-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bird-View-Darstellung eines Fahrzeuggespanns nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine nachrüstbare Kamera für ein Zugfahrzeug.
-
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der
JP 2012-105158 A bekannt. Dabei sind an einem Zugfahrzeug sowie an einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger jeweils mehrere Kameras vorgesehen, wobei die Bilddaten der jeweiligen Blickfelder der Kameras miteinander verknüpft werden, um eine Bird-View-Darstellung des Fahrzeuggespanns zu erhalten. Wesentlich dabei ist, dass bei dem Verschmelzen bzw. der Kombination der Bilddaten die Kenntnis des Winkels zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger bekannt ist. Weiterhin arbeiten derartige, gattungsgemäße Verfahren derart, dass die Position und der Blickwinkel der jeweiligen Kameras sowohl des Zugfahrzeugs als auch des Anhängers bekannt sind. Dadurch lassen sich eindeutige Beziehungen zwischen den Bilddaten der einzelnen Kameras herstellen, die zu einer wirklichkeitsgetreuen Bird-View-Darstellung führen. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist es, dass, wie oben angeführt, unter anderem auch die Positionen und Blickwinkel der Kameras an dem Anhänger bekannt sein müssen, damit deren Bilddaten mit den Bilddaten der Kameras des Zugfahrzeugs zusammengeführt werden können. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Kalibrierung der Bilddaten des Zugfahrzeugs und des Anhängers aufgrund bekannter Positionen und Blickwinkel bzw. Blickfelder aller Kameras sowohl des Zugfahrzeugs als auch des Anhängers erfolgt.
-
Aus der
WO 2009/031400 A1 ist es darüber hinaus bekannt, bei einem Sattelschlepper mit einem als Auflieger ausgebildeten Anhänger eine Kamera an dem Auflieger vorzusehen und den Lenkwinkel zwischen dem Sattelschlepper und dem Auflieger aufgrund von Bewegungsinformationen des Sattelschleppers sowie des Datenflusses bzw. der Bilddaten der an dem Auflieger befestigen Kamera zu schätzen. Kameras an dem Zugfahrzeug bzw. Sattelschlepper sind jedoch nicht vorgesehen.
-
Soll ein Anhänger bzw. ein Auflieger mit Kameras nachgerüstet werden, um eine Bird-View-Darstellung des (gesamten) Fahrzeuggespanns zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Positionen und Blickwinkel von an dem Anhänger befindlichen Kameras einer Auswerteeinrichtung als Eingangsdaten zuzuführen, damit die Bilddaten des Zugfahrzeugs und des Anhängers richtig miteinander verknüpft werden können. Dadurch ist in der Praxis eine relativ einfache bzw. kostengünstige Nachrüstung eines Anhängers eines Fahrzeuggespanns mit Kameras nicht möglich, da die entsprechenden Positions- und Blickwinkeldaten zunächst erfasst und der Auswerteeinrichtung zugeführt werden müssen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bird-View-Darstellung eines Fahrzeuggespanns nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass insbesondere eine möglichst einfache und preiswerte Nachrüstung eines Anhängers eines Fahrzeuggespanns mit Kameras ermöglicht wird, ohne dass die Kamerapositionen und/oder Blickwinkel der Kameras des Anhängers nach dem Einbau durch einen Bediener erfasst und einer Auswerteeinrichtung eingegeben werden müssen. Dadurch soll insbesondere eine flexible Anbringung von Kameras an einem Anhänger ermöglicht werden, ohne dass hierzu jeweils neue Eingaben erforderlich sind. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass ein Verfahren zur Bird-View-Darstellung eines Fahrzeuggespanns ermöglicht werden soll, das rein datengetrieben aufgrund der von den einzelnen Kameras erfassten Bilddaten eine selbstständige Kalibrierung, d.h. Zuordnung einzelner Kamerapositionen von an dem Anhänger angeordneten Kameras ermöglichen soll.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Bird-View-Darstellung eines Fahrzeuggespanns mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Bestimmung der Position und der Blickfelder wenigstens einer an dem Anhänger angeordneten Kamera durch einen Vergleich eines gemeinsamen Blickfeldes einer an dem Zugfahrzeug angeordneten Kamera und der wenigstens einen an dem Anhänger angeordneten Kamera erfolgt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass beim Erkennen einer Schnittmenge bzw. beim Erkennen gemeinsamer Bilddaten, insbesondere der Darstellung ein und derselben Umgebung aus unterschiedlichen Blickwinkeln, auf einen Blickwinkel der wenigstens einen Kamera an dem Anhänger geschlossen werden kann, wenn die Position und der Blickwinkel bzw. das Blickfeld der entsprechenden Kamera an dem Zugfahrzeug bekannt ist, die dieselben Merkmale der Umgebung erfasst. Dadurch ist zunächst beim Starten des Systems bzw. zur Kalibrierung des Systems keine Kenntnis des Blickwinkels bzw. des Standorts der wenigstens einen, an dem Anhänger angeordneten Kamera erforderlich. Vielmehr wird auf den entsprechenden Blickwinkel bzw. Standort der wenigstens einen Kamera des Anhängers aufgrund eines reinen Datenvergleichs zwischen der wenigstens einen Kamera am Anhänger und wenigstens einer, an dem Zugfahrzeug angeordneten Kamera geschlossen.
-
Erfindungsgemäß wird unter einer Bestimmung des Blickfelds einer Kamera die Ausrichtung der Blickachse der Kamera beispielsweise zu einer Längsachse des Anhängers verstanden, während erfindungsgemäß unter einer Bestimmung der Position der Kamera eine Bestimmung des Anbringungsorts der Kamera zumindest in einem horizontalen Koordinatensystem in Bezug auf die Fahrbahnebene, d.h. ohne Berücksichtigung der Einbauhöhe der Kamera über der Fahrbahn, verstanden wird. Weiterhin wird erwähnt, dass das Blickfeld zusätzlich noch Informationen über den Öffnungswinkel und ggf. dessen Reichweite enthalten kann.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
-
In der Regel ist es erforderlich, an dem Anhänger aufgrund des relativ eingegrenzten Blickfeldes einer Kamera mehrere Kameras anzuordnen, um eine zufriedenstellende Bird-View-Darstellung zu ermöglichen, d.h. ein genügend großes, unverzerrtes Gesamtblickfeld zu erreichen. Beim Stand der Technik sind hierzu die relativen Positionen bzw. Blickfelder der mehreren Kameras des Anhängers vorgegeben bzw. bekannt. Um auch ohne Kenntnis der einzelnen Positionen bzw. Blickfelder eine rein datengetriebene Erkennung der Positionen und Blickfelder mehrerer Kameras am Anhänger zu ermöglichen, ist es in einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass die Bestimmung der Positionen und der Blickfelder mehrerer Kameras am Anhänger durch einen Vergleich eines gemeinsamen Blickfeldes der mehreren Kameras des Anhängers erfolgt. Beispielhaft kann es vorgesehen sein, dass an dem Anhänger drei Kameras angeordnet sind, wobei das Blickfeld einer Kamera nach schräg hinten rechts bzw. schräg hinten links gerichtet ist, während eine dritte Kamera im Wesentlichen ein nach hinten gerichtetes Blickfeld aufweist. Zur Erkennung der einzelnen Positionen und Blickfelder dieser drei Kameras ist es dann vorgesehen, dass beispielsweise nach dem Erfassen eines gemeinsamen Blickfeldes zwischen der schräg nach hinten rechts blickenden Kamera und der nach hinten blickenden Kamera anschließend ein Vergleich eines gemeinsamen Blickfeldes zwischen der schräg nach hinten links gerichteten Kamera und der nach hinten gerichteten Kamera erfolgt. Somit ist die Erkennung der Positionen und der Blickfelder aller drei an dem Anhänger angeordneten Kameras möglich.
-
Zur Reduzierung der benötigten Rechnerleistung sowie zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung der Kameras ist es vorgesehen, dass eine erste Bestimmung der Position und des Blickfelds der wenigstens einen an dem Anhänger angeordneten Kamera während des Stillstands des Fahrzeuggespanns erfolgt.
-
Um auch ohne genaue Kenntnis des Winkels zwischen dem Zugfahrzeug und einer Deichsel des Anhängers den entsprechenden Winkel für die Berechnung einer Trajektorie bestimmen zu können, ist es vorgesehen, dass eine erste Bestimmung des Winkels zwischen dem Zugfahrzeug und der Deichsel am Anhänger nach der Bestimmung der Positionen der wenigstens einen Kamera am Anhänger während einer Rückwärtsfahrt durch Schätzung erfolgt.
-
In Weiterbildung des zuletzt genannten Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass nach der ersten Schätzung des Winkels zwischen dem Zugfahrzeug und der Deichsel am Anhänger eine Bestimmung der Länge der Deichsel, der Position der Deichsel an dem Zugfahrzeug und dem Anhänger sowie eine Bestimmung der Länge des Anhängers kontinuierlich während einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns erfolgt. Hintergrund hierfür ist, dass die genannten geometrischen Größen (Länge der Deichsel, Position der Deichsel an dem Zugfahrzeug und dem Anhänger sowie Länge des Anhängers) zur Berechnung der Trajektorie erforderlich sind.
-
In wiederum vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass weitere Bestimmungen der Position und des Blickfelds der wenigstens einen an dem Anhänger angeordneten Kamera nach der Bestimmung im Stillstand während der (Rückwärts-)Fahrt des Fahrzeuggespanns kontinuierlich unter Berücksichtigung der zuletzt bekannten Relativposition zwischen der wenigstens einen Kamera am Zugfahrzeug sowie der wenigstens einen Kamera am Anhänger erfolgen.
-
Darüber hinaus ist es von besonderem Vorteil, wenn die Bestimmung der Position und des Blickfelds der wenigstens einen Kamera am Anhänger unter Berücksichtigung eines Lenkwinkels des Zugfahrzeugs erfolgt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Lenkwinkel des Zugfahrzeugs als Eingangsgröße einer Auswerteeinrichtung zugeführt wird, so dass in Kenntnis des Lenkwinkels des Zugfahrzeugs eine genauere bzw. eindeutige Zuordnung der Position und des Blickfelds der wenigstens einen Kamera des Anhängers ermöglicht wird.
-
Um für einen Lenker des Fahrzeuggespanns eine Navigation bei der Rückwärtsfahrt zu erleichtern, ist es von besonderem Vorteil, wenn aufgrund des Lenkwinkels des Zugfahrzeugs ein Fahrschlauch berechnet und in der Bird-View-Darstellung dargestellt wird. Dadurch ist es insbesondere für den Fahrer des Fahrzeuggespanns möglich, zu erkennen, ob er unter Berücksichtigung des augenblicklichen Lenkwinkels (des Zugfahrzeugs) Gefahr läuft, beispielsweise mit am Straßenrand befindlichen Objekten zu kollidieren.
-
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei wenigstens eine erste Kamera an dem Zugfahrzeug sowie wenigstens eine zweite Kamera an dem Anhänger vorgesehen sind, sowie Auswertemittel zur Bestimmung der Position und des Blickfelds der wenigstens einen, an dem Anhänger angeordneten zweiten Kamera, wobei die wenigstens eine zweite Kamera als mobile Kamera dazu ausgebildet ist, an verschiedenen Anhängern und/oder verschiedenen Positionen des Anhängers befestigt zu werden. Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie flexibel nachrüstbar für unterschiedlichste Anhänger einsetzbar ist.
-
Eine besonders einfache Ausrüstung eines Anhängers bzw. insbesondere ein besonders einfaches Austauschen einer Kamera an einem Anhänger wird ermöglicht, wenn die wenigstens eine zweite Kamera Mittel zur drahtlosen Datenübermittlung an die Auswertemittel aufweist.
-
Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine nachrüstbare, vorzugsweise mobile Kamera für Anhänger eines Zugfahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu dienen. Diese Kamera kann entweder stets für ein und dasselbe Zugfahrzeug eingesetzt werden, oder sie ist an verschiedene Anhänger befestigbar.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
-
Diese zeigt in:
-
1 in vereinfachter Draufsicht ein Zugfahrzeug mit einem mit dem Zugfahrzeug über eine Deichsel verbundenen Anhänger mit an dem Zugfahrzeug und dem Anhänger angeordneten Kameras und
-
2 das Zugfahrzeug und den Anhänger gemäß 1 zur Erläuterung geometrischer Größen zur Bestimmung eines Fahrschlauches in vereinfachter Draufsicht.
-
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung 100 zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bird-View-Darstellung 1 eines Fahrzeuggespanns 10, beispielsweise auf einem Monitor 101, stark vereinfacht dargestellt. Das Fahrzeuggespann 10 umfasst ein Zugfahrzeug 11 und einen mit dem Zugfahrzeug 11 über eine Deichsel 12 verbundenen Anhänger 13. An dem Zugfahrzeug 11 sind beispielhaft vier erste Kameras C1 bis C4 angeordnet, wobei die Kamera C1 an der Fahrzeugfront des Zugfahrzeugs 11, die beiden Kameras C2 und C3 an den jeweiligen Längsseiten des Zugfahrzeugs 11, und die Kamera C4 im Heckbereich des Zugfahrzeugs 11 angeordnet sind.
-
Jede der Kameras C1 bis C4 weist ein Blickfeld BF1 bis BF4 mit einem Blickwinkel Δ von im Ausführungsbeispiel etwas unter 180° auf. Die Vorrichtung 10 weist darüber hinaus eine Auswerteeinrichtung 102 auf, die neben einem Auswertealgorithmus 103 eine Speichereinheit 104 umfasst, in der beispielhaft zumindest die genauen Positionen (X- und Y-Koordinaten in Bezug auf einen Bezugspunkt BP des Zugfahrzeugs 11) der Kameras C1 bis C4 an dem Zugfahrzeug 11 und somit auch deren relative Positionen zueinander als Eingangsgrößen abgespeichert sind.
-
An dem Anhänger 13 sind beispielhaft drei zweite Kameras C5 bis C7 angeordnet. Die zweiten Kameras C5 bis C7 sind als mobile Kameras C5 bis C7 dazu ausgebildet, an verschiedenen Anhängern 13 bzw. Positionen eines Anhängers 13 montiert werden zu können. Während sich die beiden Kameras C5 und C7 an den beiden gegenüberliegenden Längsseiten des Anhängers 13 befinden, befindet sich die Kamera C6 am Heck des Anhängers 13. Die zweiten Kameras C5 bis C7 weisen jeweils ein Blickfeld BF5 bis BF7 mit einem Blickwinkel Δ von jeweils ebenfalls etwas weniger als 180° auf. Weder die Positionen der Kameras C5 bis C7, noch deren genaue Positionen in Bezug zu dem Anhänger 13 sind zunächst in der Auswerteeinrichtung 102 bzw. der Speichereinheit 104 als Eingangswerte bekannt.
