DE102010051204A1 - Verfahren zum Darstellen eines Hindernisses und Abbildungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ziel ist es, einen Fahrer beim Führen eines Fahrzeugs besser zu unterstützen. Hierzu wird ein Verfahren zum Darstellen eines Hindernisses für ein Fahrzeug durch Erfassen eines Bereichs (7) der Umgebung des Fahrzeugs (1) mit einem Kamerasystem, wobei das Hindernis außerhalb des erfassten Bereichs liegt, Darstellen eines Bilds des erfassten Bereichs auf einem Bildschirm und Detektieren des Hindernisses mit einer von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung vorgeschlagen. Sodann wird ein virtuelles Objekt (4) erzeugt, das das detektierte Hindernis repräsentiert. Schließlich wird das virtuelle Objekt (4) in dem Bild dargestellt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen eines Hindernisses für ein Fahrzeug durch Erfassen eines Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs mit einem Kamerasystem, wobei das Hindernis außerhalb des erfassten Bereichs liegt, Darstellen des Bilds des erfassten Bereichs auf einem Bildschirm und Detektieren des Hindernisses mit einer von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Abbildungsvorrichtung zum Darstellen eines Hindernisses sowie ein Fahrerassistenzsystem und ein damit ausgestattetes Fahrzeug.
  • Fahrzeuge besitzen vielfach Fahrerassistenzsysteme, um den Fahrer beim Betrieb des Fahrzeugs zu unterstützen. Zu derartigen Assistenzsystemen zählen z. B. ein Parkassistenzsystem, ein ACC-System, ein Spurhaltesystem, ein Spurwechselsystem, ein Fernlichtassistent und dergleichen.
  • Von diesen Assistenzsystemen vermitteln einige mit Hilfe in das Fahrzeug eingebauter Kameras dem Fahrer Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs. Dabei werden entweder das aktuelle Bild der Kamera beziehungsweise aktuelle Bilder von Kameras einzeln oder in Kombination angezeigt, oder die einzelnen Bilder werden so verarbeitet, dass ein virtuelles Bild aus der Vogelperspektive entsteht. Es sind ebenfalls Systeme bekannt, die mit Hilfe unterschiedlicher Sensoren (meist auf Ultraschallbasis) die Umgebung des Fahrzeugs abtasten und die Abstände zwischen dem eigenen Fahrzeug und den Hindernissen berechnen, die zur Warnung des Fahrers verwendet werden. Ebenfalls sind Systeme bekannt, die eine Trajektorie in erkannte Parklücken berechnen und das Fahrzeug durch Ansteuern der Lenkung halbautomatisch in die Parklücke manövrieren können. Wenn solche Systeme getrennt betrieben werden, kann es für den Fahrer schwierig sein, die Warnung beziehungsweise das Geschehen dem Kamerabild zuzuordnen. Darüber hinaus ist es nicht immer aus dem Bild ersichtlich, welches Hindernis kritisch ist und welches nicht.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2006 000 245 A1 ist ein Parkunterstützungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung bekannt. Eine Navigationsvorrichtung verbindet mittels einer Bilddatenbeschaffungseinheit beschaffte Bilddaten mit einer Position, bei der die Bilddaten aufgenommen wurden, und speichert die Daten als frühere Bilddaten in einem Bildspeicher. Die Steuerungseinheit bestimmt ferner, ob das Fahrzeug zumindest in einem Parksollbereich eingetreten ist. Wird bestimmt, dass das Fahrzeug in den Parksollbereich eingetreten ist, dann wird ein früheres Bild auf der Basis der früheren Bilddaten, die von dem Parksollbereich aufgenommen wurden, und ein gegenwärtiges Bild auf der Basis bei der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs erhaltenen Bilddaten auf eine Richtungsanzeige gebracht.
  • Darüber hinaus offenbart die Druckschrift US 7,212,653 B2 ein Bildverarbeitungssystem für ein Fahrzeug, mit dem Bilder aus der Umgebung des Fahrzeugs aufgenommen werden. Die Bilder werden gespeichert, und ein verarbeitetes Bild, das durch Verarbeiten eines früheren Bilds erhalten wird, welches vor dem Erreichen einer momentanen Position aufgenommen wurde, wird einem Teil eines gegenwärtigen Bilds überlagert, der von der Kamera nicht erfasst werden kann.
