借助于互相关的图像处理制造技术

方法(S1‑S8)用于图像处理，其中(a)借助于非归一化的互相关，产生(S6)被记录的图像和参考图像的互相关矩阵(CC1；CC2)，所述被记录的图像包含至少一个被检测的对象(P；G)，所述参考图像包含参考对象；(b)为分别被检测的对象执行(S7)相关矩阵(CC1；CC2)的多个区域的比较；和(c)根据比较的结果(cf1；cf2)作出判断(S8)，被检测的对象和参考对象是否一致。一种存在探测器(2)具有至少一个图像传感器(4)、尤其CMOS传感器，并且构成为用于执行该方法(S1‑S8)。一种照明系统(1)具有至少一个存在探测器(2)，所述存在探测器与该照明系统(1)的至少一个光源(3)耦合。本发明专利技术例如可应用于监控和控制空间照明和外部照明。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助于互相关的图像处理
本专利技术涉及一种用于图像处理的方法，其中产生被记录的图像和参考图像的互相关矩阵，所述被记录的图像包含被检测的对象，所述参考图像包含参考对象。本专利技术例如可应用为存在探测器以及用于具有至少一个这种存在探测器的照明系统，尤其用于空间照明，和用于外部照明，尤其用于其监控和控制。
技术介绍
对于存在识别已知无源的IR灵敏的(“PIR”-)探测器，所述IR灵敏的探测器借助简单的信号检测通常差动地对其视野中的对象运动做出反应。在此，常见的PIR探测器通常使用基于热电效应的PIR传感器，所述PIR传感器仅对变化的IR辐射做出反应。因此，恒定的背景辐射保持不予考虑。这种PIR传感器——在技术上与菲涅尔带光学装置(Zonenoptik)配合地——仅应用为运动感应器而不能够用于探测静态存在。然而，这不足以进行渐进的因至少还静态的对象识别和/或对象分类。PIR探测器的其他缺点在于，所述PIR探测器由于其IR适宜的菲涅尔光学装置具有相对大的结构体积。此外，由于其典型小的角分辨率和作用半径，出现相对高的错误探测率。如果在照明系统的范围中激活运动感应器，人员必须基于独有的运动灵敏性通过明显的手势引人注意，以便激活或保持照明系统。已知的运动感应器的其他组包括有源的运动感应器，所述运动感应器发出在子GHz范围中的微波或还有超声波，以便根据运动的对象的多普勒频移来搜寻其回波。这种有源的运动感应器典型地也仅用作为运动感应器而不用于探测静态存在。此外，已知利用CMOS传感器的基于摄像机的存在识别。CMOS传感器在典型可见的光谱范围中记录图像或检测相应的图像数据。CMOS传感器通常与数据处理装置耦合，所述数据处理装置针对现有对象的存在和分类对所记录的图像或图像数据进行处理。对于借助CMOS传感器的对象识别(“ObjectRecognition”)已知的是，首先将图像或图像数据中的至少一个对象消除或清除常规背景并且随后借助于基于特征的对象识别或图案识别分析对象，并且关于其特征进行分类和由此识别。对于存在识别和常规照明的应用领域，在此主要下述对象是感兴趣的，所述对象类似于人或人轮廓，以便在肯定结果时例如将相应的通知信号发出给灯光管理系统。然而，被检测的对象和参考对象之间的直接算术比较在图像处理中不能够用作相似程度，因为对此两个对比图像必须具有相同的图像值，如曝光、对比度、位置和视角，在实践中情况并非如此。因此，在实践中通常使用归一化的互相关分析(也称作为NCC，“NormalizedCrossCorrelation”，归一化互相关)，其中对清除背景的并且进而被检测的或“被分割的”的对象与适当的参考图像经由静态的2D互相关分析彼此比较，并且将比较的结果作为特征性的相似程度用于就人员存在作出判断。归一化的互相关分析对此借助静态方法来评估在被检测的对象和参考图像之间的绝对差，而补充地也还能够借助卷积分析来分析在原始图像和参考图像之间的绝对和。因为归一化的互相关分析在计算和存储上是非常耗费的，其仅有条件地适用于在微控制器或基于DSP的传感器系统中执行，所述传感器系统典型地具有受限的计算能力和存储容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是，至少部分地克服现有技术的缺点并且尤其提供用于对由摄像机观察的对象、尤其人员进行分类的改进的可能性。尤其地，本专利技术的目的是提供用于对象的这种分类的在计算上更简单的可能性。所述目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施方式尤其可在从属权利要求中获知。所述目的通过用于图像处理的方法来实现，其中(a)借助于非归一化的互相关或互相关计算，产生在被记录的图像和参考图像之间的相关矩阵，所述被记录的图像包含至少一个被检测的对象，所述参考图像包含参考对象；(b)执行相关矩阵的多个区域的比较；和(c)根据比较的结果作出判断：被检测的对象和参考对象是否一致。该方法具有的优点是，通过使用数学上简单表达的非归一化的互相关，以与归一化的互相关分析比较明显更小的存储和计算耗费来提供有效的对象识别。被记录的图像可以理解成借助于摄像机记录的原始图像或从中导出的或被继续处理的图像。通过图像处理导出的图像例如可以是下述图像，在所述图像中移除为对象而设置的图像背景，其中亮度分辨率已经改变，其中对象转动等。