-
In der 1 ist der Zustand des Fahrzeuggespanns 10 dargestellt, bei der sich dieses im Stillstand befindet, wobei die Blickfelder BF3, BF4 und BF5 ein gemeinsames Blickfeld BF345 als Schnittmenge aufweisen. Die Bilddaten der Blickfelder BF5 bis BF7 der Kameras C5 bis C7 des Anhängers 13 werden vorzugsweise über drahtlose Übertragungsmittel 105 an jeder der Kameras C5 bis C7 der Auswerteeinrichtung 102 als Eingangswerte zugeführt. Der Auswertealgorithmus 103 in der Auswerteeinrichtung 102 kann in Kenntnis der gemeinsamen Bilddaten aus dem gemeinsamen Blickfeld BF345 eine Relativposition der Kamera C5 zu den Kameras C3 und C4 berechnen. Darüber hinaus ist anhand der Darstellung der 1 erkennbar, dass auch die Blickfelder BF5 und BF6 sowie BF6 und BF7 jeweils ein gemeinsames Blickfeld BF56 sowie BF67 aufweisen. Auch die gemeinsame Blickfelder BF56 und BF67 werden durch den Auswertealgorithmus 103 in der Auswerteeinrichtung 102 erfasst, woraus die Auswerteeinrichtung 102 die Positionen der Kameras C5 bis C7 an dem Anhänger 13 berechnen kann.
-
In Kenntnis der genauen Positionen der Kameras C1 bis C7 des Fahrzeuggespanns 10 kann die Auswerteeinrichtung 102 daraufhin die Bilddaten der Kameras C5 bis C7 des Anhängers 13 mit den Bilddaten der Kameras C1 bis C4 des Zugfahrzeugs 11 in an sich bekannter Art und Weise verknüpfen, um auf dem Monitor 101 eine Bird-View-Darstellung des Fahrzeuggespanns 10, insbesondere in Fahrtrichtung nach hinten gerichtet, darzustellen.
-
Zur Erleichterung von Rückwärtsfahrmanövern ist es erforderlich, eine Trajektorie 20 des Fahrzeuggespanns 10, insbesondere zusammen mit einem Fahrschlauch 21 des Fahrzeuggespanns 10 in der Bird-View-Darstellung 1 (2), auf dem Monitor 101 darzustellen. Hierzu sind weitere Eingangsgrößen erforderlich, die es der Auswerteeinrichtung 102 ermöglichen, die Trajektorie 20 bzw. den Fahrschlauch 21 zu berechnen und auf dem Monitor 101 darstellen zu können. Insbesondere ist dazu die Kenntnis der Länge l des Anhängers 13, des Winkels α zwischen der Deichsel 12 und dem Zugfahrzeug 11 sowie die Länge D der Deichsel 12 sowie die Positionen der Endpunkte P1 und P2 der Deichsel 12 an dem Zugfahrzeug 11 sowie dem Anhänger 13 erforderlich.
-
Während der Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns 10 werden die oben erwähnten Positionen und Blickfelder BF5 bis BF7 der Kameras C5 bis C7 kontinuierlich erfasst, jeweils unter Berücksichtigung der zuletzt genannten Relativposition zwischen den ersten Kameras C1 bis C4 und den zweiten Kameras C5 bis C7. Die Bestimmung des Winkels α zwischen der Deichsel 12 und dem Zugfahrzeug 11 erfolgt im ersten Moment durch eine Schätzung anhand des gemeinsamen Blickfeldes BF345 der Kameras C3, C4 und C5. Während der weiteren Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns 10 werden sowohl der Winkel α als auch die Länge D der Deichsel 12 sowie die Positionen P1 und P2 der Deichsel 12 an dem Zugfahrzeug 11 und dem Anhänger 13 aufgrund der kontinuierlich übermittelten Bilddaten der Kameras C1 bis C7 mittels an sich bekannter Algorithmen ermittelt. In Kenntnis der geometrischen Daten des Anhängers 13 sowie der Deichsel 12 und des Winkel α sowie zusätzliche des augenblicklichen Lenkwinkels β des Zugfahrzeugs 11 kann die Auswerteeinrichtung 102 darüber hinaus die Trajektorie 20 sowie den Fahrschlauch 21 in bekannter Art und Weise ermitteln und auf dem Monitor 101 darstellen.
-
Die soweit beschriebene Vorrichtung 100 bzw. das soweit beschriebene Verfahren können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2012-105158 A [0002]
- WO 2009/031400 A1 [0003]