  • Ferner ist in der Druckschrift EP 1 147 032 B1 eine Einrichtung zur Überwachung der Umgebung eines einparkenden Fahrzeugs beschrieben. Diese Einrichtung umfasst eine Bildschirmeinheit zur Anzeige der von Kameras gelieferten und von einer Kontrolleinheit verarbeiteten Bilder. Die Bildschirmeinheit weist einen Bildbereich, sowie sowohl vertikale Randbereiche als auch horizontale Randbereiche auf, die zusammen den Bildbereich umranden. Im Bildbereich selbst und in den vertikalen als auch horizontalen Randbereichen des Bildbereichs können farbige Balken angezeigt werden zur optischen Meldung von Objekten im Fahrzeugumfeld, das nicht im Blickbereich der Videokamera erfasst wird. Als Wandfarbe kann in den Randbereichen eine Signalfarbe, beispielsweise rot, eingesetzt werden. Je nachdem, welcher Balken aufleuchtet, weiß der Fahrer sofort, auf welche Seite des Fahrzeugs er besonders achten muss, obwohl das Kamerabild ihm noch keine Hinweise liefert.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, aussagekräftige Bilder über Hindernisse in der Fahrzeugumgebung insbesondere zur Unterstützung des Fahrers beim Einparken zu liefern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird somit bereitgestellt ein Verfahren zum Darstellen eines Hindernisses für ein Fahrzeug durch
    • – Erfassen eines Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs mit einem Kamerasystem, wobei das Hindernis außerhalb des erfassten Bereichs liegt,
    • – Darstellen des Bilds des erfassten Bereichs auf einem Bildschirm und
    • – Detektieren des Hindernisses mit einer von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung, sowie
    • – Erzeugen eines virtuellen Objekts, das das detektierte Hindernis repräsentiert,
    • – Darstellen auf dem Bildschirm eines weiteren Bereichs, der über den von der Kamera erfassten Bereich hinausgeht, und
    • – Einblenden innerhalb des weiteren Bereichs von dem virtuellen Objekt mit einem Abstand zum Fahrzeug maßstabgenau auf dem Bildschirm dargestellt.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen eine Abbildungsvorrichtung zum Darstellen eines Hindernisses für ein Fahrzeug mit
    • – einem Kamerasystem zum Erfassen eines Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Hindernis außerhalb des erfassten Bereichs liegt,
    • – einem Bildschirm zum Darstellen des Bilds des erfassten Bereichs und
    • – einer von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung zum Detektieren des Hindernisses, sowie mit
    • – einer Recheneinrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Objekts, das das detektierte Hindernis repräsentiert, wobei
    • – auf dem Bildschirm ein weiterer Bereich darstellbar ist, der über den von der Kamera erfassten Bereich hinausgeht, und
    • – mit der Recheneinrichtung das virtuelle Objekt innerhalb des weiteren Bereichs mit einem Abstand zum Fahrzeug maßstabsgenau auf dem Bildschirm integrierbar ist.
  • In vorteilhafter Weise ist es damit möglich, ein Kamerabild mit Informationen zu ergänzen, die durch andere Sensorik gewonnen wurde. Es können also Hindernisse in das Kamerabild eingeblendet werden beziehungsweise das Bild kann mit einem oder mehreren Hindernissen ergänzt werden.
  • Vorzugsweise werden die Abmessungen des Hindernisses ermittelt und das entsprechende virtuelle Objekt wird außerhalb des von der Kamera erfassten Bereichs maßstabsgenau auf dem Bildschirm eingeblendet. Dies bedeutet, dass das virtuelle Objekt bezüglich Ort und Größe auf dem Bildschirm platziert wird als hätte eine Kamera auch das reale Hindernis erfasst. Auf dem Bildschirm kann also ein Teil der Fahrzeugumgebung dargestellt werden, die von dem Kamerasystem erfasst wird und ein anderer an die Grenze des Erfassungsbereichs des Kamerasystems anschließender Bereich einschließlich des virtuellen Objekts wird in einem unmittelbar angrenzenden Teil des Bildschirms dargestellt.
