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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR CALIBRATING AT LEAST ONE VEHICLE SENSOR ARRANGED IN A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/184475
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for calibrating at least one vehicle sensor arranged in a vehicle is proposed, having the steps of providing the vehicle in a calibration area, detecting a vehicle position in a spatially fixed coordinate system by means of an optical detection system arranged in the calibration area, determining a position of the relevant vehicle sensor in the spatially fixed coordinate system, arranging a calibration object in a detection field of the relevant vehicle sensor in the calibration area, detecting a calibration object position in the spatially fixed coordinate system by means of the optical detection system, transforming the calibration object position into an estimated vehicle-sensor-fixed coordinate system in order to obtain a first relative position, detecting the position of the calibration object by means of the vehicle sensor in the vehicle-sensor-fixed coordinate system as a second relative position, calculating intrinsic and/or extrinsic calibration parameters from a comparison between the first relative position and the second relative position, and storing the calibration parameters in the relevant vehicle sensor and/or in an electronic unit coupled to the relevant vehicle sensor.

Inventors:
SALEM REYDAN (HU)
BEDNARIK ROBERT (HU)
ERDEI BENCE (HU)
LEIKERT REINER (DE)
MAINARDI DIEGO (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/054130
Publication Date:
September 09, 2022
Filing Date:
February 18, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G06T7/80
Domestic Patent References:
WO2019179575A12019-09-26
Foreign References:
US20180058882A12018-03-01
EP3751519A12020-12-16
EP3621037A12020-03-11
DE102010062696A12012-06-14
DE102018216104A12020-03-26
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren (24) zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug (4) angeordneten Fahrzeugsensors (6), aufweisend die Schritte:

Bereitstellen (26) des Fahrzeugs (4) in einem Kalibrierungsraum (8), Erfassen (28) einer Fahrzeugposition in einem raumfesten Koordinatensystem mittels eines in dem Kalibrierungsraum (8) angeordneten optischen Erfassungssystems,

Ermitteln (30) einer Position des betreffenden Fahrzeugsensors (6) in dem raumfesten Koordinatensystem,

Anordnen (32) eines Kalibrierungsobjekts (20) in einem Erfassungsfeld des betreffenden Fahrzeugsensors (6) in dem Kalibrierungsraum (8), Erfassen (34) einer Kalibrierungsobjektposition in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des optischen Erfassungssystems, Transformieren (36) der Kalibrierungsobjektposition in ein geschätztes fahrzeugsensorfestes Koordinatensystem zum Erhalten einer ersten Relativposition,

Erfassen (38) der Position des Kalibrierungsobjekts (20) durch den Fahrzeugsensor (8) in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem als zweite Relativposition,

Berechnen (40) intrinsischer und/oder extrinsischer Kalibrierungsparameter aus einem Vergleich zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition, und Speichern (42) der Kalibrierungsparameter in dem betreffenden Fahrzeugsensor (6) und/oder einer mit dem betreffenden Fahrzeugsensor (6) gekoppelten Elektronikeinheit.

2. Verfahren (24) nach Anspruch 1, ferner aufweisend automatisches Bewegen (44) des Kalibrierungsobjekts (20) in eine vorgegebene Relativposition zu dem betreffenden Fahrzeugsensor (6).

3. Verfahren (24) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erfassen (28) der Fahrzeugposition das Anordnen (46) von Markierungselementen an vorbestimmten Positionen des Fahrzeugs umfasst, wobei die Markierungselemente durch das optische Erfassungssystem identifizierbar sind.

4. Verfahren (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen (28) der Fahrzeugposition das Erfassen (48) von Konturen des Fahrzeugs umfasst, welche auf Basis von geometrischen Daten des Fahrzeugs identifiziert werden.

