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Patent Searching and Data


Title:
DATA PROCESSING DEVICE AND DATA PROCESSING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/041031
Kind Code:
A1
Abstract:
A control element (40) controls a light source (43) and image sensors (50, 51). The light pulses emitted by the light source (43) are reflected by the objects (55) which are present in the image area to be detected and are detected by two image sensors (50, 51). The detected image is stored intermediately in the form of image data on the respective image sensor (50, 51). The stored image data is transmitted to the control unit and processed.

Inventors:
BELAU HORST (DE)
KOEHLER THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/003997
Publication Date:
May 23, 2002
Filing Date:
November 14, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BELAU HORST (DE)
KOEHLER THORSTEN (DE)
International Classes:
B60N2/00; G01S7/486; G01S17/04; G01S17/46; (IPC1-7): G01S17/02; G01S17/46; G01S7/486
Domestic Patent References:
WO1999034235A11999-07-08
WO1997026761A11997-07-24
Foreign References:
EP0768543A21997-04-16
DE19704496A11998-03-12
DE19945645A12000-04-20
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bilddatenverarbeitung, insbesondere für den Einsatz in einem Insassenschutzsystem eines Fahr zeugs, mit einer Lichtquelle (43), die Lichtpulse (LP) aussendet und einen zu erfassenden Bildbereich (49) beleuchtet, mindestens zwei Bildsensoren (50,51), die die von den Objekten (55) im Bildbereich (49) reflektierten Licht pulse (LPR) aufnehmen und die Bildinformationen der Ob jekte (55) erfassen, wobei auf den Bildsensoren (50,51) jeweils ein Zwischenspei cher vorhanden ist, in dem die Bildinformationen für ei ne vorgegebene Speicherdauer (SD) zwischengespeichert werden, und die Bildsensoren (50,51) mit einer Steuereinheit (40) verbunden sind, wobei die zwischengespeicherten Bildin formationen auf die Steuereinheit (40) übertragen wer den.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildinformationen der Objekte (55) von den Bildsensoren (50,51) im Wesentlichen gleichzeitig er fasst werden.
3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtpuls (LP) eine vorgegebene Pulsdauer (PD) aufweist, und die Bildsensoren (50 ; 51) pro Lichtpuls (LP) ein Bild aufnehmen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer (PD) im Bereich zwischen lps und 300 gs, vorzugsweise bei etwa 150 gs liegt.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer (PD) des Lichtpulses (LP) abhängt von der maximalen Geschwindigkeit des zu erfassenden Objekts.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsabstand bzw. die Pause (PA) zwischen zwei Lichtpulsen (LP), die zur Erfassung von zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern dienen, von der maximalen Geschwindigkeit des zu erfassenden Objekts (55) abhängt.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten eine Datenbreite zwischen 8 bis 16 Bit aufweisen und parallel und/oder seriell zur Steuerein heit (40) übertragen werden.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen von zwei Bildsensoren (50 ; 51) einen vorgebbaren Abstand aufweisen, die von den zwei Bildsen soren (50,51) aufgenommenen Bilddaten an die Steuerein heit (40) übertragen werden, wobei die Steuereinheit (40) die Bilddaten der Bildsensoren (50,51) in der Steu ereinheit (40) auswertet, um den Abstand der Bildpunkte eines Objekts (55) von den Bildsensoren (50,51) zu er mitteln.