DE69932021T2

DE69932021T2 - Dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE69932021T2
Application number: DE69932021T
Authority: DE
Inventors: Jyoji Wada; Masami Takahashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2019-11-20
Also published as: DE69932021D1; EP1005234A3; EP1005234B1; EP1005234A2; CN1255624A; CN1144025C; US6172601B1; JP2000161915A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge. Insbesondere ist das dreidimensionale Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung in der Lage, basierend auf Daten von zwei Videoeinzelbildern des Ziels, die unter Verwendung einer einzelnen Kamera an verschiedenen Fahrpositionen des Fahrzeugs beschafft wurden, einen Abstand zwischen einem Ziel und einer Fahrzeugkarosserie zu beschaffen.
Üblicherweise führen, wie in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-181487 offenbart, zwei Stereokameras, die an einer Fahrzeugkarosserie befestigt sind, gleichzeitig die Bildaufnahmeoperation eines Hindernisses aus. Von der rechten und linken Kamera beschaffte Daten von zwei Videoeinzelbildern werden verwendet, um übereinstimmende oder deckungsgleiche Punkte zu detektieren und die Position des Hindernisses basierend auf dem Prinzip der Triangulation zu errechnen.
7A bis 7C stellen schematisch ein herkömmliches Verfahren zur Messung der Position eines Hindernisses unter Verwendung von Stereokameras dar, die an einer Fahrzeugkarosserie befestigt sind. In 7A sind eine rechte Stereokamera 7 und eine linke Stereokamera 8, die einen Satz von zwei Stereokameras bilden, an einer Vorder- oder Heckseite einer Fahrzeugkarosserie installiert. 7B und 7C zeigen zwei Videoeinzelbilder, die von der rechten Stereokamera 7 bzw. der linken Stereokamera 8 beschafft wurden. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung analysiert die resul tierenden Daten der zwei Videoeinzelbilder, um übereinstimmende oder deckungsgleiche Punkte zu beschaffen. Der Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie 4 und dem Hindernis 5 wird berechnet. Wenn der Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie 4 und dem Hindernis 5 kleiner wird als ein vorbestimmter Wert, wird ein Summer betätigt oder ein Warnton generiert, um den Fahrer vor dem Hindernis zu warnen.
Diese Art von herkömmlichem Stereokamerasystem hat den Nachteil, dass es zwei Kameras benötigt und damit die Systemkosten erhöht.
Um die oben beschriebenen Probleme des herkömmlichen Stereokamerasystems zu lösen, weist die vorliegende Erfindung ein Ziel auf, ein dreidimensionales Bild des Hindernisses basierend auf den Daten von zwei Videoeinzelbildern des Hindernisses, die nacheinander von einer an einer Fahrzeugkarosserie befestigten einzelnen Videokamera beschafft werden, zu bilden und anzuzeigen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein dreidimensionales Darstellungssystem für Fahrzeuge gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das dreidimensionale Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung außerdem umfasst: ein Mittel, das eingerichtet ist, um ein dreidimensionales Bild auf der Basis der dreidimensionalen Koordinatendaten des Merkmalspunkts zu bilden; und einen Monitor, der eingerichtet ist um ein resultierendes dreidimensionales Bild anzuzeigen.
Mit dieser Anordnung ermöglicht es die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer einzelnen Kamera das Ziel auf eine dreidimensionale Weise darzustellen.
Außerdem ist es bevorzugt, dass das Mittel zur Bildung des dreidimensionalen Bildes ein Mittel zur Veränderung eines Blickpunkts aufweist. Mit dieser Anordnung ermöglicht es die vorliegende Erfindung, ein dreidimensionales Bild des Ziels als ein Bild, das von einem beliebigen Blickpunkt aufgenommen wird, flexibel darzustellen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das dreidimensionale Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung außerdem ein Mittel zur Erzeugung eines Alarms umfasst, wenn ein Hindernis innerhalb eines vordefinierten Abstands zur Fahrzeugkarosserie detektiert wird. Mit dieser Anordnung ermöglicht es die vorliegende Erfindung den Fahrer vor einem aus dem sich nähernden Hindernis vorhersagbaren Zusammenstoß zu warnen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verarbeitungsverfahren für ein dreidimensionales Darstellungssystem gemäß Anspruch 5 vorgesehen.
