Scheinwerfer und Kamera als Sichtweitensensor basierend auf der spektralen Analyse der Rückstreuung

Bei der Realisierung von automatisierten Fahrsystemen setzen die Automobil- und Sensorhersteller auf unterschiedliche Sensorkonzepte hinsichtlich Typen und Anzahl der eingesetzten Technologien [1] [3] [4] [2]. Wodrin sich jedoch in aller Regel alle Systeme gleichen ist der Einsatz von Kamerasensoren als Kernbestandteil der Umgebungswahrnehmung [5] [1] [2].
Bei möglichen Störgrößen der Wahrnehmungssysteme ist Nebel eine relevante Komponente. Um die Sicherheit der Fahrfunktionen auch bei Nebel zu gewährleisten, muss deren Vorhandensein zuverlässig erfasst und klassifiziert werden.
Nebel wird als Wasserpartikel mit einer Größe von 1 bis 70 μm klassifiziert. In diesem Bereich lässt sich die Mie-Theorie anwenden [6] [7]. Aus diesem Grund wird im Folgenden die durch eine Kamera aufgezeichnete Streuung des Scheinwerferlichtes unter Berücksichtigung der Mie-Theorie bezüglich der spektralen Bestandteile analysiert und als Informationsquelle für die Umsetzung als Sichtweitensensor untersucht. Daher wird zu Beginn eine theoretische Betrachtung des erwartbaren Verhaltens mit anschließender experimenteller Untersuchung zur Validierung des Systems in einer Nebelkammer vorgenommen.
Die aufgenommenen Bilddaten der Streuung zeigen, dass das spektrale Auflösungsvermögen der Kamerasensoren ausreicht, um Veränderungen im Lichtspektrum zu erfassen. Die Unterschiede zwischen den Farbkanälen betragen jedoch nur wenige Prozent, was eine robuste Sichtweitenbestimmung erschwert. Die Intensitätsverläufe der Streuung vom Scheinwerferlicht eignen sich hingegen, um Sichtweiten zu erfassen. Die Implementierung der Nebeldetektion durch die Streulichtmessung kann durch eine Anpassung der Bildverarbeitungsalgorithmik in bereits im Fahrzeug vorhandenen Kamerasystemen umgesetzt werden.