5. Verfahren (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen (38) der Position des Kalibrierungsobjekts (20) durch den Fahrzeugsensor (6) in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem ferner das Abgeben (50) eines punktförmigen Lichtsignals von dem Kalibrierungsobjekt (20), das Erfassen (52) des punktförmigen Lichtsignals und das Ermitteln (54) einer Entfernung und/oder Richtung des Kalibrierungsobjekts (20) umfasst.

6. Verfahren (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend nach Kalibrierung eines ersten Fahrzeugsensors (6) das automatische Bewegen (44) des Kalibrierungsobjekts (20) in eine vorgegebene Relativposition für mindestens einen nachfolgenden Fahrzeugsensor (6) und Durchführen einer Kalibrierung des mindestens einen nachfolgenden Fahrzeugsensors (6).

7. System (2) zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug (4) angeordneten Fahrzeugsensors (6), aufweisend: einen Kalibrierungsraum (8), ein Kalibrierungsobjekt (20), und ein in dem Kalibrierungsraum (8) angeordnetes, raumfestes optisches Erfassungssystem mit mindestens einer optischen Erfassungseinheit (10) und einer damit koppelbaren Prozessoreinheit (12), wobei die Prozessoreinheit (12) dazu ausgebildet ist, eine Fahrzeugposition eines Fahrzeugs (4) in einem raumfesten Koordinatensystem mittels des in dem Kalibrierungsraum (8) angeordneten optischen Erfassungssystems zu ermitteln, eine Position des betreffenden Fahrzeugsensors (6) in dem raumfesten Koordinatensystem zu ermitteln, eine Kalibrierungsobjektposition des in einem Erfassungsfeld des betreffenden Fahrzeugsensors angeordneten Kalibrierungsobjekts (20) in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des optischen Erfassungssystems zu erfassen, die Kalibrierungsobjektposition in ein geschätztes fahrzeugsensorfestes Koordinatensystem zum Erhalten einer ersten Relativposition zu transformieren, intrinsische und/oder extrinsische Kalibrierungsparameter aus einem Vergleich zwischen der ersten Relativposition und einer zweiten Relativposition zu berechnen, wobei die zweite Relativposition durch den Fahrzeugsensor (6) in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem ermittelt ist, und die Kalibrierungsparameter in dem betreffenden Fahrzeugsensor (6) und/oder einer mit dem betreffenden Fahrzeugsensor (6) gekoppelten Elektronikeinheit zu speichern.

8. System (2) nach Anspruch 7, ferner aufweisend eine Bewegungsvorrichtung zum Halten und Bewegen des Kalibrierungsobjekts an einer vorgegebenen Position in dem Kalibrierungsraum.

9. System (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Kalibrierungsobjekt (20) ferner eine punktförmige Lichtquelle zum Abgeben eines punktförmigen Lichtsignals aufweist, zum Ermitteln einer Entfernung und/oder Richtung des Kalibrierungsobjekts (20) von dem betreffenden Fahrzeugsensor (6) umfasst.

10. System (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Bewegungsvorrichtung (14) mindestens eine Schiene (16) umfasst, an der bewegbar das Kalibrierungsobjekt (20) gehalten ist.

Description:
Beschreibung

Titel:

Verfahren und System zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug angeordneten Fahrzeugsensors

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug angeordneten Fahrzeugsensors

Stand der Technik

Moderne Kraftfahrzeuge weisen oftmals eine Reihe von Sensoren auf, die den Fahrer bei der Erkennung der Umgebung unterstützen. Beispielsweise ist die Verwendung von Kameras, eines Radarsystems, eines LIDAR-Systems, von Abstandssensoren oder ähnlichem bekannt, die einem Fahrerassistenzsystem zugeordnet sind. Es ist dabei üblich, dass Sensoren mit mehr oder weniger stark gerichtetem Erfassungsbereich kalibriert werden, um eine korrekte Funktion zu gewährleisten. Die Kalibrierung kann sowohl bei der Endmontage oder kurz vor Auslieferung des Fahrzeugs erfolgen, als auch bei der Reparatur oder Wartung des Fahrzeugs.

