Archiv Newsletter 2016 ()

Fischaugenobjektive

Heutzutage fast undenkbar: Einparken ohne Einparkhilfe

Neben Fahrspaß und Komfort spielt vor allem die Sicherheit eine entscheidende Rolle bei modernen Fahrzeugen. Daher setzen die Automobilhersteller seit Jahren vermehrt auf verschiedene Fahrerassistenzsysteme, die in unterschiedlichen Alltags- und Gefahrensituationen eingreifen können. Immer mehr Systeme nutzen Kameras, um ein komplettes Bild der Fahrzeugumgebung erzeugen und verarbeiten zu können. Die dafür verwendeten Aufnahmen stammen von Kameras mit unterschiedlichen Objektiven. Anhand dieser Informationen können verschiedene Aktionen, wie z. B. ein Bremsmanöver, eingeleitet werden. Für den enormen Test- und Absicherungsaufwand von kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen lässt sich die offene Integrations- und Testplattform CarMaker einsetzen, mit der kamerabasierte Systeme durchgängig im gesamten Entwicklungsprozess (MIL/SIL/HIL) im virtuellen Fahrversuch getestet und validiert werden können.

Ein Anwendungsbeispiel ist die Topview-Funktion im Display des Fahrzeuges. Hierbei wird eine Rundumsicht durch die Fusionierung der Daten aus mehreren Kameras mit verschiedenen Winkeln und Objektiven erzeugt. Die gewonnenen Bilder werden z. B. für Einparkassistenten benutzt. Eine eingesetzte Linse in diesem Szenario ist das sogenannte Fischaugenobjektiv, dessen Sicht dem Blick eines Fisches durch die Wasseroberfläche nachempfunden ist. Die Funktionsweise dieser Objektivart besteht darin, dass das abgebildete Bild bis auf den Bildmittelpunkt gekrümmt dargestellt wird. Der Vorteil dieser Methode beim Einsatz in Fahrerassistenzsystemen ist der große Bildwinkel, der damit erlangt wird. Gleichzeitig sind kamerabedingte Bildfehler möglich. Zum einen sind dies Verzerrungen, die das reale Bild verfälscht darstellen. Zum anderen ist eine übliche Fehlerquelle die sogenannte Vignettierung, d. h. der zunehmende Schatten zum Bildrand hin. Diese realen Eigenschaften der sensorbasierten Systeme bereits in der virtuellen Testphase zu berücksichtigen und zu modellieren ist eine große Herausforderung. Möglich wird dies mithilfe von IPGMovie. Die 3D-Animation unterstützt die Simulation aller vier marktgängigen Fischaugenobjektiv-Typen (winkeltreu, linear geteilt, flächentreu und orthographisch) in Echtzeit. Die Sicht der Objektive lässt sich in einem Winkelbereich von 90 bis 250 Grad frei konfigurieren und den Bedürfnissen des jeweiligen zu testenden Fahrerassistenzsystems anpassen.

Klassische Video-HIL-Aufbauten aus Kamera, Steuergerät und gegenüber gestelltem Monitor bzw. einer Leinwand geraten speziell bei diesem Objektivtyp an ihre Grenzen. Erfassungswinkel von mehr als 180° lassen sich durch plane Monitorflächen nicht abdecken. Anordnungen aus gewölbten Leinwänden und entsprechenden Projektoren sind mit hohem Realisierungsaufwand verbunden. IPG Automotive arbeitet für diesen und viele weitere (Spezial-)Fälle (z. B. Stereokamera-basiertes ACC) an einer Hardware, die die Videodaten aus IPGMovie direkt in die elektrische Schnittstelle zwischen Kamera und Steuergerät eingespeist.

Durch die Möglichkeit, Algorithmen der Sensordatenfusion in CarMaker bereits lange vor der Serienreife zu testen, ist eine Integration im Gesamtfahrzeug einfacher und schneller möglich. Das führt neben einem hohen Reifegrad auch zu Vorteilen gegenüber kostenintensiven Validierungstests in realen Prototypen. CarMaker ist es darüber hinaus in der Lage, verschiedene Daten von Sensoren und Kameras miteinander zu verbinden. Damit ist auch das Testen und Validieren von immer komplexeren Fahrerassistenzsystemen möglich, um eine höchstmögliche Sicherheit im Straßenverkehr zu gewährleisten.