用于产生机动车周围环境的图像的装置、摄像机和方法

专利名称：用于产生机动车周围环境的图像的装置、摄像机和方法
技术领域：
本发明涉及用于产生机动车周围环境的图像的装置、摄像机和方法。
背景技术：
由EP 0 8690 31 A2公开了一种用于调整机动车中的前大灯的发光距离和发光方 向的方法，其中，摄像机观察位于机动车前方的具有行车道的交通空间并且检测图像数据。 基于检测到的图像数据来求得道路变化并且相应地匹配前大灯调节。此外，由EP 0 869 031 A2得知，识别相向行驶的机动车并且调整照明，使相向行驶的机动车不遭受强光。

发明内容
与之对比，根据本发明的具有独立权利要求的特征的装置具有以下优点改善了 相向行驶和在前行驶的机动车的识别以及具有主动光源的其他物体的识别。此外有利的 是，可以由产生的图像求得是用于周围环境亮度的度量的测量数据。通过在前大灯的暗阶 段中产生图像，周围环境亮度的测量不会由于自己机动车的反射而被歪曲。这可以有利地 用于探测居民区中的间接照明，以便推断出居民区内的交通情况并且关闭远光灯，因为在 法律上不允许在封闭的居民区内使用远光。由此，一方面提高了交通安全性。另一方面有 助于遵守法律规定。摄像机与前大灯之间的同步连接是有利的，因为由此可以特别可靠并且准确地进 行同步。特别有利的是一种摄像机，其被如此设计，使得摄像机根据在图像中检测到的前 大灯对机动车周围环境的照明来如此调节图像的拍摄时刻，使得摄像机在前大灯的暗阶段 中产生图像。由此，省去物理的同步线路。这一方面有助于降低装置的成本，另一方面摄像 机可以更容易地与前大灯进行组合，因为摄像机自身实施同步。1毫秒与5毫秒之间、优选4毫秒的暗阶段是有利的，因为人感知不到如此选择的 暗阶段。更确切地说，人在相应长的亮阶段中将这种前大灯灯光感知为连续的灯光。针对装置提及的优点相应地适用于以下描述的摄像机以及根据本发明的方法。从以下参照附图对实施例进行的描述和从属权利要求中得到其他优点。


以下根据附图中示出的实施方式详细地说明本发明。附图示出图1 机动车，图2:第一实施例的框图，图3 第一实施例的时序图，图4:第二实施例的框图，图5:第三实施例的框图，
图6:流程图。
具体实施例方式以下描述用于机动车的装置或者机动车中的装置，其中，所述装置包括用于以光 脉冲照明机动车周围环境的前大灯和用于产生机动车周围环境的图像的摄像机。摄像机和 前大灯如此同步，使得摄像机在前大灯的暗阶段中产生图像。此外，提出了一种摄像机和一 种用于产生图像的方法。图1示出实施例的行车道20上的机动车10。机动车10包括摄像机12和前大灯 14。摄像机12和前大灯14均与控制设备16连接。摄像机12如此安装和定向在挡风玻璃 的区域中，使得摄像机12以图像检测区域22来检测机动车10前方的周围环境。摄像机12 除镜头外还包括CMOS图像传感器或者CCD图像传感器。优选使用彩色摄像机。替换地，使 用黑白摄像机。在这些实施例中使用单目摄像机，即单个摄像机12。替换地，在一个变型 方案中使用立体摄像机。立体摄像机的特征在于，其包括拍摄基本上同一场景的至少两个 摄像机。摄像机12检测至少在400nm与750nm之间的、优选直至IOOOnm的波长范围内的 光。在这些实施例中，控制设备16从由摄像机12产生的图像确定相向行驶或者在前行驶 的物体的、尤其是机动车的测量数据。为此，向控制设备16传输由摄像机12在前大灯14 的暗阶段中拍摄到的图像。控制设备16实施图像分析处理，其方式是，所述控制设备由这 些图像求得周围环境中的主动光源。优选地，控制设备16求得亮的图像区域并且将这些图 像区域分类为物体，尤其是分类为相向行驶的机动车的前大灯和/或分类为在前行驶的机 动车的尾灯和/或分类为骑自行车的人的光源和/或分类为交通信号灯。接着，控制设备 16确定所求得的物体的位置并且向前大灯14传输这些测量数据。在一个变型方案中，控制 设备16由拍摄到的图像求得测量数据，这些测量数据是用于周围环境亮度的度量。为此， 控制设备16计算拍摄到的图像的平均亮度或者拍摄到的图像的预先确定的子区域的平均 亮度。控制设备16根据所求得的周围环境亮度来确定交通情况。