-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von Pixelelementzuständen eines Matrixscheinwerfers eines Matrixscheinwerfersystems.
-
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen spielen so genannte Matrixscheinwerfersysteme, die typischerweise zwei Matrixscheinwerfer aufweisen, eine zunehmend größere Rolle. Diese Matrixscheinwerfer umfassen eine Pixelmatrix mit selektiv aktivierbaren beziehungsweise deaktivierbaren, vorzugsweise auch dimmbaren, Pixelelementen. Es ist zu erwarten, dass hierbei zukünftig und in Abhängigkeit von der eingesetzten Technologie Pixelauflösungen von mehreren zehntausend beziehungsweise hunderttausend Pixelelementen erreicht werden können. Mit der Pixelmatrix können ganz unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen implementiert werden. Eine mögliche Beleuchtungsfunktion ist zum Beispiel eine blendfreie Fernlichtfunktion, bei der es darum geht, entgegenkommende Verkehrsteilnehmer bei aktiviertem Fernlicht nicht zu blenden. Dabei kommt eine fahrzeugseitige Kamera (Fahrerassistenzkamera) zum Einsatz, die kontinuierlich entgegenkommende sowie vorausfahrende Verkehrsteilnehmer erfasst. Die Kameradaten werden mit Hilfe einer Bildverarbeitungssoftware entsprechend verarbeitet. Mittels einer entsprechenden elektronischen Steuerungseinrichtung werden die einzelnen Pixelelemente der Matrixscheinwerfer des Matrix-Scheinwerfersystems gezielt angesteuert, um eine Entblendung zu erreichen.
-
Durch eine aktive Triangulation kann mit der Kamera und den Matrixscheinwerfern des Matrixscheinwerfersystems auch eine Distanzmessung erfolgen, um die Entfernungen zwischen dem mit dem Matrixscheinwerfersystem ausgestatteten Fahrzeug und Objekten in der Fahrzeugfrontszene zu bestimmen.
-
Nach dem derzeitigen Stand der Technik besteht nur bei aktiv bestromten Lichtquellen, wie zum Beispiel bei Leuchtdioden oder Laserlichtquellen, eine Rückkopplung zwischen der elektronischen Steuerungseinrichtung und der Pixelmatrix, um Informationen über die Pixelzustände zu erhalten. Diese Möglichkeit der Rückkopplung ist demgegenüber bei schaltbaren aktiven Displaymatrizen, wie zum Beispiel LCD-Matrizen oder DMD-Matrizen, nicht gegeben. Folglich kann bei den letztgenannten Pixelmatrizen keine Aussage getroffen werden (oder allenfalls unter Einsatz kostenintensiver Elektronik), ob die entsprechenden Pixelelemente ihren Zustand gewechselt haben und somit zum Beispiel zu einer aktiven Entblendung beitragen können. Entsprechende Fehlzustände der Pixelelemente hätten jedoch weitreichende Auswirkungen hinsichtlich der Fahrersicherheit sowie der Funktionsgüte. Bei einem blendfreien Fernlicht würde hieraus unter Umständen eine Blendung des Gegenverkehrs resultieren. Bei einer aktiven Triangulation könnte aus diesen Fehlzuständen gegebenenfalls eine fehlerbehaftete 3D-Rekonstruktion resultieren.
-
Aus der
DE 10 2016 109 030 A1 ist ein Verfahren zum Bewerten von detektierten Merkmalen eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs mit dem Scheinwerfer eine Szene in einem Verkehrsraum des Kraftfahrzeugs mit mindestens einer spezifischen Lichtverteilung angestrahlt wird, wobei die angestrahlte Szene von einer Kamera des Kraftfahrzeugs in mindestens einem Bild erfasst wird, in dem mindestens ein initiales optisches Merkmal dynamisch gesucht und identifiziert wird, wobei dieses mindestens eine initiale optische Merkmal erzeugt und analysiert wird, wobei mindestens ein weiteres optisches Merkmal in einer Umgebung des mindestens einen initialen optischen Merkmals dynamisch extrahiert wird, wobei die ermittelten optischen Merkmale mit einem selbstlernenden Algorithmus bewertet werden.
-
Die
DE 10 2014 015 796 A1 beschreibt ein Verfahren zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem Scheinwerfer, welcher einen Laser zum Erzeugen von Licht umfasst, mittels welchem ein Konverter zum Abgeben von konvertiertem Licht angeregt wird, welches vom Scheinwerfer zum Erzeugen einer vorgebbaren Lichtverteilung auf einer Fläche in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird, wobei die vorgebbare Lichtverteilung durch eine Steuereinrichtung des Scheinwerfers eingestellt wird. Um den Zustand des Konverters zu überprüfen, wird durch die Steuereinrichtung als Lichtverteilung ein Testmuster eingestellt. Mittels einer optischen Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs wird das Testmuster auf der Fläche erfasst. Durch eine Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs wird das erfasste Testmuster mit einem vorbestimmten Referenzmuster verglichen.
