本发明专利技术涉及增强低分辨率摄像机图像形状识别的汽车夜视系统，涉及夜视系统人机界面，具体地涉及从低分辨率摄像机提供增强的道路场景图像的人机界面显示器。提供一种车用夜视成像系统，包括用于识别目标并响应于该目标产生具有边缘的异常的低分辨率图像块的低分辨率红外传感器摄像机；适用于接收图像信号并将图像信号处理为显示信号的信号处理器；适用于使由低分辨率图像块的块边缘提供的高空间频率模糊以产生视觉图像的空间滤波器；及观察该视觉图像的人机界面视觉显示器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术基本上涉及夜视系统人机界面(HMI)，具体地涉及从低分辨率摄像机提 供增强的道路场景图像的人机界面视觉显示器。本专利技术还涉及从汽车夜视系统中的低分辨率摄像机图像增强形状识别的方法，该 方法通过在视觉显示器的框架(bezel)上应用透镜以提供足够的折射来使图像的异 常(pixilated)元素模糊直到实现期望的形状识别。本专利技术还涉及应用具有足够的截止频率和阶数的模拟或数字低通滤波器用于将 粗糙的摄像机图像识别为期望的形状的方法。本专利技术还涉及对低分辨率夜视摄像机的输出应用中值滤波器用来增强摄像机图 像以将其识别为期望的形状的方法。
技术介绍
夜视系统用于改进对行人、骑自行车者、及动物的夜间检测。自从凯迪拉克 (Cadillac)在二十世纪九十年代后期引进远红外夜视系统作为可选装置之后，这种 系统就一直在美国巿场上出售。高分辨率夜视摄像机可以向驾驶员提供比低分辨率摄 像机更清晰的道路场景的显示，但价格更昂贵。特别是高分辨率远红外传感器成本较 高。这些传感器常常是320 x 240像素。已经开发出了使用非常低的分辨率如40x30 像素的远红外图像检测行人、骑自行车者、及动物的软件技术。这些成本大幅降低的 传感器以可承受的价格为其在小汽车和卡车上广泛应用提供了较大的可能性。遗憾的 是，驾驶员很难获知和理解这些传感器的原始图像。可以根据空间频率分析人类视觉系统的反应。在明暗之间的过渡的锐变边缘 (sharpedge)中可以识别目标的细节。细节可以在数学上表示为高空间频率。在另 一方面，整个目标形状的识别可以由低空间频率表示。如现有技术所知，若从粗糙图 像滤波出高空间频率，目标的形状基本上可以通过剩余的低频内容识别。模糊的图像 就是这种效果的示例。通过斜视、散焦、及离开(moving away)粗糙图像一定距离， 或者移动图像或移动人的头部可以实现这种效果。或者可以通过软件处理修改图像可 以实现这种效果。在识别人的脸部时，对脸部识别所需的临界频带附近的频率进行滤波用来实现增 强。然而，汽车应用中不需要那种程度的显示信息，较简单的空间频率滤波的方法就 已足够。以此类推，识别显示的是谁的脸部就需要临界频带滤波。低通滤波就足以识 别出是脸部而不是其他东西。对人的识别实际上可以用许多方法实现，包括机器视觉、自动脸部识别，及其他 方法。然而，本专利技术对低分辨率夜视系统的应用代表一种独特的应用。本专利技术复制模 糊粗糙图像的效果以实现期望的形状识别。离开粗糙图像一定距离可以改进形状识 别，但同时会使这些图像变小，从而引起了驾驶员识别的其他问题。本专利技术通过各种 软件处理的方法(例如针对摄像机和场景特征应用中值滤波器、低通滤波器、或带通 滤波器(band-pass fUter))保持原始图像尺寸，以从低分辨率摄像机图像提供增 强的形状识别，同时保持图像显示尺寸不变。
技术实现思路
本专利技术涉及夜视人机界面视觉显示器，该夜视人机界面视觉显示器在即使夜视传 感器具有低分辨率或粗分辨率时也允许车辆中的驾驶员可以看见目标形状。当在VGA 视觉显示器上观察时，较低的摄像机分辨率会产生高度异常的、抽象的图像。不经过 进一步的处理，基本上不可识别出该图像的形状或细节。最低分辨率图像(40 x 30) 看起来较抽象，不可识别出形状或细节。当分辨率增加时，会改进形状和细节两者的 识别。然而，这种增加的分辨率使采集增加的细节层次所需的摄像机的成本有相应的 增加。本专利技术采用低分辨率图像并处理该低分辨率图像以改进形状识别。其思想是使由 低分辨率图像的块图像元素的边缘提供的高空间频率模糊。从而通过空间频率滤波改 进形状识别和运动识别。有几种方法试图实施本专利技术。 一种方法是在视觉显示器的框架上应用透镜以提供 足够的折射使图像的异常元素模糊。透镜将提供与离开粗糙图像一定距离直到实现期 望的形状识别所获得的视敏度相匹配的同等的视敏度(例如20/20,20/40,20/80等)。另一种方法是对摄像机输出应用低通数字滤波器或低通模拟过滤器以实现期望 的效果。夜视应用所需的滤波器的截止频率和阶数将取决于具体系统的摄像机的粗糙 程度。这要通过使用以系统的帧频动态表示的典型夜视场景的人体试验经验确定。第三种方法是对摄像机的输出应用中值滤波器。中值滤波器的范围和阶数将通过 经验确定以实现期望的效果。实施可行性、装配考虑、成本、及人的因素要求将确定 用于具体应用的最适合的方法。附图说明图1是车用低分辨率远红外夜视系统的图示；图2示出用320 x 240远红外传感器采集的高分辨率图像；图3示出用40 x 30远红外传感器采集的与图2相同的图像；图4示出与图3相同的图像，该困像已经过图像增强以使图像像素块的边缘模糊。图5是示出本专利技术的图像增强的方法的软件流程图。具体实施方式现参考附图，图1是车用低分辨率远红外夜视系统的图示。虽然所述系统适用于 车辆，但本领域技术人员应理解，低分辨率远红外夜视系统可以用在车辆或非车辆的 任何装置中。具体地，系统IO包括低分辨率摄像机传感器12，该低分辨率摄像机传感器12 具有从40 x 30像素起的分辨率，更优选地具有80 x 60像素的分辨率。然而，传感 器12所规定的分辨率不是限制性的，应理解，与低分辨率摄像机相比，现有系统的 高分辨率摄像机相对昂贵，且对于需要夜视系统的所有应用可以不是必需的。低分辨 率摄像机传感器12电子连接到信号处理器14,信号处理器14还电子连接到视觉显 示器16。信号处理器用于接收来自传感器的信号并将该信号发送到视觉显示器给驾 驶员或其他的车辆成员观察。系统IO通常安装在车辆13的前部，其中传感器在相对 于驾驶员的前面的位置，视觉显示器在接近于驾驶员的位置，或在相对于驾驶员的任 何其他方便的位置，以便驾驶员可以处理传感器检测的图像并响应于识别的图像确定 最佳的操作过程。然而，也可以试图将传感器安装在车辆的后部或车辆的任何需要接 收图像的部分。此外，虽然仅描述了一个系统，但车辆也可以装配不止一个这样的系 统以提供多个图像发送给驾驶员用于处理。提供能向驾驶员提供可用图像的有成本效益的远红外夜视系统一直是工业上的 问题。 一些制造商选择提供高分辨率远红外夜视系统，这不适合于广泛分布在许多生 产线上或在广泛分布在许多生产线上并不具有最高成本效益。实际上，在过去，产生 的图像和系统的成本被看作是彼此之间的权衡。例如，低分辨率传感器产生异常的粗 糙的图像块对驾驶员是不可用的，而产生细节图像的高分辨率传感器在某些应用中太 昂贵。图2是用320 x 240远红外视觉传感器采集的高分辨率图像的图示。通过观察图 2中的夜视图像18可以理解，在自行车上的骑自行车者20、行人22、在反向车道上 的车辆24、 26以及树28、建筑物30，及街灯32的图像都是显而易见的。这些图像 是用高分辨率红外摄像机产生的，且没有经过滤波。显然图像清楚且高度异常，从而 形成图像细节并使驾驶员具有将此处呈现的图像识别为有意义的目标的能力。通过比较，图3是用低分辨率，具体地为40 x 30远红外视频摄像机传感器采集 的低分辨率图像的图示。在实践中可能使用80 x 60摄像机传感器，但使用较小分辨 率图像更容易证明使较粗糙的图像可用的各种方法。图3中描述的图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车用夜视成像系统，包括 低分辨率红外传感器摄像机，所述低分辨率红外传感器摄像机用于识别目标并响应于所述目标产生具有边缘的异常的低分辨率图像块； 信号处理器，所述信号处理器适用于接收图像信号并将所述图像信号处理为显示信号；及 空间滤波器，所述空间滤波器适用于使由所述低分辨率图像块的块边缘提供的高空间频率模糊以产生视觉图像；及 观察所述视觉图像的人机界面视觉显示器。
【技术特征摘要】
US 2007-3-30 11/731,3541. 一种车用夜视成像系统，包括低分辨率红外传感器摄像机，所述低分辨率红外传感器摄像机用于识别目标并响应于所述目标产生具有边缘的异常的低分辨率图像块；信号处理器，所述信号处理器适用于接收图像信号并将所述图像信号处理为显示信号；及空间滤波器，所述空间滤波器适用于使由所述低分辨率图像块的块边缘提供的高空间频率模糊以产生视觉图像；及观察所述视觉图像的人机界面视觉显示器。2. 如权利要求l所述的成像系统，其特征在于，所述低分辨率红外传感器摄像 机具有从40 x 30像素到80 x 60像素范围的分辨率。3. 如权利要求l所述的成像系统，其特征在于，所述滤波器是施加到呈现所述 图像的显示器上的透镜；所述透镜提供足够的折射以使所述图像异常元素模糊以产生 足够的视敏度，从而识别所述显示的图像的形状。4. 如权利要求l所述的成像系统，其特征在于，所述滤波器是施加到所述摄像 机输出的低通空间滤波器；所述滤波器适用于动态地空间滤波所述图像块边缘以产生 可识别的图像。5. 如权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述滤波器是低通数字空间滤 波器。6. 如权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述滤波器是低通模拟空间滤 波器。7. 如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，相同的滤波器是中值空间滤波 器；所述中值滤波器具有基于所述低分辨率图像块根据经验确定的范围。8. 如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述显示器是夜视人机界面(HMI...
【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯蒂耶里纳，塞缪尔E埃本斯坦，夸库O普拉卡阿桑特，耶勒纳M罗丁，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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