-
Die Erfindung betrifft ein Assistenzsystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Kamera und ein Verfahren zur Justage einer Kamera eines Assistenzsystems.
-
Kraftfahrzeuge umfassen eine Vielzahl von Assistenzsystemen, wie z.B. Regensensoren, Spurhalteassistenten oder Müdigkeitswarnassistenten. Jedes derartige Assistenzsystem umfasst eine Kamera, mittels derer bei Betrieb die Frontscheibe, die Fahrbahn bzw. der Fahrer erfasst wird. Das erfasste Bilde wird nach Abweichungen von einem bestimmten Soll-Zustand überprüft, und bei einem Vorhandensein desselben ein Aktor betätigt, wie ein Scheibenwischermotor, ein Motor zur Beeinflussung des Lenkeinschlags bzw. ein akustischer oder optischer Signalgeber.
-
Die Erfassung der Bilder erfolgt üblicherweise mittels eines Bildsensors, der eine Matrix-Anordnung aus Sensorelementen aufweist. Die Sensorelemente selbst arbeiten in CCD- oder CMOS-Technik. Mittels einer derartigen Technik ist lediglich ein Helligkeitswert erfassbar. Um Farbinformationen zu erhalten, ist jedes der Sensorelemente mit einem Farbfilter abgedeckt, der lediglich für Licht einer bestimmten Wellenlänge transparent ist. Mit anderen Worten ist die optische Transmission mittels des jeweiligen Farbfilters reduziert. Infolgedessen ist die räumliche Auslösung des mittels der Kamera erstellten Abbilds reduziert. Ferner ist eine Interpolation der Helligkeitswerte zwischen Sensorelementen erforderlich, die mit einem gleichartigen Farbfilter abgedeckt sind, also einem Filter, der das Licht der gleichen Wellenlänge passieren lässt.
-
Die Farbfilter sind zu einer Farbmaske zusammengefasst, bei der die Farbfilter in einer bestimmten Anordnung angeordnet sind, um einerseits eine vergleichsweise hohe tatsächliche Auflösung und andererseits eine vergleichsweise hohe Farbinformationsqualität zu erhalten. Hierbei sind die Farbfilter stets im gleichen Muster angeordnet, beispielsweise in einem sogenannten Bayer-Muster.
-
Um Entfernung zu dem Kraftfahrzeug einschätzen zu können, sind Kameras mit zwei Bildsensoren bekannt, die zueinander versetzt sind. Infolgedessen ist eine Triangulation ermöglicht. Um eine fehlerfreie Funktion des Assistenzsystems gewährleisten zu können, ist es erforderlich, dass die Kamera oder zumindest die zur Erfassung des Bildes erforderlichen Bildsensoren der Kamera präzise ausgerichtet sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein besonders geeignetes Assistenzsystem mit einer Kamera, bei dem geeigneterweise eine Informationsqualität erhöht ist, als auch ein besonders geeignetes Verfahren zur Justage einer Kamera eines Assistenzsystems anzugeben.
-
Hinsichtlich des Assistenzsystems wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der hierauf bezogenen Unteransprüche.
-
Das Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs weist eine Kamera mit einem Bildsensor auf. Der Bildsensor selbst umfasst eine Farbmaske mit einer Vielzahl von Farbpixeln, die in einer Matrix-Anordnung positioniert sind. Mit anderen Worten ist mittels der einzelnen Farbpixel ein Rechteck gebildet, wobei die Farbpixel miteinander fluchten. Die Farbpixel sind beispielsweise ebenfalls rechteckförmig oder quadratisch ausgestaltet. Die Anzahl derartiger Farbpixel ist beispielsweise größer oder gleich 1.000, 10.000, 100.000, 1 Mio., 10 Mio. oder 100 Mio. Mittels jedem der Farbpixeln ist insbesondere ein Sensorelement des Bildsensors abgedeckt. Die Sensorelemente liegen hierbei vorzugsweise ebenfalls in einer Matrix-Anordnung vor, und/oder die Anzahl der Farbpixel entspricht der Anzahl der Sensorelemente. Die Sensorelemente sind geeigneterweise miteinander verschaltet und arbeiten beispielsweise gemäß CCD-Technik. Besonders bevorzugt jedoch arbeiten die einzelnen Sensorelemente und folglich der Bildsensor gemäß CMOS-Technik.
