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Dokumentenidentifikation DE102004033468A1 22.12.2005
Titel Verfahren zur Kalibrierung einer Kamera
Anmelder ADC Automotive Distance Control Systems GmbH, 88131 Lindau, DE
Erfinder Ulbricht, Dirk, 88239 Wangen, DE;
Spitzer, Markus, 89362 Offingen, DE;
Zobel, Matthias, 90419 Nürnberg, DE
DE-Anmeldedatum 10.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004033468
Offenlegungstag 22.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.12.2005
IPC-Hauptklasse H04N 17/00
IPC-Nebenklasse H04N 1/40   B60R 1/10   B62D 65/00   G01C 11/00   G01B 11/24   G01B 11/03   G01C 25/00   
Zusammenfassung Mit einem Verfahren zur Kalibrierung einer in einem Kraftfahrzeug (1) angeordneten Kamera (2) sollen Abweichungswinkel der Kamera (2) zu Sollanordnungswinkeln besonders einfach zu ermitteln sein. Dazu werden über ein Kamerabild eines außerhalb des Kraftfahrzeuges (1) angeordneten rechteckigen Kalibriermusters (8) näherungsweise die Abweichungswinkel der Kamera (2) zu den Sollannordnungswinkeln ermittelt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.

In modernen Kraftfahrzeugen werden immer komplexere Steuerungssysteme eingesetzt. Dabei geht die Entwicklungstendenz zu einer fortschreitenden Automatisierung des Kraftfahrzeuges, um die Sicherheit, aber auch den Komfort für den Fahrer und die Insassen zu erhöhen. Dabei wird beispielsweise neben den bereits existierenden bekannten Bremshilf- und Stabilitätssystemen neuerdings versucht, weitere Teile der Kraftfahrzeugsteuerung zu automatisieren, um den Fahrer zu unterstützen, zu entlasten und die Sicherheit zu erhöhen. Denkbar und auch bereits realisierbar sind zum Beispiel automatische Funktionen zur Erfassung der Spur, das Erkennen von anderen Kraftfahrzeugen oder Hindernissen sowie das automatische Erfassen von Straßenschildern. Nach einer Erfassung und Erkennung der Objekte wird dem Fahrer entweder eine geeignete Fahrempfehlung gemacht oder die Steuerungsfunktion selbstständig im Kraftfahrzeug umgesetzt. Bereits realisierbar sind beispielsweise Funktionen wie die automatische Folgefunktion, bei der das Fahrzeug selbständig durch automatisches Beschleunigen und Abbremsen einen vorgegebenen Abstand zum vorherfahrenden Kraftfahrzeug einhält oder Funktionen zur selbstständigen Spurhaltung.

Zur Erfassung der Fahrbahn und aller anderen relevanten Objekte werden in der Regel Kameras eingesetzt, die im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Die Auswertung eines Kamerabildes erfolgt üblicherweise über eine ebenfalls im Kraftfahrzeug angeordnete Rechnereinheit, mit der die beabsichtigten Funktionen berechnet und gesteuert werden.

Für eine gute Funktionsfähigkeit und Genauigkeit der im Kraftfahrzeug eingebauten Kameras müssen diese exakt positioniert und ausgerichtet sein, damit bei der Auswertung des Kamerabildes keine Fehler miteinberechnet werden, die sich später auf Steuerungsfunktionen auswirken. Dabei muss in der Regel die Position der Kamera im Kraftfahrzeug, die sich aus den drei Raumkoordinaten zusammensetzt, als auch die Ausrichtung dieser bestimmt werden. Da die bei der Fahrzeugfertigung auftretenden Toleranzen vergleichsweise groß sind, kann eine Kamera nicht einfach durch den Einbau an einer vorgesehenen Positionsstelle kalibriert werden, sondern muss nach ihrem Einbau im Kraftfahrzeug einzeln kalibriert bzw. ausgerichtet werden. Dabei kann die Positionsberechnung einer Kamera vergleichsweise einfach durchgeführt werden, indem die Position eines oder mehrerer Referenzpunkte der Kamera bezüglich der Längs-, Quer- und Hochsachse vermessen wird oder die Position der Kamera über die bekannte Positionsstelle ermittelt wird. Problematischer dagegen ist die Vermessung der Ausrichtung einer Kamera, da wegen zu großer Fertigungstoleranzen der Kraftfahrzeugkomponenten diese in der Regel um die Raumachsen verdreht ist. Dabei wird eine Drehung um die Längsachse „Wankwinkel" oder „Rollwinkel", eine Drehung um die Hochachse „Gierwinkel" und eine Drehung um die Querachse „Nickwinkel" genannt.