  • Das Detektieren des Hindernisses kann durch einen oder mehrere Abstandssensoren erfolgen. Die Abstandssensoren haben üblicherweise eine größere Reichweite als gängige Kamerasysteme von Fahrzeugen, insbesondere was das Erfassen seitlicher Bereiche eines Fahrzeugs betrifft. Daher können die Informationen der Abstandssensoren die Informationen des Kamerasystems ergänzen. Insbesondere ist es günstig, wenn die Abstandssensoren auf Ultraschallbasis arbeiten. Derartige Sensoren sind robust und zuverlässig. Sie können Begrenzungen einer Parklücke für das Vermessen oder optische Darstellen ausreichend genau erfassen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Abschnitt des Bilds, der einen Bereich zwischen einer Grenze des Erfassungsbereichs des Kamerasystems und dem Hindernis repräsentiert, farblich dargestellt. Damit wird also der Bereich zwischen der Erfassungsgrenze des Kamerasystems und dem virtuellen Objekt im Bild gefüllt, sodass für den Betrachter intuitiv ein Bezug zwischen dem virtuellen Objekt und dem Kamerabild hergestellt ist. Der Abstand zwischen der Erfassungsgrenze und dem virtuellen Objekt kann im Normalfall mit einem einfachen Grau dargestellt sein. Die Farbe kann auch an die angrenzende Umgebung, d. h. das Kamerabild angepasst sein. In einem Spezialfall, wenn beispielsweise eine Parklücke als ausreichend groß detektiert wird, kann der Bereich zwischen der Erfassungsgrenze und dem virtuellen Objekt auch grün dargestellt werden, so dass die Farbe selbst Information trägt.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein Bordstein als Hindernis detektiert und virtuell in dem Bild dargestellt werden kann. Dies ist besonders bei Einparkvorgängen hilfreich.
  • Weiterhin kann das Erfassen des Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs mit dem Kamerasystem durch Gewinnen mehrerer Teilbilder von unterschiedlichen Positionen und/oder Ausrichtungen des Kamerasystems und durch Zusammensetzen der mehreren Teilbilder zu dem Bild erfolgen. Es werden somit zur Darstellung des Umfelds eines Fahrzeugs mehrere Bilder genutzt und man ist nicht auf den beschränkten Erfassungsbereich des Kamerasystems in einer Fahrzeugposition beziehungsweise – Ausrichtung angewiesen.
  • In einer speziellen Ausführungsform kann das erzeugte Bild einen virtuellen Blickpunkt oberhalb des Fahrzeugs besitzen. Es wird damit ein Bild aus der Vogelperspektive bereitgestellt. Ein derartiges Bild erleichtert es dem Fahrer weiter, die aktuelle Situation einzuschätzen.
  • Wie bereits angedeutet wurde, ist es besonders vorteilhaft, die Abbildungsvorrichtung in ein Fahrerassistenzsystem und insbesondere in ein Parkassistenzsystem zu integrieren. Ein mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem ausgestattetes Fahrzeug lässt sich von einem Fahrer sehr komfortabel führen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
  • 1 eine vogelperspektivische Draufsicht auf eine Parksituation mit paralleler Parklücke zur Fahrbahn;
  • 2 ein Blockschaltdiagramm eines Steuergeräts mit angeschlossenen Fahrzeugkomponenten;
  • 3 ein prinzipielles Blockschaltdiagramm des Steuergeräts von 2;
  • 4 eine erfindungsgemäß erzeugte Live-View-Ansicht;
  • 5 eine Umgebungskarte in schematischer Darstellung und
  • 6 eine Kartenansicht, wie sie von einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung erzeugbar ist.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Im Unterschied zu den bekannten Systemen zum Erzeugen von Bildern einer Fahrzeugumgebung werden erfindungsgemäß die nacheinander in verschiedenen Fahrzeugpositionen oder Ausrichtungen beziehungsweise Positionen der Kamera gewonnenen Bilder derart aneinandergesetzt, dass ein Bild der Fahrzeugumgebung angezeigt werden kann, das einen größeren Bereich als der Erfassungsbereich einer einzelnen Kamera aufweist. Die Abbildungsvorrichtung beziehungsweise das Kamerasystem lässt sich insbesondere dazu verwenden, bei der Vermessung einer Parklücke nacheinander mehrere Bilder aufzunehmen, diese zu speichern und dann anhand der aufgenommenen Bilder und des mittels Wegsensoren (Radsensoren am Fahrzeug, gegebenenfalls ein Lenkwinkelsensor) ermittelten Fahrwegs ein erweitetes Umgebungsbild zu erzeugen, das die Parklücke und die die Parklücke begrenzenden Hindernisse abdeckt.