-
Ferner ist aus der
DE 10 2013 211 876 A1 ein Verfahren zum Überprüfen der Einstellung eines Scheinwerfers in einem Kraftfahrzeug bekannt.
-
Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Erkennung von Pixelelementzuständen eines Matrixscheinwerfers eines Matrixscheinwerfersystems anzugeben, mittels dessen mögliche Fehlfunktionen einzelner Pixelelemente auf einfache Weise zuverlässig erfasst werden können.
-
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung von Pixelelementzuständen eines Matrixscheinwerfers eines Matrixscheinwerfersystems umfasst die Schritte
- a) Detektion einer Wand, auf die eine Lichtverteilung projizierbar ist, durch Erzeugen einer Abblendlichtverteilung mittels des Matrixscheinwerfersystems und Erfassen zumindest eines Referenzpunktes der Abblendlichtverteilung mittels einer Kamera,
- b) Erzeugen einer Musterprojektion auf der Wand und Einbettung von Strukturen in die Lichtverteilung der Musterprojektion, die sich von benachbarten Strukturen unterscheiden,
- c) Extraktion aller Eckpunkte der Pixelelemente aus der Musterprojektion,
- d) Bestimmung von Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen für jeden der in Schritt c) ermittelten Eckpunkte,
- e) Zuordnung der Eckpunkte zu Pixelelementen einzelner Scheinwerfersegmente der Matrixscheinwerfer,
- f) Prüfung, ob in Schritt e) zumindest ein Eckpunkt einem zugehörigen Pixelelement nicht zugeordnet werden konnte, durch einen Vergleich der Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen mit Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Bestimmung des Aktivitätszustandes der einzelnen Pixelelemente der Matrixscheinwerfer anhand von Musterprojektionen und Segmentzuordnungen durch einen Vergleich von Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen mit Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen, so dass fehlerhafte Pixelelemente als solche identifiziert werden können. Diese Detektion der Pixelzustände wird in einem zuvor definierten, kontrollierbaren Zustand (während des Stillstands des Fahrzeugs) durchgeführt um etwaige Fehlerkennungen zu vermeiden. Aus diesem Grund erfolgt in einem ersten Schritt eine Wanddetektion, um sicherzustellen, dass sich das Fahrzeug vor einer Wand befindet. Die Projektion des Musters erfolgt, um charakteristische Eigenschaften für bestimmte Pixelelemente zur Verfügung zu stellen. Dabei werden gezielt Strukturen in die Lichtverteilung eingebettet, die sich in ihrer Nachbarschaft unterscheiden. Nachfolgend werden für jedes der Pixelelemente dessen Eckpunkte aus dieser Musterprojektion extrahiert, um die Zustände der Pixelelemente zu bestimmen. In einem nächsten Schritt werden die Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen für jeden der ermittelten Eckpunkte bestimmt und es erfolgt eine Zuordnung der Eckpunkte zu Pixelelementen in einzelnen Scheinwerfersegmenten der Matrixscheinwerfer. Anschließend wird durch einen Vergleich der Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen mit Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen geprüft, ob zumindest ein Eckpunkt einem zugehörigen Pixelelement nicht zugeordnet werden konnte. Durch diese Prüfung kann darauf geschlossen werden, ob einzelne Pixelelemente einen Defekt aufweisen oder nicht. Stimmen die detektierten Eckpunkte (d.h. die Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen) mit den projizierten Informationen (d.h. den Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen) überein, kann darauf geschlossen werden, dass das betreffende Pixelelement keinen Defekt aufweist. Ist keine Übereinstimmung gegeben, deutet dieses auf einen Defekt des betreffenden Pixelelements hin.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass in Schritt a) H0V0-Punkte der Abblendlichtverteilung als Referenzpunkte bestimmt werden. Ein charakteristisches Merkmal einer Abblendlichtverteilung ist der so genannte HOVO-Punkt der Hell-Dunkel-Grenze. Dieser HOVO-Punkt ist als Schnittpunkt zwischen einem horizontalen Abschnitt und einem im Anschluss daran folgenden Anstieg der Hell-Dunkel-Grenze definiert. Diese HOVO-Punkte der Matrixscheinwerfer sind daher als Referenzpunkte besonders geeignet, da deren Zuordnung zu einzelnen Pixelelementen der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems eindeutig bekannt ist. Bei der Wanddetektion wird versucht, mittels der Kamera jeweils den HOVO-Punkt jedes der beiden Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems zu erfassen. Werden diese H0V0-Punkte von der Kamera detektiert, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Kraftfahrzeug vor einer Wand befindet, was für eine nachgeschaltete Musterprojektion zwingend erforderlich ist.