Eine Berechnung dieser Winkelabweichungen von den Sollwinkeln anhand einer Anzahl von Referenzpunkten der Kamera ist problematisch, da die Ausmaße der Kamera vergleichsweise klein sind und eine genaue Vermessung daher nur mit einem sehr hohen Aufwand realisiert werden kann. Weiterhin ist es möglich, dass eine Kamera ebenfalls Fertigungstoleranzen aufweist, die eine Abweichung von der Sollausrichtung bewirken, jedoch durch eine Vermessung von außen nicht registriert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Kamera in einem Kraftfahrzeug anzugeben, mit dem sich die Abweichungswinkel einer Kamera zu Sollanordnungswinkeln besonders einfach ermitteln lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem zur Kalibrierung einer Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, durch ein Kamerabild eines außerhalb des Kraftfahrzeuges angeordneten rechteckigen Kalibriermusters die Abweichungswinkel der Kamera zu den Sollanordnungswinkeln ermittelt werden.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine einfache Kalibrierung einer Kamera am besten ein Kamerabild der Kamera verwendet werden sollte, da auf diese Weise eventuelle Fertigungstoleranzen der Kamera und eventuelle Fertigungstoleranzen von relevanten Kraftfahrzeugkomponenten nicht ermittelt und beachtet werden müssen. Weiterhin geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass zur Ermittlung der Ausrichtungswinkel ein Kamerabild eines Objektes verwendet werden sollte, dessen Position relativ zum Kraftfahrzeug als auch zur Kamera bekannt ist. Außerdem sollten die Geometrie und das Ausmaß des aufgenommenen Objektes bekannt sein, um die Ausgestaltungsform als Referenz zu verwenden. Dabei bietet sich besonders ein rechteckiges Kalibriermuster an, da sich das Kamerabild eines rechteckigen Objektes jeweils bei einer Abweichung des Wank-, Gier- und Nickwinkels zu den entsprechenden Sollwinkeln im Vergleich zu einem Referenzsollbild verändert und sich diese Abweichungen wegen der 90°-Winkel des Kalibrierungsmusters vergleichsweise leicht detektieren lassen. Die Möglichkeit, die Position der Kamera und die des Kalibriermusters bezüglich des Kraftfahrzeuges bestimmen zu können, ist Voraussetzung für die Funktion des Verfahrens. Die Positionierung des Kalibriermusters zum Kraftfahrzeug bzw. die Positionierung der im Kraftfahrzeug verbauten Kamera zum Kalibriermuster kann vergleichsweise genau durchgeführt werden, indem die Kalibrierung einer Kamera in einem Prüfstand, wie beispielsweise einem Fahrwerkseinstellstand, durchgeführt wird, wo die Fahrwerksgeometrie sehr genau gemessen werden kann. Dabei wird in einem derartigen Prüfstand das Kraftfahrzeug üblicherweise in Rollen geführt und die Kraftfahrzeugposition ist damit relativ zum Kalibriermuster reproduzierbar. Ein entsprechender Prüfstand kann dabei auch in eine Fertigungsstraße integriert werden.

Für das Kalibriermuster wird vorteilhafterweise eine Anzahl von Kalibriermarkierungen verwendet, die in einer rechteckigen Formation angeordnet sind und so das rechteckige Kalibriermuster bilden. Bei einer Verwendung von mehr als vier Markierungen zur Bildung des Kalibriermusters können vorzugsweise Verzerrungen des Kamerabildes ausgeglichen werden.

