用於藉助光譜學進行霧識別的方法和裝置的製作方法

2023-07-03 04:51:16 2

專利名稱：用於藉助光譜學進行霧識別的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明從根據獨立權利要求分類的裝置和方法出發。
背景技術：
為了識別車輛中尤其由霧引起的視覺障礙，在現有技術中存在一些用於識別霧的方法。由EP 1498721A1公開了一種裝置，其藉助車輛中的攝像機沿行駛方向拍攝圖像。如下分析處理所述攝像機的圖像是否存在至少一個低於一個亮度值的、即暗的像素。通過霧存在時的散射光效應由此得出所有像素在存在霧時具有最小亮度並且由此可推斷出有·霧。此外，公開了一些在車輛中使用的用於霧識別的攝像機系統，這些系統需要有源元件(例如紅外LED)，例如EP 2020595A1。另一方法是基於物體的識別以及在必要時其距離的識別的霧探測。EP1826648A2將所識別的物體的邊緣強度與資料庫中的邊緣強度進行比較並且可以由此推導出視野情況或者雨或霧。這僅僅在存在物體並且所述物體在資料庫中進行了描述時才起作用。EP 2056093A1說明了一種更詳細的方法，在所述方法中觀察圖像的一個確定區域中、尤其是地平線上的灰度值分布。但是，所述方法在圖像中導致相同物理效果的其他天氣情況時也可能導致錯誤探測，一個可能的示例是風景和街道上的積雪。此外存在具有霧識別主題的大量非專利文獻。但是，迄今沒有給出藉助成像方法(視頻)的霧探測，而不需確定距離(視距)，尤其是相對於其他物體的距離或者關於這樣的距離的至少一個假設。

發明內容
與此相比，根據本發明的具有獨立權利要求特徵的方法(裝置)具有以下優點通過分析處理氣溶膠的譜特徵能夠實現一種測量方法，所述測量方法在沒有主動的照明、距離或視距的確定或者僅僅用於氣溶膠識別的特定傳感機構的情況下也沒有問題。可以無源地通過周圍環境亮度或其他光源來進行照明。所基於的物理效應是光在穿透氣溶膠時提高的吸收，其中光束在顆粒或分子(例如水)處被吸收或折射。但所述吸收和彌散與波長相關，例如認識到霧產生相對冷的光，即高色溫。通過觀察視頻圖像中的顏色分量可以識別所述效應以及隨後分析處理所述效應。此外有利的是，遵循所述光學關係可以區分氣溶膠與位於圖像中的其他物體或結構以及此外或替換地還確定氣溶膠的類型和/或密度(濃度)。在此，藉助通過成像方法獲得的一個圖像或多個圖像實施根據本發明的方法。或者根據本發明存在至少兩個具有不同顏色信息的圖像，或者由一個圖像求得所述顏色信息，例如藉助已知的顏色提取方法由一個RGB圖像或者例如在藉助R31攝像機獲得的圖像通過掩蔽相應的紅色像素或者非紅色像素(灰度像素)求得所述顏色信息。可以通過硬體技術措施(在圖像拍攝的範疇中)實現顏色過濾，例如位於物鏡或物鏡的部件前面或者在光程中的相應濾色器或者通過成像器的像素上的彩色掩模。此外，也可以通過軟體技術(在圖像處理的範疇中)的措施實現過濾，其方式是，從彩色圖像中提取出所期望的顏色通道或顏色譜。至少一個待分析處理的圖像必須拍攝如下場景在所述場景中氣溶膠可被識別或者是可見的，更確切地說，確保一定的光學深度，使得彌散效應或吸收效應通過其不同的譜特性在以下程度上起作用其在所述至少一個圖像中起作用並且是可測量的。對準(例如地平面/風景的)遠方而不例如對準地面的攝像機定向更有意義，只有攝像機與地面之間存在如此小的距離，使得霧僅僅是不明顯地可見的。所述方法適於機動車中的應用，在所述機動車中目前對於其他駕駛員輔助功能通常已經安裝有攝像機，所述攝像機可以附加地承擔根據本發明的任務，而不產生(重要的)附加硬體成本。