Vorzugsweise umfasst das Verarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung außerdem einen Schritt, dass ein Alarm erzeugt wird, wenn ein Hindernis innerhalb eines vordefinierten Abstands von der Fahrzeugkarosserie entdeckt wird.
Die oben erwähnten und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende genaue Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform und die beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, in denen:
1 eine schematische Ansicht ist, die ein dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A eine Seitenansicht ist, die die Beziehung zwischen einem Hindernis und einer an einer Fahrzeugkarosserie angebrachten Rückfahrkamera zeigt;
2B eine Ansicht ist, die ein Videoeinzelbild zeigt, das durch die Bildaufnahmeoperation der an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Rückfahrkamera beschafft wurde;
2C eine Seitenansicht ist, die die Beziehung zwischen einem Hindernis und einer an einer Fahrzeugkarosserie befestigten Rückfahrkamera an einer anderen Fahrposition des Fahrzeugs darstellt;
2D eine Ansicht ist, die ein Videoeinzelbild zeigt, das durch die Bildaufnahmeoperation der an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Rückfahrkamera an einer anderen Fahrposition des Fahrzeugs beschafft wurde;
3 eine Ansicht ist, welche die Messung des dreidimensionalen Darstellungssystems mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 eine Ansicht ist, die ein angezeigtes Abbild eines Hindernisses zeigt, das durch das dreidimensionale Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
5 ein Flussdiagramm ist, das die Arbeitsweise des dreidimensionalen Darstellungssystems mit einer einzelnen Kamera gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Ansicht ist, die ein angezeigtes Abbild des Hindernisses von oben gesehen zeigt, das durch das dreidimensionale Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
7A–7C Ansichten sind, die eine Hinderniserkennung gemäß einem herkömmlichen Stereokamerasystem darstellen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 6 erklärt. Identische Teile sind in allen Ansichten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge. Gemäß diesem dreidimensionalen Darstellungssystem ist eine einzelne Rückfahrkamera an einer Fahrzeugkarosserie angebracht. Die Rückfahrkamera beschafft nacheinander mit einem geeigneten Zeitintervall zwei Videoeinzelbilder eines Ziels. Die Positionsänderung eines entsprechenden Punktes wird mit Bezug auf die Daten zweier erhaltener Video einzelbilder berechnet. Die Daten eines detektierten Hindernisses, wie zum Beispiel Abstand, Höhe und andere, werden basierend auf den Positionsänderungsdaten auf einem Bildschirm und einer aktuellen Fahrzeugfahrdistanz berechnet. Ein Monitor zeigt die Daten des detektierten Hindernisses auf dreidimensionale Weise an. Wenn sich das Hindernis innerhalb eines vordefinierten Abstands von der Fahrzeugkarosserie befindet, wird ein Alarm erzeugt, um einen Fahrer vor einem vorhersagbaren Zusammenstoß zu warnen.
1 ist eine schematische Ansicht, die ein dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera zeigt, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform an einer Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Erfindung installiert ist. In 1 ist eine Videokamera 1 eine Rückfahrkamera, die an einer Fahrzeugkarosserie installiert ist. Die Videokamera 1 ist eine digitale Videokamera mit einer Auflösung gleich oder höher als 800 Pixel × 600 Pixel. Eine Steuereinheit 10, die eine CPU und zugehörige Speicher (ROM, RAM, etc.) umfasst, ist angeschlossen, um die Bildaufnahmeoperation der Videokamera 1 zu steuern.