-
Die Farbmaske weist einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich auf, wobei jeder Teilbereich zweckmäßigerweise mindestens 20 Farbpixel umfasst. Der erste Teilbereich weist lediglich gleiche Farbpixel auf. Infolgedessen ist mittels des ersten Teilbereichs eine Erstellung eines Abbilds mit einer vergleichsweise hohen räumlichen Auflösung ermöglicht. Der zweite Teilbereich umfasst Farbpixel, die sich unterscheiden. Hierbei weist der zweite Teilbereich beispielsweise einen ersten Typ von Farbpixeln und einen zweiten Typ von Farbpixeln auf, wobei die Anzahl der Farbpixel pro Typ beispielsweise jeweils der Hälfte der Farbpixel des zweiten Teilbereichs entspricht. Hierbei sind die Farbpixel pro Typ gleich, unterscheiden sich folglich nicht. Mit anderen Worten weist der erste Typ von Farbpixeln lediglich gleiche Farbpixel und der zweite Typ von Farbpixeln lediglich gleiche Farbpixel auf, wobei sich diese beiden Typen von Farbpixeln unterscheiden. Insbesondere sind die beiden Typen von Farbpixeln für elektromagnetische Strahlung in einem sich unterscheidenden Wellenlängenbereich transparent. Infolgedessen ist mittels des zweiten Teilbereichs eine Erstellung eines Abbilds mit einer vergleichsweise hohen farblichen Auflösung ermöglicht.
-
Insbesondere weist der erste Teilbereich im Vergleich zum zweiten Teilbereich eine vergrößerte optische Transmission auf. Mit anderen Worten sind der Transmissionskoeffizient sowie der Transmissionsgrad im ersten Teilbereich größer als im zweiten Teilbereich. Folglich sind die Farbpixel des ersten Teilbereichs für eine größeren Bereich elektromagnetischer Strahlung, und insbesondere Licht im sichtbaren Bereich, transparent, wohingegen die Farbpixel des zweiten Teilbereichs für eine größeren Bereich elektromagnetischer Strahlung in diesem Wellenlängenbereich intransparent sind. Mit anderen Worten wird mittels der Farbpixel des zweiten Teilbereichs elektromagnetischer Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge absorbiert, die von den Farbpixel des ersten Teilbereichs durchgelassen wird, jeweils insbesondere zuzüglich etwaiger Schwankungsbreiten. Zusammenfassend sind die Farbpixel des ersten Bereichs für Strahlung mit einer größeren Anzahl unterschiedlicher Wellenlängen transparent. Hierbei wird mittels der zweiten Farbpixel diese elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen vollständig abgeblockt, jedoch zumindest um mehr als 90%.
-
Insbesondere sind die Farbpixel des zweiten Teilbereichs in einem bestimmten, sich wiederholenden Muster angeordnet, wobei beispielsweise die optische Transmission des Musters des zweiten Teilbereichs im Vergleich zu der des ersten Teilbereich verringert. Mit anderen Worten ist die durchschnittliche optische Transmission des zweiten Teilbereichs im Vergleich zu der des ersten Teilbereichs verringert. Geeigneterweise ist die optische Transmission im zweiten Teilbereich im Wesentlichen konstant, zumindest pro jeweiligem Muster konstant, sofern diese vorhanden sind.
-
Beispielsweise sind die Farbpixel des zweiten Teilbereichs lediglich für eine bestimmte Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung transparent, wobei die Wellenlänge zwischen vorzugsweise zwischen 350 nm und 750 nm liegt. Folglich ist eine Extraktion von Farbinformationen im zweiten Teilbereich ermöglicht, wohingegen im ersten Teilbereich im Vergleich zum zweiten Teilbereich eine verbesserte räumliche Auflösung vorliegt. Vorzugsweise ist der zweite Teilbereich größer als der erste Teilbereich. Beispielsweise ist der erste Teilbereich kleiner oder gleich als 30 %, 25 %, 20 %, 15 %, 10 % oder 5 % des zweiten Teilbereichs. Beispielsweise umfasst die Farbmaske lediglich den ersten und den zweiten Teilbereich. Alternativ hierzu weist die Farbmaske einen dritten Teilbereich auf, dessen optische Transmission sich beispielsweise von dem ersten und/oder zweiten Teilbereich unterscheidet.
-
Der erste Teilbereich bildet einen Eckbereich der Farbmaske. Vorzugsweise ist der erste Teilbereich rechteckförmig, wobei zweckmäßigerweise zumindest 5 Farbpixel jeder der die Ecke bildenden Kante der Farbmaske Bestandteil des ersten Teilbereichs sind. Zweckmäßigerweise ist folglich der erste Teilbereich gleich einem Quadrat, dessen Kantenlänge 5 Farbpixel ist, und das zumindest eine Ecke der Farbmaske bildet, oder der erste Teilbereich überdeckt eben dieses Quadrat. Zusammenfassend bildet der erste Teilbereich in zumindest zwei zueinander orthogonalen Richtungen zumindest teilweise einen Abschluss der Farbmaske.