Es ist bekannt, solche gerichteten Sensoren eines Fahrzeugs dadurch zu kalibrieren, dass eine Kalibriervorrichtung in einer festgelegten Ausrichtung zu dem Fahrzeug, an dem der Sensor angebracht ist, zu positionieren, das Verhalten des Sensors zu prüfen und anschließend - bei einer Abweichung von einem erwarteten Verhalten - den Sensor neu auszurichten. Bei dem Kalibrierprozess ist es erforderlich, das Referenzobjekt sehr präzise zu platzieren, um ein wiederholbares, genaues Ergebnis zu erzielen. Die Anordnung des Referenzobjekts ist üblicherweise für einen bestimmten Fahrzeugsensor voreingestellt. Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Kalibrieren mindestens eines Fahrzeugsensors vorzuschlagen, bei dem flexibel und dennoch wiederholbar und präzise unterschiedlich positionierte Fahrzeugsensoren kalibriert werden können.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.

Es wird ein Verfahren zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug angeordneten Fahrzeugsensors vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Bereitstellens des Fahrzeugs in einem Kalibrierungsraum, des Erfassens einer Fahrzeugposition in einem raumfesten Koordinatensystem mittels eines in dem Kalibrierungsraum angeordneten optischen Erfassungssystems, des Ermittelns einer Position des betreffenden Fahrzeugsensors in dem raumfesten Koordinatensystem, des Anordnens eines Kalibrierungsobjekts in einem Erfassungsfeld des betreffenden Fahrzeugsensors in dem Kalibrierungsraum, des Erfassens einer Kalibrierungsobjektposition in dem raumfesten Koordinaten system mittels des optischen Erfassungssystems, des Transformierens der Kalibrierungsobjektposition in ein geschätztes fahrzeugsensorfestes Koordinatensystem zum Erhalten einer ersten Relativposition, des Erfassens der Position des Kalibrierungsobjekts durch den Fahrzeugsensor in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem als zweite Relativposition, des Berechnens intrinsischer und/oder extrinsischer Kalibrierungsparameter aus einem Vergleich zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativ position, und des Speicherns der Kalibrierungsparameter in dem betreffenden Fahrzeugsensor und/oder einer mit dem betreffenden Fahrzeugsensor gekoppelten Elektronikeinheit.

Der Kalibrierungsraum ist als ein räumlich begrenzter Bereich anzusehen, dessen Dimensionierung ausreicht, um zur Kalibrierung von Fahrzeugsensoren eines in dem Kalibrierungsraum befindlichen Fahrzeugs Referenzobjekte an vorgegebenen Relativpositionen zu den Fahrzeugsensoren zu platzieren. In dem Kalibrierungsraum ist ein raumfestes Koordinatensystem vorgesehen, welches eine feste Ausrichtung aufweist. Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fahrzeug in dem Kalibrierungsraum angeordnet. Die Position des Fahrzeugs ist nicht immer gleich, sondern kann für jedes darin angeordnete Fahrzeug unterschiedlich sein.

Ein fahrzeugfestes Koordinatensystem ist ein kartesisches, rechtshändiges Koordinatensystem, welches beispielsweise in einem Mittelpunkt der Hinterachse des Fahrzeugs seinen Ursprung hat. Die Ausrichtung des Fahrzeugs kann durch die Lage des Ursprungs des fahrzeugfesten Koordinatensystems in dem raumfesten Koordinatensystem und drei Orientierungswinkel, d.h. die Eulerwinkel, ermittelt werden. Diese sind als Gier-, Nick- bzw. Neigungswinkel und Roll- bzw. Wankwinkel bekannt.

