EP3549058A1 - Leuchtsystem zur ermittlung geometrischer eigenschaften sowie fahrerassistenzsystem und verfahren dazu - Google Patents

Leuchtsystem zur ermittlung geometrischer eigenschaften sowie fahrerassistenzsystem und verfahren dazu

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Publication number
EP3549058A1
EP3549058A1 EP17811194.4A EP17811194A EP3549058A1 EP 3549058 A1 EP3549058 A1 EP 3549058A1 EP 17811194 A EP17811194 A EP 17811194A EP 3549058 A1 EP3549058 A1 EP 3549058A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
scene
driver assistance
pixels
assistance system
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17811194.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten BREUER
Thomas Fechner
Dieter KRÖKEL
Steffen Görmer
Tobias Schwarz
Bruno Nunes-Silva
Christopher Künzel
Maximilian Austerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conti Temic Microelectronic GmbH
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic GmbH, Continental Automotive GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Publication of EP3549058A1 publication Critical patent/EP3549058A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/0017—Devices integrating an element dedicated to another function
    • B60Q1/0023—Devices integrating an element dedicated to another function the element being a sensor, e.g. distance sensor, camera
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
    • B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
    • B60Q1/06—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle

Definitions

  • Illumination system for the determination of geometric properties as well
  • the present invention relates to a lighting system for
  • the invention also relates to a corresponding
  • Driver assistance system a corresponding method and corresponding uses of a projection headlight of a motor vehicle.
  • Driver assistance systems in particular of motor vehicles.
  • driver assistance systems require means by means of which geometrical properties, such as the spatial distance between certain parts of the environment, can be detected to the vehicle. From the well-known prior art go
  • Laser light patterns must be in the visible spectral range, which can be annoying to the driver or other road users and thus leads to danger in road traffic.
  • a separate light source for emitting the laser light pattern must be provided.
  • the invention includes the technical teaching that a lighting system or a headlight system for a motor vehicle, a lighting unit, which is designed to illuminate a scene in the vicinity of the vehicle by projection of a, consisting of a total number of controllable pixels, total area, wherein the lighting unit or that
  • Headlight system is adapted to project a predefined pattern on the scene
  • An image acquisition unit adapted to acquire an image of at least a part of the scene; and a computing unit configured to calculate at least one geometric one Property of the scene is formed by the captured image and the predefined pattern has.
  • controllability of the pixels is meant that the pixels are controllable in their brightness and / or color.
  • the total area or the entire luminous area of all the pixels of the headlight system which is projected or projected onto the scene is, for example, complete or, for example, continuous or, for example, connected.
  • the darkening of the subset of pixels remains
  • the pixels of the total area which are respectively adjacent to the pixels of the subgroup, may also be switched brighter to increase the contrast.
  • the image capture unit has, for example, a camera that is not sensitive to IR or NIR, for example.
  • the advantage of the lighting system according to the invention can be
  • the patterns thus projected can be detected with conventional cameras that have no (N) IR sensitivity.
  • the lighting system comprises one or both headlights of the motor vehicle as
  • Projection headlights which project a plurality of controllable pixels in the environment of the motor vehicle.
  • the lighting unit is designed to project the predefined pattern by dimming a subset of pixels onto the scene.
  • Dimming includes, for example, reducing the brightness relative to neighboring pixels.
  • the darkening can be realized, for example, by switching off or dark switching or by dark switching of the respective pixels.
  • the darkening of a subset of pixels occurs in such a way that the pattern is imperceptible to the driver - but already for the image acquisition unit.
  • the pattern remains invisible to the driver, or imperceptible, for example, because dark pixels or spots attract less attention than
  • a preferred embodiment provides that for the realization of switchable pixels a chip with movable micromirrors (DMD - digital micromirror device) - preferably with more than 10, in particular more than 100, in particular more than 1000
  • Mirror elements is positioned in the light beam path so that the luminous flux emerging from the headlight locally
  • This technology for headlight systems is the expert in principle known as "pixel light" already for headlights of motor vehicles, in which the lighting characteristics of the headlight, for example, depending on the road or other
  • the headlamp system has a number of independently switchable illumination sources - in particular LEDs - so that the luminous flux emerging from the headlamp can be locally influenced.
  • the headlamp system preferably has more than 10, in particular more than 100, in particular more than 1000 individual illumination sources.
  • Lighting characteristics of the headlamp for example, depending on the road or other road users continuously adapted.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the number of pixels of the subgroup is less than half, in particular smaller than a quarter, in particular smaller than a tenth, in particular smaller than a hundredth, in particular smaller than a thousandth of the total number of pixels. Also, the number of pixels of the subgroup may be even less than one-thousandth of the total number of pixels.
  • a further preferred embodiment provides that the pixels of the subgroup at no point cover a circle with a radius of more than 1, in particular 5, in particular 10, in particular 25, in particular 50, in particular 100 pixels.
  • a circle with a radius of one pixel consists of exactly one pixel. For example, a circle having a radius of two pixels would be a 3 by 3 pixel field.