-
Hierbei wird mittels der Sensorelemente, die mittels des ersten Teilbereichs der Farbmaske abgedeckt sind, ein Eckbereich eines rechteckförmigen Abbilds erstellt. Mit anderen Worten wird mittels dieser Sensorelemente bei Beleuchtung des Bildsensors, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Linse oder eines Linsensystems, der Bereich des Abbilds erstellt, der von dem Zentrum des rechteckförmigen Abbilds den größtmöglichen Abstand aufweist. Beispielsweise wird mittels des ersten Teilbereichs sämtliche vier Eckbereiche gebildet, und der zweite Teilbereich ist insbesondere kreuzförmig ausgestaltet.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Farbpixel des ersten Teilbereichs farbfilterlos. Mit anderen Worten wird mittels der Farbfilter des ersten Teilbereichs keine elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 390 nm und 790 nm abgeschwächt. Beispielsweise wird mittels der Farbpixel des ersten Teilbereichs elektromagnetische Strahlung des nahem Infrarotbereichs gefiltert, also elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 790 nm und 1000 nm. Alternativ hierzu sind die Farbpixel zudem auch in diesen Wellenlängenbereichen transparent. Vorzugsweise wird ultraviolette Strahlung mittels der Farbpixel des ersten Teilbereichs gefiltert, also elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen geringer als 390 nm. Mit anderen Worten bilden die Farbpixel des ersten Teilbereichs sogenannte Clearpixel. Auf diese Weise ist eine Erstellung eines Abbilds mit einer vergleichsweise hohen Auflösung/Kontrast zumindest Ausschnitt des Bildes ermöglicht, der mittels des ersten Teilbereichs erfasst wurde.
-
Alternativ hierzu weisen die Farbpixel des ersten Teilbereichs einen grünen, einen roten oder einen blauen Farbfilter auf, wobei alle Farbpixel gleich ausgestaltet sind. Folglich wird mittels der mit dem ersten Teilbereich abgedeckten Sensorelemente lediglich die Spektralfarbe Grün, Rot bzw. Blau erfasst. Alternativ hierzu wird ein Farbfilter der Spektralfarbe Cyan, Magenta oder Yellow herangezogen. Besonders bevorzugt weisen die Farbpixel des ersten Teilbereichs einen Graufilter auf. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die Transmission der Farbmaske in dem ersten Teilbereich vergleichsweise genau einzustellen und folglich eine Über- oder Unterbelichtung zu vermeiden.
-
Zweckmäßigerweise weisen die Farbfilter des zweiten Teilbereichs einen grünen Farbfilter auf, also einen Farbfilter, der für die Spektralfarbe Grün durchlässig ist, und einen roten oder einen blauen Farbfilter. Alternativ umfassen die Farbpixel des zweiten Teilbereichs einen roten und einen blauen Farbfilter, oder aber eine grünen, roten und einen blauen Farbfilter. Beispielsweise weist der zweite Teilbereich farbfilterlose Farbpixel auf. Alternativ oder in Kombination hierzu werden Farbfilter für die SpektralfarbeCyan, Magenta oder Yellow herangezogen. Zweckmäßigerweise sind die Farbfilter jeweils benachbarter Farbpixel unterschiedlich. Beispielsweise ist zumindest eines der Farbpixel des zweiten Teilbereichs farbfilterlos, also für Licht sämtlicher Spektralfarben transparent. Vorzugsweise sind die einzelnen Farbfilter zu einem sich im zweiten Teilbereich wiederholenden Farbmuster zusammengefasst. Geeigneterweise wird hierbei als Farbmuster ein sogenanntes Bayer-Muster herangezogen, was einerseits eine vergleichsweise hohe Farbinformationsqualität und andererseits eine vergleichsweise hohe Auflösung im zweiten Teilbereich ermöglicht. Zusammenfassend sind die Farbpixel jeweils zu einer sich wiederholenden 2×2-Matrix zusammengefasst, wobei die Farbfilter der jeweiligen ersten Zeile Rot und Grün und die Farbfilter der jeweiligen zweiten Zeile Grün und Blau sind. Alternativ hierzu besteht die erste Zeile aus einem Farbpixel mit einem roten Farbfilter und einem farbfilterlosen Farbpixel.
