Abbiegelicht kombiniert ist. Auf die Lichtverteilung von 1e sollte umgeschaltet werden, wenn ein Verkehrsschild wie z.B. Gefahrenzeichen Fußgänger, Gefahrenzeichen Wildwechsel oder Ortseingang auftaucht. Bei Erscheinen eines Verkehrsschildes Ortsausgang sollte wieder auf die normale Einstellung des Abblendlichts zurückgesetzt werden, sofern sich aus der übrigen Beschilderung nichts anderes ergibt.
Das in 1a bis 1e gezeigte Kraftfahrzeug enthält auch eine nach vorne gerichtete Kamera, welche die Szene vor dem Kraftfahrzeug aufnimmt und in Form von digitalen Bildern an eine Bildauswertungseinrichtung sendet. Die Bildauswertungseinrichtung extrahiert aus den von der Kamera aufgenommenen Bildern Verkehrsschilder und vergleicht sie mit gespeicherten Mustern von Verkehrsschildern. Wird eine Übereinstimmung eines erfassten Verkehrsschildes mit einem bestimmten gespeicherten Muster erkannt, so wird automatisch eine der in 1a bis 1e gezeigten Lichtverteilungen eingestellt, die dem bestimmten gespeicherten Muster zugeordnet ist.
Die Auswahl der zu einem erkannten Verkehrsschild gehörenden Lichtverteilung kann nach einer Tabelle erfolgen, wie sie schematisch in 2 dargestellt ist. Der Vollständigkeit halber ist zu einigen Kategorien von Straßen und Zonen auch das entsprechenden Ende-Schild eingezeichnet, bei dessen Erkennung die in der Tabelle angegebene Maßnahme wieder beendet wird.
In weiteren, nicht mit Figuren versehenen Ausführungsbeispielen werden zur Beurteilung, welche Lichtverteilung zu wählen ist, zusätzliche Informationen herangezogen, insbesondere

– Informationen über den aktuellen Lenkwinkel, über die durch Setzen eines Blinkers angezeigte Fahrtrichtung und über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit;
– Anzahl, Abstände und Helligkeiten von in den Kamerabildern erkannten Straßenlampen;
– mittels der Kamerabilder erkannte Kategorie der gerade befahrenen Straße, wofür es geeignete Erkennungsalgorithmen gibt; und/oder
– eine in den Kamerabildern erkannte Mittelleitplanke mit Blendschutzlamellen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 1904340 B1 [0005]
WO 02/04247 [0010]
DE 10053315 [0010]

Claims

Verfahren zur Steuerung der Lichtverteilung mindestens eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels mindestens einer im oder am Kraftfahrzeug angebrachten Kamera eine Szene vor dem Kraftfahrzeug aufgenommen und ausgewertet wird und wobei in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Bildauswertung die Lichtverteilung des mindestens eines Frontscheinwerfers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Bildauswertung Verkehrszeichen erfasst und mit gespeicherten Mustern verglichen werden und dass im Falle einer erkannten Übereinstimmung eines erfassten Verkehrszeichens mit einem bestimmten gespeicherten Muster automatisch eine dem gespeicherten Muster zugeordnete Lichtverteilung aus einer Vielzahl von möglichen unterschiedlichen Lichtverteilungen eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrszeichen Verkehrsschilder sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass fünf oder mehr unterschiedliche Lichtverteilungen des mindestens einen Frontscheinwerfers vorgesehen sind, insbesondere ein normales Abblendlicht, ein abgesenktes Abblendlicht, ein angehobenes Abblendlicht, ein aufgeweitetes Abblendlicht und ein Abbiegelicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers nur in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Bildauswertung hinsichtlich Verkehrszeichen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers auch in Abhängigkeit von im Kraftfahrzeug gewonnenen Informationen über die aktuelle Fahrsituation durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers auch in Abhängigkeit von Umfeldinformationen durchgeführt wird, die durch Erkennung des Vorhandenseins und der Art einer Straßenbeleuchtung gewonnen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers auch in Abhängigkeit von Umfeldinformationen durchgeführt wird, die durch Erkennung der Kategorie der gerade befahrenen Straße gewonnen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lichtverteilung des mindestens einen Frontscheinwerfers auch in Abhängigkeit von Umfeldinformationen durchgeführt wird, die durch Erkennung des Vorhandenseins einer Mittelleitplanke mit oder ohne Blendschutzlamellen gewonnen werden.
Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem oder mehreren Frontscheinwerfern zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen und mit einer im oder am Kraftfahrzeug angebrachten Kamera zur Aufnahme einer Szene vor dem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.