  • the ideal maximum width of the adjacent pixels of the subgroup to be selected actually depends on imaging properties of the lighting unit, for example from the one to
  • a further advantageous embodiment provides that the pixels of the subgroup form points and / or curved and / or straight lines, for example crosses or triangles or lattice patterns or grid lines. These figures are particularly easy to process for image recognition algorithms.
  • a particularly preferred embodiment comprises that the illumination unit is designed to project the pattern only during certain sample time intervals.
  • a further improvement of this embodiment provides that the arithmetic unit only uses images acquired during the pattern time intervals. This can be done, for example, by the image acquisition unit acquiring images only during these pattern time intervals, or by the arithmetic unit only using the subgroup of the continuously acquired images for the calculation that were created during the pattern time intervals.
  • a further preferred embodiment provides, based on this, that the pattern time intervals are each shorter than one second divided by 1, in particular 2, in particular 4, in particular 10, in particular 24, in particular 30, in particular 60, in particular 120.
  • a camera of the image capture unit can also easily capture the short-term patterns.
  • a further embodiment provides that the image acquisition unit cyclically to the image
  • Refresh rate which corresponds to the invariable minimum detection period, coupled or synchronized with the image acquisition unit.
  • the illumination unit is designed to start a sample time interval only then, ie only to darken the pixels of the subgroup if and only if a frame of the
  • Image capture unit starts or pending.
  • This embodiment is further improved by making the length of a pattern time interval substantially one
  • the multiple may be the single, double, triple, or any higher integer multiple.
  • the multiple may be the single, double, triple, or any higher integer multiple.
  • Pattern time interval but also its end time to the frame rate of the image acquisition unit, or one of these associated camera coupled. This results in a particularly good contrast, while at the same time minimizing the otherwise potentially disruptive display of the pattern.
  • the scene is arranged in front of and / or next to and / or behind the motor vehicle.
  • surround-view at least one geometric property of the environment can be calculated at any point.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the at least one geometric property comprises a position of at least a part of the scene or a spatial distance of at least a part of the scene to a reference point.
  • the reference point is for example a part of the motor vehicle or a part of the image capture device or another part of the scene.
  • the at least one geometric feature may include unevenness of the scene, for example to detect gravel or potholes.
  • the lighting unit as
  • Projection headlights are formed, which projects the pattern by means of a micromirror array.
  • a particularly fast and high-contrast control of the pixels can be realized with simultaneous bright and effective illumination of the scene.
  • the object is likewise achieved by a method for calculating at least one geometric property of a scene, comprising steps in which
  • a predefined pattern is projected onto the scene; and capturing an image of at least a portion of the scene; and calculating at least one geometric property of the scene by means of the acquired image and the predefined pattern.
  • a projecting headlight of a motor vehicle projecting by means of a micromirror array can be used as illumination device to solve the problem.
  • the installation of an independent lighting unit is avoided, and instead the existing micromirror array used, which causes a simpler technical production of the lighting system.
  • FIG. 1 a schematically shows a vehicle with a driver assistance system
  • Fig. 2 is a diagram of another embodiment of the invention.
  • the driver assistance system comprises a
  • Motor vehicle with a lighting unit 2 This is designed to illuminate a scene 3 in the vicinity of the vehicle by projection by means of a, consisting of a total number of controllable pixels 4, total area 5.
  • the two headlights of the motor vehicle are used as lighting unit 2, the headlights being projection headlights which project a large number of individually controllable pixels into the surroundings of the vehicle.
  • the illumination unit 2 is designed in particular to diminish a subgroup 6 of pixels 4
  • the subgroup 6 is marked by black pixels 4 and consists of these.
  • the pattern has exactly the shape of the darkened pixels 4, ie the subgroup, and consists of these.
  • the grid lines between the pixels 4 serve only for better representation and are not part of the total area or the pattern.
  • the driver assistance system comprises a
  • Image acquisition unit 7 adapted to acquire an image of at least a part of the scene, and a calculation unit 8 arranged to calculate at least one geometric feature 9; 10 of the scene is formed by means of the acquired image and the predefined pattern.
  • the arithmetic unit 8 calculates by means of the predefined pattern and its image, which is geometrically recorded by projection onto a cylindrical object 11, both the geometric property 9 in the form of the distance from the image acquisition unit to the object 11 and the geometric property 10 in FIG Shape of its height.
  • the radius of curvature of the object can be calculated.
  • the arithmetic unit uses, for example, a stored calibration.
  • the number of pixels 4 of the subgroup 6 consisting of six pixels is smaller than one-tenth of the eighty-one pixels 4 of the total area 5.
  • the markers are not optically noticeable.
  • the pixels 4 of the subgroup 6 are arranged such that at no point is a circle with a radius of more than one pixel overlapped. Thus, only thin lines or points are created, which are physically difficult for a road user Circumstances of human perception are less clearly perceptible.
  • the lighting unit 2 is designed as a projection headlamp, which projects the pattern by means of a micromirror array. If, for example, a projection headlight of the motor vehicle is used as lighting unit 2, no additional lighting unit has to be provided.