尤其是，控制设备16确 定机动车10是否位于封闭的居民区内，其方式是，控制设备16将周围环境亮度的测量值与 阈值进行比较并且在超过所述阈值时推断出封闭的居民区。接着，控制设备16向前大灯 14传输一个表示是否存在封闭的居民区的值和一个用于周围环境亮度的值。根据所述表 示是否存在封闭的居民区的值，如果机动车10位于封闭的居民区内，则禁用前大灯14的远 光灯。根据用于周围环境亮度的值来激活或者禁用前大灯14。为了确保图1的简明，仅仅 示出一个前大灯14。优选地，在这些实施例中使用两个前大灯14，它们设置在机动车10的 前部区域中并且以照明区域M来照明机动车10前方的区域。前大灯14的特征在于，它们 发出脉冲式的光并且因此脉冲式地照明机动车10前方的周围环境，其中，如此选择脉冲频 率，使得人眼将前大灯14的光感知为连续的照明。在这些实施例中，优选涉及LED前大灯 或者替换地激光前大灯。在这些实施例中，LED前大灯在机动车10的右侧和左侧上分别由 一个近距光模块和一个附加的远光模块组成。在近距光模块中使用多个多芯片LED，这些多 芯片LED通过以下方式来生成白光原本产生的蓝光通过转换材料变换成白光。近距光模 块的光分布由反射器和投影透镜产生。相应地，在远光模块中同样使用与反射器相连接的 多芯片LED。前大灯14被如此设计，使得前大灯14的发光宽度是可调节的，附加地或替换 地前大灯14的发光距离是可调节的。因此，前大灯14被如此设计，使得它既提供近距光功能也提供远光功能。此外，前大灯14被如此设计，使得前大灯14基于由控制设备14传输 的测量数据来选择性地照明近距光区域和/或远光区域的可选择的区域，从而不会使相向 行驶的机动车或者在前行驶的机动车或者骑自行车的人眩目，但尽管如此仍然最优地照明 机动车10前方的区域。此外，控制设备16与指示装置18相连接。控制设备16向指示装 置18传输关于检测到的交通信号灯的测量数据。指示装置18优选涉及视觉的指示装置。 替换地或补充地，设置听觉的指示装置和/或触觉的指示装置。优选地，在指示装置上指示 出检测到的交通信号灯的信号形式(红、绿、黄、红黄)并且这样通知或者警告机动车10的 驾驶员。图2示出第一实施例的框图，包括一个或多个摄像机12和一个或多个前大灯14， 其中，与图1相比仅仅列出了用于说明摄像机12与前大灯14的同步所需的元件。如参照 图1已进行说明的那样，前大灯14照明周围环境观，并且摄像机12检测被照明的周围环 境28的至少一部分。在图2中示例性地在周围环境28中绘出自行车30、机动化的交通参 与者32——如汽车或载重车辆或摩托车以及交通信号灯34。在第一实施例中，摄像机12 与前大灯14通过同步连接沈如此同步，使得摄像机12在前大灯14的暗阶段中产生图像。 优选地，同步连接沈被实施为有线连接的线路，其中所述有线连接的线路或者被实施为总 线——例如CAN总线，或者被实施为固定分配和布线的线路。替换地或附加地，同步连接沈 被实施为无线电连接。以下根据图3来解释时间同步。图3在示意图中示出第一实施例的时序图。在所述时序图的χ轴上绘制时间t。 上方的子图示出前大灯的照明的时间过程40。前大灯以周期序列发射具有亮阶段46和暗 阶段48的脉冲式的光。前大灯在亮阶段46中向周围环境发光，而前大灯在暗阶段48中不 发光。因此，前大灯在亮阶段46中是接通的，并且存在前大灯的接通阶段，而在暗阶段48 中前大灯是关断的，并且因此存在前大灯的关闭阶段。在第一实施例中，但也在其他实施例 中，暗阶段48在Ims与5ms之间，优选为％is。优选地，暗阶段48与亮阶段46之间的比为 1比10。因此，亮阶段46是暗阶段48的十倍长。在这些实施例的变型方案中，每秒钟由前 大灯产生1到10个暗阶段48，优选10个暗阶段48，具有Ims与5ms之间、优选^is的持续 时间。因此如此选择暗阶段48，使得人不会有意识地感知到暗阶段48。在这些实施例中， 前大灯、尤其是LED前大灯和激光前大灯从亮阶段46到暗阶段48或者从暗阶段48到亮阶 段46的切换时间短于0.1ms。优选地，切换时间在纳秒范围内。中间的子图示出摄像机与 前大灯之间的同步连接上的同步信号的时间过程42。