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Bildsensoren (50 ; 51) vorhanden sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten direkt von den Bildsensoren (50 ; 51) zum Mikrokontroller der Steuereinheit (40) übertragen wer den.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsensoren (50 ; 51) räumlich getrennt von der Steu ereinheit (40) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die minimal erforderliche Bilddatenübertragungsrate der Bilddaten vom Bildsensor (50 ; 51) zur Steuereinheit (40) abhängig ist von der Anzahl der pro Sekunde zu übertra genden Bildern.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal erzielbare Bilddatenübertragungsrate vom Bildsensor (50 ; 51) zur Steuereinheit (40) von der maxi male Datenübertragungsrate abhängt, die der in der Steu ereinheit (40) vorhandene Mikrokontrollers verarbeiten kann.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor aus mindestens vier Bildsensorelemen ten, Bildpixel genannt, aufgebaut ist, die Bildsensorelemente matrixförmig angeordnet sind, die Bilddaten eines aufgenommenen Bildes auf dem je weiligen Bildsensor (50 ; 51) über eine vorgebbare Speicherdauer (SD) gespeichert werden, und die von einem Bildpixel erfassten analogen Grauwerte auf dem Bildsensor (50,51) in digitale Grauwerte um gewandelt werden.
15. Verfahren zur Bilddatenverarbeitung, insbesondere für den Einsatz in einem Insassenschutzsystem eines Fahr zeugs, bei dem ein Lichtpuls (60) einer Lichtquelle (43) den zu er fassenden Bildbereich (49) beleuchtet, zwei Bildsensoren (50 ; 51) ein Bild aufnehmen, das von dem Lichtpuls (60) beleuchtet wird, die Bildinformationen des Bildes als Bilddaten zu ei nem vorgebbaren Speicherzeitpunkt für eine vorgebbare Speicherdauer (SD) auf dem Bildsensor oder den Bild sensoren (50 ; 51) gespeichert werden, die Bilddaten eines Bildes zu einem vorgebbaren Über tragungszeitpunkt (UT) an einen Mikrokontroller über tragen werden, ein weiterer Lichtpuls (61) nach einer vorgebbaren Pause (PA) dem Lichtpuls (60) folgt und den zu erfas senden Bildbereich (49) beleuchtet, die zwei Bildsensoren (50 ; 51) ein weiteres Bild auf nehmen, das von dem weiteren Lichtpuls (60) beleuch tet wird, und die Bilddaten der Bilder an eine Steuereinheit (40) übertragen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten in der Steuereinheit (40) ausgewertet und/oder gespeichert werden.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bildbereich die Art und die Position von Objekten erfasst werden.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtpuls (LP) eine vorgegebene Pulsdauer (PD) aufweist, und der Bildsensor (50 ; 51) pro Lichtpuls (LP) ein Bild auf nimmt.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Pulsdauer (PD) des Lichtpulses abhängt von der maximalen Geschwindig keit des zu erfassenden Objekts.
20. Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (55) im Bildbereich (49) Fahrzeuginsassen und/oder Kindersit ze im Bereich des Fahrzeugraums darstellen.
21. Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorherigen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildinformati onen in Bilddaten umgewandelt werden.
Description:
Beschreibung Vorrichtung zur Bilddatenverarbeitung und Verfahren zur Bild- datenverarbeitung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bilddatenverar- beitung und ein Verfahren zur Bilddatenverarbeitung.