  • Fig. Lb illustrates an integration of the elements shown in Fig. La in a motor vehicle.
  • Headlight of the motor vehicle provides a
  • Lighting unit 2 of the light system 1 is the
  • Front headlamp is a projection headlamp, which project a large number of individually controllable pixels 4 in the environment of the motor vehicle.
  • imaging detection unit 7 is a forward-facing, preferably monocular, camera, which is arranged in the motor vehicle behind the windshield. The camera detects the surroundings of the motor vehicle together with the pattern projected by the lighting system.
  • the lighting unit 2 is designed to project the pattern only during specific pattern time intervals 12a, 12b. These intervals are marked here as black colored fields on a timeline.
  • the arithmetic unit 8 uses only images 13a, 13b detected during the pattern time intervals 12a, 12b.
  • the image capturing unit 7 may
  • the image capturing unit acquires the images 13a, 13b only at detection start times 14a, 14b.
  • the start times of the pattern time intervals 12a triggered by the illumination unit are; 12b to the
  • the length of a pattern time interval corresponds to 12a; 12b, for example, substantially twice the
  • the start time of the first pattern time interval 12a is slightly earlier than the first one
  • Sample time interval 12a slightly longer than twice the detection period 15, whereby a maximum high contrast is achieved, but the pattern is also displayed slightly longer than necessary.
  • the start time of the first pattern time interval 12b is slightly later than the first one
  • Sample time interval 12b slightly shorter than twice the detection period 15, whereby a slightly reduced contrast is achieved, but the pattern no longer than necessary
  • the invention is not limited to the above
  • the Image capture unit comprises a plurality of cameras or that the illumination unit comprises a plurality of micromirror arrays.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Leuchtsystem (1) des Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Beleuchtungseinheit (2), die zum Beleuchten einer Szene (3) in der Umgebung des Fahrzeugs durch Projektion einer, aus einer Gesamtzahl von ansteuerbaren Pixeln (4) bestehenden, Gesamtfläche (5) ausgebildet ist, wobei die Beleuchtungseinheit (2) dazu ausgebildet ist, ein vordefiniertes Muster auf die Szene zu projizieren; eine Abbilderfassungseinheit (7), die zum Erfassen eines Abbildes zumindest eines Teils der Szene ausgebildet ist; und eine Recheneinheit (8), die zum Errechnen mindestens einer geometrischen Eigenschaft (9; 10) der Szene mittels des erfassten Abbilds und des vordefinierten Musters ausgebildet ist.

Description

,
Leuchtsystem zur Ermittlung geometrischer Eigenschaften sowie
Fahrerassistenzsystem und Verfahren dazu
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtsystem zum
Beleuchten einer Szene in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes
Fahrerassistenzsystem, ein entsprechendes Verfahren und entsprechende Verwendungen eines Projektionsscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs .
Hintergrund der Erfindung
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf
Fahrerassistenzsysteme, insbesondere von Kraftfahrzeugen . Um im Verkehr dynamisch auf die Umgebung des Kraftfahrzeugs reagieren zu können, insbesondere die Fahrbahn vorausschauend beurteilen zu können, benötigen Fahrerassistenzsysteme Mittel, mittels derer geometrische Eigenschaften, wie beispielsweise der räumliche Abstand bestimmter Teile der Umgebung, zu dem Fahrzeug feststellbar sind. Aus dem allgemein Bekannten Stand der Technik gehen
Fahrerassistenzsysteme hervor, bei denen Positions- bzw.
Abstandsmessung mit Monokameras mit Hilfe von Verfahren auf z.B. motion-stereo oder auf Interpretation der Breitenänderung für bekannte Objektklassen oder auf Interpretation der Höhe eines Objekt-Fußpunktes beruhen. Diese Verfahren benötigen
nachteilhafterweise gute Kontrastverhältnisse, beispielsweise Tageslicht .
Aus der DE 19730414 AI ist ein Verfahren zur vorausschauenden Beurteilung der Fahrbahn, auf der Räder eines Kraftfahrzeugs abrollen, bekannt, wobei ein von einer Laserstrahlquelle ausgesendetes Laser-Lichtmuster im Triangulationsverfahren ausgewertet wird. Das oben genannte Verfahren hat den Nachteil, dass entweder die verwendete Kamera empfindlich für Infrarot (NIR / IR) sein muss, was aber wiederum zum Nachteil hat, dass die Farbwahrnehmung im sichtbaren Spektralbereich verfälscht wird, oder die
Laser-Lichtmuster müssen im sichtbaren Spektralbereich liegen, was für den Fahrer oder andere Verkehrsteilnehmer störend sein kann und somit im Straßenverkehr zu Gefahr führt. Außerdem muss eine separate Lichtquelle zur Aussendung des Laser-Lichtmusters vorgesehen sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leuchtsystem bzw. Detektionssystem zum verbesserten Betrieb eines Fahrerassistenzsystems zu schaffen, welches auch bei schlechten Lichtverhältnissen und ohne den Fahrer zu stören eine vorausschauende Beurteilung der Fahrbahn bzw. der Fahrumgebung zulässt .
