-
Die Erfindung betrifft eine Beobachtungseinrichtung, mit dessen Hilfe Objekte in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs identifiziert werden können sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Beobachtungseinrichtung.
-
Aus
EP 2 100 772 A2 ist es bekannt an einem frontseitigen Ende eines Kraftfahrzeugs eine Frontkamera vorzusehen, die über ein Prisma nahezu senkrecht zur Fahrtrichtung gleichzeitig nach rechts und links sehen kann, so dass separate Seitenkameras eingespart werden können, um einen toten Winkel hinter einer Einfahrt einsehen zu können und mit Hilfe einer Bildauswertung sich bewegende Objekte zu erkennen.
-
Aus
DE 10 2018 000 485 A1 ist es bekannt mit Hilfe eines in einen Strahlengang einer Frontkamera eines Fahrzeugs bewegbaren Spiegels in einer außerhalb des Strahlengangs positionierten Lage des Spiegels einen vorausliegenden Bereich und in einer im Strahlengang positionierten Lage des Spiegels einen Bereich seitlich des Fahrzeugs optisch zu erfassen.
-
Es besteht ein ständiges Bedürfnis für einen Fahrer oder eine Fahrerin schlecht einsehbare Bereiche mit Hilfe eines Assistenzsystems beobachten zu können.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die kostengünstig eine gute Beobachtung von schlecht einsehbaren Bereichen im Umfeld eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Beobachtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können, wobei der Schutzbereich durch die Ansprüche bestimmt wird.
-
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Beobachtungseinrichtung zur Identifikation von Objekten, insbesondere Nebenspurobjekten, in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs, mit einer Frontkamera zur Beobachtung eines Frontbereichs vor dem Kraftfahrzeug und einem, insbesondere als Prisma ausgestalteter, Umlenkkörper zur Umlenkung einer Blickrichtung der Frontkamera auf einen rechten und/oder linken Seitenbereich neben dem Frontbereich, wobei der Umlenkkörper zwischen einer Ruheposition außerhalb der Blickrichtung der Frontkamera und mindestens einer Umlenkposition innerhalb der Blickrichtung der Frontkamera bewegbar ist, wobei die Frontkamera um eine in Y-Richtung und/oder in Z-Richtung und/oder in X-Richtung verlaufende Drehachse verdrehbar ist.
-
Mit Hilfe der Frontkamera kann in der Ruheposition des Umlenkkörpers der Frontbereich in einem insbesondere kegeligen und/oder konischen Frontbereich vor dem Kraftfahrzeug beobachtet werden. Die mit Hilfe der Frontkamera bei der Beobachtung des Frontbereichs aufgenommenen Bilder können in einer zugehörigen Auswerteeinheit analysiert werden, insbesondere um Objekte im Frontbereich zu erkennen. Auf Grundlage dieser Informationen kann in dem Fall, dass eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit dem erkannten Objekt droht, ein Fahreingriff durch ein Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs erfolgen, um die drohende Kollision zu vermeiden.
-
Es können jedoch Fahrsituationen auftreten, in denen nicht eine Kollision mit einem in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekt, sondern eine Kollision mit einem seitlich neben dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekt auftreten kann. Eine derartige Fahrsituation kann beispielsweise bei einem Spurwechsel des Kraftfahrzeugs zwischen zwei nebeneinander verlaufenden Fahrspuren auftreten, wenn sich neben dem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem toten Winkel neben dem Kraftfahrzeug, ein weiteres Kraftfahrzeug befindet, das für den Spurwechsel ein Objekt für eine drohende Kollision darstellt. Es ist möglich für die Beobachtung derartiger Seitenbereiche Seitenkameras vorzusehen, die vergleichbar zu der Frontkamera funktionieren, wodurch jedoch der apparative Aufwand deutlich erhöht wird.
-
Es wurde erkannt, dass in den meisten Fahrsituationen die Verwendung der Frontkamera ausreichend ist und eine Fahrsituation, in welcher statt des Frontbereichs der Seitenbereich beobachtet werden sollte, vergleichsweise weniger häufig auftreten. Zudem ist es grundsätzlich möglich eine Fahrsituation, in der Objekte im Seitenbereich („Nebenspurobjekte“) für eine mögliche Kollision relevant werden könnten, über das aktuelle Fahrverhalten grundsätzlich identifizierbar sind. Beispielsweise wird ein Spurwechsel eines Kraftfahrzeugs durch eine Betätigung des Blinkers eingeleitet, so dass das Fahrverhalten einen Blinker betätigt zu haben ein geeigneter Auslöser darstellen kann das Umfeld des Kraftfahrzeugs auf Objekte zu überprüfen, mit denen eine Kollision drohen könnte. Aufgrund dieser Erkenntnisses ist vorgesehen, dass der Umlenkkörper relativ zu der Frontkamera beweglich ausgeführt ist. Wenn aufgrund des aktuellen Fahrverhaltens eine Beobachtung der Seitenbereiche weniger wichtig ist, kann sich der Umlenkkörper in der Ruheposition befinden und die Frontkamera beobachtet nur den Frontbereich. Wenn aufgrund des aktuellen Fahrverhaltens eine Beobachtung der Seitenbereiche als wichtig eingestuft ist, kann sich der Umlenkkörper in der Umlenkposition befinden und die Frontkamera beobachtet zusätzlich oder alternativ den rechten und/oder linken Seitenbereich, ohne dass hierzu eine zusätzliche Seitenkamera erforderlich wäre. Beispielsweise kann die Bewegung des Umlenkkörpers in die Umlenkposition mit einer Betätigung des Blinkers verknüpft sein, um automatisch bei einem möglichen Spurwechsel oder Abbiegen die mögliche Kollision mit einem neben dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekt automatisiert überprüfen zu können. Durch die Relativbewegung des Umlenkkörpers relativ zur Frontkamera kann mit der gleichen Frontkamera je nach Fahrsituation der Frontbereich oder die Seitenbereiche auf eine mögliche Kollision mit einem Objekt überwacht werden, so dass kostengünstig eine gute Beobachtung von schlecht einsehbaren Bereichen im Umfeld eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
-
Dadurch, dass die Frontkamera um eine in Y-Richtung und/oder in Z-Richtung und/oder in X-Richtung verlaufende Drehachse verdrehbar ist, kann die Frontkamera ebenfalls eine Bewegung ausführen, um das zu beobachtende Umfeld zu verändern und insbesondere geeignet anzupassen. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Umlenkkörper in der Umlenkposition nicht exakt koaxial zu der Frontkamera ausgerichtet ist, so dass durch die Drehung der Frontkamera das von der Frontkamera beobachtete Gesichtsfeld verändert werden kann. Beispielsweise kann dadurch bei einem Blinken nach links der Frontkamera derart verdreht werden, dass der in der Umlenkposition bewegte Umlenkkörper die Blickrichtung der Frontkamera zu einem besonders großen Anteil den linken Seitenbereich und zu einem reduzierten Anteil den rechten Seitenbereich abdecken lässt und umgekehrt. Da nicht nur der Umlenkkörper, sondern auch die Frontkamera bewegbar ausgeführt sind, lassen sich an die aktuelle Fahrsituation angepasste Beobachtungsbereiche für die Objekterkennung realisieren.
-
Die Beobachtungseinrichtung kann mit Hilfe von Sensoren, insbesondere optische Sensoren, der Frontkamera den beobachteten Frontbereich beziehungsweise den linken Seitenbereich und/oder rechten Seitenbereich beobachten und eine Auswertung der von der Frontkamera aufgenommenen Bilder ermöglichen, um Objekte zu identifizieren, die Gegenstand einer möglichen Kollision mit dem Kraftfahrzeug sein können. Vorzugsweise ist die Beobachtungseinrichtung mit einem Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs verbunden, das in dem Fall einer möglichen Kollision mit einem identifizierten Objekt einen Fahreingriff vornimmt und/oder ein optisches, akustisches und/oder haptisches Alarmsignal ausgibt.
-
Die zu identifizierenden Objekte können relativ zu einem Untergrund bewegbare Körper sein, beispielsweise Fußgänger, Kraftfahrzeuge, Fahrräder. Das Objekt kann aber auch ein sich oberhalb eines Untergrunds befindlicher feststehender Körper sin, beispielsweise ein Bordstein, eine Wand, ein Baum oder sonstiges Hindernis. Eine mit der Frontkamera verbundene Auswerteeinheit der Beobachtungseinrichtung ist in der Regel in der Lage mit Hilfe einer hierzu ausgestalteten Bilderkennung Objekte, mit denen einen Kollision stattfinden könnte, zu erkennen.
-
Das Umfeld des Kraftfahrzeugs ist ein ganzer oder teilweiser Bereich um das Kraftfahrzeug herum, das gegebenenfalls mit einem definierten Öffnungswinkel in vertikaler Richtung überwacht werden kann. Der Frontbereich ist ein Bereich in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug, der insbesondere innerhalb eines Bremsbereichs des Kraftfahrzeugs den vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbereich abdeckt. Der rechte Seitenbereich und der linke Seitenbereich können seitlich neben dem Frontbereich verortet sein. Vorzugsweise decken der rechte Seitenbereich und der linke Seitenbereich einen toten Winkel neben dem Kraftfahrzeug ab. Insbesondere ist der rechte Seitenbereich und der linke Seitenbereich dimensioniert eine Fahrspur neben dem Kraftfahrzeug abzudecken. Im Vergleich zum Frontbereich können der rechte Seitenbereich und der linke Seitenbereich eine deutlich geringere Entfernung abdecken.
-
Die Frontkamera ist in einer designierten Ausgangslage im Wesentlich in Fahrtrichtung ausgerichtet, so dass die Blickrichtung der Frontkamera im Wesentlichen in X-Richtung ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist die Frontkamera im Wesentlichen mittig zu einer Mittelachse des Kraftfahrzeugs positioniert. Die Frontkamera kann insbesondere in einem Passagierbereich des Kraftfahrzeugs in der Nähe einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs positioniert sein, so dass die Frontkamera durch die Frontscheibe vor Umwelteinflüssen geschützt ist, aber durch die Frontscheibe hindurch das Umfeld des Kraftfahrzeugs beobachten kann.
-
Der Umlenkkörper kann ein optisches Hilfsmittel sein, welches das Blickfeld der Frontkamera ganz oder teilweise von dem Frontbereich auf den rechten Seitenbereich und/oder den linken Seitenbereich optisch umlenken kann. Der Umlenkkörper kann zur Bereitstellung seiner optischen Eigenschaften optisch transparente Körper, insbesondere Prismen und/oder Linsen, und/oder Spiegelflächen, insbesondere Spiegel und/oder optisches dichtes Material zur Bereitstellung einer im Wesentlichen Totalreflexion, aufweisen.
-
Unter einer X-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Beobachtungseinrichtung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die X-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Y-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Querachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Beobachtungseinrichtung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Y-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Z-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Vertikalachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Beobachtungseinrichtung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Z-Richtung verläuft im Wesentlichen vertikal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung sind zueinander orthogonal ausgerichtet.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Umlenkkörper über einem Lenkerhebel um eine, insbesondere zur Frontkamera beabstandete, Schwenkachse gelenkig angelenkt ist und/oder relativ zur Frontkamera relativ verschiebbar geführt ist. Der Umlenkkörper kann dadurch leicht wahlweise zwischen der Ruheposition und der Umlenkposition mit geringem konstruktivem Aufwand verschwenkt und/oder verschoben werden. Der Umlenkkörper und die zugehörige Bewegungskinematik können im Passagierraum des Kraftfahrzeugs vorgesehen werden, um vor Umwelteinflüssen geschützt zu sein. Vorzugsweise ist zwischen der Frontkamera und der Frontscheibe ausreichend Bauraum freigehalten, um den Umlenkkörper zwischen die Frontkamera und die Frontscheibe und daraus heraus bewegen zu können.
-
Besonders bevorzugt ist der Umlenkkörper als Prisma und/oder Spiegel ausgestaltet. Dies ermöglicht eine kostengünstige und platzsparende Umlenkung der Blickrichtung der Frontkamera. Insbesondere kann durch ein Prisma oder einen halbtransparenten Spiegel die Blickrichtung der Frontkamera leicht in zwei unterschiedliche Blickrichtungen, nämlich in den rechten Seitenbereich und in den linken Seitenbereich, aufgespalten werden.