Jedes Videoeinzelbild, das durch die Bildaufnahmeoperation der Videokamera 1 beschafft wird, wird an eine Bildverarbeitungsvorrichtung 2 gesendet, die mit der Videokamera 1 verbunden ist. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 2 analysiert die von der Videokamera 1 beschafften Daten der Videoeinzelbilder, um ein dreidimensionales Abbild zu erzeugen. Genauer ausgedrückt umfasst die Bildverarbeitungsvorrichtung 2 einen Bildspeicher 21, einen Merkmalspunkt-Extraktionsabschnitt 22, einen Abschnitt 23 zur Berechnung von dreidimensionalen Koordinatendaten, und einen Abschnitt 24 zur Bildung von dreidimensionalen Bildern.
Der Bildspeicher 21 dient als eine Speichereinrichtung zum Speichern der digitalen Daten der Videoeinzelbilder, die durch die Videokamera 1 beschafft werden. Der Merkmalspunkt-Extraktionsabschnitt 22 dient als ein Mittel zum Extrahieren eines Merkmalpunkts aus dem Videoeinzelbild eines Hindernisses, basierend auf den digitalen Daten, die in dem Bildspeicher 21 gespeichert sind. Der Abschnitt 23 zur Berechung von dreidimensionalen Koordinatendaten dient als ein Mittel zur Berechnung der Position des extrahierten Merkmalspunkts in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Der Abschnitt 24 zur Bildung von dreidimensionalen dient als ein Mittel zur Bildung einer Draufsicht oder einer Seitenansicht basierend auf den durch den Abschnitt 23 zur Berechnung von dreidimensionalen Koordinatendaten beschafften dreidimensionalen Koordinatendaten. Der Abschnitt 24 zur Bildung stereoskopischer Bilder umfasst einen Abschnitt 24' zur Änderung des Blickpunkts zum Bilden eines dreidimensionalen Bildes, das von einem beliebigen Blickpunkt aus aufgenommen werden soll.
Ein Monitor 3 ist mit der Bildverarbeitungsvorrichtung 2 verbunden. Der Monitor 3 zeigt das von der Bildverarbeitungsvorrichtung 2 erzeugte dreidimensionale Bild an. Die Steuereinheit 10 führt die Datenkommunikation mit der Bildverarbeitungsvorrichtung 2 durch und aktiviert eine Warneinrichtung 11 basierend auf dem Ergebnis einer Zusammenstoßvorhersage.
2A bis 2D stellen zusammengenommen den Vorgang der sukzessiven Beschaffung von Videoeinzelbildern eines Hindernisses unter Verwendung des dreidimensionalen Darstellungssystems mit einer einzelnen Kamera dar, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeug installiert ist. 2A zeigt eine Fahrposition, in der die an einer Fahrzeugkarosserie 4 angebrachte Videokamera 1 die Bildaufnahmeoperation des Hindernisses 5 ausführt. 2B zeigt ein Videoeinzelbild des Hindernisses 5, das an der in 2A gezeigten Fahrposition aufgenommen wurde. 2C zeigt eine andere Fahrposition, in der sich die Fahrzeugkarosserie 4 dem Hindernis 5 weiter annähert. 2D zeigt ein Videoeinzelbild des Hindernisses 5, das an der in 2C gezeigten Fahrposition beschafft wurde.
