WO2012048795A1 - Verfahren zum justieren und/oder kalibrieren zumindest eines scheinwerfers eines fahrzeugs - Google Patents

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unit
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Helmuth Eggers
Joachim Gloger
Stefan Hahn
Lars KRÜGER
Jörg Moisel
Werner Ritter
Jürgen Seekircher
Markus Thom
Martin Ulken
Bernd Woltermann
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Daimler Ag
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    • G06T2207/30248—Vehicle exterior or interior
    • G06T2207/30252—Vehicle exterior; Vicinity of vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting and / or calibrating at least one headlight and / or a light unit of a vehicle, wherein by means of a
  • Detection unit in particular an image capture unit images of a before the
  • Vehicle detected and illuminated by the at least one headlamp or a light unit vehicle environment Vehicle detected and illuminated by the at least one headlamp or a light unit vehicle environment.
  • DE 196 02 005 A1 discloses a device and a method for automatically correcting an alignment of at least one headlight of a motor vehicle when the position of the vehicle changes.
  • the device comprises a
  • Illuminance sensor an actuator for stiffening the tilt of the headlamp relative to the vehicle and processing means for establishing a control signal for the actuator in response to the signals generated by the sensor.
  • the device further comprises a radiator, which forms a light spot on the floor in front of the vehicle, wherein the sensor and the radiator are arranged on the vehicle, that the sensor in a change in position of the vehicle, a displacement of the
  • the processing means generates the control signal in dependence on the shift observed by the sensor. Depending on the position of the detected light spot, the orientation of the at least one headlight is adjusted.
  • DE 43 41 409 A1 discloses a device and a method for controlling a headlamp range of headlights of motor vehicles.
  • the device has a transmitter, is emitted by the electromagnetic radiation, which on a Roadway at an actual distance from the motor vehicle generates a radiation spot with low expansion. If the headlamp range of the headlamp is correctly set, the area is at a correct distance from the vehicle.
  • a sensor which detects radiation reflected from the roadway and an evaluation device connected thereto are present.
  • the sensor has a plurality of sensitive to the radiation emitted by the transmitter elements and an imaging optics, by which the incident radiation is directed depending on the angle of incidence on one of the elements. Based on the angle of incidence, a deviation of the actual distance from the correct distance is determined.
  • the evaluation device is determined which of the elements the incident radiation hits, and depending on the headlamp associated adjusting device is controlled to adjust the actual distance and thus the beam range to a predetermined value, the transmitter and thus the actual distance mitver reinstate ,
  • Lighting system known for a vehicle.
  • at least one, a specific light function is achieved by means of at least one activated base light source
  • At least one optical adjustment mark is generated in the visible spectral range invisible to the human eye.
  • the adjustment mark can be detected in an adjustment mode of the light unit by means of a detector unit. Depending on a capture of the
  • the arrangement comprises a device for detecting the traffic situation in front of the motor vehicle and an adjusting device for the lighting system.
  • the traffic situation in front of the motor vehicle is detected by means of an image capture device.
  • the captured images become one
  • Adjustment device for the lighting system according to the respective
  • Quantities detectable by the image capture device are approaching traffic, headlight contamination, ambient brightness, tunnels, rain, fog, snowfall, a wet or dry road, the type of road, and forward traffic, a vehicle pitch, hills and valleys,
  • From DE 41 22 531 A 1 is a device for controlling the beam range of
  • the device has optoelectronic sensors arranged on the front side of the motor vehicle, an evaluation device and adjusting devices assigned to the headlights.
  • the illumination of the roadway in front of the motor vehicle is registered in the form of the light reflected by the roadway of the headlights.
  • the sensors have photosensitive elements, by which the position of the illumination limit of the illumination of the roadway can be detected.
  • the sensors transmit signals to the evaluation device via the actual illumination of the roadway, wherein a desired illumination in the form of data is stored in the evaluation device.
  • the signals of the sensors are compared via the actual illumination with the stored desired data and driven depending on the detected deviation, the adjusting devices by which the headlights are adjusted until the actual illumination with the least possible deviation of the target illumination equivalent.
  • Infrared light beam generated and radiates toward a ground surface, which reflected by means of an optical sensor system of the soil surface
  • the optical sensor system includes several optical sensors
  • a control unit is coupled, by means of which the control signal is formed.
  • the control signal is provided to adjust the orientation of the headlamp so that the intensities of the reflected infrared light radiation.
  • Infrared light radiation correspond to a predetermined state. This condition coincides with a desired orientation of the headlamp to realize automatic alignment of the headlamp.
  • DE 10 2010 048 689 A1 whose time priority is claimed here, describes a method for calibrating and adjusting a headlamp of a vehicle, wherein a defined in the environment of the vehicle by means of a detection unit Light pattern is detected and calibrated based on the position of the light pattern relative to the vehicle headlight and adjusted. By means of the detection unit, a first reference image of a low beam distribution and a second reference image of a high beam distribution are detected, wherein the first reference image immediately before
  • Switching and the second reference image is detected immediately after switching between the low beam distribution and the Femlichtver notorious.
  • a common correlation image is generated from the reference images, wherein a global position of at least one light-dark boundary of the low-beam light distribution forming the light pattern is determined on the basis of contrast ratios between the low beam distribution and the high beam distribution. The determined global position is compared with a desired position and in the case of a determined deviation, the headlight is calibrated and adjusted.
  • a headlight for a motor vehicle in which at least one light module emits light in a predetermined light axis for adjusting the headlight and a device for basic adjustment of
  • Light module is designed as an electric motor-acting device, the position of a asymmetrical bend in a light-dark boundary by means of an image acquisition camera is determined and the basic adjustment of the light module depending on the specific location by means of the electromotive device acting.
  • Capture projection screen to capture The camera is hereby separated from the vehicle and serves as the basic setting of the bright dark limit when the vehicle is stationary. For this purpose, the image recorded by the projection screen is evaluated with a computing unit in order to derive control commands for the headlamp setting and a
  • the invention is based on the object, an improved over the prior art method for adjusting and / or calibrating at least one
  • the object is achieved by a method, which in the
  • a method for adjusting at least one headlight and / or a light unit (4) of a vehicle (1) wherein one or more images (X) of a vehicle located in front of the vehicle (1) are located by means of a detection unit, in particular an image detection unit (2) and detected by the at least one headlight or the light unit (4) illuminated vehicle environment, and in the one or more images (X) while maintaining a line and / or
  • HDG bright-dark border
  • the contrast ratio can be changed in particular by overlaying several images, by switching between different light distributions or by image processing by means of filter operators (FO). Filter operators can in particular increase the contrast ratio or focus on a few image lines. By switching the light distributions, the detection of a bright-dark border is possible even in difficult lighting conditions with low contrasts.
  • the images are read out pixel by pixel, wherein a matrix structure is determined while maintaining a row and / or column information, in which Vertical and / or horizontal of a light-dark boundary and a deviation of the cut-off and light threshold are determined by a predetermined setpoint, which is calibrated or adjusted based on the determined deviation of the headlight or the light unit.
  • Headlight or the light unit required. Rather, a detection unit already present in the vehicle, in particular an image capture unit, such as a camera, can be used. Thus, the method with little effort and low cost can be realized.
  • a possible embodiment provides that the images are read out pixel by pixel and stored while maintaining the row and / or column information, the light-dark boundary in the stored pixel image and a deviation of the cut-off in the stored pixel image from a predetermined Setpoint to be determined, being calibrated or adjusted based on the determined deviation of the headlight or the light unit.
  • the determination of the cut-off line based on stored pixel images allows a simple process with low cost and little effort.
  • a further embodiment of a method for calibrating and / or adjusting the headlight and / or the light unit provides that in a first method step, the captured images are read out pixel by pixel and stored while maintaining a line information, in a second step, the stored images to total Further processed result images, where light-dark transitions are amplified in the stored images by means of at least one filter operator. Furthermore, in a subsequent third method step, a position of a light-dark boundary of a light distribution generated by the headlamp in a line structure of the overall result image is determined, based on at least one determined image line in which the cut-off line is located, a distance the light-dark boundary of the vehicle and / or a location of the cut-off in the vehicle environment determined becomes. Furthermore, in a fourth method step, a deviation of the distance and / or the position of the cut-off line from a predetermined desired value is determined in a calibration.
  • stepwise method it is possible in a particularly advantageous manner, without the generation of a specific electromagnetic radiation, in particular without generating a specific light pattern, directly from the light distribution generated by the headlight, the distance of the light-dark boundary to the vehicle and the position of Hell Darkness limit in the vehicle environment to determine and easily determine the calibration of the deviation of the position and / or the distance from the target value. It is particularly advantageous that no additional
  • cameras such as a camera of a night vision assistance system or a multi-function camera, can be used.
  • the light-dark transitions are focused by means of the filter operator on a maximum of two image lines, so that a particularly high contrast in the overall result images is achieved and consequently the cut-off line can be determined very accurately.
  • parameters of at least one servomotor of a headlight range control are adjusted such that the deviation of the distance and / or the position of the light-dark boundary from the given desired value is automatically eliminated.
  • the steps performed cyclically for different settings of the headlamp or the light unit and the associated different light distributions.
  • the light distribution is lowered in such a way before the method steps are carried out that a minimum illumination range of the headlight and / or the light unit is set.
  • the accuracy of detection of the distance and the position of the cut-off line is further increased since a visible projection area of the light distribution is maximized in the image captured by the detection unit. Due to a distance minimization between the detection unit and the light-dark boundary of the light distribution of the headlight or the light unit, both a resolution and a dynamic range within the image are substantially improved. Furthermore, due to the improved resolution, it is possible for the
  • Determining the cut-off line does not have to be done in a sub-pixel area of the recorded image, which would lead to increased complexity to a high accuracy. Furthermore, a driver of the vehicle is actively informed by lowering the light distribution that a headlight or light unit setting is re-measured. Subsequently, it is preferably output by means of an optical display unit, which is for example part of a so-called instrument cluster of the vehicle, that the current headlight or light unit setting has been calibrated and adjusted and / or corresponds to legal regulations. Another advantage is that it can be seen from the outside whether that vehicle with a corresponding
  • a filter operator is or will be used
  • barycentric edge operator and / or a Sobel operator are used, which provide particularly accurate results in the determination of gradients within the overall result image and the gradient determined from the light-dark boundary.
  • a plurality of filter operators is used to amplify the light-dark transitions in the stored images in the second method step.
  • a first result image is preferably determined in each case by means of the filter operators, and then the respective first result image is converted into a respective second result image by means of a non-linear transfer function, wherein pixel contents within a respective first result image are preset below one
  • Brightness threshold is disproportionately suppressed and pixel contents are increased disproportionately above the predetermined brightness threshold, the second result images are assembled to the overall result image.
  • up to 16 filter operators are used, with a particularly robust and reliable determination being achieved.
  • the filter operators are preferably determined prior to implementation in the method in an optimization method or in a test method, wherein the respectively associated filter operator is determined in the optimization method and the test method for different real lighting scenarios.
  • the acquired images are normalized and / or folded in a development of the method according to the invention in a mean-variance normalization.
  • the mean-variance normalization enables on the one hand a precise evaluation of image areas with a homogeneous brightness distribution and on the other hand an elimination of occurring disturbances, in particular between the several second result images, which are combined to the overall result image.
  • a further embodiment of the method for adjusting at least one light unit and / or a headlight provides that by means of at least one activated
  • Light source at least one, a specific light function characterizing
  • Light distribution of the light unit is generated.
  • Light distribution is detected by means of at least one image acquisition unit of the vehicle and by evaluating the at least one captured image in an image evaluation unit, a horizontal and / or vertical position of at least a predetermined part of the light distribution is determined and with a predetermined horizontal and / or vertical Target position compared, wherein in a deviation of the determined position of the predetermined target position an indication message to a driver is generated and / or means for horizontal and / or vertical adjustment of the headlamp and / or the light unit are controlled.
  • the method enables a simple and exact check of an adjustment of the light unit and / or the headlight of the vehicle during operation of the vehicle, wherein this check is preferably carried out automatically. If a misalignment of the light unit or the headlight is detected, this is corrected either by an automatic adjustment of the light unit or the headlight or it can, for example, a warning message are generated, which prompts for a workshop visit. In this way, a correct adjustment of the light unit and thus an optimal illumination of an environment of the vehicle are ensured without dazzling other road users. This increases road safety for both the vehicle and other road users.
  • the check can be carried out regularly by means of the method so that an immediate adjustment is made possible in the event of a malposition of the light unit and / or of the headlamp. In this way, proper functioning of the light unit and / or the
  • Headlamps ensured, d. H. a maximum possible brightness for one
  • a camera arranged on the vehicle can be used as image acquisition unit, for example a so-called multipurpose camera,
  • Short-range infrared camera and / or far-range infrared camera in particular for night vision functions, but also a radar and / or lidar system.
  • the vehicle has a plurality of such image acquisition units, which are used for the method. It can do this in particular
  • Image capture units are used, which are already installed for other purposes on the vehicle, in particular an image capture unit of a
  • Light assistance system of the vehicle to detect objects in an environment of the vehicle, in particular objects in front of the vehicle, for example
  • a so-called danger light function ie a targeted illumination an object with which there is a risk of collision is determined by means of the
  • Light assist system and the image capture unit allows. Furthermore, the image capture unit to be used in the method can also be used on the vehicle for example for environmental detection as part of a collision avoidance
  • no additional alignment mark is produced in the light image of the active light source by means of the at least one active light source, but the already existing light distribution of the active light source is used for the adjustment.
  • the vehicle is placed in front of a plane calibration screen e.g. placed on a wall, preferably at a distance of five to ten meters from the wall, and possibly such that the wall is substantially perpendicular to a wall
  • the calibration screen or the wall preferably has markings, so-called calibration targets or calibration marks, via which the distance of the vehicle to the wall and a possible misalignment of the vehicle to the wall can be determined by means of the image acquisition unit, so that the vehicle is at an exact distance and a exact angle to the wall can be positioned and so that the exact location of the calibration targets in relation to the camera and thus to the vehicle can be determined.
  • the light distribution is generated and thus the wall is illuminated.
  • a light-dark boundary of the light distribution is very rich in contrast and easy to recognize and by means of
  • Capture image capture unit By an exact positioning of the vehicle in front of the wall, the light distribution and thereby also the cut-off for a correctly adjusted light unit at a predetermined location on the wall, which is for example marked by a corresponding marker and which of the image processing unit is known. This can be determined by evaluating the image captured by the image acquisition unit. Is determined by the evaluation of Image determines that the light unit is not aligned correctly, so it is based on the mark on the wall easily horizontally and / or vertically adjustable. In the workshop this is possible for example by a manual adjustment.
  • an automatic adjustment makes sense.
  • corresponding means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units are activated and the light units are thereby automatically adjusted.
  • the camera is controlled as a positioning aid for the vehicle in the light adjustment and on the other hand, the automatic evaluation of the bright / dark boundary, in which the corresponding
  • the light distribution is determined by means of the at least one prior to the detection of the at least one image
  • Image acquisition unit of the vehicle an optical axis of the at least one
  • Light unit pivoted vertically from a starting position by a predetermined value.
  • the starting position for example, a normal position of
  • Be light unit in which the light distribution or specific features of
  • Light distribution such as the cut-off line, are reflected at a relatively large distance in front of the vehicle and with a relatively low contrast of a road surface.
  • the optical axis is pivoted so far vertically from this initial position that the light distribution of the light unit is reflected as close to the vehicle, but still in a detection range of the image acquisition unit of the road surface. In this way, the light distribution and in particular their specific features are much more rich in contrast detected by the image acquisition unit and evaluable by the evaluation unit.
  • the vertical pivoting of the optical axis is performed for example by means of an automatic headlamp leveling of the vehicle, which is already installed in vehicles with gas discharge lamps or LED bulbs in the vehicle. This headlamp leveling is usually carried out by means of stepper motors, so that the headlight range can be set very accurately and in this way, the optical axis of the light unit can be pivoted by the predetermined value. After performing the procedure, ie after checking the position of the light distribution and, if necessary, after one Automatic adjustment of the light unit will return the optical axis to the
  • Determining the horizontal and / or vertical position would falsify at least a predetermined part of the light distribution. If such obstacles are detected, no position determination of the light distribution is performed. If the light distribution and in particular their specific features are not reflected by the flat road surface, but by obstacles, possibly false positions of the specific features are determined, thereby diagnosing a misalignment of the light unit, which, however, is not real. This could lead to a misalignment of the light unit, which is prevented by detecting the obstacles.
  • the method is performed immediately after an engine start of the vehicle.
  • the light unit of the vehicle is checked at each departure and either adjusted automatically, if necessary, or the
  • the method is preferably carried out immediately after the engine start and a self-referencing of the light unit taking place immediately thereafter.
  • Such self-referencing is performed on vehicles having automatic headlamp leveling to adjust a headlamp range corresponding to a vehicle height and inclination.
  • the method is advantageously carried out only when the vehicle is stationary, since in this case the environment of the vehicle only is lit very limited. When the vehicle is moving, this would lead to a risk to vehicle occupants of the vehicle and other road users due to lack of visibility of the driver.
  • the method is performed only when the vehicle moves in the dark in a straight line and uniformly on a dry road. This condition can easily be determined with existing sensors (inertial sensor and rain-light sensor).
  • the driver need not wait until the process is complete and the optical axis of the light unit is returned to normal before it can move the vehicle. This makes it possible to carry out the process regularly and in this way to check the exact positioning of the light distribution at regular and short intervals and adjust automatically if necessary.
  • the rectilinear uniform movement in darkness allows a good detection of the light distribution by means of the image acquisition unit and their good and accurate evaluation in a simple manner.
  • light distribution is preferably a low beam distribution, a shifted by vertical pivoting of the optical axis in the direction of the vehicle
  • Abblenelltverander or shifted in this way other light distributions, a country light distribution, a Generalfernlichtverander, a high beam distribution, a motorway light distribution, a hazard distribution and / or a
  • Crosshair light distribution generated. These light distributions each characterize specific light functions of the light unit.
  • the light distributions can be generated for example by means of swiveling light sources and / or light units, by means of diaphragms and / or rollers in the light units and / or by means of a plurality of light sources, which are then preferably designed as light-emitting diodes (LED) and expediently in a so-called LED Array are arranged, d. H.
  • a plurality of light-emitting diodes are arranged side by side and a plurality of rows of juxtaposed light-emitting diodes with each other, wherein preferably each of the light-emitting diodes is individually switchable.
  • a multiplicity of further light distributions can be generated by means of such LED arrays, by means of which accurate horizontal and / or vertical position determination of the respective light distribution and thereby exact adjustment of the light unit is possible.
  • the LED arrays by means of such LED arrays the
  • Crosshair light distribution can be generated in a simple manner.
  • Crosshair light distribution is the position of the light distribution in a particularly simple and accurate manner determined and thus the light unit in a particularly simple manner exactly adjustable.
  • the light distributions are by using means for
  • the means are, for example, electric motors and a corresponding mechanism for an automatic headlamp leveling and / or for a horizontal and / or vertical pivoting of the light units.
  • a first image of the motorway light distribution is detected, switched to the highway distribution and a second image and switched back to the motorway light distribution and a third image captured, wherein by means of the image evaluation unit an average image of the first and third image is formed and a difference image of the mean and of the second image is determined.
  • the formation of the averaged image reduces changes in scenery during image capture.
  • the difference image of the motorway light distribution and the country road light distribution remain only a bright spot in a center of the difference image of the motorway light distribution and the country road light distribution and a far away bright area, which consists of a bright additional share of
  • Target position of a center of gravity of the bright spot is known and can with the currently determined position in the difference image of the motorway light distribution and the
  • Highway light distribution are compared.
  • averaging on a plurality of differential images of the highway light distribution and the highway distribution thus obtained can be performed to increase accuracy and
  • Difference image of the motorway light distribution and the country road light distribution does not match the corresponding predetermined target position, so either the notice message to the driver is generated here so that he can visit a workshop and can adjust the light unit, or it will be the means for horizontal and / or controlled vertical adjustment of the light units and the
  • a plurality of images is acquired and an average value is formed from the captured images or from at least one image region of the captured images.
  • inhomogeneities are iteratively removed from the mean value image, while constant portions, in particular the cut-off line, emerge more clearly.
  • the position of a horizontal portion of the cut-off line can then be evaluated and determined by means of conventional image analysis means, such as a differentiation of an intensity distribution in the average image, by the image evaluation unit.
  • the method is thereby switched from the split-beam distribution in the high-beam distribution or vice versa, with a first image before switching and a second image is detected after switching.
  • the horizontal alignment of the light unit is made possible by a horizontal position determination of the Generalfernlichtverander and while driving the vehicle
  • the image acquisition unit acquires a first image before switching and a second image after switching by means of the image evaluation unit a difference image from the two images of
  • Image evaluation unit can be determined. Furthermore, the position of a horizontal shadow edge can be determined in this way.
  • the information message is generated to the driver so that he can visit a workshop and the
  • Light units can be adjusted, or the means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units are controlled and the light units are automatically adjusted in this way.
  • Light unit, light unit or the headlamp determined and compared with a target position.
  • a further embodiment provides that a defined light pattern generated in the surroundings of the vehicle is detected by means of the detection unit, the headlight and / or the light unit being calibrated and / or adjusted based on the position of the light pattern relative to the vehicle.
  • Reference image is detected immediately after switching between the low beam distribution and the high beam distribution and from the reference images, a common correlation image is generated, based on contrast ratios between the low beam distribution and the high beam distribution in the correlation image, a global Position of at least one light-dark boundary forming the light pattern
  • Low-beam distribution is determined, wherein the determined global position is compared with a desired position and is calibrated and / or adjusted at a determined deviation of the headlights and / or the light unit.
  • the further developed method allows a continuous adjustment and calibration of the headlight and / or the light unit during operation of the vehicle.
  • an optimal adjustment of the headlamp or the light unit and, consequently, an optimal illumination of the surroundings of the vehicle are always ensured.
  • Headlight or the light unit required. Also, no special and expensive special sensors for detecting the light distribution is required, as an existing in-vehicle night vision camera and / or a multi-function camera for
  • Fig. 1 shows schematically a first reference image of a front of a vehicle
  • Fig. 2 shows schematically a second reference image located in front of the vehicle
  • FIG. 5 schematically shows a second image section of a correlation image, schematically a third image section determined from the correlation image according to FIG. 3 by means of a low-pass filter, schematically a profile of a coincidence of an inclination angle of at least one headlight with acquired image information, schematically a profile of a global position of a light-dark boundary of the low beam light distribution as a function of a distance from the headlight schematically a course of the global position of the light-dark boundary of the low-beam light distribution as a function of a tilt angle of the headlamp.
  • FIG. 18 schematically shows a flow chart of the method according to the invention
  • FIG. FIG. 19 schematically shows a comparison between a distance of a light-dark boundary of a light distribution to a headlight of a vehicle and its imaging in an image captured by means of a detection unit
  • FIG. 18 schematically shows a flow chart of the method according to the invention
  • FIG. 19 schematically shows a comparison between a distance of a light-dark boundary of a light distribution to a headlight of a vehicle and its imaging in an image captured by means of a detection unit
  • 20 is a schematic of a comparison of a raw value control of actuators of a headlight range control and a headlight range for four light modules of a headlight pair,
  • FIG. 22 schematically shows a picture taken by means of the detection unit according to FIG. 18 while driving a vehicle at a tilt angle of the headlight of 4.5%
  • FIG. 23 schematically shows a picture taken by means of the detection unit according to FIG. 18 while driving a vehicle at a tilt angle of the headlight of 6.0%, FIG.
  • FIG. 24 schematically shows an overall result image further processed from a recorded image
  • FIG. 25 schematically shows an overall result image of a barycentric edge operator averaged over five result images.
  • FIG. 1 shows a first reference image B1 of an environment in front of a vehicle, not shown, when the low-beam distribution AV is activated.
  • FIG. 2 shows a second reference image B2 of the environment in front of the vehicle when the high beam distribution FV is activated, and
  • FIG. 3 shows a correlation image KB generated from the reference images B1, B2.
  • the reference images B1, B2 are recorded by means of a not shown, arranged on the vehicle detection unit.
  • the detection unit is a camera and in particular part of a driver assistance device of the vehicle, For example, a lane assistant, night vision assistants, parking assistants, a distance control and / or a device for detecting
  • the low beam distribution AV and the high beam distribution FV shown are generated by means of two non-illustrated headlights of the vehicle.
  • the headlights have one or more bulbs, the bulbs bulbs,
  • Halogen lamps, gas discharge lamps and / or light-emitting diodes are.
  • the headlights during manufacture of the vehicle or during maintenance by means of a setting device a so-called Lichtsammeikastens adjusted.
  • the setting device is mounted in a defined position in front of or on the unloaded vehicle.
  • Adjusting screws on the headlight housing is minimized.
  • a vertical position sensor for headlamp leveling which can be operated from the driver's seat, is provided on the vehicle.
  • a headlight range of the light generated by the headlights is adapted in particular to different loadings of the vehicle and the resulting lowering of the rear.
  • the vehicle is equipped with intense light sources, such as headlamps with xenon illuminants, an automatic adjustment of the headlamp range, by means of which additionally higher dynamic vehicle pitch angle changes when accelerating and decelerating the vehicle are compensated.
  • intense light sources such as headlamps with xenon illuminants
  • Headlight is performed. Since the adjustment of the headlights during driving of the vehicle, in particular due to vibration and shock changes, an automatic adjustment is performed during operation of the vehicle, so there is always an optimal adjustment of the headlights.
  • a calibration of the same is first required.
  • a defined light pattern on the roadway in front of the vehicle is generated by means of the headlights, which is detected by means of the detection unit. Based on the position of the light pattern relative to
  • the headlights are calibrated.
