Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels eines Fahrzeug-Gespanns, eine Ermittlungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Fahrzeug-Gespann.

Um ein Fahrverhalten eines Fahrzeug-Gespanns aus einem Zugfahr- zeug und einem Auflieger, die über einen Königszapfen miteinander ver- schwenkbar verbunden sind, zu erfassen, sind mehrere Sensoren im Fahr- zeug-Gespann möglich. Um im Speziellen das Schwenkverhalten des Auflie- gers gegenüber dem Zugfahrzeug während einer Kurvenfahrt erfassen zu können, wird herkömmlicherweise ein Knickwinkel zwischen beiden Einhei- ten bestimmt, wobei der Knickwinkel den Winkel zwischen den jeweiligen Längsachsen der beiden Einheiten angibt. Der Knickwinkel kann beispiels- weise zur Abschätzung einer Fahrrichtung des Aufliegers gegenüber dem Zugfahrzeug verwendet werden und eine Änderung des Knickwinkels über die Zeit zum Abschätzen der Fahrdynamik des Anhängers während einer Kurvenfahrt für eine Stabilitätsregelung.

Zur Messung des Knickwinkels sind kamerabasierte Lösungen bekannt, bei denen eine Abbildung der Kamera auf Kanten oder Ecken untersucht wird und über eine Verschiebung der Kanten oder Ecken aus einer Aus- gangslage auf einen Knickwinkel geschlossen wird. So wird beispielsweise in DE 10 2014 007 900 A1 beispielsweise eine hintere Kante des Aufliegers von einer Kamera erfasst und eine Verschiebungsstrecke der hinteren Kante zu einer längs ausgerichteten Ausgangslage erfasst. Daraus kann aus geo- metrischen Betrachtungen auf den Knickwinkel geschlossen werden. Weiterhin ist gemäß WO 2006/042665 A1 vorgesehen, über einen bild- gebenden Sensor Linien zu ermitteln, die an den Kanten des Aufliegers vor- beiführen und aus den Winkeln dieser Linien in Abhängigkeit der Abmessun- gen des Aufliegers den Knickwinkel zu ermitteln.

In WO 2016/025120 A1 ist beschrieben, eine Ausgleichsgerade in eine kamerabasiert ermittelte Abbildung einer Hinterseite eines Aufliegers zu le- gen und einen Winkel zu ermitteln, um der diese Ausgleichsgerade von einer Horizontalen abweicht, wobei die Ausgleichsgerade bei einer Geradeausfahrt auf der Horizontalen liegt. Aus geometrischen Betrachtungen lässt sich aus diesem Winkel der Knickwinkel ermitteln.

DE 10 2010 006 521 A1 gibt an, dass auf zwei zeitlich aufeinanderfol- genden Kamerabildern Objektpunkte gesucht werden, die miteinander kor- respondieren, und daraus eine Dynamik bzw. eine Bewegungsinformation des jeweiligen Objektpunktes ermittelt wird. Darüber kann eine Silhouette des Aufliegers ermittelt werden und daraus der Knickwinkel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine kamerabasierte Ermittlung eines Knickwinkels einfach und si- cher erfolgen kann. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung eine Ermittlungsein- richtung und ein Fahrzeug-Gespann anzugeben, mit dem das Verfahren durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , eine Ermitt- lungseinrichtung nach Anspruch 16 und ein Fahrzeug-Gespann nach An- spruch 17 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.

Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, mit zwei Kameras eines Stereo-Kamerasystems zwei Abbildungen zu erstellen, die ein Fahrzeug- Umfeld in einem Erfassungsbereich des Stereo-Kamerasystems wiederge- ben, wobei die Abbildung vorzugsweise zum selben Zeitpunkt erstellt wer- den. In einem ersten Bildabschnitt einer ersten Abbildung werden anschlie- ßend mindestens zwei erste Abbildungspunkte ermittelt, wobei jedem der ersten Abbildungspunkte jeweils ein Objektpunkt am Auflieger zugeordnet ist. Jedem Objektpunkt ist weiterhin ein zweiter Abbildungspunkt in einem zwei- ten Bildabschnitt der zweiten Abbildung zugeordnet, der ebenfalls ermittelt wird. Somit ist jedem Objektpunkt am Auflieger ein Abbildungspunkt in den jeweiligen Bildabschnitten zugeordnet.

Aus den Abbildungspunkten auf den beiden Bildabschnitten können Tie- fen Informationen bezüglich des jeweiligen Objektpunktes extrahiert werden, wobei dies mithilfe der Epipolargeometrie stattfindet, bei der die jeweils mit- einander über den Objektpunkt verknüpften Abbildungspunkte miteinander korreliert werden können. Da die beiden Abbildungspunkte denselben Ob- jektpunkt aus leicht versetzten Blickwinkeln abbilden, kann eine Tiefen infor- mation bezüglich des Objektpunktes, insbesondere ein Abstand des Objekt- punktes am Auflieger zum Stereo-Kamerasystem, ermittelt werden.

Werden für mindestens zwei Objektpunkte Tiefen Informationen auf die- se Weise ermittelt, kann erfindungsgemäß eine Ausgleichsgerade durch die beiden Objektpunkte gelegt werden, die eine Orientierung des Aufliegers im Fahrzeug-Umfeld charakterisiert. Zu erwarten ist hierbei, dass die Objekt- punkte auf einer Seitenwand des Aufliegers verteilt sind, wenn das Stereo- Kamerasystems seitlich des Zugfahrzeuges, beispielswiese im Bereich eines Seitenspiegels, angeordnet ist. Dazu ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Erfassungsbereich des Stereo-Kamerasystems auf die Seitenwand des Auf- liegers ausgerichtet ist, wenn sich das Fahrzeug-Gespann in einer Kurven- fahrt befindet. Über die Objektpunkte bzw. die Ausgleichsgerade kann dann die Orientierung der Seitenwand während einer Kurvenfahrt ermittelt werden. In Kenntnis der Orientierung der Ausgleichsgerade relativ zu einer zug- fahrzeugfesten Bezugsachse bei Geradeausfahrt, kann der Knickwinkel aus einem Ausgleichswinkel zwischen der Ausgleichsgeraden und der zugfahr- zeugfesten Bezugsachse ermittelt werden, wenn sich das Fahrzeug- Gespann in einer Kurvenfahrt befindet, d.h. das Zugfahrzeug nicht parallel zum Auflieger ausgerichtet ist. Der Knickwinkel ist somit definiert als ein Win- kelversatz des Zugfahrzeuges relativ zum Auflieger um die Hochachse, wo bei der Knickwinkel beispielsweise aus dem Winkel zwischen der Längsmit- telachse des Zugfahrzeuges, die als zugfahrzeugfeste Bezugsachse ange- setzt werden kann, und der Längsmittelachse des Aufliegers folgt, wobei die- ser Winkel bei einer Geradeausfahrt in etwa 0° beträgt.

Somit kann durch Aufnahme von zwei Abbildungen in einfacher Weise mit einem Stereo-Kamerasystem aus gewonnen Tiefen Informationen der Knickwinkel ermittelt werden. Gegenüber dem Stand der Technik wird somit nicht nur auf Informationen in der Ebene, die aus der zweidimensionalen Ab- bildung hervorgehen, zurückgriffen, sondern zusätzlich auf Informationen bezüglich der Lage des Objektpunktes am Auflieger im Raum. Dadurch lässt sich eine Ausgleichsgerade festlegen, die die Orientierung des Aufliegers im Raum bzw. im Fahrzeug-Umfeld charakterisiert.