Das fahrzeugsensorfeste Koordinatensystem ist starr mit dem fahrzeugfesten Koordinatensystem gekoppelt, wobei die tatsächliche Position des Ursprungs des fahrzeugsensorfesten Koordinatensystems und die Ausrichtung in Bezug auf das fahrzeugfeste Koordinatensystem von Fahrzeugsensor zu Fahrzeugsensor aufgrund von fertigungs- und installationsbedingten Abweichungen unterschiedlich sein kann. Das fahrzeugsensorfeste Koordinatensystem wird hauptsächlich durch die Erfassungsrichtung und eine Position einer effektiven Sensorfläche bestimmt.

Der Fahrzeugsensor kann insbesondere eine Kamera sein, die an dem Fahrzeug angeordnet ist und einen von dem Fahrzeug weg weisenden Erfassungsbereich besitzt. Dies könnte eine Frontkamera hinter einer Windschutzscheibe sein, eine Rückfahrkamera oder eine Kamera an einer anderen Installationsposition und auch zu einem 360°- Kamerasystem gehören kann.

Die optischen Erfassungseinheiten können je nach Anforderung an verschiedenen Stellen innerhalb des Kalibrierungsraums angeordnet sein und weisen bekannte Positionen in dem raumfesten Koordinatensystem auf. Sie sind mit einer Prozessoreinheit gekoppelt, welche durch Daten aus der optischen Erfassung des Fahrzeugs dazu befähigt ist, die Lage des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Ermittlung der Position des betreffenden Fahrzeugsensors kann beispielsweise durch Abrufen einer Installationsposition aus einer Speichereinheit abgerufen werden, um sie dann in das raumfeste Koordinatensystem zu transformieren. Die Installations-positionen stammen etwa aus einem CAD-System, das den Aufbau des Fahrzeugs repräsentierende Daten umfasst. Da die Relation zwischen dem fahrzeugfesten Koordinatensystem und dem raumfesten Koordinatensystem aufgrund des Erfassens der Fahrzeugposition bekannt ist, können Installationspositionen am Fahrzeug im Raum sehr einfach bestimmt werden. Hiermit ist eine Schätzung des fahrzeugsensorfesten Koordinatensystems erreichbar.

Das optische Erfassungssystem in dem Kalibrierungsraum kann weiterhin neben der Position und Ausrichtung des Fahrzeugs auch die Position und Ausrichtung des Kalibrierungsobjekts erfassen. Durch die Transformation dieser erfassten Position in das fahrzeugfeste Koordinatensystem ist die Relativposition zwischen dem Fahrzeugsensor und dem Kalibrierungsobjekt ermittelbar. Diese wird erste Relativposition genannt.

Das Kalibrierungsobjekt ist eine Vorrichtung, die in einem Abstand zu dem Fahrzeugsensor in dessen Erfassungsbereich angeordnet ist und folglich von dem Fahrzeugsensor erfasst werden kann. Bevorzugt ist das Kalibrierungsobjekt optisch eindeutig zu erkennen. Beispielsweise könnte das Kalibrierungsobjekt als Fahne, Schild oder Platte ausgeführt und mit einer Markierung versehen sein.