Für eine einfache Realisierung des Kalibriermusters werden zweckmäßigerweise genau vier Kalibriermarkierungen verwendet, wobei jeweils eine Kalibriermarkierung eine Ecke des rechteckigen Kalibriermusters bildet. Die Kalibriermarkierungen sind derart ausgestaltet, dass sie Umgebungslicht reflektieren. In einer weiteren möglichen Ausgestaltungsform können die Kalibriermarkierungen für einen besonders hohen Kontrast zur Umgebung eine besonders reflektierende Oberfläche aufweisen. Des Weiteren ist eine Bestrahlung der Kalibriermarkierungen mit Licht denkbar, um den Kontrast zur Umgebung zu erhöhen.

Um zu vermeiden, dass zur Kalibrierung der Kamera Lichtmuster herangezogen werden, die dem Kalibriermuster ähneln, senden die Kalibriermarkierungen vorzugsweise aktiv Licht aus. Bei aktivem Licht erscheinen die Kalibriermarkierungen der Kamera heller als das Licht zurückstreuender Oberflächen der Umgebung. Bei einem Abdunkeln des Bildes können so lediglich die gewünschten Kalibriermarkierungen von der Kamera zur Kalibrierung der Kamera herangezogen werden. Dabei können zum Beispiel Spiegelungen und Reflexionen von Konturen des Kraftfahrzeuges oder anderen lackierten, gläsernen und reflektierenden Flächen unterdrückt werden.

Um Menschen in der Umgebung der Messeinrichtung nicht mit dem aktiven Licht der Kalibriermarkierungen zu blenden, wird vorteilhafterweise Infrarotlicht verwendet. Dies ist möglich, da eine Kamera im Gegensatz zum menschlichen Auge infrarotempfindlich ist und die das Licht aussendenden Kalibriermarkierungen detektieren kann. Bei Verwendung von Infrarotlicht kann eine Beeinträchtigung der umgebenden Menschen verhindert werden, so dass diese Aufgaben, wie beispielsweise Fertigungsaufgaben am Kraftfahrzeug, ungehindert ausführen können.

Die Ermittlung der Abweichungswinkel der Kamera zu den Sollanordnungswinkeln wird zweckmäßigerweise aus der Abweichungslage der Rechteckseiten und Diagonalen des Kalibriermusters von der jeweiligen Sollposition im Kamerabild vorgenommen. Die Abweichungswinkel sind dabei der Wank-, Gier- und Nickwinkel der Kamera bezüglich der Sollausrichtung der jeweiligen Koordinate. Dabei sind bei einem Wankwinkel im Kamerabild die Rechteckseiten im Vergleich zu Sollrechteckseiten oder dem Bildrand jeweils um einen gewissen Winkel verdreht bzw. verkippt. Bei einem Gier- oder Nickwinkel ist der Mittelpunkt des Kalibriermusters, der sich aus dem Diagonalenschnittpunkt des rechteckigen Musters ergibt, im Kamerabild bezüglich der Bildmitte vertikal und/oder horizontal verschoben.

Zur Berechnung eines Gierwinkels einer Kamera wird daher vorzugsweise der horizontale Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters von der Bildmitte verwendet. Der Gierwinkel wird vorteilhafterweise näherungsweise aus dem Arcustangens des Quotienten von dem horizontalen Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters von der Bildmitte abzüglich eines Querversatzkoeffizienten und der Fokuslänge der Kamera berechnet.

Dabei stellt der Querversatzkoeffizient die Verschiebung des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters von der Bildmitte dar, die durch einen Querversatz, parallel zur Ebene des Kalibriermusters, der Kamera bezüglich des Kalibriermusters eintritt. Wenn die Kamera direkt gegenüber des Kalibriermusters angeordnet ist, fällt der Querversatzkoeffizient weg bzw. ist null und die bei einem Gierwinkel zu beobachtende horizontale Abweichung des Diagonalenschnittpunktes von der Bildmitte tritt lediglich durch die vorhandene Winkelverschiebung der Kamera auf.