3 zeigt eine Winkeländerung der Videokamera 1 entsprechend zwei aufeinander folgenden Bildaufnahmeoperationen des Hindernisses 5. In 3 stellt "H" die Höhe der Videokamera 1 gemessen von einem Bodenniveau dar. θ₀ stellt einen Winkel zwischen der optischen Achse C der Videokamera 1 und der vertikalen Geraden dar. "1" stellt eine Fahrzeugfahrdistanz in der Rückwärtsrichtung dar. Jeder der Parameter "H", θ₀ und "1" ist bekannt. Bei der ersten Bildaufnahmeoperation weicht ein Merkmalspunkt 6 des Hindernisses 5 um einen Winkel θ1 von der optischen Achse C der Videokamera 1 ab. Bei der zweiten Bildaufnahmeoperation weicht der Merkmalspunkt 6 des Hindernisses 5 um einen Winkel θ2 von der optischen Achse C der Videokamera 1 ab. Außerdem stellt "h" die Höhe des Merkmalspunkts 6 des Hindernisses 5 dar und h' stellt einen vertikalen Abstand von der Videokamera 1 zu dem Merkmalspunkt 6 des Hindernisses 5 dar. Sowohl h als auch h' sind unbekannte Parameter. 4 zeigt ein Videoeinzelbild des Hindernisses 5, das auf dem Bildschirm des Monitors 3 angezeigt wird. Der Merkmalspunkt 6 ist ein einzelner Punkt des auf dem Bildschirm erscheinenden Bildes, wie zum Beispiel ein Scheitelpunkt eines Festkörpers.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet das oben beschriebene dreidimensionale Darstellungssystem auf folgende Weise.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des dreidimensionalen Darstellungssystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Videokamera 1 ist an der Fahrzeugkarosserie 4 angebracht und in die rückwärtige Richtung der Fahrzeugkarosserie 4 gerichtet (siehe 2A). In Schritt S1 steuert die Steuereinheit 10 die Videokamera 1, um die Bildaufnahmeoperation auszuführen, um das in 2B gezeigte Videoeinzelbild zu beschaffen. Das in 2B gezeigte Videoeinzelbild wird als erstes Bild bezeichnet. Anschließend wird in Schritt S2 überprüft, ob eine vordefinierte Zeitspanne Δt vergangen ist oder nicht. Während dieser Zeitspanne bewegt sich das Fahrzeug rückwärts und nähert sich wie in 2C gezeigt dem Hindernis 5. Dann führt die Videokamera 1 in Schritt S3 wieder die Bildaufnahmeoperation aus, um das in 2D gezeigte Videoeinzelbild zu beschaffen. Das in 2D gezeigte Videoeinzelbild wird als zweites Bild bezeichnet.
Der Bildspeicher 21 speichert sowohl das erste als auch das zweite Bild. In Schritt S4 beschafft die Steuereinheit 10 die Fahrzeugfahrdistanz "1" basierend auf der Fahrgeschwindigkeit "v" der Fahrzeugkarosserie 4 und dem Zeitintervall Δt zwischen zwei Bildaufnahmeoperationen.
Dann veranlasst die Steuereinheit 10 in Schritt S5 den Bildspeicher 21 zum Senden der gespeicherten Bilddaten an den Merkmalspunkt-Extraktionsabschnitt 22.
Dann veranlasst die Steuereinheit 10 in Schritt S6 den Merkmalspunkt-Extraktionsabschnitt 22 dazu, die Merkmalspunkte aus dem ersten und zweiten Bild zu extrahieren. Und zwar wird durch Vergleichen der ersten und zweiten Bilddaten nach einer vorbestimmten Anzahl von entsprechenden Abschnitten gesucht. Diese Art von Suchoperation kann unter Verwendung der Mustervergleichsverarbeitung durchgeführt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Differenzialverarbeitung auf die von der Videokamera 1 beschafften Bilddaten anzuwenden, um die Kanten des Hindernisses 5 zu detektieren. Linienabschnitte verbinden die detektierten Kanten, um ein Drahtgitterbild des Hindernisses 5 zu erhalten. Danach wird jeder Scheitelpunkt des erhaltenen Drahtgitterbildes als ein Merkmalspunkt bezeichnet. Diese Verarbeitung wird für jedes der Bilder wiederholt, wodurch eine Vielzahl von Merkmalspunkten erhalten wird. Basierend auf dem Vergleich zwischen den Merkmalspunkten von nacheinander erhaltenen Videoeinzelbildern werden die am engsten beieinander liegenden Merkmalspunkte als übereinstimmende oder deckungsgleiche Punkte zweier Videoeinzelbilder bezeichnet.
Dann veranlasst die Steuereinheit 10 in Schritt S7 den Abschnitt 23 zur Berechnung von dreidimensionalen Koordinatendaten dazu, die dreidimensionalen Koordinatendaten zu beschaffen, welche die Merkmalspunkte repräsentieren.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Berechnung der dreidimensionalen Koordinatendaten der Merkmalspunkte mit Bezug auf 3 erläutert. Die dreidimensionalen Koordinatendaten der Merkmalspunkte werden basierend auf den Betrag der Positionsänderung der übereinstimmenden Punkte auf dem Bildschirm und auch basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit beschafft.
