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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Bestimmen einer Lichtfarbe.
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Technisches Gebiet
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In modernen Fahrzeugen kann eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen den Fahrer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen. Die Fahrerassistenzsysteme können von einfachen Hinweisgebern für den Fahrer, z.B. bei einem Spurwechselassistenten, bis zu Systemen reichen, die das Fahrzeug autonom steuern.
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Um die jeweiligen Funktionen ausführen zu können, benötigen viele der Fahrerassistenzsysteme Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs. Diese Informationen werden üblicherweise über unterschiedliche Arten von Sensoren gewonnen. Beispielsweise können bildgebende Sensoren, z.B. Kameras, zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs genutzt werden.
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Insbesondere nachts sind die von den Kameras erfassten Bilder sehr von der eingesetzten Beleuchtung abhängig. Dies erschwert die Auswertung der von den Kameras erfassten Daten in den Fahrerassistenzsystemen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung verbesserte Informationen über die Fahrzeugbeleuchtung bereitzustellen.
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Demgemäß offenbart die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Beleuchtung, welche ausgebildet ist, einen Bereich vor dem Fahrzeug zu beleuchten, mit einer Bilderfassungseinrichtung, welche ausgebildet ist, Bilddaten für einen Bereich vor dem Fahrzeug zu erfassen, der von der Beleuchtung in einem eingeschalteten Zustand beleuchtetet wird, und die Bilddaten auszugeben, und mit einer Recheneinrichtung, welche mit der Bilderfassungseinrichtung gekoppelt ist und ausgebildet ist, aus den Bilddaten eine Lichtfarbe des Lichts, welches die Beleuchtung aussendet, zu berechnen und auszugeben
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Ferner ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zum Bestimmen einer Lichtfarbe für ein Fahrzeug mit einer Beleuchtung, welche ausgebildet ist, einen Bereich vor dem Fahrzeug zu beleuchten, aufweisend Erfassen von Bilddaten für einen Bereich vor dem Fahrzeug, der von der Beleuchtung in einem eingeschalteten Zustand beleuchtetet wird, Berechnen einer Lichtfarbe des Lichts, welches die Beleuchtung aussendet, basierend auf durch die Bilddaten erfassten reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekten, und Ausgeben der berechneten Lichtfarbe.
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Darstellung der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass es für die Auswertung von Bilddaten vorteilhaft ist, Informationen über die Beleuchtung der von einer Bilderfassungseinrichtung aufgenommenen Bereiche bereitstellen zu können.
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Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, z.B. Fahrerassistenzsystemen in einem Fahrzeug Informationen zumindest über die Lichtfarbe eines von einer Beleuchtung in einem Fahrzeug ausgesendeten Lichts bereitzustellen. Unter der Beleuchtung in einem Fahrzeug sind dabei die Lichter zu verstehen, die in dem Fahrzeug genutzt werden, um den Bereich der Straße vor dem Fahrzeug auszuleuchten. Diese können z.B. die Frontscheinwerfer, also das Abblendlicht und das Fernlicht sein. Die Lichtfarbe kennzeichnet den Farbeindruck bzw. die spektrale Zusammensetzung des von der Beleuchtung ausgestrahlten Lichts. Beispielsweise kann das Licht von Halogenlampen einen höheren Rotanteil aufweisen, als das Licht von Xenonlampen. Im Auge eines menschlichen Betrachters erscheint z.B. eine Szenerie, die von einer Halogenlampe angestrahlt wird, folglich roter als eine Szenerie, die von einer Xenonlampe angestrahlt wird.
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Die vorliegende Erfindung sieht nun vor, mit einer Bilderfassungseinrichtung, z.B. einer Kamera oder einem anderen Bildsensor, einen Bereich vor dem Fahrzeug bzw. einen Bereich, der von der Beleuchtung angestrahlt wird, zu erfassen und entsprechende Bilddaten auszugeben. Aus den Bilddaten berechnet eine Recheneinrichtung die Lichtfarbe des Lichts der Beleuchtung und stellt die Information über die Lichtfarbe z.B. weiteren Steuergeräten bzw. Fahrerassistenzsystemen bereit.