Eine bekannte Vorrichtung zur Bilddatenverarbeitung weist ei- nen Bildsensor auf, der ein Bild zeilenweise aufnimmt und die zeilenweise gewonnenen Bilddaten sofort über einen Bilddaten- bus die Sensordaten der Bildsensoren an eine Bildsteuerein- heit übermitteln. Einen solchen Bildsensor nennt man auch "Rolling Shutter"-Bildsensor. Diese Bildsteuereinheit besteht meist aus einem ASIC oder einem FPGA, der die Bildsensordaten in Echtzeit aufbereitet und in einen Zwischenspeicher (DRAM) über einen 32 Bit Bus zwischenspeichert. Ein Mikrokontroller steuert den ASIC und die Datenübertragung in dem Bilddaten- Verarbeitungssystem. Der Mikrokontroller wertet weiterhin die im Zwischenspeicher enthaltenen Bilddaten aus. Der Mikrokon- troller als Teil einer elektronischen Steuereinheit (ECU) beispielsweise für ein Insassenschutzsystem führt Algorithmen die Auswertung der empfangenen Bilddaten durch.

Bei bewegten Bildern steht wegen der zeilenweise Bildaufnahme des Bildsensors für die Aufnahme ein nur begrenzter Zeitraum zur Verfügung, da andernfalls das aufgenommene Bild verwi- schen würde. Daher müssen auch die gesamten Bilddaten inner- halb des begrenzten Zeitraums übertragen werden, was zu einem hohen Datenaufkommen führt.

Weiterhin ist ein erheblicher Speicherbedarf für die Bildda- ten erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Bilddatenverar- beitungssystem bereit zu stellen, das Objekte schnell mit ge- ringem Hardwareaufwand erfasst.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unab- hängigen Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung beinhaltet zwei Bildsensoren, die über eine Sample & Hold-Vorrichtung verfügen. Ein solcher Bildsensor kann zur Erfassung eines Bildes für eine vorgebbare Bilder- fassungsdauer aktiv geschaltet werden. Nach Erfassung eines Bildes können die aus einzelnen Pixeln bestehenden Bilddaten eines erfassten Bildes direkt auf dem Bildsensorchip in einem Speicher, z. B. einem Kondensator, für eine vorgebare Spei- cherdauer zwischengespeichert werden. Das Bild wird sozusagen im Bildsensor"eingefroren". Ein derartig ausgebildeter Bild- sensor ist vorzugsweise auf CMOS-Technologie aufgebaut und wird als auch"Synchronized Shutter"-Bildsensor bezeichnet.

Die eingefrorenen und auf den Bildsensoren gespeicherten Bilddaten werden von einem Steuergerät ausgelesen. Die Ausle- serate der Bilddaten aus den Bildsensoren kann dabei an die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Mikrokontrollers im Steuer- gerät angepasst werden.

Weiterhin ist es vorgesehen, den zu erfassenden Bildbereich durch einen sehr intensiven und kurzen (Infrarot-) Lichtpuls zu beleuchten. Dies geschieht während der aktiv geschalteten Bildsensoren. Der negative Einfluss des zusätzlich vom Umge- bungslicht herrührenden Lichtanteils, beispielsweise durch starkes Sonnenlicht, ist dabei reduzierbar, wenn die Bilder- fassungsdauer gleich oder in der Größenordnung der Dauer des Lichtpulses ist. Durch die extrem kurze Belichtungszeit im Bereich von lys bis 300us ist auch ein Bild mit bewegten Ob- jekten scharf erfassbar. Die maximale zulässige Geschwindig- keit der Objekte im zu erfassenden Bildbereichs, bei der ein noch scharfes Bild erfassbar ist, hängt von der maximalen Dauer des Lichtpulses und dem zeitlichen Abstand der Licht- pulse voneinander ab. Dabei beleuchtet jeder Lichtpuls ein Bild.

Durch den Einsatz von zwei Bildsensoren, deren optischen Ach- sen einen vorgebbaren Abstand aufweisen, kann ein Stereobild bzw. ein 3-D-Bild von beweglichen Objekten aufgenommen werden und zur weiteren Datenverarbeitung an einen Mikrokontroller zur Auswertung übermittelt werden. Mit Hilfe von Algorithmen werden die Abstände der Objekte zu den Bildsensoren ermit- telt.

Die Kommunikation zwischen dem Bildsensor/den Bildsensoren und dem Mikrokontroller erfolgt vorzugsweise direkt ohne Zwi- schenschaltung eines ASIC's, FPGA s oder ähnlichen Baustei- nen. Als Schnittstelle zwischen Mikrokontroller und Bildsen- sor kann beispielsweise der normale Datenport des Mikro- kontrollers ausgewählt werden. In der Regel werden die Daten mit einer Datenbreite von vorzugsweise 8 bis 16 Bit parallel übertragen. Die Datenübertragung kann aber auch seriell er- folgen.

Vorzugsweise wird ein Bild für 1 bis 100 ms auf dem Bildsen- sor gespeichert.

Die minimal erforderliche Bilddatenübertragungsrate von den Bildsensoren zur Steuereinheit ist abhängig von der Anzahl der pro Sekunde zu übertragenden und auszuwertenden Bildern.

Die maximal erzielbare Bilddatenübertragungsrate hängt von der maximalen Datenübertragungsrate ab, die der in der Steu- ereinheit vorhandene Mikrokontroller verarbeiten kann.