  • One possible situation in which a high contrast occurs to measure the horizontal adjustment of the headlights is an adaptation of an adaptive cornering light of the vehicle. Since the headlight control unit is aware in this situation, on which squint angle both headlights are set, this situation can be exploited to determine the basic position of the headlight squint angle.
  • a change between the low beam distribution AV and the high beam distribution FV is suitable for measuring the vertical adjustment, wherein the change between the low beam distribution AV and the high beam distribution FV can also be used to determine the horizontal adjustment of the headlights.
  • the change between the low beam distribution AV and the high beam distribution FV can also be used to determine the horizontal adjustment of the headlights.
  • the detection takes place in such a way that the first reference image B1 is detected immediately before switching and the second reference image B2 immediately after the switching between the low beam distribution AV and the high beam distribution FV.
  • the switching between the low-beam distribution AV and the high-beam distribution FV takes place automatically on the basis of a so-called light assistance device, wherein by means of a camera, in particular the detection unit for detecting the
  • Reference images B1, B2 the scenery detected in front of the vehicle and then evaluated by means of an evaluation. With a possible glare of others
  • Light assistance devices are thereby brought about high-frequency change of the exterior lighting, which is particularly suitable for use in the adjustment of
  • Headlamps according to the inventive method and its embodiments described below are suitable because a particularly robust measurement of the headlamp setting can be carried out by a plurality of measured values in conjunction with a low-pass filter.
  • Abbleriumtverotti AV and the high beam distribution FV manually, in particular via a steering column switch, by the driver of the vehicle possible.
  • a signal is transmitted to a control unit, not shown, before the actual switching between the low beam distribution AV and the high beam distribution FV, which drives the detection unit for receiving the first reference image B1.
  • the switchover from the dimming distribution AV to the high beam distribution FV is delayed, d. H. only after the acquisition of the first reference image B1.
  • High beam distribution FV is detected by means of the detection unit, the second reference image B2.
  • the reference images B1, B2 are also detected when switching from the high beam distribution FV to the low beam distribution AV.
  • an environment of the vehicle is detected continuously by means of the detection unit. If an alternation between the low-beam distribution AV and the high-beam distribution FV, in particular from a headlight control unit, is reported, a camera image in the low beam position is marked as first reference image B1 and a camera image in the high beam position is identified as second reference image B2. From the reference images B1, B2, a common correlation image KB is subsequently generated, in which both the low beam distribution AV and the
  • High beam distribution FV are included. Due to the very small time interval between the recording of the images, there are only negligibly small changes in the surroundings of the vehicle, so that the low beam distribution AV and the high beam distribution FV are detected substantially in the same environment.
  • a global position POS 9 of a light / dark boundary HDG of the low beam distribution AV forming the light pattern is determined in the correlation image KB.
  • a particularly excellent image section BA1 is marked as a so-called "region of interest” (ROI for short).
  • Position POS B of the image section BA1 in the correlation image KB becomes the global
  • Position POS g of the light-dark boundary HDG determined in the correlation image KB is then compared with a stored desired position and at a deviation determined therefrom, the headlight is automatically adjusted, for example by means of servomotors.
  • the ground plane Assumption can be evaluated in a particularly advantageous manner. Since the distance E and a storage of the light-dark boundary HDG are known, it is determined with the help of the vehicle own motion estimation, whether this area is crossed over. By means of a query of the leveling information during the period between measurement and passing over the light-dark boundary HDG is determined whether it was a flat surface. Otherwise, the measurement is preferably discarded.
  • Adaptive cruise control or a high-beam assistant ensures that no vehicle is located between the headlights of the vehicle and the appearance of the light-dark boundary HDG in the image section BA1. Due to the recognition of these dynamic and raised objects, invalid measurements are very easy to discard.
  • Correlation image KB1 detected By means of a distance measurement, for example by means of a sensor of the adaptive cruise control, a measurement of the inclination angle ⁇ of the headlights is made without recording the time.
  • FIG. 4 shows the image section BA1 in a detailed representation, wherein the contrast between the low-beam distribution AV and the high-beam distribution FV and the light-dark boundary HDG which can thus be determined very precisely are illustrated.
  • FIG. 5 shows a further image detail BA2 in a detailed representation, wherein this image detail BA2 shows only a region of the high-beam distribution FV without contrast.
  • FIG. 6 shows a filtered image GB determined from the correlation image KB by means of the low-pass filter, wherein noise in the correlation image KB is minimized.
  • LEDs light-emitting diodes
  • each headlamp has four pixel lines formed from the LED. To realize a strong temporal contrast, the two lowest pixel lines are on
  • Low beam pattern for generating the low beam distribution AV programmed wherein the bottom pixel row is alternately turned on and off.
  • a switched-on phase in which the lowermost pixel line is activated or a switched-off phase in which the lowermost pixel line is deactivated has a duration of one second each.
  • the light-dark boundary HDG is an edge between the lowest and the
  • Image sections BA1, BA2 is not required, but that the implementation works on the entire correlation image KB.
  • the first reference image B1 is a captured camera image at full
  • each pixel of the correlation image KB also referred to as a pixel, results from a
  • Reference image B1 and then erase all pixels which have an entry greater than 0.3 at the corresponding location in the correlation image KB formed.
  • This filtered image GB corresponds to the first reference image B1 without the regions in which the reference images B1 ⁇ B2 n coincide to a certain degree.
  • the present angle of inclination ⁇ of the headlights is then determined.
  • a vector is calculated which contains the row sums of the filtered image GB. From the 0.05 and 0.95 quantiles of the vector, upper and lower limits of the lowest pixel row of the LED headlight in the correlation image KB are determined.
  • the projection surface of the bottom row of pixels of the LED is calibrated by means of the calibration data of the camera.
  • Headlamps calculated in the correlation image KB.
  • Inclination angle ⁇ calculated with the image information, a so-called “Goodness of fit", for different inclination angle ⁇ .
  • FIG. 7 shows an exemplary profile of the coincidence f of the inclination angle ⁇ with the image information.
  • the maximum of the match f indicates the measured tilt angle ⁇ , for which a best possible match f between a headlight model and the evaluated image data results.
  • FIG. 8 shows a profile of the global position POS g of the bright-dark boundary HDG of the low beam distribution AV in the correlation image KB as a function of the distance E from the headlights. This illustration shows an example
  • the HDG cut-off line must be installed at a distance E of 70 m from the legal requirements
  • Headlights are located. It can be seen from FIG. 8 that a difference of 6 pixels in the correlation image KB is sufficient to increase the distance E of the light-dark boundary HDG from 70 m to 90 m.
  • FIG. 9 shows a profile of the global position POS g of the light-dark boundary HDG of the low beam distribution AV in the correlation image KB as a function of the angle of inclination ⁇ of the headlights. It can be seen here that the above-described change of the distance E by 20 m or 6 pixels corresponds to a change in the angle of inclination ⁇ of the headlights of 0.1. This illustrates that, in a particularly advantageous manner, a temporal smoothing is additionally required, as already described.
  • FIG. 10 shows a vehicle 1 with an image acquisition unit 2, a
  • the light units 4 each have at least one activatable light source. By means of these light sources are
  • Light distributions AL, LL, TL, ABL, ABL 'of the light units 4 can be generated, which characterize specific light functions of the light units 4.
  • the highway light distribution LL illustrated in FIG. 11 often replaces a conventional low-beam light distribution ABL shown in FIG. 17 in modern vehicles 1, which are equipped with a light assistance system, such as an AFS standard (Advanced Front Lighting System). Therefore, for the procedure described below, the AFS standard (Advanced Front Lighting System). Therefore, for the procedure described below, the AFS standard (Advanced Front Lighting System). Therefore, for the procedure described below, the AFS standard (Advanced Front Lighting System). Therefore, for the procedure described below, the AFS standard (Advanced Front Lighting System).
  • Highway light distribution LL be available, alternatively be used to the conventional low-beam light distribution ABL.
  • Light units 4 and / or generated by a plurality of light sources which are then preferably designed as light emitting diodes (LED) and are conveniently arranged in a so-called LED array, d. H. for example, one is
  • a multiplicity of further light distributions not shown here can be generated, by means of which precise horizontal and / or vertical position determination of the respective light distribution and thereby precise adjustment of the light unit 4 are possible.
  • Such a further light distribution is, for example, a crosshair.
  • Light units 4 horizontally and / or vertically aligned, wherein the means, for example, electric motors and a corresponding mechanism for an automatic
  • Headlamp leveling and / or for a horizontal and / or vertical pivoting of the light units 4 are.
  • the image capture unit 2 is used, for example, for the light assistance system of
  • Vehicle 1 used to objects O in an environment of the vehicle 1, in particular, as shown in Figure 15, to detect objects O in front of the vehicle 1, for example, oncoming or in front of other vehicles. In order to avoid dazzling these other objects O will be in another
  • Light assist system and the image capture unit 2 allows.
  • Such image capture units 2 which can be used on the vehicle 1 are, for example, so-called multi-purpose cameras, short-range infrared cameras,
  • Femoral infrared cameras especially for night-vision functions, and also radar and lidar systems.
  • Image capturing units 2 and the light units 4 to each other required so that, for example, in the Operafernlichtverander TL the detected object O is not dazzled and a non-illuminated area nB the Partfernlichtver Alexandr TL, as shown in Figure 15, is positioned exactly on the detected object O.
  • FIG. 11 shows a first possibility for adjusting the light units 4 of the vehicle 1 by means of one of the light distributions AL, LL, TL, ABL, ABL ', d. H. in the example shown in FIG. 11 by means of the partial high-light distribution TL.
  • This option is useful, for example, in a workshop.
  • the vehicle 1 is placed in front of a wall W such that the wall W is arranged perpendicular to a direction of travel of the vehicle 1.
  • the partial high-beam light distribution TL is generated and thus the wall W is illuminated.
  • the Sectionfernlichtver notorious TL is characterized by the distinctive non-illuminated area nB, which in a driving operation of
  • Vehicle 1 is aligned with the detected object O in front of the vehicle 1 in order to avoid glare of the object O.
  • the partial high-light distribution TL has a light-dark boundary HDG, along the non-illuminated area nB a left and a right striking vertical
  • Shadow edge vSKI, vSKr and a striking horizontal shadow edge hSK occur by means of which the non-illuminated area nB against a lit
  • Shadow edges hSK, vSKI, vSKr are specified for precisely adjusted light units 4.
  • the predetermined position is by a from a horizontal line hL and with a correctly adjusted light unit 4, the horizontal shadow edge hSK of the non-illuminated area nB must lie on the horizontal line hL of the cross and the right vertical one
  • Shadow edge vSKr of the non-illuminated area nB must lie on a vertical line vL of the cross.
  • the light unit 4 is correctly adjusted. If this is not the case, the light unit 4 can be adjusted horizontally and / or vertically by means of the partial high-light distribution TL and by means of the cross on the wall W in a simple manner. In the workshop this is possible for example by a manual adjustment.
  • Partial light distribution TL detected by means of the image capture unit 2.
  • Image evaluation unit 3 then the positions of the vertical
  • Shadow edges vSKI, vSKr and the horizontal shadow edge hSK determined and compared with corresponding predetermined target positions.
  • the desired positions are predetermined in this example by the lines vL, hL of the cross, but can also be specified by positions of pixels, since with exactly aligned imaging unit 2 and light unit 4, the horizontal
  • Shadow edge hSK and the vertical shadow edges vSKI, vSKr must always be positioned in one and the same place in each captured by the image acquisition unit 2 image. If a horizontal and / or vertical deviation of the positions of the horizontal shadow edge hSK and / or the vertical shadow edges vSKI, vSKr of the non-illuminated area nB in the captured image from the corresponding desired positions is determined, then appropriate means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units 4 driven and the light units 4 thereby automatically adjusted. Since a pixel-accurate determination of the corresponding positions is possible, thereby a very accurate adjustment of the light units 4 is possible.
  • the light units 4 can either immediately be automatically adjusted or it will at least be generated a message to a driver, so that they visit a workshop and the
  • FIGS. 12 to 15 show various options for checking the exact alignment of the light units 4 of the vehicle 1 while driving on a roadway FB.
  • the image sensing unit 2 should have a light of the light units 4 scattered by a road surface at a distance of
  • Image areas with oncoming traffic, traffic signs and other such interference sources are preferably ignored by the image evaluation unit 3 or not evaluated with regard to the adjustment of the light units 4.
  • Capture image capture unit 2 and to avoid interference, so that an evaluation of the captured images by means of the image evaluation unit 3 and, as a result, a vertical and / or horizontal position determination of the respective
  • Light distribution AL, LL, TL, ABL, ABL 'in the captured image is enabled the method is performed only when the vehicle 1 is in a vehicle state "straight-line uniform motion in darkness". For this purpose, for example, by means of further devices of the vehicle 1, a steering angle or a curve radius, a speed, a state of automatic headlamp leveling and a brightness determined.
  • the steering angle or the curve radius and the speed can be detected by means of sensors of an electronic stability program.
  • a state of the automatic headlamp leveling is for example already to be detected in the prior art when using gas discharge lamps as the light source.
  • the brightness can be detected, for example, by means of a light sensor with which an automatic activation of light functions of the vehicle 1 is made possible.
  • Corresponding sensors can be assumed in modern vehicles, with the corresponding sensor data being accessible via internal bus systems, for example CAN or Flexray.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the method by means of which the vertical orientation of the light unit 4 is determined by vertical position determination Landing light distribution LL is enabled, so that the beam range is determined and, if necessary, is adjustable. If the prerequisites are met, ie the vehicle 1 is in the vehicle state "straight-line uniform motion in darkness on dry roads" and further is the
  • Highway light distribution LL is activated, a first image is recorded by means of the image capture unit 2 and stored in an image memory of the image evaluation unit 3
  • BS: (BS + Bn ) / 2 [1] or:
  • BS: ((n-1) / n) * BS + B n / n [2] or, in the case of sufficiently large storage, according to the following rule:
  • BS here is a respective memory content of the image memory
  • B n is the currently recorded image
  • n indicates the number of recorded images.
  • the images BS and B n represent matrices with corresponding intensity values and the calculation rules relate to all matrix elements.
  • the position of a horizontal portion hA of the bright-dark boundary HDG of the highway light distribution LL can then be evaluated and determined by the image evaluation unit 3 by means of conventional image analysis means, such as a differentiation of an intensity distribution in the average image.
  • Image acquisition unit 2 By such a loose and wobbly light unit 4 is no clear highway light distribution LL can be generated. By a loose and wobbly
  • Image acquisition unit 2 is the highway distribution LL or their
  • Light-dark border HDG not exactly detectable. Furthermore, further problems on the vehicle 1 can lead to vibrations of the vehicle 1 and, as a result, to a blurred country road light distribution LL. This can be determined, for example, based on empirical values and optionally, for example, a request to the vehicle driver for a workshop visit can be generated and preferably additionally a corresponding reference to the problem in one
  • Error memory of the vehicle 1 can be entered.
  • Light-dark boundary HDG at a predetermined position, in addition to the vertical orientation, d. H. the light range of the light unit 4, and their horizontal orientation are checked. If the determined vertical and / or horizontal positions of the light-dark boundary HDG, in particular their horizontal portion hA and their characteristic kinks K do not coincide with corresponding predetermined target positions, then either the information message to the driver is generated, so that this is a workshop can search and the light units 4 can be adjusted, or the means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units 4 are driven and the light units 4 are in this way
  • FIGS. 12, 13 and 14 A further embodiment of the method is illustrated with reference to FIGS. 12, 13 and 14, by means of which the vertical alignment of the light unit 4 is likewise made possible, so that the light range can be determined and, if necessary, is adjustable.
  • the vehicle 1 When the vehicle 1 is in the vehicle state "straight-line uniform motion in darkness on a dry road" and the highway light distribution AL is activated, three images are captured by the image capture unit 2, a first image with the motorway distribution AL activated, as shown in FIG. 12, a second one Image with deactivated motorway light distribution AL, d. H. It will be in the first
  • Highway light distribution LL switched as shown in Figure 11, and a third image with activated highway light distribution AL, as shown in Figure 12. From these three captured images by means of the image evaluation unit 3 one shown in Figure 13 Difference image D of the motorway light distribution AL and the highway distribution LL determined according to the following image processing rule:
  • a is the first captured image
  • B is the second captured image
  • c is the third captured image
  • Difference image D of the motorway light distribution AL and the country road light distribution LL only a bright spot F remain in a center of the difference image D of the
  • Highway light distribution AL and the high street light distribution LL and a far away bright area hB which result from a bright additional portion of the motorway light distribution AL over the highway distribution LL, since equal parts disappear due to the difference formation.
  • inhomogeneities in particular markings passed over in a measuring interval, are retained, but these are easily recognizable by the image evaluation unit 3 by means of corresponding image processing algorithms.
  • the desired position of a center of gravity S of the bright spot F is known and can be compared with the currently determined position in the difference image D of
  • Highway light distribution AL and the highway light distribution LL are compared.
  • averaging can take place via a plurality of difference images D of the highway light distribution AL and of the highway light distribution LL determined in this way in order to increase accuracy and remove inhomogeneities.
  • the short-term shutdown of the motorway light distribution AL is barely perceptible, nevertheless, preferably the driver before a corresponding hint
  • FIG. 15 shows an embodiment of the method by means of which the horizontal direction of the light units 4 is made possible by means of the partial high-light distribution TL during driving operation of the vehicle 1 by a horizontal position determination of the divided high-light distribution TL and if necessary its adjustment is made possible. If the prerequisites are met, ie the vehicle 1 is in the
  • the image capture unit 2 detects a first image before switching and a second image after the switching.
  • the desired position of the vertical shadow edges vSKI, vSKr is predetermined. Thereafter, by means of the image evaluation unit 3, a difference image from the two images of
  • Partial light distribution TL and the high beam distribution formed whereby the same proportions of the two images disappear and are no longer displayed in the difference image of the Partfernlichtver Irish TL and the high beam distribution.
  • the vertical shadow edges vSKI, vSKr strongly project, as shown in FIG. 15, so that their position can be determined by image evaluation of the difference image of the divided long distance distribution TL and the high beam distribution in the image evaluation unit 3.
  • the position of the horizontal shadow edge hSK can be determined in this way.
  • the information message to the driver is also generated here, so that the latter can visit a workshop and have the light units 4 adjusted, or the means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units 4 are activated and the Light units 4 are automatically adjusted in this way.
  • Shadow edges vSKI, vSKr, hSK or the light-dark boundary HDG because they are not clearly visible, to the problems already described on the vehicle 1 out, such as a no longer mounted light unit 4 or no longer mounted image capture unit 2, so that here, for example, if necessary, for example, a request to the driver for a workshop visit generated and preferably in addition a corresponding indication of the problem in one
  • Images captured by the image capture unit 2 are composed of individual pixels which are arranged in image lines BPZ and image columns BPS. To an accuracy of the image evaluation and thereby the
  • Embodiment of the method makes sense not to process and evaluate all captured by the image capture unit 2 images, but only each predetermined image lines BPZ and / or image columns BPS. This is possible because the
  • the average value can be formed here via image columns BPS and only these image columns BPS are evaluated in the image evaluation unit 3.
  • a further possibility, with at least partially automatic, to precisely adjust the detected wrongly adjusted light units 4, includes an inclusion of the
  • the driver must manually activate the partial high-beam distribution TL for about one second.
  • the partial high-beam light distribution TL reflected by the dark slippery roadway FB of the highway can be detected particularly well by the image acquisition unit 2 and evaluated by the image evaluation unit 3, so that a particularly exact position determination of the divided high-beam distribution TL and thus a particularly exact adjustment of the light units 4 of the vehicle 1 is enabled.
  • this incorporation of the vehicle driver informs him in a particularly informative manner that an exact adjustment of the light units 4 of his vehicle 1 is regularly checked and optionally adjusted, so that the vehicle driver can be sure that an unnoticed malposition of the light units 4 and a glare and thereby endangering others
  • Image processing instructions [1], [2], [3] and [4] are only examples of one
  • Image processing algorithms are applicable, by means of which specific image parameters are extracted and compared with a given light distribution AL, LL, TL, ABL, ABU or their predetermined image parameters, in order to provide an optional horizontal and / or vertical deviation of the current position of the light distribution AL , LL, TL, ABL, ABL 'of the predetermined target position of the light distribution AL, LL, TL, ABL, ABL' to determine and thereby optionally adjust the light units 4 by driving the corresponding means horizontally and / or vertically.
  • FIGS. 16 and 17 show a particularly advantageous embodiment of the method.
  • an optical axis OA of the light units 4 is vertically pivoted from a home position AS by a predetermined value VW to a lowered position ABS.
  • the optical axis OA is shown in Figure 16 in the initial position AS as a dot-dash line and shown in the lowered position ABS as a solid line.
  • the starting position AS is in this example a normal position of the light units 4, in which the low beam distribution ABL or specific features of the
  • Abbleriumtverotti ABL for example, the cut-off line HDG, at a relatively large distance of about 50 m to 60 m in front of the vehicle and with a relative low contrast of a road surface of the carriageway FB is reflected. From the pivoting of the optical axis OA results in a shift of
  • the low-beam light distribution ABL is shown here surrounded by a dot-dash line, a resulting from the shift shifted Abblertztverander ABL ', the bright-dark boundary HDG is about five to ten meters in front of the vehicle 1 is a solid line outlined.
  • the optical axis OA is pivoted so far from the initial position AS down that the shifted low beam distribution ABL 'of the light units 4 as close to the vehicle 1, but still in a detection range EB of
  • Image acquisition unit 2 is reflected from the road surface. Borders of
  • Detection area EB are shown in FIG. 16 by two dashed lines.
  • the shifted low-beam light distribution ABL and in particular their specific features, in the example shown here in particular the
  • Bright-dark boundary HDG much more rich in contrast detected by the image capture unit 2 and evaluated by the image evaluation unit 3.
  • the vertical pivoting of the optical axis OA is carried out, for example, by means of the automatic headlight range adjustment of the vehicle 1, which is already installed in vehicles 1 with gas discharge lamps or LED bulbs in the vehicle 1.
  • This headlamp leveling is usually carried out by means of stepper motors, so that the headlamp range can be set very accurately and in this way, the optical axis OA of the light units 4 can be pivoted vertically down very precisely by the predetermined value VW.
  • the optical axis OA is returned to the initial position AS, d. H. pivoted back into the normal position, so that the light units 4 are ready for a driving operation of the vehicle 1 ready.
  • the method is expediently carried out only when the vehicle 1 is stationary, since with the dipped beam distribution ABL 'shifted
  • the method is preferably carried out immediately after an engine start and subsequent self-referencing of the light units 4 of the vehicle 1. Such self-referencing is performed on vehicles 1, which are the
  • the optical axis OA of the light units 4 is pivoted vertically downward by the predetermined value VW by means of the stepping motors of the headlamp leveling, the vertical and / or horizontal positions of the shifted Abblertztver gutter ABL "are determined from that of the image acquisition unit 2 and of the
  • Image evaluation unit 3 evaluated image determined and with the given
  • the light units 4 of the vehicle 1 are checked at each start of travel and adjusted either automatically, if necessary, or the
  • Vehicle driver is at least pointed to a required adjustment. This avoids prolonged driving with incorrectly adjusted light units 4, resulting in a non-optimal brightness for the driver and a glare of others
  • the relevant detection area is in particular a part of the detection area EB of the image acquisition unit 2, in which the shifted low-beam light distribution ABL 'is detected.
  • Abbleriumtverotti ABL in particular their specific features, ie the light-dark boundary HDG, not of the flat road surface, but of Reflected obstacles, so possibly wrong positions are determined, thereby diagnosing a misadjustment of the light units 4, which is actually not present. This could lead to a misalignment of the light units 4, which is prevented by detecting the obstacles.
  • the shifted low-beam distribution ABL ' in particular their
  • Light-dark boundary HDG located at a predetermined position in front of the vehicle and also at a predetermined position of the captured image. If the vertical and / or horizontal positions of the light-dark boundary HDG determined by the image evaluation of the acquired image in the image evaluation unit do not coincide with corresponding predetermined target positions, then either the information message is generated to the driver so that he can visit a workshop and the light units 4 can be adjusted, or the means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units 4 are activated and the light units 4 are automatically adjusted in this way.
  • FIGS. 16 and 17 can also be carried out in accordance with the other described light distributions AL, LL, TL, which have the characteristic features already described.
  • the highway distribution LL is very well suited for this, as it has, as already described, the characteristic kink K of the light-dark boundary HDG at a predetermined position, so that with this highway distribution LL particularly well next to the vertical orientation, ie. H. the light range of the light unit 4, and their horizontal orientation can be checked.
  • the country road light distribution LL is generated by means of the light units 4 and displaced by the vertical lowering of the optical axis OA in the direction of the vehicle 1.
  • the light-dark boundary HDG in particular its horizontal portion hA and its characteristic kink K can be detected in a particularly high contrast by means of the image capture unit 2 directly in front of the vehicle 1. If their determined in this way vertical and / or horizontal positions do not match with corresponding predetermined target positions, so here either the notice message is generated to the driver so that he can visit a workshop and can adjust the light units 4, or it will be the means for horizontal and / or vertical adjustment of the light units 4 are driven and the light units 4 are automatically adjusted in this way.
  • FIG. 18 shows a flow chart of the method according to the invention for calibrating and / or adjusting headlights, not shown, of a vehicle, the headlights being used to illuminate a front of the vehicle
  • LED light emitting diodes
  • the LEDs are preferably arranged in a so-called light-emitting diode array in several rows and columns.
  • the vehicle includes a detection unit (also not shown), by means of which images X of the vehicle surroundings in front of the vehicle and illuminated by the headlights are detected.
  • the detection unit is a camera, in particular a camera of a night vision assistance system or a multifunction camera, for example for traffic sign detection or for the realization of a parking aid or an adaptive high-beam assistant.