-
Vorzugsweise ist mittels des ersten Teilbereichs ein vertikaler Randbereich der Farbmaske gebildet. Mit anderen Worten ist sowohl der obere als auch der untere Eckbereich einer der Seiten der Farbmaske mittels des ersten Teilbereichs gebildet. Zudem weist der zwischen diesen beiden Eckbereichen liegende Abschnitt der Farbmaske ebenfalls lediglich gleiche Farbpixel auf. Insbesondere ist der erste Teilbereich im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet. Auf diese Weise ist die Auflösung im vertikalen Randbereich, also im Bereich einer vertikal verlaufenden Kante des Abbildes, erhöht. Vorzugsweise sind hierbei beide vertikalen Randbereiche mittels des ersten Teilbereichs gebildet. Mit anderen Worten ist die Auflösung des mittels des Bildsensors erstellten Abbilds in den beiden vertikalen Abschnitten erhöh, also im Bereich der jeweiligen vertikalen Enden des Abbilds. Beispielsweise ist der zweite Teilbereich ebenfalls rechteckförmig ausgestaltet, und fluchtet zweckmäßigerweise an zumindest einer der horizontalen Kanten der Farbmaske mit dem jeweiligen ersten Teilbereich. Mit anderen Worten wird diese horizontale Kante der Farbmaske im zwischen den vertikalen Randbereichen gelegenen Abschnitt mittels des zweiten Teilbereichs gebildet. Vorzugsweise werden die beiden vertikalen Kanten in dem jeweiligen Abschnitt, der nicht zu dem Eckbereich zählt, mittels des zweiten Teilbereichs gebildet.
-
Zweckmäßigerweise ist der Bildsensor mit einer Linse abgedeckt, mittels derer einfallende Lichtstrahlen gebündelt werden. Hierbei ist die Winkelauflösung der Linse im Bereich der optischen Achse zweckmäßigerweise erhöht. Mit anderen Worten weist die Linse zumindest zwei unterschiedliche Winkelbereichsauflösungen auf, wobei der Randbereich eine verringerte Winkelauflösung aufweist. Zweckmäßigerweise wird der Bereich mit der erhöhten Winkelauflösung auf dem zweiten Teilbereich abgebildet, wohingegen das auf dem ersten Teilbereich abgebildete Abbild die verringerte Winkelauflösung aufweist. Bei einer geeigneten Wahl des Farbmusters der Farbfilter des zweiten Teilbereichs ist auf diese Weise folglich in einem mittleren Bereich des Abbilds sowohl vergleichsweise viele Farbinformationen als auch eine vergleichsweise hohe räumliche Auflösung vorhanden. Folglich ist ein Erfassen von Objekten in diesem Bereich verbessert, wobei hierbei zusätzlich Farbinformationen berücksichtigt werden können. Infolgedessen sind beispielsweise Verkehrszeichen schon aus einer vergleichsweise großen Entfernung erfassbar. Zwar weist das auf den ersten Teilbereich geworfene Abbild eine verringerte Winkelauflösung auf. Aufgrund der Gleichartigkeit der Farbpixel des ersten Teilbereichs ist hierbei dennoch eine vergleichsweise hohe räumliche Auflösung des Abbilds ermöglicht, also ein vergleichsweise hoher Kontrast zwischen den einzelnen mittels der Sensorelemente erfassten Messwerten der elektromagnetischen Strahlung. Als Linse wird beispielsweise eine Fischaugenlinse herangezogen.
-
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist mittels des ersten Teilbereichs ein oberer Eckbereich und mittels des zweiten Teilbereichs ein unterer Eckbereich der Farbmaske gebildet, wobei oben und unten die jeweilige Position im Einbauzustand des Assistenzsystems im Kraftfahrzeug bezeichnet. Zweckmäßigerweise ist hierbei der Bildsensor mittels einer Sammellinse abgedeckt, mittels derer ein Abbild auf die Farbmaske geworfen wird. Hierbei wird ein sich oben befindender Bereich des mittels der Kamera aufgenommenen Bildes aufgrund der Abbildungseigenschaften der Linse auf einen unteren Abschnitt des Bildsensors geworfen. Mit anderen Worten repräsentiert der mittels des ersten Teilbereichs geschaffene Abschnitt des Abbildes einen unteren Abschnitt des Bildes. Folglich wird bei einem Einbau der Kamera in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs mittels des ersten Abschnitts eine Fahrbahn erfasst. Dahingegen wird mittels des zweiten Teilbereichs ein Himmel, eine Tunneldecke oder dergleichen erfasst. Infolgedessen ist es mittels des Bildsensors ermöglicht, einerseits vergleichsweise präzise die Position des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn zu bestimmen, da hierfür vergleichsweise wenig Farbinformationen erforderlich sind. Dahingegen ist mittels des zweiten Teilbereichs eine Erfassung von meist farbigen Verkehrszeichen und eine Identifikation derartiger Verkehrszeichen ermöglicht.
