Testen von Kameramodulen. Herausforderungen speziell bei hochauflösenden Kameramodulen im Automotive-Bereich. Benjamin Stauss,

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2 Testen von Kameramodulen Herausforderungen speziell bei hochauflösenden Kameramodulen im Automotive-Bereich Benjamin Stauss,

3 Inhalt Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme Testen der optischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-elektrischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-mechanischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen vom Prototyp zur Produktion 3

4 Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme C D B A A: Frontsicht Kamera Single/Dual B: Weitwinkel Front Kamera C: Rundumsicht/ Aussenspiegelersatz D: Rückfahrkamera 4

Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme A: Frontsicht Kamera Single/Dual B: Weitwinkel Front Kamera C: Rundumsicht/

5 Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme A: Frontsicht Kamera Single/Dual B: Weitwinkel Front Kamera C: Rundumsicht/ Aussenspiegel-ersatz D: Rückfahrkamera E: Fahrerbeobachtung F: Gestenerkennung 4-6 Kamerasysteme in aktuellen Kfz für Fahrerassitenz (ADAS) Kombiniert mit weiteren Sensoren: Ultraschall, Radar, LIDAR 5

6 Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme ADAS Funktionen einer Frontkamera Lichtassistent Objekterkennung Spurhalteassistent Stereo-Distanzmessung Verkehrsschilderkennung 6

Sicherheitsaspekt im Hinblick auf Autonomes Fahren 6 Abstufungen des autonomen Fahrens in Anlehnung an die Definition nach SAE J3016 Standard Level 0 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 Hands On

7 Sicherheitsaspekt im Hinblick auf Autonomes Fahren 6 Abstufungen des autonomen Fahrens in Anlehnung an die Definition nach SAE J3016 Standard Level 0 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 Hands On Eyes On Mind On Hands On Eyes On Mind On Hands temp Off Eyes On Mind On Hands Off Eyes temp Off Mind On Hands Off Eyes Off Mind Off No Driver Automated driving ADAS Warning ADAS Warning Steering Breaking Automated driving with take over request Automated driving with take over option No ADAS 2017 Autonomes Fahren 7

8 Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Zukunftsvisionen Driverless Car (1957) 8

9 Inhalt Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme Testen der optischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-elektrischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-mechanischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen vom Prototyp zur Produktion 9

10 Testen der optischen Eigenschaften Messung der MTF, SFR Relevant für Objekterkennung und klassifizierung sowie für Stereo-Distanzmessung Beispiel: Durchgezogene zu gestrichelter Strassenmarkierung in 100m Entfernung muss sicher unterschieden werden 10

ISO 11421, ISO 12233 Objektkontrast Bildkontrast

11 Testen der optischen Eigenschaften Messung der MTF, SFR Bildschärfe, -kontrast: Messung der Messparameter MTF (Modulation Transfer Function) bzw. SFR (Spatial Frequency Response) DIN 58185, ISO 11421, ISO Objektkontrast Bildkontrast Optics Sensor (Processing) MTF(f) = Bildkontrast(f)/Objektkontrast(f) 11

Strichplatten Anordnung auf halbkugelförmigen Dom

12 Testen der optischen Eigenschaften Messung der MTF, SFR Objektgenerator: 5-23 Kollimatoren mit durchleuchteten Strichplatten Anordnung auf halbkugelförmigen Dom Messergebnisse: LSF (Line-Spread-Function) MTF bis Nyquist Frequenz 12

Bildanzeige von Fisheye Rückfahrkameras oder für das

13 Testen der optischen Eigenschaften Verzeichnung, relative Beleuchtung Relevant für die entzerrte Bildanzeige von Fisheye Rückfahrkameras oder für das Zusammenfügen mehrerer Bilder für die Generierung eines 360 Rundumblickes 13

14 Testen der optischen Eigenschaften Verzeichnung, relative Beleuchtung LGD = (H -H)/H RI = (I(r)-Imax)/Imax 14

Hinterleuchtetes, vorverzeichnetes Chart

15 Testen der optischen Eigenschaften Verzeichnung, relative Beleuchtung Objektgenerator Verzeichnung: Hinterleuchtetes, vorverzeichnetes Chart Relay-Optik zur Abbildung auf Unendlich Messergebnisse Verzeichnung: relative geometrischen Verzeichnung Lokale Verzeichnung (Vektor) und EFL Symmetriemittelpunkt 15