Der Querversatzkoeffizient berechnet sich zweckmäßigerweise näherungsweise aus dem Produkt des Querversatzes des Lotes durch die Kamera auf die Ebene des Kalibriermusters und des Quotienten der Fokuslänge der Kamera und dem Abstand der Kameralinse von der Ebene des Kalibriermusters.

Die Ermittlung des Nickwinkels wird analog zur Berechnung des Gierwinkels durchgeführt. Für die Berechnung des Winkels wird vorzugsweise der vertikale Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters von der Bildmitte verwendet.

Zur näherungsweisen Berechnung des Nickwinkels wird vorteilhafterweise das Produkt der Länge des Lotes auf die Ebene des Kalibriermusters durch die Kamera und des Tangens des Quotienten von dem vertikalen Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters von der Bildmitte abzüglich eines Vertikalversatzkoeffizienten und der Fokuslänge der Kamera näherungsweise berechnet. Der Vertikalkoeffizient, der die vertikale Verschiebung der Kamera bezüglich des Kalibriermusters beschreibt, berechnet sich zweckmäßigerweise aus dem Produkt des Vertikalversatzes des Lotes durch die Kamera auf die Ebene des Kalibriermusters und des Quotienten der Fokuslänge der Kamera und dem Abstand der Kameralinse von der Ebene des Kalibriermuster berechnet.

Die Ermittlung des Wankwinkels bzw. Rollwinkels, mit der die Kamera verbaut ist, kann über die Verdrehung der Rechteckseiten des Kalibriermusters im Kamerabild vorgenommen werden. Um bei der Ermittlung des Wankwinkels perspektivische Verzerrungen auszugleichen, die auftreten, wenn die Hauptachse der Kamera nicht senkrecht zur Markierungsebene steht bzw. die Kamera zusätzlich mit einem Gier- und/oder Nickwinkel verbaut ist, wird ein Wankwinkel vorteilhafterweise näherungsweise aus einem Durchschnitt der Winkel der vier Rechteckseiten des Kalibriermusters im Kamerabild zu den benachbarten Bildrändern berechnet.

Für eine Kalibrierung einer Kamera während oder im Zuge der Montage eines Kraftfahrzeuges wird das oben beschriebene Kalibrierungsverfahren zweckmäßigerweise in einer Fertigungsstraße angewendet, wobei die Kalibriermarkierungen seitlich oder oberhalb der Fertigungsstraße positioniert sind. Dabei können die Kalibriermarkierungen starr an seitlich des Fertigungsbandes positionierten Säulen oder an einem Portal angeordnet sein. Die Kraftfahrzeuge können so an den Kalibriermarkierungen vorbei- bzw. hindurchtransportiert oder -gefahren werden.

Für eine Automatisierung des Kalibrierungsverfahrens wird das Verfahren vorzugsweise von einem Steuergerät durchgeführt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere in der Möglichkeit, eine Kalibrierung einer Kamera, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, vergleichsweise schnell und einfach durchzuführen. Dabei stützt sich die notwendige Ermittlung bzw. näherungsweise Berechnung der Ausrichtungswinkel der Kamera auf die Auswertung lediglich eines Kamerabildes von Kalibriermarkierungen, so dass der gerätetechnische Aufwand für die Kalibrierung gering gehalten werden kann. Außerdem sind die für die Ermittlung der Ausrichtungswinkel notwendigen Rechenalgorithmen vergleichsweise nur wenig rechenintensiv, so dass das Kalibrierungsverfahren auf einem geeigneten Steuergerät implementierbar ist.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht in der Möglichkeit, das Verfahren in einer Fertigungsstraße für Kraftfahrzeuge anzuwenden, so dass im Kraftfahrzeug verbaute Kameras noch während einer Serienproduktion kalibriert werden können und dies nicht erst in einem sich anschließenden Verfahren durchgeführt wird. Dadurch kann die Gesamtproduktionszeit bzw. die Durchlauf zeit eines Kraftfahrzeugs reduziert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch die Anordnung einer Kalibriereinrichtung für eine in einem Kraftfahrzeug verbaute Kamera,