Die Markierung könnte als Muster ausgebildet sein, das zumindest einen bestimmten Punkt auf dem Kalibrierungsobjekt erkennbar macht. Besonders bevorzugt ist das Kalibrierungsobjekt dazu ausgebildet, dass sich ein Muster darauf befindet, welches eine räumliche Ausrichtung des Kalibrierungsobjekts erkennbar macht. Dies kann etwa eine Gitterstruktur oder eine Schachbrettstruktur umfassen, die auf einem flächigen Grundkörper angeordnet ist. Je nach Ausrichtung des flächigen Grundkörpers relativ zu dem Fahrzeugsensor, beispielsweise einer Kamera, ist eine perspektivische Verzerrung erkennbar, aus der eine Ausrichtung ermittelt werden kann. Aus der Größe der Gitter bzw. der Felder auf dem Kalibrierungsobjekt kann die Entfernung erfasst werden. Damit ergibt sich insgesamt die zweite Relativposition. Bei ideal ausgerichtetem Fahrzeugsensor stimmen die erste und zweite Relativposition überein. Davon ist allerdings in den meisten Fällen nach Neuinstallation oder Austausch nicht auszugehen. Aus dem bestehenden Unterschied zwischen den beiden Relativpositionen können intrinsische und/oder extrinsische Kalibrierungsparameter berechnet werden. Bei der intrinsischen Kalibrierung des Fahrzeugsensors wird ein Ausgleich zwischen einem von der Kamera verarbeiteten zweidimensionalen Bild aus Sicht des fahrzeugsensorfesten Koordinatensystems und der realen, dreidimensionalen Welt geschaffen. Die intrinsischen Kalibrierungsparameter stellen eine projektive Transformation von den dreidimensionalen Koordinaten des Fahrzeugsensors in die zweidimensionalen Bildkoordinaten dar. Bei der extrinsischen Kalibrierung des Fahrzeugsensors kann indes eine mechanische Anpassung der Position des Fahrzeugsensors an die gewünschte Richtung im fahrzeugfesten Koordinatensystem erfolgen. Die extrinsischen Kalibrierungsparameter können allerdings auch als aktuelle, sechsdimensionale Koordinaten des Fahrzeugsensors im fahrzeugfesten Koordinatensystem gespeichert werden. Die extrinsischen Parameter stellen eine starre Transformation vom dreidimensionalen, raumfesten Koordinatensystem in das fahrzeugsensorfeste Koordinatensystem fest angeordneten Koordinatensystem des Fahrzeugsensors dar.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann folglich wiederholbar und präzise eine Kalibrierung von Fahrzeugsensoren durchführen, die beliebig an dem betreffenden Fahrzeug angeordnet sind.

Das Verfahren kann in einer vorteilhaften Ausführungsform ferner ein automatisches Bewegen des Kalibrierungsobjekts in eine vorgegebene Relativposition zu dem betreffenden Fahrzeugsensor aufweisen. Die vorgegebene Relativposition kann insbesondere eine vorgegebene Relativposition in Bezug auf das geschätzte fahrzeugsensorfeste Koordinatensystem sein. Da das Kalibrierungsobjekt in dem Erfassungsbereich platziert sein sollte, kann bereits das grobe Anordnen des Kalibrierungsobjekt zur Kalibrierung ausreichen. In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform weist das Erfassen der Fahrzeugposition das Anordnen von Markierungselementen an vorbestimmten Positionen des Fahrzeugs auf, wobei die Markierungselemente durch das optische Erfassungssystem identifizierbar sind. Die Markierungselemente können Einrichtungen sein, die an dem betreffenden Fahrzeug positionierbar und optisch eindeutig erkennbar sind. Sie könnten ebenso als Fahnen, Schilder oder Platten ausgeführt sein, die mit einer Markierung versehen sind. Diese könnte als Muster ausgebildet sein, das zumindest einen bestimmten Punkt auf dem Markierungselement erkennbar macht. Die Markierung könnte eine flächige Struktur aufweisen, sodass die räumliche Ausrichtung der Markierungselemente erkennbar ist, beispielsweise durch Erkennung einer perspektivischen Verzerrung.

Das Erfassen der Fahrzeugposition könnte das Erfassen von Konturen des Fahrzeugs umfassen, welche auf Basis von geometrischen Daten des Fahrzeugs identifiziert werden. Dies könnten prägnante Konturen wie etwa die von Rädern, Radkästen oder anderen Bauteilen umfassen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Erfassen der Position des Kali brierungsobjekts durch den Fahrzeugsensor in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem ferner das Abgeben eines punktförmigen Lichtsignals von dem Kalibrierungsobjekt, das Erfassen des punktförmigen Lichtsignals und das Ermitteln einer Entfernung und/oder Richtung des Kalibrierungsobjekts auf. Das punktförmige Lichtsignal könnte beispielsweise mittig an dem Kalibrierungsobjekt angeordnet sein und eine eindeutige Erkennung eines bestimmten Punktes des Kalibrierungsobjekts erlauben. Damit kann die Erfassung der Position des Kalibrierungsobjekts gestützt werden.