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Die Fahrerassistenzsysteme können je nach Funktion z.B. eine Objekt- bzw. Straßenmarkierungserkennung durchführen. Die Algorithmen, welche für die Erkennung der Objekte und Straßenmarkierungen eingesetzt werden, können die Information über die Lichtfarbe nutzen, um die Erkennung zu optimieren. Beispielsweise wird durch die Kenntnis der Lichtfarbe eine Erkennung von farbigen Straßenschildern vereinfacht, da die Farben in den Bilddaten eindeutig identifiziert werden können.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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In einer Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, reflektierende Flächen und/oder reflektierende Objekte, insbesondere weiße reflektierende Flächen und/oder reflektierende Objekte, in den Bilddaten zu identifizieren und die Lichtfarbe basierend auf den reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekten zu berechnen. Weiße reflektierende Flächen strahlen im Wesentlichen alle spektralen Anteile des eintreffenden Lichts zurück. Folglich kann eine sehr einfache Bestimmung der Lichtfarbe erfolgen, wenn lediglich diejenigen Bilddaten genutzt werden, die weißen reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekten entsprechen. Liegen die Bilddaten z.B. als RGB-Daten (Rot-, Grün-, Blau-Daten) vor, kann von den Werten für die Farben Rot, Grün und Blau einer weißen reflektierenden Fläche direkt auf die Lichtfarbe der Beleuchtung geschlossen werden. Bei einem völlig weißen Licht haben alle drei Farbwerte, RGB, den Maximalwert. Bei einem Licht mit einem höheren Rot-Anteil, z.B. Halogenlicht, ist der Farbwert für Rot größer als die Farbwerte für Grün und Blau. Bei einem blauen Licht, z.B. einem Xenonlicht, ist dagegen der Blauanteil größer. Unter reflektierende Flächen und/oder reflektierenden Objekten sind insbesondere solche Flächen und Objekte zu verstehen, die einen Teil des einfallenden Lichts zurückspiegeln.
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Werden reflektierende Flächen und/oder reflektierende Objekte zur Bestimmung der Lichtfarbe genutzt, kann zuerst deren Farbe bestimmt werden. Im Anschluss können die Bilddaten basierend auf der erkannten Farbe verarbeitet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform können aber auch beliebige Objekte, also z.B. auch nicht spiegelnden Flächen und/oder nicht spiegelnden Objekte, in den Bilddaten zur Ermittlung der Lichtfarbe genutzt werden. Mögliche Objekte, die zur Bestimmung der Lichtfarbe genutzt werden können sind z.B. angestrahlte Straßenbeläge, angestrahlte Leitplanken, angestrahlte Fahrbahnmarkierungen, angestrahlte Wände, angestrahlter Nebel bzw. Schnee oder dergleichen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, Lichter, insbesondere Rücklichter von weiteren Fahrzeugen, in den Bilddaten zu identifizieren und diese aus der Berechnung der Lichtfarbe auszuschießen. Da Lichter eine eigene Lichtquelle aufweisen, sind diese ungeeignet, um die Lichtfarbe der Beleuchtung des Fahrzeugs zu bestimmen.
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In einer Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, die Lichtfarbe basierend auf einer Intensität und/oder einem Verlauf der Intensität und/oder einer Position und/oder einem Farbbild der reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekte in den Bilddaten zu berechnen.
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In einer Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, basierend auf der Position der reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekte aus den Bilddaten Bereiche auszuschneiden, welche die reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekte aufweisen. Diese Bereiche der Bilddaten stellen folglich Farbbilder der einzelnen reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekte dar. Die Lichtfarbe kann z.B. basierend auf einer gemittelten Lichtfarbe einer Mehrzahl von ausgeschnittenen Bereichen bestimmt werden. Dadurch wird eine sehr einfache Bestimmung der Lichtfarbe möglich.
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In einer Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, die Bilddaten basierend auf der berechneten Lichtfarbe zu normalisieren und auszugeben. Z.B. kann aus der berechneten Lichtfarbe für jede Grundfarbe, z.B. Rot, Grün, Blau, ein Normalisierungsfaktor berechnet werden. Die Bilddaten werden dann für jede Grundfarbe einzeln mit dem entsprechenden Faktor multipliziert. Auch wenn in dieser Patentanmeldung die Grundfarben Rot, Grün und Blau beispielhaft genannt werden, können andere Farbräume als der RGB-Farbraum, z.B. der CMYK-Farbraum, ebenfalls genutzt werden.
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In einer Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, basierend auf der berechneten Lichtfarbe einen Typ eines in der Beleuchtung eingesetzten Leuchtmittels zu bestimmen. Da jedes Leuchtmittel eine charakteristische Lichtfarbe aufweist, kann das eingesetzte Leuchtmittel aus der Lichtfarbe bestimmt werden. Den Fahrerassistenzsystemen kann dann z.B. lediglich eine Information über das eingesetzte Leuchtmittel mitgeteilt werde. Eine entsprechende Normalisierung bzw. Auswertung der Bilddaten können diese dann selbständig durchführen. Alternativ kann diese Information auch genutzt werden, um z.B. einem Fahrer anzuzeigen, dass er das falsche Leuchtmittel in einem Scheinwerfer eingesetzt hat.