Die Bildinformation eines Bildes ist im Zwischenspeicher der Bildsensoren abgelegt und wird bei Bedarf von der Steuerein- heit zeilenweise ausgelesen. Dadurch wird die Bildaufnahme von der Bilddatenübertragung zeitlich voneinander entkoppelt.

Die Übertragungsrate kann an die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Steuereinheit angepasst werden und beispielsweise gesenkt werden kann.

Weiterhin können durch die geringe mögliche Übertragungsrate zwischen den Bildsensoren und dem in der Steuereinheit ange- ordneten Mikrokontroller die Bildsensoren räumlich getrennt von der Steuereinheit angeordnet und über eine einfache Da- tenleitung oder drahtlos miteinander verbunden sein. Dadurch ergibt sich vor allem bei geringem Platzangebot, beispiels- weise am Dachhimmel eines Fahrzeugs, eine hohe Gestaltungs- freiheit.

Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird in der Zeichnung erläutert, es zeigen Figur 1 eine Vorrichtung zur Bilddatenverarbeitung ; Figur 2a die Lichtpulse zur Beleuchtung des zu erfassenden Bildbereichs ; Figur 2b die vom Bildsensor erfassten Bilddaten ; Figur 2c ein Gruppenbildsignal, dass sich zusammensetzt aus Bildinformationen von zwei Bildsensoren ; und Figur 3 der zeitlich synchronisierte Ablauf zwischen einem Lichtpuls, der Bilderfassungsdauer, der Bildspei- cherung und der Bilddatenübertragung.

Vorzugsweise wird das System zur Bild-und Bilddatenverarbei- tung gemäß der Figur 1 bei Insassenschutzsystemen von Fahr- zeugen eingesetzt. Als zu erkennende Objekte 55 im Fahrzeug- raum sind hier vor allem Kindersitze, die Position von Kin- dersitzen und die Position von Insassen, vor allem des Kopfes von Insassen, auf dem Fahrzeugsitz zu nennen. Befindet sich ein Kindersitz auf einem Fahrzeugsitz und/oder befindet sich der Kopf eines Fahrzeuginsassen in der Nähe eines Airbags, so kann das Insassenschutzsystem so gesteuert werden, dass der Airbag nicht oder nur teilweise ausgelöst wird, um eine Ver- letzung von Fahrzeuginsassen zu vermeiden.

Figur 1 zeigt ein System zur Bilddatenverarbeitung mit zwei Bildsensoren 50,51, auf denen jeweils die Bildinformation eines Bildes über eine Optik pixelweise aufgenommen werden in Form von Bilddaten auf den Bildsensoren 50,51 gespeichert werden. Ein Bildsensor ist beispielhaft so aufgebaut, dass er mit Hilfe einer vorgeschalteten Optik einen vorgebbaren Bild- bereich 49 erfassen und aufnehmen kann. Die Bildsensoren 50, 51 weisen jeweils Pixel auf, die matrixförmig angeordnet sind und auf denen Bildinformationen als Grauwert aufgenommen und in einem pixelweise nachgeschalteten Speicher, z. B. einem Kondensator, gespeichert werden. Über eine Ansteuerelektronik und externe Steuersignale sind die Pixel der Bildsensoren 50, 51 aktivierbar oder deaktivierbar, so dass für eine vorgebare Bilderfassungsdauer B der zu erfassende Bildbereich 49 vom Bildsensor 50,51 aufgenommen wird. Der Bildsensor 50,51 ist vorzugsweise als CMOS-Sensor aufgebaut.

Über eine Sample & Hold-Elektronik ist das von den Bildsen- soren 50,51 aufgenommene Bild nach der Bilderfassung für ei- ne vorgebare Speicherdauer SD direkt in dem den Pixeln nach- geschalteten Bildspeicher des Bildsensors 50,51 speicherbar.