Die Orientierung der Ausgleichsgerade bei einer Geradeausfahrt, die als Bezug für die Kurvenfahrt dient, kann beispielsweise in einem Kalibrier- vorgang ermittelt werden, in dem ein Kalibrier-Ausgleichswinkel zwischen der Ausgleichsgerade und der zugfahrzeugfesten Bezugsachse erfasst wird und dieser Kalibrier-Ausgleichswinkel beim Übergang in eine Kurvenfahrt zur Er mittlung des tatsächlichen Knickwinkels aus dem dann vorliegenden Aus- gleichwinkel mit einbezogen wird. Somit können auch zugfahrzeugfeste Be- zugsachsen verwendet werden, die nicht der Zugfahrzeuglängsmittelachse entsprechen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ausgleichsgerade und die zug- fahrzeugfeste Bezugsachse in demselben Koordinatensystem ermittelt bzw. festgelegt werden, vorzugsweise in einem zugfahrzeugfesten ersten Koordi- natensystem. Dadurch kann der Datenaufwand minimiert werden, da zur Er mittlung des Ausgleichswinkels einfache geometrische Betrachtungen anzu- stellen sind und demnach lediglich die Ausgleichsgerade, die zunächst in einem kamerafesten dritten Koordinatensystem über das Stereo- Kamerasystem ermittelt wird, in das erste Koordinatensystem zu transformie- ren ist. Alternativ kann auch die fahrzeugfeste Bezugsachse in das dritte Ko- ordinatensystem transformiert werden, um darin den Ausgleichswinkel zu ermitteln.

Um diesen Vorgang weiter zu optimieren, kann vorgesehen sein, dass die zugfahrzeugfeste Bezugsachse eine x-Achse oder eine y-Achse des ers- ten Koordinatensystems ist, so dass der Knickwinkel im Wesentlichen gleich dem Ausgleichswinkel zwischen der Ausgleichsgeraden und der x-Achse des ersten Koordinatensystems als Bezugsachse ist oder der Knickwinkel 90° minus dem Ausgleichswinkel zwischen der Ausgleichsgeraden und der y- Achse des ersten Koordinatensystems als Bezugsachse beträgt. Dadurch ist die fahrzeugfeste Bezugsachse, die vorzugsweise eine Fahrzeuglängsmittel- achse ist, bereits durch das Koordinatensystem festgelegt. Nach einer Trans- formation der Ausgleichsgeraden in das zugfahrzeugfeste erste Koordinaten- system ist die Bezugsachse somit nicht erst aufwändig zu ermitteln bzw. zu parametrieren und der Ausgleichswinkel kann einfach und mit wenig Auf- wand ermittelt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Objektpunkte zum Ermitteln der Ausgleichsgerade in einer Ebene beschrie- ben werden, wobei die Ebene senkrecht zu einer Hochachse ausgerichtet ist, wobei der Auflieger in einer Kurvenfahrt relativ zum Zugfahrzeug um diese Hochachse verschwenkt wird. Die Objektpunkte werden somit aus einem dreidimensionalen Raum in einen zweidimensionalen Raum reduziert.

Dadurch kann der Datenaufwand vorteilhafterweise weiterhin minimiert wer- den, ohne dabei die Genauigkeit maßgeblich zu beeinträchtigen, da die Ko- ordinate des Objektpunktes in Hochrichtung keine weitere Information bezüg- lich der Orientierung des Aufliegers bei einer Kurvenfahrt liefert und somit für die Berechnung bzw. die Bildung der Ausgleichsgerade vernachlässigt wer- den kann. Vorzugsweise wird die Ebene bei einer Beschreibung im ersten Koordinatensystem durch die x-Achse und die y-Achse des ersten Koordina- tensystems aufgespannt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Tie- fen Information bezüglich eines Objektpunktes durch einen Objektabstand gegeben ist, wobei der Objektabstand zwischen dem jeweiligen Objektpunkt und einer zweiten Verbindungslinie gemessen wird, wobei die zweite Verbin- dunglinie zwischen Projektionszentren der beiden Kameras verläuft. Somit kann zur Ermittlung der Orientierung des Aufliegers eine Information ermittelt werden, die den jeweiligen Objektpunkt im Raum, vorzugsweise im dritten Koordinatensystem des Stereo-Kamerasystems, beschreibt, wobei diese In- formation aufgrund des leicht versetzten Blickwinkels der Kameras ermittelt werden kann. Dazu wird vorzugsweise auf das Prinzip der Epipolargeometrie zurückgegriffen.

Um dies zu erreichen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Objektabstand des jeweiligen Objektpunktes in Abhängigkeit einer Brennwei- te der Kameras, eines Abstandes zwischen den Projektionszentren der Ka- meras und einer Disparität zwischen den jeweiligen ersten Abbildungspunk- ten und zweiten Abbildungspunkten ermittelt wird. Mithilfe einer Triangulation sowie unter Rückgriff auf die Strahlensätze ist es somit aus geometrischen Betrachtungen in einfacher Weise möglich, aus den beiden Abbildungen über die Abbildungspunkte den Objektabstand als Tiefen Information zu den jewei- ligen Objektpunkten zu ermitteln.

Um dies zu ermöglichen, ist je nach Aufbau des Stereo-Kamerasystems vorgesehen, dass die Bildabschnitte zum Ermitteln der Disparität rektifiziert werden. Unter Rektifizieren wird hierbei eine Transformation der Bildab- schnitte bzw. einzelner Bildpunkte der Bildabschnitte verstanden, wobei dadurch erreicht wird, dass die Kameras bei einer nicht-parallelen Ausrich- tung zueinander virtuell gedreht werden, so dass diese bzw. deren

Bildsensoren parallel zueinander liegen, so dass darüber der Objektabstand in einfacher Weise aus geometrischen Betrachtungen ermittelt werden kann. Die Abbildungspunkte des Bildabschnittes werden somit in rektifizierte Bild abschnitte mit rektifizierten Abbildungspunkten transformiert.

Vorzugsweise ist dazu weiterhin vorgesehen, dass die Disparität bezüg- lich eines Objektpunktes aus einem Unterschied zwischen Abbildungsab- ständen in den beiden rektifizierten Bildabschnitten folgt, wobei die Abbil- dungsabstände einen Abstand des jeweiligen rektifizierten Abbildungspunk- tes zum Projektionszentrum der jeweiligen Kamera in dem rektifizierten Bild abschnitt angeben.

Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, dass die rektifizierten Abbildungspunkte zunächst in einem rektifizierten vierten Koordinatensystem ermittelt werden, wobei das rektifizierte vierte Koordinatensystem durch Rek- tifizieren eines vierten Koordinatensystems hervorgeht und das vierte Koor- dinatensystem jeweils einem Bildsensor der jeweiligen Kamera zugeordnet ist und Bildpunkten des jeweiligen Bildsensors Koordinaten zuordnet, wobei die Abbildungsabstände aus den x-Koordinaten der rektifizierten Abbildungs- punkte im rektifizierten vierten Koordinatensystem folgen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der jeweilige Bildabschnitt über die gesamte Abbildung oder einen Teil der Abbildung ausgedehnt ist, wobei der Bildabschnitt derartig gewählt wird, dass der Auflieger im Bildabschnitt ent halten ist, wobei in dem ersten Bildabschnitt im Wesentlichen derselbe Teil des Aufliegers dargestellt ist wie im zweiten Bildabschnitt. Somit kann je nach Anwendung der Rechenaufwand für die Verarbeitung von Daten zum Ermitteln der Objektpunkte bzw. der Ausgleichsgerade minimiert werden, indem der Bildabschnitt entsprechend gewählt wird und dadurch die Anzahl an zu betrachtenden Abbildungspunkte bzw. Objektpunkten eingeschränkt wird.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die mindestens zwei ers- ten Abbildungspunkte im ersten Bildabschnitt ermittelt werden durch Erfas- sen von ersten Merkmalen in dem ersten Bildabschnitt, beispielsweise in ei- ner Kantenerkennung, wobei das erste Merkmal durch eine Intensitätsände- rung im ersten Bildabschnitt charakterisiert wird und die Intensitätsänderun- gen im ersten Bildabschnitt beispielsweise verursacht werden durch eine hin tere Kante des Aufliegers und/oder eine Falte an einer Seitenwand des Auf- liegers und/oder einer Schattierung an der Seitenwand des Aufliegers und/oder einem Muster an der Seitenwand des Aufliegers, wobei sich in etwa dieselben Intensitätsänderungen auch an den mindestens zwei zweiten Ab- bildungspunkten im zweiten Bildabschnitt ergeben.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die mindestens zwei zwei- ten Abbildungspunkte durch einen Vergleich von Intensitäten an ersten Bild- punkten im ersten Bildabschnitt und zweiten Bildpunkten im zweiten Bildab- schnitt ermittelt werden. Dazu werden im zweiten Bildabschnitt zweite Bild punkte auf einer zweiten Epipolarlinie gesucht, die dieselbe Intensitätsvertei- lung aufweisen wie den ersten Abbildungspunkten zugeordnete erste Bild punkte auf einer ersten Epipolarlinie im ersten Bildabschnitt. Somit können die zweiten Abbildungspunkte im zweiten Bildabschnitt vorteilhafterweise durch einen einfachen Vergleich von Intensitäten des ersten Bildabschnittes gefunden werden, nachdem die ersten Abbildungspunkte beispielsweise in der Kantenerkennung im ersten Bildabschnitt bereits erfasst sind.