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 und durch Verwendung eines Projektionsscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruchl3 gelöst. Die jeweils nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Leuchtsystem bzw. ein Scheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug eine Beleuchtungseinheit, die zum Beleuchten einer Szene in der Umgebung des Fahrzeugs durch Projektion einer, aus einer Gesamtzahl von ansteuerbaren Pixeln bestehenden, Gesamtfläche ausgebildet ist, wobei die Beleuchtungseinheit bzw. das
Scheinwerfersystem dazu ausgebildet ist, ein vordefiniertes Muster auf die Szene zu projizieren; eine
Abbilderfassungseinheit, die zum Erfassen eines Abbildes zumindest eines Teils der Szene ausgebildet ist; und eine Recheneinheit, die zum Errechnen mindestens einer geometrischen Eigenschaft der Szene mittels des erfassten Abbilds und des vordefinierten Musters ausgebildet ist, aufweist.
Mit Ansteuerbarkeit der Pixel ist gemeint, dass die Pixel in ihrer Helligkeit und / oder Farbe ansteuerbar sind.
Die Gesamtfläche bzw. die gesamte leuchtende Fläche aller Pixel des Scheinwerfersystems, die auf die Szene projizierbar ist bzw. projiziert wird, ist dabei beispielsweise vollständig oder beispielsweise lückenlos oder beispielsweise zusammenhängend. Das Abdunkeln der Untergruppe von Pixeln bleibt dabei
beispielsweise ohne Auswirkung für alle übrigen Pixel der Gesamtfläche. Alternativ können auch die Pixel der Gesamtfläche, die jeweils mit den Pixeln der Untergruppe benachbart sind, zur Erhöhung des Kontrasts heller geschaltet werden.
Die Abbilderfassungseinheit weist beispielsweise eine Kamera, die beispielsweise nicht für IR oder NIR sensitiv ist, auf. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Leuchtsystems kann
beispielsweise darin gesehen werden, dass die so projizierten Muster mit üblichen Kameras, die keine (N) IR-Sensitivität aufweisen, detektiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Leuchtsystem einen oder beide Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs als
Beleuchtungseinheit. Mit anderen Worten übernehmen die
Frontscheinwerfer die Projektion des Musters.
Frontscheinwerfer, die diese Fähigkeit aufweisen, sind
Projektionsscheinwerfer, die eine Vielzahl ansteuerbarer Pixel in die Umgebung des Kraftfahrzeugs projizieren.
Vorteilhaft ist die Beleuchtungseinheit dazu ausgebildet, das vordefinierte Muster durch Abdunkeln einer Untergruppe von Pixeln auf die Szene zu projizieren. Das Abdunkeln umfasst beispielsweise das Reduzieren der Helligkeit relativ zu benachbarten Pixeln. Das Abdunkeln kann beispielsweise durch Ausschalten oder Dunkelschalten oder durch dunkler Schalten der jeweiligen Pixel verwirklicht sein. Vorzugsweise erfolgt das Abdunkeln einer Untergruppe von Pixeln in der Weise, dass das Muster für den Fahrer nicht wahrnehmbar ist - für die Abbilderfassungseinheit aber schon.
Trotzdem bleibt das Muster für den Fahrer beispielsweise unsichtbar, oder beispielsweise nicht wahrnehmbar, da dunkle Pixel oder Flecken weniger Aufmerksamkeit erregen als
entsprechende hell leuchtende Markierungen. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zur Realisierung schaltbarer Pixel ein Chip mit beweglichen Mikrospiegeln (DMD - digital micromirror device) - mit vorzugsweise mehr als 10, insbesondere mehr als 100, insbesondere mehr als 1000
Spiegelelementen im Lichtstrahlengang so positioniert wird, dass der aus dem Scheinwerfer austretende Lichtstrom lokal
beeinflusst werden kann. Diese Technik für Scheinwerfersysteme ist dem Experten grundsätzlich als „Pixellicht" bereits für Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem die Beleuchtungs-Charakteristik des Scheinwerfers beispielsweise in Abhängigkeit vom Straßenverlauf oder anderen
Verkehrsteilnehmern kontinuierlich angepasst wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zur Realisierung schaltbarer Pixel das Scheinwerfersystem über eine Anzahl von unabhängig schaltbaren Beleuchtungsquellen - insbesondere LEDs - verfügt, so dass der aus dem Scheinwerfer austretende Lichtstrom lokal beeinflusst werden kann. Dabei verfügt das Scheinwerfersystem bevorzugt über mehr als 10, insbesondere mehr als 100, insbesondere mehr als 1000 einzelne Beleuchtungsquellen. Diese Technik für Scheinwerfersysteme ist dem Experten grundsätzlich bereits für Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem die
Beleuchtungs-Charakteristik des Scheinwerfers beispielsweise in Abhängigkeit vom Straßenverlauf oder anderen Verkehrsteilnehmen kontinuierlich angepasst wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Pixel der Untergruppe kleiner als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Viertel, insbesondere kleiner als ein Zehntel, insbesondere kleiner als ein Hundertstel, insbesondere kleiner als ein Tausendstel von der Gesamtzahl der Pixel ist. Auch kann die Anzahl der Pixel der Untergruppe noch kleiner sein als ein Tausendstel der Gesamtzahl der Pixel.