Bevorzugt weist das Verfahren ferner nach Kalibrierung eines ersten Fahrzeugsensors das automatische Bewegen des Kalibrierungsobjekts in eine vorgegebene Relativposition für mindestens einen nachfolgenden Fahrzeugsensor und Durchführen einer Kalibrierung des mindestens einen nachfolgenden Fahrzeugsensors auf. Das Verfahren kann folglich nacheinander verschiedene Fahrzeugsensoren vollautomatisch kalibrieren. Die Erfindung betrifft analog dazu ein System zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug angeordneten Fahrzeugsensors, aufweisend einen Kalibrierungsraum, ein Kalibrierungsobjekt, und ein in dem Kalibrierungsraum angeordnetes, raumfestes optisches Erfassungssystem mit mindestens einer optischen Erfassungseinheit und einer damit koppelbaren Prozessoreinheit, wobei die Prozessoreinheit dazu ausgebildet ist, eine Fahrzeugposition eines Fahrzeugs in einem raumfesten Koordinatensystem mittels des in dem Kalibrierungsraum angeordneten optischen Erfassungssystems zu ermitteln, eine Position des betreffenden Fahrzeugsensors in dem raumfesten Koordinatensystem zu ermitteln, eine Kalibrierungsobjektposition des in einem Erfassungsfeld des betreffenden Fahrzeugsensors angeordneten Kalibrierungsobjekts in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des optischen Erfassungssystems zu erfassen, die Kalibrierungsobjektposition in ein geschätztes fahrzeugsensorfestes Koordinatensystem zum Erhalten einer ersten Relativposition zu transformieren, intrinsische und/oder extrinsische Kalibrierungsparameter aus einem Vergleich zwischen der ersten Relativposition und einer zweiten Relativposition zu berechnen, wobei die zweite Relativposition durch den Fahrzeugsensor in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem ermittelt ist, und die Kalibrierungsparameter in dem betreffenden Fahrzeugsensor und/oder einer mit dem betreffenden Fahrzeugsensor gekoppelten Elektronikeinheit zu speichern.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das System ferner eine Bewegungsvorrichtung zum Halten und Bewegen des Kalibrierungsobjekts an einer vorgegebenen Position in dem Kalibrierungsraum auf.

Das Kalibrierungsobjekt könnte, wie vorangehend beschrieben, ferner eine punktförmige Lichtquelle zum Abgeben eines punktförmigen Lichtsignals aufweisen, zum Ermitteln einer Entfernung und/oder Richtung des Kalibrierungsobjekts von dem betreffenden Fahrzeugsensor.

In einer vorteilhaften Ausführungsform könnte die Prozessoreinheit dazu ausgebildet sein, zum Erfassen der Fahrzeugposition Markierungselemente an vorbestimmten Positionen des Fahrzeugs oder Konturen des Fahrzeugs zu identifizieren. Die Bewegungsvorrichtung könnte mindestens eine Schiene umfassen, an der bewegbar das Kalibrierungsobjekt gehalten ist. Die Schiene kann in dem Kalibrierungsraum bewegt werden. An der Schiene kann ein Halter bewegbar gehalten sein, der das Kalibrierungsobjekt hält. Der Halter kann auch ein Aktuator sein, der das Kalibrierungsobjekt senkrecht zu der ihn haltenden Schiene bewegt. Der Aktuator bzw. der Halter könnte entlang der Schiene verschiebbar gehalten werden. Folglich kann das Kalibrierungsobjekt in bevorzugt drei Raumrichtungen bewegbar sein.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Ausführungsbeispiele

Es zeigt:

Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems.

Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1 zeigt ein System 2 zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug 4 angeordneten Fahrzeugsensors 6. Der Fahrzeugsensor 6 kann in diesem Fall eine Kamera sein, die hinter einer Windschutzscheibe angeordnet und nach vorne gerichtet ist. Es ist ein Kalibrierungsraum 8 vorgesehen, in dem sich das Fahrzeug 4 zur Kalibrierung befindet. In dem Kalibrierungsraum 8 ist ein raumfestes Koordinatensystem (x w , y , z w ) gebildet. Das Fahrzeug 4 besitzt ein fahrzeugfestes Koordinatensystem (x v , y , z v ), dessen Position von der Lage des Fahrzeugs 4 in dem Kalibrierungsraum 8 abhängt. Der Ursprung könnte beispielsweise in einer Hinterachse des Fahrzeugs 4 liegen. Der Fahrzeugsensor 6 weist ein fahrzeugsensorfestes Koordinatensystem (x s , y s , z s ) auf, dessen Lage und Ausrichtung durch die Installationsposition an dem Fahrzeug 4 und die Ausrichtung des Fahrzeugsensors 6 bestimmt wird. Ein raumfestes, optisches Erfassungssystem mit mehreren, voneinander beabstandeten und beispielsweise an unterschiedlichen Ecken des Kalibrierungsraums 8 angeordneten Erfassungseinheiten 10 ist vorgesehen. Diese sind mit einer Prozessoreinheit 12 verbunden.

Es ist eine Bewegungsvorrichtung 14 vorgesehen, die eine Schiene 16 aufweist, an der ein vertikal, d.h. entlang der z w -Achse erstreckend angeordneter Aktuator 18 gelagert ist. Die Schiene 16 lässt sich in Längsrichtung x w entlang des Kalibrierungsraums 8 bewegen. Der Aktuator 18 ist entlang der Querrichtung y w an der Schiene 16 bewegbar gelagert. Er trägt ein Kalibrierungsobjekt 20, das durch Bewegen eines Linearantriebs 22 in der Vertikalen (z w -Achse) bewegbar ist. Das Kalibrierungsobjekt 20 lässt sich folglich in den Kalibrierungsraum 8 durch die Bewegungsvorrichtung 14 an eine beliebige, vorgegebene Position bewegen.

Das Kalibrierungsobjekt 20 ist als plattenförmiges Gebilde ausgeführt, das beispielhaft ein Schachbrettmuster aufweist. Bei Erfassung eines zweidimensionalen Bildes des Kalibrierungsobjekts kann basierend auf der Größe der einzelnen Felder des Schachbrettmusters und der Verzerrung eine Entfernung und Ausrichtung ermittelt werden. Zudem weist beispielhaft das Kalibrierungsobjekt 20 eine punktförmige Lichtquelle 21 auf. Diese kann ein punktförmiges Lichtsignal aussenden, welches eindeutig identifizierbar ist. Hieraus kann die Entfernung und/oder Richtung des Kalibrierungsobjekts 20 erkannt bzw. die Erfassung der Position des Kalibrierungsobjekts 20 durch den Fahrzeugsensor 6 gestützt werden.