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In einer Ausführungsform kann die Recheneinrichtung ausgebildet sein, eine Abweichung zwischen einer durchschnittlichen Intensität der reflektierenden Flächen und/oder der reflektierenden Objekte in vorgegebenen Bereichen der Bilddaten und zwischen für die Bereiche jeweils vorgegebenen Intensitäten zu berechnen und ein Warnsignal auszugeben, wenn die Abweichung über einen vorgegebenen Schwellwert liegt. Durch die Analyse der Intensität der durch die reflektierenden Flächen und/oder reflektierenden Objekte hervorgerufenen Reflexionen kann für einzelne Bereiche überprüft werden, ob diese entsprechend der Erwartungen angestrahlt werden. Beispielsweise ist die Leuchtverteilung bei Fahrzeugen in einem Rechtsverkehr üblicherweise so eingestellt, dass das Abblendlicht auf der rechten Seite stärker ist, als auf der linken Seite. Mit dieser Information kann auf die erwartete Intensität in den verschiedenen Regionen der Bilddaten geschlossen werden. Sind z.B. die Reflexionen im linken Bereich vor dem Fahrzeug zu dunkel, kann dies darauf hinweisen, dass der linke Scheinwerfer ausgefallen ist. Sind die Reflexionen im rechten Bereich vor dem Fahrzeug etwas dunkler, aber Verkehrsschilder zu hell, kann dies darauf hinweisen, dass der rechte Scheinwerfer zu hoch eingestellt ist.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
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2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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3 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1, die in einem Fahrzeug 2 angeordnet ist. Das Fahrzeug 2 weist eine Beleuchtung 3 auf, die einen Bereich 4 vor dem Fahrzeug beleuchtet.
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Die Steuervorrichtung 1 weist eine Bilderfassungseinrichtung 5 auf, die Bilddaten 6 für den beleuchteten Bereich 4 bzw. zumindest einen Ausschnitt des beleuchteten Bereichs 4 vor dem Fahrzeug 2 erfasst. Die Bilderfassungseinrichtung 5 gibt die Bilddaten 6 an eine Recheneinrichtung 7 aus. Diese berechnet aus den Bilddaten 6 eine Lichtfarbe 8 des Lichts, welches die Beleuchtung 3 aussendet, und gibt eine Information über die berechnete Lichtfarbe 8 aus. In 1 ist vor dem Fahrzeug 2 lediglich beispielhaft ein Straßenbegrenzungspfosten mit einem Reflektor 9 als reflektierender Fläche 9 dargestellt. Es versteht sich, dass in realen Anwendungen eine Vielzahl reflektierender Flächen und reflektierender Objekte ausgewertet werden können.
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Die Information über dir Lichtfarbe 8 kann z.B. von weiteren Fahrzeugsteuergeräten oder Fahrerassistenzsystemen des Fahrzeugs 2 genutzt werden, um Bildverarbeitungsalgorithmen oder dergleichen zu kalibrieren. Aus der Lichtfarbe 8 kann die Recheneinrichtung 7 auch den Typ des eingesetzten Leuchtmittels bestimmen. In dem Fahrzeug 2 können z.B. Halogenleuchten, Xenonleuchten, LED-Leuchten oder dergleichen eingesetzt werden, die jeweils charakteristische Lichtfarben 8 aufweisen. Die Information über das eingesetzte Leuchtmittel kann z.B. zentral in dem Fahrzeug 2 abgelegt werden und von Fahrerassistenzsystemen abgefragt werden.
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Die Recheneinrichtung 7 kann schließlich auch eine Abweichung zwischen einer durchschnittlichen Intensität der reflektierenden Flächen 9 und/oder reflektierenden Objekte in vorgegebenen Bereichen der Bilddaten 6 und zwischen für die Bereiche jeweils vorgegebenen Intensitäten berechnen. Eine solche Abweichung ist kennzeichnend für eventuell defekte oder falsch eingestellte Scheinwerfer in dem Fahrzeug. Überschreitet die Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert, gibt die Recheneinrichtung 7 daher ein Warnsignal 11 aus.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Lichtfarbe 8. Das Verfahren kann insbesondere in Fahrzeugen 2 eingesetzt werden, die eine Beleuchtung 3 aufweisen, um einen Bereich 4 vor dem Fahrzeug 2 zu beleuchten. Die Information über die Lichtfarbe 8 kann z.B. von Fahrerassistenzsystemen in dem Fahrzeug genutzt werden, um eine Bildverarbeitung bzw. die Parameter der eingesetzten Bildverarbeitungsalgorithmen entsprechend anzupassen.