-
Besonders bevorzugt sind die beiden oberen Eckbereiche mittels des ersten Teilbereichs und die beiden unteren Eckbereiche mittels des zweiten Teilbereichs gebildet. Auf diese Weise ist eine Erfassung von Fahrbahnmarkierungen mit einer vergleichsweise hohen Auflösung ermöglicht, wohingegen auch Verkehrszeichen beiderseits des Kraftfahrzeugs mittels der Kamera erfasst werden können. Besonders bevorzugt ist der zweite Teilbereich im Wesentlichen T-förmig ausgestaltet, wobei der horizontal verlaufende Schenkel auf der Unterseite der Farbmaske angeordnet ist. Mit anderen Worten wird mit Ausnahme der beiden oberen Eckbereiche die Farbmaske mittels des zweiten Teilbereichs gebildet. Folglich können auch Verkehrszeichen im Wesentlichen mittig des Kraftfahrzeugs vergleichsweise sicher erfasst werden.
-
Besonders bevorzugt umfasst die Kamera zwei derartige Bildsensoren. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Kamera um ein Stereokameramodul. Aufgrund der vergrößerten Auflösung mittels des ersten Teilbereichs, der den größtmöglichen Abstand zur optischen Achse aufweist, ist hierbei eine Bestimmung des Rollwinkels des Bildsensors, also dessen Winkelposition bezüglich der optischen Achsen, vergleichsweise genau bestimmbar. Dies ist bei beiden Bildsensoren gegeben, so dass diese zueinander vergleichsweise genau justiert werden können, was zu einer verbesserten Triangulation führt.
-
Das Verfahren zur Justage einer Kamera eines Assistenzsystems sieht vor, dass mittels eines ersten Bildsensors in einem ersten Teilbereich ein Bild erfasst wird. Hierbei ist in dem ersten Teilbereich vorzugsweise die optische Transmission im Vergleich zu übrigen Bereichen eines Farbfilters des Bildsensors erhöht. Zumindest sind die Farbpixel des ersten Teilbereichs gleichartig, wohingegen sich die einzelnen Farbpixel des übrigen Bereichs des Bildsensors unterscheiden. Mit anderen Worten sind die Farbpixel des ersten Teilbereichs uniform, und der übrige Bereich weist zumindest zwei unterschiedliche Farbpixel auf. Zudem bildet der erste Teilbereich einen Eckbereich der Farbmaske und insbesondere des Bildsensors. Zweckmäßigerweise ist die Farbmaske im ersten Teilbereich farbfilterlos. In einem zweiten Arbeitsschritt wird mittels eines zweiten Bildsensors in einem ersten Teilbereich das gleiche Bild erfasst, wobei die Ausgestaltung des ersten Teilbereichs des zweiten Bildsensors der Ausgestaltung des ersten Teilbereichs des ersten Bildsensors entspricht. In einem sich anschließenden Arbeitsschritt wird der erste Bildsensor und/oder der zweite Bildsensor bezüglich der jeweiligen optischen Achse gedreht. Insbesondere erfolgt eine Drehung derart, dass die jeweils erfassten Bilder sich mit Ausnahme von etwaigen Triangulationseffekten gegenseitig entsprechen. Beispielsweise ist der erste Bildsensor baugleich zum zweiten Bildsensor. Vorzugsweise wird zur Justage zunächst der Winkel des jeweiligen ersten Teilbereichs bezüglich einer horizontalen oder vertikalen Achse bestimmt, wobei der Scheitelpunkt auf der jeweiligen optischen Achse liegt. Beispielsweise wird zur Justage der jeweilige Bildsensor gedreht, bis der Winkel einem vorgegebenen Winkel entspricht oder der erste bzw. zweite Bildsensor wird gedreht, bis die beiden Winkel des jeweiligen ersten Teilbereichs übereinstimmen.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 schematisch vereinfacht ein Assistenzsystem mit einer Kamera,
-
2 ein mittels der Kamera erfasstes Abbild,
-
3 in einer Draufsicht eine erste Ausführungsform eines Bildsensors der Kamera,
-
4 perspektivisch den Bildsensor mit einer Linse,
-
5 eine zweite Ausführungsform des Bildsensors gemäß 5.