Der Bildsensor 50,51 weist weiterhin einen A/D-Wandler auf, dessen Ausgang an den Mikrocontroller der Steuereinheit ver- bunden ist. Die Bilddaten werden vorzugsweise mit einer Bus- breite von 8 bis 16 Bit ausgegeben. In einer weiteren Ausfüh- rungsform werden die Bilddaten seriell ausgegeben.

Eine einen Mikrokontroller enthaltende Steuereinheit 40 steu- ert die Bildsensoren 50,51 und liest die von den Bildsenso- ren 50,51 aufgenommenen Bildinformationen als Bilddaten vor- zugsweise zeilen-oder spaltenweise aus.

Die Steuereinheit 40 weist eine Datenschnittstelle 42 (Daten- port) auf, die die Bilddaten empfängt. Dabei werden die Bild- daten der beiden Bildsensoren 50,51 über zwei getrennte Da- tenleitungen 45,46 übertragen, wodurch sich der Einsatz ei-

nes BUS-Systems mit einer entsprechenden BUS-Steuerung erüb- rigt.

Die Steuereinheit 40 steuert über Steuerleitungen 47,48 die Bildsensoren 50,51. Über die Steuerleitungen 47,48 werden Steuerbefehle an den Bildsensor 50,51 ausgegeben, wodurch der Zeitpunkt und die Zeitdauer B der Bilderfassung, die Speicherdauer SD der Speicherung der Bilddaten auf dem Bild- sensor 50,51 und die Übertragung der Bilddaten an den Mikro- kontroller der Steuereinheit 40 gesteuert werden. Die Steuer- einheit 40 bzw. der Mikrokontroller weist vorzugsweise einen intern angeordneten Speicher 41 (RAM) auf, der die von den Bildsensoren 50,51 empfangenen Bilddaten intern abspeichert.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Bilddaten zuerst mit Hilfe eines Algorithmus reduziert und dann intern zur weiteren Verarbeitung abgespeichert.

Die Steuereinheit 40 steuert weiterhin eine Lichtquelle 43, die vorzugsweise als LED oder als Laserdiode ausgebildet ist.

Die Lichtquelle 43 gibt kurze, intensive Lichtpulse LP ab, die den zu erfassenden Bildbereich 49 ausleuchten. Die Wel- lenlänge der Lichtquelle 43 liegt vorzugsweise im Infrarotbe- reich. Die im Bildbereich 49 angeordneten Objekte 55 reflek- tieren die Lichtpulse LP. Die reflektierten Lichtpulse LPR werden über eine den Bildsensoren vorgeschaltete Optik auf die Pixel der Bildsensoren 50,51 geleitet.

Die Steuereinheit 40 synchronisiert die Lichtquelle 43 mit den Bildsensoren 50,51. Der entsprechende zeitliche Ablauf der Steuer-und Datensignale im Bildverarbeitungssystem gemäß Figur 1 ist in der Figur 3 dargestellt.

Figur 2 zeigt den zeitlichen Ablauf der Signale bei der Auf- nahme eines Bildes und bei der Verarbeitung der dabei entste- henden Bilddaten.

Figur 2a zeigt die Signale zweier aufeinanderfolgender Licht- pulse 60,61 die von der Lichtquelle 43 ausgesandt werden.

Die beiden dargestellten Lichtpulse 60,61 sind kurz und in- tensiv und weisen vorzugsweise eine Pulsdauer PD auf, die im Bereich zwischen einer Mikrosekunde und 300 Mikrosekunden und bevorzugt bei etwa 150 Mikrosekunden liegt. Der Abstand zwei- er aufeinanderfolgender Lichtpulse 60,61 liegt im Millise- kunden-Bereich und hängt vor allem von der Anzahl der pro Se- kunde aufzunehmenden Bilder auf. Dabei wird pro Bild vorzugs- weise ein Lichtpuls LP zur Beleuchtung des zu erfassenden Bildbereichs 49 verwendet. Die Beleuchtung beginnt vorzugs- weise gleichzeitig für alle Bildpixel.

In einer weiteren Ausführungsform kann ein Lichtpuls 60,61 aus mehreren kurz hintereinander erfolgenden Unterlichtpulsen bestehen.

Die vorzugsweise matrixförmig angeordneten Bildpixel eines jeden Bildsensors 50,51 erfassen die reflektierten Lichtpul- se LPR und speichern diese Bildinformationen pixelweise. Da- bei sind für die Bilderfassung alle Bildpixel vorzugsweise gleichzeitig für einen vorgebbaren Erfassungszeitraum B ak- tiv. Ein Bildsensor mit gleichzeitig aktiven Bildpixeln wird auch als Bildsensor mit"Synchronized Shutter"-Technologie bezeichnet. Die Speicherung der in den Bildpixel erfassten Bildinformationen findet jeweils auf den Bildsensoren 50,51 statt und kann analog auf einem Speicherbaustein, z. B. einem Kondensator, oder digital nach Umwandlung durch einen A/D- Wandler erfolgen.

Jedem Bildpixel ist ein digitalisierter Grauwert zugeordnet.

Die gespeicherten und am Ausgang des Bildsensors 50,51 digi- talisierten Pixelinformationen werden von der Steuereinheit 40 zeilenweise ausgelesen, was in Figur 2b durch die digita- len Signale der Zeilen Z1,..., Zn symbolisiert ist.

Die Pause PA zwischen zwei Lichtpulsen 60,61 hängt von der Anzahl der Bilder ab, die pro Sekunde von den Bildsensoren 50,51 aufgenommen werden sollen.

Die Speicherdauer SD eines Bildsensors kann bis zum Beginn der nächsten Bilderfassung und darüber hinaus reichen und be- trägt beispielsweise 15 bis 30 Millisekunden. Während der Speicherdauer SD werden die Bilddaten von den Bildsensoren 50,51 auf die Steuereinheit 40 übertragen.

In dem System zur Bildverarbeitung gemäß Figur 1 werden vor- zugsweise zwei Bildsensoren 50,51 eingesetzt, deren opti- schen Achsen einen vorgebbaren Abstand aufweisen. Dadurch ist es möglich, ein Stereobild von dem zu erfassenden Bildbereich aufzunehmen. Somit ist eine 3D Stereokamera realisierbar.

Die Steuereinheit 40 verarbeitet die Bildsensorsignale bzw. die Bilddaten der Bildsensoren 50,51 und ermittelt über vor- gegebene Algorithmen die Abstände der erfassten Objekte 55 zu den Bildsensoren 50,51. Dadurch ist die Position einzelner Bildpunkte im Raum und damit die Oberfläche und das Volumen der zu erfassenden Objekte 55 im Bildbereich 49 ermittelbar.

Die Auswertungszeit des Algorithmusses kann auf bis zu 50ms erhöht werden.

Durch die Korrelation der Bilddaten der beiden Bildsensoren 50,51 ermittelt somit die Steuereinheit 40 ein plastisches 3D-Bild. In Figur 2c sind zeilenweise-korrelierte Signale als ein digitalisiertes Gruppensignal G symbolisiert, die Ab- standsinformationen enthalten.

Figur 3 zeigt den zeitlichen Ablauf Signale der Lichtpulse LP der Lichtquelle 43, der Steuersignale auf einer der Steuer- leitungen 47,48 der Bildsensoren 50,51.

Zu oder vor dem Beginn des Lichtpulses LP der Lichtquelle 43 mit der Pulsdauer PD werden die Pixel der Bildsensoren 50,

51, aktiv geschaltet, das heißt dass die Bildsensoren für die Aufnahme eines Bildes bereit sind. Frühestens nach Ende des Lichtpulses LP werden die Pixel der Bildsensoren 50,51 deak- tiviert (passiv), das heißt dass die Bildsensoren 50,51 kei- ne weiteren Lichtsignale mehr aufnehmen. Nach Deaktivierung der Bildsensoren50,51 endet somit die Bilderfassung. Frühes- tens nach Ende der Bilderfassung wird der Bildspeicher akti- viert, das heißt die Bildinformation (Grauwerte) in den Pi- xeln des Bildsensors werden jeweils in einen Zwischenspeicher (Kondensator) übertragen, der jedem Pixel nachgeschaltet ist und der auf den Bildsensoren 50,51 angeordnet ist. Das Bild wird somit"eingefroren". Die Speicherdauer SD ist dabei steuerbar. Die Bilddaten des"eingefrorenen"Bildes wird von der Steuereinheit 40 zeilen-oder spaltenweise ausgelesen.