Erfindungsgemäß ist eine Ermittlungseinrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln des Knickwinkels insbesondere während einer Kurvenfahrt vorgesehen, wobei die Ermittlungseinrichtung mit dem Stereo-Kamerasystem signalübertragend verbunden ist zur Aufnahme von Kamerasignalen, wobei über die Kamerasignale die Abbildungen und/oder die Bildabschnitte übertragen werden können.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug-Gespann aus einem Zug- fahrzeug und einem Auflieger vorgesehen, wobei der Auflieger um eine Hochachse und um einen Knickwinkel um das Zugfahrzeug verschwenkbar ist und am Zugfahrzeug ein Stereo-Kamerasystem angeordnet ist, das eine Aufnahme einer ersten Abbildung und einer zweiten Abbildung aus einem Erfassungsbereich des Stereo-Kamerasystems erlaubt und das mit einer Ermittlungseinrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sig nalleitend verbunden ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug-Gespann;

Fig. 1 b eine Detailansicht eines Stereo-Kamerasystems Fig. 1 a;

Fig. 2a-d unterschiedliche Ansichten zur Definition von Koordinatensyste- men;

Fig. 3 eine beispielhafte Abbildung eines mit einer Kamera des Stereo- Kamerasystems erfassten Fahrzeug-Umfeldes mit einem Auflie- ger des Fahrzeug-Gespanns; Fig. 4 eine geometrische Ansicht des Stereo-Kamerasystems zur Auf- nahme eines Objektpunktes;

Fig. 5a, 5b geometrische Ansichten zur Ermittlung von Tiefen Informationen des Objektpunktes;

Fig. 6 eine Punktewolke aus Objektpunkten zur Ermittlung eines

Knickwinkels des Fahrzeug-Gespanns; und

Fig. 7 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Figur 1 a ist ein Fahrzeug-Gespann 100 aus einem Zugfahrzeug 101 und einem Auflieger 102 in einer Draufsicht dargestellt. Das Fahrzeug- Gespann 100 befindet sich in einer Fahrsituation, in der sich ein bestimmter Knickwinkel d zwischen dem Zugfahrzeug 101 und dem Auflieger 102 ein- stellt. Dies ist beispielsweise während einer Kurvenfahrt 200 der Fall, in der sich der Auflieger 102 um eine mit einem Königszapfen 103 als Drehpunkt zusammenfallende Hochachse H um das Zugfahrzeug 101 verschwenkt.

Zum Messen dieses Knickwinkels d ist im Fahrzeug-Gespann 100 ein Stereo-Kamerasystem 1 vorgesehen, das zwei seitlich am Zugfahrzeug 101 angeordnete Kameras 2a, 2b aufweist, die beispielsweise im Bereich eines Rückspiegels 3 des Zugfahrzeuges 101 und dabei in einem Abstand A zuei- nander angeordnet sind (s. Fig. 1 b). Mit den beiden Kameras 2a, 2b wird somit ein Stereo-Kamerasystem 1 ausgebildet, mit dem eine räumliche Ab- bildung eines Fahrzeug-Umfeldes U in einem Erfassungsbereich 4 ermög- licht wird, so dass Tiefen Informationen von Objekten im Erfassungsbereich 4 extrahiert werden können. Der Erfassungsbereich 4 ist hierbei nach hinten in das Fahrzeug-Umfeld U, d.h. in Richtung des Aufliegers 102 ausgerichtet, so dass der Auflieger 102 insbesondere während der Kurvenfahrt 200 zumin- dest teilweise erfasst werden kann.

Der Knickwinkel d kann aus Kamerasignalen S2a, S2b, die von den einzelnen Kameras 2a, 2b ausgegeben werden, in einer Ermittlungseinrich- tung 5 wie folgt ermittelt werden:

Zunächst sind unterschiedliche Koordinatensysteme K1 , K2, K3, K4a, K4b festzulegen, um aus geometrischen Betrachtungen den Knickwinkel d zu erhalten. Demnach ist gemäß Fig. 2a als ein erstes Koordinatensystem K1 ein zugfahrzeugfestes Koordinatensystem vorgesehen, wobei ein erster Ko- ordinatenursprung U 1 des ersten Koo rd i n a te n syste m s K1 in diesem Ausfüh- rungsbeispiel im Schnittpunkt einer Fahrzeuglängsmittelebene 6 mit einer Vorderachse 7 des Zugfahrzeuges 101 liegt. Ausgehend von diesem ersten Koordinatenursprung U1 wird das erste Koordinatensystem K1 in kartesi- schen Koordinaten x1 , y1 , z1 aufgespannt, wobei die Fahrzeuglängsmittel- ebene 6 durch die x1 -z1 -Achsen aufgespannt wird und die y1 -Achse entlang der Vorderachse 7 verläuft.

Ein zweites Koordinatensystem K2 ist durch ein kamerafestes Koordina- tensystem gegeben, wobei das kamerafeste Koordinatensystem dem Stereo- Kamerasystem 1 als Ganzes zugeordnet ist und ein zweiter Koordinatenur- sprung U2 des zweiten Koordinatensystems K2 beispielhaft in einem ersten Projektionszentrum 8a der ersten Kamera 2a angeordnet ist. Ausgehend von diesem zweiten Koordinatenursprung U2 wird das zweite Koordinatensystem K2 in kartesischen Koordinaten x2, y2, z2 wie in Fig. 2b dargestellt aufge- spannt.

Ein drittes Koordinatensystem K3 ist durch ein aufliegerfestes Koordina- tensystem gegeben, wobei ein dritter Koordinatenursprung U3 des dritten Koordinatensystems K3 im Mittelpunkt des Königszapfens 103 des Auflie- gers 102, wie in Fig. 2c dargestellt, liegt und durch kartesische Koordinaten x3, y3, z3 aufgespannt wird. Die z3-Achse im Königszapfen 103 fällt hierbei mit der Hochachse H zusammen, um die sich der Auflieger 102 bei einer Kurvenfahrt dreht.

Ein viertes Koordinatensystem K4a, K4b ist durch ein kartesisches Ko- ordinatensystem in der Ebene eines Bildsensors 9a, 9b der jeweiligen Kame- ra 2a, 2b gegeben, wobei jedem Bildsensor 9a, 9b jeweils ein viertes Koordi- natensystem K4a, K4b zugeordnet ist. Das vierte Koordinatensystem K4a, K4b ist gemäß Fig. 2d ein zweidimensionales Koordinatensystem mit kartesi- schen Koordinaten x4a, y4a bzw. x4b, y4b. Über das vierte Koordinatensys- tem K4a, K4b werden einzelnen Bildpunkten 11 ai, 11 bi, mit i=1 ,... bzw. Pi- xeln des jeweiligen Bildsensors 9a, 9b Koordinaten x4a, y4a bzw. x4b, y4b zugeordnet.