2 ein Kamerabild eines Kalibriermusters einer Kamera, die mit einem Gierwinkel (psi), einem Nickwinkel (theta) und einem Wankwinkel (phi) verbaut ist, und

3 ein Kamerabild eines Kalibriermusters zur Ermittlung eines Wankwinkels (phi) einer Kamera.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Erklärungen für die Abkürzungen in den Formeln sind der Bezugszeichenliste zu entnehmen.

In 1 ist der Ausschnitt einer Fertigungsstraße für ein Kraftfahrzeug 1 bzw. eine Kraftfahrzeugserie schematisch dargestellt. In der Fertigungsstraße durchlaufen eine Anzahl von Kraftfahrzeugen 1 bzw. die entstehenden Kraftfahrzeuge 1 eine Fertigungslinie, wobei von am Rand der Linie positionierten Werkzeugen das Kraftfahrzeug 1 bearbeitet bzw. Komponenten zugebaut werden. In dem zu fertigenden Kraftfahrzeug 1 wird eine Kamera 2 verbaut, die für automatische Steuerungsfunktionen des Kraftfahrzeugs 1 eingesetzt werden soll. Um die Kamera 2 für eine hohe Genauigkeit auszurichten bzw. zu kalibrieren, wird sie während des Fertigungsprozesses des Kraftfahrzeuges 1 kalibriert bzw. es werden Abweichungswinkel bezüglich Sollanordnungswinkeln ermittelt. Der in 1 dargestellte Ausschnitt der Fertigungsstraße zeigt die Kalibriereinrichtung für eine bereits im Kraftfahrzeug 1 verbaute Kamera 2.

Für eine besonders einfache Kalibrierung wird die Kamera 2 durch die Auswertung eines Kamerabildes eines Kalibrierungsmusters 8 kalibriert. Dabei wird ein rechteckiges Kalibriermuster 8 verwendet, das von vier Kalibriermarkierungen 6 gebildet wird. Die Kalibriermarkierungen 6 sind dafür an einem Portal 4 der Fertigungsstraße angeordnet, so dass ein Kraftfahrzeug 1 durch das Portal 4 hindurch transportiert werden kann. Für einen hohen Kontrast der Kalibriermarkierungen 6 zu Umgebungsflächen senden die Kalibriermarkierungen 6 aktiv Infrarotlicht aus. Dabei kann vermieden werden, dass die an der Fertigungsstraße beschäftigten Bandarbeiter mit dem Licht geblendet werden, dieses jedoch von der Kamera 2 detektiert werden kann. Um im Kamerabild lediglich die das Kalibriermuster 8 ausbildenden Kalibriermarkierungen 6 zu erhalten und keine das Infrarotlicht reflektierenden Umgebungsflächen, wird das Kamerabild entsprechend abgedunkelt.

Um aus einem Kamerabild des Kalibriermusters 8 die Ausrichtungswinkel zu ermitteln, muss zunächst die Position der im Kraftfahrzeug verbauten Kamera 2 bezüglich der Kalibriermarkierungen 6 ermittelt werden. Da die Position der Kalibriermarkierungen 6 bekannt ist, muss lediglich die Raumposition der Kamera 2 im Kraftfahrzeug 1 und die relative Position des Kraftfahrzeuges 1 zu den Kalibriermarkierungen 6 ermittelt werden.

In der Regel ist die Position der Kamera 2 innerhalb des Kraftfahrzeuges aufgrund einer vorgesehenen Einbauposition bekannt, diese kann alternativ jedoch auch mittels einer Messung individuell ermittelt werden. Um die bei einem aktiven Fahrwerk des Kraftfahrzeuges 1 bei einer Anzahl von Kraftfahrzeugen 1 abweichende Höhe des Kraftfahrzeuges 1 zu ermitteln, ist die Fertigungsstraße mit einer Fahrwerksvermessungseinrichtung 10 versehen. Das gesamte Kalibrierungsverfahren wird automatisch von dem Steuergerät 12 durchgeführt.