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Das Verfahren sieht das Erfassen, S1, von Bilddaten 6 für den Bereich 4 oder zumindest einen Teil des Bereichs 4 vor dem Fahrzeug 2 vor. Die Bilddaten 6 werden dabei dann erfasst, wenn die Beleuchtung 3 des Fahrzeugs 2 eingeschaltet ist. Die Bilddaten 6 sind z.B. dabei die Daten 6 eines Bildes, welches z.B. durch eine Kamera 5 aufgenommen wurde.
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Aus den Bilddaten 6 wird die Lichtfarbe 8 des Lichts, welches die Beleuchtung 3 aussendet berechnet, S2. Dazu werden reflektierende Flächen 9 und/oder reflektierenden Objekte identifiziert und die Bilddaten für diese reflektierende Flächen 9 und/oder reflektierenden Objekte analysiert. Reflektierende Flächen 9 oder reflektierende Objekte können dabei alle Objekte in dem Bereich 4 sein. Insbesondere können die Reflektierenden Flächen 9 oder reflektierenden Objekte z.B. Reflektoren am Straßenrand oder reflektierende Segmente von Straßenschildern sein. Die berechnete Lichtfarbe 8 wird schließlich z.B. an Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeugs 2 ausgegeben, S3.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welches auf dem Verfahren der 2 basiert.
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Das Verfahren der 3 weist vor dem Berechnen, S2, der Lichtfarbe 8 weitere Schritte auf. So werden die reflektierenden Flächen 9 bzw. die reflektierenden Objekte in den Bilddaten 6 identifiziert, S4. Insbesondere können z.B. weiße reflektierende Flächen 9 bzw. reflektierende Objekte identifiziert werden. Hierfür können geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen eingesetzt werden. Beispielsweise können Helligkeitsgradienten in den Bilddaten 6 ausgewertet werden. Basierend auf der Position der reflektierenden Flächen 9 bzw. der reflektierenden Objekte werden aus den Bilddaten 6 Bereiche ausgeschnitten, S6, welche die reflektierenden Flächen 9 bzw. die reflektierenden Objekte aufweisen. Die Lichtfarbe 8 wird dann basierend auf einer gemittelten Lichtfarbe 8 einer Mehrzahl von ausgeschnittenen Bereichen berechnet, S2.
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Vor dem Berechnen, S2, der Lichtfarbe 8 können Lichter, insbesondere z.B. Rücklichter von weiteren Fahrzeugen, in den Bilddaten 6 identifiziert und aus der Berechnung der Lichtfarbe 8 ausgeschlossen werden, S5. Dies kann z.B. anhand der Position der erkannten Lichter erfolgen. Die Lichter von Fahrzeugen sind immer in deren Karosserie angeordnet und von dieser umschlossen. Eine solche Anordnung kann z.B. mit geeigneten Bilderkennungsalgorithmen erkannte werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Lichter der weiteren Fahrzeuge die Berechnung der Lichtfarbe 8 beeinflussen.
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Nachdem die Lichtfarbe 8 bei S2 berechnet wurde, werden die Bilddaten 6 in S7 anhand der Lichtfarbe 6 normalisiert und ausgegeben. Ferner wird in S8 der Typ des in der Beleuchtung eingesetzten Leuchtmittels bestimmt und ausgegeben.
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Parallel zur Bestimmung der Lichtfarbe sieht das vorliegende Verfahren vor, dass eine Abweichung zwischen einer durchschnittlichen Intensität der reflektierenden Flächen 9 bzw. der reflektierenden Objekte in vorgegebenen Bereichen der Bilddaten 6 und zwischen für die Bereiche jeweils vorgegebenen Intensitäten berechnet wird, S9. Dies ermöglicht einen Vergleich zwischen dem tatsächlich erzeugten Lichtbild bzw. der tatsächlichen Ausleuchtung des Bereichs 4 und einem erwarteten Lichtbild bzw. einer erwarteten Ausleuchtung. Übersteigt die Abweichung einen vorgegebenen Schwellwert wird ein Warnsignal 11 ausgegeben, S10.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuervorrichtung
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Beleuchtung
- 4
- Bereich
- 5
- Bilderfassungseinrichtung
- 6
- Bilddaten
- 7
- Recheneinrichtung
- 8
- Lichtfarbe
- 9
- reflektierende Fläche
- 11
- Warnsignal
- S1–S10
- Verfahrensschritte
