Auch in Nutzfahrzeugen finden Kamerasysteme zur Überwachung des Fahrzeugumfelds Verwendung.

(Bild: First Sensor)

Nicht jeder Fahrer blickt häufig genug in den Rückspiegel. Aber selbst die, die es tun, haben oft nicht viel davon. Ein enges Blickfeld, ein kaum erkennbares Bild auf vibrierenden Spiegeln, tote Winkel – die Liste von Schwachpunkten klassischer Rückspiegel ist lang.

Eine mögliche Lösung sind intelligente kameragestützte Rückspiegel. Aktuell sind diese Anwendungen noch auf Rückfahrkameras beschränkt, die beim Rückwärtsfahren ihr Bild auf das Display des Navigationsgeräts oder indirekt auf die Windschutzscheibe werfen.

Nicht immer hilft ein Blick in den Rückspiegel, da das Bild oftmals nur schwer bis gar nicht erkennbar ist.

Nicht immer hilft ein Blick in den Rückspiegel, da das Bild oftmals nur schwer bis gar nicht erkennbar ist. alubalish@gettyimages / First Sensor

Doch längst hat sich die Kameratechnik weiter entwickelt und könnte bereits in den kommenden Jahren den klassischen Rückspiegel ersetzen. Die Vorteile dieser Technik zeigen sich beispielsweise bereits am Motorrad. Die klassischen Rückspiegel am Motorrad sind klein und oft machen Vibrationen dem Fahrer das Erkennen von Details unmöglich. Tote Winkel bei Spurwechseln führen nach wie vor zu vielen Unfällen.

Nicht nur ein Bild: Warnhinweise und situationsgerechte Bildauswahl

Moderne Kameratechnik, gepaart mit intelligenter Software und Bilderkennungsalgorithmen, löst diese Probleme. So lässt sich über Bildstabilisatoren auch bei heftigen Vibrationen ein ruhiges, gut erkennbares Bild auf einem Rückspiegel wahrnehmen. Intelligente Algorithmen können den Fahrer gezielt auf potenzielle Gefahren hinweisen, wie etwa auf ein schnell auffahrendes Fahrzeug. Ein weiterer Vorteil ist der einstellbare, sehr große Bildwinkel moderner Miniaturkameras, der praktisch jeden toten Winkel eliminiert. Fahrzeuge auf der benachbarten Spur oder Fahrradfahrer auf dem Radweg lassen sich so beispielsweise erkennen, zusätzlich kann die Software beim Spurwechsel oder Abbiegen die entsprechenden Bildbereiche im Display zentrieren und vergrößern oder auch Warnungen auslösen. Ein letztes Plus sind spezielle Eigenschaften wie hohe Bildqualität bei schlechten Lichtverhältnissen sowie Anti-Flickering-Funktion zur Kompensation des 50 Hz Flimmerns von künstlicher Beleuchtung oder Ampeln.

Hersteller von Automotive-Sensorik wie First Sensor arbeiten bereits mit Tier-1 und OEMs an solchen Lösungen. Einzelne der genannten Funktionen lassen sich heute schon zuverlässig und ohne großen Aufwand implementieren. Für die Summe der Funktionen und eine entsprechend schnelle und intelligente Auswertung der Kamerasignale bedarf es aber noch Rechenkapazitäten, die sich auf einem Motorrad nicht so einfach unterbringen lassen. Kameras in Kombination mit miniaturisierten Steuergeräten (ECUs = Embedded Control Units) versprechen hier aber Lösungen, die leistungsstark genug sind, auch komplexe Bildverarbeitung und Interpretation durchzuführen.

Potenzielle Gefahren signalisiert das System über ein Head-Up-Display in der Windschutzscheibe, in Display in der Mittelkonsole oder auch Vibrationen im Lenkrad .

