本發(fā)明涉及用于利用至少兩個攝像機(jī)確定從對象到車輛的距離的方法或攝像機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

已經(jīng)由出版物指南D. I. T., Heger, I. T., &Heckel, M. S. J.(2014). Stereo-Videokamera als Basis für Assistenzfunktionen. ATZ-Automobiltechnische Zeitschrift, 116(2), 22-27已知立體攝像機(jī)系統(tǒng)，所述立體攝像機(jī)系統(tǒng)基于兩個相同地設(shè)計的光路測定到在所述光路的重疊區(qū)域中的對象的間距，并且將所述信息綁定到駕駛員輔助系統(tǒng)中。立體視頻攝像機(jī)生成所謂的立體失配信息，也即，所述立體視頻攝像機(jī)從在左邊的和右邊的圖像之間的比較中創(chuàng)建車輛環(huán)境的精確的3D圖（3D-Karte）。由此形成的深度圖（Tiefenkarte）包括用于在攝像機(jī)圖像的重疊區(qū)域中的所有點(diǎn)的高度準(zhǔn)確的間隔計算。

此外，在公開文獻(xiàn) DE112012003685T5中介紹一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括圖像處理設(shè)備，其由具有廣角鏡的第一和第二攝像單元組成，所述第一和第二攝像單元可以拍攝至少部分重疊的圖像。此外，所述系統(tǒng)由間距測量單元組成，所述間距測量單元在大量圖像的基礎(chǔ)上計算從本地的車輛到對象的間距，所述圖像是通過第一和第一攝像單元拍攝的。此外，間距的計算可以在通過入射角確定單元所確定的入射角的基礎(chǔ)上被執(zhí)行。

在所使用的攝像機(jī)的理想平行的光軸、攝像機(jī)的相同的焦距f和已知的基本間隔b的情況下，從在由攝像機(jī)或者圖像傳感器所檢測的圖像上的特征的失配（Disparit?t）D中可以確定與屬于該特征的對象的間隔g：

g=f*b/D，

因?yàn)閮蓚€攝像機(jī)的光路幾乎是相同的，所以該定律在這一點(diǎn)上有簡單的結(jié)果。

在JP H11-39596 A中公開一種由兩個立體視頻攝像機(jī)組成的攝像機(jī)系統(tǒng)。在此情況下，所述立體視頻攝像機(jī)具有不同的圖像角度?？梢愿鶕?jù)相應(yīng)一個立體視頻攝像機(jī)的所檢測的圖像進(jìn)行對象的間隔確定，相應(yīng)另一立體視頻攝像機(jī)的圖像不納入（einflie?en）間隔確定中。對于位于兩個立體視頻攝像機(jī)的可見范圍的重疊區(qū)域中的對象，由分別各個立體視頻攝像機(jī)所測定的間隔被互相比較。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及用于利用至少兩個攝像機(jī)確定從對象到車輛的距離的攝像機(jī)系統(tǒng)，所述攝像機(jī)檢測不同的、然而至少部分重疊的圖像區(qū)域。本發(fā)明的核心在于，至少兩個攝像機(jī)的成像的設(shè)計彼此不同，并且在攝像機(jī)的視場的重疊區(qū)域中的對象的由至少兩個攝像機(jī)檢測的圖像在分析單元中被使用用于確定對象到車輛的距離。

本發(fā)明能夠借助于具有不同地設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng)的至少兩個攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對象的距離確定。與立體視頻攝像機(jī)相比，所使用的攝像機(jī)不必是結(jié)構(gòu)相同的以及滿足相同的成像定律。由此可以構(gòu)造一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以利用不同地設(shè)計的攝像機(jī)（例如利用廣角和遠(yuǎn)攝物鏡）覆蓋不同的圖像區(qū)域，并且可以同時執(zhí)行位于重疊區(qū)域中的對象的距離確定。公開的攝像機(jī)系統(tǒng)能夠借助于僅僅兩個單攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像區(qū)域的所述覆蓋。由此相對于已經(jīng)公知的攝像機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的成本節(jié)省，其中所述已經(jīng)公知的攝像機(jī)系統(tǒng)使用兩個立體視頻攝像機(jī)用于覆蓋相同的圖像區(qū)域。

所建議的本發(fā)明特別可以被應(yīng)用于駕駛員輔助功能或者安全功能。諸如緊急制動系統(tǒng)、防偏駛警報系統(tǒng)、車道轉(zhuǎn)換輔助物、交通標(biāo)志識別裝置、用于間隔調(diào)節(jié)的系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)諸如擁堵輔助、施工現(xiàn)場輔助物（Baustellenassistent）和類似系統(tǒng)的系統(tǒng)會是可設(shè)想的。