  • the headlights are controlled in such a way that their pitch angle changes so that the scene is illuminated directly in front of the vehicle.
  • the figures 22 and 23 shown in more detail
  • the images X of the vehicle surroundings situated in front of the vehicle and illuminated are detected and the recorded images are processed by means of an image processing method such that a light-dark boundary HDG of the light distributions LV of the headlights can be determined.
  • a first method step S1 the captured images X are read out pixel by pixel and stored while maintaining a line information.
  • a second method step S2 the stored images X are processed further into overall result images Y in the image processing method, wherein light-dark transitions in the stored images X are determined by means of at least one
  • Filter operator FO are amplified.
  • a position of a light-dark boundary HDG in a line structure of the overall result image Y is likewise determined in the image processing method, a distance being determined on the basis of at least one determined image line in which the light-dark boundary HDG is located A of the light-dark boundary HDG is determined by the vehicle and a location L of the light-dark boundary HDG in the vehicle environment.
  • the method steps S1 to S4 are performed cyclically for different headlight settings.
  • the actual headlamp angle is then determined and the headlamps are raised back to the prescribed level, i. H. the beam range LW is increased again to the prescribed size.
  • Process step S5 become parameters PAR of servomotors of a
  • Headlight range control adjusted such that the deviation ⁇ , AL of the distance A and the position L of the cut-off line HDG of the respectively predetermined
  • the determination is made at predetermined intervals. The determination is carried out, for example, analogous to service intervals of the vehicle after a minimum time interval, z. B. after about three months, or after a predetermined length of a covered distance, such. B. after 2500 km, wherein before performing the measurement automatically a
  • Measurement request is generated.
  • sensors installed on the vehicle it is possible for sensors installed on the vehicle to be used in order to initiate a measurement request for an extraordinary measurement. This is the case, for example, when a vehicle is installed on the vehicle
  • Acceleration sensor detects a high lateral and / or longitudinal acceleration or when level sensors detect and signal a rapid driving over a bump, such as a brake hill. To increase customer experience, it is also possible to make an extraordinary measurement by selecting one
  • the respective measurement request is stored until a situation occurs in which a stable measurement can be made.
  • This situation includes
  • the situation can be detected by means of a sensor of a cruise control or of an adaptive high-beam assistant.
  • the adaptive high-beam assistant ensures that no external lighting, such as street lamps, is present.
  • a person and animal recognition is realized by means of the night vision assistance system, so that dangers for the vehicle and objects located in the surroundings of the vehicle are present during the determination of the deviation .DELTA. ⁇ , .DELTA. ⁇ . of the distance A and the position L of the light-dark boundary HDG of the respectively predetermined
  • Headlight range LW is accompanied by a reduction of a recognizable for the driver of the vehicle field of view, a maximum speed during the entire measurement is limited or the measurement is performed only at speeds of the vehicle, which are below a predetermined maximum speed.
  • the bright-dark boundary HDG is located approximately at a distance A of 70 m from the vehicle. At a typical for a highway speed of 100 km / h, this distance in 2.5 s from the vehicle run over. This means that the vehicle reaches the position of the cut-off line HDG after 2.5 seconds. If the cut-off HDG is lowered to 30 m and the same duration of 2.5 s prescribed, the maximum speed is 43 km / h. This maximum speed for the headlight measurement, ie the calibration of the headlights, is about a minimum speed for activating the adaptive high beam assistant.
  • the recording of a measurement is started. This will be done first before carrying out the first
  • Step S1 the headlights either individually or jointly through
  • Headlights are lowered and in each case a minimum beam range LW is set.
  • the light distributions LV in the captured image X are easily detectable. Any existing dynamic headlight range control will be activated during the
  • Headlight control unit is put in a passive mode. This is done in particular when the vehicle is traveling at a nearly constant speed, since in this case the dynamic headlight range control in the absence of
  • Headlight setting used.
  • Image processing method determines the lower limit and set.
  • images X of the vehicle surroundings in front of the vehicle are continuously taken by means of the detection unit installed on or in the vehicle.
  • the recorded images X are stored with an associated current raw value of an adjustment of the headlight range control of the headlights and a raw value of the level sensors installed on the vehicle. These stored images X are shared with the raw data in the
  • Image processing method associated with an output of the image processing method, so as to make a measurement or the calibration of a possible malposition of the
  • the headlight range LW of the headlights is restored to the previous level.
  • the image evaluation takes place in such a way that the headlight range LW of the headlights is set to a corrected level immediately after the calibration.
  • a period of such calibration and adjustment is for example 2.5
  • the headlights LW of the headlights are minimized. If the headlight range LW is reduced to a value above the minimum value, the time duration is reduced.
  • the period for the image acquisition is separated from the period for the calculation of the new calibration in order to minimize the time for the adjustment of the headlamps by means of the headlight range control.
  • the position of the light-dark boundary HDG in the captured image X is determined for the headlights.
  • On the basis of a back projection of pixel coordinates is by means of a Lochtremodells and means
  • FIG. 19 shows a comparison between the thus determined distance A of the cut-off line HDG of the light distribution LV to a headlight of the vehicle and its imaging in the image X recorded by the image detection unit. It is made clear that a distance inaccuracy of 5 m in the range the distance A of 30 m results in a difference of 10 pixels px in the captured image X, and that an inaccuracy of 5 m in the range of the distance of 70 m results only in a difference of 1, 1 pixels px in the captured image X. It follows that the possible measurement accuracy increases with decreasing distance A of the light-dark boundary HDG to the vehicle.
  • the precondition for determining the distance A and the position of the cut-off line HDG is that the vehicle and the light distributions LV generated by the headlights are located on a flat surface.
  • Headlamp range control of the headlamps and measurements of the real headlamp range LW a linear relationship can be determined.
  • the headlights are designed as so-called PHB headlights, by means of which a partial high beam can be generated.
  • the four light modules are two pixel light modules PM1 and PM2, by means of which different light images can be generated, and by two
  • Each headlamp includes one basic light and one pixel light module.
  • the illustrated straight line slopes are the same for both pixel light modules.
  • the straight line slopes for both basic light modules are also the same.
  • Lines GM1, GM2 represent the linear relationship between the control of the parameter PAR of the servomotors and the beam width LW for a left basic light module and a right basic light module and the lines PM1, PM2 for a left pixel light module and a right pixel light module of the headlights.
  • the line slope is assumed to be constant, the only relevant parameter for the headlight setting is the intercept. This is determined from the survey carried out from the recorded image X by solving a linear equation. Finally, in a headlight control unit, an exact,
  • the measured values are particularly preferably processed by means of a temporal smoothing, for example by means of a low-pass filter, resulting in chronologically very robust measurement results.
  • FIG. 21 shows a comparison between the measured headlight range LW and a headlight range control of the right-hand pixel light module.
  • An error between the regression line and the measured values is negligibly small, so that a linear model is particularly advantageously sufficient to describe this relationship.
  • FIG. 22 shows an image X recorded by means of the detection unit while the vehicle is driving at an inclination angle of the headlight of 4.5%, which shows the light distribution LV in the vehicle surroundings in front of the vehicle.
  • FIG. 23 shows an image X recorded by means of the detection unit while the vehicle is driving when the angle of inclination of the headlamp is X, which is the
  • Light distribution LV in the vehicle environment in front of the vehicle shows.
  • the light distribution LV is compared to Figure 22 due to the enlarged
  • FIG. 24 shows an overall result image Y that has been further processed from a stored image X in the second method step S2 in the image processing method.
  • the overall result image Y was determined by means of an artificial neural network and applied to the recorded image X by means of a convolution. In the range of a target class of the light-dark border HDG of the headlights, the answer is strong
  • the light-dark boundary HDG of both headlights is localized in the overall result image Y.
  • the light distribution LV exhibits characteristic properties in the recorded image X, which properties are recognized on the basis of image processing operators matched thereto, ie the filter operators FO.
  • light-dark transitions in the stored images X are amplified by means of the filter operators FO and focused on a maximum of two image lines.
  • a bottommost pixel line of a freely programmable LED headlight is detected.
  • a simple, on image sections of size 15x15 pixels px working model is calculated, which is able to distinguish the image sections of the associated cut-off line HDG from all other image sections.
  • the model is the result of an optimization problem, which is solved with the help of an artificial neural network.
  • regions with high entries are present if and only if this region is highly likely to belong to the target class, ie if the 15x15 pixel image sections with a high probability belong to the light / dark boundary HDG of the lowest pixel line of the headlight.
  • the light-dark boundary HDG is accurately located.
  • the image line in the overall result image is determined in which the light-dark boundary HDG is located and the distance A of the light-dark boundary HDG from the vehicle and the location L of the light-dark boundary HDG in the vehicle environment are off Derived image line derived.
  • the advantage of this method is its high quality ruggedness and independence from interference, such. For example, heavily textured or contaminated pavement, in the captured images X. By extending the learning sample for the model, the robustness can be further increased.
  • a manually created and parameterized filter operator FO is used.
  • the filter operator FO is for example a barycentric edge operator, by means of which a gradient in a small image area is approximated.
  • other filter operators FO can also be used for approximation of the gradient. This includes, for example, the so-called Sobel operator.
  • the lower limit of the light distribution LV is characterized in the recorded image X by a vertical brightness increase from bottom to top.
  • image areas in which the gradient is as accurate as possible in that direction are marked in a total result image Y with a value close to one, and other areas are given values close to zero.
  • This further overall result image Y is multiplied pixel by pixel with the previously determined overall result image Y, as a result of which the lower edge of the light distribution of the headlight is marked very clearly. Any occurring disturbances are filtered out by a temporal averaging of several total result images Y.
  • the image line in the overall result image Y is determined in which the bright-dark boundary HDG is located and the distance A of the light-dark boundary HDG from the vehicle and a location L of the light-dark boundary HDG in the vehicle environment determined from the position of the image line in the overall result image Y.
  • Edge operator is shown in FIG. A large part of a positive filter response is in the range of the light-dark limit HDG of the light distributions LV of the headlights.
  • Line sums or a Hough transform for straight lines in the regions-of-interest are the most robust calculation of the exact headlight inclination angles from a geometry of the detection unit.
  • the z. B. consider a length of the gradient, extended.
  • the individual overall result images Y are preferably weighted differently depending on the informative value of the examined feature.
  • model knowledge about the headlight type used is used to specify the measurement.
  • the image model includes pixel-based affine-linear transformations with positive scaling. That is, it is assumed that a latent image can be converted into the image captured by the detection unit by applying a mapping rule x ⁇ -> ax + b with arbitrary a> 0 and b ⁇ R pixel by pixel. The aim now is to find a mapping rule that calculates a normalized image, regardless of the specific values a and b. Ideally, this results in the latent or an equivalent image.
  • Image section D ⁇ K "*" yields f (aD + b) to f (D) for all a> 0 and b €
  • f (D) is the normalized image section, which is always independent of the assignment of a and b has the same properties.
  • XL x n be an arbitrary finite sequence of numbers.
  • Their mean value ⁇ results in (xi + ... + x n ) / n.
  • Their variance ⁇ 2 results in [(x! - ⁇ ) 2 + ... + (x n - ⁇ ) 2 ] / n.
  • the variance is [(x ⁇ 2 + ... + (x n ) 2 ] / n - ⁇ 2.
  • Pixel px of a picture X ⁇ ⁇ transmitted For this purpose be
  • each pixel px in the image X indicates an average in a u x v neighborhood environment.
  • every possible image detail D is normalized from the recorded image X of size uxv by the mean and standard deviation before the filter operator FO with the filter kernel WGR U "is used To express the entire image X using the convolution algebra as follows:
  • the filter kernel W is here the result of an optimization problem.
  • the filter kernel W is adapted in such a way that there is always a high entry in the overall result image Y, if it is an image section from the cut-off line HDG. A low entry is at the positions in the overall result image Y, which show no overlap with the light-dark boundary HDG.
  • Filter operators FO used wherein by means of the filter operators FO each a first result image is determined and then by means of a non-linear transfer function, the respective first result image is converted into a second result image.
  • pixel contents below a predetermined brightness threshold value are suppressed disproportionately and pixel contents are disproportionately amplified above the predetermined brightness threshold value, wherein the second result images are combined to form the overall result image Y.
  • the bright-dark boundaries HDG are particularly reliable and precisely determinable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren und/oder Justieren zumindest eines Scheinwerfers und/oder einer Lichteinheit (4) eines Fahrzeugs (1), wobei mittels einer Erfassungseinheit, insbesondere einer Bilderfassungseinheit (2), Bilder (X) einer vor dem Fahrzeug (1) befindlichen und mittels des zumindest einen Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit (4) beleuchteten Fahrzeugumgebung erfasst werden. Erfindungsgemäß werden die Bilder (X) pixelweise ausgelesen und unter Beibehaltung einer Zeilen- und/oder Spalteninformation wird eine Matrixstruktur ermittelt, in welcher Horizontale und/oder Vertikale einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) und eine Abweichung (ΔΑ, ΔL) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) von einem vorgegebenen Sollwert (ASoll, LSoll) ermittelt werden, wobei anhand der ermittelten Abweichung (ΔΑ, ΔL) der Scheinwerfer bzw. die Lichteinheit (4) kalibriert bzw. justiert wird.

Description

Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines
Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers und/oder einer Lichteinheit eines Fahrzeugs, wobei mittels einer
Erfassungseinheit, insbesondere einer Bilderfassungseinheit Bilder einer vor dem
Fahrzeug befindlichen und mittels des zumindest einen Scheinwerfers bzw. der einen Lichteinheit beleuchteten Fahrzeugumgebung erfasst werden.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Kalibrieren und Justieren von Scheinwerfern eines Fahrzeugs bekannt.
Aus der DE 196 02 005 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Korrektur einer Ausrichtung wenigstens eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs bei Lageänderungen des Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen
Beleuchtungsstärkesensor, ein Stellglied zur Versteifung der Neigung des Scheinwerfers im Verhältnis zum Fahrzeug und Verarbeitungsmittel zur Erstellung eines Steuersignals für das Stellglied in Abhängigkeit von den durch den Sensor erzeugten Signalen. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Strahler, der einen Lichtfleck auf dem Boden vor dem Fahrzeug bildet, wobei der Sensor und der Strahler derart am Fahrzeug angeordnet sind, dass der Sensor bei einer Lageänderung des Fahrzeugs eine Verschiebung des
Lichtflecks im Verhältnis zu seinem Erfassungsfeld beobachtet. Die Verarbeitungsmittel erstellen das Steuersignal in Abhängigkeit von der durch den Sensor beobachteten Verschiebung. In Abhängigkeit der Position des erfassten Lichtflecks wird die Ausrichtung des wenigstens einen Scheinwerfers eingestellt.
Weiterhin sind aus der DE 43 41 409 A1 eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung einer Leuchtweite von Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Einrichtung weist einen Sender auf, durch den elektromagnetische Strahlung ausgesandt wird, die auf einer Fahrbahn in einem tatsächlichen Abstand vom Kraftfahrzeug einen Strahlungsfleck mit geringer Ausdehnung erzeugt. Bei korrekt eingestellter Leuchtweite des Scheinwerfers befindet sich der Bereich in einem korrekten Abstand vom Fahrzeug. Weiterhin sind ein Sensor, der von der Fahrbahn reflektierte Strahlung erfasst, und eine mit diesem verbundene Auswerteeinrichtung vorhanden. Der Sensor weist mehrere für die vom Sender ausgesandte Strahlung empfindliche Elemente und eine Abbildungsoptik auf, durch die die einfallende Strahlung je nach deren Einfallwinkel auf eines der Elemente gerichtet wird. Anhand des Einfallwinkels wird eine Abweichung des tatsächlichen Abstands vom korrekten Abstand ermittelt. Durch die Auswerteeinrichtung wird ermittelt, auf welches der Elemente die einfallende Strahlung trifft, und abhängig davon wird eine dem Scheinwerfer zugeordnete VerStelleinrichtung angesteuert, um den tatsächlichen Abstand und damit die Leuchtweite auf einen vorgegebenen Wert einzustellen, wobei der Sender und damit der tatsächliche Abstand mitverstellt werden.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2007 049 619 A1 beschrieben, ein Verfahren zur automatischen Justage einer Lichteinheit eines Fahrzeugs und ein
Leuchtsystem für ein Fahrzeug bekannt. In dem Verfahren wird mittels zumindest einer aktivierten Basis-Lichtquelle zumindest eine, eine spezifische Lichtfunktion
charakterisierende Lichtverteilung der Lichteinheit erzeugt. Dabei wird zumindest eine optische Justage-Markierung im sichtbaren Spektralbereich für das menschliche Auge unsichtbar erzeugt. Die Justage-Markierung ist in einem Justagemodus der Lichteinheit mittels einer Detektoreinheit erfassbar. Abhängig von einem Erfassen der
Justage-Markierung und einem Vergleichen der Justage-Markierung mit einer
Referenz-Markierung wird die Lichteinheit justiert.
In der DE 199 02 015 A 1 wird eine Anordnung zur Anpassung des Beleuchtungssystems an einem Kraftfahrzeug beschrieben. Die Anordnung umfasst eine Vorrichtung zur Erfassung der Verkehrssituation vor dem Kraftfahrzeug und eine VerStelleinrichtung für das Beleuchtungssystem. Die Verkehrssituation vor dem Kraftfahrzeug wird mittels einer Bilderfassungseinrichtung erfasst. Die erfassten Bilder werden einer
Bildauswerteeinrichtung zugeführt, welche aufgrund der erfassten Bilder die
VerStelleinrichtung für das Beleuchtungssystem entsprechend der jeweiligen
Erfordernisse ansteuert. Mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassbare Größen sind nahender Verkehr, eine Scheinwerferverschmutzung, die Umgebungshelligkeit, Tunnel, Regen, Nebel, Schneefall, eine feuchte oder trockene Straße, der Straßentyp, Gegen- und Vorausverkehr, eine Fahrzeugnickbewegung, Kuppen und Täler,
Scheinwerferfehleinstellungen sowie Kurven und Kurvenverläufe.
Aus der DE 41 22 531 A 1 ist eine Einrichtung zur Regelung der Leuchtweite von
Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Einrichtung weist an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs angeordnete optoelektronische Sensoren, eine Auswerteeinrichtung und den Scheinwerfern zugeordnete VerStelleinrichtungen auf. Durch die Sensoren wird die Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug in Form des von der Fahrbahn reflektierten Lichts der Scheinwerfer registriert. Die Sensoren weisen lichtempfindliche Elemente auf, durch die die Lage der Ausleuchtungsgrenze der Ausleuchtung der Fahrbahn erkannt werden kann. Die Sensoren leiten der Auswerteeinrichtung Signale über die Ist-Ausleuchtung der Fahrbahn zu, wobei in der Auswerteeinrichtung eine Soll-Ausleuchtung in Form von Daten gespeichert ist. In der Auswerteeinrichtung werden die Signale der Sensoren über die Ist-Ausleuchtung mit den gespeicherten Soll-Daten verglichen und abhängig von der festgestellten Abweichung die Versteileinrichtungen angesteuert, durch die die Scheinwerfer verstellt werden, bis die Ist-Ausleuchtung mit geringst möglicher Abweichung der Soll-Ausleuchtung entspricht.
Ein derartiges Verfahren offenbart die US 5 633 710 A1 , wobei mittels eines Aktuators eine Ausrichtung eines Scheinwerfers in Abhängigkeit eines Steuersignals eingestellt wird. In den Scheinwerfer ist eine Infrarot-Lichtquelle integriert, welche einen
Infrarotlichtstrahl erzeugt und in Richtung einer Bodenoberfläche abstrahlt, wobei mittels eines optischen Sensor-Systems von der Bodenoberfläche reflektierte
Infrarotlichtstrahlung erfasst wird. Das optische Sensor-System umfasst mehrere
Sensoren, mittels welcher mehrere Intensitäten der reflektierten Infrarotlichtstrahlung erfasst werden. Mit dem Sensor-System ist eine Steuereinheit gekoppelt, mittels welcher das Steuersignal gebildet wird. Das Steuersignal ist vorgesehen, um die Ausrichtung des Scheinwerfers derart einzustellen, dass die Intensitäten der reflektierten
Infrarotlichtstrahlung einem vorgegebenen Zustand entsprechen. Dieser Zustand stimmt mit einer gewünschten Ausrichtung des Scheinwerfers überein, um eine automatische Ausrichtung des Scheinwerfers zu realisieren.
Die DE 10 2010 048 689 A1 , deren Zeitrang hier in Anspruch genommen ist, beschreibt ein Verfahren zum Kalibrieren und Justieren eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs, wobei mittels einer Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst wird und anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug der Scheinwerfer kalibriert und justiert wird. Mittels der Erfassungseinheit werden ein erstes Referenzbild einer Abblendlichtverteilung und ein zweites Referenzbild einer Fernlichtverteilung erfasst, wobei das erste Referenzbild unmittelbar vor einem
Umschalten und das zweite Referenzbild unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung und der Femlichtverteilung erfasst wird. Aus den Referenzbildern wird ein gemeinsames Korrelationsbild erzeugt, wobei anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung und der Fernlichtverteilung in dem Korrelationsbild eine globale Position zumindest einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung ermittelt wird. Die ermittelte globale Position wird mit einer Soll- Position verglichen und bei einer ermittelten Abweichung wird der Scheinwerfer kalibriert und justiert.
Aus der DE 10 2009 047 932 A1 ist ein Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem zur Justage des Scheinwerfers zumindest ein Lichtmodul Licht in einer vorgegebenen Lichtachse aussendet und eine Einrichtung zur Grundjustage des
Lichtmoduls als elektromotorisch wirkende Einrichtung ausgeführt ist, wobei die Lage eines Asymmetrieknicks in einer Hell-Dunkel-Grenze mittels einer Bilderfassungskamera bestimmt wird und die Grundjustage des Lichtmoduls in Abhängigkeit der bestimmten Lage mittels der elektromotorisch wirkenden Einrichtung erfolgt.
Aus der DE 10 2005 040 980 A1 ist es bekannt mittels einer Digitalkamera oder einer Sensormatrix die Hell-Dunkelgrenze einer Scheinwerfereinstellung auf einem
Projektionsschirm zu erfassen zu erfassen. Die Kamera ist hierbei vom Fahrzeug getrennt und dient zur Grundeinstellung der Hell Dunkelgrenze beim stehenden Fahrzeug. Hierzu wird das vom Projektionsschirm aufgenommene Bild mit einer Recheneinheit ausgewertet um daraus Steuerbefehle für die Scheinwerfereinstellung abzuleiten und eine
Grundeinstellung der Scheinwerfer zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren zumindest eines
Scheinwerfers und/oder einer Lichteinheit eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im
Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Einstellen zumindest eines Scheinwerfers und/oder einer Lichteinheit (4) eines Fahrzeugs (1 ) vorgeschlagen, wobei mittels einer Erfassungseinheit, insbesondere einer Bilderfassungseinheit (2) ein oder mehrere Bilder (X) einer vor dem Fahrzeug (1 ) befindlichen und mittels des zumindest einen Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit (4) beleuchteten Fahrzeugumgebung erfasst werden, und in dem oder den Bildern (X) unter Beibehaltung einer Zeilen- und/oder
Spalteninformation die Lage einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) ermittelt und mit einer Sollposition (ASOII, LSoii) verglichen wird, wobei anhand von einer ermittelten
Abweichung (ΔΑ, AL) zwischen Lage und Sollposition die Einstellung der Scheinwerfer bzw. die Lichteinheit (4) verändert wird,
und durch geeignete Maßnahmen das Kontrastverhältnis der Hell-Dunkelgrenze (HDG) verändert wird.
Mit einer Beeinflussung des Kontrastverhältnisses der Hell-Dunkelgrenze kann diese durch die Bilderfassungsmittel besser aufgelöst werden. Hierdurch wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Verfahrens erheblich verbessert.
Das Kontrastverhältnis kann insbesondere durch Überlagerung mehrerer Bilder, durch Umschalten zwischen verschiedenen Lichtverteilungen oder durch Bildbearbeitung mittels Filteroperatoren (FO) verändert wird. Durch Filteroperatoren kann das Kontrastverhältnis insbesondere erhöht oder auf wenige Bildzeilen fokussiert werden. Durch das Umschalten der Lichtverteilungen wird das Erfassen einer Hell-Dunkelgrenze auch bei schwierigen Lichtverhältnissen mit geringen Kontrasten möglich.
In einem Verfahren zum Kalibrieren und/oder Justieren zumindest eines Scheinwerfers und/oder einer Lichteinheit eines Fahrzeugs werden mittels einer Erfassungseinheit, insbesondere einer Bilderfassungseinheit Bilder einer vor dem Fahrzeug befindlichen und mittels des zumindest einen Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit beleuchteten
Fahrzeugumgebung erfasst.
Erfindungsgemäß werden die Bilder pixelweise ausgelesen, wobei unter Beibehaltung einer Zeilen- und/oder Spalteninformation eine Matrixstruktur ermittelt wird, in welcher Vertikale und/oder Horizontale einer Hell-Dunkel-Grenze und eine Abweichung der Hell- Dunkel-Grenze von einem vorgegebenen Sollwert ermittelt werden, wobei anhand der ermittelten Abweichung der Scheinwerfer bzw. die Lichteinheit kalibriert bzw. justiert wird.
Durch die Ermittlung der Vertikalen und Horizontalen der Hell-Dunkel-Grenze in der Matrixstruktur einer Pixelerfassungseinheit, insbesondere einer Bilderfassungseinheit sind aufwendige Sensoren und/oder Signalgeneratoren vermieden und somit eine Ermittlung der Hell-Dunkel-Grenze ohne Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung während des Betriebs des Fahrzeuges möglich. Insbesondere sind keine Veränderungen am
Scheinwerfer oder der Lichteinheit erforderlich. Vielmehr kann eine bereits im Fahrzeug vorhandene Erfassungseinheit, insbesondere eine Bilderfassungseinheit, wie eine Kamera, verwendet werden. Somit ist das Verfahren mit geringem Aufwand und geringen Kosten realisierbar.
Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die Bilder pixelweise ausgelesen und unter Beibehaltung der Zeilen- und/oder Spalteninformation abgespeichert werden, wobei die Hell-Dunkel-Grenze in dem gespeicherten Pixelbild und eine Abweichung der Hell- Dunkel-Grenze im gespeicherten Pixelbild von einem vorgegebenen Sollwert ermittelt werden, wobei anhand der ermittelten Abweichung der Scheinwerfer bzw. die Lichteinheit kalibriert bzw. justiert wird.
Auch die Ermittlung der Hell-Dunkel-Grenze anhand von gespeicherten Pixelbildern ermöglicht ein einfaches Verfahren mit geringen Kosten und geringem Aufwand.
Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Kalibrieren und/oder Justieren des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit sieht vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt die erfassten Bilder pixelweise ausgelesen und unter Beibehaltung einer Zeileninformation gespeichert werden, in einem zweiten Verfahrensschritt werden die gespeicherten Bilder zu Gesamt-Ergebnisbildern weiterverarbeitet, wobei Hell-Dunkel-Übergänge in den gespeicherten Bildern mittels zumindest eines Filteroperators verstärkt werden. Weiterhin wird in einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt eine Lage einer Hell-Dunkel-Grenze einer mittels des Scheinwerfers erzeugten Lichtverteilung in einer Zeilenstruktur des Gesamt-Ergebnisbilds ermittelt, wobei anhand zumindest einer ermittelten Bildzeile, in welcher sich die Hell-Dunkel-Grenze befindet, ein Abstand der Hell-Dunkel-Grenze vom Fahrzeug und/oder eine Lage der Hell-Dunkel-Grenze in der Fahrzeugumgebung ermittelt wird. Ferner wird in einem vierten Verfahrensschritt in einer Kalibrierung eine Abweichung des Abstands und/oder der Lage der Hell-Dunkel-Grenze von einem vorgegebenen Sollwert ermittelt.
Mittels des schrittweisen Verfahrens ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, ohne die Erzeugung einer spezifischen elektromagnetischen Strahlung, insbesondere ohne Erzeugung eines spezifischen Lichtmusters, direkt aus der mittels des Scheinwerfers erzeugten Lichtverteilung den Abstand der Hell-Dunkel-Grenze zum Fahrzeug und die Lage der Hell-Dunkel-Grenze in der Fahrzeugumgebung zu ermitteln und in einfacher Weise in der Kalibrierung die Abweichung der Lage und/oder des Abstands von dem Sollwert zu ermitteln. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass keine zusätzlichen
Sensoren erforderlich sind, sondern bereits im Fahrzeug verbaute Sensoren,
insbesondere Kameras, wie zum Beispiel eine Kamera eines Nachtsichtassistenzsystems oder eine Multifunktionskamera, verwendet werden können. Weiterhin resultiert aus der pixel- und zeilenweisen Verarbeitung sowie Speicherung der aufgenommenen Bilder und der Möglichkeit der daraus resultierenden pixel- und zeilenweisen Auswertung der Gesamt-Ergebnisbilder, in welchen die Hell-Dunkel-Übergänge mittels des Filteroperators verstärkt sind, eine besonders präzise Vermessung und Ermittlung der Hell-Dunkel- Grenze aus den Gesamt-Ergebnisbildern.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Hell-Dunkel- Übergänge mittels des Filteroperators auf maximal zwei Bildzeilen fokussiert, so dass ein besonders hoher Kontrast in den Gesamt-Ergebnisbildern erzielt wird und daraus folgend die Hell-Dunkel-Grenze sehr genau ermittelt werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Justierung des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit Parameter zumindest eines Stellmotors einer Leuchtweitenregelung derart eingestellt, dass die Abweichung des Abstands und/oder der Lage der Hell-Dunkel-Grenze von dem vorgegebenen Sollwert automatisch eliminiert wird. Somit ist eine automatische Justierung des Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs möglich und stets eine optimale Beleuchtung der Fahrzeugumgebung realisierbar.
Um bei jeder vom Scheinwerfer und/oder der Lichteinheit erzeugbaren Lichtverteilung eine optimale Ausleuchtung vor dem Fahrzeug zu erzielen, werden in einer zweckmäßigen Ausführung die Verfahrensschritte zyklisch für verschiedene Einstellungen des Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit und die damit verbundenen verschiedenen Lichtverteilungen durchgeführt.
Besonders bevorzugt wird vor der Durchführung der Verfahrensschritte die Lichtverteilung derart abgesenkt, dass eine minimale Leuchtweite des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit eingestellt wird. Daraus ergibt sich, dass die Genauigkeit der Ermittlung des Abstands und der Lage der Hell-Dunkel-Grenze weiter erhöht ist, da eine sichtbare Projektionsfläche der Lichtverteilung im mittels der Erfassungseinheit aufgenommenen Bild maximiert wird. Aufgrund einer Distanzminimierung zwischen der Erfassungseinheit und der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung des Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit wird sowohl eine Auflösung als auch ein Dynamikumfang innerhalb des Bildes wesentlich verbessert. Ferner ist es aufgrund der verbesserten Auflösung möglich, dass die
Ermittlung der Hell-Dunkel-Grenze nicht in einem Subpixel-Bereich des aufgenommenen Bilds erfolgen muss, was mit erhöhtem Aufwand zu einer hohen Genauigkeit führen würde. Weiterhin wird einem Fahrer des Fahrzeugs durch Absenkung der Lichtverteilung aktiv mitgeteilt, dass eine Scheinwerfer- bzw. Lichteinheiteinstellung neu vermessen wird. Anschließend wird vorzugsweise mittels einer optischen Anzeigeinheit, welche zum Beispiel Bestandteil eines so genannten Kombiinstruments des Fahrzeugs ist, ausgegeben, dass die aktuelle Scheinwerfer- bzw. Lichteinheiteinstellung kalibriert und justiert wurde und/oder gesetzlichen Vorschriften entspricht. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass von außen erkennbar ist, ob dass Fahrzeug mit einer entsprechenden
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Kalibrierung und/oder Justierung ausgestattet ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden bzw. wird als Filteroperator ein
baryzentrischer Kantenoperator und/oder ein Sobel-Operator verwendet, welche besonders genaue Ergebnisse bei der Ermittlung von Gradienten innerhalb des Gesamt- Ergebnisbilds und der aus den Gradienten ermittelten Hell-Dunkel-Grenze liefern.
Um eine statistisch besonders robuste und zuverlässige Bestimmung der Hell-Dunkel- Grenze zu ermöglichen, wird zur Verstärkung der Hell-Dunkel-Übergänge in den gespeicherten Bildern im zweiten Verfahrensschritt eine Mehrzahl an Filteroperatoren verwendet. Dabei wird vorzugsweise mittels der Filteroperatoren jeweils ein erstes Ergebnisbild ermittelt und anschließend wird mittels einer nicht-linearen Transferfunktion das jeweils erste Ergebnisbild in jeweils ein zweites Ergebnisbild umgewandelt, wobei innerhalb des jeweiligen ersten Ergebnisbilds Pixelinhalte unterhalb eines vorgegeben
Helligkeitsschwellwerts überproportional unterdrückt und Pixelinhalte oberhalb des vorgegeben Helligkeitsschwellwerts überproportional verstärkt werden, wobei die zweiten Ergebnisbilder zu dem Gesamt-Ergebnisbild zusammengesetzt werden. Insbesondere werden bis zu 16 Filteroperatoren verwendet, wobei eine besonders robuste und zuverlässige Bestimmung erzielt wird.
Ferner werden die Filteroperatoren vorzugsweise vor einer Implementierung in das Verfahren in einem Optimierungsverfahren oder in einem Versuchsverfahren ermittelt, wobei in dem Optimierungsverfahren und dem Versuchsverfahren zu verschiedenen realen Beleuchtungsszenarien der jeweils zugehörige Filteroperator bestimmt wird.
Dadurch kann aus den zur Verfügung stehenden Filteroperatoren stets derjenige ausgewählt werden, welcher die zum jeweiligen Beleuchtungsszenario gehörige Hell- Dunkel-Grenze mit der höchsten Verlässlichkeit im Gesamt-Ergebnisbild abbildet und somit die genauesten Ergebnisse ermöglicht.
Um die Genauigkeit der Ermittlung der Hell-Dunkel-Grenze weiter zu erhöhen, werden die erfassten Bilder gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Mittelwert-Varianz-Normierung normiert und/oder gefaltet. Die Mittelwert-Varianz- Normierung ermöglicht dabei zum einen eine genaue Auswertung von Bildbereichen mit einer homogenen Helligkeitsverteilung und zum anderen eine Eliminierung von auftretenden Störungen, insbesondere zwischen den mehreren zweiten Ergebnisbildern, welche zu dem Gesamt-Ergebnisbild zusammengesetzt werden.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zum Justieren zumindest einer Lichteinheit und/oder eines Scheinwerfers sieht vor, dass mittels zumindest einer aktivierten
Lichtquelle zumindest eine, eine spezifische Lichtfunktion charakterisierende
Lichtverteilung der Lichteinheit erzeugt wird. Hierbei wird zumindest ein Bild der
Lichtverteilung mittels zumindest einer Bilderfassungseinheit des Fahrzeugs erfasst und durch eine Auswertung des zumindest einen erfassten Bildes in einer Bildauswerteeinheit wird eine horizontale und/oder vertikale Position zumindest eines vorgegebenen Teils der Lichtverteilung ermittelt und mit einer vorgegebenen horizontalen und/oder vertikalen Sollposition verglichen, wobei bei einer Abweichung der ermittelten Position von der vorgegebenen Sollposition eine Hinweismeldung an einen Fahrzeugführer generiert wird und/oder Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit angesteuert werden.
Das Verfahren ermöglicht eine einfache und exakte Überprüfung einer Einstellung der Lichteinheit und/oder des Scheinwerfers des Fahrzeugs im Betrieb des Fahrzeugs, wobei diese Überprüfung vorzugsweise automatisch durchgeführt wird. Wird eine Fehlstellung der Lichteinheit bzw. des Scheinwerfers erkannt, wird diese entweder durch ein automatisches Justieren der Lichteinheit bzw. des Scheinwerfers korrigiert oder es kann beispielsweise eine Warnmeldung generiert werden, welche zu einem Werkstattbesuch auffordert. Auf diese Weise sind eine korrekte Einstellung der Lichteinheit und dadurch eine optimale Ausleuchtung einer Umgebung des Fahrzeugs sichergestellt, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. Dadurch ist eine Verkehrssicherheit sowohl für das Fahrzeug als auch für andere Verkehrteilnehmer erhöht. Die Überprüfung kann mittels des Verfahrens regelmäßig durchgeführt werden, so dass bei einer Fehlstellung der Lichteinheit und/oder des Scheinwerfers ein sofortiges Justieren ermöglicht wird. Auf diese Weise wird eine ordnungsgemäße Funktion der Lichteinheit und/oder des
Scheinwerfers sichergestellt, d. h. eine maximal mögliche Helligkeit für einen
Fahrzeugführer bei einer minimal möglichen Blendung anderer Verkehrsteilnehmer.
Als Bilderfassungseinheit ist insbesondere eine am Fahrzeug angeordnete Kamera verwendbar, beispielsweise eine so genannte Mehrzweck-Kamera,
Nahbereichs-Infrarotkamera und/oder Fernbereichs-Infrarotkamera, insbesondere für Nachtsichtfunktionen, des Weiteren aber auch ein Radar- und/oder Lidarsystem.
Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug eine Mehrzahl derartiger Bilderfassungseinheiten auf, welche für das Verfahren genutzt werden. Es können hierfür insbesondere
Bilderfassungseinheiten genutzt werden, welche ohnehin bereits für andere Zwecke am Fahrzeug installiert sind, insbesondere eine Bilderfassungseinheit eines
Lichtassistenzsystems des Fahrzeugs, um Objekte in einem Umfeld des Fahrzeugs, insbesondere Objekte vor dem Fahrzeug zu erfassen, beispielsweise
entgegenkommende oder vorausfahrende andere Fahrzeuge. Um eine Blendung dieser anderen Objekte zu vermeiden, wird dann in eine andere Lichtverteilung umgeschaltet und/oder es wird die jeweilige Lichtverteilung von dem jeweiligen erfassten Objekt weg geschwenkt. Auch eine so genannte Gefahrenlichtfunktion, d. h. ein gezieltes Anleuchten eines Objektes, mit welchem eine Kollisionsgefahr besteht, wird mittels des
Lichtassistenzsystems und der Bilderfassungseinheit ermöglicht. Des Weiteren kann die im Verfahren zu nutzende Bilderfassungseinheit am Fahrzeug beispielsweise auch für eine Umgebungserfassung zur Kollisionsvermeidung als Teil einer
Parkassistenzvorrichtung und/oder einer Verkehrsüberwachungs- und
Unfallvermeidungsvorrichtung vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise wird mittels der zumindest einen aktiven Lichtquelle keine zusätzliche Justiermarkierung im Lichtbild der aktiven Lichtquelle erzeugt, sondern es wird die schon vorhandene Lichtverteilung der aktiven Lichtquelle zur Justierung genutzt.
In einer einfach durchzuführenden Ausführungsform des Verfahrens, welche sich zum Beispiel zum Justieren der Lichteinheit oder einer Mehrzahl von Lichteinheiten des Fahrzeugs in einer Werkstatt eignet, wird das Fahrzeug vor einem ebenen Kalibrierschirm z.B. einer Wand platziert, vorzugsweise in einer Entfernung von fünf bis zehn Metern zur Wand und möglichst derart, dass die Wand im Wesentlichen senkrecht zu einer
Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist.
Der Kalibrierschirm bzw. die Wand weist vorzugsweise Markierungen auf, so genannte Kalibriertargets oder Kalibriermarken, über welche mittels der Bilderfassungseinheit der Abstand des Fahrzeugs zur Wand und eine mögliche Fehlausrichtung des Fahrzeugs zur Wand ermittelt werden können, so dass das Fahrzeug in einem exakten Abstand und einem exakten Winkel zur Wand positioniert werden kann und so dass die genaue Lage der Kalibriertargets in Relation zur Kamera und damit zum Fahrzeug ermittelt werden kann.
Mittels der Lichteinheiten bzw. mittels deren Lichtquellen wird die Lichtverteilung erzeugt und damit die Wand angestrahlt. Auf der Wand ist insbesondere eine Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung sehr kontrastreich und einfach zu erkennen und mittels der
Bilderfassungseinheit zu erfassen. Durch eine exakte Positionierung des Fahrzeugs vor der Wand erscheint die Lichtverteilung und dadurch auch die Hell-Dunkel-Grenze bei einer korrekt justierten Lichteinheit an einer vorgegebenen Stelle auf der Wand, welche beispielsweise mittels einer entsprechenden Markierung gekennzeichnet ist und welche der Bildverarbeitungseinheit bekannt ist. Dies kann durch Auswertung des mittels der Bilderfassungseinheit erfassten Bildes ermittelt werden. Wird durch die Auswertung des Bildes ermittelt, dass die Lichteinheit nicht korrekt ausgerichtet ist, so ist sie anhand der Markierung auf der Wand auf einfache Weise horizontal und/oder vertikal justierbar. In der Werkstatt ist dies beispielsweise durch ein manuelles Justieren möglich.
Um beispielsweise menschliche Fehler auszuschließen und das Justieren zu
vereinfachen, ist ein automatisches Justieren sinnvoll. Dazu werden entsprechende Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten angesteuert und die Lichteinheiten dadurch automatisch justiert. Angesteuert werden einerseits die Kamera als Positionierungshilfe für das Fahrzeug bei der Lichtjustage und andererseits die automatische Auswertung der Hell/Dunkelgrenze, bei der die entsprechenden
Abweichungen gespeichert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Erfassen des zumindest einen Bildes der Lichtverteilung mittels der zumindest einen
Bilderfassungseinheit des Fahrzeugs eine optische Achse der zumindest einen
Lichteinheit von einer Ausgangsstellung aus um einen vorgegebenen Wert vertikal geschwenkt. Die Ausgangsstellung kann beispielsweise eine Normalstellung der
Lichteinheit sein, bei welcher die Lichtverteilung oder spezifische Merkmale der
Lichtverteilung, beispielsweise die Hell-Dunkel-Grenze, in einer relativ großen Entfernung vor dem Fahrzeug und mit einem relativ geringen Kontrast von einem Fahrbahnbelag reflektiert werden.
Die optische Achse wird von dieser Ausgangsstellung soweit vertikal nach unten geschwenkt, dass die Lichtverteilung der Lichteinheit möglichst nah am Fahrzeug, aber noch in einem Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit vom Fahrbahnbelag reflektiert wird. Auf diese Weise ist die Lichtverteilung und insbesondere sind deren spezifische Merkmale wesentlich kontrastreicher von der Bilderfassungseinheit erfassbar und von der Auswerteeinheit auswertbar. Das vertikale Schwenken der optischen Achse wird beispielsweise mittels einer automatischen Leuchtweitenregulierung des Fahrzeugs durchgeführt, welche bei Fahrzeugen mit Gasentladungslampen oder LED-Leuchtmitteln ohnehin im Fahrzeug installiert ist. Diese Leuchtweitenregulierung wird üblicherweise mittels Schrittmotoren durchgeführt, so dass die Leuchtweite sehr exakt eingestellt werden kann und auf diese Weise auch die optische Achse der Lichteinheit um den vorgegebenen Wert geschwenkt werden kann. Nach Durchführung des Verfahrens, d. h. nach der Überprüfung der Position der Lichtverteilung und gegebenenfalls nach einer automatischen Justierung der Lichteinheit wird die optische Achse wieder in die
Normalstellung vertikal zurückgeschwenkt, so dass die Lichteinheit für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs einsatzbereit ist.
Zweckmäßigerweise wird vor der Ermittlung der horizontalen und/oder vertikalen Position zumindest eines vorgegebenen Teils der Lichtverteilung überprüft, ob ein relevanter Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit frei von Hindernissen ist, welche die
Ermittlung der horizontalen und/oder vertikalen Position zumindest eines vorgegebenen Teils der Lichtverteilung verfälschen würden. Werden derartige Hindernisse erfasst, so wird keine Positionsermittlung der Lichtverteilung durchgeführt. Wird die Lichtverteilung und werden insbesondere deren spezifische Merkmale nicht vom flachen Fahrbahnbelag, sondern von Hindernissen reflektiert, so werden möglicherweise falsche Positionen der spezifischen Merkmale ermittelt und dadurch eine Fehleinstellung der Lichteinheit diagnostiziert, welche real jedoch nicht vorliegt. Dies könnte zu einer Falschjustierung der Lichteinheit führen, welche durch das Ermitteln der Hindernisse verhindert wird.
Vorzugsweise wird das Verfahren unmittelbar nach einem Motorstart des Fahrzeugs durchgeführt. Auf diese Weise wird die Lichteinheit des Fahrzeugs zu jedem Fahrtantritt überprüft und entweder automatisch justiert, wenn es erforderlich ist, oder der
Fahrzeugführer zumindest auf eine erforderliche Justierung hingewiesen. Dadurch wird ein längeres Fahren mit einer falsch eingestellten Lichteinheit vermieden, wodurch eine nicht optimale Helligkeit für den Fahrzeugführer und eine Blendung anderer
Verkehrsteilnehmer vermieden werden. Vorzugsweise wird das Verfahren unmittelbar nach dem Motorstart und einer unmittelbar danach stattfindenden Selbstreferenzierung der Lichteinheit durchgeführt. Eine derartige Selbstreferenzierung wird bei Fahrzeugen durchgeführt, welche die automatische Leuchtweitenregulierung aufweisen, um eine einer Fahrzeughöhe und Fahrzeugneigung entsprechenden Leuchtweite einzustellen.
Insbesondere wenn während der Durchführung des Verfahrens die optische Achse der Lichteinheit von der Ausgangsstellung aus, beispielsweise von der Normalstellung aus, vertikal nach unten geschwenkt wird, wird zweckmäßigerweise das Verfahren nur durchgeführt, wenn das Fahrzeug steht, da in diesem Fall die Umgebung des Fahrzeugs nur sehr eingeschränkt ausgeleuchtet wird. Bei fahrendem Fahrzeug würde dies zu einer Gefährdung von Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs und von anderen Verkehrsteilnehmern aufgrund mangelnder Sicht des Fahrzeugführers führen. Alternativ wird das Verfahren nur durchgeführt, wenn sich das Fahrzeug bei Dunkelheit geradlinig und gleichförmig auf trockener Fahrbahn bewegt. Dieser Zustand kann mit vorhandenen Sensoren (Inertialsensor und Regen-Licht-Sensor) leicht bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die optische Achse der Lichteinheit während des Verfahrens nicht um den vorgegebenen Wert vertikal geschwenkt wird, da dann während der Durchführung des Verfahrens eine Ausleuchtung der Umgebung des Fahrzeugs mit der Lichteinheit nicht oder nur unwesentlich eingeschränkt wird. Vorteilhaft bei dieser Lösung ist, dass ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs nicht behindert wird.
Beispielsweise muss der Fahrzeugführer nicht warten, bis das Verfahren abgeschlossen ist und die optische Achse der Lichteinheit wieder in die Normalstellung geschwenkt ist, bevor er das Fahrzeug bewegen kann. Dies ermöglicht es, das Verfahren regelmäßig durchzuführen und auf diese Weise die exakte Positionierung der Lichtverteilung in regelmäßigen und kurzen Abständen zu überprüfen und gegebenenfalls automatisch zu justieren. Die geradlinige gleichförmige Bewegung bei Dunkelheit ermöglicht eine gute Erfassung der Lichtverteilung mittels der Bilderfassungseinheit und deren gute und exakte Auswertung auf einfache Weise.
Als Lichtverteilung wird bevorzugt eine Abblendlichtverteilung, eine durch vertikales Schwenken der optischen Achse in Richtung des Fahrzeugs verschobene
Abblendlichtverteilung oder auf diese Weise verschobene andere Lichtverteilungen, eine Landstraßenlichtverteilung, eine Teilfernlichtverteilung, eine Fernlichtverteilung, eine Autobahnlichtverteilung, eine Gefahrenlichtverteilung und/oder eine
Fadenkreuzlichtverteilung erzeugt. Diese Lichtverteilungen charakterisieren jeweils spezifische Lichtfunktionen der Lichteinheit. Die Lichtverteilungen sind beispielsweise mittels schwenkbarer Lichtquellen und/oder Lichteinheiten, mittels Blenden und/oder Walzen in den Lichteinheiten und/oder mittels einer Vielzahl von Lichtquellen erzeugbar, welche dann bevorzugt als Licht emittierende Dioden (LED) ausgebildet sind und zweckmäßigerweise in einem so genannten LED-Array angeordnet sind, d. h.
beispielsweise sind eine Mehrzahl von Licht emittierenden Dioden nebeneinander und eine Mehrzahl von Reihen nebeneinander angeordneter Licht emittierender Dioden untereinander angeordnet, wobei vorzugsweise jede der Licht emittierenden Dioden einzeln schaltbar ist. Mittels derartiger LED-Arrays sind des Weiteren eine Vielzahl von weiteren Lichtverteilungen erzeugbar, mittels derer eine genaue horizontale und/oder vertikale Positionsbestimmung der jeweiligen Lichtverteilung und dadurch eine exakte Justierung der Lichteinheit möglich ist. Insbesondere ist mittels derartiger LED-Arrays die
Fadenkreuz-Lichtverteilung auf einfache Weise erzeugbar. Mit dieser
Fadenkreuz-Lichtverteilung ist die Position der Lichtverteilung auf besonders einfache und exakte Weise ermittelbar und dadurch die Lichteinheit auf besonders einfache Weise exakt justierbar. Die Lichtverteilungen sind durch Verwendung von Mitteln zum
horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten horizontal und/oder vertikal ausrichtbar, wobei die Mittel beispielsweise Elektromotoren und eine entsprechende Mechanik für eine automatische Leuchtweitenregulierung und/oder für ein horizontales und/oder vertikales Schwenken der Lichteinheiten sind.
Vorteilhafterweise wird ein erstes Bild von der Autobahnlichtverteilung erfasst, in die Landstraßenlichtverteilung umgeschaltet und ein zweites Bild erfasst und wieder in die Autobahnlichtverteilung umgeschaltet und ein drittes Bild erfasst, wobei mittels der Bildauswerteeinheit ein Mittelwertbild des ersten und dritten Bildes gebildet wird und ein Differenzbild des Mittelwertes und des zweiten Bildes ermittelt wird. Durch die Bildung des Mittelwertbildes werden Änderungen einer Szenerie während der Bilderfassung reduziert. Nach Bildung der Differenz, d. h. des Differenzbildes der Autobahnlichtverteilung und der Landstraßenlichtverteilung, bleiben nur noch ein heller Fleck in einer Bildmitte des Differenzbildes der Autobahnlichtverteilung und der Landstraßenlichtverteilung und ein weit entfernter heller Bereich, welche aus einem hellen Zusatzanteil der
Autobahnlichtverteilung gegenüber der Landstraßenlichtverteilung resultieren, da durch die Differenzbildung gleich helle Anteile verschwinden.