  • Der generelle Ansatz besteht darin, dass die Anzeige- und Umwelterfassungsfunktionen kombiniert werden. Die sich daraus ergebende HMI-Ausgabe ist für den Fahrer besonders verständlich. Dabei wird die Umgebung des Fahrzeugs mittels geeigneter Sensorik abgetastet und ein Abbild der Umgebung in einer Umgebungskarte (vgl. 6) gespeichert. Die Informationen, die in der Umgebungskarte gespeichert sind, werden weiterverarbeitet, sodass einzelne Hindernisse erkannt und klassifiziert werden können. Optional wird ebenfalls die Kollisionsgefahr bestimmt und, falls nötig, Werte für eine Distance-to-Collision und Time-to-Collision berechnet. Die Informationen, die mittels der Umgebungskarte gewonnen wurden, werden bei der Generierung von HMI-Bildern verwendet. Dabei werden die erkannten Hindernisse direkt an die richtigen Stellen mit einem maßstabgenauen Abstand zum Fahrzeug in das Bild eingeblendet (Obstacle-Highlighting). Die gefährlichen Hindernisse werden durch eine besondere Darstellung hervorgehoben. Zusätzlich können auch Abstände als Balken oder numerische Werte angezeigt werden. Des Weiteren wird auch die vorhergesagte bzw. geplante Trajektorie beispielsweise eines halbautomatischen Parkvorgangs des Fahrzeugs eingeblendet. Diese Art der Darstellung ist sowohl für Bilder verwendbar, die aus einem natürlichen Blickwinkel generiert werden (Live-View), als auch für Bilder, die als virtuelle Vogelperspektive (Bird-View) erzeugt werden.
  • Für die Bird-View-Variante ist es ebenfalls möglich, ein virtuelles Umgebungsbild (vergleiche 1) über größere Bereiche als der momentan sichtbare Bereich zu generieren. Dabei werden einzelne Bird-View-Bilder mit Odometrie kombiniert und gegebenenfalls mit weiterer Sensorikinformation ergänzt, sodass sich ein ständig sich vergrößerndes virtuelles Bild ergibt. Der Vorteil davon ist, dass man zum Beispiel gleich nach der Vorbeifahrt mit dem eigenen Wagen 1 an einer erkannten Parklücke 2 den gesamten Parklückenbereich sehen kann. Gleichzeitig können alle erkannten Hindernisse 3, 4, 5, die Zielposition 6 in der Parklücke 2 und die momentan geplante Trajektorie (in 1 nicht eingezeichnet) angezeigt werden. Eine solche Darstellung kann auch für eine interaktive Korrektur von zum Beispiel der Zielposition durch den Fahrer verwendet werden. In dem Fahrzeug ist dann ein entsprechendes Eingabemittel vorgesehen, um das Bildelement, das als Überlagerungselement (Zielposition 6) in dem Gesamtbild dargestellt ist, zu verschieben. Das System berechnet daraus die tatsächliche neue Parkposition und ermittelt eine entsprechende neue Trajektorie.
  • Die Kamera beziehungsweise die Kameras des Fahrzeugs 1 nehmen gegebenenfalls mehrere Teilbilder auf, aus denen ein aktuelles Bild 7 (Vogelperspektive in 1 oder vergrößertes Live-View-Bild) generiert wird. Dieses Bild kann mit virtuellen Objekten erweitert werden, die mit der Kamera noch nicht gesehen wurden, aber z. B. durch Ultraschall bereits detektiert wurden. Gemäß dem Beispiel von 1 steht nach der Vorbeifahrt des Wagens 1 an der zur Fahrbahn parallelen Parklücke 2 ein gegebenenfalls aus mehreren Teilbildern zusammengesetztes Kamerabild 7 bis zur Hälfte der Lücke 2 zur Verfügung. Durch Ultraschall konnte ein Bordstein 4 oder eine Wand detektiert werden. Die erkannte Parklücke 2 samt Bordstein 4 kann über das Kamerabild 7 hinaus in dem Bild, das dem Fahrer präsentiert wird, bereits dargestellt werden. Gegebenenfalls wird in dem Bild sogar der Bordstein 4 hinter den parkenden Fahrzeugen 3 und 5 dargestellt, wenn er durch anderweitige Sensorik registriert oder rechnerisch interpoliert wurde. All diese Aspekte helfen, das Kamerabild mit der Realität besser in Verbindung zu bringen.
  • Das Kamerabild 7 reicht bis zur Grenze des Erfassungsbereichs des Kamerasystems. In dem Beispiel von 7 reicht das Kamerabild 7 jedoch nicht bis zum Bordstein 4. Der Bereich zwischen der Grenze des Kamerabilds 7 und dem Bordstein 4 kann zur besseren Orientierung des Fahrers farblich dargestellt sein. In dem Beispiel von 1 könnte beispielsweise die Parklücke 2 beziehungsweise die Zielposition 6 grün gekennzeichnet sein, was dem Fahrer vermittelt, dass die Parklücke ausreichend groß ist. Wäre die Parklücke zu kurz, könnte der Bereich von der Erfassungsgrenze des Kamerasystems bis zur Bordsteinkante beispielsweise grau dargestellt werden. Insbesondere kann er auch mit derjenigen Farbe dargestellt werden, die beispielsweise die Fahrbahn beziehungsweise der optisch erfasste Teilbereich der Parklücke besitzt.