現在應當如此過濾至少一個圖像，使得最終存在至少兩個(虛擬的)圖像，它們包含不同的顏色信息。根據待識別的氣溶膠的光學特徵或譜特徵，待過濾的色帶可以較大或 較小，必要時也可以限制到一個單個的光頻率上。第二 (虛擬的)圖像在任何情況下必須具有與第一圖像不同的顏色信息。與此相應地，過濾器也必須不同地構造。替代地，也可以不使用第二顏色過濾器並且在必要時甚至可以使用具有所有顏色信息(或灰度信息)的原始圖像。如果一個或多個氣溶膠的譜區別特徵需要詳細的顏色光譜，則所述方法不一定以所描述的兩個圖像或者僅僅兩個顏色過濾來應用，而是可以相應於必要性和待分析的顏色範圍的數量倍增。由所述虛擬圖像、即顏色過濾之後的圖像分別求得一個顏色參數，所述顏色參數是相同的類型但具有以下特徵在一個氣溶膠或不同氣溶膠時在從相應的圖像中提取時具有不同的值。如果可能並且適合，則當所期望的參數在沒有所述步驟的情況下例如可以直接從原始圖像中求得時也可以取消虛擬圖像的確定。通過適當的方式方法彼此比較所求得的參數值，從而可以識別根據應用情況究竟是否存在氣溶膠，是否存在確定的氣溶膠，存在哪種氣溶膠和/或所述氣溶膠具有何種密度(濃度)。當出現具有高彌散或者高反射的霧或氣溶膠時，可以有利地避免自眩目，所述自眩目例如在以遠光照明濃霧並且反射光使駕駛員炫目時產生。可以有利地藉助根據本發明的方法更精確地確定氣溶膠並且避免如迄今經常出現的那樣的錯誤解釋，例如當積雪覆蓋車道時，攝像機拍攝所述積雪並且圖像看起來與有霧時的視野情況類似。通過在從屬權利要求中說明的措施可以實現在獨立權利要求中說明的方法的有利擴展和改進。有利地，所述方法可以用於確定的氣溶膠一例如霧，其方式是，第一顏色過濾確定圖像中的紅色分量並且不進行第二顏色過濾，從而在此確定灰度分量。紅色過濾器可以被如此構造，使得其僅僅對於紅色範圍內的恰好一個波長是可穿透的或者對於紅色譜的至少一部分所在的整個頻帶是可穿透的。具有灰度分量的虛擬灰度圖像可以根據裝置直接從原始圖像中接收或者當原本存在彩色圖像時例如通過顏色信息的刪除或平均來確定。在例如R3I攝像機的裝置中，這可以通過相應像素的掩蔽來進行，其中一個掩模過濾紅色像素並且隱沒其他像素而另一掩模過濾灰度像素並且隱沒紅色像素，或者不存在另一掩模，因為像素傳感器直接提供灰度值。除所述兩個顏色過濾以外還可以進一步添加在這裡沒有提到的過濾可能性和分析處理可能性。可考慮附加的藍色過濾，藉助所述藍色過濾可以實施結果的合理性檢驗。在識別到有霧時，紅色分量經歷強的過濾，因為霧在所述頻率範圍內特別強地吸收並且相反在藍色範圍內相應較少地吸收。有利地，作為參數選擇圖像像素的平均亮度值。可以確定通過所述方式或其他方式進行顏色過濾的圖像之間的光強(亮度)，以便之後與其實施比較。因為氣溶膠通常出現平面擴散現象並且引起低對比度的圖像，所以形成像素的亮度值的平均值。由此求得具有假定的氣溶膠的圖像的譜強度分布。替代地，作為參數也可以選擇圖像像素的平均梯度。兩個像素的梯度由其亮度值的差確定。現在平均所述梯度，以便由此得到反映對比度的尺度。對於霧而言，通常是低的梯度。高的梯度是被照明的交通標誌牌等等位於圖像的部分面積中的標誌。一旦在所述部分面積中存在高的紅色分量(由於其反射特性)，則這樣物體的存在可以導致錯誤的霧探 測。梯度標準的分析處理由此阻止在高梯度時抑制霧報告。已知在一個或兩個方向上、必要時也在多個方向上進行像素之間的梯度形成，以便可以不僅在一個方向上確定對比度，而且可以無方向性地確定對比度。有利地，對於所述方法需要與其他方法相比相對較小的計算性能，所述其他方法例如必須實施物體確定或者必須分析處理圖像歷史。