-
6 perspektivisch zwei zueinander zu justierende Bildsensoren,
-
7a–d jeweils ein Farbmuster der Bildsensoren, und
-
8 schematisch ein Verfahren zur Justage der Bildsensoren.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist schematisch vereinfacht ein Assistenzsystem 2 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Assistenzsystem 2 weist eine Kamera 4 sowie eine Recheneinheit 6 als auch eine Signaleinrichtung 8 auf, die signaltechnisch miteinander gekoppelt sind. Hierbei werden mittels der Recheneinheit 6 die mit Hilfe der Kamera 4 erstellten Abbilder analysiert und mittels der Signaleinrichtung 8 dem Fahrer des Kraftfahrzeugs das etwaige Vorhandensein eines Verkehrszeichens mitgeteilt. Die Signaleinrichtung 8 ist ein Head-up-Display, mittels dessen diese Informationen auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert werden.
-
Mittels der Kamera 4 wird ein in 2 gezeigtes Abbild 10 erstellt, das einen vor dem Kraftfahrzeug liegenden Bereich zeigt. Aufgrund der Wirkungsweise eines als Sammellinse wirkenden Objektivs der Kamera 4 ist das Abbild 10 im Vergleich zum tatsächlichen Bild um 180° gedreht. Mit anderen Worten entspricht ein oberer Abschnitt des Bildes einem unteren Abschnitt des Abbilds 10.
-
In 3 ist in einer Draufsicht ein Bildsensor 12 der Kamera 4 dargestellt. Hierbei sind nicht gezeigte Sensorelemente des Bildsensors 12 mittels einer Farbmaske 14 abgedeckt. Die Sensorelemente sind in einer Matrixanordnung positioniert und arbeiten nach dem CMOS-Prinzip. Die rechteckförmige Farbmaske 14 weist einen ersten Teilbereich 16 auf, der die beiden vertikalen Randbereiche 17 der Farbmaske 14 bildet. Ferner umfasst die Farbmaske 14 einen rechteckförmigen zweiten Teilbereich 18, der den dazwischenliegenden Abschnitt bildet, also den dazwischenliegenden horizontale Kantenbereich 19. Mit anderen Worten besteht der erste Teilbereich 16 aus zwei Abschnitten, zwischen denen der zweite Teilbereich 18 angeordnet ist.
-
Der erste Teilbereich 16 weist in 7a gezeigte Farbpixel 20 auf, die gemäß einer Matrix angeordnet sind. Die Farbpixel 20 des ersten Teilbereichs 16 sind hierbei farbfilterlos, also sogenannte Clearpixel. Mit anderen Worten wird elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 350 nm und 790 nm mittels der Farbpixel 20 des ersten Teilbereichs 16 nicht oder lediglich vergleichsweise gering abgeschwächt. Dahingegen wird ultraviolette Strahlung, also elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge geringer als 350 nm mittels der Farbpixel 20 des ersten Teilbereichs 16 absorbiert.
-
Auch der zweite Teilbereich 18 weist die in Matrix-Anordnung vorliegenden Farbpixel 20 auf. Hierbei weist jedoch jeder der Farbpixel 20 entweder einen grünen Farbfilter 22, einen roten Farbfilter 24 oder einen blauen Farbfilter 26 auf. Infolgedessen ist aufgrund der Farbfilter 22, 24, 26 das jeweilige Farbpixel 20 lediglich für die Spektralfarbe Grün, Rot bzw. Blau transparent. Somit wird das jeweilige zugeordnete Sensorelement lediglich mit der Spektralfarbe Grün, Rot bzw. Blau beleuchtet. Die Farbfilter 22, 24, 26 sind in einem sich wiederholenden Bayer- Muster 28 angeordnet, das in 7b dargestellt ist. Mit anderen Worten weist der zweite Teilbereich 18 eine Anzahl von Zeilen auf, wobei jede zweite Zeile ein sich abwechselndes Muster von grünen Farbfiltern 22 und roten Farbfiltern 24 aufweist. Die dazwischen angeordneten Zeilen weisen ein sich abwechselndes Muster von blauen und grünen Farbfiltern 26, 22 auf. Dabei sind die einzelnen Spalten als abwechselndes Muster zwischen grünen und blauen Farbfiltern 22, 26 und roten und grünen Farbfiltern 24, 22 ausgestaltet. Der zweite Teilbereich 18 umfasst hierbei über 800 derartige Zeilen und mehr als 600 derartige Spalten. Aufgrund des Bayer-Musters 28 ist somit die optische Transmission im zweiten Teilbereich 18 verringert.