-
Durch die Wanddetektion kann jedoch nicht gewährleistet werden, dass keine Inhomogenitäten existieren, die zum Beispiel durch Kantensprünge oder vergleichbare Störungen der Wand hervorgerufen werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform kann daher vorgesehen sein, dass zwischen den Schritten a) und b) eine Prüfung durchgeführt, ob zumindest ein Homogenitätskriterium erfüllt ist. Vorzugsweise kann die Prüfung der Erfüllung des Homogenitätskriteriums durch einen Vergleich der H0V0-Punkte anhand ihrer jeweiligen Lage im Kamerabild der Kamera sowie durch eine Erfassung einer Grauwertvariation in einer definierten Umgebung der H0V0-Punkte erfolgen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Eckpunktextraktion in Schritt c) anhand einer Bildverarbeitungskaskade erfolgt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Pixelelemente bei der Erzeugung der Musterprojektion in Schritt b) derart angesteuert werden, dass jedes Scheinwerfersegment im defektfreien Zustand aller Pixelelemente die gleiche Lichtverteilung erzeugt.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in Schritt e) eine globale Eckpunktzuordnung zu den Scheinwerfersegmenten durch die Verwendung von Pixeltrajektorien erfolgt. Diese Pixeltrajektorien können insbesondere aus entsprechenden Kalibrierdaten gewonnen werden und beschreiben die Pixelpfade im Kamerabild. Fährt ein mit dem Matrixscheinwerfersystem ausgerüstetes Kraftfahrzeug zum Beispiel aus der Ferne auf ein Objekt zu, so verschiebt sich die Lichtverteilung auf einer definierten Pixeltrajektorie. Somit können alle erfassten Eckpunkte anhand der Pixeltrajektorien den Pixelelementen in den einzelnen Scheinwerfersegmenten der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems zugeordnet werden. Benachbarte Pixelelemente können entsprechend auf diese Pixelelemente referenziert werden, so dass eine Wiederholung der Lichtverteilungen (des Musters) in den Segmenten unproblematisch ist.
-
Um zum Beispiel mögliche Zuordnungsfehler etc. bei der Bewertung möglicherweise fehlerhafter Pixelelemente zu vermeiden, kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass in Schritt f) eine Prüfung erfolgt, ob in Schritt e) mehrere Eckpunkte, vorzugsweise alle Eckpunkte, einem zugehörigen Pixelelement nicht zugeordnet werden konnten. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer zusätzlichen Plausibilitätsprüfung.
-
Vorzugsweise kann sich an den Schritt f) zumindest ein weiterer Schritt g) anschließen, in dem eine Überprüfung der Positionen der erfassten fehlerhaften Pixelelemente erfolgt. Dabei kann zum Beispiel überprüft werden, ob das betreffende fehlerhafte Pixelelement oberhalb oder unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegt sowie ob es in einem Außen- oder Innenbereich der Lichtverteilung liegt, so dass eine Bewertung der Relevanz der einzelnen defekten Pixelelemente für die Erzeugung von Lichtverteilungen mittels des Matrixscheinwerfersystems erfolgen kann. Ferner kann zum Beispiel ein Eintrag in einen dem Matrixscheinwerfersystem zugeordneten Fehlerspeicher erfolgen und/oder eine Fehlermeldung für den Fahrzeugführer erzeugt werden. In Abhängigkeit von den einschlägigen Normen und von der Position des fehlerhaften Pixelelements kann es auch zu einer Abschaltung des betreffenden Matrixscheinwerfers kommen.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform, die zur Reduktion von Fehldetektionen beitragen kann, sieht vor, dass nach der Detektion eines (möglicherweise) defekten Pixelelements eine Kontrollprüfung des Pixelelementzustands des betreffenden Pixelelements durch weitere Messungen durchgeführt wird (vorzugsweise ohne dabei den Pixelelementzustand des betreffenden Pixelelements für andere Mess- oder Abbildungsverfahren zu nutzen). Wird weiterhin eine Fehlfunktion des Pixelelements erkannt, können die vorstehend genannten Maßnahmen (d.h. Eintrag in einen Fehlerspeicher, Erzeugen einer Warnmeldung und gegebenenfalls Abschalten des betreffenden Matrixscheinwerfers) eingeleitet werden. Ferner werden die Pixelinformationen des betreffenden Pixelelements bei folgenden Wandpositionsbestimmungen ignoriert. Erweist sich bei diesen Kontrollprüfungen das Pixelelement als nicht defekt, kann es weiterverwendet werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
- 1 ein Blockdiagramm, welches die Realisierung einer blendfreien Fernlichtverteilung mittels eines Matrixscheinwerfersystems veranschaulicht,
- 2 ein Blockdiagramm mit den Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Erkennung von Pixelelementzuständen eines Matrixscheinwerfers eines Matrixscheinwerfersystems,
- 3 eine Musterprojektion, anhand derer eine Zustandserkennung der Pixelelemente des Matrixscheinwerfersystems erfolgen kann,
- 4 eine schematische Darstellung, die das Prinzip der Bildung von Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen auf Basis detektierter Eckpunkte eines Pixelelements veranschaulicht, wobei das betrachtete Pixelelement keinen Defekt aufweist,
- 5 eine schematische Darstellung, die das Prinzip der Bildung von Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen auf Basis detektierter Eckpunkte eines Pixelelements veranschaulicht, wobei das betrachtete Pixelelement einen Defekt aufweist.
