專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)車(chē)輛外部照明控制的圖像采集和處理方法
參照相關(guān)申請(qǐng)本發(fā)明要求了35 U.S.119(e)下的臨時(shí)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)60/404,879的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利申請(qǐng)的標(biāo)題為“IMAGE ACQUISITIONAND PROCESSING METHOD FOR VEHICULAR LIGHTINGCONTROL(車(chē)輛照明控制的圖像采集和處理方法)”，是由JosephS.Stam等于2002年8月21日提交的。此處通過(guò)引用將其發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)久以來(lái)都希望對(duì)車(chē)輛照明提供自動(dòng)控制，既是為了增強(qiáng)駕駛安全性，又是為了為司機(jī)提供便利。這種自動(dòng)照明控制可包括對(duì)一輛受控的車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈的自動(dòng)激活和熄滅，并且激活和熄滅是駕駛情況的一個(gè)函數(shù)。已經(jīng)通過(guò)用各種類(lèi)型的光學(xué)傳感器傳感環(huán)境照明情況、迎面而來(lái)的車(chē)輛的頭燈以及前行車(chē)輛的尾燈，對(duì)所述函數(shù)進(jìn)行了廣泛嘗試。最近提出了利用一種電子圖像傳感器的傳感器。在以下專(zhuān)利及專(zhuān)利申請(qǐng)中公布了這種系統(tǒng)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,837,994“Control system to automatically dim vehicle head lamps(自動(dòng)減暗車(chē)輛頭燈的控制系統(tǒng))”和6,049,171“Continuously variable headlampcontrol(連續(xù)可變的頭燈控制)”以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)09/799,310“Image Processing System to control Vehicle Headlamps orother Vehicle Equipment(控制車(chē)輛頭燈或其他車(chē)輛設(shè)備的圖像處理系統(tǒng))”、09/528,389“Improved Vehicle Lamp Control(改良的車(chē)燈控制)”和09/800,460“System for Controlling Exterior Vehicle Lights(控制外部車(chē)燈的系統(tǒng))”。此處通過(guò)引用將這些文檔中每一個(gè)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。圖像傳感內(nèi)的光源檢測(cè)提出了許多挑戰(zhàn)。例如，可能難以區(qū)別迎面而來(lái)的車(chē)輛的頭燈與路標(biāo)或其他物體對(duì)受控車(chē)輛的頭燈的反射。此外，可能難以檢測(cè)遠(yuǎn)處其他光源(例如高架的街燈)附近的尾燈，因?yàn)檫@些光源在圖像中可能模糊在一起，減弱了尾燈的紅色。
這些問(wèn)題中的某些可由更高分辨率的圖像系統(tǒng)來(lái)解決。但是，構(gòu)造這樣一個(gè)系統(tǒng)要求一個(gè)更昂貴的圖像傳感器、一個(gè)高質(zhì)量鏡頭、更多處理功率和更多內(nèi)存，這些在目前成本太高。此外，即使不考慮經(jīng)濟(jì)，目前公布的系統(tǒng)的所有問(wèn)題也不是僅僅增加分辨率就都能解決的。
本發(fā)明嘗試通過(guò)提供采集和分析來(lái)自一個(gè)圖像傳感器的圖像的改良方法，來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的限制，該圖像傳感器的用途是檢測(cè)迎面而來(lái)的車(chē)輛的頭燈和前行車(chē)輛的尾燈，以及在一幅圖像內(nèi)將這些光源從其他光源中鑒別出來(lái)。由這里公布的裝置和方法獲取的信息可用于自動(dòng)控制車(chē)輛設(shè)備，例如控制一輛受控車(chē)輛的外部燈、風(fēng)擋刮水器、除霜器，或者用于其他用途。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于采集一個(gè)場(chǎng)景的圖像的裝置。在一個(gè)相關(guān)實(shí)施例中，提供了一種用于處理和儲(chǔ)存相關(guān)信息的裝置。此外，提供了一種帶一個(gè)儲(chǔ)存緩沖器的低壓差分信號(hào)設(shè)備，用于將一個(gè)成像器接口到一個(gè)微處理器。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，合成一幅高動(dòng)態(tài)范圍圖像，以與預(yù)期出現(xiàn)在成像器的相關(guān)視野內(nèi)的不同光源相關(guān)的不同亮度級(jí)別相適應(yīng)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，采用了一種峰點(diǎn)檢測(cè)算法以檢測(cè)各個(gè)光源。所公開(kāi)的峰點(diǎn)檢測(cè)算法提供了一種手段，以便分離地檢測(cè)非常接近和/或部分重疊的光源。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，采用了光源分類(lèi)算法，以標(biāo)識(shí)引起系統(tǒng)響應(yīng)的光源。公開(kāi)了一種包含概率函數(shù)和/或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)算法主機(jī)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，采用了切換方法以自動(dòng)改變外部車(chē)燈的操作。公開(kāi)了多種技術(shù)，用于控制雙峰式、基本連續(xù)可變和連續(xù)可變的燈。
在至少一個(gè)實(shí)施例中提供了培訓(xùn)例程，用于校準(zhǔn)分類(lèi)算法?？梢詥为?dú)或以不同組合采用經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)時(shí)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以幫助培訓(xùn)。


圖1描繪了一輛與其他迎面而來(lái)和前行車(chē)輛相關(guān)的受控車(chē)輛；圖2描繪了一個(gè)成像器的一個(gè)實(shí)施例；圖3描繪了具有相關(guān)元件的一個(gè)圖像傳感器的一個(gè)實(shí)施例；圖4描繪了連接在一個(gè)成像器和一個(gè)微處理器之間的一個(gè)低壓差分信號(hào)設(shè)備，它帶有一個(gè)儲(chǔ)存緩沖器；圖5描繪了根據(jù)一幅圖像中的不同光源設(shè)置一盞外部燈的狀態(tài)的一個(gè)算法的一幅流程圖；圖6描繪了合成一幅高動(dòng)態(tài)范圍圖像的一個(gè)算法的一幅流程圖；圖7描繪了一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法的結(jié)果的一幅圖；圖8描繪了一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法的一幅流程圖；圖9a和9b描繪了一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法的逐步表示；圖10描繪了一個(gè)峰點(diǎn)檢測(cè)算法的一幅流程圖；圖11描繪了一個(gè)確定幀間光源特性的算法的一幅流程圖；圖12描繪了根據(jù)一幅圖像中的不同光源設(shè)置一盞外部燈的狀態(tài)的一個(gè)算法的一幅流程圖；圖13描繪了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一幅示例性流程圖；圖14描繪了外部燈控制的一幅狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程圖；圖15描繪了外部燈控制的一幅第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖16描繪了外部燈控制的一幅第二狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖17描繪了外部燈控制的占空系數(shù)相對(duì)于轉(zhuǎn)換水平的圖；圖18描繪了一個(gè)外部后視鏡裝置的分解圖；圖19描繪了一個(gè)內(nèi)部后視鏡裝置；圖20描繪了圖19的后視鏡裝置沿線20-20的一幅截面圖；以及圖21描繪了一個(gè)內(nèi)部后視鏡裝置的分解圖。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1對(duì)本發(fā)明的功能做出最佳說(shuō)明。一輛受控車(chē)輛101包括一個(gè)成像器和一個(gè)圖像處理系統(tǒng)，它能夠采集和分析大體來(lái)說(shuō)是受控車(chē)輛前方的區(qū)域的圖像。成像器和圖像處理系統(tǒng)最好包含在受控車(chē)輛的后視鏡裝置102中，從而提供一個(gè)清晰的前視103，其穿過(guò)擋風(fēng)玻璃上被風(fēng)擋刮水器所擦拭的區(qū)域，來(lái)自與司機(jī)相似的視角。作為替換，成像器也可放置在車(chē)輛內(nèi)的任何適當(dāng)位置中，并且處理系統(tǒng)可以包含在成像器中，或者放置在別處。如所包括進(jìn)來(lái)的各個(gè)參考專(zhuān)利里一樣，這里描述了一個(gè)替換配置的主機(jī)。這里描述的圖像分析方法可由一個(gè)單一處理器(例如一個(gè)微控制器或DSP)、多個(gè)分布式處理器實(shí)現(xiàn)，或者可以在一個(gè)硬件ASIC或FPGA中實(shí)現(xiàn)。
成像器采集圖像，以使得只要迎面而來(lái)的車(chē)輛105的頭燈104以及前行車(chē)輛107的尾燈106位于車(chē)輛105或106的司機(jī)可感覺(jué)到來(lái)自受控車(chē)輛101的頭燈的炫光的范圍內(nèi)，頭燈104和尾燈106就能被檢測(cè)到。當(dāng)檢測(cè)到頭燈或尾燈時(shí)，即可切斷受控車(chē)輛101的遠(yuǎn)光燈，或者以某種方式修改光束模式，以便減小對(duì)其他車(chē)輛的占有者的炫光。
圖2中顯示了一個(gè)用于本發(fā)明的成像器200。包含兩個(gè)單獨(dú)的鏡頭元件202和203的一個(gè)鏡頭201將相關(guān)場(chǎng)景的兩幅圖像形成在一個(gè)圖像傳感器204上。場(chǎng)景的一幅圖像被一個(gè)紅濾波器205濾波，該濾波器位于圖像傳感器204的表面上并且覆蓋一半象素。通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于相同空間區(qū)域的濾波后和未濾波的圖像，可確定被這些象素所檢測(cè)到的光源的相對(duì)紅色。也可采用其他顏色鑒別方法，例如采用棋盤(pán)狀紅/透明濾波器、帶狀紅/透明濾波器或馬賽克或帶狀紅/綠/藍(lán)濾波器。對(duì)用于本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的詳細(xì)說(shuō)明包含在共同待審的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,130,421“Imaging system for vehicle headlamp control(車(chē)輛頭燈控制的成像系統(tǒng))”和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/208,142“Light SourceDetection and Categorization system for Automatic Vehicle ExteriorLight Control and Method of Manufacturing(車(chē)輛外部燈自動(dòng)控制的光源檢測(cè)和分類(lèi)系統(tǒng)及制造方法)”，它們與本發(fā)明共同轉(zhuǎn)讓?zhuān)颂幫ㄟ^(guò)引用將它們?nèi)堪M(jìn)來(lái)。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖3，這里描繪了用于本發(fā)明的一個(gè)圖像傳感器的框圖。如圖所示，成像器包含一個(gè)象素陣列305、一個(gè)電壓/電流參考310、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)315、電壓調(diào)節(jié)器320、低壓差分信號(hào)I/O 325、一個(gè)數(shù)字塊330、行解碼器335、重置升壓340、溫度傳感器345、流水線模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)350、增益級(jí)355、晶體振蕩接口360、模擬列365和列解碼器370。這些設(shè)備最好集成在一塊公共電路片或硅襯底上。但是，任何或所有獨(dú)立標(biāo)識(shí)的設(shè)備都可安裝到一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖3所示的一個(gè)首選成像器的細(xì)節(jié)在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)Attorney Docket AUTO 318V1“IMAGE ACQUISITION ANDPROCESSING SYSTEM(圖像采集和處理系統(tǒng))”，此處通過(guò)引用將其全部包含進(jìn)來(lái)。
在一個(gè)首選實(shí)施例中，成像器是一個(gè)配置為符合汽車(chē)應(yīng)用要求的CMOS設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，成像器提供144行和176列基于光敏二極管的象素。優(yōu)選地，成像器還具有用于傳感溫度、控制至少一個(gè)輸出信號(hào)、向內(nèi)部元件提供電壓調(diào)節(jié)的設(shè)備以及被合并的設(shè)備測(cè)試工具。成像器命令最好提供對(duì)多種曝光時(shí)間、模式和模擬設(shè)置的控制。成像器最好能夠同時(shí)從不同的開(kāi)始行取兩個(gè)圖像子窗口；此特征允許了如參考圖2所述的一個(gè)雙透鏡系統(tǒng)中的高度同步的圖像。在一個(gè)首選實(shí)施例中，一條單命令指令被發(fā)送到成像器，然后成像器以具有唯一曝光時(shí)間的兩幅連續(xù)圖像響應(yīng)。另一個(gè)首選的選項(xiàng)允許在一個(gè)棋盤(pán)狀圖像中應(yīng)用模擬增益，以用于濾波器以棋盤(pán)模式應(yīng)用到成像器的應(yīng)用。數(shù)據(jù)最好能以以下模式發(fā)送十比特模式、壓縮的八比特模式(其中一個(gè)十比特的值在八比特中表示(正如本文其他地方將更詳細(xì)描述的那樣))、或者截?cái)喟吮忍啬Ｊ?其中只發(fā)送每十比特象素值的最高八位)。
轉(zhuǎn)到圖4，控制和數(shù)據(jù)信號(hào)最好通過(guò)一個(gè)低壓差分信號(hào)串行外圍接口(LVDS SPI)405在一幅圖像和一個(gè)相關(guān)的微處理器之間通信。如圖4所示，LVDS SPI提供了圖像傳感器410和微控制器415之間的一個(gè)接口。首選的LVDS SPI包括一個(gè)LVDS收發(fā)器420、一個(gè)輸入數(shù)據(jù)邏輯塊425、一個(gè)雙端口存儲(chǔ)器430以及一個(gè)微控制器接口邏輯塊435。應(yīng)該理解已知LVDS設(shè)備的一個(gè)主機(jī)是商業(yè)上可用的，并且預(yù)見(jiàn)到不同于圖4所示的LVDS也可用于本發(fā)明。例如可以省略雙端口存儲(chǔ)器，控制和數(shù)據(jù)信息可以直接在LVDS鏈接上傳輸。對(duì)根據(jù)圖4所示的LVDS SPI接口的一個(gè)更詳細(xì)的說(shuō)明包含在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)Attorney Docket AUTO 318V1，此處通過(guò)引用將其全部包含進(jìn)來(lái)。
在一個(gè)首選實(shí)施例中，提供了雙端口存儲(chǔ)器，以便圖像數(shù)據(jù)正從成像器發(fā)送來(lái)時(shí)微控制器可執(zhí)行其他功能。然后微控制器一旦空閑即從雙端口存儲(chǔ)器讀取圖像數(shù)據(jù)。雙端口存儲(chǔ)器最好允許對(duì)各個(gè)存儲(chǔ)寄器逐一順序訪問(wèn)。在一個(gè)特殊的作為替換的讀出模式中，提供了兩個(gè)讀指針以便對(duì)存儲(chǔ)器的兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行交替訪問(wèn)。當(dāng)與圖像傳感器的雙集成時(shí)間特征一起使用時(shí)，此特征尤其有益。圖像傳感器將順序發(fā)送具有不同集成時(shí)間的兩幅圖像。在替換的讀出模式中，第一指針被設(shè)為指向第一圖像的開(kāi)始而第二指針被設(shè)為指向第二圖像的開(kāi)始。從而對(duì)于每個(gè)象素位置，第一集成時(shí)間象素值首先被讀出，然后是來(lái)自第二集成的象素值。
首先參考圖5說(shuō)明了本發(fā)明的一種圖像采集和分析方法。控制按照采集和處理周期500的一個(gè)序列進(jìn)行，只要控制在起作用則一直重復(fù)，重復(fù)次數(shù)不定。周期操作可以以不變的速率發(fā)生，例如每200ms一次。也可以根據(jù)活動(dòng)程度和車(chē)燈的當(dāng)前狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)周期率。周期可能因?yàn)槠渌δ芏恢袛唷＠?，處理系統(tǒng)還可控制一個(gè)自動(dòng)減暗后視鏡、一個(gè)指南針、一個(gè)雨傳感器、照明、用戶(hù)接口按鈕、麥克風(fēng)、顯示器、車(chē)輛接口、遙測(cè)功能、多路總線通信以及其他特征。如果這些特征之一要求處理器注意，則周期500可能被暫停、中斷或延后。
周期500開(kāi)始于采集一幅或多幅圖像501，這些圖像至少部分儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中以便處理。對(duì)應(yīng)的圖像可以是合成的高動(dòng)態(tài)范圍圖像，正如本文將進(jìn)一步說(shuō)明的那樣。接下來(lái)，在步驟502中，從采集的圖像中提取出不同對(duì)象以及這些對(duì)象的屬性。這些對(duì)象通常是必須被檢測(cè)和分類(lèi)的光源。這里所用的“光源”一詞包含發(fā)出光線的源以及反射光線的物體。在步驟503中，通過(guò)從先前的周期查找和標(biāo)識(shí)光源并且將它們與當(dāng)前周期中的光源相關(guān)聯(lián)來(lái)確定光源的運(yùn)動(dòng)和其他歷史行為。在步驟504中對(duì)光源進(jìn)行分類(lèi)，以確定它們是車(chē)輛頭燈、車(chē)輛尾燈還是其他類(lèi)型的光源。最后，在步驟505中，根據(jù)步驟504的輸出和其他車(chē)輛的輸入，如果必要的話(huà)，修改受控車(chē)燈的狀態(tài)。
應(yīng)該理解雖然圖5中的步驟被顯示為順序的，但是可以更改步驟的順序或者并行執(zhí)行不同步驟。例如，正如下文將要更詳細(xì)討論的那樣，首選的對(duì)象提取算法在任何特定時(shí)刻只需要圖像的四行或者甚至兩行被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，從而促進(jìn)了至少部分對(duì)象提取與圖像采集并行進(jìn)行。此外，這里所提出的一種圖像采集方法可通過(guò)多次曝光合成一幅高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像，然后處理合成后的高動(dòng)態(tài)范圍圖像。或者，也可以獨(dú)立處理具有每個(gè)曝光設(shè)置的圖像。最后，圖5中的每個(gè)步驟不需要在下一步驟開(kāi)始之前完成。例如，一旦在步驟502中檢測(cè)到一個(gè)光源，則其歷史信息可在步驟503中立即被確定并且可在步驟504中立即被分類(lèi)。然后可以在步驟502中標(biāo)識(shí)下一光源(如果存在的話(huà))。應(yīng)該理解圖5的任何步驟可以獨(dú)立于其他步驟，與其他步驟或與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例組成多種組合，有利地應(yīng)用到車(chē)輛成像系統(tǒng)。
圖像系統(tǒng)必須檢測(cè)寬范圍的光強(qiáng)度這一點(diǎn)提出了一個(gè)重大挑戰(zhàn)。明亮的頭燈的強(qiáng)度是遠(yuǎn)處尾燈的幾千倍。用于區(qū)分光的許多技術(shù)都受益于對(duì)亮度和色彩的相對(duì)精確的測(cè)量；因此，由于較亮的光源引起的圖像中的飽和可能引起誤標(biāo)識(shí)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了可以有利使用的高動(dòng)態(tài)范圍圖像；但是它們?nèi)匀皇窍喈?dāng)模糊和昂貴的。與創(chuàng)建一幅合成的高動(dòng)態(tài)范圍圖像相關(guān)的細(xì)節(jié)包括在共同待審的、共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“Vehicle Vision System with High Dynamic Range(具有高動(dòng)態(tài)范圍的車(chē)輛視覺(jué)系統(tǒng))”Attorney docket No.AUTO 218，此處通過(guò)引用將其發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)創(chuàng)建一幅合成的高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像克服了相關(guān)問(wèn)題。