Zur Vereinfachung der Erklärung wird angenommen, dass das Hindernis 5 auf einer zentralen Achse (das heißt Y-Achse) des Bildschirms angeordnet ist. Die Fahrdistanz "1" des Fahrzeugs während zweier aufeinander fol gender Bildaufnahmeoperationen wird durch die folgende Gleichung beschrieben: 1 = v·Δt,wobei "v" die Fahrgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie 4 und "Δt" das Zeitintervall zwischen zwei aufeinander folgenden Bildaufnahmeoperationen darstellt.
Unterdessen stellt ein Abstand 11 einen horizontalen Abstand von der Videokamera 1 zu dem Merkmalspunkt 6 des Hindernisses 5 bei der ersten Bildaufnahmeoperation dar. Auf ähnliche Weise stellt ein Abstand 12 einen horizontalen Abstand von der Videokamera 1 zu dem Merkmalspunkt 6 des Hindernisses 5 bei der zweiten Bildaufnahmeoperation dar. Diese Abstände 11 und 12 werden durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt: 11 = (H – h)·tan(θ0 + θ1) 12 = (H – h)·tan(θ0 + θ2)wobei "H" die Höhe der Videokamera 1, "h" die Höhe des Hindernisses 5, θ₀ den Winkel der optischen Achse C der Videokamera 1, θ1 die Winkelabweichung des Merkmalspunkts 6 bezüglich der optischen Achse C bei der ersten Bildaufnahmeoperation, und θ2 die Winkelabweichung des Merkmalspunkts 6 bezüglich der optischen Achse C bei der zweiten Bildaufnahmeoperation darstellt.
Da ein Wert (11 – 12) die Fahrdistanz des Fahrzeugs darstellt, gilt die folgende Beziehung. 1 = v·Δt = 11 – 12.
Wenn L eine durch die Bildschirmgröße bestimmte Konstante darstellt, kann der Wert der Y-Achsenkoordinate des Merkmalspunkts 6 auf folgende Weise ausgedrückt werden. y1 = Ltanθ1, y2 = L tanθ2.
Dementsprechend werden θ1 und θ2 auf folgende Weise ausgedrückt: θ1 = tan–1 (y1/L) θ2 = tan–1 (y2/L).
Mit anderen Worten können die Abweichungswinkel θ1 und θ2 aus den Werten der Y-Achsenkoordinaten beschafft werden. Die Höhe "h" des Merkmalspunkts 6 wird auf folgende Weise ausgedrückt. h = H – (v·Δt)/(tan(θ0+θ1) – tan(θ0+θ2))
Wenn der Merkmalspunkt 6 nicht auf der Y-Achse liegt, ist es wünschenswert den Merkmalspunkt 6 auf die Y-Achse zu verschieben oder zu projizieren und dann den Wert der X-Achsenkoordinate des Merkmalspunkts zu beschaffen. Wenn "d" einen Abstand von der Videokamera 1 zu dem auf die Y-Achse projizierten Merkmalspunkt darstellt und "x1" den X-Achsenkoordinatenwert des Merkmalspunkts 6 auf dem Bildschirm darstellt, wird ein seitlicher oder horizontaler Abstand "a" von der zentralen Achse durch die folgende Gleichung ausgedrückt. a = d·x1/L (d2 = (10 + 11)2 + (H – h)2, 10 = (H – h)tanθ0)
Entsprechend können der horizontale Abstand "11" von der Videokamera 1 zu dem Objektpunkt, die Höhe "h" des Objektpunkts und der seitliche Abstand "a" alle beschafft werden. Damit wird es möglich ein dreidimensionales Abbild zu zeichnen.
