特别是用于车辆的夜视系统和建立夜视图像的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种特别是用于车辆的夜视系统和建立夜视图像的方法，其中，基于该夜视系统和夜视成像方法的摄像系统（４）至少具有：一用于将红外射线（ＩＲ）发射到探测范围（５）内的红外照明装置（７），一用于接收从探测范围（５）反射的红外射线（ＩＲ）和用于输出图像信号（ｂｉｊ）、具有图像器像素（Ｂｉｊ）的图像器摄像机（６，１９）。根据本发明专利技术规定，设置一个用于通过对红外射线（ＩＲ）测量渡越时间来确定深度的测量装置（Ｐｋ１，２０），所述红外照明装置（７）发射既用于图像器摄像机（６，１９）也用于测量装置（Ｐｋ１，２０）的红外射线。该测量装置尤其可是ＰＭＤ摄像机。不仅ＰＭＤ单元可集成于图像器摄像机的图像器芯片内，而且摄像机组件可单独构成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种夜视系统，特别是用于车辆的夜视系统，以及建立夜 视图像的方法。
技术介绍
在车辆中使用夜视系统，以便使驾驶员能够更好的看清照明不好的道路情况。为此已知，以例如大约50瓦的功率在大约400和1400nm之间近 红外范围(NIR)内以最大例如900nm连续照明车辆前面的景况，并且借 助于近红外敏感的单目镜摄像机摄制图像，图像随后被处理并且在屏幕上 为驾驶员示出。一般来说，摄像机具有一个图像器芯片(Imager-Chip)，在其上侧构成 红外线敏感的图像器像素(摄像像素)的矩阵，在这里，摄像系统的光学 装置感测车辆前面和可能旁边的基本上锥形的图像范围并将其成像到图像 器像素矩阵上，这些像素随后被相应地读出。己知PMD (照相混合探测装置，photo mixer device)摄像机用于测定 近范围内的距离或者说图像深度。在这里，例如在近红外范围内870nm红 外射线被用于测量渡越时间，其中，从发射的和接收的红外射线之间的相 位差可以推断出间距。在这里，要发射的红外射线被用例如20MHz的调制 频率调制和发射。被物体、例如也可以是车道反射的射线随后被PMD单元 接收。PMD单元一般来说用CMOS技术制成并在饱和范围附近工作。为了 排除不确定性或者说数学上的多解性， 一般来说使用多于一个的调制频率。 由接收的红外射线光子所产生的电子还在PMD单元的光敏半导体范围内 借助于所谓的载流子相位抖动被选择性分开，为此使用与红外射线的调制 相耦合的参考信号。由此，PMD单元提供具有距离信息的亮度图像信号。在这里，PMD的难点在于发展大面积的图像器(Imager),以便能以较 高分辨率观察较大范围。此外，PMD-CMOS单元在其饱和附近移动，以便允许尽可能好的三维测量。然而因此损害了灰度值范围内的对比度。因此 得到具有很高对比度、也就是说小的灰度值分级和较小分辨率的图像，使 得通常的图像处理比较困难。DE 100 02 069A1介绍了用于改善车辆内视线的装置，其中，照明光具 持久发射脉动的红外光，接收光具接收发射光的反射分量。红外射线被车 辆的CCD-摄像机接收并且随后在屏幕上作为可视图像示出。在这里，激光 二极管的脉动式工作与CCD-摄像机的快门时间同步。DE40 07 646A1介绍了另一种具有照明光具、接收光具和显示光具的 装置。在这里，可以选择式地或者通过激光射线的两维扩展同时照明摄像 范围，或者激光射线只在一个方向上被引导同时在正交的第二方向上紧密 地成束并且沿一空间角度摆动，或者使激光射线二维移动用于扫描。
技术实现思路
按照本专利技术，规定，为距离测量装置和红外图像摄像系统设置一公共 的照明装置，特别是一集成的照明装置。特别是可以使用PMD作为距离测量装置。在这里，原则上在硬件方面可以连接多个红外照明装置。但有利的是 使夜视系统的连续照明与用于深度测量的高频信号重叠。因此，按照本专利技术可以取消多个照明组件的装置费用。按照一个本专利技术构型，在这里，PMD系统和夜视系统在光学信号接收 和数据计算处理方面一方面是分开的系统，这样，PMD摄像机和夜视摄像 机是相互独立的组件，它们例如也可以安装在车内的不同位置并且具有不 同的控制装置。不过，即使在PMD摄像机组件和夜视组件这样分开构造的 情况下也可以计算处理所获取的数据用于共同的功能，例如用于在图像中 显示距离数据或深度信息或者也用于物体识别或者物体分类，例如在这里 可以识别车道标记、交通指示牌、信号灯等。在这样计算处理图像时，也 可以补充地检查因与物体可能碰撞引起的危险情况并且在必要情况下给驾 驶员发出信号或者也导致对行驶动态或者制动系统的干预。