-
Insbesondere ist eine Auswerteeinheit zur Objekterkennung aus von der Frontkamera aufgenommenen Bilder vorgesehen, wobei die Auswerteeinheit eine KI zur Objekterkennung aus in der Umlenkposition des Umlenkkörpers von der Frontkamera aufgenommene Bilder aufweist, wobei die KI durch optisch verzerrte Trainingsbilder trainiert ist, wobei die Verzerrung der optisch verzerrten Trainingsbilder einer Verzerrung der mittelbar über den Umlenkkörper aufgenommenen Bilder entspricht. Hierbei wird berücksichtig, dass durch den Umlenkkörper die von der Frontkamera aufgenommen Bilder den jeweiligen Seitenbereich im Vergleich zu einer direkten Beobachtung optisch verzerrt abbilden können. Anstatt die verzerrten Bildbereich aus den Seitenbereichen in unverzerrte Bilder umzuwandeln, ist die für die Auswertung der Bilder und die Objekterkennung vorgesehene KI („künstliche Intelligenz“) mit Hilfe derartig verzerrter Bilder trainiert. Ein Umrechnen der erhaltenen Bilder in unverzerrte Bilder kann dadurch eingespart werden, so dass eine besonders geringe Reaktionszeit bei einem erkannten Objekt erreicht werden kann. Bei dem Training der KI können unverzerrte Bilder von einem Menschen gelabelt werden und nachfolgend derart verzerrt werden, wie sie sich bei einer mittelbaren Beobachtung über den Umlenkkörper ergeben würden, um die KI mit den so verzerrten Bildern zu trainieren. Dies kann gegebenenfalls iterativ wiederholt werden. Das Labeling der Trainingsdaten mit Hilfe eines Menschen kann dadurch sehr präzise erfolgen, während das Maschinenlernen der KI mit den im laufenden Betrieb zu erwartenden verzerrten Bildern erfolgt, wodurch eine schnell und präzise arbeitende KI für die Objekterkennung trainiert werden kann.
-
Vorzugsweise weist die Frontkamera LIDAR-Sensoren auf. Mit Hilfe der LIDAR („Light Detection and Ranging“) Technologie kann die Frontkamera auch andere Wellenlängenbereiche außerhalb des sichtbaren Spektrums verarbeiten, was eine bessere und größere Datenmenge in den aufgenommenen Bildern ermöglicht und dadurch eine bessere Objekterkennung ermöglicht.
-
Besonders bevorzugt weist die Auswerteeinheit ein Situationserkennungsmodul zur Erkennung verschiedener Fahrsituationen auf, wobei das Situationserkennungsmodul ausgestaltet ist in Abhängigkeit von der erkannten Fahrsituationen eine Bewegung des Umlenkkörpers und/oder der Frontkamera zu veranlassen. Beispielsweise kann das Situationserkennungsmodul durch die Betätigung des Blinkers eine Fahrsituation feststellen, in welcher der rechte und/oder linke Seitenbereich auf eine mögliche Kollision mit einem Objekt untersucht werden sollte und kann in diesem Fall veranlassen den Umlenkkörper von der Ruheposition in die Umlenkposition zu bewegen.
-
Insbesondere ist das Situationserkennungsmodul mit mindestens einem Zusatzsensor, insbesondere ein Positionsbestimmungssensor, Ultraschallsensor, mindestens ein LIDAR-Sensor, verbunden, wobei das Situationserkennungsmodul hergerichtet ist Sensordaten des mindestens einen Zusatzsensors bei der Erkennung verschiedener Fahrsituationen in dem Situationserkennungsmodul zu verarbeiten. Mit Hilfe der im Kraftfahrzeug vorgesehenen Sensorik können mehrere Fahrsituationen definiert werden, in denen das Situationserkennungsmodul den Umlenkkörper in die Ruheposition oder in die Umlenkposition bewegen soll.