Basierend auf den Koordinatenwerten der Merkmalspunkte wird es möglich, ein dreidimensionales Bild ähnlich den in den 2B, 2D und 4 offenbarten Bildern, die durch die Videokamera 1 (das heißt durch Bildaufnahme) beschafft wurden, zu erzeugen oder zu bilden. Um den Abstand sicher zu erfassen ist es auch wünschenswert, ein weiteres Bild zu bilden und anzuzeigen, das die Seite der Fahrzeugkarosserie 4, wie in 3 gezeigt, oder die Draufsicht auf die Fahrzeugkarosserie 4, wie in 6 gezeigt, darstellt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der Abschnitt 24' zur Änderung des Blickpunkts vorgesehen, um ein dreidimensionales Bild auszubilden, das von einem beliebigen Blickpunkt aufgenommen werden soll. Und zwar veranlasst die Steuereinheit 10 in Schritt S8 den Abschnitt 24' zur Änderung des Blickpunkts dazu, den Blickpunkt anzupassen oder zu optimieren.
Mit der Funktion des Abschnitts 24' zur Änderung des Blickpunkts wird es möglich, den Blickpunkt von der Videokamera 1 weg zu jeder anderen Stelle, zum Beispiel ins Unendliche oder in die Fahrerposition, zu verschieben oder zu bewegen. Als ein Ergebnis wird es möglich den Effekt der dreidimensionalen Bilderzeugung zu betonen. Unter Verwendung einer derart flexiblen Bilderzeugung wird es möglich den Abstand von der Fahrzeugkarosserie 4 zu dem Hindernis 5 direkt und genau zu ermitteln.
Dann veranlasst die Steuereinheit 10 in Schritt S9 den Abschnitt 24 zur Erzeugung von stereoskopischen Bildern dazu, ein endgültiges dreidimensionales Bild zu bilden oder zu erzeugen, das auf dem Monitor 3 angezeigt wird.
Wenn sich die Fahrzeugkarosserie 4 rückwärts bewegt, überprüft die Steuereinheit 10 die Positionsbeziehung zwischen der Fahrzeugkarosserie 4 und dem Hindernis 5 auf der Grundlage der dreidimensionalen Informationen der beiden. Wenn der Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie 4 und dem Hindernis 5 kürzer als ein vorbestimmter Wert wird (d.h. JA in Schritt S10), wird eine Warneinrichtung 11, zum Beispiel ein Summer, betätigt, um einen Fahrer vor einer aus dem sich nähernden Hindernis 5 vorhersagbaren Kollision zu warnen (Schritt S11). Anstelle der Verwendung eines Summers ist das Erzeugen eines Warntons oder das Anschalten einer roten Anzeigelampe vorzuziehen.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden nur zwei Videoeinzelbilder dazu benutzt, ein dreidimensionales Bild zu erschaffen oder zu bilden. Wenn jedoch die Bildverarbeitungsvorrichtung eine genügend hohe Geschwindigkeit bei der Bildverarbeitung aufweist, ist es möglich, bewegte oder dynamische Abbilder zu erhalten, indem die kontinuierlich beschafften Videoeinzelbilddaten schnell in serielle dreidimensionale Bilder umgesetzt werden.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, schafft die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge. Gemäß diesem dreidimensionalen Darstellungssystem wird eine einzelne Videokamera an einer Fahrzeugkarosserie angebracht. Die einzelne Videokamera beschafft nacheinander in einem geeigneten Zeitintervall zwei Videoeinzelbilder eines Ziels. Die Positionsänderungen von übereinstimmenden Punkten werden mit Bezug auf die Daten der so beschafften Videoeinzelbilder berechnet. Die Daten des detektierten Hindernisses, wie zum Beispiel Abstand, Höhe und andere, werden basierend auf den Positionsänderungsdaten auf einem Bildschirm und einer aktuellen Fahrdistanz des Fahrzeugs berechnet. Ein Monitor zeigt die Daten des detektierten Hindernisses auf stereoskopische oder dreidimensionale Weise an. Wenn sich das Hindernis innerhalb eines bestimmten Abstands zur Fahrzeugkarosserie befindet, wird die Warneinrichtung aktiviert, um einen Fahrer vor einem vorhersagbaren Zusammenstoß zu warnen. Dementsprechend wird es möglich, den Abstand des Hindernisses unter Verwendung einer einzelnen Kamera zu messen. Die Kollisionsvorhersage kann mit niedrigen Kosten durchgeführt werden.