所记录的原始图像尤其是在可见光谱中记录的图像，由此得到与红外图像记录相比高的分辨率，这明显简化对象识别。原始图像典型地具有(m·n)个矩阵状设置的像点。然而，替选地或附加地，可以记录红外图像。例如基于GaAs传感器或基于微测热辐射计的传感器的具有高的图像分辨率的IR探测器基本上是可供使用，但是是非常昂贵的。所述IR探测器目前主要例如在FLIR(“ForwardLookingInfraRed”，前视红外)摄像机或在建筑物热检测中使用。被检测的对象尤其理解成不属于图像背景的对象。被检测的对象可以通过下述方式提供：在原始图像中确定图像背景并且将其从该图像中移除。附加地或替选地，相对于图像背景检测不属于该图像背景的对象。被检测的和被释放的或暴露的对象也可以称作为“被分割的”对象。确定图像背景可以包括：与之前不存在对象情况下所记录的图像背景作为(背景)参考进行比较。例如，在图像检测时，首先每个像素组可以首先作为未知的对象处理，所述像素组与预设的背景不同或突出。因此，要寻找的是，每个所述被检测的对象借助于分类来识别。因此优选地进行：在存在多个被分割的或可分割的对象时，将每个被分割的对象单独地——例如多个对象依次地——提供用于分类，或尝试单独地借助于分类来识别每个被分割的对象。这因此是下述设计方案，在步骤(b)中为分别被检测的对象执行相关矩阵的多个区域的比较。于是还有下述设计方案：根据比较的结果作出判断：相应被检测的对象和参考对象是否一致。还有下述设计方案，在存在或检测到多个对象时，单独地释放和/或分割每个被检测的对象。在相关图中的峰值评定中(见下文，例如借助于自相关峰值的评估)，于是不存在多个对象的相互干扰。因此，方法利用下述情形，非归一化的互相关分析提供对归一化的互相干分析的替选方案，以便借助明显减小的计算耗费执行有效的对象识别。在一个计算特别高效的实施方案中，非归一化的互相关分析可以根据下面的等式(1)表示或者非归一化的互相关可以根据下面的等式(1)执行：其中CCri,rj表示互相关矩阵或“相关图”CC的矩阵元或点。Imgi,j表示所记录的矩阵形的图像Img的像点(i，j)。Tk,l表示矩阵状的参考图像或具有(NTx·NTY)个像点的参考模板，其包含参考对象。所记录的图像Img和参考图像T的像点的数量(即图像大小)可以是相同的或不同的。求和运算仅需要关于参考图像T的大小范围k＝0，……，KTx和0，……，NTy执行。所记录的图像Img或{Imgi,j}的大小可以相应于通过摄像机记录的原始图像的大小或为其局部。在成功应用非归一化的互相关分析时的成功因素是，被检测的对象的对象大小或对象的尺度与参考对象的大小的偏差不过大。与此相关地，在步骤(b)中利用，在大小比较时，不同大小的对象(但是例如亮度和取向相同)以特征性的峰值的不同的信号特征形成在相关矩阵CC中。这样，两个相同图像的互相关矩阵CC具有鲜明的实际奇异峰或“自相关峰值”。所述理想的自相关峰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于图像处理的方法(S1‑S8)，其中(a)借助于非归一化的互相关，产生(S6)在被记录的图像和参考图像之间的互相关矩阵(CC1；CC2)，所述被记录的图像包含至少一个被检测的对象(P；G)，所述参考图像包含参考对象；(b)为分别被检测的对象执行(S7)所述相关矩阵(CC1；CC2)的多个区域的比较；和(c)根据比较的结果(cf1；cf2)作出判断(S8)，所述分别被检测的对象和所述参考对象是否一致，其中所述非归一化的互相关借助于等式

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.01 DE 102014224557.51.一种用于图像处理的方法(S1-S8)，其中(a)借助于非归一化的互相关，产生(S6)在被记录的图像和参考图像之间的互相关矩阵(CC1；CC2)，所述被记录的图像包含至少一个被检测的对象(P；G)，所述参考图像包含参考对象；(b)为分别被检测的对象执行(S7)所述相关矩阵(CC1；CC2)的多个区域的比较；和(c)根据比较的结果(cf1；cf2)作出判断(S8)，所述分别被检测的对象和所述参考对象是否一致，其中所述非归一化的互相关借助于等式执行，其中CCri,rj表示互相关矩阵或“相关图”CC的矩阵元或点，Imgi,j表示被记录的矩阵形的图像Img的像点(i，j)，并且Tk,l表示矩阵形的参考图像或具有(NTx·NTY)个像点的参考模板T，所述参考模板T包括参考对象。2.根据权利要求1所述的方法(S1-S8)，其中在步骤(b)中，执行(S7)所述互相关矩阵(CC1；CC2)的内部区域和外部区域的比较。3.根据权利要求2所述的方法(S1-S8)，其中在步骤(b)中，根据所述内部区域中的计数值(c_mid)与所述外部区域中的计数值(c_rim)的比值执行比较。4.根据权利要求3所述的方法(S1-S8)，其中为了比较，将所述计数值(c_mid，c_rim)的比值与所述原始图像(B1；B2)中的要识别的或要分析的对象(P；G)的大小(c_size)相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特·克斯特尔，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE