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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
DE 10 2015 009 657 A1 beschrieben, ein Verfahren zur Kalibrierung und ein Verfahren zur Justierung einer an einem Fahrzeug angeordneten Kamera bekannt. Mittels der zumindest einen in Richtung einer Fahrbahn gerichteten Kamera werden zeitlich nacheinander Bilder aufgenommen und anhand einer Projektion der Bilder auf eine virtuelle Bodenebene wird eine Entzerrung der Bilder durchgeführt. in entzerrten und nacheinander erzeugten Bildern wird eine Mehrzahl korrespondierender Bildpunkte ermittelt und eine Länge und eine Richtung von Bewegungsvektoren werden zwischen den korrespondierenden Bildpunkten bestimmt, wobei eine Längenabweichung und/oder Richtungsabweichung der Bewegungsvektoren ermittelt werden bzw. wird und aus der Längenabweichung und/oder Richtungsabweichung eine Abweichung extrinsischer Kameraparameter und/oder intrinsischer Kameraparameter von Sollwerten bestimmt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Kalibrieren zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Kalibrieren zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vorrichtung zum Kalibrieren zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs umfasst erfindungsgemäß eine Mehrzahl torförmiger Erfassungsziele, welche jeweils ein vorgegebenes Muster auf einer Vorderseite aufweisen und in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl horizontaler Erfassungsziele, welche jeweils an einer vorgegebenen Position angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das Kalibrieren einer oder mehrerer Kameras, insbesondere auch das Kalibrieren von als Mehrkamerasystemen, beispielsweise als Stereokamera, ausgebildeten Kameras von Fahrzeugen. Insbesondere ermöglicht diese Vorrichtung das Kalibrieren solcher Kameras während einer Fahrzeugproduktion, und hier insbesondere an einem Fertigungsbandende oder vorteilhafterweise danach, zum Beispiel während einer Ausfahrt aus einer Fertigungshalle. Mittels der Vorrichtung können intrinsische und extrinsische Kameraparameter kalibriert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Fahrzeug und eine Vorrichtung zum Kalibrieren zumindest einer Kamera des Fahrzeugs in einer Draufsicht von oben, und
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2 schematisch eine Frontansicht eines torförmigen Erfassungsziels der Vorrichtung aus 1.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs F und einer Vorrichtung 1 zum Kalibrieren zumindest einer Kamera K des Fahrzeugs F in einer Draufsicht von oben. Mit dieser Vorrichtung 1 zu kalibrierende Kameras K sind insbesondere vorausschauende Kameras K, d. h. Kameras K, welche eine Umgebung im Wesentlichen vor dem Fahrzeug F erfassen. Derartige mittels der Vorrichtung 1 zu kalibrierende Kameras K können beispielsweise als Monokamera oder als ein Mehrkamerasystem ausgebildet sein, zum Beispiel als eine Stereokamera.
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Ein solches Kalibrieren von Kameras K von Fahrzeugen F wird insbesondere in einem Produktionswerk während einer Herstellung des Fahrzeugs F, beispielsweise an einem Fertigungsband, insbesondere an einem Fertigungsbandende, mittels so genannter Targets, die von der jeweiligen zu kalibrierenden Kamera K erfasst werden, durchgeführt. Hierbei werden Lageparameter kalibriert, insbesondere ein Neigungswinkel oder Nickwinkel (auch als Pitch bezeichnet) um eine Fahrzeugquerachse oder eine dazu parallele Querachse, ein Schwenkwinkel oder Gierwinkel (auch als Yaw bezeichnet) um eine Fahrzeughochachse oder eine dazu parallele Hochachse, und ein Neigungswinkel oder Roll- oder Wankwinkel (auch als Roll bezeichnet) um eine Fahrzeuglängsachse oder eine dazu parallele Längsachse. Mit dieser Kalibrierung wird gleichzeitig eine Basisfunktion der Kamera K getestet.
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Diese Vorgehensweise der Kalibrierung erfordert einen zusätzlichen Zeitaufwand innerhalb der Produktion, d. h. während der Herstellung des Fahrzeugs F und kann beispielsweise nicht zeitgleich mit anderen Einstellmaßnahmen durchgeführt werden. Zum Beispiel muss eine Motorhaube des Fahrzeugs F geschlossen sein, wodurch keine gleichzeitige Einstellung von Scheinwerfern des Fahrzeugs F möglich ist, und zudem muss ein Fahrwerk des Fahrzeugs F bereits eingestellt sein.
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Durch die Kalibrierung wird getestet, dass die Kamera K prinzipiell funktioniert. Eine detaillierte Prüfung der Kamera K erfolgt dabei nicht. Somit können beispielsweise Beschädigungen oder Verschmutzungen einer Linse nicht ermittelt werden.
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Insbesondere bei als Stereokameras ausgebildeten Kameras K erfolgt des Weiteren keine intrinsische Kalibrierung oder Prüfung. Die intrinsische Kalibrierung wird beispielsweise erst während einer Fahrt des Fahrzeugs F durchgeführt, so dass auch erst dann ein Fehler der intrinsischen Kalibrierung ermittelt werden kann. Ebenso kann auch erst dann ein erstes Finetuning, d. h. eine erste Feineinstellung der intrinsischen Kalibrierung durchgeführt werden. Fehler werden somit möglicherweise vor einer Auslieferung des Fahrzeugs F an einen Kunden nicht bemerkt.
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Durch die beschriebenen Einschränkungen der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise und durch den mit dieser Vorgehensweise verbundene Zeit- und Kostenaufwand ist es daher besonders vorteilhaft, wenn die Kalibrierung während der Herstellung des Fahrzeugs F entfällt, d. h. nicht am Fertigungsband durchgeführt wird, sondern während einer Fahrt des Fahrzeugs F durchgeführt wird, zweckmäßigerweise während einer durch den Fahrzeughersteller durchgeführten Fahrt, d. h. vor der Übergabe des Fahrzeugs F an den Kunden. Vorteilhafterweise wird diese Kalibrierung während einer Fahrt aus dem Produktionswerk, beispielsweise aus einer Fertigungshalle, heraus durchgeführt, beispielsweise während einer Fahrt zwischen dem Fertigungsbandende und einem Ausgang der Fertigungshalle.
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Mittels der hier dargestellten und im Folgenden näher beschriebenen Vorrichtung 1 zum Kalibrieren zumindest einer Kamera K des Fahrzeugs F und einem entsprechenden Verfahren, welches diese Vorrichtung 1 zur Kalibrierung der zumindest einen Kamera K des Fahrzeugs F verwendet, ist dies ohne technische Einschränkungen oder mit technisch nur geringen Einschränkungen möglich. Zudem wird auf diese Weise ein Testumfang, insbesondere während der Herstellung des Fahrzeugs F am Fertigungsband oder Fertigungsbandende, eingeschränkt.
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Die Vorrichtung 1 umfasst, wie in 1 gezeigt, eine Mehrzahl torförmiger Erfassungsziele 2, auch als Targets bezeichnet, welche rechts und links einer Fahrbahn 3 in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind, d. h. entlang der Fahrbahn 3, in Längsrichtung der Fahrbahn 3, in einem vorgegeben Abstand zueinander.
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Im dargestellten Beispiel sind links und rechts der Fahrbahn 3 jeweils drei solcher torförmigen Erfassungsziele 2 in Längsrichtung der Fahrbahn 3 hintereinander angeordnet, beispielsweise mit einem Abstand von jeweils fünf Metern zwischen dem ersten und zweiten torförmigen Erfassungsziel 2, ausgehend vom Fahrzeug F, genauer gesagt von einem Startpunkt 5 für das Fahrzeugs F auf der Fahrbahn 3, an welchem das Fahrzeug F in 1 positioniert ist, und mit einem Abstand von jeweils zehn Metern zwischen dem zweiten und dritten torförmigen Erfassungsziel 2. In anderen Ausführungsbeispielen können beispielsweise auch nur zwei torförmige Erfassungsziele 2 oder mehr als drei torförmige Erfassungsziele 2 auf jeder Seite der Fahrbahn 3 vorgesehen sein und/oder die torförmigen Erfassungsziele 2 auf der linken Seite und auf der rechten Seite der Fahrbahn 3 können in Längsrichtung der Fahrbahn 3 versetzt zueinander angeordnet sein, beispielsweise um die oben genannten Abstände versetzt. Bei einer solchen versetzten Anordnung kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass auf beiden Seiten der Fahrbahn 3 jeweils nur ein torförmiges Erfassungsziel 2 angeordnet ist.
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2 zeigt ein solches torförmiges Erfassungsziel 2 in einer Frontansicht.
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Diese torförmigen Erfassungsziele 2 sind mit einem vorgegeben Muster 4, beispielsweise einem Schachbrettmuster, versehen, wobei dieses vorgegebene Muster 4 zweckmäßigerweise an einer Vorderseite 6 des jeweiligen torförmigen Erfassungsziels 2 angeordnet ist, d. h. an einer dem Startpunkt 5 und somit dem Fahrzeug F zugewandten Vorderseite 6, auf welche das Fahrzeug F auf der Fahrbahn 3 zufährt und welche daher von der zumindest einen zu kalibrierenden Kamera K des Fahrzeugs F erfassbar ist.
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Des Weiteren sind an vorgegebenen Positionen, insbesondere in vorgegebenen Höhen, horizontale Erfassungsziele 7 angeordnet, auch als horizontale Marker bezeichnet. Beispielsweise sind die horizontalen Erfassungsziele 7 in einer Höhe von 0,5 m, 1 m und 1,5 m angeordnet. Vorteilhafterweise sind diese horizontalen Erfassungsziele 7, wie in 2 gezeigt, am jeweiligen torförmigen Erfassungsziel 2 angeordnet, wobei das jeweilige torförmige Erfassungsziel 2 vorteilhafterweise in einer Höhe von 0,5 m, 1 m und 1,5 m jeweils eines der horizontale Erfassungsziele 7 aufweist.
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Zudem umfasst die Vorrichtung 1 vertikale Erfassungsziele 8, auch als vertikale Marker bezeichnet. Diese vertikalen Erfassungsziele 8 sind vorteilhafterweise, wie in 2 gezeigt, an den torförmigen Erfassungszielen 2 und/oder an den horizontalen Erfassungszielen 7 angeordnet.
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Mit dieser Vorrichtung 1 wird das Verfahren zur Kalibrierung der zumindest einen Kamera K des Fahrzeugs F aus dem Produktionsprozess entfernt und stattdessen an das Ende oder nach dem Ende des Produktionsprozesses verlegt, vorteilhafterweise in den Zeitraum der Ausfahrt des Fahrzeugs F aus der Fertigungshalle. Hierzu ist die Vorrichtung 1 vorteilhafterweise in diesem Bereich der Fertigungshalle positioniert, d. h. vorteilhafterweise zwischen dem Fertigungsbandende und einem Fertigungshallenausgang. In diesem Bereich verläuft die Fahrbahn 3, an der auf die oben beschriebene Weise rechts und links die mehreren torförmigen Erfassungsziele 2 im vorgegebenen Abstand zueinander positioniert sind.
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Eine jeweilige Position der torförmigen Erfassungsziele 2 und/oder der oben beschriebenen horizontalen Erfassungsziele 7 und/oder vertikalen Erfassungsziele 8, d. h. zum Beispiel die jeweilige Höhe der torförmigen Erfassungsziele 2 und/oder horizontalen Erfassungsziele 7 und/oder vertikalen Erfassungsziele 8 und/oder Abstände der jeweiligen vertikalen Erfassungsziele 8 zwischen einer linken und rechten Seite des jeweiligen torförmigen Erfassungsziels 2, werden der Kamera K im Produktionswerk mitgeteilt, d. h. während oder nach der Herstellung des Fahrzeugs F, zweckmäßigerweise in der Fertigungshalle, beispielsweise am Fertigungsband oder am Fertigungsbandende. Beispielsweise werden die Positionen in eine Auswerteeinheit der Kamera K einprogrammiert.
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Im Verfahren zum Kalibrieren der zumindest einen Kamera K des Fahrzeugs F fährt das Fahrzeug F auf der Fahrbahn 3 an den Erfassungszielen 2, 7, 8 vorbei, vorteilhafterweise während der Ausfahrt aus der Fertigungshalle, wobei die Erfassungsziele 2, 7, 8, insbesondere mindestens zwei der torförmigen Erfassungsziele 2, mittels der zumindest einen Kamera K erfasst werden. Die torförmigen Erfassungsziele 2 sind derart positioniert, dass mindestens zwei torförmige Erfassungsziele 2 gleichzeitig von der zumindest einen zu kalibrierenden Kamera K des Fahrzeugs F erfasst werden können.
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Über das Wissen der jeweiligen Position der horizontalen Erfassungsziele 7 werden während dieser Fahrt des Fahrzeugs F entlang der Fahrbahn 3 Lageparameter der zumindest einen Kamera K kalibriert. Insbesondere können der Neigungswinkel oder Nickwinkel (auch als Pitch oder Kamerapitch bezeichnet) um die Fahrzeugquerachse oder eine dazu parallele Querachse, der Schwenkwinkel oder Gierwinkel (auch als Yaw bezeichnet) um die Fahrzeughochachse oder eine dazu parallele Hochachse und/oder der Neigungswinkel oder Roll- oder Wankwinkel (auch als Roll bezeichnet) um die Fahrzeuglängsachse oder eine dazu parallele Längsachse eingestellt werden.
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Durch die, insbesondere gleichzeitige, Erfassung mehrerer torförmiger Erfassungsziele 2, insbesondere mehrerer in Längsrichtung der Fahrbahn 3 hintereinander positionierter torförmiger Erfassungsziele 2, mittels der zumindest einen zu kalibrierenden Kamera K des Fahrzeugs F, können die intrinsischen Parameter für eine Abstandsmessung der Stereokamera eingestellt werden. Hierzu ermittelt die zumindest eine zu kalibrierende Kamera K vorteilhafterweise einen Abstand zu mindestens zwei in Längsrichtung der Fahrbahn 3 hintereinander positionierten torförmigen Erfassungszielen 2, beispielsweise einen Abstand zum jeweiligen ersten torförmigen Erfassungsziel 2 und einen Abstand zum jeweiligen zweiten und/oder dritten torförmigen Erfassungsziel 2. Durch das Wissen der tatsächlichen Abstände zwischen den auf die oben beschriebene Weise entlang der Fahrbahn 3, in Längsrichtung der Fahrbahn 3, hintereinander positionierten torförmigen Erfassungszielen 2 kann der Parameter des Schielwinkels der beiden optischen Pfade einer als Stereokamera ausgebildeten Kamera K zueinander überprüft werden und, wenn erforderlich, neu eingestellt werden.
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Durch das Muster 4, welches insbesondere als Schachbrettmuster ausgebildet ist, kann gleichzeitig ein von der zumindest einen Kamera K erfasstes Bild oder zumindest ein Großteil des Bildes auf optische Fehler geprüft werden, welche beispielsweise durch Linsendefekte und/oder eine Verschmutzung insbesondere der Linse verursacht werden. Durch mehrere torförmige Erfassungsziele 2, welche auf die oben beschriebene Weise voneinander beabstandet sind, und insbesondere durch die Anordnung der torförmigen Erfassungsziele 2 links und rechts der Fahrbahn 3, ist dabei sichergestellt, dass zumindest ein Großteil des Bildes geprüft wird.
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Durch weitere Funktionen kann sichergestellt werden, dass ein jeweiliges Fahrzeug F nur nach erfolgreichem Durchlaufen der Prüfung und/oder Kalibrierung der zumindest einen Kamera K, d. h. nur nach erfolgreichem Durchlaufen des Verfahrens zum Kalibrieren der zumindest einen Kamera K, ausgeliefert wird. Vorteilhafterweise meldet das Fahrzeug F, wenn nach einer vorgegebenen Fahrtdistanz, insbesondere entlang der Fahrbahn 3, keine torförmigen Erfassungsziele 2 mittels der zumindest einen zu kalibrierenden Kamera K erfasst wurden, d. h. es wird eine entsprechende Meldung generiert. Vorteilhafterweise meldet das Fahrzeug F, wenn optische Fehler detektiert wurden, d. h. es wird eine entsprechende Meldung generiert. Vorteilhafterweise meldet das Fahrzeug F einen Status des Verfahrens, insbesondere einen Status der Kalibrierung der zumindest einen Kamera K, d. h. generiert eine entsprechende Meldung, nach einem ersten Empfang von Signalen eines globalen Navigationssatellitensystems, da dies auf ein Verlassen der Fertigungshalle hindeutet, so dass die Kalibrierung abgeschlossen sein müsste. Dieses Verlassen der Fertigungshalle und/oder dieser Abschluss der Kalibrierung kann in anderen Ausführungsbeispielen auch auf andere Weise ermittelt werden und daraufhin der Status der Kalibrierung der zumindest einen Kamera K gemeldet werden, d. h. eine entsprechende Meldung generiert werden.
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Die jeweilige Meldung kann beispielsweise über eine Funkkommunikationsverbindung vom Fahrzeug F versendet werden und dann beispielsweise von einer Ausgabeeinheit empfangen und optisch, akustisch und/oder haptisch ausgegeben werden, und/oder es kann eine optische, akustische und/oder haptische Ausgabe der jeweiligen Meldung im Fahrzeug F erfolgen, beispielsweise auf einem Kombi-Instrument oder einer anderen Ausgabeeinheit, insbesondere Anzeigeeinheit, im Fahrzeug F.
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Messwerte, welche während des Verfahrens ermittelt wurden, insbesondere während der Kalibrierung der zumindest einen Kamera K des Fahrzeugs F, beispielsweise Kalibrierungsinformationen, eine ermittelte Bildqualität und/oder andere Messwerte, können über die Funkkommunikationsverbindung und/oder mittels einer mit dem Fahrzeug F zu verbindenden Diagnoseeinheit ausgelesen werden.
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Die Vorrichtung 1 und das mittels der Vorrichtung 1 durchführbare Verfahren zum Kalibrieren zumindest einer Kamera K eines jeweiligen Fahrzeugs F bewirken eine erhebliche Steigerung von Kalibriermöglichkeiten und damit eine Qualitäts- und Leistungsverbesserung bei Auslieferung des jeweiligen Fahrzeugs F. Gleichzeitig wird durch die Vorrichtung 1 und das Verfahren eine Reduktion eines erforderlichen Zeitaufwandes für Einstellmaßnahmen im Produktionswerk erreicht, wodurch Kosteneinsparungen erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- torförmiges Erfassungsziel
- 3
- Fahrbahn
- 4
- Muster
- 5
- Startpunkt
- 6
- Vorderseite
- 7
- horizontales Erfassungsziel
- 8
- vertikales Erfassungsziel
- F
- Fahrzeug
- K
- Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015009657 A1 [0002]