Wie in der vorausgegangenen Beschreibung erläutert, schafft die vorliegende Erfindung ein dreidimensionales Darstellungssystem mit einer einzelnen Kamera für Fahrzeuge. Das dreidimensionale Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung umfasst eine einzelne Kamera, die an einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, um nacheinander zwei Videoeinzelbilder eines vorbestimmten Ziels an verschiedenen Fahrpositionen des Fahrzeugs zu beschaffen, ein Mittel zur Beschaffung der Fahrdistanz des Fahrzeugs zwischen den verschiedenen Fahrpositionen des Fahrzeugs, ein Mittel zur Beschaffung des Betrags einer Positionsänderung mindestens eines Objektpunkts des Ziels auf einem Kamerabildschirm, und ein Mittel zur Beschaffung von dreidimensionalen Koordinatendaten des Objektpunkts basierend auf der Fahrdistanz des Fahrzeugs und dem Betrag der Positionsänderung des Objektpunkts auf dem Bildschirm. Die vorliegende Er findung ermöglicht es, die Position des Hindernisses mit einer vereinfachten Anordnung zu messen. Es wird möglich, den Zusammenstoß der Fahrzeugkarosserie mit einem Hindernis zu verhindern.
Ferner ist es bevorzugt, dass das dreidimensionale Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung ferner ein Mittel zur Ausbildung eines dreidimensionalen Bildes basierend auf den dreidimensionalen Koordinatendaten des Objektpunkts und einen Monitor zur Darstellung eines resultierenden dreidimensionalen Bildes umfasst. Mit dieser Anordnung ermöglicht es die vorliegende Erfindung, das Ziel auf dreidimensionale Weise darzustellen.
Ferner ist es bevorzugt, dass das Mittel zur Ausbildung des dreidimensionalen Bildes ein Mittel zum Verändern des Blickpunkts umfasst. Mit dieser Anordnung ermöglicht es die vorliegende Erfindung, ein dreidimensionales Bild des Ziels flexibel darzustellen, das von einem beliebigen Blickpunkt aus aufgenommen werden soll. Auf diese Weise kann der Effekt der dreidimensionalen Bilderzeugung betont werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass das dreidimensionale Darstellungssystem der vorliegenden Erfindung außerdem ein Mittel zur Erzeugung des Alarms umfasst, wenn ein Hindernis innerhalb einer vorbestimmten Distanz zur Fahrzeugkarosserie detektiert wird. Mit dieser Anordnung ermöglicht es die vorliegende Erfindung, einen Fahrer vor einem aus dem sich nähernden Hindernis vorhersagbaren Zusammenstoß zu warnen.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform eine von der Steuereinheit 10 getrennte Bildverarbeitungsvorrichtung 2 vorsieht, ist es überflüssig zu sagen, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung 2 und die Steuereinheit 10 zu einer einzelnen rechnerbasierten Steuereinheit zusammenge fasst werden können. So können zum Beispiel der Merkmalspunkt-Extraktionsabschnitt 22, der Abschnitt 23 zur Berechnung von dreidimensionalen Koordinatendaten und der Abschnitt 24 zur Erzeugung von dreidimensionalen Bildern alle durch die CPU der Steuereinheit 10 ersetzt werden, wenn die CPU als ein Mittel arbeiten kann, um die gleichen Funktionen auszuführen. In diesem Fall arbeitet der Bildspeicher 21 als einer der eingebauten Speicher in der Steuereinheit.