有利地，通過求差來評價參數的至少兩個值。由此，實施兩個參數值的所描述的比較。通常，將所述差與一個閾值進行比較，在超過或低於所述閾值時識別或不識彆氣溶膠。所述差(必要時在沒有離散的閾值觀察的情況下)也可以是用於氣溶膠密度的度量。密度(濃度)與每體積單位的霧滴數量成比例。所述差的不同閾值或者值範圍可以提供關於氣溶膠類型的消息以及由此提供分類。為此恰恰使用哪些閾值或者界限或者關係取決於應被確定的相應氣溶膠的物理特徵。在僅僅在夜間使用所述方法時，例如為了防止在有霧時打開遠光，觀察所述差就已經足夠。取代求差也可考慮由兩個參數值形成商。商的觀察具有以下優點也可以在不同的光情況(日/夜)時進行與給定的閾值的比較，因為所述比較實現了與亮度範圍的無關，因為在求商時在一定程度上消除亮度水平。因此，商說明了在灰度圖像中顏色的份額。此外，也可以形成這些值的方差。所述方差可以被考慮用於圖像的結構化的更快速確定。其定義為大量測量值(在此像素亮度值)與其平均值的平方距離的算術平均。因此，有意義的是，計算紅色圖像中的像素的亮度值的方差以及灰度圖像的像素的方差(或者在RGB中每個所期望的顏色通道的方差)。當所述值大於一個閾值時，則可以假定一個結構化的場景，這是不涉及氣溶膠的標誌。在此，尤其是考慮灰度值與平均值的方差，這相應於圖像中的頻率。此外，也可以藉助於灰度值分布信息的組合來實施比較。涉及灰度值或者紅色值的分布(當基於高斯分布時，則指的是方差和平均值)。比較的實施與以上以差為例描述的類似。有利地，可以通過參數值與另一閾值的比較來實施根據本發明的檢驗。在此，當例如灰度值的亮度大於紅色值的亮度時，附加地檢驗參數值相對大於、即超過第一閾值的第二閾值的差。這提供關於例如由於(自身大燈光例如在標誌牌上的)不希望的反射或者有源光源(例如相向行駛的車輛的大燈)引起的可能的過度曝光或者大的亮度的信息，其在使用僅僅一個閾值的情況下也可能錯誤地分類為氣溶膠。這例如當在位於前方的坡頂後面車輛迎面而來並且其大燈突然可見時出現。然而，藉助於灰度值與紅色值之間的亮度求商的變型，這是不可能實現的。有利地，藉助於一個或多個大燈照明氣溶膠。這些光源具有其自己的譜特性，由此通過基於其內含的譜特性適當地選擇適合的大燈來加強已經描述的物理效應以進行氣溶膠識別並且由此簡化識別。這或者通過選擇僅僅一個適合的大燈被動地發生或者通過在分析處理時考慮大燈的譜特性主動地發生。大燈的譜特性表明大燈發射的譜，即以怎樣的強度怎樣的波長。可以通過如下方式進行分析處理時的考慮例如匹配閾值或者選擇合適的比較方法，或者確定一個確定的 參數，其迎合所選擇的大燈的特定特性。有利地，進行所選擇的大燈的譜與待識別的氣溶膠的吸收特性的卷積。大燈的譜是已知的，待識別的氣溶膠的譜(或者相反，吸收特性)也是已知的。通過卷積(近似各個波長的衰減相乘一從信號處理中已知)可以求得預期的譜，所述譜當存在相應的氣溶膠時出現在圖像中。對於例如已經說明的離散的分析處理，現在可以根據氣溶膠和大燈求得用於各個波長的閾值。完整的譜分析處理當然同樣是可能的。通過考慮大燈特性可以實施更精確的確定。如果要確定圖像中的氣溶膠是哪種類型，則必須對於每個可能出現(或者待識另O)的氣溶膠實施與大燈的譜的所述卷積，由此得到多個閾值和類別，並且與圖像中實際出現的譜的比較能夠實現分類。氙氣大燈或由LED元件構成的大燈尤其可以良好地適用於霧識別(必要時也適用於其他氣溶膠)，因為其具有加強的藍色譜，所述譜在與霧的譜卷積的情況下在紅色範圍中顯示出明顯的衰減。這種衰減比通過白光照明霧時產生的衰減更明顯。符合目的地，僅僅在考慮圖像的一部分的情況下實施參數的求取。