Dadurch wird ermöglicht, dass der optische Sinneseindruck, der durch das Muster beim Fahrer oder bei anderen Verkehrsteilnehmern entsteht, hauptsächlich aus der Gesamtfläche besteht, während die kleinere oder viel kleinere Untergruppe der abgedunkelten Pixel weniger oder nicht auffällt oder weniger oder nicht wahrnehmbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Pixel der Untergruppe an keiner Stelle einen Kreis mit Radius von mehr als 1, insbesondere 5, insbesondere 10, insbesondere 25, insbesondere 50, insbesondere 100 Pixeln überdecken. Ein Kreis mit einem Radius von einem Pixel besteht dabei aus genau einem Pixel. Ein Kreis mit einem Radius von beispielsweise zwei Pixeln wäre beispielsweise ein Feld von 3 mal 3 Pixeln.
Dadurch ist weiter gewährleistet, dass sich keine größeren oder ausgedehnten Flächen oder Flecken ergeben, die optisch besser wahrnehmbar sein können als kleinere zusammenhängende Flächen oder dünne Linien, die aufgrund der dünnen Ausgestaltung nur Kreise mit kleinen Radien vollständig überdecken. Die
tatsächlich zu wählende ideale maximale Breite der benachbarten Pixel der Untergruppe hängt dabei von Abbildungseigenschaften der Beleuchtungseinheit ab, beispielsweise von der zu
erwartenden physischen räumlichen Ausdehnung eines Pixels auf der Fahrbahn und dem Auflösungsvermögen der
Abbilderfassungseinheit .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Pixel der Untergruppe Punkte und / oder gebogene und / oder gerade Linien, beispielsweise Kreuze oder Dreiecke oder Gittermuster oder Gitterlinien formen. Diese Figuren sind für Bilderkennungsalgorithmen besonders leicht zu verarbeiten.
Eine besonders bevorzugte Ausbildungsform umfasst, dass die Beleuchtungseinheit dazu ausgebildet ist, das Muster nur während bestimmter Musterzeitintervalle zu projizieren.
Dadurch wird während der außerhalb der Musterzeitintervalle liegenden Zeiträume die vollständige, unveränderte Gesamtfläche projiziert, wodurch eine Störung für den Fahrer während letzterer Zeiträume ausgeschlossen ist.
Eine weitere Verbesserung dieser Ausbildungsform sieht vor, dass die Recheneinheit nur während der Musterzeitintervalle erfasste Abbilder verwendet. Dies kann beispielsweise geschehen indem die Abbilderfassungseinheit nur während dieser Musterzeitintervalle Abbilder erfasst oder indem die Recheneinheit nur die Untergruppe der kontinuierlich erfassten Abbilder zur Berechnung heranzieht, die während der Musterzeitintervalle entstanden sind.
Dadurch wird nicht nur der Rechenaufwand minimiert und somit die Laufzeit verringert, also der Ablauf schneller gestaltet, sondern auch gegebenenfalls der Kontrast verbessert, da keine Bilder analysiert werden die das Muster nicht aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht aufbauend darauf vor, dass die Musterzeitintervalle jeweils kürzer sind als eine Sekunde geteilt durch 1, insbesondere 2, insbesondere 4, insbesondere 10, insbesondere 24, insbesondere 30, insbesondere 60, insbesondere 120.
Dadurch ist gewährleistet, dass die Intervalle, innerhalb derer die Gesamtfläche mit abgedunkeltem Schattenmuster projiziert wird, sehr kurz und somit noch weniger wahrnehmbar für den Fahrer ist. Eine Kamera der Abbilderfassungseinheit hingegen kann auch die kurz entstehenden Muster problemlos erfassen. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Abbilderfassungseinheit das Abbild zyklisch zu
Erfassungsstartzeitpunkten über eine unveränderliche minimale Erfassungsdauer hinweg erfasst, und wobei der StartZeitpunkt eines Zeitintervalls an einige oder alle
Erfassungsstartzeitpunkte gekoppelt ist.
Mit anderen Worten ist die Beleuchtungseinheit an die
Bildwiederholrate, welche der unveränderlichen minimalen Erfassungsdauer entspricht, der Abbilderfassungseinheit gekoppelt oder damit synchronisiert. Beispielsweise ist die Beleuchtungseinheit dazu ausgebildet, nur genau dann ein Musterzeitintervall zu starten, also die Pixel der Untergruppe nur genau dann abzudunkeln, wenn gerade ein Frame der
Abbilderfassungseinheit startet oder bevorsteht.