Claims

Dreidimensionales Darstellungssystem für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch eine einzige Kamera (1), die an einer Fahrzeugkarosserie (4) montiert ist, um nacheinander zwei Videoeinzelbilder eines vorbestimmten Ziels (5) bei unterschiedlichen Fahrpositionen eines Fahrzeugs zu beschaffen; ein Mittel (10), das eingerichtet ist, um eine Fahrdistanz des Fahrzeugs (1) zwischen den unterschiedlichen Fahrpositionen des Fahrzeugs zu beschaffen; ein Merkmalspunkt-Extraktionsmittel (22), das eingerichtet ist, um Merkmalspunkte in jedem der zwei Videoeinzelbilder zu extrahieren und entsprechende Merkmalspunkte (6) des Ziels (5) zu bestimmen, indem die nacheinander beschafften zwei Videoeinzelbilder verglichen werden; ein Mittel, das eingerichtet ist, um einen Positionsänderungsbetrag zwischen den entsprechenden Merkmalspunkten des Ziels zwischen den nacheinander beschafften zwei Videoeinzelbildern zu beschaffen; ein Mittel (23), das eingerichtet ist, um dreidimensionale Koordinatendaten der entsprechenden Merkmalspunkte auf der Basis der Fahrdistanz des Fahrzeugs und des Positionsänderungsbetrags der entsprechenden Merkmalspunkte zu beschaffen; und ein Mittel (10), das eingerichtet ist, um die Positionsbeziehung zwischen der Fahrzeugkarosserie (4) und dem Ziel (5) aus den dreidimensionalen Koordinatendaten zu beschaffen.
Dreidimensionales Darstellungssystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: ein Mittel (10, 24), das eingerichtet ist, um ein dreidimensionales Bild auf der Basis der dreidimensionalen Koordinatendaten des Merkmalspunkts (6) zu bilden; und einen Monitor (3), der eingerichtet ist, um ein resultierendes dreidimensionales Bild anzuzeigen.
Dreidimensionales Darstellungssystem nach Anspruch 2, wobei das Mittel (10, 24), das eingerichtet ist, um das dreidimensionale Bild zu bilden, ein Mittel (24') umfasst, das eingerichtet ist, um einen Blickpunkt zu verändern.
Dreidimensionales Darstellungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner ein Mittel (11) umfasst, das eingerichtet ist, um einen Alarm zu erzeugen, wenn das Ziel (5) innerhalb einer vorbestimmten Distanz von der Fahrzeugkarosserie (4) detektiert wird.
Verarbeitungsverfahren für ein dreidimensionales Darstellungssystem, gekennzeichnet durch einen Schritt (S1-S3), dass bewirkt wird, dass eine einzige Kamera, die an einer Fahrzeugkarosserie montiert ist, nacheinander zwei Videoeinzelbilder eines vorbestimmten Ziels (5) bei unterschiedlichen Fahrpositionen eines Fahrzeugs beschafft; einen Schritt (S5-S6), dass Merkmalspunkte in jedem der zwei Videoeinzelbilder extrahiert werden und entsprechende Merkmalspunkte (6) des Ziels bestimmt werden, indem die nacheinander beschafften zwei Videoeinzelbilder verglichen werden; einen Schritt, dass ein Positionsänderungsbetrag zwischen den entsprechenden Merkmalspunkten des Ziels zwischen den nacheinander beschafften zwei Videoeinzelbildern beschafft wird; einen Schritt (S7), dass dreidimensionale Koordinatendaten der entsprechenden Merkmalspunkte auf der Basis der Fahrdistanz des Fahrzeugs zwischen den unterschiedlichen Fahrpositionen des Fahrzeugs und auch auf der Basis des Positionsänderungsbetrags der entsprechenden Merkmalspunkte (6) beschafft werden; einen Schritt, dass die Positionsbeziehung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Ziel aus den dreidimensionalen Koordinatendaten beschafft wird; und einen Schritt (S9), dass ein dreidimensionales Bild auf der Basis der dreidimensionalen Koordinatendaten der entsprechenden Merkmalspunkte (6) gebildet wird.
Verarbeitungsverfahren für ein dreidimensionales Darstellungssystem nach Anspruch 5, das ferner einen Schritt (S10-S11) umfasst, dass ein Alarm erzeugt wird, wenn das Ziel (5) innerhalb einer vorbestimmten Distanz von der Fahrzeugkarosserie (4) detektiert wird.