Potenzielle Gefahren signalisiert das System über ein Head-Up-Display in der Windschutzscheibe, in Display in der Mittelkonsole oder auch Vibrationen im Lenkrad. metamorworks@Shutterstock / First Sensor

Intelligente, kamerabasierte Rückspiegel kommen heute schon in größeren Sonderfahrzeugen für den Bergbau, in Häfen oder in Lagern zum Einsatz. Hier sind zusätzliche Rechnermodule für die Auswertung der Kamerasignale meist leichter unterzubringen. Ein sicherer Blick bei Rückwärtsbewegungen erhöht hier die Arbeitssicherheit, beschleunigt aber auch Prozesse und macht damit die Anschaffung solcher Systeme lohnender. Bei besonders großen Fahrzeugen können mehrere Kameras das gesamte Umfeld des Fahrzeugs erfassen. Abhängig von der Fahrtrichtung, Lenkeinschlag und Geschwindigkeit werden dann nur die jeweilig maßgeblichen Bilder auf dem Display dargestellt. Durch entsprechende Software und die Anbindung an die Fahrzeugelektronik unterstützt, lassen sich neben der reinen Bildgebung auch Warntöne und Vibrationen im Lenkrad als Hinweise für den Fahrer nutzen. Auch ein erzwungener Stopp lässt sich implementieren, wenn der Fahrer die Warnhinweise nicht beachtet.

Viel zu beachten

Offensichtlich ist, dass sicherheitskritische Anwendungen wie der intelligente Rückspiegel hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Robustheit der Kamera stellen. Vibrationen, Schmutz, Feuchtigkeit, extreme Hitze oder Kälte können Optiken und Elektronik beeinträchtigen oder beschädigen. Spezielles Know-how erfordert die Integration in die Fahrzeuge. First Sensor baut die eigenen Kamerasysteme daher modular auf, wodurch sich Optiken, Elektronikmodule, lokale Prozessor- und Speicherkapazitäten und die physikalischen Schnittstellen flexibel den Anforderungen von OEM und Anwendung anpassen lassen. Mit der Kamerafamilie Blue Next entwickelte First Sensor eine Plattform, in welche sich Erweiterungen in Bezug auf moderne Imager und Kommunikationsvarianten direkt in industriealisierbare Produkte überführen lassen.

Das elektronische Herzstück des Systems, die ECU stellt eine flexible Grundlage für die Anbindung nicht nur von mehreren Kameras dar, sondern auch für die Fusion mit zusätzlichen Sensoren wie etwa Ultraschall, Radar und Lidar. First Sensor stellt Softwaremodule mit Basisfunktionen wie Objekterkennungsalgorithmen oder Einblendungen bereit, die sich kundenspezifisch erweitern lassen.

So lassen sich auch Funktionen zusammenführen und beispielsweise aus der einfachen Ansicht einer Rückspiegelkamera über die Kombination mehrerer Kameras ein flexibles Areaview generieren, welches eine nahtlose virtuelle Ansicht rund um das Fahrzeug ermöglicht. Die Sensorfusion stellt zusätzliche Informationen wie beispielsweise Art, Abstand und Geschwindigkeit von identifizierten Objekten zur Verfügung.

Mit dem CMOS-Kameras von First Sensor ist auch ein 360°-Umgebungsbild (Area View) möglich.

Mit den CMOS-Kameras von First Sensor ist auch ein 360°-Umgebungsbild (Area View) möglich. First Sensor

Entsprechend sorgfältig müssen Entwickler spezifizieren, entwickeln und testen. Kann der Kamerahersteller bei laufender Entwicklung zügig Prototypen für erste Tests und Konzeptprüfungen bereitstellen, so gewinnen Entwickler viel Zeit, können frühzeitig Hardware-, Software- und Integrationstest fahren.

Hier empfehlen sich Spezialisten, die nicht nur abstraktes Entwickler-Know-how, sondern konkretes Wissen aus der eigenen Kamerafertigung einfließen lassen können. Während ein normaler Kamerasystemhersteller meist in den kurzen, hektischen Lebenszyklen des Consumer-Marktes denkt, braucht es für Anwendungen in Automobilen, Motorrädern und Sonderfahrzeugen mit ihren langen Lebenszyklen Partner, die auch über Jahre die entsprechende Versorgung mit Systemen, Kameramodulen und -komponenten garantieren können.

Rainer Baumann

Business Development Cameras & Systems bei First Sensor

(prm)

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