In 2 ist ein Kamerabild des Kalibriermusters 8 dargestellt, wobei die Kamera 2 mit einem Gier-, Nick- und Wankwinkel verbaut ist. Dies lässt sich aus dem unsymmetrischen Anordnungsbild der Kalibriermarkierungen 6 erkennen.

Die Ermittlung des Gier- und Nickwinkels wird aus der von der Solllage abweichenden Position der Diagonalen des Kalibriermusters 8 im Kamerabild berechnet. Dabei wird über den Schnittpunkt der Diagonalen die horizontale und vertikale Abweichung vom Bildmittelpunkt ermittelt.

Zur näherungsweisen Berechnung eines Gierwinkels der Kamera 2 wird dann der horizontale Abstand &Dgr;x des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters 8 von der Bildmitte verwendet, der in 2 eingezeichnet ist. Wenn die Kamera 2 direkt gegenüber dem Kalibriermusters 8 positioniert ist bzw. keinen Querversatz bezüglich des Kalibriermusters 8 aufweist, errechnet sich der Gierwinkel psi näherungsweise zu:

wobei &Dgr;ximage die Länge der Projektion auf den Imager (Bildchip der Kamera) des horizontalen Abstands des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters 8 von der Bildmitte und f die Fokuslänge der Kamera 2 ist. Wenn die Kamera 2 mit einem Querversatz zum Kalibriermuster 8 verbaut ist, muss &Dgr;x um einen Querversatzkoeffizienten
korrigiert werden, so dass sich psi näherungsweise zu
berechnet, wobei XKam der Querversatz des Lotes durch die Kamera 2 auf die Ebene des Kalibriermusters 8 und dMarker der Abstand der Kamera 2 von der Ebene des Kalibriermusters 8 ist.

Die Ermittlung des Nickwinkels wird analog zur Berechnung des Gierwinkels durchgeführt, so dass sich für einen Nickwinkel der Kamera 2 näherungsweise

ergibt, wobei &Dgr;yimage der vertikale Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters 8 von der Bildmitte, auf dem Imager gemessen, und yKam der Vertikalversatz des Lotes durch die Kamera 2 auf die Ebene des Kalibriermusters 8 ist.

Die Ermittlung des Wankwinkels phi bzw. Rollwinkels phi, mit der die Kamera 2 verbaut ist, kann über die Verdrehung der Rechteckseiten des Kalibriermusters 8 im Kamerabild vorgenommen werden, wie es in 3 dargestellt ist. Die Winkel &phgr;1, &phgr;2, &phgr;3, &phgr;4 stellen dabei die Winkel dar, mit denen die Rechteckseiten des Kalibriermusters 8 gegenüber den benachbarten Bildrändern der Kamera 2 verdreht sind. Um bei der Ermittlung des Wankwinkels phi perspektivische Verzerrungen auszugleichen, die auftreten, wenn die Hauptachse der Kamera 2 nicht senkrecht zur Ebene des Kalibrierungsmusters 8 steht bzw, die Kamera 2 zusätzlich zum Wankwinkel phi mit einem Gierwinkel psi und/oder Nickwinkel theta verbaut ist, wird ein Wankwinkel phi näherungsweise aus dem Durchschnitt der Winkel &phgr;1, &phgr;2, &phgr;3 und &phgr;4 berechnet, so dass sich für

ergibt.