  • Der Bordstein 4 außerhalb des Erfassungsbereichs des Kamerasystems wird durch die Ultraschallsensoren hinsichtlich Position ggf. auch Größe erfasst. Aus diesen Messgrößen wird ein virtuelles Objekt, insbesondere seine Position maßstabsgenau in dem erweiterten Bild, das dem Fahrer dargestellt wird, berechnet. Das erweiterte Bild setzt sich also aus einem Kamerabild (gegebenenfalls mehrere Teilbilder) und den virtuellen Objekten zusammen, wobei dazwischen liegende Bereiche unter Umständen zweckdienlich gefärbt sind. Im Falle der Vogelperspektive kann das „Kamerabild” aus einem oder mehreren Live-View-Bildern berechnet werden.
  • Für die Live-View-Variante ist es zusätzlich möglich, die Informationen aus der Umgebungskarte (vergleiche 6) so einzublenden, dass die von realen Hindernissen im Bild verdeckten Teile von anderen Hindernissen tatsächlich „versteckt” bleiben. Dies bedeutet, dass eine virtuelle Darstellung von Hindernissen in dem Bild unter Berücksichtigung der Verdeckung der virtuellen Darstellung durch Hindernisse im realen Kamerabild erfolgt. Es entsteht somit ein „Augmented Reality”-Bild. So wird beispielsweise bei der Darstellung einer Parklücke mit Bordstein das Ende des Bordsteins, das von dem Hindernis am Lückenende verdeckt ist, nicht über dem Hindernis gezeichnet, sondern entsprechend ausgeblendet werden. Dieses Ausblenden ist stets dynamisch an die aktuelle Bilddarstellung beziehungsweise die aktuelle Position des Fahrzeugs anzupassen. Um dies zu ermöglichen, werden die Kamerabilder verarbeitet, damit Objekte darin zu erkennen sind. Dabei werden die Informationen aus der Umgebungskarte zur Berechnung von interessanten Bereichen und Algorithmuseinstellungen verwendet.
  • Eine weitere Darstellungsmöglichkeit betrifft das Einblenden der Informationen über die Umgebung in die vom Fahrer benutzten Sichtgeräte unter Berücksichtigung des Blickwinkels des Fahrers zum jeweiligen Sichtgerät. Zu derartigen Sichtgeräten zählen Spiegel (Seitenspiegel, Rückspiegel) sowie Head-Up-Display's an Front- und Heckscheibe oder eine Hologrammdarstellungseinheit, welche die statischen oder dynamischen, erkannten Objekte in das Blickfeld des Fahrers rückt. Wenn der Fahrer sich in die Richtung eines Hindernisses bewegt, vor dem gewarnt wird, kann er dort das Objekt beziehungsweise Hindernis, vor dem gewarnt wird, real und markiert erkennen, und er versteht die Warnung während des Einparkvorgangs oder der Fahrbewegung.
  • Besonders Vorteilhaft ist eine Darstellung in Kombination mit den elektronischen, kamerabasierten Spiegeln, bei denen das Bild rein elektronisch erzeugt wird und ein Spiegelbild suggeriert. In diesem Fall können die Karteninformationen fließend in alle Spiegelbilder eingeblendet werden, so dass der Fahrer, egal wohin er blickt, immer die Systemsicht auf die Hindernisse, Trajektorie und so weiter wahrnehmen kann.
  • 2 zeigt nun ein Steuergerät 10, das mit mehreren Peripheriegeräten 11 bis 16 vernetzt ist. Dieses Steuergerät 16 ist in der Lage, ein Bild gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Dazu erhält es entsprechende Bildinformation beziehungsweise Teilbilder von einer Kamera 11 beziehungsweise mehreren Kameras. Wie die Doppelpfeile an den Schnittstellen anzeigen, kann das Steuergerät 10 die Kamera 11 zur Aufnahme von Bildern ansteuern. Gegebenenfalls kann auch die Ausrichtung der Kamera 11 über das Steuergerät 10 variiert werden.
  • Darüber hinaus besitzt das Steuergerät 10 als weitere Lieferanten von Eingangsinformation Ultraschallsensoren 12. Diese liefern beispielsweise Abstandsinformationen aus der Umgebung des Fahrzeugs. Die Datenverbindung zwischen Ultraschallsensor 12 und Steuergerät 10 ist gegebenenfalls wieder bidirektional.
