用于借助HDR摄像机确定相对运动的方法技术

用于借助包括图像传感器的图像拍摄系统(HDR摄像机)来检测物体的运动的方法和装置，其中，在图像传感器的曝光期间具有时间间距地执行第一复位和第二复位(HDR中的原理条件)，其中，由物体的成像测量恒定亮度的区域的延伸尺度并且由延伸尺度与第一复位和第二复位的时间间距的比例来求得物体的运动(方向、速度和必要时加速度)。所述运动确定能够借助一个唯一的图像实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术由根据独立权利要求分类的方法出发。
技术介绍
已知在机动车中使用图像拍摄系统来获取车辆周围环境的图像并且结合驾驶员辅助系统使车辆驾驶变得容易。这种图像拍摄系统包括至少ー个图像传感器和分配给所述图像传感器的光学系统，所述光学系统将车辆周围环境的拍摄区域成像到图像传感器上。在这种图像拍摄系统中使用的图像传感器必须处理不同照明強度的较宽区域，以便不仅在直射的阳光下而且在照明不足的隧道中可以提供可用的输出信号。在传统的图像传感器中 曝光敏感度通常遵循固定调节的线性的或对数的特征曲线，但也已经提出了如下图像传感器(DE 103 01 898 Al和DE 10 2006 027 121 Al)，其中可在各个线性区段中单独地调节特征曲线。这种特征曲线使物体的绝对亮度与从物体获取的图像中的灰度值相关联。由 M. Celestiono 和 0. Horikawa 的论文《Velocity measurement based on imageblur)) (ABCM Symposium Series in Mechatronics,第 3 卷，第 633-642 页，2008 年)还公开了测量车辆在地面上的速度以便检验里程表的功能性。为此借助车载的图像传感器检测由车辆驶过的路段的图像并且将所检测的图像与之前拍摄的图像进行比较。由与速度有关地模糊的图像导出速度信息。
技术实现思路
本专利技术由根据独立权利要求的分类的方法和装置出发。提出了一种用于尤其是在车辆交通区域中检测物体的改进的方法(和装置)，所述方法能够实现比迄今更快地确定图像中的物体相对于摄像机的运动的相对运动(相对速度和/或相对运动方向)(例如在自身车辆与交通区域中的物体之间)，因为已经可以由一个图像(帧)来确定运动而不再需要至少两个图像。(例如车辆的)运动理解为其速度和方向。它们因此是运动參数。类似地，运动改变由方向改变和/或速度改变组成。当然，运动參数或其导数(运动參数的改变)也可以具有零值。在此情况下，运动(改变)在意义上可仅仅由例如速度(改变)或方向(改变)描述。例如，必须尽可能快地评价是否存在事故风险的必要性可以作为更快地检测相对运动的应用情形，因为基于物体的位置和相対速度例如不能排除碰撞风险。由此，可以及时地采取应对措施以便降低所述风险。根据本专利技术的方法是非常精确的，因为通过图像中清晰限界的边(下面阐述)能够比通过借助运动模糊工作的方法更清楚地实现例如物体的递增的位置确定。其他优点从从属权利要求、说明书和附图中得出。附图说明以下參照附图更详细地阐述本专利技术以及实施例。附图示出图I :交通区域中所检测的物体的成像；图2 :所检测的物体的部分区域的放大示图；图3 :图像拍摄系统的图像传感器的特征曲线。具体实施例方式为了图像拍摄系统的图像的运动分析，迄今观察由多个图像组成的图像序列，以便由此确定车辆周围环境中的物体的运动、尤其是其相対速度。在此，求得所谓的运动向量，其说明在图像坐标(像素)中所观察的图像序列中的运动。如果帧速率作为时间常数是已知的，则可以由此通过多个图像估计相对运动。可以确定相对运动的精度在此取决于像素分辨率(粒度)。 借助于来自HDR摄像机(HDR=High Dynamic Range :高动态范围)可以使用这里描述的新方法，以便能够通过拍摄仅仅ー个唯一的图像来估计相对运动，所述HDR摄像机的图像传感器通常具有分段线性的特征曲线结构，所述特征曲线结构近似于对数特征曲线。根据本专利技术重要的是，摄像机的特征曲线具有至少ー个或多个转折点(即不可微的位置)。HDR摄像机例如如下运行在曝光时间(“积分开始”直至“读取”(读取像素值(亮度)))期间设置不同的复位点。在出现复位吋，已经超过确定的、定义的亮度值的所有光敏感元件(像素)(即其电势逼近饱和(过曝光))被重置到确定的恒定值上。根据复位的数量(在图3中是4段)，所重置到的恒定值是不同的(以升序)并且对应于罗马数字I到IV的等级。在假设在整个曝光时间期间光作用(光量)保持不变并且在复位时刻之间不发生变化的情况下，尽管不同电势的像素重置到相同的值上，但根据所述特征曲线得到不同的強度，因为在最后的复位之后不同的光作用可以继续作用并且在最终读取时才变得可见。