按照另一个本专利技术构型，代替组件分开，PMD系统和夜视系统也可以 在硬件方面组合。在这里特别有利的是，PMD单元集成在夜视摄像机的具有其红外线敏感的图像器像素的图像器芯片上。通过此可以为提供高分辨率图像的夜视摄像机像素配置由PMD单元的PMD信号提供的或者说由计 算处理得出的深度数据或距离信息。因此，在该实施方式中能够将由图像器像素输出的图像器图像信号与 测量单元信号直接耦合，因为通过已知的与图像器像素相关的PMD单元空 间布置和已知的光学装置而知道这些信号的互相关性。因此可接收高分辨 率的图像，它在一些部位上含有深度说明或者距离说明，它们可作为支持 部位用于建立三维描述。在这里，按照本专利技术知道，图像器图像摄取技术和PMD单元技术很好 地相互补充。图像器图像具有高分辨率并提供良好的对比度，这样能够以 良好的横向分辨率测量物体。相反，低分辨率的PMD图像特别是在近范围 内提供良好的距离数据。因为两个系统可以基于原理相同的半导体技术即 CCD和/或CMOS构建，所以它们可以在硬件上就集成于一个共同的半导 体器件或者芯片上。一方面，PMD单元可以安置得规则分布在图像器像素矩阵上，以便能 够均匀地扫描图像范围。但因为在这样的均匀的扫描器中在例如通过一个 PMD单元代替每第20个图像器像素时产生具有一个角度的PMD图像分 辨，所以有时例如在25m距离上不能感测在横向上或者垂直方向上尺寸小 于43cm的物体。按照本专利技术在这里知道，这尤其可能是一个具有超过1.20m 垂直高度、但可能仅具有小的横向尺寸的行人。因此，按照一个实施方式， PMD单元可以不是布置成一个均匀的(过)矩阵，而是布置在相互错位的 行内，这样，可能未被一个测量单元行感测到的具有垂直高度的较长物体 至少可以被相邻的行感测。另外按照本专利技术知道，如果在一定的图像区域内可以测量深度， 一般 例如对于驾驶员助理系统来说已足够了。这尤其可以是下部图像区域，因 为通常所有物体都在地面上运动，飞行物体根本不会出现或者几乎不出现 或者说不重要。因此，PMD单元可以仅仅或者重点安置在图像器芯片的一个部分区域 内，特别是用于测量下部图像区域。PMD单元也可以作为封闭的阵列或者 自己的矩阵布置得与图像器像素的矩阵相邻接。特别是在这样布置时可以相应地适配所使用的光具，使得PMD单元对于对功能感兴趣的区域进行深 度测量。通过将图像器像素和PMD单元固定集成在芯片上，在光具已知的 情况下自动产生图像器图像和PMD之间的交叉校准，使得所测量的深度始 终能够与图像区域相对应。在图像器像素阵列中代替一些图像器像素所使用的PMD单元首先提 供图像中的固定图案，因为PMD单元具有品质较差的图像并且特别是具有 较低的分辨率。它们特别是在灰度梯度图像或彩色图像中形成亮斑，这些 亮斑根据图像器像素与PMD单元的尺寸比例不同可取代图像器矩阵的多 个像素。为此，按照本专利技术，例如通过由周边的图像器像素内插补进行死 像素修正。为此可以访问已知的算法，因为即使商业上流行的图像器像素 可能在一段时间之后也具有功能不完全的像素，即"死像素"，它们不再提 供相应的灰度梯度图像，而是不再响应并且在图像中始终是黑的。这种固 定图案在己知的图像处理算法中被识别并通过死像素修正来处理。按照本专利技术，也可在修正由所使用的PMD单元引起的影响时考虑这类 图像处理算法。因此，按照本专利技术可以用较少的费用、特别是用标准制造方法来制造 图像器半导体器件，它使得能够实现带有附加的测量深度的良好的光学图 像处理。所提供的、要在显示器上显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于车辆的摄像系统（４），其中，该摄像系统（４）至少具有：　　　　一用于将红外射线（ＩＲ）发射到探测范围（５）内的红外照明装置（７），　　　　一用于接收从探测范围（５）反射的红外射线（ＩＲ）和用于输出图像信号（ｂｉｊ）、具有图像器像素（Ｂｉｊ）的图像器摄像机（６，１９），　　　　其特征为，　　　　设置一个用于通过对红外射线（ＩＲ）测量渡越时间来确定深度的测量装置（Ｐｋｌ，２０），并且　　　　所述红外照明装置（７）发射既用于图像器摄像机（６，１９）也用于测量装置（Ｐｋｌ，２０）的红外射线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A维尔茨韦塞尔，B尼克斯多尔夫，M洛雷，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]