3-D-Überwachung für wenig Geld

Die neuartige Kamera soll künftig den toten Winkel beim Auto überwachen: Sie ermittelt die Entfernung und drei-dimensionale Gestalt eines Objekts. © Fraunhofer IMS

Eine kleine kostengünstige 3-D-CMOS-Kamera soll den Markt für Sicherheitstechnik aufrollen: Sie eignet sich für die Überwachung des toten Winkels beim Auto ebenso wie für die Zugangskontrolle bei Gebäuden. Herzstück der Kamera ist ein Hochleistungs-Lichtsensor.

Moderne Bordelektronik verhindert manchen Verkehrsunfall, aber die Systeme sind nicht perfekt. Vor allem der querende Verkehr macht Probleme. Objekte, aber auch Fußgänger, die sich schnell von der Seite nähern, sind bislang kaum detektierbar. Eine kleine, robuste und vor allem kostengünstige Kamera könnte das ändern. Das am Duisburger Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS entwickelte Gerät sendet in schneller Folge kurze, für das menschliche Auge unsichtbare Laserblitze aus. Aus den reflektierten Lichtsignalen ermittelt die Kamera nicht nur die Entfernung eines Objekts, sondern sogar dessen dreidimensionale Gestalt. Lichtstrahlen, die vorstehende Bereiche treffen, kehren früher zurück als jene, die tiefer liegende Areale erreichen. Eine Feinsteuerung der Kamerablende trennt diese Lichtsignale voneinander und verrechnet sie anschließend zum 3-D-Bild. Die Beobachtung des Seitenverkehrs ist nur ein Anwendungsszenario. Auch für Roboterarbeitsplätze oder die Zugangsüberwachung bei Gebäuden lässt sich das Kamerasystem einsetzen.

Ziel der Forscher war es, ein kostengünstiges Gerät aus Standardbauteilen zu entwickeln - bei Kameraoptik und Laserdioden werden beispielsweise handelsübliche Komponenten verwendet. Herz der Kamera ist der von den Forschern selbst entwickelte CMOS-Chip, der Lichtsignale in elektrische Impulse wandelt. Der Chip lässt sich in einem Standardprozess kostengünstig herstellen. "Die Herausforderung bestand darin, einen Chip zu kreieren, der die Lichtsignale in jeder Situation zuverlässig interpretiert", sagt Projektleiter Werner Brockherde. "Störendes Hintergrundlicht beispielsweise rechnet die Elektronik heraus, indem für eine Millionstel Sekunde die Blende geöffnet und das natürliche Umgebungslicht gemessen wird." Je nachdem, wie weit ein Objekt entfernt ist, trifft mehr oder weniger reflektiertes Licht in die Kamera. Der CMOS-Chip muss folglich sehr helle und auch dunkle Bilder verwerten können. Die Forscher erreichen diese hohe "Dynamik" durch spezielle Algorithmen.

Auf der Messe VISION 2007 in Stuttgart vom 6. bis 8. November ist die 3-D-CMOS-Kamera zu sehen (Halle 4, Stand C56). Brockherde ist sich sicher, dass sie in etwa fünf Jahren in ersten Automobil-Anwendungen auf den Markt kommt - etwa als Alternative zum relativ teueren Nahbereichsradar oder zur Überwachung des toten Winkels.

Quelle: Pressemitteilung Informationsdienst Wissenschaft e.V.