如果成功地選擇適當的、有意義的圖像部分，則計算負荷和計算時間減小並且能夠實現資源節省。當在所述圖像部分中給出儘可能好的大燈照明時，所述圖像部分的選擇(感興趣區域一R0I)是有利的。當儘可能強地照明ROI的儘可能大的面積時，待觀察的效果、即平均的紅色值和灰度值之間的差別最大。因此明暗界限應儘可能地位於ROI以外。明暗界限是由大燈預給定的線，在所述線中被照明的區域過渡到暗的、未被照明的區域中。在一個擴展構型中，圖像部分可以不僅固定地在圖像中選擇而且可以自適應地匹配周圍環境條件。可考慮的是，可選地考慮車道模型或拓撲(例如彎道、坡頂或下沉)並且如此選擇所述部分，使得在對於進一步的行駛走向有意義的區域中實施氣溶膠識別。因為將所述部分置於以上描述的被照明的區域中是非常有意義的，所以所述部分的跟蹤適於可能的自適應大燈(照明距離調節裝置、轉向燈)。圖像部分也可以相對方向盤/轉向角均勻地運動，自適應的轉向燈也同樣如此。在此，支持以下基本構思要選擇通過光最強照亮的部分，因為在那裡是紅色值(在有霧時)的譜抑制的最大效果。通過給出關於存在的氣溶膠情況的其他數據進行根據本發明描述的氣溶膠識別的合理性驗證是有利的。因為不能毫無疑問地排除錯誤識別或幹擾影響，例如具有未知譜的、可能干擾性地作用於結果的其他光源，所以這樣的措施是有意義的。通過這樣的合理性檢驗可以進一步限制氣溶膠的錯誤/正確識別。可以藉助已知的方法、例如藉助在現有技術中說明的方法實施合理性驗證，或者其他方法，例如視距確定，其中從所確定的視距起排除氣溶膠的存在。此外，可以藉助梯度確定來進行合理性驗證，其中當圖像(理想化地，灰度圖像)中的平均梯度超過一個確定的閾值時從不識彆氣溶膠，這意味著，肯定存在與確定密度的氣溶膠不一致的對比度豐富性(即圖像中的結構)。此外，為了合理性驗證，可以識別一個或多個外部光源，並且在必要時確定這些光源是否具有光暈或光輪。如果不是這種情況，則在所述光源與攝像機之間不會存在氣溶膠。為了識別眩目是例如由霧引起的自炫目還是例如由其他車輛引起的其他眩目，例如可以考慮物體識別，所述物體識別必要時識別其他車輛。所照明的標誌牌上的反射也可 能被錯誤地識別為霧。在此，例如藉助物體識別的合理性驗證也是有幫助的。有利地，氣溶膠的識別可以為了多種目的有意義地用在車輛中。關於氣溶膠存在或者確定的氣溶膠的存在或其濃度的信息可以有意義地用於主動地影響安全性功能/舒適性功能/駕駛員輔助功能或驅動系功能。如果例如識別到妨礙視野的氣溶膠(例如霧)，則可以激活有利的光分布(在有霧時，例如車輛前方深的、寬的照明)。當藉助於根據本發明的方法沒有識別到霧時，儘管圖像顯示車道上的全部積雪(所述積雪通常不能與濃霧區分開)，相反地不改變光分布或如此調節光分布，使得光分布有助於寬的視野。在此情況下，可以激活或保持遠光燈，當然在考慮其他已知的邊緣條件一如避免反向交通的眩目等的情況下。可毫無問題地考慮霧尾燈或霧大燈的自動激活和停用。以光控制為例顯示對於車輛功能的激活如何實現合理性驗證。在識別到霧時(差的視野)可以放棄大燈調節的改變，當在白天而不是黑夜時放棄調節的改變。這例如可以藉助光敏傳感器(也可藉助所描述的攝像機作為功能來實現或者典型地作為獨立的傳感器)和閾值求得。此外，當車輛的速度較低並且不超過閾值時，不進行大燈調節的改變。如果使用用於光控制的方法並且同時由於車輛的相向行駛出現照明的不期望的效應(所述效應可能會歪曲霧識別)，則這不起任何作用，因為在所述情況下反正要關閉遠光。因此，光控制至少部分不受影響地抵抗這些不期望的效應。當從事故潛在性增大開始(例如在視野較差的情況下)時，可以通過適當的方式預張緊或預警安全系統——如安全帶拉緊器、安全氣囊或制動輔助/制動系統。