16 Testen der optischen Eigenschaften Verzeichnung, relative Beleuchtung Objektgenerator rel. Beleuchtung: Homogene Beleuchtung bis zu 180 Bildfeld Spektral einstell- und kalibrierbar Messergebnisse rel. Beleuchtung: relative Beleuchtung je Farbkanal (RGB, Y) Color Shading R-G, B-G Symmetriemittelpunkt 16

17 Inhalt Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme Testen der optischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-elektrischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-mechanischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen vom Prototyp zur Produktion 17

Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Testen der

Signal-Rauschverhalten Automotive Kameras müssen mit stark

bei Ausfahrt aus einem Tunnel klar kommen Dazu wird ein

18 Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Testen der opto-elektrischen Eigenschaften Linearität, Dynamik, Signal-Rauschverhalten Automotive Kameras müssen mit stark schwankenden Lichtintensitäten z.b. bei Ausfahrt aus einem Tunnel klar kommen Dazu wird ein möglichst hoher Dynamikbereich -Dunkelrauschen zu Sättigung- benötigt Digitalwert Messparameter OECF Intensität /cd 18

19 Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Testen der opto-elektrischen Eigenschaften Linearität, Dynamik, Signal-Rauschverhalten Messung mittels einer homogenen, spektral kalibrierten D65, D55, D50 Normlicht Beleuchtungseinheit. Messergebnisse sind OECF, Dynamikbereich für jeden Kanal, Signal-Rauschverhältnis und Linearität. Aus den verschiedenen Steigungen der Farbkanäle werden die WeißabgleichsFaktoren ermittelt. 19

Objektklassifizierung z.b. in Rückleuchten (rot),

20 Testen der opto-elektrischen Eigenschaften Farbwiedergabe Messparameter Spectral Response Relevant zur Objektklassifizierung z.b. in Rückleuchten (rot), entgegenkommende Scheinwerfer (weiß) oder Schildererkennung Dititalwert 400 Wellenlänge /nm

21 Testen der opto-elektrischen Eigenschaften Farbwiedergabe Messobjekt generiert spektral kalibrierte schmalbandige Lichtspektren Spektrale Antwort je Kanal des Kameramoduls wird aufgezeichnet 21

22 Inhalt Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme Testen der optischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-elektrischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-mechanischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen vom Prototyp zur Produktion 22

Testen der opto-mechanischen Eigenschaften Fokussierung, Bildlage Bei

Distanzmessung ist die Lage der Fokusebene bezüglich des Sensors in

Bei Stereo-System sind auch die relativen Blickrichtungen und der

23 Testen der opto-mechanischen Eigenschaften Fokussierung, Bildlage Bei Verwendung von Kamerasystemen zur Objekterkennung und zur Distanzmessung ist die Lage der Fokusebene bezüglich des Sensors in x,y,z und der Verkippung relevant. Bei Stereo-System sind auch die relativen Blickrichtungen und der Horizont (Rollwinkel) zu kalibrieren. Messparameter intrinsisch Bildlage (6-Achsen), extrinsisch Blickrichtung cam1 object cam2 23

24 Testen der opto-mechanischen Eigenschaften Fokussierung, Bildlage Objektgenerator: Fokussierbare Kollimatoren Anordnung auf halbkugelförmigen Dom Messergebnisse: Through-Focus Kurven Fokuslage z Blickrichtung x,y Bildkippung (tilt x, tilt y) Tiefenschärfebereich 24

25 Inhalt Kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme Testen der optischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-elektrischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen der opto-mechanischen Eigenschaften von Kameramodulen Testen vom Prototyp zur Produktion 25

26 Testen vom Prototyp zur Produktion Die wich/gsten Testparameter in der Produk/on: MTF Bildlage (Boresight, Tilt, Defocus) Verzeichnung Rela/ve Beleuchtung (Shading) Farbwiedergabe (IR/W Sensi/vity, Spectral Response) Before /lt alignment A-er /lt alignment 26

27 Testen von Kameramodulen im Automotive-Bereich Testen vom Prototyp zur Produktion Bild einfügen Reinigen, Kleben, UV Fixierung ProCam Smart Aktives Ausrichten Optik- & Sensor-charakterisierung CamTest ProCam Inline Produktionslinie 27

28 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit Besuchen Sie uns auf Stand 3511

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