Die Übertragungsdauer UD der Datenübertragung der Bilddaten von den Bildsensoren 50,51 zur Steuereinheit 40 hängt von der maximal möglichen Datenübertragungsrate des Mikrokontrolles 40 und des jeweiligen Bildsensors 50,51 ab. Während der Da- tenübertragung der Bilddaten von den Bildsensoren 50,51 zur Steuereinheit bleibt der Speicherinhalt der Bildsensoren 50, 51 erhalten. Die Übertragungsdauer UD liegt somit mindestens innerhalb des Zeitfensters der Speicherdauer SD des Bildspei- chers auf dem entsprechenden Bildsensor. Somit beginnt die Ü- bertragung der Bilddaten zum Übertragungszeitpunkt UT frühes- tens nach dem Speicherzeitpunkt SZ, zu dem das Bild im Bild- speicher"eingefroren"wird und endet vor dem Löschen des Bildspeichers.

Vorzugsweise liest die Steuereinheit 40 die Bildsensoren 50, 51 zeilenweise synchronisiert aus, so dass im Datenport 42 zeilenweise zueinander passende Bildinformationen der Bild- sensoren 50,51 vorhanden sind. So können beispielsweise die n-te Zeile des ersten Bildsensors 50 und die n-te Zeile des zweiten Sensors 51 im Datenport 42 gespeichert sein. Durch einen zeilenweise ausführbaren Algorithmus können so zeilen- weise Abstandsinformationen des erfassten Bildes errechnet

werden und in dem internen Speicher 41 zur weiteren Verarbei- tung abgelegt werden.

Die Bildwiderholrate, das heißt die Anzahl der Bilder, die pro Sekunde erfasst werden sollen, ist durch das dargestellte System variabel an die Anforderungen, beispielsweise der ma- ximal möglichen Datenübertragungsrate des Mikrokontrollers, anpassbar. Durch die kurzen Lichtpulse und die kurzen Bilder- fassungszeiten sind auch schnelle Bewegungen eines im zu er- fassenden Bildbereich vorhandenen Objekts 49 scharf erfass- bar.

Die minimal erforderliche Bilddatenübertragungsrate vom Bild- sensor zur Steuereinheit ist abhängig von der Anzahl der pro Sekunde zu übertragenden Bildern. Die maximal erzielbare Bilddatenübertragungsrate hängt von der maximalen Datenüber- tragungsrate ab, die der in der Steuereinheit vorhandene Mik- rokontroller verarbeiten kann.

Die Bilddaten werden auf den Bildsensoren 50,51 vorzugsweise etwa für eine Speicherdauer SD von 15 bis 30 Millisekunden zwischengespeichert.

Vorteilhaft ist die minimal erforderliche Bilddatenübertra- gungsrate in großen Bereichen unabhängig von der Geschwindig- keit der zu erfassenden Objekte 55.

Vorzugsweise sind die beiden Bildsensoren 50,51 zum gleichen Zeitpunkt aktiv bzw. deaktiv und speichern die Bildinformati- onen zum gleichen Speicherzeitpunkt SZ und über die gleiche Speicherdauer SD. Die Übertragung der Bilddaten zur Steuer- einheit erfolgt vorzugsweise zeilen-oder spaltenweise syn- chron.