  • Weiterhin sind an das Steuergerät 10 beispielsweise über einen CAN-BUS ein (Electric Power Steering) angeschlossen. Es liefert den aktuellen Lenkwinkel an das Steuergerät 10, was für das Zusammensetzen der Teilbilder zu dem Gesamtbild hilfreich oder notwendig ist. Zudem ist ein ESP 14 (Electronic Stabilisation Program) über den CAN-BUS mit dem Steuergerät verbunden. Das ESP 14 liefert Bewegungsdaten an das Steuergerät 10. Darunter fallen beispielsweise die Radgeschwindigkeit, die Rollrichtung, die Gierrate, die Beschleunigung und dergleichen.
  • Zur Ausgabe der Bilddaten ist das Steuergerät 10 hier mit einer Headunit 15 verbunden. Alternativ zu der Headunit 15 kann jedes andere optische Ausgabegerät (z. B. Bildschirm) verwendet werden. Es können auch mehrere optische Anzeigegeräte von dem Steuergerät 10 angesteuert werden.
  • Weiterhin dient ein Lautsprecher 16 oder mehrere Lautsprecher als akustische Ausgabegeräte für das Steuergerät 10. Es besteht daher gemäß 2 eine monodirektionale Verbindung von dem Steuergerät 10 zu dem Lautsprecher 16. Über den Lautsprecher 16 können in üblicher Weise Warnungen an den Fahrer abgegeben werden.
  • Anhand von 3 werden nun die Struktur und die Datenflüsse eines Systems, welches die erfindungsgemäße Lösung realisiert, erläutert. Die Kamera 11 ist in eine Videoverarbeitungseinheit 20 eingebettet. Sie liefert Videorohdaten 21 an ein Videosteuergerät 22. Dieses führt, wie das Rechteck am rechten Rand des Kästchens des Videosteuergeräts 22 andeutet, in einer Verarbeitungsschleife eine Videosignalverarbeitung 23 aus. Parallel hierzu ist eine Ultraschallverarbeitung 30 vorgesehen. Sie umfasst den Ultraschallsensor 12. Dieser liefert Rohdaten 31 an ein Signalfilter 32. Die gefilterten Sensordaten 33 werden einer Hindernisdetektionseinheit 34 zugeführt. Diese führt in einer Verarbeitungsschleife fortlaufend eine Datenanalyse zur Erkennung von Hindernissen durch.
  • Eine Positionserfassungseinheit 40 (z. B. Odometrie, ESP, EPS etc.) liefert ständig aktuelle Positionsdaten 41 an eine Speichereinheit 42. Von dieser Speichereinheit 42 rufen das Videosteuergerät 22 und die Hindernisdetektionseinheit 34 mit entsprechenden Abrufen 24 und 36 die jeweils aktuelle Position des Fahrzeugs ab. Ebenfalls wird die aktuelle Position auf Abruf 43 einer Speichereinheit 44 zur Verfügung gestellt, in der die lokale Karte der näheren Umgebung des Fahrzeugs (vgl. 6) gespeichert ist. Die nähere Umgebung bezieht sich beispielsweise auf einen Umkreis von 30 m um das Fahrzeug. In der Speichereinheit 44 werden auch Hindernisinformationen 37 von der Hindernisdetektionseinheit 34 gespeichert. In der Speichereinheit 44 wird ständig eine Objektverfolgung 45 durchgeführt. Dabei wird beispielsweise berechnet, in welche Richtung sich ein Objekt relativ zu dem Fahrzeug bewegt, sodass es auch dann dargestellt werden kann, wenn es sich außerhalb des Detektionsbereichs der Kamera 11 oder der Ultraschallsensoren 12 befindet.
  • Eine Funktionslogik 50 erhält auf Anfrage 51 Kartendaten beziehungsweise Hindernisinformationen von der Speichereinheit 44. Insbesondere geht die Anfrage 51 von einem Ultraschallparkassistenten 53 aus, der auch die gewünschten Informationen 52 erhält. In ihm läuft in einer kontinuierlichen Verarbeitungsschleife ständig eine Überprüfung und Berechnung 54 der Distanzen. Er gibt beispielsweise über einen Lautsprecher entsprechende Warnungen 55 an den Fahrer aus. Darüber hinaus werden Segmentdaten 56 des Ultraschallparkassistenten 53 in einer Speichereinheit 57 der Funktionslogik 50 gespeichert. Diese Daten betreffen beispielsweise Balken, die in ein Bild eingeblendet werden müssen.
  • Eine Anzeigesteuereinheit 58 der Funktionslogik 50 erhält von dem Videosteuergerät 22 verarbeitete Videodaten 25. Weiterhin erhält die Anzeigesteuereinheit 58 auf Anfrage 59 von der Speichereinheit 44 Kartendaten beziehungsweise Hindernisinformationen 46. Ferner liest die Anzeigesteuereinheit 58 die Ultraschallsegmentdaten von der Speichereinheit 57 durch eine entsprechende Leseanfrage 60. In der Anzeigesteuereinheit 58 läuft ständig ein Anpass- und Erzeugungsprozess 61 für Überlagerungselemente.
  • Die Anzeigesteuereinheit 58 tätigt eine Ausgabe 62 beispielsweise an einen Bildschirm oder eine Headunit, die jeweils eine optische Schnittstelle zu dem Fahrer bilden. Zwischen Fahrer und Anzeigesteuereinheit 58 findet eine Interaktion 63 statt. Dabei kann der Fahrer beispielsweise die Anzeige verändern oder beispielsweise ein Element in dem Bild verschieben (z. B. Parkpositionsmarkierung verschieben).
  • Mit den oben dargestellten Hintergrundinformationen lassen sich nun konkrete Beispiele anhand der 4 bis 6 besser verstehen. In 4 ist eine Live-View-Darstellung wiedergegeben, die gegebenenfalls aus mehreren Teilbildern zusammengesetzt ist. Es ist eine Fahrbahn 70 zu erkennen, an deren rechter Seite sich Parkplätze 71 befinden. Auf zweien der Parkplätze 71 befindet sich jeweils ein detektiertes Hindernis 72, 73. Obwohl sich das Hindernis 73 nicht im Erfassungsbereich der Kamera befindet, wird es als virtuelles Objekt dargestellt, da es in einem früheren Bild oder durch einen anderen Sensor erfasst wurde. Es wurde für die aktuelle Darstellung mitgeführt. Weiterhin hat das System eine Wand 74 als Hindernis detektiert. Zwischen den beiden Fahrzeugen, d. h. den Hindernissen 72 und 73 und der Wand 74 befindet sich eine Parklücke 75, die das System erkannt und mit einem rechteckigen Überlagerungselement perspektivisch exakt in das Live-View-Bild einblendet. Innerhalb der Parklücke 75 berechnet das System eine Zielposition 76, die ebenfalls durch ein rechteckiges Überlagerungselement (Overlay) in dem Live-View-Bild markiert ist. Gegebenenfalls wird in das Bild noch eine Trajektorie für einen Einparkvorgang eingeblendet.
  • Das in 4 dargestellte Bild kann aus mehreren Teilbildern zusammengesetzt sein, die hintereinander in verschiedenen Fahrzeugpositionen gewonnen wurden. Beispielsweise kann das Bild auch am rechten Rand vergrößert beziehungsweise erweitert sein, sodass dann auch das Hindernis 73 zu sehen ist, um dem Fahrer die Orientierung zu erleichtern.
  • Anhand der 5 und 6 wird nun eine Anwendung des erfindungsgemäßen Systems, d. h. der Abbildungsvorrichtung des Einparksystems eines Fahrzeugs bei vogelperspektivischer Darstellung vorgestellt. 5 zeigt zunächst eine reale Situation in schematischer Darstellung. Ein Fahrzeug 80 parkt gemäß einer Trajektorie 81 zwischen zwei Fahrzeugen 82 und 83 ein. Auf dem Parkplatz befinden sich zahlreiche weitere Hindernisse wie beispielsweise eine Mauer 84, ein Motorrad 85, weitere Fahrzeuge 86 und Mülltonnen 87. Bei der Fahrt auf dem Parkplatz registriert die Abbildungsvorrichtung des Fahrzeugs 80 diese Hindernisse und fertigt daraus eine Karte an, wie sie in 6 dargestellt ist. Jedes Hindernis wird durch einen Block 82' bis 87' d. h. virtuelles Objekt, symbolisiert. So wird beispielsweise das Motorrad 85 durch den Block 85' symbolisiert. Das dem Fahrer präsentierte Bild (6) zeigt sämtliche für ihn relevanten Objekte bzw. Hindernisse (hier vereinfacht als Blöcke) sowie eine Draufsicht seines eigenen Wagens 80 und der Einparktrajektorie 81. Somit kann sich der Fahrer auf dem Parkplatz für den Einparkvorgang besser orientieren. Gegebenenfalls werden in dem Bild mehrere Parkplätze angeboten, von denen er einen interaktiv auswählen kann.