Im Betrieb des Stereo-Kamerasystems 1 wird das Fahrzeug-Umfeld U im Erfassungsbereich 4 durch die Optik der ersten Kamera 2a auf den ersten Bildpunkten 11 ai des ersten Bildsensors 9a abgebildet, so dass je nach Art des ersten Bildsensors 9a am jeweiligen ersten Bildpunkt 11 ai ein erster Bildwert 12ai mit i=1 ,... erzeugt wird. Bei einem CCD-Sensor als erster Bildsensor 9a ist beispielsweise jedem Bildpunkt 11 ai eine Fotodiode zuge- ordnet, die je nach Lichteinfall durch die Abbildung eine bestimmte Ladung erzeugt, wobei die Ladung oder eine dazu proportionale Größe als erster Bildwert 12ai des jeweiligen ersten Bildpunktes 11 ai ausgegeben werden kann. Der erste Bildwert 12ai repräsentiert somit beispielsweise eine Intensi- tät I, die sich auf dem jeweiligen ersten Bildpunkt 11 ai aufgrund der Abbil- dung des Fahrzeug-Umfeldes U auf dem ersten Bildsensor 9a einstellt. Somit kann durch die jeweiligen ersten Bildwerte 12ai eine erste Abbildung 50a des Fahrzeug-Umfeldes U erstellt werden, wobei sich die erste Abbildung 50a auch im vierten Koordinatensystem K4a beschreiben lässt. Entsprechend wird das Fahrzeug-Umfeld U im Erfassungsbereich 4 des Stereo-Kamerasystems 1 durch die Optik der zweiten Kamera 2b auf den zweiten Bildpunkten 11 bi mit i=1 des zweiten Sensors 9b abgebildet und jedem zweiten Bildpunkt 11 bi ein jeweiliger zweiter Bildwert 12bi mit i=1 zugeordnet, so dass eine zweite Abbildung 50b des Fahrzeug-Umfeldes U erzeugt wird, die sich im vierten Koordinatensystem K4b darstellen lässt. Über die Kamerasignale S2a, S2b können die jeweiligen Bildwerte 12ai, 12bi mit der Zuordnung zu den jeweiligen Koordinaten x4a, y4a bzw. x4b, y4b übertragen werden, um die daraus resultierende Abbildung 50a, 50b weiter- verarbeiten zu können.

Der zu ermittelnde Knickwinkel d entspricht dem Winkel, um den das dritte Koordinatensystems K3 relativ zum ersten Koordinatensystem K1 um die z3-Achse bzw. die Hochachse H verdreht ist bzw. dem Winkel zwischen der x1 -Achse und der x3-Achse oder der y1 -Achse und der y3-Achse in Fig.

1. Dieser Winkel bzw. der Knickwinkel d kann aus den Kamerasignalen S2a, S2b der beiden Kameras 2a, 2b ermittelt werden, wenn die Einbauorientie- rung der Kameras 2a, 2b in den Koordinaten x1 , y1 , z1 des ersten Koordina- tensystems K1 bekannt ist und sich der Auflieger 102 im Erfassungsbereich 4 des Stereo-Kamerasystems 1 befindet. Dies erfolgt durch Auswertung der beiden über die Kamerasignale S2a, S2b übertragenen Abbildungen 50a, 50b, die aufgrund des Abstandes A zwischen den Kameras 2a, 2b aus leicht versetzten Blickwinkeln aufgenommen werden, so dass sich festgelegte Ob- jektpunkte Pk mit k=1 ,... am Auflieger 102 mit einer Tiefen Information be- stimmen lassen.

In Fig. 3 ist dazu eine beispielhafte Fahrsituation gezeigt, die von einer der beiden Kameras 2a, 2b aufgenommen wird, da sich der Auflieger 102 während einer Kurvenfahrt 200 im Erfassungsbereich 4 des Stereo- Kamerasystems 1 befindet. Zur Minimierung der verarbeiteten Daten werden zur Ermittlung des Knickwinkels d lediglich Bildpunkte 11 ai, 11 bi in einem bestimmten Bildabschnitt 10a, 10b der Abbildung 50a, 50b der jeweiligen Kamera 2a, 2b betrachtet, wobei der Auflieger 102 in dem Bildabschnitt 10a, 10b zumindest ausschnittsweise abgebildet ist. Die Bildabschnitte 10a, 10b können hierbei in Abhängigkeit eines zu erwartenden Bereiches der jeweili- gen Abbildung 50a, 50b festgelegt werden, in dem der einknickende Auflie- ger 102 normalerweise bei einer Kurvenfahrt 200 abgebildet ist, oder aber über eine Kantenerkennung E, in der die jeweilige Abbildung 50a, 50b nach Kanten abgesucht wird, die als dem Auflieger 102 zugehörig angesehen werden können. Der Bildabschnitt 10a, 10b wird dann entsprechend in einem Bereich um diese erfassten Kanten festgelegt, so dass der Auflieger 102 in ausreichendem Maße erfasst werden kann.

Die Bildabschnitte 10a, 10b der beiden Kameras 2a, 2b korrespondie- ren hierbei miteinander, wobei darunter zu verstehen ist, dass von der zwei- ten Kamera 2b in etwa derselbe Bereich des Fahrzeug-Umfeldes U aufge- nommen wird wie von der ersten Kamera 2a, wobei lediglich leicht versetzte Blickwinkel aufgrund des Abstandes A zwischen den Kameras 2a, 2b vorlie- gen. Die Auswahl der Bildabschnitte 10a, 10b erfolgt somit für beide Abbil- dungen 50a, 50b aufgrund derselben Kriterien, so dass in beiden Bildab- schnitten 10a, 10b in etwa derselbe Bereich des Aufliegers 102 enthalten ist und sich somit eine Tiefen Information von bestimmten ausgewählten Objekt- punkten Pk am Auflieger 102 herleiten lässt. Ist eine Minimierung des Re- chenaufwandes nicht erforderlich, können die Bildabschnitte 10a, 10b auch über die gesamte Abbildung 50a, 50b ausgedehnt sein.

Die Auswahl der Bildabschnitte 10a, 10b erfolgt beispielsweise in der Ermittlungseinrichtung 5, die aus den Kamerasignalen S2a, S2b bzw. den darin enthaltenen Abbildungen 50a, 50b den entsprechenden Bildabschnitt 10a, 10b für die weitere Verarbeitung auswählt. Durch Korrelation der beiden aufgenommenen Bildabschnitte 10a, 10b können die Tiefen Informationen von einzelnen ausgewählten Objektpunkten Pk gewonnen werden. Dazu werden die Bildabschnitte 10a, 10b in der Ermittlungseinrichtung 5 in einem Stereo-Algorithmus SA wie folgt verarbeitet:

Der Stereo-Algorithmus SA sucht in den beiden Bildabschnitten 10a,

10b jeweils nach bestimmten Merkmalen Mak, Mbk, k = 1 , ..., die Objekt- punkten Pk am Auflieger 102 zugeordnet sind, wobei die Merkmale Mak,

Mbk insbesondere durch Intensitätsänderungen dl zwischen benachbarten Bildpunkten 11 ai, 11 bi in den jeweiligen Bildabschnitten 10a, 10b charakteri- siert werden können. Intensitätsänderungen dl ergeben sich in den Bildab schnitten 10a, 10b gemäß Fig. 3 beispielsweise aus der Abbildung einer hin teren Kante 102a des Aufliegers 102, durch Falten 102b in einer Seitenwand 102c des Aufliegers 102, durch Schattierungen 102d auf der Seitenwand 102c oder durch abgebildete Muster 102e, die jeweils mit unterschiedlichen Intensitäten I auf den Bildsensoren 9a, 9b abgebildet werden, da sich diese von der Abbildung der Seitenwand 102c unterscheiden, und darüber als Merkmale Mak, Mbk identifizierbar sind. Als Intensitätsänderung dl wird somit eine erfassbare Änderung in der Intensität I zwischen Pixeln bzw. Bildpunk- ten 11 ai, 11 bi in einem bestimmten Bereich des jeweiligen Bildabschnittes 10a, 10b verstanden, die aufgrund von Strukturänderungen an der Seiten- wand 102c des Aufliegers 102 auftreten.

Jedes identifizierte Merkmal Mak, Mbk wird dabei durch einen Objekt- punkt Pk direkt am Auflieger 102 beschrieben, wobei jeder Objektpunkt Pk auf einem Abbildungspunkt Qak, Qbk auf dem jeweiligen Bildsensor 9a, 9b abgebildet wird, wobei die Abbildungspunkte Qak, Qbk eine Teilmenge der Bildpunkte 11 ai, 11 bi des jeweiligen Bildsensors 9a, 9b darstellen (s. Fig. 4). Die Merkmale Mak, Mbk bzw. die zugehörigen Abbildungspunkte Qak, Qbk können beispielsweise in einer Kantenerkennung E, beispielsweise in einem Canny-Algorithmus, in den Bildabschnitten 10a, 10b identifiziert werden. Derartig können wie in Fig. 4 dargestellt beispielsweise die Objektpunkte Pk im Bereich des Musters 102e auf der Seitenwand 102c im Bildabschnitt 10a, 10b als Merkmale Mak, Mbk bzw. Abbildungspunkte Qak, Qbk auf dem je- weiligen Bildsensor 9a, 9b erfasst werden, wobei die Anzahl k der erkannten Merkmale Mak, Mbk im Bereich des Musters 102e abhängig von der Auflö- sung bzw. der Einstellung der Kantenerkennung E ist.

Weitere Merkmale Mak, Mbk ergeben sich aus dem Bereich der Falte 102b in der Seitenwand 102c, der im Bildabschnitt 10a, 10b liegt, aus dem Bereich der Schattierung 102d, der im Bildabschnitt 10a, 10b liegt, sowie aus dem Bereich des Musters 102e, der im Bildabschnitt 10a, 10b liegt. Somit können über den gesamten jeweiligen Bildabschnitt 10a, 10b mehrere

Merkmale Mak, Mbk bzw. Abbildungspunkte Qak, Qbk erfasst werden, wobei diese Objektpunkte Pk idealerweise auf der gesamten Seitenwand 102c des Aufliegers 102 verteilt sind. Aus den Tiefeninformationen zu diesen Objekt- punkten Pk, kann auf die Orientierung der Seitenwand 102c im Fahrzeug- Umfeld U bzw. relativ zum Zugfahrzeug 101 und darüber auf den Knickwinkel d geschlossen werden.

Um dies zu erreichen, sind die Merkmale Mak, Mbk bzw. die Abbil- dungspunkte Qak, Qbk aus den Bildabschnitten 10a, 10b beider Kameras 2a, 2b zu korrelieren:

Wurde demnach auf die oben beschriebene Weise in dem ersten Bildab- schnitt 10a ein bestimmtes erstes Merkmal Mak identifiziert und diesem ers- ten Merkmal Mak ein erster Abbildungspunkt Qak auf dem ersten Bildsensor 9a zugeordnet, so wird der diesem ersten Abbildungspunkt Qak zugehörige Objektpunkt Pk am Auflieger 102 anschließend im zweiten Bildabschnitt 10b der zweiten Abbildung 50b ebenfalls gesucht, d.h. dem jeweiligen Objekt- punkt Pk wird ein zweiter Abbildungspunkt Qbk auf dem zweiten Bildsensor 9b zugeordnet. Diese Zuordnung wird für jedes in dem ersten Bildabschnitt 10a erkannten ersten Merkmals Mak mit dem laufenden Index k durchge- führt. Diese Zuordnung erfolgt nach dem Prinzip der Epipolargeometrie, die in Fig. 4 anhand eines Objektpunktes Pk bzw. eines Merkmals Mak, Mbk per- spektivisch veranschaulicht ist. Demnach ist einem bestimmten ersten Abbil- dungspunkt Qak im ersten Bildabschnitt 10a ein entsprechender Objektpunkt Pk im Fahrzeug-Umfeld U zugeordnet, z.B. ein Punkt des Muster 102e am Auflieger 102, aus dem eine Intensitätsänderung dl von der Kantenerken- nung E erfasst wurde. Um diesen Objektpunkt Pk im zweiten Bildabschnitt 10b der zweiten Abbildung 50b in Form eines zweiten Abbildungspunktes Qbk bzw. eines zweiten Merkmals Mbk zu finden, wird zwischen dem jeweili- gen Objektpunkt Pk und dem ersten Projektionszentrum 8a der ersten Kame- ra 2a eine erste Verbindungslinie V1 gezogen und zwischen den beiden Pro- jektionszentren 8a, 8b der beiden Kameras 2a, 2b eine zweite Verbindungs- linie V2. Die beiden Verbindungslinien V1 , V2 spannen eine Epipolarebene 13 auf, die die beiden Bildsensoren 9a, 9b jeweils in einer Epipolarlinie 14a, 14b schneidet. Der bereits identifizierte erste Abbildungspunkt Qak in dem ersten Bildabschnitt 10a liegt dabei auf der ersten Epipolarlinie 14a des ers- ten Bildsensors 9a.

Um den dem Objektpunkt Pk zugeordneten zweiten Abbildungspunkt Qbk auf dem zweiten Bildsensor 9b zu finden, wird die zweite Epipolarlinie 14b des zweiten Bildsensors 9b nach diesem zweiten Abbildungspunkt Qbk abgesucht. Dazu werden beispielsweise für die zweiten Bildpunkte 11 bi auf dem zweiten Bildsensor 9b, die auf der zweiten Epipolarlinie 14b liegen, In- tensitäten I bzw. damit zusammenhängende zweite Bildwerte 12bi ermittelt. Stimmen diese mit den Intensitäten I bzw. den ersten Bildwerten 12ai auf der ersten Epipolarlinie 14a beim ersten Abbildungspunkt Qak überein oder sind diesen ähnlich, so kann darauf geschlossen werden, dass der jeweilige Ob- jektpunkt Pk am entsprechenden zweiten Bildpunkt 11 bi auf dem zweiten Sensor 9b abgebildet wird, so dass darüber der zweite Abbildungspunkt Qbk identifiziert werden kann. Ist eine eindeutige Zuordnung darüber nicht mög- lich, können alternativ oder ergänzend auch erste Bildwerte 12ai von direkt benachbarten ersten Bildpunkten 11 ai um den ersten Abbildungspunkt Qak mit zweiten Bildwerten 12bi von zweiten Bildpunkten 11 bi direkt benachbart zu zweiten Bildpunkten 11 bi auf der zweiten Epipolarlinie 14b miteinander verglichen werden, um den zweiten Abbildungspunkt Qbk im zweiten Bildab- schnitt 10b zu identifizieren.

Um diesen Vorgang ausführen zu können, ist der Abstand A zwischen den Kameras 2a, 2b bzw. den Projektionszentren 8a, 8b der Kameras 2a, 2b genau zu ermitteln, sowie eine Kalibrierung der Kameras 2a, 2b durchzufüh- ren, so dass die Epipolarebene 13 sowie die Epipolarlinien 14a, 14b in ein- deutiger Weise ermittelt werden können.

Nachdem die Abbildungspunkte Qak, Qbk eines erkannten Merkmals Mak, Mbk für beide Bildabschnitte 10a, 10b erfasst wurden, kann dem zuge- hörigen Objektpunkt Pk eine Tiefen Information bezüglich des kamerafesten zweiten Koordinatensystems K2 zugeordnet werden, wobei dazu die Abbil- dungspunkte Qak, Qbk wie folgt miteinander korreliert werden:

Zunächst werden die beiden Bildabschnitte 10a, 10b mit den jeweiligen Abbildungspunkten Qak, Qbk rektifiziert. Dazu werden die Bildabschnitte 10a, 10b mitsamt des vierten Koordinatensystems K4a, K4b virtuell derartig um die jeweiligen Projektionszentren 8a. 8b gedreht, dass diese wie in Fig. 5a perspektivisch dargestellt parallel zueinander bzw. in einer Ebene liegen, so dass rektifizierte Bildabschnitte 16a, 16b gebildet werden. Die Drehung erfolgt über eine festgelegte Projektionsmatrix, die auch die Abbildungspunk- te Qak, Qbk entsprechend in rektifizierte Abbildungspunkte Qak_r, Qbk_r transformiert. Dadurch wird simuliert, dass die beiden Kameras 2a, 2b exakt parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei daraus auch folgt, dass die Epi polarlinien 14a, 14b aufeinanderliegen und die rektifizierten Abbildungspunk- te Qak_r, Qbk_r somit in derselben Bildzeile des jeweiligen Bildsensors 9a, 9b liegen. Gleichzeitig liegen die Projektionszentren 8a, 8b vorzugsweise mittig im jeweiligen rektifizierten Bildabschnitt 16a, 16b. Den rektifizierten Abbildungspunkten Qak_r, Qbk_r kann in den rektifizierten Bildabschnitten 16a, 16b jeweils eine rektifizierte Koordinate x4a_r, x4b_r bzw. y4a_r, y4b_r in einem rektifizierten vierten Koordinatensystem K4a_r, K4b_r zugeordnet werden, wobei die rektifizierten Abbildungspunkte Qak_r, Qbk_r in diesem dieselben vertikalen Koordinaten aufweisen, d.h. y4a_r = y4b_r.

Damit kann nun wie in Fig. 5b dargestellt ein Objekt-Abstand APk als Tiefen Information zum jeweiligen Objektpunkt Pk ermittelt werden, wobei der Objekt-Abstand APk den Abstand im Raum zwischen dem Objektpunkt Pk und der zweiten Verbindungslinie V2 zwischen den beiden Projektionszen- tren 8a, 8b angibt. Fig. 5b stellt hierbei die Situation aus Fig. 5a in einer Draufsicht dar, d.h. die y4a_r- bzw. y4b_r-Achsen ragen aus der Fig. 5b her- aus und die rektifizierten Bildabschnitt 16a, 16b schneiden die Figurenebene senkrecht. Der Objekt-Abstand APk ist somit die z2-Koordinate des tiefen- aufgelösten Objektpunktes Pk im zweiten Koordinatensystem K2, dessen zweiter Ursprung U2 im ersten Projektionszentrum 8a der ersten Kamera 2a festgelegt wurde. Der Objekt-Abstand APk folgt durch eine Triangulation un- ter Berücksichtigung des Strahlensatzes aus:

APk = A x B / Wk, mit einer Brennweite B sowie einer dem Objektpunkt Pk zugeordneten Dispa- rität Wk mit k = 1 , ..., wobei die Disparität Wk aus einer Differenz von Abbil- dungsabständen Fak, Fbk mit k=1 , ... folgt aus Wk = Fak - Fbk. Die Abbil- dungsabstände Fak, Fbk geben hierbei gemäß Fig. 5b den Abstand zwi- schen dem jeweiligen Projektionszentrum 8a, 8b und dem rektifizierten Ab- bildungspunkt Qak_r, Qbk_r im jeweiligen rektifizierten Bildabschnitt 16a, 16b in der x4a_r bzw. x4b_r-Richtung des jeweiligen rektifizierten vierten Koordi- natensystems K4a_r, K4b_r an. Die Abbildungsabstände Fak, Fbk können gemäß dieser Ausführung nach der Rektifizierung der Bildabschnitte 10a, 10b aus den Koo rdinatenwerten x4a_r bzw. x4b_r des jeweiligen rektifizier- ten Abbildungspunktes Qak_r, Qbk_r unter Kenntnis der Lage der Projekti- onszentren 8a, 8b (vorzugsweise mittig) im jeweiligen rektifizierten vierten Koordinatensystem K4a_r, K4b_r gewonnen werden, wobei die Lage der Projektionszentren 8a, 8b aus einer Kalibrierung folgt. Die Brennweite B gibt den Abstand der Projektionszentren 8a, 8b zum Bildsensor 9a, 9b bzw. zum rektifizierten Bildabschnitt 16a, 16b in z2-Richtung an, wobei die Brennweite B hier für beide Kameras 2a, 2b identisch ist. Liegen für die beiden Kameras 2a, 2b unterschiedliche Kameraparameter vor, ist die Ermittlung der Abbil- dungsabstände Fak, Fbk entsprechend anzupassen.

Mit diesem Objekt- Ab stand APk bzw. der z2-Koordinate im zweiten Koordi- natensystem K2 lässt sich der jeweilige Objektpunkt Pk im zweiten Koordina- tensystem K2 unter der Voraussetzung, dass der zweite Ursprung U2 im ers- ten Projektionszentrum 8a liegt, folgendermaßen darstellen:

(x2, y2, z2) _Pk = APk x T x (x4a_r/B, y4a_r/B, 1 ), wobei T eine T ransformationsmatrix angibt, die die rektifizierten Koordinaten x4a_r, y4a_r des Objektpunktes Pk aus dem rektifizierten vierten Koordina- tensystem K4a_r zunächst in das vierte Koordinatensystem K4a und an- schließend in das kamerafeste zweite Koordinatensystem K2 mit dem zwei- ten Ursprung U2 im ersten Projektionszentrum 8a transformiert. Die Trans- formationsmatrix T besteht somit aus zwei Abbildungsmatrizen, wobei die eine Abbildungsmatrix (invers) auch für die Rektifizierung des Bildabschnittes 10a, 10b in den rektifizierten Bildabschnitt 16a, 16b angewendet wird und die andere Abbildungsmatrix (K4a => K2) aus einem Kalibriervorgang der Kame- ras 2a, 2b folgt.

Aufgrund der bekannten Einbauposition und des Einbauwinkels der Kameras 2a, 2b am Zugfahrzeug 101 und somit der Lage des kamerafesten zweiten Koordinatensystems K2 im ersten Koo rdinatensystem K1 können die im zweiten Koo rdinatensystem K2 ermittelten Koordinaten x2, y2, z2 des Ob- jektpunktes Pk in das zugfahrzeugfeste erste Koordinatensystem K1 nach einfachen geometrischen Betrachtungen mit einer weiteren Abbildungsmatrix transformiert werden, so dass daraus die Orientierung der durch die Objekt- punkte Pk beschriebenen Seitenwand 102c im ersten Koordinatensystem K1 ermittelt werden kann. Da die z1 -Koordinate des Objektpunktes Pk im ersten Koordinatensystem K1 bei einer Drehung des Aufliegers 102 um die Hoch- achse H vernachlässigt werden kann bzw. diese z1 -Koordinate keine weitere Information bezüglich einer Orientierung der Seitenwand 102c bzw. der Dre- hung des Aufliegers 102 um die Hochachse H liefern kann, werden im Fol- genden lediglich die x1 , y1 -Koordinaten des Objektpunktes Pk im ersten Ko- ordinatensystem K1 betrachtet. Somit findet eine Reduzierung der Objekt- punkte Pk in den zweidimensionalen Raum bzw. in eine Ebene 30 (s. Fig. 6) statt, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die x1 , y1 -Achsen des ersten Koordinatensystems K1 aufgespannt wird.

Für die weitere Betrachtung werden nach der beschriebenen Systema- tik unterschiedliche Merkmale Mak, Mbk in den Bildabschnitten 10a, 10b der beiden Kameras 2a, 2b des Stereo-Kamerasystems 1 und für diese Merkma- le Mak, Mbk die x1 , y1 -Koordinaten der jeweils zugehörigen Objektpunkte Pk im ersten Koordinatensystem K1 erfasst. Wenn sich die zugehörigen Objekt- punkte Pk entlang der Seitenwand 102c des Aufliegers 102 im Bildabschnitt 10a, 10b in etwa gleichmäßig verteilen, entsteht eine in Fig. 6 dargestellte Punktwolke 15 von auf den zweidimensionalen Raum bzw. in die Ebene 30 reduzierten Objektpunkten Pk im ersten Koordinatensystem K1 mit den Ko- ordinaten x1 , y1 , wobei die Objektpunkte Pk die Orientierung der Seitenwand 102c des Aufliegers 102 im ersten Koordinatensystem K1 repräsentieren.

Aufgrund von Rauscheinflüssen und Ungenauigkeiten sowie ggf. Un- ebenheiten in der Seitenwand 102c wird diese durch die Punktewolke 15 nicht exakt in einer Gerade abgebildet. Aufgrund dessen wird eine Regressi- onsgerade bzw. Ausgleichsgerade C durch die Punktewolke 15 gelegt. Ist die Seitenwand 102c des Aufliegers 102 parallel oder zumindest im Wesentli- chen parallel zur x3-Achse des dritten Koordinatensystems K3 ausgerichtet, folgt der Knickwinkel d unmittelbar aus einem Ausgleichswinkel g zwischen der Ausgleichsgerade C und einer Bezugsachse C1 , die gemäß diesem Aus- führungsbeispiel der x1 -Achse des ersten Koordinatensystems K1 (s. Fig. 1 a und Fig. 6) entspricht. Alternativ kann auch die y1 -Achse des ersten Koordi- natensystems K1 als Bezugsachse C1 gewählt werden, wobei dann der Knickwinkel d entsprechend aus 90° - g folgt. Der Ausgleichswinkel g kann hierbei mathematisch aus geometrischen Betrachtungen ermittelt werden, wenn für die Ausgleichsgerade C eine entsprechende vektorielle Darstellung im ersten Koordinatensystem K1 angesetzt wird.

Die Ausgleichsgerade C wird derartig gewählt, dass eine Summe aller Abstände der Objektpunkte Pk zur Ausgleichsgeraden C minimiert ist (Least Squares Optimierung) und die Ausgleichsgerade C durch einen Schwerpunkt der Punktewolke 15 verläuft.

Verläuft die Seitenwand 102c nicht in einer Ebene bzw. weist der Auf- lieger 102 keine Seitenwand 102c auf (z.B. Autotransporter), kann auch vor- ab eine Kalibrierung durchgeführt werden, in der während einer Geradeaus- fahrt 201 eine Ausgleichsgerade C durch die erfassten Objektpunkte Pk am Auflieger 102 gelegt wird und ein Kalibrier-Ausgleichswinkel gK zwischen der Ausgleichsgerade C und der jeweiligen zugfahrzeugfesten Bezugsachse C1 ermittelt wird. Dieser Kalibrier-Ausgleichswinkel gK wird anschließend als Bezugswinkel festgelegt und von dem während einer Kurvenfahrt 200 ermit telten Ausgleichswinkel g abgezogen, um den Knickwinkel d zu erhalten.

Weiterhin kann gemäß Fig. 8 vorgesehen sein, in einem abbildenden Verfahren mit lediglich einer Kamera, beispielsweise der ersten Kamera 2a, aus den ersten Abbildungspunkten Qak einen Knickwinkel d abzuschätzen. Demnach ist vorgesehen, zunächst die hintere Kante 102a des Aufliegers 102 in einer Kantenerkennung E wie oben beschrieben zu ermitteln und die- ser hinteren Kante 102a erste Abbildungspunkte Qak auf dem ersten

Bildsensor 9a zuzuordnen, die die jeweiligen Objektpunkte Pk auf der hinte- ren Kante 102a abbilden.

Da die Einbauposition der ersten Kamera 2a am Fahrzeug-Gespann 100 bekannt ist, kann durch geometrische Betrachtungen ein Abbildungswin- kel n (s. Fig. 8) ermittelt werden, der den (Azimut-)Winkel eines Objektpunk- tes Pk an der hinteren Kante 102a in der x2-z2-Ebene (s. Fig. 2b) des kame- rafesten zweiten Koordinatensystems K2 angibt. Dieser Abbildungswinkel n folgt aus n = arctan (L/B) (Lochkameramodell), wobei L die in Fig. 3 darge- stellte Strecke auf dem ersten Bildsensor 9a im vierten Koordinatensystem K4a zwischen der abgebildeten hinteren Kante 102a und einer Schnittlinie 150 angibt und B die Brennweite der ersten Kamera 2a ist. Die Strecke L ist somit der Abstand zwischen den beiden Geraden 102a und 150 auf dem Bildsensor 9a, der unmittelbar aus den x4a, y4a-Koordinaten der jeweils zu- geordneten ersten Abbildungspunkte Qak ermittelt werden kann, nachdem die beiden Geraden 102a, 150 erfasst sind.

Die Schnittlinie 150 wird hierbei durch Objektpunkte Pk auf der Auflie- ger-Seitenwand 102c gebildet, deren Koordinaten auf der y2-Achse des ka- merafesten zweiten Koordinatensystems K2 liegen. Darüber kann die Schnittlinie 150 im zweiten bzw. vierten Koo rdinatensystem K2, K4a festge- legt werden. Die hintere Kante 102a folgt aus der Kantenerkennung E.

Für den berechneten Abbildungswinkel n kann über tan(n) = Px2/Pz2 nun das Verhältnis der Werte der beiden Punktkoordinaten Px2 und Pz2 (s. Fig. 8) im zweiten Koordinatensystem K2 ermittelt werden. Um daraus die absoluten Werte der Punktkoordinaten Px2, Pz2 zu ermitteln, wird zunächst über eine vorab durchgeführte Kalibrierung die Höhe L6 (s. Fig. 3) der hinte- ren Kante 102a im vierten Koordinatensystem K4a abgeschätzt. Diese ändert sich je nach Abstand der hinteren Kante 102 relativ zur ersten Kamera 2a, d.h. in Abhängigkeit der Punktekoordinate Pz2. Über die Kalibrierung kann somit der Wert der Punktekoordinate Pz2 erhalten werden und über das obi- ge Verhältnis tan(n) auch die Punktekoordinate Px2, so dass der Objektpunkt Pk an der hinteren Kante 102a in den Koordinaten des zweiten Koordinaten- systems K2 bekannt ist.

In Kenntnis der Abmessungen L2, L3 des Aufliegers 102 sowie des Einbauwinkels n1 der ersten Kamera 2a und den Versätzen L1 , L4, L5 der Koordinatenursprünge U1 , U2, U3 zueinander, lassen sich die Punktkoordi- naten Px2, Pz2 im zweiten Koordinatensystem K2 über eine Verkettung von Koordinatensystemen im aufliegerfesten dritten Koordinatensystem K3 dar- stellen. Dies erfolgt durch eine Transformation der Punktekoordinaten Px2, Pz2 über eine T ransformationsmatrix T in die Punktekoordinaten Py3, Px3:

(Pz2, Px2) = T x (Px3, Py3) = T x (L2, L3) wobei T eine 4x4 T ransformationsmatrix und (Px3, Py3) einen Vektor mit den Punktekoordinaten des Objektpunktes Pk an der hinteren Kante 102a im dritten Koordinatensystem K3 angeben. Die T ransformationsmatrix T wird hierbei gebildet aus zwei Matrizen, wobei eine der Matrizen die Punkte des kamerafesten zweiten Koordinatensystems K2 in das zugfahrzeugfeste erste Koordinatensystem K1 transformiert und die andere Matrix die Punkte des aufliegerfesten dritten Koordinatensystems K3 in das erste Koordinaten- system K1. Beide Matrizen sind Drehmatrizen, da zum einen eine Verdre- hung zwischen K1 und K2 um den Einbauwinkel n1 vorliegt und zwischen K1 und K3 eine Verdrehung um den gesuchten Knickwinkel d. Über die T ransformationsmatrix T ergibt sich demnach aus geometri- schen Betrachtungen:

/ L2 cos(nl— d) + L 3 sin(nl— d) + (LI— 4) cos(nl)— L5 sin(nl) \ \—L2 sin(nl— d) + L3 cos(nl— d)— (LI— 4) sin(nl)— LS cos(nl)/

In dieser Gleichung ist lediglich der Knickwinkel d unbekannt, so dass folgt:

wobei

k _t = (LI — L ) cos(nl)— LS sin(nl) fc ₂ = —(LI— 14) sin(nl)— LS cos(nl)

Eine derartige Berechnung kann nicht nur für die hintere Kante 102a er folgen, sondern auch für weitere Strukturen auf der Seitenwand 102c des Aufliegers 102, für die die Punktekoordinaten im dritten Koordinatensystem K3 bekannt sind und die von der Kamera 2a erfassbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß Fig. 7 beispielsweise wie folgt ausgeführt werden:

Nachdem die Ermittlungseinrichtung 5 zur Ermittlung des Knickwinkels d in einem anfänglichen Schritt StO initialisiert wurde und ggf. auch eine Ka- librierung durch Ermitteln eines Kalibrier-Ausgleichswinkels gK stattgefunden hat, werden in einem ersten Schritt St1 von den beiden Kameras 2a, 2b Ab- bildungen 50a, 50b über den jeweiligen Bildsensor 9a, 9b aufgenommen und über die Kamerasignale S2a, S2b an die Ermittlungseinrichtung 5 ausgege- ben.

In einem zweiten Schritt St2 werden die Abbildungen 50a, 50b in dem Stereo-Algorithmus SA wie oben beschrieben verarbeitet, wobei dazu in ei- nem ersten optionalen Zwischenschritt St2a Bildabschnitte 10a, 10b der Ab- bildungen 50a, 50b ausgewählt werden, in denen der Auflieger 102 abgebil- det ist. In einem zweiten Zwischenschritt St2b werden anschließend Merkma- le Mak, Mbk aus den beiden Bildabschnitten 10a, 10b beispielsweise in einer Kantenerkennung E erfasst und die Abbildungspunkte Qak, Qbk mit Hilfe der Epipolargeometrie zu jedem Merkmal Mak, Mbk in beiden Bildabschnitten 10a, 10b ermittelt. Anschließend werden in einem dritten Zwischenschritt St2c die rektifizierten Bildabschnitte 16a, 16b gebildet und in einem vierten Zwischenschritt St2d die Objekt-Abstände APk der den Merkmalen Mak, Mbk zugeordneten Objektpunkte Pk aus den rektifizierten Abbildungspunkten Qak_r, Qbk_r im rektifizierten Bildabschnitt 16a, 16b ermittelt. Daraus wird der Objektpunkt Pk in einem folgenden Schritt St2e im kamerafesten zweiten Koordinatensystem K2 samt Tiefen Information ermittelt. Der Stereo- Algorithmus SA zum Extrahieren einer Tiefen Information von den Merkmalen Mak, Mbk zugeordneten Objektpunkten Pk aus den beiden Abbildungen 50a, 50b ist damit abgeschlossen. Der Stereo-Algorithmus SA wird für eine belie bige Anzahl k an erkannten Merkmalen Mak, Mbk ausgeführt, wobei die An- zahl k vorab begrenzt werden kann, um die Geschwindigkeit der Bearbeitung festzulegen.

In einem dritten Schritt St3 werden die im Stereo-Algorithmus SA ermit- telten Objektpunkte Pk aus dem kamerafesten zweiten Koo rdinatensystem K2 in das zugfahrzeugfeste erste Koordinatensystem K1 überführt. In einem vierten Schritt St4 werden die Objektpunkte Pk im ersten Koordinatensystem K1 auf eine Ebene in den x1 , y1 -Koordinaten reduziert, d.h. die Koordinate parallel zur Hochachse H, um die sich der Auflieger 102 dreht, entfällt. Aus allen reduzierten Objektpunkten Pk wird in einem fünften Schritt eine Punk- tewolke 15 gebildet, durch die eine Ausgleichsgerade C gelegt wird. In einem abschließenden sechsten Schritt St6 wird der Ausgleichswinkel g zwischen der Ausgleichsgerade C, die in etwa parallel zur x3-Achse des Aufliegers 103 liegt, und der Bezugsachse C1 , die beispielsweise durch die x1 -Achse des ersten Koordinatensystems K1 gebildet wird, ermittelt. Dieser Ausgleichswin- kel g entspricht ggf. unter Berücksichtigung des Kalibrier-Ausgleichswinkels gK dem Knickwinkel d, wenn davon ausgegangen wird, dass die Objektpunk- te Pk gleichmäßig auf der Seitenwand 102c des Aufliegers 102 verteilt sind und die Seitenwand 102c in etwa parallel zur x3-Achse des aufliegerfesten dritten Koordinatensystems K3 verläuft.

Der Knickwinkel d kann von der Ermittlungseinrichtung 5 im Fahrzeug- Gespann 100 für eine entsprechende Anwendung, z.B. ein Stabilitätssystem (ESC, EBS, etc.) oder eine Navigation, bereitgestellt werden. Insbesondere kann aus dem zeitlichen Verhalten des Knickwinkels d auch eine Knick- Geschwindigkeit vd und/oder eine Knick-Beschleunigung ad ermittelt werden, um auf das Verhalten des Fahrzeug-Gespanns 100 während einer Kurven- fahrt schließen zu können.

Nach dem sechsten Schritt St6 beginnt das Verfahren von vor, um eine ständige Abfrage des Knickwinkels d in bestimmten Zeitintervallen zu ermög- lichen.

Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)

1 Stereo-Kamerasystem

2a, 2b Kamera

3 Rückspiegel

4 Erfassungsbereich

5 Ermittlungseinrichtung

6 Fahrzeuglängsmittelebene

7 Fahrzeugachse

8a, 8b Projektionszentrum der jeweiligen Kamera 2a, 2b 9a erster Bildsensor der ersten Kamera 2a

9b zweiter Bildsensor der zweiten Kamera 2b

10a erster Bildabschnitt

10b zweiter Bildabschnitt

1 1 ai erste Bildpunkte des ersten Bildsensors 9a

1 1 bi zweite Bildpunkte des zweiten Bildsensors 9b

12ai erste Bildwerte der jeweiligen ersten Bildpunkte 1 1 ai 12bi zweite Bildwerte der jeweiligen zweiten Bildpunkte 1 1 bi 13 Epipolarebene

14a erste Epipolarlinie des ersten Bildsensors 9a

14b zweite Epipolarlinie des zweiten Bildsensors 9b

15 Punktewolke

16a erster rektifizierter Bildabschnitt

16b zweiter rektifizierter Bildabschnitt

30 Ebene

50a erste Abbildung

50b zweite Abbildung

100 Fahrzeug-Gespann

101 Zugfahrzeug

102 Auflieger

102a hintere Kante des Aufliegers 102 102b Falte an der Seitenwand 102c

102c Seitenwand des Aufliegers 102

102d Schattierungen an der Seitenwand 102c

102e Muster an der Seitenwand 102c

103 Königszapfen/Drehpunktl 50 Schnittlinie

200 Kurvenfahrt

201 Geradeausfahrt

A Abstand zwischen den Projektionszentren 8a, 8b

APk Objekt-Abstand

ad Knick-Beschleunigung

B Brennweite

C Ausgleichsgerade

C1 Bezugsachse

d Knickwinkel

dl Intensitätsänderung

E Kantenerkennung

Fak, Fbk Abbildungsabstände

g Ausgleichswinkel

gK Kalibrier-Ausgleichswinkel

H Hochachse

I Intensität

K1 erstes Koordinatensystem (zugfahrzeugfest)

K2 zweites Koordinatensystem (kamerafest)

K3 drittes Koordinatensystem (aufliegerfest)

K4a, K4b viertes Koordinatensystem (Bildsensor 9a, 9b) K4a_r, K4b_r rektifiziertes viertes Koordinatensystem

L Abstand zwischen den Geraden 102a, 150

L1 , L4, L5 Versätzen zwischen KoordinatenursprüngenL2, L3

Abmessungen des Aufliegers 102

L6 Höhe der hinteren Kante 102a Mak, Mbk Merkmale im jeweiligen Bildabschnitt 10a, 10b n Abbildungswinkel

n1 Einbauwinkel der Kamera 2a

Pk Objektpunkt

Pz2, Px2 Punktekoordinaten im zweiten Koordinatensystem K2 Px3, Py3 Punktekoordinaten im dritten Koordinatensystem K3 Qak erster Abbildungspunkt

Qbk zweiter Abbildungspunkt

Qak_r rektifizierter erster Abbildungspunkt

Qbk_r rektifizierter zweiter Abbildungspunkt

S2a, S2b Kamerasignale

SA Stereo-Algorithmus

T T ransformationsmatrix

u Fahrzeug-Umfeld

U1 erster Koordinatenursprung in K1

U2 zweiter Koordinatenursprung in K2

U3 dritter Koordinatenursprung in K3

V1 , V2 Verbindungslinien

vd Knick-Geschwindigkeit

Wk Disparität bezüglich des Objektpunktes Pk

x1 , y1 , z1 Koordinaten des ersten Koordinatensystems K1 x2, y2, z2 Koordinaten des zweiten Koordinatensystems K2 x3, y3, z3 Koordinaten des dritten Koordinatensystems K3 x4a, y4a; x4b, y4b Koordinaten des jeweiligen vierten Koordinatensystems

K4a; K4b

x4a_r, y4a_r; x4b_ , y4b_r Koordinaten des jeweiligen rektifizierten vierten Koordinatensystems K4a_r; K4b_r