當已經識別確定的氣溶膠一例如煙、工業氣體時，舒適性系統可以從外部空氣轉換到循環空氣或者激活(空氣)過濾器。駕駛員輔助系統可以將在較差的視野情況下所述駕駛員輔助系統由視頻圖像求得的數據分級為比其他傳感器(例如雷達、超聲波)的數據更不重要的或更不可用的。可以如下影響驅動系，使得例如提高轉速，以便能夠實現更強的馬達制動或者產生更響的行駛噪聲，所述行駛噪聲可以警告周圍環境靠近的車輛。可以實施速度幹預和/或轉向幹預，以便避讓局部的氣溶膠或者在有霧時降低速度或者發出警告。這可以結合來自導航系統的數據，所述導航系統可以評價位於前方的地形的避讓可能性或者可通過性。根據氣溶膠的類型也可以發出對氣溶膠的警告或緊急呼叫，例如當氣溶膠有毒時。概念解釋光譜學或者光譜分析是一組觀察方法，這些觀察方法根據光源(也可以是待分析的圖像)的光譜(顏色分解)來研究電磁輻射與物質如何形成相互作用。研究在哪些頻率或波長時物質可以接收(吸收)或發出(發射)光子或者電磁波形式的能量。可以藉助一個或多個過濾實施顏色分解。可以通過具有以下特徵的攝像機系統實現本發明所需的成像方法其必須提供適於顏色過濾的圖像。所述系統可以是典型的RGB攝像機或者例如R3I攝像機。在所述R3I攝像機中，每4個像素設有一個紅色掩模，即僅僅接收紅色分量(選擇性的像素著色)。因此， 在僅僅觀察這些像素時得到紅色圖像，在觀察其他像素時得到灰度圖像。替代地，也可以使用具有兩個單目攝像機或者多個光路(具有不同過濾)的攝像機系統，或者也可以使用一個立體攝像機，其2個光路通過不同的過濾器。氣溶膠是一種由固態的或/和液態的懸浮顆粒和氣體構成的混合物，這些懸浮顆粒可以是不同的來源。初級氣溶膠的顆粒大多來自機械過程或熱過程。在次級氣溶膠中，顆粒由氣態的物質通過化學反應和/或通過反應產品在凝結核上的積聚形成。氣溶膠可以是天然有機成分(花粉、孢子、細菌)，天然無機成分(灰塵、精細粉塵、沙、煙、海鹽、水滴)，由人帶來的燃燒產物(煙、香菸的煙、廢氣、工業氣體、濃煙、煤煙或油煙(例如來自汽車排氣管)、灰燼或煙塵)或者由人製造的納米顆粒。概念「水汽凝結體(Hydrometeor)」是在氣象學術語中使用的、冷凝水(詞部分「Hydro」)所有形式的上位概念，這些冷凝水在大氣中進行觀察(詞部分「Meteor」)，即水中的所有液態和冰凍的顆粒。大氣的其他固態的和液態的組成成分稱作氣溶膠，在這些組成成分組合時水不起作用或者至少幾乎不起作用。水汽凝結體的聚集是潮溼的蒸汽、水沫、凝結尾跡、霧、毛毛雨、雨、雨夾雪、雲等等。根據本發明，當提到氣溶膠時也要求保護水汽凝結體(或其聚集)。水汽凝結體是否與氣溶膠區分開或者是氣溶膠的子集，在文獻中有時是不一致的。在物理學中，振動能量轉化為其他能量形式稱作衰減。這例如表現在信號、振動或波的衰變。電磁波在大氣中衰減。在光吸收時，所接收的能量不僅轉化為熱量，而且可以由於其他機制——如螢光以及通過氣溶膠上的散射損失。在此，概念「吸收」和「衰減」具有類似的含義。相反，透射相應於相反含義，即氣溶膠中光的(取決於頻率的)穿透性。(部分來源於在線維基百科)


在附圖中示出並且在以下說明中詳細闡述本發明的實施例。附圖示出圖I :具有霧場景的由攝像機拍攝的圖像，圖2 :用於構造根據本發明的方法(裝置)的框圖，圖3 :具有和沒有霧場景的譜分析，
圖4 :藉助於根據本發明的霧識別進行光控制的流程圖。