1Kraftfahrzeug 2Kamera 4Portal 6Kalibriermarkierung 8Kalibriermuster 10Fahrwerksvermessungseinrichtung 12Steuergerät psiGierwinkel der Kamera 2 thetaNickwinkel der Kamera 2 phiWankwinkel der Kamera 2 &phgr;iWinkel einer Rechteckseite i des Kalibriermusters 8 im Kamerabild zu dem benachbarten Bildrand &Dgr;xhorizontaler Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters (8) von der Bildmitte &Dgr;yvertikaler Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters (8) von der Bildmitte fFokuslänge der Kamera kxQuerversatzkoeffizient kyVertikalversatzkoeffizient xKamQuerversatz des Lotes durch die Kamera 2 auf die Ebene des Kalibriermusters 8 YKamVertikalversatz des Lotes durch die Kamera 2 auf die Ebene des Kalibriermusters 8 dmarkerAbstand der Kamera 2 von der Ebene des Kalibrier musters 8

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Kalibrierung einer Kamera (2), die in einem Kraftfahrzeug (1) angeordnet ist, wobei über ein Kamerabild eines außerhalb des Kraftfahrzeuges (1) angeordneten rechteckigen Kalibriermusters (8) näherungsweise die Abweichungswinkel der Kamera (2) zu den Sollanordnungswinkeln ermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich ein rechteckiges Kalibriermuster (8) aus einer Anzahl von, vorzugsweise aus vier, Kalibriermarkierungen (6) zusammensetzt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Kalibriermarkierungen (6) aktiv Licht, insbesondere Infrarotlicht, senden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abweichungswinkel einer Kamera (2) zu den Sollanordnungswinkeln aus der Abweichungslage der Rechteckseiten und Diagonalen des Kalibriermusters (8) von der jeweiligen Sollposition im Kamerabild näherungsweise ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur näherungsweisen Berechnung eines Gierwinkels (psi) einer Kamera (2) der horizontale Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters (8) von der Bildmitte (&Dgr;x) verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Gierwinkel (psi) einer Kamera (2) aus dem Arcustangens des Quotienten von dem horizontalen Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters (8) von der Bildmitte (&Dgr;x) abzüglich eines Querversatzkoeffizienten (kx) und der Fokuslänge (f) der Kamera (2) näherungsweise berechnet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Querversatzkoeffizient (kx) aus dem Produkt des Querversatzes (xKam) des Lotes durch die Kamera (2) auf die Ebene des Kalibriermusters (8) und des Quotienten der Fokuslänge (f) der Kamera (2) und dem Abstand (dmarker) der Kamera (2) von der Ebene des Kalibriermuster (2) berechnet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur näherungsweise Berechnung eines Nickwinkels (theta) einer Kamera (2) der vertikale Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters (8) von der Bildmitte (&Dgr;y) verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 8, wobei ein Nickwinkel (theta) einer Kamera (2) aus dem Produkt der Länge (a) des Lotes auf die Ebene des Kalibriermusters (8) durch die Kamera (2) und dem Tangens des Quotienten von dem vertikalen Abstand des Diagonalenschnittpunktes des Kalibriermusters (8) von der Bildmitte (&Dgr;yimage) abzüglich eines Vertikalversatzkoeffizienten (ky) und der Fokuslänge (f) der Kamera (2) näherungsweise berechnet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Vertikalversatzkoeffizient (ky) aus dem Produkt des Vertikalversatzes (yKam) des Lotes durch die Kamera (2) auf die Ebene des Kalibriermusters (8) und des Quotienten der Fokuslänge (f) der Kamera (2) und dem Abstand (dmarker) der Kamera (2) von der Ebene des Kalibriermusters (8) näherungsweise berechnet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Wankwinkel (phi) einer Kamera (2) näherungsweise aus einem Durchschnitt der Winkel (&phgr;1, &phgr;2, &phgr;3, &phgr;4) der vier Rechteckseiten des Kalibriermusters (8) im Kamerabild zu den benachbarten Bildrändern berechnet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das während der Fertigung eines Kraftfahrzeuges (1) in einer Fertigungsstraße angewendet wird, wobei die Kalibriermarkierungen (6) seitlich oder oberhalb der Fertigungsstraße positioniert sind.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das von einem Steuergerät (12) durchgeführt wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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