-
Ein Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer einen Passagierbereich begrenzenden Frontscheibe und einer Beobachtungseinrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Objekterkennung in dem Frontbereich und/oder in dem Seitenbereich, wobei die Frontkamera im Passagierbereich vorgesehen ist und die Blickrichtung der Frontkamera durch die Frontscheibe hindurch verläuft. Durch die Relativbewegung des Umlenkkörpers relativ zur Frontkamera kann mit der gleichen Frontkamera je nach Fahrsituation der Frontbereich oder die Seitenbereiche auf eine mögliche Kollision mit einem Objekt überwacht werden, so dass kostengünstig eine gute Beobachtung von schlecht einsehbaren Bereichen im Umfeld eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
-
Vorzugsweise ist der rechte Seitenbereich und/oder der linke Seitenbereich in einer jeweiligen Fahrspur neben dem Kraftfahrzeug verortet. Insbesondere kann dadurch der jeweilige Seitenbereich einen toten Winkel neben dem Kraftfahrzeug beobachten. Der Seitenbereich kann sich insbesondere nur wenige Meter seitlich zum Kraftfahrzeug erstrecken und im Vergleich zum Frontbereich auf einen Nahbereich zum Kraftfahrzeug beschränkt sein.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können, wobei der Schutzbereich durch die Ansprüche bestimmt wird. Es zeigen:
- 1: eine schematische prinzipielle Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Umlenkkörper in der Ruheposition,
- 2: eine schematisch prinzipielle Seitenansicht einer Beobachtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs aus 1 und
- 3: eine schematische prinzipielle Draufsicht auf das Kraftfahrzeug aus 1 mit dem Umlenkkörper in der Umlenkposition.
-
Das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 kann in an sich bekannter Weise mit einer Frontkamera 12 einen Frontbereich 14 beobachten und mit Hilfe einer KI 16 in einer Auswerteeinheit 18 Objekte 20, beispielsweise weitere Kraftfahrzeuge, erkennen. Insbesondere kann die Auswerteeinheit 18 feststellen, ob eine mögliche Kollision des Kraftfahrzeugs 10 mit dem Objekt 20 droht und in diesem Fall einen Fahreingriff eines Assistenzsystem und/oder ein Alarmsignal veranlassen.
-
Wie in 2 dargestellt ist, kann die Frontkamera 12 Teil einer Beobachtungseinrichtung 21 sein, bei der ein relativ zu der Frontkamera 12 bewegbarer Umlenkkörper 22, der beispielsweise als Prisma ausgestaltet ist, vorgesehen ist. Der Umlenkkörper 22 kann beispielsweise aus einer oberen Ruheposition mit Hilfe eine gelenkig angelenkten Lenkerhebels 24, der um eine zur Frontkamera 12 beabstandete Schwenkachse 26 verschwenkt werden kann, in eine untere Umlenkposition bewegt werden, in welcher der Umlenkkörper 22 in der Blickrichtung der Frontkamera positioniert ist und den Blick der Frontkamera 12 entsprechend umlenken kann. Zudem kann vorgesehen sein, dass auch die Frontkamera 12, beispielsweise mit Hilfe eines Kugelgelenks 28 verdreht werden kann. Vorzugsweise ist die Frontkamera 12 und gegebenenfalls auch der Umlenkkörper 22 innerhalb eines Passagierraums 30 des Kraftfahrzeugs positioniert, so dass die Frontkamera 12 durch eine Frontscheibe 32 vor Umwelteinflüssen geschützt ist.
-
Wie in 3 dargestellt ist, kann in dem Fall, dass der Umlenkkörper 22 aus der Ruheposition (1) in die Umlenkposition (3) bewegt ist, die Blickrichtung der Frontkamera 12 derart abgelenkt sein, dass zusätzlich oder anstelle des Frontbereich 14 ein, insbesondere in einem toten Winkel gelegener, rechter Seitenbereich 34 und/oder ein linker Seitenbereich 36 neben dem Kraftfahrzeig 10 beobachtet wird, um Objekte 20, insbesondere weitere Kraftfahrzeuge, zu identifizieren. Beispielsweise bei einem durch Betätigung eines Blinkers eingeleiteten Spurwechsel des Kraftfahrzeugs, kann automatisch der Umlenkkörper 22 aus der Ruheposition in die Umlenkposition bewegt werden, um bei einem Spurwechsel relevante Nebenspurobjekte zu identifizieren und eine Kollision mit einem im toten Winkel befindlichen weiteren Kraftfahrzeug zu vermeiden.