Dadurch wird ein besonders guter Kontrast erreicht, weil somit während des Zeitraums, in dem ein Abbild erfasst wird, die Pixel der Untergruppe abgedunkelt und nicht, wie die restliche Gesamtfläche, hell sind. Gleichzeitig wird auch verhindert dass das Muster unnötig lang eingeblendet wird, beispielsweise wenn die Abbilderfassungseinheit kein Abbild erfasst, was den Fahrer stören könnte. Diese Ausführungsform wird weiter dadurch verbessert, dass die Länge eines Musterzeitintervalls im Wesentlichen einem
Vielfachen der Erfassungsdauer entspricht.
Beispielsweise kann das Vielfache das einfache, doppelte, dreifache, oder ein beliebig höheres ganzzahliges Vielfaches betragen. Somit ist nicht nur der StartZeitpunkt des
Musterzeitintervalls sondern auch dessen Endzeitpunkt an die Bildwiederholrate der Abbilderfassungseinheit, oder einer dieser zugeordneten Kamera, gekoppelt. Dadurch entsteht ein besonders guter Kontrast trotz gleichzeitig minimaler Dauer der andernfalls möglicherweise störenden Einblendung des Musters. Bevorzugterweise ist dabei die Szene vor und / oder neben und / oder hinter dem Kraftfahrzeug angeordnet. Somit kann als „surround-view" mindestens eine geometrische Eigenschaft der Umgebung an beliebiger Stelle errechnet werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine geometrische Eigenschaft eine Position zumindest eines Teils der Szene oder ein räumlicher Abstand zumindest eines Teils der Szene zu einem Referenzpunkt umfasst. Der Referenzpunkt ist beispielsweise ein Teil des Kraftfahrzeugs oder ein Teil der Abbilderfassungseinrichtung oder ein anderer Teil der Szene.
Ebenfalls kann die mindestens eine geometrische Eigenschaft Unebenheiten der Szene umfassen, beispielsweise um Schotter oder Schlaglöcher zu erkennen.
Besonders bevorzugt ist die Beleuchtungseinheit als
Projektionsscheinwerfer ausgebildet, welche das Muster mittels eines Mikrospiegelarrays projiziert. Dadurch lässt sich eine besonders schnelle und kontrastreiche Ansteuerung der Pixel bei gleichzeitig heller und effektiver Beleuchtung der Szene realisieren . Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Errechnen mindestens einer geometrischen Eigenschaft einer Szene, umfassend Schritte, bei welchen
eine Szene in der Umgebung eines Fahrzeugs durch Projektion einer, aus einer Gesamtzahl von ansteuerbaren Pixeln
bestehenden, Gesamtfläche mittels einer Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeugs beleuchtet wird; und
durch Abdunkeln einer Untergruppe von Pixeln ein vordefiniertes Muster auf die Szene proj iziert wird; und ein Abbild von zumindest einem Teil der Szene erfasst wird; und mindestens eine geometrische Eigenschaft der Szene mittels des erfassten Abbilds und des vordefinierten Musters errechnet wird. Besonders bevorzugt kann zur Lösung des Problems ein mittels Mikrospiegelarray proj izierender Projektionsscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs als Beleuchtungseinrichtung verwendet werden. Dadurch wird der Einbau einer eigenständigen Beleuchtungseinheit vermieden, und stattdessen die vorhandene Mikrospiegelarray eingesetzt, was eine einfachere technische Fertigung des Leuchtsystems bewirkt. Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von zwei Figuren näher dargestellt. Es zeigen
Fig. la ein Schema eines Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. lb schematisch ein Fahrzeug mit ein Fahrerassistenzsystem und
Fig. 2 ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung .
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Gemäß Figur la umfasst das Fahrerassistenzsystem ein
Leuchtsystem bzw. ein Scheinwerfersystem 1 für ein
Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungseinheit 2. Diese ist zum Beleuchten einer Szene 3 in der Umgebung des Fahrzeugs durch Projektion mittels einer, aus einer Gesamtzahl von ansteuerbaren Pixeln 4 bestehenden, Gesamtfläche 5 ausgebildet. Vorzugsweise werden die beiden Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs als Beleuchtungseinheit 2 verwendet, wobei die Frontscheinwerfer Projektionsscheinwerfer sind, die eine große Zahl von einzeln ansteuerbaren Pixeln in die Umgebung des Fahrzeugs projizieren.
Die Beleuchtungseinheit 2 ist insbesondere dazu ausgebildet, durch Abdunkeln einer Untergruppe 6 von Pixeln 4 ein
vordefiniertes Muster, bestehend aus Linien und Punkten, auf die Szene zu projizieren. Die Untergruppe 6 ist durch schwarze Pixel 4 markiert und besteht aus diesen. Das Muster hat genau die Form der abgedunkelten Pixel 4, also der Untergruppe, und besteht aus diesen. Die Gitterlinien zwischen den Pixeln 4 dienen dabei lediglich der besseren Darstellung und sind nicht Teil der Gesamtfläche oder des Musters.