Zusätzlich bleiben Inhomogenitäten, insbesondere in einem Messintervall überfahrene Markierungen, erhalten, diese sind aber von der Bildauswerteeinheit mittels
entsprechender Bildverarbeitungsalgorithmen leicht erkennbar. Insbesondere die
Sollposition eines Schwerpunktes des hellen Flecks ist bekannt und kann mit der aktuell ermittelten Position im Differenzbild der Autobahnlichtverteilung und der
Landstraßenlichtverteilung verglichen werden. Zusätzlich kann eine Mittelwertbildung über eine Mehrzahl auf diese Weise ermittelter Differenzbilder der Autobahnlichtverteilung und der Landstraßenlichtverteilung erfolgen, um eine Genauigkeit zu erhöhen und
Inhomogenitäten zu entfernen. Die kurzzeitige Abschaltung der Autobahnlichtverteilung ist kaum wahrnehmbar, trotzdem wird vorzugsweise dem Fahrzeugführer vorher ein entsprechender Hinweis beispielsweise in einem Kombiinstrument des Fahrzeugs angezeigt, um diesen durch die Deaktivierung nicht zu irritieren.
Sollten die ermittelte vertikale Position des Schwerpunktes des hellen Flecks im
Differenzbild der Autobahnlichtverteilung und der Landstraßenlichtverteilung nicht mit der entsprechenden vorgegebenen Sollposition übereinstimmen, so wird auch hier entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die Lichteinheit justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten angesteuert und die
Lichteinheiten werden auf diese Weise automatisch justiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Bildern erfasst und aus den erfassten Bildern oder aus jeweils zumindest einem Bildbereich der erfassten Bilder wird ein Mittelwert gebildet. Durch diese Mittelwertbildung von einer Mehrzahl erfasster Bilder werden Inhomogenitäten iterativ aus dem Mittelwertbild entfernt, während konstante Anteile, insbesondere die Hell-Dunkel-Grenze, klarer hervortreten. Insbesondere die Position eines horizontalen Anteils der Hell-Dunkel-Grenze ist dann mittels herkömmlicher Bildanalysemittel, wie zum Beispiel einer Differenzierung einer Intensitätsverteilung im Mittelwertbild, von der Bildauswerteeinheit auswertbar und ermittelbar.
In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens wird dabei von der Teilfernlichtverteilung in die Fernlichtverteilung oder umgekehrt umgeschaltet, wobei ein erstes Bild vor der Umschaltung und ein zweites Bild nach der Umschaltung erfasst wird. Auch damit wird im Fahrbetrieb des Fahrzeugs die horizontale Ausrichtung der Lichteinheit durch eine horizontale Positionsbestimmung der Teilfernlichtverteilung ermöglicht und
gegebenenfalls deren Justierung ermöglicht. Wenn die Vorraussetzungen erfüllt sind, d. h., das Fahrzeug befindet sich im Fahrzeugzustand "geradlinig gleichförmige
Bewegung in Dunkelheit auf trockener Fahrbahn" und des Weiteren wird entweder von der Teilfernlichtverteilung in die Fernlichtverteilung oder umgekehrt umgeschaltet, erfasst die Bilderfassungseinheit ein erstes Bild vor der Umschaltung und ein zweites Bild nach der Umschaltung. Eine Soll-Lage vertikaler Schattenkanten ist vorgegeben. Danach wird mittels der Bildauswerteeinheit ein Differenzbild aus den beiden Bildern der
Teilfernlichtverteilung und der Fernlichtverteilung gebildet, wobei gleich bleibende Anteile der beiden Bilder verschwinden und im Differenzbild der Teilfernlichtverteilung und der Fernlichtverteilung nicht mehr dargestellt werden. Dadurch treten die vertikalen
Schattenkanten stark hervor, so dass deren Position durch Bildauswertung des
Differenzbildes der Teilfernlichtverteilung und der Fernlichtverteilung in der
Bildauswerteeinheit bestimmt werden kann. Des Weiteren ist auch die Position einer horizontalen Schattenkante auf diese Weise ermittelbar.
Sollten die ermittelten vertikalen und/oder die horizontalen Positionen der
Hell-Dunkel-Grenze bzw. der Schattenkanten nicht mit entsprechenden vorgegebenen Sollpositionen übereinstimmen, so wird auch hier entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die
Lichteinheiten justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten angesteuert und die Lichteinheiten werden auf diese Weise automatisch justiert.
In einer Werkstatt kann mit einem ebenen Kalibrierschirm, dessen ebene Fläche auch den Leuchtbereich der Scheinwerfer und/oder der Lichteinheit (4) umfasst, eine Justierung erfolgen. Hierbei werden Kalibriermarken zur Positionsbestimmung des ebenen
Kalibrierschirms relativ zur Kamera oder Bilderfassungseinheit verwendet und auf der ebenen Fläche die Position der aktuellen Lichtverteilung der mindestens einen
Leuchteinheit, Lichteinheit oder des Scheinwerfers bestimmt und mit einer Sollposition verglichen.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass mittels der Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst wird, wobei anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug der Scheinwerfer und/oder die Lichteinheit kalibriert und/oder justiert werden.
Dabei werden mittels der Erfassungseinheit ein erstes Referenzbild einer
Abblendlichtverteilung und ein zweites Referenzbild einer Femlichtverteilung erfasst, wobei das erste Referenzbild unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite
Referenzbild unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung und der Fernlichtverteilung erfasst wird und aus den Referenzbildern ein gemeinsames Korrelationsbild erzeugt wird, wobei anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung und der Fernlichtverteilung in dem Korrelationsbild eine globale Position zumindest einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze der
Abblendlichtverteilung ermittelt wird, wobei die ermittelte globale Position mit einer Soll- Position verglichen wird und bei einer dabei ermittelten Abweichung der Scheinwerfer und/oder die Lichteinheit kalibriert und/oder justiert wird.
Das weitergebildete Verfahren ermöglicht während eines Betriebs des Fahrzeugs eine stetige Justierung und Kalibrierung des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit. Somit sind stets eine optimale Einstellung des Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit und daraus folgend eine optimale Ausleuchtung der Umgebung des Fahrzeugs sichergestellt.
Aufgrund dieser optimalen Ausleuchtung ist eine Sicht des Fahrers des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Vermeidung einer Blendung von anderen Verkehrsteilnehmern,
insbesondere von Verkehrsteilnehmern im Gegenverkehr des Fahrzeugs, maximiert. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind keine Veränderungen am
Scheinwerfer bzw. der Lichteinheit erforderlich. Auch ist keine spezielle und aufwendige Spezialsensorik zur Erfassung der Lichtverteilungen erforderlich, da eine bereits im Fahrzeug vorhandene Nachtsichtkamera und/oder eine Multifunktionskamera zur
Erfassung der Umgebung verwendet werden kann. Somit ist das Verfahren mit geringem Aufwand und geringen Kosten realisierbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch ein erstes Referenzbild einer vor einem Fahrzeug befindlichen
Umgebung bei aktivierter Abblendlichtverteilung,
Fig. 2 schematisch ein zweites Referenzbild der vor dem Fahrzeug befindlichen
Umgebung gemäß Figur 1 bei aktivierter Fernlichtverteilung,
Fig. 3 schematisch ein aus den Referenzbildern erzeugtes Korrelationsbild,
Fig. 4 schematisch einen ersten Bildausschnitt des Korrelationsbildes gemäß Figur 3,
Fig. 5 schematisch einen zweiten Bildausschnitt eines Korrelationsbildes, schematisch einen aus dem Korrelationsbild gemäß Figur 3 mittels eines Tiefpassfilters ermittelten dritten Bildausschnitt, schematisch einen Verlauf einer Übereinstimmung eines Neigungswinkels zumindest eines Scheinwerfers mit erfassten Bildinformationen, schematisch einen Verlauf einer globalen Position einer Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung in Abhängigkeit von einer Entfernung vom Scheinwerfer, schematisch einen Verlauf der globalen Position der Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel des Scheinwerfers. eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, eine schematische Darstellung einer Teilfernlichtverteilung auf einer Wand, eine schematische Darstellung einer Landstraßenlichtverteilung, eine schematische Darstellung einer Autobahnlichtverteilung, eine schematische Darstellung einer Differenzlichtverteilung, eine schematische Darstellung einer Teilfernlichtverteilung, eine schematische Darstellung eines vertikalen Schwenkens einer optischen Achse einer Lichteinheit, eine schematische Darstellung einer aus einem Schwenken einer optischen Achse resultierenden verschobenen Abblendlichtverteilung,
Fig. 18 schematisch einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 19 schematisch einen Vergleich zwischen einem Abstand einer Hell-Dunkel- Grenze einer Lichtverteilung zu einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs und deren Abbildung in einem mittels einer Erfassungseinheit erfassten Bild,
Fig. 20 schematisch einen Vergleich einer Rohwertansteuerung von Stellmotoren einer Leuchtweitenregelung und einer Leuchtweite für vier Lichtmodule eines Scheinwerfer-Paares,
Fig. 21 schematisch einen Vergleich zwischen einer gemessenen Leuchtweite und einer Leuchtweitenregelungs-Ansteuerung eines Lichtmoduls,
Fig. 22 schematisch ein mittels der Erfassungseinheit gemäß Figur 18 im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs bei einem Neigungswinkel des Scheinwerfers von 4,5 % aufgenommenes Bild,
Fig. 23 schematisch ein mittels der Erfassungseinheit gemäß Figur 18 im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs bei einem Neigungswinkel des Scheinwerfers von 6,0 % aufgenommenes Bild,
Fig. 24 schematisch ein aus einem aufgenommenen Bild weiterverarbeitetes Gesamt- Ergebnisbild und
Fig. 25 schematisch ein über fünf Ergebnisbilder gemitteltes Gesamt-Ergebnisbild eines baryzentrischen Kantenoperators.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein erstes Referenzbild B1 einer vor einem nicht gezeigten Fahrzeug befindlichen Umgebung bei aktivierter Abblendlichtverteilung AV dargestellt. Figur 2 zeigt ein zweites Referenzbild B2 der vor dem Fahrzeug befindlichen Umgebung bei aktivierter Fernlichtverteilung FV und in Figur 3 ist ein aus den Referenzbildern B1 , B2 erzeugtes Korrelationsbild KB dargestellt.
Die Referenzbilder B1 , B2 werden mittels einer nicht dargestellten, am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheit aufgenommen. Die Erfassungseinheit ist eine Kamera und insbesondere Bestandteil einer Fahrerassistenzvorrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise eines Spurassistenten, Nachtsichtassistenten, Einparkassistenten, eines Abstandsregeltempomaten und/oder einer Vorrichtung zur Erfassung von
Verkehrszeichen.
Die dargestellte Abblendlichtverteilung AV und die Fernlichtverteilung FV werden mittels zweier nicht näher dargestellter Scheinwerfer des Fahrzeugs erzeugt. Die Scheinwerfer weisen ein oder mehrere Leuchtmittel auf, wobei die Leuchtmittel Glühlampen,
Halogenlampen, Gasentladungslampen und/oder Leuchtdioden sind.
Um eine optimale Ausleuchtung vor dem Fahrzeug mit einer maximalen Sicht für den Fahrer bei gleichzeitiger Vermeidung einer Blendung von anderen Verkehrsteilnehmern zu realisieren, ist es erforderlich, dass die Scheinwerfer optimal ausgerichtet, d. h. justiert sind.
Hierzu werden die Scheinwerfer während der Herstellung des Fahrzeugs oder bei einer Wartung mittels eines Einstellgerätes, eines so genannten Lichtsammeikastens, justiert. Das Einstellgerät wird in definierter Position vor oder am unbeladenen Fahrzeug montiert. Durch Vergleich eines Scheinwerferlichtbündels mit einer Markierung an dem
Einstellgerät wird eine Abweichung ermittelt, welche durch manuelle Justage von
Stellschrauben am Scheinwerfergehäuse minimiert wird.
Weiterhin ist am Fahrzeug ein vom Fahrersitz aus bedienbarer vertikaler Positionsgeber zur Leuchtweitenregelung vorgesehen. Mittels des Positionsgebers wird eine Leuchtweite des von den Scheinwerfern erzeugten Lichts insbesondere unterschiedlichen Beladungen des Fahrzeugs und daraus resultierenden Absenkungen des Hecks angepasst.
Ist das Fahrzeug mit intensiven Lichtquellen, wie beispielsweise Scheinwerfern mit Xenonleuchtmitteln ausgerüstet, erfolgt eine automatische Einstellung der Leuchtweite, mittels welcher zusätzlich höherdynamische Fahrzeugnickwinkeländerungen beim Beschleunigen und Verzögern des Fahrzeugs ausgeglichen werden.
Weiterhin sind mittels der Scheinwerfer in nicht näher dargestellter Weise ein Teilfernlicht und ein Gefahrenmarkierungslicht erzeugbar, wobei zur optimalen Funktion dieser zusätzlich zu der vertikalen auch eine horizontale Einstellung bzw. Justage der
Scheinwerfer durchgeführt wird. Da sich die Einstellung der Scheinwerfer während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs, insbesondere aufgrund von Vibrationen und Stößen verändert, wird eine automatische Justierung während des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt, so dass stets eine optimale Einstellung der Scheinwerfer vorliegt.
Um die Scheinwerfer sowohl horizontal als auch vertikal justieren zu können, ist zunächst eine Kalibrierung derselben erforderlich. Hierzu wird mittels der Scheinwerfer ein definiertes Lichtmuster auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug erzeugt, welches mittels der Erfassungseinheit erfasst wird. Anhand der Position des Lichtmusters relativ zum
Fahrzeug werden die Scheinwerfer kalibriert.
Eine mögliche Situation, bei der ein hoher Kontrast zur Messung der Horizontaleinstellung der Scheinwerfer auftritt, ist eine Anpassung eines adaptiven Kurvenlichts des Fahrzeugs. Da dem Scheinwerfersteuergerät in dieser Situation bekannt ist, auf welchen Schielwinkel beide Scheinwerfer eingestellt sind, kann diese Situation zur Ermittlung der Grundstellung des Scheinwerferschielwinkels ausgenutzt werden.
Zur Messung der Vertikaleinstellung eignet sich insbesondere ein Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV, wobei der Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV auch zur Ermittlung der Horizontaleinstellung der Scheinwerfer verwendbar ist. Zur robusten Messung von Sprüngen in einer örtlichen oder zeitlichen Lichtverteilung ist es besonders vorteilhaft, eine Situation mit größtmöglichem Kontrast auszuwählen. Dieser Kontrast ist bei dem Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV gegeben.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass aufgrund der Verwendung des Wechsels zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV keine besonders ausgezeichnete Kalibriermuster bzw. Lichtmuster zusätzlich erzeugt werden, was den Fahrer des Fahrzeugs von seiner Fahraufgabe ablenken könnte.
Zur Kalibrierung der Scheinwerfer wird mittels der Erfassungseinheit das erste
Referenzbild B1 der Umgebung des Fahrzeugs mit der Abblendlichtverteilung AV und das zweite Referenzbild B2 der Umgebung des Fahrzeugs mit der Fernlichtverteilung FV erfasst. Die Erfassung erfolgt dabei in der Art, dass das erste Referenzbild B1 unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite Referenzbild B2 unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV erfasst wird. Das Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV erfolgt automatisch anhand einer so genannten Lichtassistenzvorrichtung, wobei mittels einer Kamera, insbesondere der Erfassungseinheit zur Erfassung der
Referenzbilder B1 , B2, die Szenerie vor dem Fahrzeug erfasst und anschließend mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet wird. Bei einer möglichen Blendung anderer
Verkehrsteilnehmer erfolgt selbsttätig, d. h. ohne Eingreifen des Fahrzeugführers, die Einstellung der Lichtverteilung der Scheinwerfer. Mittels derartiger
Lichtassistenzvorrichtungen werden dabei hochfrequente Wechsel der Außenbeleuchtung herbeigeführt, welche sich besonders zur Verwendung bei der Justierung der
Scheinwerfer nach dem im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren und dessen Ausgestaltungen eignen, da durch eine Vielzahl von Messwerten in Verbindung mit einem Tiefpassfilter eine besonders robuste Messung der Scheinwerfereinstellung durchführbar ist.
Alternativ oder zusätzlich ist eine Aktivierung und Deaktivierung der
Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV manuell, insbesondere über einen Lenkstockschalter, durch den Fahrer des Fahrzeugs möglich.
Sowohl bei der automatischen Einstellung der Lichtverteilung als auch bei der manuellen Betätigung des Lenkstockschalters wird vor dem eigentlichen Umschaltvorgang zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV ein Signal an eine nicht gezeigte Steuereinheit übermittelt, welche die Erfassungseinheit zur Aufnahme des ersten Referenzbildes B1 ansteuert. Die Umschaltung von der Abblendverteilung AV auf die Fernlichtverteilung FV erfolgt dabei verzögert, d. h. erst nach der Erfassung des ersten Referenzbildes B1.
Unmittelbar nach dem Umschalten von der Abblendverteilung AV auf die
Fernlichtverteilung FV wird mittels der Erfassungseinheit das zweite Referenzbild B2 erfasst. Alternativ oder zusätzlich werden die Referenzbilder B1 , B2 auch bei einem Umschalten von der Fernlichtverteilung FV auf die Abblendlichtverteilung AV erfasst.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Umgebung des Fahrzeugs kontinuierlich mittels der Erfassungseinheit erfasst. Wird ein Wechsel zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV, insbesondere von einem Scheinwerfersteuergerät gemeldet, so wird ein Kamerabild in der Abblendlichtstellung als erstes Referenzbild B1 gekennzeichnet und ein Kamerabild in der Fernlichtstellung als zweites Referenzbild B2 gekennzeichnet. Aus den Referenzbildern B1 , B2 wird anschließend ein gemeinsames Korrelationsbild KB erzeugt, in welchem sowohl die Abblendlichtverteilung AV als auch die
Fernlichtverteilung FV enthalten sind. Aufgrund des sehr kleinen zeitlichen Abstands zwischen der Aufnahme der Bilder liegen lediglich vernachlässigbar kleine Änderungen in der Umgebung des Fahrzeugs vor, so dass die Abblendlichtverteilung AV und die Fernlichtverteilung FV im Wesentlich in der gleichen Umgebung erfasst werden.
Anhand von Kontrastverhältnissen zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV wird in dem Korrelationsbild KB eine globale Position POS9 einer das Lichtmuster bildenden Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung AV ermittelt.
Zur Ermittlung der globalen Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG wird ein besonders ausgezeichneter Bildausschnitt BA1 als so genannte "Region of interest" (kurz: ROI) gekennzeichnet. Durch einen Vergleich der Bilddaten aus den
Referenzbildern B1 , B2 innerhalb des Bildausschnitts BA1 wird ein starker Kontrast in den Bilddaten ersichtlich.
Dieser Kontrast stellt die Hell-Dunkel-Grenze HDG des Scheinwerferkegels in der Abblendlichtstellung dar. Durch Verrechnung einer in Figur 4 näher dargestellten lokalen Position POS, der Hell-Dunkel-Grenze HDG im Bildausschnitt BA1 mit einer
Position POSB des Bildausschnittes BA1 im Korrelationsbild KB wird die globale
Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG im Korrelationsbild KB bestimmt. Die ermittelte globale Position POSg wird anschließend mit einer hinterlegten Soll-Position verglichen und bei einer daraus ermittelten Abweichung wird der Scheinwerfer automatisch, beispielsweise mittels Stellmotoren, justiert.
Hierzu wird unter Einbeziehung der bekannten Kalibrationsdaten der verwendeten Erfassungseinheit und einer so genannten Ground-Plane-Assumption, d. h. bei Annahme einer ebenen Fahrbahn, eine in Figur 8 näher dargestellte Entfernung E der Hell-Dunkel- Grenze HDG zu den Scheinwerfern ermittelt. Mittels dieser Entfernung E und der Kenntnis einer Einbauhöhe der Scheinwerfer wird ein in Figur 8 näher dargestellter Neigungswinkel α der Scheinwerfer berechnet.
Da durch die kontinuierliche Auswertung der Bilddaten eine Vielzahl an Messdaten des Neigungswinkels α erzeugt wird, wird durch Verwendung mittels nicht dargestellten Tiefpassfilters oder eines ähnlichen statistischen Auswertungsverfahrens ein Einfluss des Rauschens in den Referenzbildern B1 , B2 und dem Korrelationsbild KB minimiert. Da sich die Scheinwerfereinstellung durch mechanische Einflüsse, wie beispielsweise Vibrationen, nur in der Größenordnung mehrerer Wochen bei intensivem Fahrbetrieb verändert, überwiegen die Vorteile dieser statistischen Ausgleichsrechnung gegenüber einer NichtVerfügbarkeit einer möglichst aktuellen Messung. Durch zusätzliche Auswertung von Informationen einer dynamischen Leuchtweitenregelung, wie einem Zeitpunkt und einer Amplitude der Leuchtweitenregelung, werden hierdurch hervorgerufene Einflüsse in der Messung der Scheinwerfereinstellung in besonders vorteilhafter Weise kompensiert. Eine Möglichkeit stellt hierbei eine Korrektur der gemessenen Scheinwerfer-Einstellung um den Verstellweg der Leuchtweitenregelung dar. Dabei kann eine Messung bei aktiver automatischer Leuchtweitenregelung verworfen werden, so dass nur Messungen bei nivelliertem Fahrzeug erhalten werden.
Durch Auswertung der Informationen der Leuchtweitenregelung und zusätzlicher
Schätzung einer Fahrzeugeigenbewegung, beispielsweise anhand einer Auswertung von im Fahrzeug vorhandener Sensorik, wie einem Raddrehzahlmesser und/oder einem Lenkradwinkelmesser, lässt sich die Ground-Plane-Assumption in besonders vorteilhafter Weise evaluieren. Da die Entfernung E und eine Ablage der Hell-Dunkel-Grenze HDG bekannt sind, wird mit Hilfe der Fahrzeugeigenbewegungsschätzung festgestellt, ob dieser Bereich überfahren wird. Mittels einer Abfrage der Nivellierungsinformationen während des Zeitraums zwischen Messung und Überfahren der Hell-Dunkel-Grenze HDG wird ermittelt, ob es sich um eine ebene Fläche gehandelt hat. Andernfalls wird die Messung vorzugsweise verworfen.
Weiterhin wird durch Auswertung von Informationen eines automatischen
Abstandsregeltempomats oder eines Fernlichtassistenten sichergestellt, dass sich kein Fahrzeug zwischen den Scheinwerfern des Fahrzeugs und dem Auftreten der Hell- Dunkel-Grenze HDG in dem Bildausschnitt BA1 befindet. Aufgrund der Erkennung dieser dynamischen und erhabenen Objekte sind ungültige Messungen besonders einfach verwerfbar.
Alternativ oder zusätzlich wird mit Hilfe der vorausfahrenden Fahrzeuge die
Scheinwerfereinstellung vermessen. Bei einer ebenen, weitestgehend homogenen Rückfront des vorausfahrenden Fahrzeugs wird eine Projektion der Hell-Dunkel- Grenze HDG durch Kontrasterkennung in den Referenzbildern B1 , B2 bzw. dem
Korrelationsbild KB1 erfasst. Mittels einer Abstandsmessung, etwa anhand einer Sensorik des Abstandsregeltempomaten, wird ohne zeitliche Aufzeichnung eine Messung des Neigungswinkels α der Scheinwerfer vorgenommen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird eine Situation, in welcher ein geringer Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug besteht, beispielweise beim Warten an einer Ampel, zur Ermittlung des Neigungswinkels α verwendet, da durch die geringe Entfernung Störgrößen der Messung verringert sind.
Figur 4 zeigt den Bildausschnitt BA1 in einer Detaildarstellung, wobei der Kontrast zwischen der Abblendlichtverteilung AV und der Fernlichtverteilung FV und die somit sehr genau ermittelbare Hell-Dunkel-Grenze HDG verdeutlicht sind.
Figur 5 zeigt einen weiteren Bildausschnitt BA2 in einer Detaildarstellung, wobei dieser Bildausschnitt BA2 lediglich einen Bereich der Fernlichtverteilung FV ohne Kontrast zeigt.
Figur 6 zeigt ein aus dem Korrelationsbild KB mittels des Tiefpassfilters ermitteltes gefiltertes Bild GB, wobei ein Rauschen in dem Korrelationsbild KB minimiert ist.
Im Folgenden wird die Kalibrierung und Justierung der Scheinwerfer an einem Beispiel erläutert, bei welchem die Scheinwerfer als Leuchtmittel Leuchtdioden (= LED), insbesondere ein so genanntes LED-Array aufweisen.
Die Scheinwerfer bilden dabei ein frei programmierbares LED-Scheinwerfersystem, wobei jeder Scheinwerfer über vier aus den LED gebildeten Pixelzeilen verfügt. Zur Realisierung eines starken zeitlichen Kontrasts sind die zwei untersten Pixelzeilen auf ein
Abblendlichtmuster zur Erzeugung der Abblendlichtverteilung AV programmiert, wobei die unterste Pixelzeile alternierend eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Eine eingeschaltete Phase, in welcher die unterste Pixelzeile aktiviert ist bzw. eine ausgeschaltete Phase, in welcher die unterste Pixelzeile deaktiviert ist, weist jeweils eine Dauer von einer Sekunde auf.
Mittels eines Bildverarbeitungsverfahrens, welches im Folgenden näher beschrieben wird, wird als Hell-Dunkel-Grenze HDG eine Kante zwischen der untersten und der
zweituntersten Pixelzeile in dem Korrelationsbild KB einer im Fahrzeug montierten Kamera erfasst und ausgehend von der Kamerakalibierung wird der eingestellte
Neigungswinkel α der Scheinwerfer berechnet. Der Vorteil der hier dargestellten Implementierung besteht darin, dass eine explizite Festlegung der
Bildausschnitte BA1 , BA2 nicht erforderlich ist, sondern dass die Implementierung auf dem gesamten Korrelationsbild KB arbeitet.
Das erste Referenzbild B1 ist ein aufgenommenes Kamerabild bei vollständiger
Abblendlichtverteilung und das zweite Referenzbild B2 ist ein aufgenommenes
Kamerabild bei ausgeschalteter unterster Pixelzeile.