-
In 7c ist ein abweichendes Farbmuster für den zweiten Teilbereich 18 dargestellt. Hierbei sind die Farbpixel 20 ebenfalls zu einer sich wiederholenden 4×4-Matrix angeordnet, wobei eines der Farbpixel 20 den roten Farbfilter 24, eines der Farbpixel 20 den grünen Farbfilter 22 und eines der Farbpixel den blauen Farbfilter 26 aufweist. Das verbleibende Farbpixel 20 ist farbfilterlos. Dieses befindet sich in einer Zeile mit dem den roten Farbfilter 24 aufweisenden Farbpixel 20 und in einer Spalte mit dem den blauen Farbfilter 26 aufweisenden Farbpixel 20. Folglich ist die optische Transmission größer als bei dem Bayer-Muster 28, jedoch kleiner als im ersten Teilbereich 16. Bei dem in 7c gezeigten Muster ist die Qualität der Farbinformationen verringert, wohingegen die absolute Auflösung aufgrund der Verwendung des farbfilterlosen Farbpixels („Clearpixel“) erhöht ist.
-
In 7d ist ein weiteres Farbmuster für den zweiten Teilbereich 18 gezeigt. Im Vergleich zu der in 7c dargestellten Ausführungsform ist das Farbpixel 20 mit dem grünen Farbfilter 22 durch ein weiteres farbfilterloses Farbpixel 20 ersetzt worden, was zu einer erhöhten räumlichen Auflösung führt. Anstatt des roten Farbfilters 24 oder des blauen Farbfilters 26 wird in einer weiteren Ausführungsform der grünen Farbfilter 22 herangezogen. Bei den in 7b bis 7d dargestellten Farbmustern werden in alternativen Ausführungsformen als Farbfilter Cyan, Magenta oder Yellow herangezogen. Auch wird in einer weiteren Ausführungsform ein derartiger Farbfilter oder der grüne, rote oder blaue Farbfilter 22, 24, 26 oder ein Graufilter für die Farbpixel 20 des ersten Teilbereichs 16 herangezogen.
-
In 4 ist perspektivisch der Bildsensor 12 dargestellt, der mittels einer optischen Linse 30 der Kamera 4 abgedeckt ist. Die Linse 30 besteht aus Glas oder Kunststoff und wirkt nach Art einer Sammellinse. Die kreisförmige Linse 30 weist einen inneren Bereich 32 und einen äußeren Bereich 34 auf, der nach Art eines Ringes um den inneren Bereich 32 verläuft. Der innere Bereich 32 und der äußere Bereich 34 sind konzentrisch zur optischen Achse 36 der Linse 30. Hierbei weist der innere Bereich 32 im Vergleich zum äußeren Bereich 34 eine erhöhte Winkelauflösung auf. Beispielsweise ist die Linse 30 nach Art eines Fischaugenobjektivs gefertigt. Der mittels des inneren Bereichs 32 erstellte Teil des Abbilds 10 wird ausschließlich auf den zweiten Teilbereich 18 der Farbmaske 14 abgebildet. Dahingegen wird der mittels des äußeren Bereichs 34 erstellte Teil des Abbilds 10 auf dem ersten Teilbereich 16 sowie teilweise auf dem zweiten Teilbereich 18 abgebildet. Aufgrund der erhöhten Winkelauflösung des inneren Bereichs 32 ist für diesen Teil des Abbilds 10 sowohl eine vergleichsweise hohe Auflösung als auch eine vergleichsweise hohe Qualität von Farbinformationen vorhanden. Aufgrund der Verwendung des in 7a gezeigten Musters für die Farbpixel 20 des ersten Teilbereichs 16 ist für diesen Teil des Abbilds 10 zwar keine Farbinformation vorhanden, jedoch ist die Auflösung, also der Kontrast zwischen benachbarten, mittels der Sensorelemente erstellten Werte vergleichsweise hoch, so dass das Abbild 10 in diesem Teil vergleichsweise scharf ist.
-
In 5 ist eine weitere Ausgestaltungsform des Bildsensors 12 dargestellt, wobei die Sensorelemente dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel entsprechen. Lediglich die Farbmaske 14 ist abgewandelt. Hierbei sind die beiden oberen Eckbereiche 38 jeweils mittels des ersten Teilbereichs 16 gebildet, der zwei im Wesentlichen rechteckförmige Abschnitte aufweist. Die beiden unteren Eckbereiche 40 der Farbmaske 14 hingegen sind mittels des zweiten Teilbereichs 18 gebildet, der im Wesentlichen T-förmig ausgestaltet ist. Hierbei wird das in 7a gezeigte Muster für die Farbpixel 20 des ersten Teilbereichs 16 und entweder das in 7b oder 7c gezeigte Farbmuster für die Farbpixel 20 des zweiten Teilbereichs 18 verwendet. Die Linse 30 ist abgewandelt zu einer konventionellen Linse, also einer gnomonisch abbildenden Linse. Aufgrund der Linse wird folglich die Fahrbahn in die oberen Eckbereiche 38, also den ersten Teilbereich 16, und der Himmel auf die unteren Eckbereiche 40, also den zweiten Teilbereich 18, projiziert.