因?yàn)槎鄠€輔助功能利用一個攝像機(jī)系統(tǒng)是可設(shè)想的，所以本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在這一點(diǎn)上再次變得特別明顯。在不同的系統(tǒng)情況下，在車輛的非常近的周圍環(huán)境中的多個車道在一些情況下必須被成像，這優(yōu)選地可利用具有非常寬的視場、尤其具有廣角物鏡的攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)。必須識別離得遠(yuǎn)的對象和/或車輛的其他系統(tǒng)、例如交通標(biāo)志識別裝置或者輔助功能，對此優(yōu)選地需要例如使用遠(yuǎn)攝物鏡的攝像機(jī)系統(tǒng)，利用所述遠(yuǎn)攝物鏡可以清晰地對離得遠(yuǎn)的目標(biāo)成像。

因此，所建議的本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)：借助于一個攝像機(jī)系統(tǒng)滿足不同的駕駛員輔助功能和/或用于自主駕駛的功能的要求，對此至少兩個傳統(tǒng)的/已知的攝像機(jī)系統(tǒng)會是必要的。由此，可以節(jié)省成本或者可替代地可以利用僅一個攝像機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較大數(shù)量的輔助功能或者安全功能。

成像的設(shè)計可以例如被理解為所使用的攝像機(jī)的成像器的視場和/或圖像角度和/或光敏度和/或分離能力和/或像素分辨率和/或?yàn)V色器圖案。

此外在公開的攝像機(jī)系統(tǒng)情況下，攝像機(jī)的視場和/或圖像角度可以任意彼此不同。視場表示由攝像機(jī)所檢測的圖像區(qū)域，所述圖像區(qū)域經(jīng)常也被稱作“視野（field of view）（FOV）”，其界限通過攝像機(jī)的圖像角度給出。

攝像機(jī)的布置可以以任意方式彼此不同，例如其彼此位置改變和/或定向、更準(zhǔn)確地說光軸彼此的方向和定向不同。在此情況下，所述攝像機(jī)可以具有彼此平行的和/或發(fā)散的和/或收斂的光軸。

此外，至少兩個攝像機(jī)可以被布置在殼體中，其中分析單元可選地也可以被安裝（verbauen）在所述殼體中，然而所述分析單元也可以被安放在車輛中的任意其他部位處。此外，攝像機(jī)可以被安置在至少兩個完全單獨(dú)的殼體中，所述殼體位于車輛中的任意部位處。在該情況下，分析單元同樣可以位于車輛中的任意位置處，或者可替代地可以被安置在攝像機(jī)殼體之一中。

攝像機(jī)的所使用的物鏡可以以任意方式彼此不同，使得例如至少一個廣角物鏡被使用并且光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個其他攝像機(jī)、例如遠(yuǎn)攝物鏡，其中攝像機(jī)的所使用的物鏡的光學(xué)成像例如可以通過值、例如圖像傳感器的視場、圖像角度、焦距和/或間隔來描述。

此外，按照本發(fā)明介紹用于確定從對象到車輛的距離的方法，利用至少兩個攝像機(jī)，所述攝像機(jī)檢測不同的、然而至少部分重疊的圖像區(qū)域，其特征在于，至少兩個攝像機(jī)的成像的設(shè)計彼此不同，并且在重疊區(qū)域中的對象的由至少兩個攝像機(jī)檢測的圖像在分析單元中被使用用于確定從對象到車輛的距離。

用于應(yīng)用按照本發(fā)明的方法的所使用的攝像機(jī)的特征可以在于：成像的設(shè)計通過以下方式不同，即攝像機(jī)具有不同的視場和/或圖像角度，和/或成像標(biāo)準(zhǔn)和/或成像的失真彼此不同。

為了確定對象到車輛的距離，可以在另一步驟中考慮視場中的至少一個和/或圖像角度中的至少一個。此外，為了計算距離，可以使用攝像機(jī)的所檢測的圖像，和/或攝像機(jī)彼此的定向的考慮、尤其光軸的定向可以納入。此外，攝像機(jī)彼此的定位、尤其攝像機(jī)的基本間隔、通過失真反算對由攝像機(jī)所檢測的圖像的校正的考慮和/或?qū)ο笤谥辽賰蓚€攝像機(jī)的圖像中的經(jīng)測定的經(jīng)校正的位置的考慮可以納入計算中，其中對象由所述兩個攝像機(jī)檢測。