具體實施例方式在圖I中示出圖像101，如其可以由車輛中的攝像機在前方視野中拍攝的那樣。可看到具有霧或者濃霧104的霧場景，車道標記102延伸到所述場景中並且隨著距離的增大越來越不可見。光錐103在車輛附近實現場景的部分照明並且隨著距離的增大而實現霧104的照明，其中光由霧散射回來並且可以主要在眩目區域105中出現眩目。以視野邊界107定義了一個虛擬的線，直到所述虛擬的線照明是有意義的。在實際中，所述線由於霧的連續的光學特性而不能清晰地成像。根據本發明的方法的應用例如可以限定在測量區域106 (感興趣的區域，R0I)的圖像部分上，所述圖像部分理想化地位於視野或明暗界限上或包含明暗界限。在圖2中說明了根據本發明的方法(裝置)的結構，其中基於可以提供圖像101的視頻攝像機K實施過濾F1，所述過濾給出具有所期望的顏色信息的(虛擬的)彩色圖像。在 此，Fl在所述構型中是優選濾除不在紅色範圍中的頻率分量的過濾器。通過過濾Fl得到了所謂的紅色圖像，或者紅色分量。可選地，應用第二顏色過濾F2。但是，在所說明的用於霧識別的實施方式中也適用原始的灰度圖像，從而不必須進行第二顏色過濾。由兩個通過Fl或者F2求得的圖像可以分別求得同一參數P的值。所述參數尤其可以是測量區域106的像素在其相應的顏色過濾Fl和F2或者僅僅在Fl中的平均亮度值。在此情況下，分別得出一個標量值其代表平均亮度並且在比較V中用於分析處理，例如通過兩個標量Me、Me的求差D以及檢驗所述差超過還是低於某個閾值。在霧識別的情況中，當灰度圖像的亮度的平均值與紅色圖像的亮度的平均值之間的差超過一個確定的值時，則假定存在霧。在此沒有示出差相對第二閾值的以上提到的檢驗，但在此同樣可以實施。適當的閾值選擇可以由經驗嘗試或者物理學考慮得出。如果現在已經探測到霧，則負責用於光控制的控制設備S可以相應地觸發大燈L。尤其是，如果出現了假定的眩目(即圖像中或者眩目區域105中的高亮度)，則必須檢驗是否存在霧以及因此存在眩目並且不是照亮的場景(這又是所期望的)。在識別到霧時，例如可以停用遠光燈和/或激活霧燈。在圖3中圖形化地示出了物理學關係。在子圖a)中示出了氙氣大燈的譜，其在藍色範圍中、即更高頻率或者更短波長λ的範圍中的強度或者亮度I高於在低頻(紅色)範圍中。可以給所述譜分配所有頻率上的強度的平均值，這相應於平均灰度值Me。根據本發明的紅色過濾可以如此構造，使得其僅僅考慮譜帶R，即基本上濾除不在譜帶R中的所有頻率分量。也可以給所述譜帶R中的亮度值分配作為譜帶R中的所有頻率上的強度平均值的平均亮度值Mr。兩個譜亮度值Mg和Mk通過差D相區別。所述差根據霧的存在而變化，如以下示出的那樣。通過分析處理所述差能夠實現根據本發明的比較。替代地，也可以在這些平均亮度值之間形成商或者在發明中描述的其他組合。在子圖b)和d)中現在示出了在存在霧的情況下的場景的延續而在子圖c)和e)中示出了所述方法在沒有霧的情況下的延續。在子圖b)中示出了霧的譜傳輸特性，其中在低頻範圍、例如紅色範圍中出現較高的衰減(較小的透射率T)而對於較高的頻率出現較低的衰減。在子圖c)中示出了良好視野的平常情況，即沒有衰減。如果現在將所述吸收特性與子圖a)中的大燈譜卷積*，則得到在子圖d)和e)中示出的強度曲線，其中子圖e)中的曲線相應於子圖a)中的原始曲線，因為沒有發生任何衰減(1/T)。在此不考慮由圖像主題或其他光源導致的影響。這些可以由於前進運動期間的動態圖像變化來平均。在子圖d)中示出了在進行拍攝的攝像機的圖像中待確定的譜變化曲線，當藉助相應於子圖a)的大燈在存在具有如子圖b)中的衰減特性的霧時拍攝圖像時。相應於根據本發明的方法由圖像求得在此實施的亮度Mg和Mk的平均值的確定。在子圖a)中對於大燈出現的(未受影響的)亮度平均值已經由大燈已知的特性得出並且是已知的。