在暗阶段48中，前大灯产生短的同 步脉冲50，所述同步脉冲从前大灯传输到摄像机。如在示出摄像机的图像拍摄的时间过程 44的下方子图中示出的那样，摄像机在前大灯照明的暗阶段48内由同步脉冲50触发地进 行图像拍摄50。因此在第一实施例的此变型方案中，摄像机被如此设计，使得摄像机如此 调节图像的拍摄时刻，使得摄像机在前大灯的暗阶段48中产生图像。因此，预先给定了前 大灯照明的时间过程40并且摄像机的图像拍摄的时间过程44是可变的并且被同步到前大 灯照明的时间过程40上。在第一实施例的一个变型方案中，前大灯反过来由摄像机的同步 脉冲50触发，以便在摄像机的图像拍摄52结束时才发出光脉冲。在此变型方案中，同步脉 冲50由摄像机产生，并且同步脉冲由摄像机传输到前大灯。因此，在第一实施例的此变型 方案中，前大灯被如此设计，使得前大灯如此调节光脉冲，使得摄像机在前大灯的暗阶段48 中产生图像。预先给定了摄像机的图像拍摄的时间过程44，并且前大灯照明的时间过程40是可变的并且被同步到图像拍摄的时间过程44上。图4示出第二实施例的框图，包括一个或多个摄像机12和一个或多个前大灯14， 其中，与图1相比仅仅列出了用于说明摄像机12与前大灯14的同步所需的元件。如参照 图1已进行说明的那样，前大灯14照明周围环境28，并且摄像机12检测被照明的周围环境 28的至少一部分。在图4中示例性地在周围环境观中绘出自行车3、机动化的交通参与者 32——如汽车或载重车辆或摩托车以及交通信号灯34。在第二实施例中，摄像机12和前大 灯14不通过同步连接进行同步。更确切地说，摄像机12被如此设计，使得摄像机12根据 在图像中检测到的前大灯14对机动车周围环境的照明来如此调节图像的拍摄时刻，使得 摄像机12在前大灯14的暗阶段中产生图像。为此，摄像机12实施多次前后相继的图像拍 摄，其方式是，摄像机12拍摄机动车的周围环境观的图像。根据前大灯照明的时间过程与 图像拍摄的时间过程之间的偏差，在图像拍摄期间通过前大灯14照明、暂时照明或者不照 明周围环境28。接着，对于各个拍摄到的图像，摄像机12确定前大灯14在图像拍摄期间是 接通的、暂时接通的还是关闭的。摄像机12由此求得前大灯照明的时间过程与图像拍摄的 时间过程之间的时间偏差。摄像机12基于所述时间偏差如此调节图像的拍摄时刻，使得摄 像机12在前大灯14的暗阶段中产生图像。图5示出第三实施例的框图，包括一个或多个摄像机12和一个或多个前大灯14 以及至少一个光传感器36，其中，与图1相比仅仅列出了用于说明摄像机12与前大灯14的 同步所需的元件。如参照图1已进行说明的那样，前大灯14照明周围环境观，并且摄像机 12检测被照明的周围环境观的至少一部分。在图4中示例性地在周围环境观中绘出自行 车3、机动化的交通参与者32——如汽车或载重车辆或摩托车以及交通信号灯34。在第三 实施例中，摄像机12与前大灯14不通过同步连接进行同步。更确切地说，光传感器36检 测周围环境观中的亮度，尤其是周围环境观中前大灯14的光脉冲。光传感器36通过线 路连接38向摄像机12传输检测到的亮度值。摄像机12被如此设计，使得摄像机12根据 由光传感器36检测到的前大灯14的光脉冲来如此调节图像的拍摄时刻，使得摄像机12在 前大灯14的暗阶段中产生图像。为此，摄像机12由光传感器36的检测到的亮度值求得前 大灯照明的时间过程。基于此，摄像机12如此调节图像的拍摄时刻，使得摄像机12在前大 灯14的暗阶段中产生图像。图6示出方法的流程图。在前大灯侧上，暗阶段48和亮阶段46周期地重复交替。 相应地，图像拍摄52与不进行图像拍摄的时间M同样周期地重复交替。摄像机和前大灯 通过同步58如此彼此同步，使得摄像机在前大灯的暗阶段48中进行图像拍摄52。在前大 灯的暗阶段48中拍摄到的图像被可选地输送给图像分析处理56。
权利要求