-
Ein Matrixscheinwerfersystem, mittels dessen unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen, wie zum Beispiel eine blendfreie Fernlichtfunktion realisiert werden können, umfasst üblicherweise zwei Matrixscheinwerfer (d.h. einen linken Matrixscheinwerfer und einen rechten Matrixscheinwerfer), die eine Pixelmatrix mit einer Mehrzahl selektiv aktivierbarer beziehungsweise deaktivierbarer, vorzugsweise auch dimmbarer, Pixelelemente aufweisen. Um mit einem derartigen Matrixscheinwerfersystem die Beleuchtungsfunktion „blendfreies Fernlicht“ realisieren zu können, werden gemäß 1 in einem ersten Schritt 10 mittels einer fahrzeugseitigen Kamera (Fahrerassistenzkamera) und eines Bildverarbeitungssystems, welches die Kamerabilder auswerten kann, Objekte erfasst, die sich in einer Fahrzeugfrontszene befinden. Bei diesen Objekten kann es sich insbesondere um vorausfahrende oder entgegenkommende Verkehrsteilnehmer handeln, die durch das Matrixscheinwerfersystem nicht geblendet werden sollen.
-
In einem zweiten Schritt 20 werden anhand der Objektpositionen die (Soll)-Pixelzustände für die Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems berechnet, die eine Blendung der erfassten Objekte verhindern.
-
In einem dritten Schritt 30 werden dann die berechneten (Soll)-Pixelzustände zu einer elektronischen Steuerungseinrichtung des betreffenden Matrixscheinwerfers übertragen. Mittels der elektronischen Steuerungseinrichtung können dann in einem vierten Schritt 40 die Zustände der Pixelelemente entsprechend den in Schritt 30 vorgenommenen Berechnungen eingestellt werden. Als Resultat wird somit in Schritt 50 eine Entblendung der detektierten Objekte in der Fahrzeugfrontszene erreicht, so dass ein blendfreies Fernlicht realisiert werden kann.
-
Bei diesen Matrixscheinwerfersystemen, bei denen die Pixelmatrizen der Matrixscheinwerfer eine sehr hohe Auflösung (d.h. eine sehr hohe Anzahl von Pixelelementen) aufweisen, besteht unter Umständen das Problem, dass einzelne Pixelelemente Fehlfunktionen haben können und daher nicht die gewünschten, in Schritt 30 berechneten (Soll)-Pixelzustände einnehmen. Dadurch kann es insbesondere zu einer unerwünschten Blendung von Objekten in der Fahrzeugfrontszene oder auch zu einer unzureichenden Ausleuchtung bestimmter Bereiche in der Fahrzeugfrontszene kommen.
-
Daher wird nachfolgend ein Verfahren vorgestellt, mittels dessen die Zustände der einzelnen Pixelelemente eines Matrixscheinwerfers zuverlässig bestimmt werden können, so dass mögliche Fehlfunktionen einzelner Pixelelemente erfasst werden können. Ein Blockdiagramm mit den einzelnen Verfahrensschritten ist in 2 gezeigt.
-
Dieses Verfahren muss in einem zuvor definierten, kontrollierbaren Zustand durchgeführt werden, so dass eine etwaige Fehlerkennung, insbesondere aufgrund von Inhomogenitäten etc., ausgeschlossen werden kann. Das Verfahren wird durchgeführt, wenn sich das mit dem Matrixscheinwerfersystem ausgestattete Kraftfahrzeug im Stillstand vor einer Wand befindet.
-
In einem ersten Schritt 100 wird zunächst eine Wanddetektion durchgeführt, bei der die Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems eine herkömmliche (und ECEkonforme) Abblendlichtverteilung projizieren, so dass die Bestimmung der Pixelelemente durch die Kamera sichergestellt werden kann. Ein charakteristisches Merkmal einer Abblendlichtverteilung ist der so genannte HOVO-Punkt der Hell-Dunkel-Grenze. Dieser H0V0-Punkt ist als Schnittpunkt zwischen einem horizontalen Abschnitt und einem im Anschluss daran folgenden Anstieg der Hell-Dunkel-Grenze definiert. Diese HOVO-Punkte der Matrixscheinwerfer gelten als Referenzpunkte, da deren Zuordnung zu einzelnen Pixelelementen der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems eindeutig bekannt ist. Denn der zu beobachtende H0V0-„Knick“ der Hell-Dunkel-Grenze ist durch das Abschalten beziehungsweise Aufschalten definierter Pixelelemente charakterisiert. Entsprechend sind die detektierten Eckpunkte der Pixelelemente an dieser Stelle stets zugeordnet und können als Referenzpunkte gelten.
-
Bei der Wanddetektion wird versucht, mittels der Kamera jeweils den H0V0-Punkt jedes der beiden Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems zu erfassen. Werden diese HOVO-Punkte von der Kamera detektiert, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Kraftfahrzeug vor einer Wand befindet, was für eine nachgeschaltete Musterprojektion zwingend erforderlich ist. Durch diese Wanddetektion kann jedoch nicht gewährleistet werden, dass zwischen den charakteristischen H0V0-Punkten der Matrixscheinwerfer keine Inhomogenitäten existieren.
-
Entsprechend wird daher in einem nächsten Schritt 200 eine Prüfung durchgeführt, ob zumindest ein Homogenitätskriterium erfüllt ist. Dieses erfolgt zum Beispiel durch einen Vergleich der detektierten charakteristischen HOVO-Punkte der beiden Matrixscheinwerfer (links und rechts) des Matrixscheinwerfersystems anhand ihrer jeweiligen Lage im Kamerabild der Kamera sowie durch eine Erfassung einer Grauwertvariation in einer definierten Umgebung der HOVO-Punkte.
-
Ziel ist dabei eine Detektion von möglichst homogenen Projektionswänden, die keine Kantensprünge oder vergleichbare Störungen aufweisen, die zu Inhomogenitäten führen. Wenn die Wand durch die zuvor beschriebene Detektion der HOVO-Punkte der beiden Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems erkannt wurde, wird nun in diesem zweiten Schritt 200 die Umgebung der HOVO-Punkte auf ihre Homogenität geprüft. Zu diesem Zweck können zahlreiche Homogenitätskriterien, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, angewandt werden. Beispielsweise kann hierfür der so genannte Blur-Effekt genutzt werden, welcher Kantenelemente in einem Bildfenster betrachtet und diese klassifiziert. Stark definiert ausgebildete Kanten unterliegen nach einer Faltung mit einem Gauss-Kernel einer starken Kantendegradation, wohingegen sehr verschwommene Kanten eine eher geringere Degradation aufweisen. Wenn die von der Kamera detektierten Kantenelemente ausschließlich durch die von den Matrixscheinwerfern auf die Wand projizierte Lichtverteilung hervorgerufen wurden, wird das Homogenitätskriterium auf den Status „erfüllt“ gesetzt. Sind hingegen starke Kanten im Bild vertreten, wie zum Beispiel Kantensprünge in der Mitte etc., wird das Homogenitätskriterium auf „nicht erfüllt“ gesetzt. Sollten keine Kantenelemente erfasst werden, wird das Homogenitätskriterium ebenfalls auf „erfüllt“ gesetzt. Somit können Inhomogenitäten beziehungsweise Kantensprünge in der Fahrzeugfrontszene ausgeschlossen werden. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass sämtliche projizierten Pixelelemente durch die Kamera aufgelöst werden können und detektiert werden können.
-
Wenn eine Wand in der vorstehend beschriebenen Weise erfasst wurde und darüber hinaus auch das Homogenitätskriterium erfüllt ist, wird in einem nächsten Schritt 300 von dem Matrixscheinwerfersystem eine definierte Musterprojektion M auf die Wand projiziert. Die Projektion des Musters erfolgt, um dadurch charakteristische Eigenschaften für bestimmte Pixelelemente zur Verfügung zu stellen. Dabei werden gezielt Strukturen in die Lichtverteilung eingebettet, die sich in Ihrer Nachbarschaft unterscheiden und durch Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen definiert sind. Im weiteren Verlauf werden dann für jedes der Pixelelemente dessen Eckpunkte aus dieser Musterprojektion M extrahiert, um die Zustände der Pixelelemente zu bestimmen. Um die späteren Betrachtungen zu erleichtern, soll vereinfachend davon ausgegangen werden, dass jedes einzelne Pixelelement einen von drei unterschiedlichen Zuständen einnehmen kann, die von der Kamera erfasst werden können:
- a) das Pixelelement ist aktiviert und weist seine maximale Helligkeit auf (nachfolgend: Zustand „1“),
- b) das Pixelelement ist deaktiviert (nachfolgend: Zustand „0“) und leistet somit keinen aktiven Beitrag zur Beleuchtung der Fahrzeugfrontszene oder
- c) das Pixelelement ist gedimmt (nachfolgend: Zustand „2“) und nimmt somit einen Zustand zwischen minimaler und maximaler Helligkeit ein.
-
Diese drei Zustände („0“, „1“ und „2“) können alternativ zum Beispiel auch durch drei aktivierte Zustände der Pixelelemente mit unterschiedlichen Helligkeitswerten gebildet werden, die insbesondere als Grauwerte von der Kamera erfasst werden können. Es versteht sich darüber hinaus, dass jedem Pixelelement auch mehr als diese drei Zustände zugeordnet werden können, wenn zum Beispiel der gedimmte Zustand in weitere Zustände unterteilt wird.
-
In Schritt 400 werden für jedes der Pixelelemente die Eckpunkte aus der von der Kamera erfassten Musterprojektion extrahiert, so dass die Zustände der Pixelelemente bestimmt werden können. Diese Eckpunktextraktion kann insbesondere anhand einer Bildverarbeitungskaskade erfolgen.
-
Ein Beispiel einer Musterprojektion M ist in 3 dargestellt. Diese Musterprojektion M, die vorliegend ein Schachbrettmuster bildet, wurde hierbei vereinfacht in lediglich drei Segmente S1, S2, S3, die jeweils einzelnen Scheinwerfersegmenten entsprechen, unterteilt, um die nachfolgenden Erläuterungen des Grundprinzips der Zustandserkennung der Pixelelemente zu vereinfachen. Es soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass die Pixelmatrizen der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems eine Vielzahl weiterer Segmente erzeugen können. Die Zustände einiger ausgewählter Pixelelemente, die die Musterprojektion erzeugen, wurden in 1 mit „0“, „1“ und „2“ bezeichnet. Die übrigen Pixelelemente wurden ganz bewusst nicht mit ihren Zuständen bezeichnet, um die zeichnerische Darstellung nicht zu verkomplizieren. Die Musterprojektion M wird dabei in der Weise erzeugt wird, dass sich die Lichtverteilung in jedem der drei Segmente S1, S2, S3 wiederholt, sofern die entsprechenden Pixelelemente fehlerfrei arbeiten.
-
Anhand der in 3 gezeigten Musterprojektion M lässt sich erkennen, dass jedes Pixelelement einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Umriss, aufweist. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 erläutert werden wird, lässt sich jedes dieser Pixelelemente durch vier Eckpunkte E1, E2, E3, E4 charakterisieren. In einem auf die Detektion der Eckpunkte (Schritt 400) nachfolgenden Schritt 500 werden für alle detektierten Eckpunkte Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen zu benachbarten Pixelelementen bestimmt. Dieses soll nachfolgend beispielhaft anhand des Pixelelements P1 innerhalb des ersten Segments S1 erläutert werden.
-
Jeder dieser Eckpunkte E1, E2, E3, E4 des Pixelelements P1 kann durch die Pixelzustände („0“, „1“ oder „2“) des betreffenden Pixelelements P1 sowie durch die Pixelzustände dreier benachbarter Pixelelemente definiert werden. Der Eckpunkt E1 (links oben) des Pixelelements P1 wird (gelesen in Pfeilrichtung) definiert durch die Pixelzustände „1“, „2“, „1“ (Zustand des Pixelelements P1 selbst) und „2“, so dass diesem Eckpunkt E1 eine ID „1212“ zugeordnet werden kann. Analog kann dem Eckpunkt E2 (rechts oben) die ID „2221“ zugeordnet werden. Dem Eckpunkt E3 (rechts unten) kann die ID „1212“ zugeordnet werden. Schließlich kann dem Eckpunkt E4 (links unten) die ID „2122“ zugeordnet werden. Allen detektierten Eckpunkten sämtlicher Pixelelemente können in der vorstehend erläuterten Weise entsprechende IDs zugeordnet werden.
-
Wie oben bereits kurz erwähnt, wird die Musterprojektion M in der Weise erzeugt, dass die IDs der Eckpunkte E1, E2, E3, E4 für benachbarte Pixelelemente verschieden sind, wodurch sich die Pixelelemente eindeutig voneinander unterscheiden lassen. Da für die Charakterisierung eines Eckpunktes E1, E2, E3, E4 jeweils die Zustände („0“, „1“ oder „2“) von vier benachbarten Pixelelementen betrachtet werden, ergeben sich bei drei möglichen verschiedenen Zuständen insgesamt 81 mögliche IDs, durch die die Eckpunkte E1, E2, E3, E4 der Pixelelemente charakterisiert werden können. Bei lediglich zwei unterschiedlichen Zuständen („0“ und „1“) ergäben sich lediglich 16 verschiedene IDs. Da somit in Abhängigkeit von der Anzahl der möglichen (auch von dem Bildbearbeitungssystem erfassbaren) Zustände der Pixelelemente nur eine begrenzte Anzahl von IDs zur Verfügung steht, müssen sich die IDs wiederholen, wenn das Matrixscheinwerfersystem eine entsprechend große Anzahl von Pixelelementen aufweist. Aus diesem Grund wird die Lichtverteilung der Musterprojektion M in jedem der (vorliegend drei) Segmente S1, S2 und S3 wiederholt. Für jedes Pixelelement werden für jeden seiner vier Eckpunkte E1, E2, E3, E4 die entsprechenden Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt und entsprechenden IDs zugeordnet.
-
Wie vorstehend erläutert, stehen bei drei möglichen Zuständen der Pixelelemente („0“, „1“ oder „2“) insgesamt 81 IDs zur Verfügung. Da in allen Segmenten S1, S2 und S3 die gleichen Lichtverteilungen erzeugt werden, wiederholen sich die IDs somit in definierten Pixelabständen von Segment zu Segment. In einem auf den Schritt 500 folgenden Verfahrensschritt 600 werden die Eckpunkte den Pixelelementen in den Segmenten S1, S2, S3 der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems zugeordnet. Um eine onlinefähige und robuste Zuordnung der charakteristischen Merkmale (vorliegend der Eckpunkte E1, E2, E3, E4), die aus dem Kamerabild extrahiert werden, zu der Pixelmatrix des betreffenden Matrixscheinwerfers zu ermöglichen, können vorzugsweise Pixeltrajektorien T1, T2, T3 genutzt werden. Diese Pixeltrajektorien T1, T2, T3, die aus entsprechenden Kalibrierdaten gewonnen werden, beschreiben die Pixelpfade im Kamerabild. Fährt ein mit dem Matrixscheinwerfersystem ausgerüstetes Kraftfahrzeug zum Beispiel aus der Ferne auf ein Objekt zu, so verschiebt sich die Lichtverteilung auf einer definierten Pixeltrajektorie T1, T2, T3. Somit können alle erfassten Eckpunkte E1, E2, E3, E4 anhand der Pixeltrajektorien T1, T2, T3 den Pixelelementen in den einzelnen Segmenten S1, S2, S3 der Matrixscheinwerfer des Matrixscheinwerfersystems zugeordnet werden. Benachbarte Pixelelemente können entsprechend auf diese Pixelelemente referenziert werden, so dass eine Wiederholung der IDs in den Segmenten S1, S2, S3 unproblematisch ist. Wenn bekannt ist, welchem der Segmente S1, S2, S3 die detektierten Eckpunkte E1, E2, E3, E4 angehören, können diese anhand der einzigartigen Nachbarschaftsrelationen einem Pixelelement innerhalb des betreffenden Segments S1, S2, S3 zugeordnet werden. Diese Zuordnung kann für sämtliche detektierten Eckpunkte erfolgen, so dass alle Pixelelemente den betreffenden Segmenten S1, S2, S3 zugeordnet werden können, sofern diese einwandfrei funktionieren.
-
Wenn die globale und lokale Eckpunktzuordnung beendet wurde, kann nun in einem nachfolgenden Schritt 700 überprüft werden, ob einzelne Pixelsegmente unter Umständen fehlerhaft sein könnten. Dieses soll anhand des vorstehend betrachteten Pixelelements P1, dessen Eckpunkte E1, E2, E3, E4 in der oben beschriebenen Weise bestimmt und mit einer charakteristischen ID versehen wurden, näher erläutert werden. Aufgrund der sich wiederholenden Lichtverteilungen in den Segmenten S2 und S3 ist zu erwarten, dass die Eckpunkte E1, E2, E3, E4 auch in diesen Segmenten S2, S3 erfolgreich zugeordnet werden können, sofern die mit dem Pixelelement P1 des ersten Segments S1 korrespondierenden Pixelelemente P1' beziehungsweise P1" keinen Defekt aufweisen.
-
Zunächst soll das korrespondierende Pixelelement P1' innerhalb des zweiten Segments S2 betrachtet werden. Wenn das Pixelelement P1' keinen Defekt aufweist, müssten die Eckpunkte E1, E2, E3, E4 des Pixelelements P1' des zweiten Segments S2 die gleichen IDs haben wie die Eckpunkte E1, E2, E3, E4 des Pixelelements P1 innerhalb des ersten Segments S1. Dieses ist hier der Fall, da für die IDs gilt: ID (E1)=„1212“, ID (E2)=„2221“, ID (E3)=„1212“ und ID (E4)=„2122“. Die IDs der Eckpunkte E1, E2, E3 und E4 des Pixelelements P1' des zweiten Segments S2 entsprechen somit den IDs der Eckpunkte E1, E2, E3 und E4 des damit korrespondierenden Pixelelements P1 des ersten Segments S1. Somit entspricht die Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelation des Pixelelements P1' innerhalb des zweiten Segments S2 der Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelation. Das Pixelelement P1' weist somit keinen Fehler auf.
-
Nachfolgend soll das entsprechende Pixelelement P1" innerhalb des dritten Segments S3 näher betrachtet werden. Im Segment S3 weist das Pixelelement P1" einen Defekt/eine Fehlfunktion auf, so dass es den Zustand „0“ (statt „1“) einnimmt. Daraus ergibt sich eine Eckpunktzuordnung, wie sie in 5 dargestellt ist.
-
Für den Eckpunkt E1 (oben links) ergeben sich die Pixelzustände „1“, „2“, „0“ (Defekt des Pixelelements P1"), „2“, so dass diesem Eckpunkt E1 die ID „1202“ zugeordnet wird. Bereits dieser einzelne, nicht korrekt zugeordnete Eckpunkt E1 gibt einen Hinweis darauf, dass das Pixelelement P1" innerhalb des dritten Segments S3 einen Fehler aufweist, so dass dieser als defekt gekennzeichnet werden kann. Da jedoch eine einzige fehlerhafte Referenzierung eines der Eckpunkte E1, E2, E3, E4 unter Umständen durch Fehler in der Zuordnung etc. begründet sein könnte, kann daraus nicht mit Sicherheit darauf geschlossen werden, dass das betreffende Pixelelement P1" fehlerhaft ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, eine zusätzliche Plausibilitätsprüfung durchzuführen. Dieses wird dadurch erreicht, dass auch die übrigen Eckpunkte E2, E3, E4 des vermeintlich defekten Pixelelements P1" referenziert werden. Vorliegend kann dem Eckpunkt E2 (rechts oben) die ID „2220“ zugeordnet werden. Der Eckpunkt E3 (rechts unten) weist die ID „0212“ auf. Schließlich kann dem Eckpunkt E4 die ID „2022“ zugeordnet werden. Somit sind auch die IDs der drei weiteren Eckpunkte E2, E3 und E4 für die aufgeschaltete Musterprojektion M nicht gültig, so dass das Pixelelement P1" auf den Zustand „nicht funktionsfähig/defekt“ gesetzt werden kann.
-
Stimmen somit die Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen der detektierten Eckpunkte E1, E2, E3, E4 mit den projizierten Informationen (d.h. den Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen) überein, wird das betreffende Pixelelement P1, P1' als „aktiv/funktionsfähig“ markiert. Stimmen die Ist-Pixel-Nachbarschaftsrelationen hingegen nicht mit den projizierten Informationen und somit nicht mit den erwarteten Soll-Pixel-Nachbarschaftsrelationen überein, wird das betreffende Pixelelement P1" als „nicht funktionsfähig/defekt“ markiert und vorzugsweise für weiterführende Erzeugungen von Lichtverteilungen nicht mehr berücksichtigt.
-
Als Reaktion auf ein erfasstes fehlerhaftes Pixelelement kann zunächst eine Überprüfung der Position des fehlerhaften Pixelelements erfolgen. Dabei kann insbesondere überprüft werden, ob das fehlerhafte Pixelelement oberhalb oder unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegt sowie ob es in einem Außen- oder Innenbereich der Lichtverteilung liegt.
-
Ferner kann zum Beispiel ein Eintrag in einen dem Matrixscheinwerfersystem zugeordneten Fehlerspeicher erfolgen und/oder eine Fehlermeldung für den Fahrzeugführer erzeugt werden. In Abhängigkeit von den einschlägigen Normen und von der Position des fehlerhaften Pixelelements kann es auch zu einer Abschaltung des betreffenden Matrixscheinwerfers kommen.
-
Ein optionales Vorgehen zur Reduktion von Fehldetektionen sieht vor, dass nach der Detektion eines möglicherweise defekten Pixelelements (und vorzugsweise einer entsprechenden Markierung dieses Pixelelements als „defekt“) eine Kontrollprüfung des Pixelzustands des betreffenden Pixelelements durch weitere Messungen durchgeführt wird, ohne den Pixelzustand für andere Mess- oder Abbildungsverfahren zu nutzen. Wird dabei weiterhin ein Defekt des Pixelelements erkannt, können die vorstehend genannten Maßnahmen (Eintrag in einen Fehlerspeicher, Erzeugen einer Warnmeldung und gegebenenfalls Abschalten des betreffenden Matrixscheinwerfers) eingeleitet werden. Ferner werden die Pixelinformationen des betreffenden Pixelelements bei folgenden Wandpositionsbestimmungen ignoriert. Erweist sich bei diesen Kontrollprüfungen das Pixelelement als nicht defekt, kann es weiterverwendet werden.