因為其在運行中可以不通過攝像機測量，所以其可以被存儲/配置用於分析處理以及改進根據本發明的方法。在子圖d)與子圖a)相比平均值的差V的放大中可清楚地看出霧的效應。 相反，在子圖f)中示出了在圖像中感覺到的譜分布，如其當大燈的特性未知或者不具有佔優勢的譜分量或大燈沒有接通(例如在白天)時被測量的那樣。在此，雖然亮度的平均值的差V是可測量的，但可看到在應用相應大燈時差的增強或增大，如在子圖a)和d)中示出的那樣。通過具有已知特性的大燈的增強效果，例如可以更大地選擇用於霧識別的閾值，從而出現更少的錯誤的霧識別。相反必須考慮，這些大燈可以起作用，使得在圖像中拍攝的無霧場景也可以增強地具有大燈的譜特性，這可能再次衰減所述效應。但是，經驗研究已證實了這一優點。在圖4中示出了一個流程圖，如其可以實現用於光控制，其中根據本發明的方法用於霧識別。從起始點401開始，所述起始點例如能夠以確定的時間間隔反覆調取。也可以選擇性地使用在這裡介紹的元件和測試，如同在流程中插入其他有意義的點或者改變流程的順序。實施視距確定402，其例如可以通過如下方式實現例如檢驗前方視距是否超過一個閾值，並且在超過時假設沒有霧存在410。例如可以通過其車道識別算法(車道探測)來確定前方視距，當車道(標記)在足夠遠的距離上仍可見時，所述視距足夠好。如果視距被認為太小，則實施對比度確定403，其例如可以通過如下方式實現實施梯度確定，其中灰度圖像中的平均梯度必須超過某個閾值。如果情況如此，則存在一個相應的對比度，即考慮不存在霧410。如果儘管出現(自)眩目，則其可以由反射的標誌牌造成。因此，可以實現眩目的原因的區分。相反，如果對比度也過小，則此外可以實施光源識別404 (外部光源)並且在出現這樣的光源識別時檢驗所述光源是否具有光暈或光輪。如果不是這種情況，即光源是清晰的並且明顯可見的，則得出不存在霧410。如果相反，則可以繼續應用光譜學霧識別的根據本發明的方法405，所述方法如所描述的那樣可以識別不存在霧410或者存在霧406。直到所述步驟406已經操作了用於霧識別的方法，隨後是用於光控制的方法。如果已經識別到霧406,則夜間識別407檢驗是否恰好是夜間，例如其方式是，光敏傳感器的光量超過一個確定的閾值。如果是白天，則不實施大燈調節或者調節的改變411，因為當燈光激活時這可能是駕駛員的有意期望/調節。
如果是夜間，則實施速度檢驗408，所述速度檢驗近似地表示安全換擋，使得在低速(<50km/h)時不進行大燈調節411的改變、尤其是不進行遠光燈的激活。但如果達到或超過一個確定的最小速度，則應在存在霧的情況下激活霧燈412。如果沒有識別到霧410，則例如可以在存在其他邊緣條件(例如沒有方向交通)時激活遠光燈。可以使在識別到霧或者沒有識別到霧之間的快速變換去抖動，從而大燈調節 不會一直改變或者開始閃爍。可以相應地控制霧尾燈。
權利要求
1.用於藉助於車輛的由攝像機(K)拍攝的至少一個圖像(101)來識別或密度確定或分類(405)氣溶膠(104)的方法，其特徵在於， -在第一步驟中，由所述至少一個圖像藉助第一顏色過濾(Fl)求得參數(P)的第一值， -在第二步驟中，不藉助所述第一顏色過濾(Fl)或者藉助第二顏色過濾(F2)求得同一參數(P)的第二值，所述第二顏色過濾與所述第一顏色過濾(Fl)不同， -比較(V)所求得的值，以及 -根據所述比較的結果(D)實施所述氣溶膠的識別(401，406)或密度確定或分類。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述第一顏色過濾(Fl)確定紅色分量(R，Μκ)，並且不藉助第二顏色過濾(F2)地確定灰度分量(Me)。