In dem Verfahren zur Bilddatenverarbeitung steuert die Steu- ereinheit 40 die Bildsensoren 50,51 aktiv und aktiviert die Lichtquelle 43 zur Aussendung eines Lichtpulses LP. Der

Lichtpuls LP wird vom Objekt 55 reflektiert, wobei die in den reflektierten Lichtpulsen LPR enthaltenen Bildinformationen von den Bildsensoren 50,51 aufgenommen werden. Nach Ende des Lichtpulses LP wird die Bilderfassung deaktiviert. Die Bil- derfassungsdauer B ist mindestens so lang wie die Pulsdauer PD des Lichtpulses LP und liegt vorzugsweise in der Größen- ordnung der Pulsdauer PD, so dass vorteilhaft allein schon durch die im Vergleich zum Umgebungslicht hohen Lichtintensi- tät des Lichtpulses LP der Einfluss des Umgebungslichts ge- ring ist.

Nach Ende der Bilderfassung wird das Bild in dem Bildspeicher auf dem jeweiligen Bildsensor 50,51 gespeichert und einge- froren. Der Mikrokontroller in der Steuereinheit 40 liest die Daten aus den Bildspeichern der Bildsensoren 50,51 aus und verarbeitet sie intern weiter oder speichert sie intern in einen Speicher 41. Das Auslesen des Inhaltes der beiden Bild- speicher 50,51 kann sequentiell erfolgen, so dass zuerst der gesamte Bildinhalt (Bilddaten) des einen Bildsensors 50 und dann der gesamte Bildinhalt des anderen Bildsensors 51 an die Steuereinheit 40 übertragen wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Zeile des einen Bildsensors 50, danach eine Zeile des anderen Bildsensors 51 und daraufhin wieder die nächste Zeile des einen Bildsensors 50 ausgelesen. Somit werden jeweils abwechselnd je eine Zeile des einen Bildsensors 50 und des anderen Bildsensors 51 aus- gelesen. Dies kann alternativ auch spaltenweise erfolgen.

Weiterhin können die Bildinformationen der Bildsensoren 50, 51 zeilen-oder spaltenweise gleichzeitig ausgelesen werden.

Die so ausgelesenen Bilddaten werden zeilenweise in der Steu- ereinheit 40 miteinander korreliert, wodurch über einen Algo- rithmus 3D-Informationen, z. B. der Abstand der Bildpunkte ei- nes Objekts 55 von den Bildsensoren, ermittelt werden.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Bilddaten des ersten und des zweiten Bildsensors 50,51 unabhängig vonein- ander parallel eingelesen, in dem internen Speicher 41 der Steuereinheit 40 abgelegt und dann über einen internen Algo- rithmus im Steuergerät 40 miteinander korreliert.

Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass die Steuereinheit 40 durch einen einfachen, kostengünstigen Mikrokontroller reali- siert werden kann, der zudem direkt ohne weitere zwischenge- schaltete Bauelemente an die Bildsensoren 50,51 angeschlos- sen werden kann.

Die Lichtpulsdauer PD ist sehr viel kleiner als die Übertra- gungsdauer UT der Bilddatenübertragung. Die Bilddaten werden zeilenweise ausgelesen und synchron vom Mikrokontroller 40 ausgewertet. Auf spezielle ASICs, SPGAs für die Datenkommuni- kation kann dabei verzichtet werden. Die Kommunikation er- folgt direkt zwischen Mikrokontroller 40 und den Bildsensoren 50,51. Der Schaltungsaufwand bei den Bildsensoren 50,51 ist gering, weil lediglich die Pixelwerte auf Anforderung der Steuereinheit 40 am Sensorausgang bereit gestellt werden. Als Schnittstelle kann beispielsweise der normale Datenport 42 des Mikrokontrollers der Steuereinheit 40 ausgewählt werden.

Durch die starken Lichtpulse LP der Lichtquelle 43 ist wei- terhin vorteilhaft die erforderliche Dynamik zwischen hells- tem und schwächsten Lichteinfall im Bildsensor 50,51 gering, da im Vergleich zur starken Lichtintensität des Lichtpulses LP auch bei starkem Einfluss der Sonneneinstrahlung nur eine geringe Änderung der Lichtintensität während des Bilderfas- sungszeitraums auftritt. Dadurch ist die erforderliche Grau- werte-Auflösung der Bildsensoren 50,51 gering.