Ferner umfasst das Fahrerassistenzsystem eine
Abbilderfassungseinheit 7, die zum Erfassen eines Abbildes zumindest eines Teils der Szene ausgebildet ist, sowie eine Recheneinheit 8, die zum Errechnen mindestens einer geometrischen Eigenschaft 9; 10 der Szene mittels des erfassten Abbilds und des vordefinierten Musters ausgebildet ist. In dem darstellten Beispiel errechnet die Recheneinheit 8 mittels des vordefinierten Musters und dessen Abbild, welches durch Projektion auf ein zylinderförmiges Objekt 11 geometrisch verzeichnet wird, sowohl die geometrische Eigenschaft 9 in Form des Abstands von der Abbilderfassungseinheit zum Objekt 11 als auch die geometrische Eigenschaft 10 in Form von dessen Höhe. Ebenfalls kann beispielsweise der Krümmungsradius des Objekts errechnet werden. Gleichermaßen wären Eigenschaften der - hier nicht weiter dargestellten - Fahrbahn, wie deren Wölbung und strukturelle Eigenarten wie Vorhandensein von Schotter oder Abmessungen von Schlaglöchern errechenbar, oder Entfernungen beliebiger Punkte innerhalb der beleuchteten Szene. Dabei bedient sich die Recheneinheit beispielsweise einer hinterlegten Kalibrierung . Gemäß dem dargestellten Beispiel ist Anzahl der Pixel 4 der Untergruppe 6, bestehend aus sechs Pixeln, kleiner als ein Zehntel der einundachtzig Pixel 4 der Gesamtfläche 5. Somit fallen die Markierungen optisch nicht weiter auf. Außerdem sind die Pixel 4 der Untergruppe 6 derart angeordnet, dass an keiner Stelle ein Kreis mit Radius von mehr als einem Pixel überlappt wird. Es entstehen also nur dünne Linien oder Punkte, die für einen Verkehrsteilnehmer aufgrund physischer Gegebenheiten der menschlichen Wahrnehmung weniger deutlich wahrnehmbar sind.
Die Beleuchtungseinheit 2 ist dabei als Projektionsscheinwerfer ausgebildet, welcher das Muster mittels eines Mikrospiegelarrays projiziert. Sofern beispielsweise ein Projektionsscheinwerfer des Kraftfahrzeugs als Beleuchtungseinheit 2 genutzt wird, muss keine zusätzliche Beleuchtungseinheit vorgesehen werden. Fig. lb veranschaulicht eine Integration der in Fig. la dargestellten Elemente in ein Kraftfahrzeug. Ein
Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs stellt eine
Beleuchtungseinheit 2 des Leuchtsystems 1 dar. Der
Frontscheinwerfer ist ein Projektionsscheinwerfer, der eine große Zahl von einzeln ansteuerbaren Pixeln 4 in die Umgebung des Kraftfahrzeugs projizieren. Als Abbilderfassungseinheit 7 dient eine vorwärtsgerichtete, vorzugsweise monokulare, Kamera, die im Kraftfahrzeug hinter der Windschutzscheibe angeordnet ist. Die Kamera erfasst die Umgebung des Kraftfahrzeugs zusammen mit dem vom Leuchtsystem projizierten Muster.
Gemäß Figur 2 ist die Beleuchtungseinheit 2 dazu ausgebildet, das Muster nur während bestimmter Musterzeitintervalle 12a, 12b zu projizieren. Diese Intervalle sind hier als schwarz gefärbte Felder auf einer Zeitleiste gekennzeichnet. Außerdem verwendet die Recheneinheit 8 nur während der Musterzeitintervalle 12a, 12b erfasste Abbilder 13a, 13b.
Beispielsweise kann die Abbilderfassungseinheit 7
kontinuierlich Abbilder 13c zu Erfassungsstartzeitpunkten 14c jeweils über eine unveränderliche minimale Erfassungsdauer 15 hinweg erfassen.
In diesem Beispiel erfasst die Abbilderfassungseinheit nur zu Erfassungsstartzeitpunkten 14a, 14b die Abbilder 13a, 13b. Dabei sind die StartZeitpunkte der - von der Beleuchtungseinheit ausgelösten - Musterzeitintervalle 12a; 12b an die
Erfassungsstartzeitpunkte 14a, 14b gekoppelt. Außerdem entspricht die Länge eines Musterzeitintervalls 12a; 12b beispielsweise im Wesentlichen dem zweifachen der
Erfassungsdauer 15.
Bei der ersten Abbildung 13a ist der StartZeitpunkt des ersten Musterzeitintervalls 12a leicht früher als der erste
Erfassungsstartzeitpunkt 14a und die Länge des ersten
Musterzeitintervalls 12a leicht länger als das Zweifache der Erfassungsdauer 15, wodurch ein maximal hoher Kontrast erreicht wird, aber das Muster auch etwas länger als nötig eingeblendet wird .
Bei der zweiten Abbildung 13b ist der StartZeitpunkt des ersten Musterzeitintervalls 12b leicht später als der erste
Erfassungsstartzeitpunkt 14b und die Länge des zweiten
Musterzeitintervalls 12b leicht kürzer als das Zweifache der Erfassungsdauer 15, wodurch ein leicht verringerter Kontrast erreicht wird, aber das Muster nicht länger als nötig
eingeblendet wird.
Beispielsweise wäre somit eine Projizierung eines Musters während eines kurzen Musterzeitintervalls für einen Fahrer nicht wahrnehmbar, denn dadurch sinkt die wahrgenommene Helligkeit der entsprechenden Pixel 4 effektiv lediglich um wenige Prozent . Wenn hingegen die Markierung nicht aus- sondern eingeblendet werden würde, wäre, bei schwarzen Hintergrund der Fahrbahn oder der Szene, durch das Einblenden auch von nur schwache leuchtenden Pixeln 4 ein unendlich hoher Kontrast geschaffen, also eine stärkere Störung für den Fahrer bei gleicher Eignung zur Weiterverarbeitung durch die Recheneinheit 8.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend
beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom
Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass die Abbilderfassungseinheit mehrere Kameras umfasst oder dass die Beleuchtungseinheit mehrere Mikrospiegelarrays umfasst.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Leuchtsystem (1) des Kraftfahrzeugs, aufweisend
eine Beleuchtungseinheit (2), die zum Beleuchten einer Szene (3) in der Umgebung des Fahrzeugs durch Projektion einer, aus einer Gesamtzahl von ansteuerbaren Pixeln (4) bestehenden,
Gesamtfläche (5) ausgebildet ist, wobei die Beleuchtungseinheit (2) dazu ausgebildet ist, ein vordefiniertes Muster auf die Szene zu projizieren;
eine Abbilderfassungseinheit (7), die zum Erfassen eines Abbildes zumindest eines Teils der Szene ausgebildet ist; und eine Recheneinheit (8), die zum Errechnen mindestens einer geometrischen Eigenschaft (9; 10) der Szene mittels des erfassten Abbilds und des vordefinierten Musters ausgebildet ist.
2. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, wobei das
Leuchtsystem (1) einen oder beide Frontscheinwerfer des
Kraftfahrzeugs als Beleuchtungseinheit (2) umfasst.
3. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Beleuchtungseinheit (2) und die Abbildungserfassungseinheit (7) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mittels der ansteuerbaren Pixel (4) durch Abdunkeln einer oder mehrerer Untergruppen (6) von Pixeln (4) das vordefinierte Muster auf die Szene projiziert wird.
4. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (2) derart ausgebildet ist, dass die Anzahl der Pixel (4) der Untergruppe (6) kleiner als die Hälfte der Gesamtzahl der Pixel (4) ist.
5. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (2) derart ausgebildet ist, dass die Pixel (4) der Untergruppe (6) an keiner Stelle einen Kreis mit Radius von mehr als 50 Pixeln (4) überdecken.
6. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (2) dazu ausgebildet ist, das Muster nur während bestimmter Musterzeitintervalle (12a, 12b) zu proj izieren .
7. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6, wobei die
Recheneinheit (8) nur während der Musterzeitintervalle (12a, 12b) erfasste Abbilder (13a, 13b) verwendet.
8. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 6 oder 7,
wobei die Musterzeitintervalle (12a, 12b) j eweils kürzer sind als eine Sekunde.
9. Fahrerassistenzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Abbilderfassungseinheit (8) das Abbild zyklisch zu
Erfassungsstartzeitpunkten (14c) über eine unveränderliche minimale Erfassungsdauer (15) hinweg erfasst,
und wobei der StartZeitpunkt eines Musterzeitintervalls (12a, 12b) an einige oder alle Erfassungsstartzeitpunkte (14a, 14b) gekoppelt ist.
10. Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 9,
wobei die Länge eines Musterzeitintervalls (12a; 12b) im Wesentlichen einem Vielfachen der Erfassungsdauer (15) entspricht.
11. Fahrerassistenzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine geometrische Eigenschaft (9; 10) eine Position zumindest eines Teils der Szene (3) oder einen räumlicher Abstand zumindest eines Teils der Szene (3) zu einem Referenzpunkt umfasst.
12. Verfahren zum Errechnen mindestens einer geometrischen Eigenschaft einer Szene (3) , umfassend Schritte, bei welchen eine Szene (3) in der Umgebung eines Fahrzeugs durch Projektion einer, aus einer Gesamtzahl von ansteuerbaren Pixeln (4) bestehenden, Gesamtfläche (5) mittels einer
Beleuchtungseinrichtung (2) des Fahrzeugs beleuchtet wird; und ein vordefiniertes Muster auf die Szene (3) projiziert wird; und ein Abbild (13a; 13b) von zumindest einem Teil der Szene erfasst wird; und
mindestens eine geometrische Eigenschaft (9; 10) der Szene (3) mittels des erfassten Abbilds (13a; 13b) und des vordefinierten Musters errechnet wird.
13. Verwendung eines mittels Mikrospiegelarray projizierenden Projektionsscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs als
Beleuchtungseinrichtung (2) für ein Verfahren gemäß Anspruch 12.
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