Die Prozessoreinheit 12 ist beispielhaft dazu ausgebildet, eine Fahrzeugposition des Fahrzeugs 4 in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des in dem Kalibrierungsraum 8 angeordneten optischen Erfassungssystems zu ermitteln. Daraus kann weiter eine Position des betreffenden Fahrzeugsensors 6 in dem raumfesten Koordinatensystem ermittelt werden. Die Prozessoreinheit 12 kann weiter die Kalibrierungsobjektposition des in einem Erfassungsfeld des Fahrzeugsensors 6 angeordneten Kalibrierungsobjekts 20 in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des optischen Erfassungssystems zu erfassen. Aufgrund der Kenntnis der Geometrie des Fahrzeugs 4 und dessen erfassten Lage kann ferner das fahrzeugsensorfeste Koordinatensystem geschätzt werden und die Prozessoreinheit 12 kann die Kalibrierungsobjektposition in das geschätzte fahrzeugsensorfeste Koordinatensystem zum Erhalten einer ersten Relativposition transformieren. Der Fahrzeugsensor 6 kann ebenso das Kalibrierungsobjekt 20 erfassen und hieraus eine Relativposition, die hier zweite Relativposition genannt wird, ermitteln. Daraus ist möglich, intrinsische und/oder extrinsische Kalibrierungsparameter aus einem Vergleich zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition zu berechnen. Die Kalibrierungsparameter werden dann in dem betreffenden Fahrzeugsensor 6 und/oder einer mit dem betreffenden Fahrzeugsensor 6 gekoppelten Elektronikeinheit gespeichert, beispielsweise in einer Fahrzeugelektronik.

Das System 2 kann auch eine Reihe von Fahrzeugsensoren kalibrieren, die an unterschiedlichen Installationspositionen des Fahrzeugs 4 angeordnet sind. Hierzu wird das Kalibrierungsobjekt 20 an unterschiedliche Positionen bewegt, um dann die Kalibrierung vorzunehmen.

Fig. 2 zeigt ein Verfahren 24 zum Kalibrieren mindestens eines in einem Fahrzeug 4 angeordneten Fahrzeugsensors 6. Dies weist die Schritte des Bereitstellens 26 des Fahrzeugs 4 in dem Kalibrierungsraum 8 auf, des Erfassens 28 einer Fahrzeugposition in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des in dem Kalibrierungsraum 8 angeordneten optischen Erfassungssystems, des Ermittelns 30 einer Position des betreffenden Fahrzeugsensors 6 in dem raumfesten Koordinatensystem, des Anordnens 32 eines Kalibrierungsobjekts 20 in einem Erfassungsfeld des betreffenden Fahrzeugsensors 6 in dem Kalibrierungsraum 8, des Erfassens 34 einer Kalibrierungsobjektposition in dem raumfesten Koordinatensystem mittels des optischen Erfassungssystems, des Transform ierens 36 der Kalibrierungsobjektposition in ein geschätztes fahrzeugsensorfestes Koordinatensystem zum Erhalten einer ersten Relativposition, des Erfassens 38 der Position des Kalibrierungsobjekts durch den Fahrzeugsensor 6 in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem als zweite Relativposition, des Berechnens 40 intrinsischer und/oder extrinsischer Kalibrierungsparameter aus einem Vergleich zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition, und des Speicherns 42 der Kalibrierungsparameter in dem betreffenden Fahrzeugsensor 6 und/oder einer mit dem betreffenden Fahrzeugsensor 6 gekoppelten Elektronikeinheit.

Das Anordnen 32 des Kalibrierungsobjekts 20 kann ein automatisches Bewegen 44 des Kalibrierungsobjekts 20 in eine vorgegebene Relativposition zu dem betreffenden Fahrzeugsensor 6 umfassen. Ferner kann das Erfassen 28 der Fahrzeugposition das Anordnen 46 von Markierungselementen an vorbestimmten Positionen des Fahrzeugs 4 umfassen, wobei die Markierungselemente durch das optische Erfassungssystem identifizierbar sind. Dies kann weiterhin das Erfassen 48 von Konturen des Fahrzeugs 4 umfassen, welche auf Basis von geometrischen Daten des Fahrzeugs 4 identifiziert werden. Das Erfassen 38 der Position des Kalibrierungsobjekts 20 durch den Fahrzeug sensor 6 in dem fahrzeugsensorfesten Koordinatensystem kann ferner das Abgeben 50 eines punktförmigen Lichtsignals von dem Kalibrierungsobjekt 20, das Erfassen 52 des punktförmigen Lichtsignals und das Ermitteln 54 einer

Entfernung und/oder Richtung des Kalibrierungsobjekts 20 umfassen.