  • Übliche Kamerasysteme umfassen wenigstens eine Rückfahrkamera und seitliche Kameras (z. B. in den Außenspiegeln oder Eckbereichen der Stoßfänger). Diese Kamerasysteme haben einen Erfassungsbereich von ca. 2 m bis 4 m Reichweite um das Fahrzeug. Dieser Erfassungsbereich reicht in der Regel nicht aus, die Parklücke über ihre gesamte Erstreckung entlang des Fahrwegs darzustellen. Die Kamerabilder werden daher im vorliegenden Beispiel zu einem Gesamtbild von einem virtuellen Blickpunkt oberhalb des Fahrzeugs kombiniert (Bird-View). Die nacheinander aufgenommenen Bilder können insbesondere, wie hier gezeigt ist, zur Vermessung einer Parklücke verwendet werden. Dazu werden die aufgenommenen Bilder gespeichert und daraus anhand des mittels Wegsensoren (Radsensoren am Fahrzeug, gegebenenfalls ein Lenkwinkelsensor) ermittelten Fahrwegs ein erweitertes Umgebungsbild erzeugt. Dieses Bild gibt die Parklücke und die Parklücke begrenzenden Hindernisse beispielsweise gemäß 6 wieder.
  • Das erfindungsgemäße Kamerasystem weißt insbesondere einen Normalmodus (Darstellung der aktuellen Kamerabilder mit 2 m bis 4 m Erfassungsbereich) sowie einen erweiterten Modus (durch Bilder aus der Vergangenheit) auf. Der erweiterte Modus wird insbesondere nach der Vermessung einer Parklücke aktiviert, wenn dem Fahrer die Parklücke als frei angezeigt wird. Der Einparkvorgang kann dann halbautomatisch (nur lenken) oder vollautomatisch erfolgen (lenken und bremsen).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006000245 A1 [0004]
    • US 7212653 B2 [0005]
    • EP 1147032 B1 [0006]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Darstellen eines Hindernisses (4) für ein Fahrzeug (1) durch – Erfassen eines Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs (1) mit einem Kamerasystem, wobei das Hindernis (4) außerhalb des erfassten Bereichs liegt, – Darstellen eines Bilds des erfassten Bereichs auf einem Bildschirm und – Detektieren des Hindernisses (4) mit einer von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung, gekennzeichnet durch – Erzeugen eines virtuellen Objekts, das das detektierte Hindernis (4) repräsentiert, – Darstellen auf dem Bildschirm eines weiteren Bereichs, der über den von der Kamera erfassten Bereich hinausgeht, und – Einblenden innerhalb des weiteren Bereichs von dem virtuellen Objekt mit einem Abstand zum Fahrzeug (1) maßstabgenau auf dem Bildschirm dargestellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abmessungen des Hindernisses (4) ermittelt werden, und das entsprechende virtuelle Objekt maßstabgenau auf dem Bildschirm integriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren des Hindernisses (4) durch einen oder mehrere Abstandssensoren erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Abstandssensoren auf Ultraschallbasis arbeiten.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (6) auf dem Bildschirm, der einen Bereich zwischen einer Grenze des Erfassungsbereichs des Kamerasystems und dem Hindernis repräsentiert, farblich dargestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bordstein als Hindernis (4) detektiert und virtuell auf dem Bildschirm dargestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs mit dem Kamerasystem durch Gewinnen mehrerer Teilbilder von unterschiedlichen Positionen und/oder Ausrichtungen des Kamerasystems und durch Zusammensetzen der mehreren Teilbilder zu dem Bild erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild einen virtuellen Blickpunkt oberhalb des Fahrzeugs besitzt.
  9. Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers insbesondere beim Einparken durch Darstellen eines Hindernisses nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Abbildungsvorrichtung zum Darstellen eines Hindernisses (4) für ein Fahrzeug (1) mit – einem Kamerasystem zum Erfassen eines Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs (1), wobei das Hindernis (4) außerhalb des erfassten Bereichs liegt, – einem Bildschirm zum Darstellen eines Bilds des erfassten Bereichs und – einer von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung zum Detektieren des Hindernisses (4), gekennzeichnet durch – eine Recheneinrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Objekts, das das detektierte Hindernis (4) repräsentiert, wobei – auf dem Bildschirm ein weiterer Bereich darstellbar ist, der über den von der Kamera erfassten Bereich hinausgeht, und – mit der Recheneinrichtung das virtuelle Objekt innerhalb des weiteren Bereichs mit einem Abstand zum Fahrzeug (1) maßstabsgenau auf dem Bildschirm integrierbar ist.
  11. Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der von dem Kamerasystem unabhängigen Sensoreinrichtung Abmessungen des Hindernisses (4) ermittelbar sind, und mit der Recheneinrichtung das entsprechende virtuelle Objekt maßstabgenau auf dem Bildschirm integrierbar ist.
  12. Fahrerassistenzsystem mit einer Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10.
  13. Fahrzeug mit einer Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder einem Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 12.
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