1.一机动车(10)的装置，具有一前大灯(14)，其中，所述前大灯(14)以光脉冲照明所述机动车(10)的周围环境 (28)，以及具有一摄像机(12)，其中，所述摄像机(1 产生所述机动车(10)的所述周围环境 (28)的图像，其特征在于，所述摄像机(1 与所述前大灯(14)如此同步，使得所述摄像机(12)在 所述前大灯(14)的暗阶段G8)中产生所述图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述摄像机(1 与所述前大灯(14)之间 的一同步连接(26)，尤其是所述摄像机(1 与所述前大灯(14)之间的一被实施为总线连 接的同步线路。
3.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述摄像机(12)被如此设 计，使得所述摄像机(1 如此调节所述图像的拍摄时刻，使得所述摄像机(1 在所述前大 灯(14)的所述暗阶段G8)中产生所述图像。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述前大灯(14)被如此设计，使得所 述前大灯(14)如此调节所述光脉冲，使得所述摄像机(1 在所述前大灯(14)的所述暗阶 段G8)中产生所述图像。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像机(1 被如此设计，使得所述摄 像机(1 根据在所述图像中检测到的、所述前大灯(14)对所述机动车(10)的所述周围环 境08)的照明来如此调节所述图像的拍摄时刻，使得所述摄像机(1 在所述前大灯(14) 的所述暗阶段G8)中产生所述图像。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一光传感器(36)，其中，所述光传感器(36) 检测所述前大灯(14)的光脉冲，其中，所述摄像机(1 被如此设计，使得所述摄像机(12) 根据由所述光传感器(36)检测到的、所述前大灯(14)的光脉冲来如此调节所述图像的拍 摄时刻，使得所述摄像机(1 在所述前大灯(14)的所述暗阶段G8)中产生所述图像。
7.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于一控制设备(16)，所述控制设 备(16)由所产生的图像求得相向行驶的或在前行驶的物体的、尤其是机动车的测量数据 和/或所述控制设备由所产生的图像求得是用于周围环境亮度的度量的测量数据。
8.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述前大灯(14)被如此设 计，使得所述前大灯(14)的发光宽度和/或发光距离是可调节的。
9.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述暗阶段G8)的长度在1 毫秒与5毫秒之间，优选为4毫秒。
10.一机动车(10)的摄像机(12)，其中，所述摄像机(1 产生所述机动车(10)的周 围环境08)的图像，其特征在于，所述摄像机(1 被如此设计，使得所述摄像机(1 可与 所述机动车(10)的一发出光脉冲的前大灯(14)如此同步，使得所述摄像机(1 在所述前 大灯(14)的暗阶段G8)中产生所述机动车(10)的所述周围环境08)的图像。
11.用于借助一摄像机(12)来产生一机动车(10)的周围环境08)的图像的方法， 其中，所述机动车(10)的一前大灯(14)以光脉冲照明所述机动车(10)的所述周围环境 ( )，其特征在于，所述摄像机(1 与所述前大灯(14)如此同步，使得所述摄像机(12)在 所述前大灯(14)的暗阶段G8)中产生所述图像。
全文摘要
本发明涉及一种用于机动车(10)的装置，其中，所述装置包括用于以光脉冲照明机动车(10)的周围环境的前大灯(14)以及用于产生机动车的周围环境的图像的摄像机(12)。摄像机(12)与前大灯(14)如此同步，使得摄像机(12)在前大灯(14)的暗阶段中产生图像。此外还提出了一种摄像机和一种用于产生图像的方法。
文档编号G02B23/12GK102047166SQ200880129469
公开日2011年5月4日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年5月28日
发明者M·劳斯, P·法贝尔, P·鲁瑙 申请人:罗伯特·博世有限公司