3.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述參數是像素的平均亮度值(M)或平均梯度。
4.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述參數的比較(V)通過求差、求商、求方差或與灰度值分布信息的結合形成。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，通過求差形成所述比較(V)，並且通過至少兩個閾值比較形成結果的相關性，其中，當超過較低的閾值並且低於較高的閾值時，識別或者分類所述氣溶膠。
6.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助於大燈照明(103)所述氣溶膠(104)，並且考慮所述大燈的譜特性(圖3a)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，使所述比較的結果(D)經歷繼續進行的第二比較，其中，在不存在氣溶膠的情況下實施與所述比較的預期結果的第二比較。
8.根據權利要求6或7所述的超聲傳感器，其特徵在於，實施所述大燈的譜與至少一個可能的氣溶膠(圖3b)的吸收特性的卷積(*)，以及據此識別(406)所述氣溶膠(104)。
9.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，僅僅在考慮所述圖像的一部分(106)的情況下求得所述參數。
10.根據權利要求9所述的超聲傳感器，其特徵在於，如此選擇所述一部分(106)，使得在所述一部分中通過所述大燈(103)實現儘可能好的照明和/或相應於轉向角跟蹤所述一部分和/或相應於位於所述圖像(101)中的場景的表面拓撲調節所述一部分。
11.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助其他數據(402，403，404)驗證氣溶膠識別(405)的合理性。
12.根據以上權利要求中任一項所述的方法的應用，用於調節所述大燈(L)的照明距離或光分布(411，412)和/或激活或影響其他安全性功能/舒適性功能/駕駛員輔助功能或驅動系功能。
13.用於藉助於車輛的由攝像機(K)拍攝的圖像(101)來識別或密度確定或分類(405)氣溶膠(104)的裝置，其特徵在於， -通過參數確定單元(P)由所述圖像中在第一步驟中藉助第一顏色過濾器(Fl)求得第一值， -通過相同的參數確定單元(P)在第二步驟中不藉助或藉助第二顏色過濾器(F2)求得第二值，所述第二顏色過濾器與前述的顏色過濾器(Fl)不同， -比較器(V)比較在至少兩個步驟中求得的值，-根據所述比較的結果(D)實施所述氣溶膠的識別或密 度確定或分類(401，406)。
全文摘要
本發明涉及藉助光譜學來識別或密度確定或分類氣溶膠。在此，由車輛的攝像機拍攝圖像，其中，由至少一個圖像在第一步驟中藉助第一顏色過濾求得參數的第一值，在第二步驟中不藉助或者藉助第二顏色過濾求得同一參數的第二值，所述第二顏色過濾與在前的顏色過濾不同，比較在至少兩個步驟中求得的值，以及根據所述比較的結果實施氣溶膠的識別或密度確定或分類。
文檔編號G01N21/53GK102782478SQ201180011836
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月26日 優先權日2010年3月2日
發明者S·文斯坦, T·埃爾根 申請人:羅伯特·博世有限公司