对于本专利技术而言，在曝光期间像素的势阱被填满还是(相反)被清空是不重要的。然而认识到，在曝光时间期间图像中的运动恰好导致均匀的光作用的以上假设不再适用，则出现根据本专利技术可以利用的以下效应相对运动的物体(在此以前大灯I. I为例)在曝光开始和复位I之间的时间内使位置I. Ia处的摄像机像素曝光。由于前大灯的高光強度，在像素的第一复位的时刻降低到水平BPl上。在直至下一复位的时间段内，前大灯使位置I. Ib处的像素曝光。第二复位导致像素值降低到水平BP2上，所述水平更高并且图像中的区域I. Ib由此比区域I. Ia显得更亮。同样适用于第三复位，所述第三复位导致更亮的区域I. lc，因为在此降低的水平BP3更高。作为效果，在具有相同(并且必要时恒定的)亮度的区域(I. la, I. lb, I. Ic)之间形成在图2中可见的边缘或阶梯等级。在最后的区域(I. Ic)中，虽然当所述区域在最后的复位(在读取紧前面)之后被曝光时可看到比I. Ib中更大的亮度，但不会存在恒定的亮度(除非所述区域过曝光)。这在均匀的光源的情况下不一定适用，因为当不存在过曝光时在图像区域中也会存在相同的灰度值。为了所述方法正常运行，物体的亮度必须如此大，使得在至少ー个时刻像素的亮度值如此大，使得在至少ー个复位时进行重置，即所述亮度值在亮度阈值BPl之上。在物体自发光时往往是这样的情形。在汽车环境中例如是其他车辆的前大灯。对于很多应用优选确定其运动，比对于其他物体、尤其是较不危险的(蕴含碰撞的)或静止的物体更多。现在，可以在相应的亮度水平BPx上测量图像中的恒定亮度(I. la、I. lb、I. lc)的区域的延伸尺度，或者更准确地说亮度过渡(边沿)的距离，这例如得到距离d0、dl、d2。在此，距离的比例对应于复位时刻的时间间距的比例。因此，因为两个复位时刻(例如“积分开始”直至复位I)之间所经历的路径(例如dl)是已知的，所以可以借助于已知的公式V=d/At 确定物体的速度。在此假设物体线性均匀运动，这对于通常较短的曝光时间足够了。利用关于特征曲线的已知的形状的知识，在图像传感器的一个图像内得到时刻BPU BP2、BP3、BP4，这些时刻对应于特征曲线的转折点的复位脉冲的时刻。根据转折点(Breakpoint,Kneepoints)的数量甚至得到所确定的相对速度的值的验证或合理性检验的可能性。在此，根据复位点的数量可以实施一次所描述的方法并且计算速度。在均匀运动时，如果没有光学效应或其他物体/光源引起干扰，结果必然是相同的。根据要求，特征曲线的原点、即曝光开始(Full Reset:完全复位)也适于作为转 折点，即也可以在曝光开始与第一复位之间存在时间差的情况下实施根据本专利技术的方法。恒定亮度的区域的延伸尺度涉及图像平面中所有方向上的可能延伸尺度。为了应用所述方法，通常确定ー个优选方向并且确定恒定亮度的区域在所述方向上的距离。优选方向是具有物体的所有成像部分的总延伸尺度的最大距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.23 DE 102009055269.31.一种用于借助包括图像传感器的图像拍摄系统检测物体的运动的方法，其中，在所述图像传感器的曝光期间具有时间间距地执行第一复位(完全复位)和第二复位(复位1)， 其特征在干， 由物体的成像(I. I)测量恒定亮度的区域的延伸尺度(dl)以及由所述延伸尺度(dl)与所述第一复位和所述第二复位的时间间距的比例来求得所述物体的运动。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在干，由ー个唯一的图像求得所述物体的运动。3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在干， 在所述图像传感器的曝光(积分开始-读取)期间以另一时间间距执行至少ー个第三复位(复位2)， 测量恒定亮度的至少第二区域的至少ー个第二延伸尺度(d2)， 由所述至少第二延伸尺度(d2)与所述至少第二复位和第三复位的所述另ー时间间距的比例求得另ー时刻所述物体(I. I)的运动， 由此导出所述物体运动的改变。4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在干， 在所述图像传感器的曝光期间以另一时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·劳斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：