Bei der Berechnung des Korrelationsbildes KB aus den Referenzbildern B1 , B2 ergibt sich jeder Bildpunkt des Korrelationsbildes KB, auch als Pixel bezeichnet, aus einem
Korrelationskoeffizienten einer Nachbarschaft der Größe von 10 x 10 Pixeln der
Referenzbilder B1 , B2.
Weiterhin wird ein gefiltertes Bild GB aus einer Initialisierung aus dem ersten
Referenzbild B1 und einem anschließendem Auslöschen aller Pixel, welche an der zugehörigen Stelle in dem Korrelationsbild KB einen Eintrag größer als 0,3 aufweisen, gebildet. Dieses gefilterte Bild GB entspricht dem ersten Referenzbild B1 ohne die Bereiche, in welchem die Referenzbilder B1^B2 n einem gewissen Grad übereinstimmen.
Anschließend werden alle Pixel des gefilterten Bildes GB, welche kleiner als das 0,95- Quantil der Pixelwerte des gefilterten Bildes GB sind, auf Null gesetzt. Damit werden nur die hell ausgeleuchteten Bereiche in dem gefilterten Bild GB dargestellt. Mit anderen Worten: Im vorliegenden Fall enthalten nur die Bereiche in dem gefilterten Bild GB einen Eintrag ungleich Null, die mit der untersten Pixelzeile des Scheinwerfers zusammenfallen.
Zur Kompensation der Bewegung der Kamera durch die Fahrzeugeigenbewegung werden verschiedene Mittel zur Korrektur verwendet. Beispielsweise wird ein optischer Fluss bei der Berechnung des Korrelationsbildes KB berücksichtigt.
Mit Hilfe des gefilterten Bildes GB wird anschließend der vorliegende Neigungswinkel α der Scheinwerfer bestimmt. Dazu wird ein Vektor berechnet, welcher die Zeilensummen des gefilterten Bildes GB enthält. Aus den 0,05- und 0,95-Quantilen des Vektors werden eine obere und eine untere Grenze der untersten Pixelzeile des LED-Scheinwerfers im Korrelationsbild KB bestimmt.
Durch Variation des angenommenen Neigungswinkels α der Scheinwerfer wird mittels der Kalibrierdaten der Kamera die Projektionsfläche der untersten Pixelzeile des LED- Scheinwerfers im Korrelationsbild KB berechnet. Durch Berechnung einer Schnittmengenfläche zwischen dieser Projektion und der aus dem Vektor ermittelten Scheinwerferposition im Korrelationsbild KB wird eine Übereinstimmung f des
Neigungswinkels α mit den Bildinformationen, eine so genannte "Goodness of fit", für unterschiedliche Neigungswinkel α berechnet.
Figur 7 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Übereinstimmung f des Neigungswinkel α mit den Bildinformationen. Das Maximum der Übereinstimmung f gibt den gemessenen Neigungswinkel α an, für den sich eine bestmögliche Übereinstimmung f zwischen einem Scheinwerfermodell und den ausgewerteten Bilddaten ergibt.
In Figur 8 ist ein Verlauf der globalen Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung AV im Korrelationsbild KB in Abhängigkeit von der Entfernung E von den Scheinwerfern dargestellt. Diese Darstellung zeigt exemplarisch einen
Zusammenhang zwischen der Entfernung E der Hell-Dunkel-Grenze HDG zu den
Scheinwerfern und der resultierenden Bildzeile im Korrelationsbild KB, wobei aus der Darstellung eine Messgenauigkeit abschätzbar ist.
Bei einer Einbauhöhe der Scheinwerfer von 70 cm muss sich gemäß gesetzlicher Vorschriften die Hell-Dunkel-Grenze HDG in einer Entfernung E von 70 m vom
Scheinwerfer befinden. Anhand der Figur 8 zeigt sich, dass ein Unterschied von 6 Pixeln im Korrelationsbild KB ausreicht, um die Entfernung E der Hell-Dunkel-Grenze HDG von 70 m auf 90 m zu erhöhen.
Figur 9 zeigt einen Verlauf der globalen Position POSg der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Abblendlichtverteilung AV im Korrelationsbild KB in Abhängigkeit vom Neigungswinkel α der Scheinwerfer. Hierbei wird ersichtlich, dass die zuvor beschriebene Änderung der Entfernung E um 20 m bzw. 6 Pixel eine Änderung im Neigungswinkel α der Scheinwerfer von 0,1 entspricht. Dies verdeutlicht, dass in besonders vorteilhafter Weise zusätzlich wie bereits beschreiben eine zeitliche Glättung erforderlich ist.
Figur 10 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Bilderfassungseinheit 2, einer
Bildauswerteeinheit 3 und zwei Lichteinheiten 4. Die Lichteinheiten 4 weisen jeweils zumindest eine aktivierbare Lichtquelle auf. Mittels dieser Lichtquellen sind
Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' der Lichteinheiten 4 erzeugbar, welche spezifische Lichtfunktionen der Lichteinheiten 4 charakterisieren. Derartige
Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' sind beispielsweise eine in Figur 11 und Figur 15 dargestellte Teilfernlichtverteilung TL, eine in Figur 12 dargestellte
Landstraßenlichtverteilung LL und eine in Figur 13 dargestellte
Autobahnlichtverteilung AL. Die in Figur 11 dargestellte Landstraßenlichtverteilung LL ersetzt bei modernen Fahrzeugen 1 , welche mit einem Lichtassistenzsystem, etwa mit einem Scheinwerfer nach AFS-Standard (Advanced Frontlighting System), ausgerüstet sind, häufig eine in Figur 17 dargestellte herkömmliche Abblendlichtverteilung ABL. Daher kann für das im Folgenden beschriebene Verfahren, sollte die
Landstraßenlichtverteilung LL nicht verfügbar sein, alternativ zu dieser die herkömmliche Abblendlichtverteilung ABL verwendet werden.
Die Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' sind beispielsweise mittels schwenkbarer Lichtquellen und/oder Lichteinheiten 4, mittels Blenden und/oder Walzen in den
Lichteinheiten 4 und/oder mittels einer Vielzahl von Lichtquellen erzeugbar, welche dann bevorzugt als Licht emittierende Dioden (LED) ausgebildet sind und zweckmäßigerweise in einem so genannten LED-Array angeordnet sind, d. h. beispielsweise sind eine
Mehrzahl von Licht emittierenden Dioden nebeneinander und eine Mehrzahl von Reihen nebeneinander angeordneter Licht emittierender Dioden untereinander angeordnet, wobei vorzugsweise jede der Licht emittierenden Dioden einzeln schaltbar ist.
Mittels derartiger LED-Arrays sind des Weiteren eine Vielzahl von hier nicht näher dargestellten weiteren Lichtverteilungen erzeugbar, mittels derer eine genaue horizontale und/oder vertikale Positionsbestimmung der jeweiligen Lichtverteilung und dadurch eine exakte Justierung der Lichteinheit 4 möglich ist. Eine derartige weitere Lichtverteilung ist beispielsweise ein Fadenkreuz. Die Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' sind durch Verwendung von Mitteln zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der
Lichteinheiten 4 horizontal und/oder vertikal ausrichtbar, wobei die Mittel beispielsweise Elektromotoren und eine entsprechende Mechanik für eine automatische
Leuchtweitenregulierung und/oder für ein horizontales und/oder vertikales Schwenken der Lichteinheiten 4 sind.
Die Bilderfassungseinheit 2 wird beispielsweise für das Lichtassistenzsystem des
Fahrzeugs 1 genutzt, um Objekte O in einem Umfeld des Fahrzeugs 1 , insbesondere, wie in Figur 15 dargestellt, Objekte O vor dem Fahrzeug 1 , zu erfassen, beispielsweise entgegenkommende oder vorausfahrende andere Fahrzeuge. Um eine Blendung dieser anderen Objekte O zu vermeiden, wird in eine andere
Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABL' umgeschaltet und/oder es wird die jeweilige
Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABL' von dem jeweiligen erfassten Objekt O weg geschwenkt. Auch eine so genannte Gefahrenlichtfunktion, d. h. ein gezieltes Anleuchten eines Objektes O, mit welchem eine Kollisionsgefahr besteht, wird mittels des
Lichtassistenzsystems und der Bilderfassungseinheit 2 ermöglicht.
Derartige Bilderfassungseinheiten 2, welche am Fahrzeug 1 einsetzbar sind, sind beispielsweise so genannte Mehrzweck-Kameras, Nahbereichs-Infrarotkameras,
Fembereichs-Infrarotkameras, insbesondere für Nachtsichtfunktionen, und des Weiteren auch Radar- und Lidarsysteme. Insbesondere für ein derartiges Lichtassistenzsystem ist eine sehr exakte Ausrichtung der Bilderfassungseinheit 2 bzw. der Mehrzahl von
Bilderfassungseinheiten 2 und der Lichteinheiten 4 zueinander erforderlich, so dass beispielsweise bei der Teilfernlichtverteilung TL das erfasste Objekt O nicht geblendet wird und ein nicht beleuchteter Bereich nB der Teilfernlichtverteilung TL, wie in Figur 15 dargestellt, exakt auf dem erfassten Objekt O positioniert wird.
Figur 11 zeigt eine erste Möglichkeit zum Justieren der Lichteinheiten 4 des Fahrzeugs 1 mittels einer der Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL', d. h. im in Figur 11 dargestellten Beispiel mittels der Teilfernlichtverteilung TL. Diese Möglichkeit bietet sich beispielsweise in einer Werkstatt an. Dazu wird das Fahrzeug 1 derart vor einer Wand W platziert, dass die Wand W senkrecht zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Mittels der Lichteinheiten 4 bzw. mittels deren Lichtquellen wird die Teilfernlichtverteilung TL erzeugt und damit die Wand W angestrahlt. Die Teilfernlichtverteilung TL ist gekennzeichnet durch den markanten nicht beleuchteten Bereich nB, welcher in einem Fahrbetrieb des
Fahrzeugs 1 auf das erfasste Objekt O vor dem Fahrzeug 1 ausgerichtet ist, um eine Blendung des Objektes O zu vermeiden.
Die Teilfernlichtverteilung TL weist eine Hell-Dunkel-Grenze HDG auf, wobei entlang des nicht beleuchteten Bereichs nB eine linke und eine rechte markante vertikale
Schattenkante vSKI, vSKr und eine markante horizontale Schattenkante hSK auftreten, mittels welcher der nicht beleuchtete Bereich nB gegenüber einem beleuchteten
Umgebungsbereich bU abgegrenzt ist. Sollpositionen dieser
Schattenkanten hSK, vSKI, vSKr sind für exakt justierte Lichteinheiten 4 vorgegeben.
Durch eine exakte Positionierung des Fahrzeugs 1 vor der Wand W erscheint die
Teilfernlichtverteilung TL und dadurch auch der nicht beleuchtete Bereich nB mit seinen vertikalen Schattenkanten vSKI, vSKr und seiner horizontalen Schattenkante hSK bei einer korrekt justierten Lichteinheit 4 an einer vorgegebenen Stelle auf der Wand W. In dieser Darstellung ist die vorgegebene Stelle durch ein aus einer horizontalen Linie hL und einer vertikalen Linie vL gebildetes Kreuz markiert, wobei bei einer korrekt justierten Lichteinheit 4 die horizontale Schattenkante hSK des nicht beleuchteten Bereichs nB auf der horizontalen Linie hL des Kreuzes liegen muss und die rechte vertikale
Schattenkante vSKr des nicht beleuchteten Bereiches nB auf einer vertikalen Linie vL des Kreuzes liegen muss. Im hier dargestellten Beispiel ist die Lichteinheit 4 korrekt justiert. Ist dies nicht der Fall, ist die Lichteinheit 4 mittels der Teilfernlichtverteilung TL und anhand des Kreuzes auf der Wand W auf einfache Weise horizontal und/oder vertikal justierbar. In der Werkstatt ist dies beispielsweise durch ein manuelles Justieren möglich.
Um beispielsweise menschliche Fehler auszuschließen und das Justieren zu
vereinfachen, ist ein automatisches Justieren sinnvoll. Dies wird mittels der exakt ausgerichtete Bilderfassungseinheit 2 und der Bildauswerteeinheit 3 des Fahrzeugs 1 ermöglicht.
In dem in Figur 11 dargestellten Fall wird dazu zumindest ein Bild der
Teilfernlichtverteilung TL mittels der Bilderfassungseinheit 2 erfasst. In der
Bildauswerteeinheit 3 werden dann die Positionen der vertikalen
Schattenkanten vSKI, vSKr und der horizontalen Schattenkante hSK ermittelt und mit entsprechenden vorgegebenen Sollpositionen verglichen. Die Sollpositionen sind in diesem Beispiel durch die Linien vL, hL des Kreuzes vorgegeben, können aber auch durch Positionen von Bildpunkten vorgegeben werden, da bei exakt zueinander ausgerichteter Bilderfassungseinheit 2 und Lichteinheit 4 die horizontale
Schattenkante hSK und die vertikalen Schattenkanten vSKI, vSKr in jedem von der Bilderfassungseinheit 2 erfassten Bild stets an ein und derselben Stelle positioniert sein muss. Wird eine horizontale und/oder vertikale Abweichung der Positionen der horizontalen Schattenkante hSK und/oder der vertikalen Schattenkanten vSKI, vSKr des nicht beleuchteten Bereichs nB im erfassten Bild von den entsprechenden Sollpositionen ermittelt, so werden entsprechende Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten 4 angesteuert und die Lichteinheiten 4 dadurch automatisch justiert. Da eine bildpunktgenaue Bestimmung der entsprechenden Positionen möglich ist, wird dadurch ein sehr exaktes Justieren der Lichteinheiten 4 ermöglicht.
Neben einer derartigen Justierung bei stehendem Fahrzeug 1 in einer Werkstatt ist eine regelmäßige Überprüfung der exakten Ausrichtung der Lichteinheiten 4 in einem
Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 besonders vorteilhaft, um eine mögliche falsche
Ausrichtung, welche beispielsweise zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen kann, sofort zu erkennen. Daraufhin können die Lichteinheiten 4 entweder sofort automatisch justiert werden oder es wird zumindest eine Hinweismeldung an einen Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen und die
Lichteinheiten 4 justieren lassen kann.
In den Figuren 12 bis 15 sind verschiedene Möglichkeiten zur Überprüfung der exakten Ausrichtung der Lichteinheiten 4 des Fahrzeugs 1 im Fahrbetrieb auf einer Fahrbahn FB dargestellt. Um dies zu ermöglichen, sollte die Bilderfassungseinheit 2 ein von einem Fahrbahnbelag gestreutes Licht der Lichteinheiten 4 in einer Entfernung von
vorzugsweise ca. 50 m bis 70 m vor dem Fahrzeug 1 erfassen können. Obere
Bildbereiche mit Gegenverkehr, Verkehrzeichen und anderen derartigen Störungsquellen werden von der Bildauswerteeinheit 3 vorzugsweise ignoriert bzw. nicht im Hinblick auf die Justierung der Lichteinheiten 4 ausgewertet.
Um Bilder der jeweiligen Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABL' gut mit der
Bilderfassungseinheit 2 erfassen zu können und Störungen zu vermeiden, so dass eine Auswertung der erfassten Bilder mittels der Bildauswerteeinheit 3 und daraus resultierend eine vertikale und/oder horizontale Positionsbestimmung der jeweiligen
Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABL' im erfassten Bild ermöglicht ist, wird das Verfahren nur durchgeführt, wenn sich das Fahrzeug 1 in einem Fahrzeugzustand "geradlinig gleichförmige Bewegung in Dunkelheit" befindet. Dazu werden beispielsweise mittels weiterer Einrichtungen des Fahrzeugs 1 ein Lenkwinkel oder ein Kurvenradius, eine Geschwindigkeit, ein Zustand der automatischen Leuchtweitenregulierung und eine Helligkeit bestimmt.
Dies ist vorzugsweise mittels Sensoren durchführbar, welche bereits im Fahrzeug 1 vorhanden sind. So sind beispielsweise der Lenkwinkel oder der Kurvenradius sowie die Geschwindigkeit mittels Sensoren eines elektronischen Stabilitätsprogramms erfassbar. Ein Zustand der automatischen Leuchtweitenregulierung ist beispielsweise bereits nach dem Stand der Technik bei einem Einsatz von Gasentladungslampen als Lichtquelle zu erfassen. Die Helligkeit ist beispielsweise mittels eines Lichtsensors erfassbar, mit welchem eine automatische Aktivierung von Lichtfunktionen des Fahrzeugs 1 ermöglicht wird. Entsprechende Sensoren (Regel-Licht-Sensor) können in modernen Fahrzeugen vorausgesetzt werden, wobei die entsprechenden Sensordaten über interne Bussysteme, beispielsweise CAN oder Flexray, zugänglich sind.
In Figur 12 ist eine Ausführungsform des Verfahrens dargestellt, mittels welcher die vertikale Ausrichtung der Lichteinheit 4 durch eine vertikale Positionsbestimmung der Landstraßenlichtverteilung LL ermöglicht ist, so dass die Leuchtweite ermittelbar ist und, wenn erforderlich, justierbar ist. Wenn die Vorraussetzungen erfüllt sind, d. h. das Fahrzeug 1 befindet sich im Fahrzeugzustand "geradlinig gleichförmige Bewegung in Dunkelheit auf trockener Fahrbahn" und des Weiteren ist die
Landstraßenlichtverteilung LL aktiviert, so wird mittels der Bilderfassungseinheit 2 ein erstes Bild aufgenommen und in einem Bildspeicher der Bildauswerteeinheit 3
gespeichert. Danach werden, beispielsweise zufallsgesteuert, ein oder mehrere weitere Bilder erfasst und aus den erfassten Bildern wird iterativ ein Mittelwertbild gebildet gemäß folgender interativer Bildverarbeitungsvorschrift:
BS := (BS+Bn) / 2 [1] oder:
BS := ((n-1 )/n) * BS + Bn / n [2] oder, bei ausreichend großem Speicher, nach folgender Vorschrift:
BS := (1/n) * [3]
BS ist hierbei ein jeweiliger Speicherinhalt des Bildspeichers, Bn das jeweils aktuell aufgenommene Bild und n gibt die Anzahl der aufgenommenen Bilder wieder. Die Bilder BS und Bn stellen dabei Matrizen mit entsprechenden Intensitätswerten dar und die Rechenvorschriften beziehen sich auf alle Matrixelemente.
Andere Vorschriften der Mittelwertbildung sind denkbar. Wichtig dabei ist, dass durch diese Mittelwertbildung von einer Mehrzahl erfasster Bilder Inhomogenitäten iterativ aus dem Mittelwertbild entfernt werden, während konstante Anteile, insbesondere die
Hell-Dunkel-Grenze HDG der Landstraßenlichtverteilung LL, klarer hervortreten.
Insbesondere die Position eines horizontalen Anteils hA der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Landstraßenlichtverteilung LL ist dann mittels herkömmlicher Bildanalysemittel, wie zum Beispiel einer Differenzierung einer Intensitätsverteilung im Mittelwertbild, von der Bildauswerteeinheit 3 auswertbar und ermittelbar.
Wird bei dieser Ausführungsform des Verfahrens trotz der Mittelwertbildung über eine Mehrzahl von Bildern die Hell-Dunkel-Grenze HDG und insbesondere deren horizontaler Anteil hA nicht klar sichtbar, deutet dies auf Probleme am Fahrzeug 1 hin, beispielsweise eine nicht mehr befestigte Lichteinheit 4 oder eine nicht mehr befestigte
Bilderfassungseinheit 2. Durch eine derart lose und wackelnde Lichteinheit 4 ist keine klare Landstraßenlichtverteilung LL erzeugbar. Durch eine lose und wackelnde
Bilderfassungseinheit 2 ist die Landstraßenlichtverteilung LL bzw. deren
Hell-Dunkel-Grenze HDG nicht exakt erfassbar. Des Weiteren können auch weitere Probleme am Fahrzeug 1 zu Erschütterungen des Fahrzeugs 1 und daraus resultierend zu einer verwackelten Landstraßenlichtverteilung LL führen. Dies ist beispielsweise anhand von Erfahrungswerten ermittelbar und gegebenenfalls beispielsweise eine Aufforderung an den Fahrzeugführer zu einem Werkstattbesuch generierbar und vorzugsweise zusätzlich ein entsprechender Hinweis auf das Problem in einem
Fehlerspeicher des Fahrzeugs 1 eintragbar.
Da die Landstraßenlichtverteilung LL einen charakteristischen Knick K der
Hell-Dunkel-Grenze HDG an einer vorgegebenen Position aufweist, kann neben der vertikalen Ausrichtung, d. h. der Leuchtweite der Lichteinheit 4, auch deren horizontale Ausrichtung überprüft werden. Sollten die ermittelten vertikalen und/oder die horizontalen Positionen der Hell-Dunkel-Grenze HDG, insbesondere deren horizontalen Anteils hA und deren charakteristischen Knicks K nicht mit entsprechenden vorgegebenen Sollpositionen übereinstimmen, so wird entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die Lichteinheiten 4 justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten 4 angesteuert und die Lichteinheiten 4 werden auf diese Weise
automatisch justiert.
Anhand der Figuren 12, 13 und 14 ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens dargestellt, mittels welcher ebenfalls die vertikale Ausrichtung der Lichteinheit 4 ermöglicht ist, so dass die Leuchtweite ermittelbar ist und, wenn erforderlich, justierbar ist. Wenn sich das Fahrzeug 1 im Fahrzeugzustand "geradlinig gleichförmige Bewegung in Dunkelheit auf trockener Fahrbahn" befindet und die Autobahnlichtverteilung AL aktiviert ist, werden von der Bilderfassungseinheit 2 drei Bilder erfasst, ein erstes Bild bei aktivierter Autobahnlichtverteilung AL, wie in Figur 12 dargestellt, ein zweites Bild bei deaktivierter Autobahnlichtverteilung AL, d. h. es wird zunächst in die
Landstraßenlichtverteilung LL geschaltet, wie in Figur 11 dargestellt, und ein drittes Bild bei wieder aktivierter Autobahnlichtverteilung AL, wie in Figur 12 dargestellt. Aus diesen drei erfassten Bildern wird mittels der Bildauswerteeinheit 3 ein in Figur 13 dargestelltes Differenzbild D der Autobahnlichtverteilung AL und der Landstraßenlichtverteilung LL ermittelt gemäß folgender Bildverarbeitungsvorschrift:
D:=(a+c)/2-b [4]
Dabei ist a das erste erfasste Bild, B das zweite erfasste Bild und c das dritte erfasste Bild.
Durch die Bildung des Mittelwertbildes (a+c)/2 werden Änderungen einer Szenerie während der Bilderfassung reduziert. Nach Bildung der Differenz, d. h. des
Differenzbildes D der Autobahnlichtverteilung AL und der Landstraßenlichtverteilung LL, bleiben nur noch ein heller Fleck F in einer Bildmitte des Differenzbildes D der
Autobahnlichtverteilung AL und der Landstraßenlichtverteilung LL und ein weit entfernter heller Bereich hB, welche aus einem hellen Zusatzanteil der Autobahnlichtverteilung AL gegenüber der Landstraßenlichtverteilung LL resultieren, da durch die Differenzbildung gleichhelle Anteile verschwinden. Zusätzlich bleiben Inhomogenitäten, insbesondere in einem Messintervall überfahrene Markierungen, erhalten, diese sind aber von der Bildauswerteeinheit 3 mittels entsprechender Bildverarbeitungsalgorithmen leicht erkennbar. Insbesondere die Sollposition eines Schwerpunktes S des hellen Flecks F ist bekannt und kann mit der aktuell ermittelten Position im Differenzbild D der
Autobahnlichtverteilung AL und der Landstraßenlichtverteilung LL verglichen werden. Zusätzlich kann eine Mittelwertbildung über eine Mehrzahl auf diese Weise ermittelter Differenzbilder D der Autobahnlichtverteilung AL und der Landstraßenlichtverteilung LL erfolgen, um eine Genauigkeit zu erhöhen und Inhomogenitäten zu entfernen. Die kurzzeitige Abschaltung der Autobahnlichtverteilung AL ist kaum wahrnehmbar, trotzdem wird vorzugsweise dem Fahrzeugführer vorher ein entsprechender Hinweis
beispielsweise in einem Kombiinstrument des Fahrzeugs 1 angezeigt, um diesen durch die Deaktivierung nicht zu irritieren.
Sollten die ermittelte vertikale Position des Schwerpunktes S des hellen Flecks F im Differenzbild D der Autobahnlichtverteilung AL und der Landstraßenlichtverteilung LL nicht mit der entsprechenden vorgegebenen Sollposition übereinstimmen, so wird auch hier entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die Lichteinheit 4 justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten 4 angesteuert und die Lichteinheiten 4 werden auf diese Weise automatisch justiert. In Figur 15 ist eine Ausführungsform des Verfahrens dargestellt, mittels welcher unter Verwendung der Teilfernlichtverteilung TL im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 die horizontale Ausrichtung der Lichteinheiten 4 durch eine horizontale Positionsbestimmung der Teilfernlichtverteilung TL ermöglicht ist und gegebenenfalls deren Justierung ermöglicht ist. Wenn die Vorraussetzungen erfüllt sind, d. h. das Fahrzeug 1 befindet sich im
Fahrzeugzustand "geradlinig gleichförmige Bewegung in Dunkelheit auf trockener Fahrbahn" und des Weiteren wird entweder von der Teilfernlichtverteilung TL in die Fernlichtverteilung oder umgekehrt umgeschaltet, erfasst die Bilderfassungseinheit 2 ein erstes Bild vor der Umschaltung und ein zweites Bild nach der Umschaltung. Die Soll- Lage der vertikalen Schattenkanten vSKI, vSKr ist vorgegeben. Danach wird mittels der Bildauswerteeinheit 3 ein Differenzbild aus den beiden Bildern der
Teilfernlichtverteilung TL und der Fernlichtverteilung gebildet, wobei gleich bleibende Anteile der beiden Bilder verschwinden und im Differenzbild der Teilfernlichtverteilung TL und der Fernlichtverteilung nicht mehr dargestellt werden. Dadurch treten die vertikalen Schattenkanten vSKI, vSKr stark hervor, wie in Figur 15 dargestellt, so dass deren Position durch Bildauswertung des Differenzbildes der Teilfernlichtverteilung TL und der Fernlichtverteilung in der Bildauswerteeinheit 3 bestimmt werden kann. Des Weiteren ist auch die Position der horizontalen Schattenkante hSK auf diese Weise ermittelbar.
Sollten die ermittelten vertikalen und/oder die horizontalen Positionen der
Hell-Dunkel-Grenze HDG bzw. der Schattenkanten vSKI, vSKr, hSK nicht mit
entsprechenden vorgegebenen Sollpositionen übereinstimmen, so wird auch hier entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die Lichteinheiten 4 justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten 4 angesteuert und die Lichteinheiten 4 werden auf diese Weise automatisch justiert.
Auch in diesem Fall deuten nicht eindeutig bestimmbare Positionen der
Schattenkanten vSKI, vSKr, hSK bzw. der Hell-Dunkel-Grenze HDG, weil diese nicht eindeutig sichtbar werden, auf die bereits beschriebenen Probleme am Fahrzeug 1 hin, wie beispielsweise eine nicht mehr befestigte Lichteinheit 4 oder eine nicht mehr befestigte Bilderfassungseinheit 2, so dass auch hier gegebenenfalls beispielsweise eine Aufforderung an den Fahrzeugführer zu einem Werkstattbesuch generierbar und vorzugsweise zusätzlich ein entsprechender Hinweis auf das Problem in einem
Fehlerspeicher des Fahrzeugs 1 eintragbar ist. Wie in Figur 15 angedeutet, sind von der Bilderfassungseinheit 2 erfasste Bilder aus einzelnen Bildpunkten zusammengesetzt, welche in Bildzeilen BPZ und Bildspalten BPS angeordnet sind. Um eine Genauigkeit der Bildauswertung und dadurch der
Positionsbestimmung der jeweiligen Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' zu erhöhen und/oder eine Verarbeitungszeit und/oder eine benötigte Rechenleistung der
Bildauswerteeinheit 3 zu reduzieren, ist es daher in einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform des Verfahrens sinnvoll, nicht gesamte von der Bilderfassungseinheit 2 erfasste Bilder zu verarbeiten und auszuwerten, sondern nur jeweils vorgegebene Bildzeilen BPZ und/oder Bildspalten BPS. Dies ist möglich, da die
Schattenkanten vSKI, vSKr, hSK bzw. die Hell-Dunkelgrenzen HDG in den
Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' im Wesentlichen vertikal oder horizontal verlaufen. So ist beispielsweise bei der Teilfernlichtverteilung TL, bei welcher die vertikalen Schattenkanten vSKI, vSKr im Wesentlichen vertikal verlaufen, eine
Mittelwertbildung nur in einem erwarteten Bereich der Lage der vertikalen
Schatten kanten vSKI, vSKr über mehrere Bildzeilen BPZ nötig, um eine horizontale Position der jeweilig Teilfernlichtverteilung TL zu ermitteln. Da die
Hell-Dunkel Grenze HDG in der Landstraßenlichtverteilung LL auf einer linken Seite des Fahrzeugs 1 , d. h. deren horizontaler Anteil hA im Wesentlichen horizontal verläuft, kann hier der Mittelwert über Bildspalten BPS gebildet werden und nur diese Bildspalten BPS werden in der Bildauswerteeinheit 3 ausgewertet.
Eine weitere Möglichkeit, um bei erkannten falsch justierten Lichteinheiten 4 diese, zumindest teilautomatisch, exakt zu justieren, schließt eine Einbeziehung des
Fahrzeugführers ein. Der Fahrzeugführer wird aufgefordert, eine
Lichteinheitreferenzierung durchzuführen. Dazu muss der Fahrzeugführer beispielsweise bei konstant 120 km/h auf einer dunklen Autobahn manuell die Teilfernlichtverteilung TL für ca. eine Sekunde aktivieren. Bei derartigen Bedingungen ist die von der dunklen glatten Fahrbahn FB der Autobahn reflektierte Teilfernlichtverteilung TL besonders gut von der Bilderfassungseinheit 2 erfassbar und von der Bildauswerteeinheit 3 auswertbar, so dass eine besonders exakte Positionsbestimmung der Teilfernlichtverteilung TL und dadurch eine besonders exakte Justierung der Lichteinheiten 4 des Fahrzeugs 1 ermöglicht ist. Des Weiteren wird durch diese Einbeziehung des Fahrzeugführers diesem auf besonders aufschlussreiche Weise mitgeteilt, dass eine exakte Einstellung der Lichteinheiten 4 seines Fahrzeugs 1 regelmäßig kontrolliert und gegebenenfalls justiert wird, so dass der Fahrzeugführer sicher sein kann, dass eine unbemerkte Fehlstellung der Lichteinheiten 4 und eine Blendung und dadurch Gefährdung anderer
Verkehrsteilnehmer ausgeschlossen ist. Neben den bereits erwähnten Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' ermöglichen auch weitere Lichtverteilungen, welche insbesondere mittels des Lichtassistenzsystems des Fahrzeugs 1 genutzt werden, wie beispielsweise die Gefahrenlichtverteilung, besonders kontrastreiche Hell-Dunkel-Grenzen HDG und sind daher besonders einfach auf vergleichbare Weise zu den bereits beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens von der Bilderfassungseinheit 2 erfassbar und von der Bildauswerteeinheit 3 im Hinblick auf die Positionierung der Lichtverteilungen auswertbar, so dass auch mit diesen weiteren Lichtverteilungen ein entsprechendes Justieren der Lichteinheiten 4 des Fahrzeugs 1 ermöglicht ist.
Die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen
Bildverarbeitungsvorschriften [1], [2], [3] und [4] stellen nur Beispiele für eine
Bildverarbeitung in der Bildauswerteeinheit 3 dar, um markante Teile der
Lichtverteilungen AL, LL, TL, ABL, ABL' zu ermitteln und deren Position bestimmen zu können. Neben diesen Bildverarbeitungsvorschriften sind weitere klassische
Bildverarbeitungsalgorithmen anwendbar, mittels welcher bestimmte Bildparameter extrahiert werden und mit einer vorgegebenen Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABU bzw. deren vorgegebenen Bildparametern verglichen werden, um auf diese Weise eine gegebenenfalls vorhandene horizontale und/oder vertikale Abweichung der aktuellen Position der Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABL' von der vorgegebenen Sollposition der Lichtverteilung AL, LL, TL, ABL, ABL' zu ermitteln und dadurch gegebenenfalls die Lichteinheiten 4 durch Ansteuern der entsprechenden Mittel horizontal und/oder vertikal zu justieren.
In den Figuren 16 und 17 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens dargestellt. Hier wird zunächst, wie in Figur 16 dargestellt, eine optische Achse OA der Lichteinheiten 4 von einer Ausgangsstellung AS aus um einen vorgegebenen Wert VW in eine abgesenkte Stellung ABS vertikal geschwenkt. Die optische Achse OA ist in Figur 16 in der Ausgangsstellung AS als Punkt-Strich-Linie dargestellt und in der abgesenkten Stellung ABS als durchgezogene Linie dargestellt.
Die Ausgangsstellung AS ist in diesem Beispiel eine Normalstellung der Lichteinheiten 4, bei welcher die Abblendlichtverteilung ABL oder spezifische Merkmale der
Abblendlichtverteilung ABL, beispielsweise die Hell-Dunkel-Grenze HDG, in einer relativ großen Entfernung von ca. 50 m bis 60 m vor dem Fahrzeug und mit einem relativ geringen Kontrast von einem Fahrbahnbelag der Fahrbahn FB reflektiert wird. Aus dem Schwenken der optischen Achse OA resultiert eine Verschiebung der
Abblendlichtverteilung ABL in Richtung des Fahrzeugs 1 , wie in Figur 17 dargestellt. Die Abblendlichtverteilung ABL ist hier mit einer Punkt-Strich-Linie umrandet dargestellt, eine aus der Verschiebung resultierende verschobene Abblendlichtverteilung ABL', deren Hell-Dunkel-Grenze HDG sich ca. fünf bis zehn Meter vor dem Fahrzeug 1 befindet, ist mit einer durchgezogenen Linie umrandet dargestellt.
Die optische Achse OA wird von der Ausgangsstellung AS soweit vertikal nach unten geschwenkt, dass die verschobene Abblendlichtverteilung ABL' der Lichteinheiten 4 möglichst nah am Fahrzeug 1 , aber noch in einem Erfassungsbereich EB der
Bilderfassungseinheit 2 vom Fahrbahnbelag reflektiert wird. Grenzen des
Erfassungsbereichs EB sind in Figur 16 durch zwei gestrichelte Linien dargestellt. Auf diese Weise ist die verschobene Abblendlichtverteilung ABL' und insbesondere sind deren spezifische Merkmale, im hier dargestellten Beispiel insbesondere die
Hell-Dunkel-Grenze HDG, wesentlich kontrastreicher von der Bilderfassungseinheit 2 erfassbar und von der Bildauswerteeinheit 3 auswertbar.
Das vertikale Schwenken der optischen Achse OA wird beispielsweise mittels der automatischen Leuchtweitenregulierung des Fahrzeugs 1 durchgeführt, welche bei Fahrzeugen 1 mit Gasentladungslampen oder LED-Leuchtmitteln ohnehin im Fahrzeug 1 installiert ist. Diese Leuchtweitenregulierung wird üblicherweise mittels Schrittmotoren durchgeführt, so dass die Leuchtweite sehr exakt eingestellt werden kann und auf diese Weise auch die optische Achse OA der Lichteinheiten 4 sehr exakt um den vorgegebenen Wert VW vertikal nach unten geschwenkt werden kann. Nach Durchführung des
Verfahrens, d. h. nach der Überprüfung der Position der verschobenen
Abblendlichtverteilung ABL' und gegebenenfalls nach der automatischen Justierung der Lichteinheiten 4, wird die optische Achse OA wieder in die Ausgangsstellung AS, d. h. in die Normalstellung vertikal zurückgeschwenkt, so dass die Lichteinheiten 4 für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 einsatzbereit sind.
Daher wird das Verfahren aus Sicherheitsgründen zweckmäßigerweise nur durchgeführt, wenn das Fahrzeug 1 steht, da bei verschobener Abblendlichtverteilung ABL' die
Umgebung des Fahrzeugs 1 nur sehr eingeschränkt ausgeleuchtet wird. D. h., die vertikale Schwenkung der optischen Achse OA wird nur bei stehendem Fahrzeug 1 durchgeführt. Bei fahrendem Fahrzeug 1 würde dies zu einer Gefährdung von
Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs 1 und von anderen Verkehrsteilnehmern aufgrund mangelnder Sicht des Fahrzeugführers führen.
Das Verfahren wird vorzugsweise unmittelbar nach einem Motorstart und einer darauf folgenden Selbstreferenzierung der Lichteinheiten 4 des Fahrzeugs 1 durchgeführt. Eine derartige Selbstreferenzierung wird bei Fahrzeugen 1 durchgeführt, welche die
automatische Leuchtweitenregulierung aufweisen, um eine einer Fahrzeughöhe und Fahrzeugneigung entsprechenden Leuchtweite einzustellen. Unmittelbar danach wird mittels der Schrittmotoren der Leuchtweitenregulierung die optische Achse OA der Lichteinheiten 4 um den vorgegebenen Wert VW vertikal nach unten geschwenkt, die vertikalen und/oder horizontalen Positionen der verschobenen Abblendlichtverteilung ABL" werden aus dem von der Bilderfassungeinheit 2 ermittelten und von der
Bildauswerteeinheit 3 ausgewerteten Bild ermittelt und mit den vorgegebenen
Sollpositionen verglichen.
Auf diese Weise werden die Lichteinheiten 4 des Fahrzeugs 1 zu jedem Fahrtantritt überprüft und entweder automatisch justiert, wenn es erforderlich ist, oder der
Fahrzeugführer wird zumindest auf eine erforderliche Justierung hingewiesen. Dadurch wird ein längeres Fahren mit falsch eingestellten Lichteinheiten 4 vermieden, wodurch eine nicht optimale Helligkeit für den Fahrzeugführer und eine Blendung anderer
Verkehrsteilnehmer vermieden werden.
Zweckmäßigerweise wird vor der Ermittlung der horizontalen und/oder vertikalen Position zumindest eines vorgegebenen Teils der verschobenen Abblendlichtverteilung ABL' überprüft, ob ein relevanter Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit 2 frei von Hindernissen ist, welche die Ermittlung der horizontalen und/oder vertikalen Positionen verfälschen würden. Der relevante Erfassungsbereich ist insbesondere ein Teil des Erfassungsbereiches EB der Bilderfassungseinheit 2, in welchem die verschobene Abblendlichtverteilung ABL' erfasst wird.
Werden derartige Hindernisse erfasst, so wird keine Positionsermittlung der
verschobenen Abblendlichtverteilung ABL' durchgeführt. Wird die verschobene
Abblendlichtverteilung ABL' und werden insbesondere deren spezifische Merkmale, d. h. die Hell-Dunkel-Grenze HDG, nicht vom flachen Fahrbahnbelag, sondern von Hindernissen reflektiert, so werden möglicherweise falsche Positionen ermittelt und dadurch eine Fehleinstellung der Lichteinheiten 4 diagnostiziert, welche real jedoch nicht vorliegt. Dies könnte zu einer Falschjustierung der Lichteinheiten 4 führen, welche durch das Ermitteln der Hindernisse verhindert wird.
Durch die vertikale Absenkung der optischen Achse OA um den vorgegebenen Wert VW müsste sich die verschobene Abblendlichtverteilung ABL', insbesondere deren
Hell-Dunkel-Grenze HDG, an einer vorgegebenen Position vor dem Fahrzeug befinden und ebenfalls an einer vorgegebenen Position des erfassten Bildes. Sollten die durch die Bildauswertung des erfassten Bildes in der Bildauswerteeinheit ermittelten vertikalen und/oder horizontalen Positionen der Hell-Dunkel-Grenze HDG nicht mit entsprechenden vorgegebenen Sollpositionen übereinstimmen, so wird entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die Lichteinheiten 4 justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten 4 angesteuert und die Lichteinheiten 4 werden auf diese Weise automatisch justiert.
Die in den Figuren 16 und 17 dargestellte Ausführungsform des Verfahrens kann auch mit den anderen beschriebenen Lichtverteilungen AL, LL, TL entsprechend durchgeführt werden, welche die bereits beschriebenen charakteristischen Merkmale aufweisen.
Insbesondere die Landstraßenlichtverteilung LL ist dafür sehr gut geeignet, da sie, wie bereits beschrieben, den charakteristischen Knick K der Hell-Dunkel-Grenze HDG an einer vorgegebenen Position aufweist, so dass mit dieser Landstraßenlichtverteilung LL besonders gut neben der vertikalen Ausrichtung, d. h. der Leuchtweite der Lichteinheit 4, auch deren horizontale Ausrichtung überprüft werden kann.
Dazu wird mittels der Lichteinheiten 4 die Landstraßenlichtverteilung LL erzeugt und durch die vertikale Absenkung der optischen Achse OA in Richtung des Fahrzeugs 1 verschoben. Auf diese Weise können die Hell-Dunkel-Grenze HDG, insbesondere deren horizontaler Anteil hA und deren charakteristischer Knick K besonders kontrastreich mittels der Bilderfassungseinheit 2 direkt vor dem Fahrzeug 1 erfasst werden. Sollten deren auf diese Weise ermittelte vertikale und/oder horizontale Positionen nicht mit entsprechenden vorgegebenen Sollpositionen übereinstimmen, so wird auch hier entweder die Hinweismeldung an den Fahrzeugführer generiert, so dass dieser eine Werkstatt aufsuchen kann und die Lichteinheiten 4 justieren lassen kann, oder es werden die Mittel zum horizontalen und/oder vertikalen Justieren der Lichteinheiten 4 angesteuert und die Lichteinheiten 4 werden auf diese Weise automatisch justiert.
In Figur 18 ist ein Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren und/oder Justieren von nicht gezeigten Scheinwerfern eines Fahrzeugs dargestellt, wobei die Scheinwerfer zur Ausleuchtung einer vor dem Fahrzeug befindlichen
Fahrzeugumgebung vorgesehen sind. Die Scheinwerfer umfassen als Leuchtmittel Glühlampen, Gasentladungslampen und/oder Leuchtdioden (= LED). Bei einer
Ausbildung der Scheinwerfer als LED-Scheinwerfer sind die Leuchtdioden vorzugsweise in einem so genannten Leuchtdioden-Array in mehreren Zeilen und Spalten angeordnet.
Das Fahrzeug umfasst eine ebenfalls nicht gezeigte Erfassungseinheit, mittels welcher Bilder X der vor dem Fahrzeug befindlichen und mittels der Scheinwerfer beleuchteten Fahrzeugumgebung erfasst werden. Die Erfassungseinheit ist eine Kamera, insbesondere eine Kamera eines Nachtsichtassistenzsystems oder eine Multifunktionskamera, beispielsweise zur Verkehrszeichenerfassung oder zur Realisierung einer Einparkhilfe oder eines adaptiven Fernlichtassistenten.
Wenn es eine aktuelle Fahrsituation zulässt, werden die Scheinwerfer derart angesteuert, dass sich ihr Nickwinkel so verändert, dass die Szene direkt vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet wird. Hierzu werden in den Figuren 22 und 23 näher dargestellte
Lichtverteilungen LV der Scheinwerfer derart abgesenkt, dass jeweils eine minimale Leuchtweite LW eingestellt wird, wobei die Leuchtweite LW in den Figuren 20 und 21 näher dargestellt ist.
Anschließend werden mittels der Erfassungseinheit die Bilder X der vor dem Fahrzeug befindlichen und beleuchteten Fahrzeugumgebung erfasst und die aufgenommenen Bilder werden mittels eines Bildverarbeitungsverfahrens derart bearbeitet, dass eine Hell- Dunkel-Grenze HDG der Lichtverteilungen LV der Scheinwerfer bestimmt werden kann.
Hierzu werden in einem ersten Verfahrensschritt S1 die erfassten Bilder X pixelweise ausgelesen und unter Beibehaltung einer Zeileninformation gespeichert.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden die gespeicherten Bilder X zu Gesamt- Ergebnisbildern Y in dem Bildverarbeitungsverfahren weiterverarbeitet, wobei Hell- Dunkel-Übergänge in den gespeicherten Bildern X mittels zumindest eines
Filteroperators FO verstärkt werden. In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird ebenfalls in dem Bildverarbeitungsverfahren eine Lage einer Hell-Dunkel-Grenze HDG in einer Zeilenstruktur des Gesamt- Ergebnisbilds Y ermittelt, wobei anhand zumindest einer ermittelten Bildzeile, in welcher sich die Hell-Dunkel-Grenze HDG befindet, ein Abstand A der Hell-Dunkel-Grenze HDG vom Fahrzeug und eine Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG in der Fahrzeugumgebung ermittelt wird.
In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird in einer Kalibrierung eine Abweichung ΔΑ, AL des Abstands A und der Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG von einem jeweils vorgegebenen Sollwert Asoii. Lsoii ermittelt.
Die Verfahrensschritte S1 bis S4 werden zyklisch für verschiedene Einstellungen des Scheinwerfers durchgeführt.
Mittels einer Modellbildung einer Nickwinkel-Ansteuerung wird dann der tatsächliche Scheinwerferneigungswinkel bestimmt und die Scheinwerfer werden wieder auf das vorgeschriebene Niveau angehoben, d. h. die Leuchtweite LW wird wieder auf die vorgeschriebene Größe erhöht.
Bei einer anschließenden Justierung der Scheinwerfer in einem fünften
Verfahrensschritt S5 werden Parameter PAR von Stellmotoren einer
Leuchtweitenregelung derart eingestellt, dass die Abweichung ΔΑ, AL des Abstands A und der Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG von dem jeweils vorgegebenen
Sollwert As0n, LSon automatisch eliminiert wird.
Da während des Messvorgangs, d. h. während der Ermittlung der Abweichung ΔΑ, AL des Abstands A und der Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG von dem jeweils vorgegebenen Sollwert As0n, LSon eine aktive Scheinwerfereinstellung vorgenommen wird, müssen gewisse Sicherheitsanforderungen erbracht werden. Da sich eine Fehlstellung der Scheinwerfer meist über einen längeren Zeitraum entwickelt, wird die Ermittlung in vorgegebenen Abständen vorgenommen. Die Ermittlung erfolgt beispielsweise analog zu Serviceintervallen des Fahrzeugs nach einem zeitlichen Mindestabstand, z. B. nach etwa drei Monaten, oder nach einer vorgegebenen Länge einer zurückgelegten Strecke, wie z. B. nach 2500 km, wobei vor der Durchführung der Messung automatisch eine
Messanforderung erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass am Fahrzeug verbaute Sensoren verwendet werden, um eine Messanforderung für eine außerordentliche Messung zu veranlassen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein am Fahrzeug verbauter
Beschleunigungssensor eine hohe Quer- und/oder Längsbeschleunigung erfasst oder wenn Niveausensoren ein schnelles Überfahren einer Bodenwelle, wie beispielsweise eines Bremshügels erfassen und signalisieren. Um eine Kundenerlebbarkeit zu steigern, ist es ebenfalls möglich, eine außerordentliche Messung durch Auswählen eines
Menüeintrages in einem Kombiinstrument oder einer so genannten Head-Unit des Fahrzeugs manuell zu starten.
Die jeweilige Messanforderung wird solange gespeichert, bis eine Situation eintritt, in der eine stabile Messung vorgenommen werden kann. Diese Situation beinhaltet
insbesondere die Abwesenheit von Fremdverkehr. Die Situation ist mittels einer Sensorik eines Abstandsregeltempomaten oder eines adaptiven Fernlichtassistenten feststellbar. Mittels des adaptiven Fernlichtassistenten wird darüber hinaus sichergestellt, dass keine Fremdbeleuchtung, wie etwa Straßenlaternen, vorhanden ist.
Ferner wird mittels des Nachtsichtassistenzsystems eine Personen- und Tiererkennung realisiert, so dass Gefahren für das Fahrzeug und in der Umgebung des Fahrzeugs befindliche Objekte während der Ermittlung der Abweichung ΔΑ, ΔΙ. des Abstands A und der Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG von dem jeweils vorgegebenen
Sollwert ASOII, LSoii vermieden werden.
Da die Absenkung der Scheinwerfer und die damit verbundene Verringerung der
Leuchtweite LW mit einer Reduktion eines für den Fahrer des Fahrzeugs erkennbaren Sichtfelds einhergeht, wird eine Maximalgeschwindigkeit während der gesamten Messung begrenzt oder die Messung wird nur bei Geschwindigkeiten des Fahrzeugs durchgeführt, die unterhalb einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit liegen.
Bei gesetzlich vorgeschriebener Scheinwerfereinstellung befindet sich die Hell-Dunkel- Grenze HDG etwa in einem Abstand A von 70 m zu dem Fahrzeug. Bei einer für eine Landstraße typischen Geschwindigkeit von 100 km/h wird diese Entfernung in 2,5 s vom Fahrzeug überfahren. Das heißt, das Fahrzeug erreicht nach 2,5 s die Position der Hell- Dunkel-Grenze HDG. Wird die Hell-Dunkel-Grenze HDG auf 30 m abgesenkt und die gleiche Dauer von 2,5 s vorgeschrieben, beträgt die Maximalgeschwindigkeit 43 km/h. Diese Maximalgeschwindigkeit für die Scheinwerfervermessung, d. h. die Kalibrierung der Scheinwerfer, liegt etwa bei einer Minimalgeschwindigkeit zur Aktivierung des adaptiven Fernlichtassistenten.
Darüber hinaus wird weiterhin sichergestellt, dass das Fahrzeug während der Kalibrierung keine Kurven durchfährt, da hierdurch die Sicherheit während der Messung und deren Genauigkeit negativ beeinträchtigt wird. Dies wird mit Hilfe eines Navigationssystems des Fahrzeugs realisiert, wobei die Kurven aus einer digitalen Karte des Navigationssystems ermittelt werden und eine Position des Fahrzeugs insbesondere mittels eines GPS- Sensors ermittelt wird.
Sind die beschriebenen Situationsanforderungen erfüllt, wird mit der Aufnahme einer Messung begonnen. Hierzu werden zunächst vor der Durchführung des ersten
Verfahrenschrittes S1 die Scheinwerfer entweder einzeln oder gemeinsam durch
Ansteuerung der zugehörigen Stellmotoren der Leuchtweitenregelung über einen fahrzeugeigenen Feldbus derart angesteuert, dass die Lichtverteilungen LV der
Scheinwerfer abgesenkt werden und jeweils eine minimale Leuchtweite LW eingestellt wird. Somit sind die Lichtverteilungen LV im aufgenommenen Bild X einfach erfassbar. Eine eventuell vorhandene dynamische Leuchtweitenregelung wird während des
Messvorgangs vorzugsweise deaktiviert und/oder wird von einem
Scheinwerfersteuergerät in einen passiven Modus versetzt. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn sich das Fahrzeug mit nahezu konstanter Geschwindigkeit fortbewegt, da in diesem Fall die dynamische Leuchtweitenregelung bei Abwesenheit von
Fahrbahnunebenheiten nicht erforderlich ist.
Zur Festlegung einer unteren Grenze für die Scheinwerferabsenkung zur Minimierung der Leuchtweite LW wird ein Vorwissen über eine Genauigkeit einer bisherigen
Scheinwerfereinstellung verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird in dem
Bildverarbeitungsverfahren die untere Grenze ermittelt und festgelegt.
Anschließend werden mittels der am oder im Fahrzeug verbauten Erfassungseinheit kontinuierlich Bilder X der Fahrzeugumgebung vor dem Fahrzeug aufgenommen. Die aufgenommenen Bilder X werden mit einem zugehörigen aktuellen Rohwert einer Einstellung der Leuchtweitenregelung der Scheinwerfer sowie einem Rohwert der am Fahrzeug verbauten Niveausensoren gespeichert. Diese gespeicherten Bilder X werden gemeinsam mit den Rohdaten in dem
Bildverarbeitungsverfahren mit einer Ausgabe des Bildverarbeitungsverfahrens verknüpft, um so eine Messung bzw. die Kalibrierung über eine etwaige Fehlstellung der
Scheinwerfer zu erhalten.
Nach der Aufnahme der Bilder X bei minimaler Leuchtweite LW wird die Leuchtweite LW der Scheinwerfer wieder auf das vorherige Niveau eingestellt. In einem besonderen Anwendungsfall erfolgt die Bildauswertung in der Art, dass die Leuchtweite LW der Scheinwerfer sofort nach der Kalibrierung auf ein korrigiertes Niveau eingestellt wird. Eine Zeitdauer einer derartigen Kalibrierung und Justierung beträgt beispielsweise 2,5
Sekunden, wenn die Leuchtweiten LW der Scheinwerfer minimiert werden. Bei einer Verringerung der Leuchtweiten LW auf einen Wert oberhalb des Minimalwerts verringert sich die Zeitdauer.
Weiterhin wird der Zeitraum für die Bildaufnahme vom Zeitraum für die Berechnung der neuen Kalibrierung getrennt, um die Zeit für die Verstellung der Scheinwerfer mittels der Leuchtweitenregelung zu minimieren.
Mittels des Bildverarbeitungsverfahrens wird für die Scheinwerfer die Position der Hell- Dunkel-Grenze HDG im aufgenommenen Bild X ermittelt. Anhand einer Rückprojektion von Pixelkoordinaten wird mittels eines Lochkameramodells und mittels
Kalibrierparameter der Erfassungseinheit der Abstand A der Hell-Dunkel-Grenze HDG zum Fahrzeug oder zum jeweiligen Scheinwerfer bestimmt.
Figur 19 zeigt einen Vergleich zwischen dem derart ermittelten Abstand A der Hell- Dunkel-Grenze HDG der Lichtverteilung LV zu einem Scheinwerfer des Fahrzeugs und deren Abbildung in dem mittels der Bilderfassungseinheit aufgenommenen Bild X. Dabei wird verdeutlicht, dass eine Abstandsungenauigkeit von 5 m im Bereich des Abstands A von 30 m in einem Unterschied von 10 Pixeln px im aufgenommenen Bild X resultiert, und dass eine Abstandsungenauigkeit von 5 m im Bereich des Abstands von 70 m lediglich in einem Unterschied von 1 ,1 Pixeln px im aufgenommenen Bild X resultiert. Daraus ergibt sich, dass die mögliche Messgenauigkeit mit sinkendem Abstand A der Hell-Dunkel- Grenze HDG zum Fahrzeug steigt. Vorraussetzung für die Ermittlung des Abstands A und der Lage der Hell-Dunkel- Grenze HDG ist, dass sich das Fahrzeug und die mittels der Scheinwerfer erzeugten Lichtverteilungen LV auf einer ebenen Fläche befinden.
Aus dem Vergleich einer Rohwertansteuerung von Stellmotoren der
Leuchtweitenregelung der Scheinwerfer und Messungen der realen Leuchtweite LW ist ein linearer Zusammenhang ermittelbar.
Dieser lineare Zusammenhang ist in Figur 20 dargestellt, wobei der Vergleich zwischen der Rohwertansteuerung der Stellmotoren der Leuchtweitenregelung und der
gemessenen Leuchtweite LW für alle vier Lichtmodule eines Scheinwerfer-Paars gezeigt ist. Die Scheinwerfer sind als so genannte PHB-Scheinwerfer ausgebildet, mittels welcher ein partielles Fernlicht erzeugbar ist.
Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Ansteuerung der Stellmotoren, d. h. der Parameter PAR der Stellmotoren und der Leuchtweite LW für alle vier Lichtmodule. Bei den vier Lichtmodulen handelt es sich um zwei Pixellichtmodule PM1 und PM2, mittels welcher verschiedene Lichtbilder erzeugbar sind, und um zwei
Grundlichtmodule GM1 und GM2, welche ein Grundlicht erzeugen. Jeder Scheinwerfer umfasst jeweils ein Grundlicht- und ein Pixellichtmodul.
Dabei sind die dargestellten Geradensteigungen für beide Pixellichtmodule gleich. Die Geradensteigungen für beide Grundlichtmodule sind ebenfalls gleich. Die
Geraden GM1 , GM2 stellen den linearen Zusammenhang zwischen der Ansteuerung der Parameter PAR der Stellmotoren und der Leuchtweite LW für ein linkes Grundlichtmodul und ein rechtes Grundlichtmodul und die Geraden PM1 , PM2 für ein linkes Pixellichtmodul und ein rechtes Pixellichtmodul der Scheinwerfer dar.
Die Geradensteigung wird als konstant angenommen, der einzige relevante Parameter für die Scheinwerfereinstellung ist dann der Achsenabschnitt. Dieser wird aus der erfolgten Vermessung aus dem aufgenommenen Bild X durch Lösung einer linearen Gleichung bestimmt. Abschließend wird in einem Scheinwerfer-Steuergerät ein genaues,
insbesondere aktualisiertes Modell zum Zusammenhang zwischen der
Rohwertansteuerung der Stellmotoren der Leuchtweitenregelegung und der realen Leuchtweite LW hinterlegt. Besonders bevorzugt werden zusätzlich die Messwerte mittels einer zeitlichen Glättung, beispielsweise mittels eines Tiefpassfilters, bearbeitet, woraus zeitlich sehr robuste Messergebnisse resultieren.
Figur 21 zeigt einen Vergleich zwischen der gemessenen Leuchtweite LW und einer Leuchtweitenregelungs-Ansteuerung des rechten Pixellichtmoduls. Die Kreuze markieren dabei die Messwerte, die Gerade PM2 ist die Regressionsgerade. Ein Fehler zwischen Regressionsgerade und den Messwerten ist vernachlässigbar klein, so dass ein lineares Modell in besonders vorteilhafter Weise ausreicht, um diesen Zusammenhang zu beschreiben.
In Figur 22 ist ein mittels der Erfassungseinheit im Fahrbetrieb des Fahrzeugs bei einem Neigungswinkel des Scheinwerfers von 4,5 % aufgenommenes Bild X dargestellt, welches die Lichtverteilung LV in der Fahrzeugumgebung vor dem Fahrzeug zeigt.
Figur 23 zeigt ein mittels der Erfassungseinheit im Fahrbetrieb des Fahrzeugs bei einem Neigungswinkel des Scheinwerfers von 6 % aufgenommenes Bild X, welches die
Lichtverteilung LV in der Fahrzeugumgebung vor dem Fahrzeug zeigt. Dabei befindet sich die Lichtverteilung LV im Vergleich zu Figur 22 aufgrund des vergrößerten
Neigungswinkels näher am Fahrzeug.
In Figur 24 ist ein in dem zweiten Verfahrensschritt S2 in dem Bildverarbeitungsverfahren aus einem gespeicherten Bild X weiterverarbeitetes Gesamt-Ergebnisbild Y dargestellt. Das Gesamt-Ergebnisbild Y wurde mittels eines künstlichen neuronalen Netzes ermittelt und mittels einer Faltung auf das aufgenommene Bild X angewandt. Im Bereich einer Zielklasse der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Scheinwerfer ist die Antwort stark
ausgeprägt. Am rechten Fahrbahnrand sind noch Falschalarme zu erkennen, welche mit Hilfe einer größeren Lernstichprobe unterdrückt werden.
Mittels des Bildverarbeitungsverfahrens wird dabei die Hell-Dunkel-Grenze HDG beider Scheinwerfer im Gesamt-Ergebnisbild Y lokalisiert. Die Lichtverteilung LV weist im aufgenommenen Bild X charakteristische Eigenschaften auf, welche anhand von hierauf abgestimmten Bildverarbeitungsoperatoren, d. h. den Filteroperatoren FO erkannt werden. Dabei werden Hell-Dunkel-Übergänge in den gespeicherten Bildern X mittels der Filteroperatoren FO verstärkt und auf maximal zwei Bildzeilen fokussiert. Hierbei wird zwischen auf dem Bild X optimierten Filteroperatoren FO und von Hand erstellten und parametrierten Filteroperatoren FO unterschieden.
Die Filteroperatoren FO werden vor einer Implementierung in das
Bildverarbeitungsverfahren in einem Optimierungsverfahren oder in einem
Versuchsverfahren ermittelt, wobei in dem Optimierungsverfahren und dem
Versuchsverfahren zu verschiedenen realen Beleuchtungsszenarien der jeweils zugehörige Filteroperator FO bestimmt wird.
In einem ersten Ausführungsbeispiel des Bildverarbeitungsverfahrens wird eine unterste Pixelzeile eines frei programmierbaren LED-Scheinwerfers erkannt.
Hierzu wird ein einfaches, auf Bildausschnitten der Größe 15x15 Pixel px arbeitendes Modell berechnet, welches die Bildausschnitte der zugehörigen Hell-Dunkel-Grenze HDG von allen anderen Bildausschnitten zu unterscheiden vermag. Das Modell ist das Ergebnis eines Optimierungsproblems, welches mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzes gelöst wird.
Als Bildvorverarbeitung wird eine Mittelwert-Varianz-Normierung der Bildausschnitte des aufgenommenen Bilds X verwendet. Das gemäß diesem Modell berechnete
Wahrscheinlichkeitsbild ergibt sich dann wie folgt:
Anhand einer Mittelwert-Varianz-normierten Faltung des aufgenommenen Bilds X mit einigen prototypischen Bildausschnitten werden mehrere Faltungsbilder bestimmt. Diese Faltungsbilder werden durch eine nichtlineare Transferfunktion weiter verarbeitet und anschließend wird eine eintragsweise Linearkombination gebildet. Eine weitere
Auswertung einer nichtlinearen Transferfunktion ergibt das abschließende und dargestellte Gesamt-Ergebnisbild Y.
Eine zusätzliche zeitliche Filterung wurde im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht angewandt.
Im Gesamt-Ergebnisbild Y sind Regionen mit hohen Einträgen genau dann vorhanden, wenn diese Region mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Zielklasse gehört, d. h. wenn die betreffenden 15x15-Pixel-Bildausschnitte mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Hell-Dunkel- Grenze HDG der untersten Pixelzeile des Scheinwerfers gehören.
Mit einfachen anschließenden Bildverarbeitungsoperatoren, wie beispielsweise dem Bilden eines Zeilensummenvektors eines Wahrscheinlichkeitsbildes und dem Finden eines Häufungspunktes in diesem Vektor wird die Hell-Dunkel-Grenze HDG exakt lokalisiert. Dabei wird die Bildzeile im Gesamt-Ergebnisbild ermittelt, in welcher sich die Hell-Dunkel-Grenze HDG befindet und der Abstand A der Hell-Dunkel-Grenze HDG vom Fahrzeug und die Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG in der Fahrzeugumgebung werden aus der ermittelten Bildzeile abgeleitet.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist seine qualitativ hohe Robustheit und Unabhängigkeit gegenüber Störungen, wie z. B. stark strukturierte oder verschmutze Straßenbeläge, in den aufgenommenen Bildern X. Durch Erweiterung der Lernstichprobe für das Modell lässt sich die Robustheit weiter steigern.
In einer alternativen Ausführungsform wird ein händisch erstellter und parametrierter Filteroperator FO verwendet. Der Filteroperator FO ist beispielsweise ein baryzentrischer Kantenoperator, mittels welchem ein Gradient in einem kleinen Bildbereich approximiert wird. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Filteroperatoren FO zur Approximation des Gradienten verwendbar. Hierzu gehört beispielsweise der so genannte Sobel- Operator.
Die untere Grenze der Lichtverteilung LV ist im aufgenommenen Bild X charakterisiert durch einen vertikalen Helligkeitsanstieg von unten nach oben. Um die untere Grenze des Scheinwerferlichtbündels zu finden, werden Bildbereiche, in denen der Gradient möglichst genau in diese Richtung zeigt, in einem Gesamt-Ergebnisbild Y mit einem Wert nahe bei Eins markiert und andere Bereiche erhalten Werte nahe bei Null.
Mittels dieses Merkmals alleine ist jedoch noch keine robuste Markierung des gesuchten Bereichs realisierbar, da z. B. in relativ homogenen Bereichen im Bild der Gradient oft senkrecht nach oben zeigt, obwohl kaum ein Helligkeitsunterschied besteht. In diesen Bereichen ist jedoch auffällig, dass die Gradienten von benachbarten Umgebungen oft in komplett unterschiedliche Richtungen zeigen. Daher wird für alle Bildausschnitte einer bestimmten Größe die lokale Varianz berechnet. Dabei wird ein weiteres Gesamt-Ergebnisbild Y erstellt, in dem Bereiche mit geringer Varianz mit einem Wert nahe bei Eins markiert werden und Bereiche mit hoher Varianz einen Wert nahe bei Null erhalten.
Dieses weitere Gesamt-Ergebnisbild Y wird mit dem zuvor ermittelten Gesamt- Ergebnisbild Y pixelweise multipliziert, wodurch die untere Kante der Lichtverteilung des Scheinwerfers sehr deutlich markiert ist. Eventuell auftretende Störungen werden durch eine zeitliche Mittelung von mehreren Gesamt-Ergebnisbildern Y herausgefiltert. Es wird wiederum die Bildzeile im Gesamt-Ergebnisbild Y ermittelt, in welcher sich die Hell- Dunkel-Grenze HDG befindet und der Abstand A der Hell-Dunkel-Grenze HDG vom Fahrzeug und eine Lage L der Hell-Dunkel-Grenze HDG in der Fahrzeugumgebung aus der Position der Bildzeile im Gesamt-Ergebnisbild Y ermittelt.
Ein über fünf Bilder gemitteltes Gesamt-Ergebnisbild Y des baryzentrischen
Kantenoperators ist in Figur 25 dargestellt. Ein Großteil einer positiven Filterantwort befindet sich im Bereich der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Lichtverteilungen LV der Scheinwerfer. Durch Anwendung einer Region-Of-Interest für einen linken und einen rechten Scheinwerfer und einfacher Auswertungsmethoden, wie beispielsweise
Zeilensummen oder einer Hough-Transformierten für Geraden in den Regions-Of-Interest sind in besonders robuster Weise die exakten Scheinwerferneigungswinkel aus einer Geometrie der Erfassungseinheit berechenbar.
Dieser Ansatz wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel durch weitere Operationen, die z. B. eine Länge des Gradienten berücksichtigen, erweitert. Die einzelnen Gesamt- Ergebnisbilder Y werden vorzugsweise je nach Aussagekraft des untersuchten Merkmals unterschiedlich gewichtet. In besonders vorteilhafter Weise wird Modellwissen über den eingesetzten Scheinwerfertyp dazu verwendet, die Messung zu präzisieren.
Bei einem eingesetzten, frei programmierbaren LED-Scheinwerfer beträgt ein
Öffnungswinkel eines Pixels 1 °. Durch das Finden der unteren und der oberen Kante der untersten Pixelzeile wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass es sich bei den gefundenen Bereichen wirklich um die gesuchte unterste Pixelzeile handelt. Mit Hilfe eines Bildmodells wird eine Invarianz gegenüber Störgrößen, wie z. B. einer Kameraregelung, unterschiedlichen Optiken und Sensorsensitivitäten, erreicht. Das Bildmodell umfasst affin-lineare Transformationen mit positiver Skalierung auf Pixelbasis. Das heißt, es wird angenommen, dass sich ein latentes Bild unter pixelweiser Anwendung einer Abbildungsvorschrift x \-> ax + b mit beliebigen a > 0 und b Θ R in das von der Erfassungseinheit aufgenommene Bild umwandeln lässt. Das Ziel ist es nun, eine Abbildungsvorschrift zu finden, die ein normiertes Bild, unabhängig von den konkreten Werten a und b, berechnet. Im Idealfall ergibt sich damit das latente oder ein dazu äquivalentes Bild.
Offensichtlich erfüllt f : [5]
Figure imgf000054_0001
diese Anforderungen in statistisch robuster Weise, denn für einen beliebigen
Bildausschnitts D Θ K"* "ergibt sich f(aD+b) zu f(D) für alle a > 0 und b€ In diesem Fall ist f(D) der normierte Bildausschnitt, der unabhängig von der Belegung von a und b stets die gleichen Eigenschaften aufweist.
Es sei XL xn eine beliebige endliche Folge von Zahlen. Ihr Mittelwert μ ergibt sich zu (xi + ... + xn) / n. Ihre Varianz σ2 ergibt sich zu [(x! - μ)2 + ... + (xn - μ)2] / n. Mit Hilfe des Verschiebungssatzes ergibt sich die Varianz zu [(x^2 + ... + (xn)2] / n - μ2. Im Folgenden werden diese Überlegungen auf zweidimensionale Bildausschnitte der Größe « x v
Pixel px eines Bildes X Θ ^übertragen. Hierfür sei
Figure imgf000054_0002
und J :=— / C Rux v.
uv
Ist nun D€ Κυ χ " ein beliebiger Bildausschnitt, ergibt sich der Mittelwert der Pixel in D durch Multiplikation der Einträge von D mit den zugehörigen Einträgen in J und der anschließenden Aufsummierung aller Produkte. Mit Hilfe des Faltungsoperators„*" lässt sich dieser Vorgang für alle Bildausschnitte D eines Bildes X ausdrücken.
Eine Matrix μ ergibt sich zu
und gibt für jedes Pixel px im Bild X einen Mittelwert in einer u x v- Nachbarschaftsumgebung an.
Wegen des Verschiebungssatzes gibt
Figure imgf000055_0001
die Varianz in einer u x v-Nachbarschaftsumgebung an. Hierbei bezeichnet
genannte Hadamard-Produkt, d. h. das eintragsweise Produkt von Matrizen
Dabei ergeben sich folgende Zusammenhänge:
[10] und
Figure imgf000055_0002
Gemäß
[12] ist σ die Standardabweichung für jedes Pixel px in einer u x v-Nachbarschaftsumgebung, die Wurzel wird eintragsweise genommen.
Um eine Verringerung des Rechenaufwands für die Normierung und Faltung zu realisieren, wird jeder mögliche Bildausschnitt D aus dem aufgenommenen Bild X der Größe u x v mittelwert- und standardabweichungsnormiert, bevor der Filteroperator FO mit dem Filterkern W G RU" angewendet wird. Dieses Verfahren lässt sich für das gesamte Bild X mit Hilfe der Faltungsalgebra wie folgt ausdrücken:
Figure imgf000056_0001
Der Filterkern W ist hier das Ergebnis eines Optimierungsproblems. Der Filterkern W wird derart angepasst, dass im Gesamt-Ergebnisbild Y immer dann ein hoher Eintrag steht, wenn es sich um einen Bildausschnitt von der Hell-Dunkel-Grenze HDG handelt. Ein niedriger Eintrag befindet sich an den Positionen im Gesamt-Ergebnisbild Y, welche keine Überschneidung mit der Hell-Dunkel-Grenze HDG zeigen.
Dies wird für eine Mehrzahl unterschiedlicher Faltungskerne Wi ... Wn durchgeführt, so dass sich eine Mehrzahl an Ergebnisbildern Yi ... Yn ergibt. Unter Anwendung einer nichtlinearen Transferfunktion f ergeben sich eintragsweise berechnete Ergebnisbilder Z, gemäß
Figure imgf000056_0002
für alle i, wobei i eine Zählvariable ist. Die Ergebnisbilder Z, werden dann linear kombiniert und zu einem Gesamt-Ergebnisbild Y zusammengefasst.
Mit anderen Worten: Zur Verstärkung der Hell-Dunkel-Übergänge wird in den
gespeicherten Bildern X im zweiten Verfahrensschritt S2 eine Mehrzahl an
Filteroperatoren FO verwendet, wobei mittels der Filteroperatoren FO jeweils ein erstes Ergebnisbild ermittelt wird und anschließend mittels einer nicht-linearen Transferfunktion das jeweils erste Ergebnisbild in jeweils ein zweites Ergebnisbild umgewandelt wird. Innerhalb des jeweiligen ersten Ergebnisbilds werden Pixelinhalte unterhalb eines vorgegeben Helligkeitsschwellwerts überproportional unterdrückt und Pixelinhalte oberhalb des vorgegeben Helligkeitsschwellwerts überproportional verstärkt, wobei die zweiten Ergebnisbilder zu dem Gesamt-Ergebnisbild Y zusammengesetzt werden.
Insbesondere mittels eines Satzes aus bis zu 16 Filteroperatoren FO sind die Hell-Dunkel- Grenzen HDG besonders zuverlässig und exakt bestimmbar.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Einstellen zumindest eines Scheinwerfers und/oder einer
Lichteinheit (4) eines Fahrzeugs (1 ), wobei mittels einer Erfassungseinheit, insbesondere einer Bilderfassungseinheit (2) mindestens ein Bild (X) einer vor dem Fahrzeug (1 ) befindlichen und mittels des zumindest einen Scheinwerfers bzw. der Lichteinheit (4) beleuchteten Fahrzeugumgebung erfasst wird,
und dass aus dem mindestens einem Bild (X) unter Beibehaltung einer Zeilen- und/oder Spalteninformation die Lage einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) ermittelt und mit einer Sollposition (Asoii, LSOII) verglichen wird, wobei anhand von ermittelten Abweichung (ΔΑ, ΔΙ) zwischen Lage und Sollposition die Einstellung der
Scheinwerfer bzw. die Lichteinheit (4) verändert wird,
dadurch gekennzeichnet ,
dass das Kontrastverhältnis der Hell-Dunkelgrenze (HDG) verändert wird..
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontrastverhältnis durch Überlagerung mehrerer Bilder, durch Umschalten zwischen verschiedenen Lichtverteilungen oder durch Bildbearbeitung mittels Filteroperatoren (FO) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erfassten Bilder (X) zu Gesamt-Ergebnisbildern (Y) weiterverarbeitet werden, wobei Hell-Dunkel-Übergänge in den gespeicherten Bildern (X) mittels zumindest eines Filteroperators (FO) verstärkt werden,
eine Lage (L) einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) einer mittels des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit (4) erzeugten Lichtverteilung (LV) in einer Zeilenstruktur des Gesamt-Ergebnisbilds (Y) ermittelt wird, wobei anhand zumindest einer ermittelten Bildzeile, in welcher sich die Hell-Dunkel-Grenze (HDG) befindet, ein Abstand (A) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) vom Fahrzeug (1) und/oder eine Lage (L) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in der Fahrzeugumgebung ermittelt wird
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hell-Dunkel-Grenze mittels des Filteroperators (FO) auf maximal zwei Bildzeilen fokussiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Filteroperatoren (FO) jeweils ein erstes Ergebnisbild ermittelt wird und anschließend mittels einer nicht-linearen Transferfunktion das jeweils erste
Ergebnisbild in jeweils ein zweites Ergebnisbild umgewandelt wird, wobei innerhalb des jeweiligen ersten Ergebnisbilds Pixelinhalte unterhalb eines vorgegeben Helligkeitsschwellwerts überproportional unterdrückt und Pixelinhalte oberhalb des vorgegeben Helligkeitsschwellwerts überproportional verstärkt werden, wobei die zweiten Ergebnisbilder zu dem Gesamt-Ergebnisbild (Y) zusammengesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Bild von der Autobahnlichtverteilung (AL) erfasst wird, in die
Landstraßenlichtverteilung (LL) umgeschaltet und ein zweites Bild erfasst wird und wieder in die Autobahnlichtverteilung (AL) umgeschaltet und ein drittes Bild erfasst wird, wobei mittels der Bildauswerteeinheit (3) ein Mittelwertbild des ersten und dritten Bildes gebildet wird und ein Differenzbild (D) des Mittelwertes und des zweiten Bildes ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Bilderfassungseinheit (2) ein erstes Referenzbild (B1 ) einer
Abblendlichtverteilung (AV) und ein zweites Referenzbild (B2) einer Fernlichtverteilung (FV) erfasst werden, wobei das erste Referenzbild (B1 ) unmittelbar vor einem Umschalten und das zweite Referenzbild (B2) unmittelbar nach dem Umschalten zwischen der Abblendlichtverteilung (AV) und der
Fernlichtverteilung (FV) erfasst werden und aus den Referenzbildern (B1 , B2) ein gemeinsames Korrelationsbild (KB) erzeugt wird,
und dass die Kontrastverhältnisse in einem Bildausschnitt (BA1 ) des
Korrelationsbildes (KB) ermittelt werden, wobei zunächst eine lokale Position (POS|) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in dem Bildausschnitt (BA1 ) ermittelt wird und in Abhängigkeit einer Position (POSB) des Bildausschnittes (BA1 ) in dem
Korrelationsbild (KB) die globale Position (POSg) der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in dem Korrelationsbild (KB) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor einer Einstellung des Scheinwerfers und/oder der Lichteinheit (4) die
Lichtverteilung (LV) derart abgesenkt wird, dass eine minimale Leuchtweite (LW) eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
überprüft wird, ob ein relevanter Erfassungsbereich (EB) der
Bilderfassungseinheit (2) frei von Hindernissen ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Erfassen des zumindest einen Bildes eine optische Achse (OA) der zumindest einen Lichteinheit (4) und/oder des Scheinwerfers von einer
Ausgangsstellung (AS) aus um einen vorgegebenen Wert (VW) vertikal geschwenkt wird.
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