此外，在確定對象到車輛的距離時，至少兩個攝像機(jī)的對象角度（Objektwinkel）的所測定的角度差可以納入。在此情況下，攝像機(jī)的對象角度描述在攝像機(jī)的光軸和從攝像機(jī)到所探測的對象的所設(shè)想的線之間的角度。因?yàn)閿z像機(jī)和圖像傳感器之間的間隔與攝像機(jī)和所探測的對象之間的間隔相比是非常小的，所以攝像機(jī)可以被用作參考點(diǎn)?？商娲?，參考點(diǎn)也可以不同地被定義，例如相對于對象而言最前面的透鏡的中點(diǎn)或者在前面的或者在后面的焦點(diǎn)或者圖像傳感器或者攝像機(jī)殼體可以被使用。所有提及的點(diǎn)分別處于相應(yīng)的攝像機(jī)的光軸上。如果參考點(diǎn)清楚地被定義，那么任何時候都可以執(zhí)行對象角度到任意其他參考點(diǎn)的換算。通過使用更準(zhǔn)確地詳細(xì)說明的參考點(diǎn)得出對象角度的可替代的描述，例如：

-在此情況下，對象角度描述在光軸和從關(guān)于對象而言最前面的透鏡與攝像機(jī)的光軸的交點(diǎn)到對象的所設(shè)想的線之間的角度。

-在此情況下，對象角度描述在光軸和從關(guān)于對象而言最前面的焦點(diǎn)與攝像機(jī)的光軸的交點(diǎn)到對象的所設(shè)想的線之間的角度。

-如所描述的，因?yàn)閷ο箝g隔相對于從入射光圈到鏡頂?shù)乃鲈隽浚↖nkrement）是非常大的，所以是否取光軸與第一透鏡的頂或者例如與入射光圈的交點(diǎn)不起作用。

基于本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、特征、特征組合、優(yōu)點(diǎn)和效果由從屬權(quán)利要求以及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隨后描述以及由附圖得出。所述附圖以示意圖示出：

圖1示出由具有不同的視場和圖像角度的兩個攝像機(jī)組成的示例性攝像機(jī)系統(tǒng)。

圖2示出用于表示所應(yīng)用的方法的圖表。

圖3示出圖像高度關(guān)于兩個攝像機(jī)的對象角度的示例性變化過程。

圖4示出用于定義一些概念的示例性光學(xué)成像。

圖5示出關(guān)于圖像高度繪制的兩個攝像機(jī)的失真。

圖6示出關(guān)于對象角度繪制的兩個攝像機(jī)的失真。

具體實(shí)施方式

圖1示例性地示出由兩個攝像機(jī)101、102組成的攝像機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所述兩個攝像機(jī)101、102彼此以一定的間隔112布置。在提出的示例中，攝像機(jī)101、102的光軸105、106是彼此平行的，然而可替代地也可以收斂地或者發(fā)散地布置。

攝像機(jī)101、102被安置在共同的殼體115中，這可選擇地是可能的，而不是前提。此外，攝像機(jī)系統(tǒng)與分析單元116連接，所述分析單元116可以可選地安裝在相同的殼體115中，或者可以在外部位于任意另一位置處。

兩個攝像機(jī)101、102擁有不同的視場113、114或者不同的圖像角度103、104。視場113、114在區(qū)域107中重疊，因此所述區(qū)域107由兩個攝像機(jī)檢測。對象108位于重疊區(qū)域107中。對象108在確定的對象角度110、111下由兩個攝像機(jī)101、102發(fā)現(xiàn)。借助于按照本發(fā)明的方法確定從對象108到車輛的間隔109。

在圖2中示意性地示出用于根據(jù)流程圖確定間隔的所公開的方法。在方法201的開始時，攝像機(jī)101、102的技術(shù)數(shù)據(jù)是已知的，例如攝像機(jī)101、102的位置、其間隔112、光軸105、106的定向、圖像角度103、104和視場113、114屬于所述技術(shù)數(shù)據(jù)。

在發(fā)生圖像數(shù)據(jù)203的讀入之前，所述信息在系統(tǒng)中是注明的和/或被注明（vermerken）202。然而，處理的順序在這一點(diǎn)上是不相干的，使得步驟202可以被放置在201和207之間的任意點(diǎn)處。

在讀入數(shù)據(jù)203之后，在步驟204中進(jìn)行圖像的去失真（Entzeichnung），也即攝像機(jī)101、102的失真（Verzeichnung）的反算，參見根據(jù)隨后的圖的闡述。然后，在步驟205中可以根據(jù)共同的系統(tǒng)對圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使得在步驟206中可以執(zhí)行在由兩個攝像機(jī)101、102共同檢測的區(qū)域107中的共同的對象108的對象角度110、111的確定。步驟204、205、206可以任意地被交換，由此方法的結(jié)果沒什么變化。

在隨后的步驟207中，在考慮所確定的對象角度110、111和攝像機(jī)101、102的已經(jīng)公知的技術(shù)數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行間隔109的計算。代替對象角度110、111，在經(jīng)校正的、由攝像機(jī)101、102檢測的成像上的對象108的位置也可以被使用用于計算。與借助于對象角度110、111可能的一樣，可以利用所述位置測定失配。這意味著，距離109的確定也可以在考慮對象的由攝像機(jī)101、102檢測的圖像的所測定的間隔109的情況下發(fā)生。