-
In 6 ist perspektivisch eine weitere Ausgestaltungsform der Kamera 4 ausschnittsweise schematisch vereinfacht dargestellt, die den in 5 gezeigten Bildsensor 12 sowie einen zweiten Bildsensor 42 umfasst, der gleichartig zu dem in 5 gezeigten Bildsensor 12 ist. Mit anderen Worten weist auch der zweite Bildsensor 42 in dessen oberen Eckbereichen 38 den ersten Teilbereich 16 auf, wohingegen der verbleibende Rest der ebenfalls vorhandenen Farbmaske 14 mittels des zweiten Teilbereichs 18 erstellt ist. Jeder der beiden Bildsensoren 12, 42 weist jeweils die optische Achse 36 auf, die zueinander parallel und jeweils senkrecht zu dem jeweiligen Bildsensor 12, 42 sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Kamera 4 um ein Stereomodul.
-
Um eine korrekte Arbeitsweise des Assistenzsystems 2 zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die horizontalen Kanten der beiden Bildsensoren 12, 42 zueinander parallel ausgerichtet ist. Hierfür wird ein in 8 schematisch vereinfacht dargestelltes Verfahren 44 verwendet. In einem ersten Arbeitsschritt 46 wird mittels des Bildsensors 12 das Abbild 10 erstellt. Hierbei wird lediglich der Teil erstellt, der mittels des jeweiligen ersten Teilbereichs 16 erstellt wird. Mit anderen Worten wird lediglich der Teil des Abbilds 10 ausgewertet, der mittels der Linse auf den ersten Teilbereich 16 der Farbmaske 14 projiziert wird. Dieser Abschnitt der Farbmaske 14 weist den größtmöglichen Abstand zur optischen Achse 36 auf. Folglich ist es ermöglicht, vergleichsweise genau, also mit einem vergleichsweise geringen Fehler, die Ausrichtung des Bildsensors 12 bezüglich einer horizontal verlaufenden Achse zu bestimmen.
-
In einem zweiten Arbeitsschritt 48 wird mittels des zweiten Bildsensors 42 ebenfalls das Abbild 10 erstellt. Auch hier wird lediglich der Teil des Abbilds 10 erfasst, der mittels der Linse auf den ersten Teil 16 der Farbmaske 14 des zweiten Bildsensors 42 projiziert wird. Ebenfalls wird der Winkel ermittelt, den die jeweils obere Ecke der Farbmaske 14 mit der horizontal verlaufenden und durch die optische Achse 36 schneidende Achse einnimmt, wobei der Scheitelpunkt des Winkels auf der optischen Achse 36 liegt. In einem sich daran anschließenden dritten Arbeitsschritt 50 werden der Bildsensor 12 und der zweite Bildsensor 42 um die jeweilige optische Achse 36 gedreht. Hierbei entspricht der Winkel, um den gedreht wurde, der Abweichung des jeweils ermittelten Winkels von einem vorgegebenen Sollwert. Infolgedessen ist der Winkel gleich, den der jeweilige Eckbereich 38 mit der horizontal verlaufenden Achse und dem jeweils auf der zugeordneten optischen Achse 36 liegenden Scheitelpunkt einnimmt. Mit anderen Worten sind die beiden Bildsensoren 12, 24 zueinander justiert und die horizontalen Kanten der beiden Bildsensoren 12, 42 sind zueinander parallel.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Assistenzsystem
- 4
- Kamera
- 6
- Recheneinheit
- 8
- Signaleinrichtung
- 10
- Abbild
- 12
- Bildsensor
- 14
- Farbmaske
- 16
- erster Teilbereich
- 17
- Randbereich
- 18
- zweiter Teilbereich
- 20
- Farbpixel
- 22
- grüner Farbfilter
- 24
- roter Farbfilter
- 26
- blauer Farbfilter
- 28
- Bayer-Muster
- 30
- Linse
- 32
- innerer Bereich
- 34
- äußerer Bereich
- 36
- optische Achse
- 38
- oberer Eckbereiche
- 40
- unterer Eckbereich
- 42
- zweiter Bildsensor
- 44
- Verfahren
- 46
- erster Arbeitsschritt
- 48
- zweiter Arbeitsschritt
- 50
- dritter Arbeitsschritt