所述方法作為結(jié)果208說明對象到車輛的距離109。精確的參考點(diǎn)可以基于對攝像機(jī)系統(tǒng)的要求被定義，其中到所述參考點(diǎn)的間隔109被測量。在輸出和/或轉(zhuǎn)交間隔208之后，距離確定結(jié)束，并且可以重新利用相同的對象或者任意其他對象來執(zhí)行。所述距離確定不是順序地進(jìn)行，而是在兩個攝像機(jī)的重疊區(qū)域中鑒于相對應(yīng)的（korrespondierend）的圖像內(nèi)容搜索所述兩個攝像機(jī)的同時測量的總圖像。在根據(jù)共同的成像定律和/或共同的標(biāo)準(zhǔn)對成像反算后，可以由失配確定關(guān)于對象空間的深度圖。

間隔109的測定不限于對象108，在重疊區(qū)域中的所有對象的間隔可以同時被確定，并且因此由攝像機(jī)101、102所檢測的車輛環(huán)境的精確的3D圖可以被創(chuàng)建。對此，步驟201至209可以任意多次地被重復(fù)。到重疊區(qū)域中的任意的對象108的間隔109的測定可以在時間上重復(fù)，由此可確定到對象108的間隔的時間上的變化。只要對象由兩個攝像機(jī)檢測，那么這又可以利用在重疊區(qū)域中的任意多個對象被執(zhí)行。由此，例如車輛的速度測量是可能的。

在圖3中示例性地關(guān)于對象角度110、111繪出兩個攝像機(jī)101、102的圖像高度h 401。在圖4中在透鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像處示例性地闡明圖像高度401。在圖4中，同樣地再次繪出到對象403的對象角度402和透鏡404的焦距。

在攝像機(jī)系統(tǒng)的接著的示例性實(shí)施中，兩個攝像機(jī)101、102的光軸理想地是共線性的，兩個攝像機(jī)101、102的基本間隔112被給出。在第一近似中，攝像機(jī)101、102的成像關(guān)于其光軸105、106是旋轉(zhuǎn)對稱的（可被描述為關(guān)于對象角度Ω402的圖像高度hΩ401）。在該示例中假定圖像傳感器的3mm的最大圖像高度，這大致對應(yīng)于圖像傳感器的旋光（optisch aktiv）矩形的半對角線。

兩個攝像機(jī)101、102的成像定律在該示例中被假定為近似線性的，具有焦距f 404的斜率（Steigung）。在此，第一攝像機(jī)101有25°的最大對象角度110，第二攝像機(jī)102有50°的最大對象角度。在圖3中示出關(guān)于兩個攝像機(jī)101、102的角度302、304繪出的不同的圖像高度。在此，圖像高度302對應(yīng)于第一攝像機(jī)101的圖像高度，以及相應(yīng)地圖像高度304對應(yīng)于第二攝像機(jī)102的圖像高度。除此之外，以虛線301、303示出根據(jù)針孔攝像機(jī)h_s=f*tanΩ的理想成像的相應(yīng)的圖像高度，其中h_s代表針孔攝像機(jī)成像的圖像高度，f代表焦距以及Ω代表對象角度402。所述理想的成像曲線301、303構(gòu)成針對所謂的失真的參考。

在圖5中關(guān)于圖像高度401繪出兩個攝像機(jī)101、102的失真501、502，由此得到兩個完全不同的曲線變化過程。這里，失真501對應(yīng)于第一攝像機(jī)101的失真，并且失真502相應(yīng)地對應(yīng)于第二攝像機(jī)102的失真。如果關(guān)于對象角度402繪出兩個失真601、602，那么對于攝像機(jī)101、102的兩個光路得出相同的失真。這里，失真601對應(yīng)于第一攝像機(jī)101的失真，并且失真602相應(yīng)地對應(yīng)于第二攝像機(jī)102的失真。

可以基于所述關(guān)聯(lián)描述一種方式，利用所述方式可以確定兩個攝像機(jī)101、102的視場113、114的重疊區(qū)域107中的對象108的間隔109：

-按照第一攝像機(jī)101和第二攝像機(jī)102的像素柵格對所檢測的圖像進(jìn)行去失真，這意味著，失真被反算。

-在去失真后，在攝像機(jī)101、102的成像中、也即在攝像機(jī)101、102的所檢測的圖像中測定對象108的經(jīng)校正的位置。

-接著測定攝像機(jī)101、102的對象角度110 、111的差。

-隨后由角度差和基本間隔112確定對象距離。