參見(jiàn)圖6，采集和合成一幅HDR圖像的過(guò)程包括在不同的曝光下采集兩幅或多幅圖像，以覆蓋不同的亮度范圍。雖然可以以不同的曝光時(shí)間間隔獲取任意數(shù)目幅圖像，但作為例子將采用三幅圖像，其曝光時(shí)間為1、6和36ms。在一個(gè)首選實(shí)施例中，利用五幅圖像合成一個(gè)HDR，每幅圖像的集成時(shí)間段是唯一的，例如，曝光時(shí)間為0.25、0.5、2、8和30ms。正如這里所說(shuō)明的，一個(gè)首選的成像器提供了用單條命令采集兩幅具有唯一集成時(shí)間段的圖像的能力；可能需要利用兩幅具有唯一集成時(shí)間段的圖像產(chǎn)生一個(gè)HDR，例如利用0.5和50ms之間的集成時(shí)間。不論所利用的圖像數(shù)目是多少，都可能需要采用從0.5至50ms范圍內(nèi)的集成時(shí)間?？赡苄枰萌魏螖?shù)目個(gè)的獨(dú)立圖像，例如可利用1至10幅圖像。首先在步驟601中，使圖像存儲(chǔ)器歸零。然后在步驟602中，采集具有最短曝光(1ms)的第一圖像。步驟603對(duì)于第一圖像是不相關(guān)的，因?yàn)榇鎯?chǔ)器全為零。
步驟604表示一個(gè)可選步驟，用于校正固定模式成像器噪聲。大多數(shù)圖像傳感器都表現(xiàn)出由于象素之間的制造差異而引起的某種類(lèi)型的固定模式噪聲。固定模式噪聲可表現(xiàn)為偏移、增益或斜率的差異或其組合。通過(guò)假定一個(gè)被成像的光源的感應(yīng)光強(qiáng)度在其成像的每一個(gè)象素上都是相同的，校正固定模式噪聲可改進(jìn)整體性能。成像器制造過(guò)程中的改進(jìn)可能使得此校正不再必要。
如果需要校正，可用以下方法實(shí)現(xiàn)偏移(步驟604)校正、斜率校正(步驟606)或兩者。為了提供校正，在制造過(guò)程中測(cè)量每個(gè)傳感器，并生成一個(gè)逐個(gè)象素的查找表，該查找表儲(chǔ)存每個(gè)象素的偏移和/或斜率誤差。在步驟604中，通過(guò)向當(dāng)前(第i個(gè))象素加上或減去儲(chǔ)存在表中的誤差值來(lái)校正偏移。此時(shí)也可以通過(guò)用斜率誤差因子乘以象素值來(lái)應(yīng)用斜率校正。但是由于圖像優(yōu)選地被轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)歸一化值，因此可以通過(guò)在步驟606進(jìn)行計(jì)算花銷(xiāo)較小的對(duì)數(shù)值加減來(lái)應(yīng)用斜率校正。在此方法的一個(gè)修改例中，標(biāo)識(shí)了幾個(gè)不同的象素響應(yīng)范圍，并且創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的校正查找表，其中每個(gè)表被標(biāo)識(shí)為一個(gè)特定的二進(jìn)制數(shù)。在制造過(guò)程中，測(cè)量一個(gè)成像器的每個(gè)象素并且標(biāo)識(shí)最接近的校正查找表。然后向象素分配一個(gè)儲(chǔ)存在處理器的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中的二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)在操作過(guò)程中取出圖像時(shí)，應(yīng)用了對(duì)應(yīng)于給定象素的二進(jìn)制數(shù)的校正查找表，提高了成像器的一致性。
在步驟605中，轉(zhuǎn)換象素值(加上來(lái)自步驟604的可選偏移校正)以創(chuàng)建HDR圖像。此轉(zhuǎn)換首先可包括一個(gè)可選的線性化步驟。許多象素結(jié)構(gòu)可能非線性地響應(yīng)入射的光強(qiáng)度。此非線性可表示為一個(gè)S形曲線，它開(kāi)始時(shí)緩慢響應(yīng)增大的光強(qiáng)度，然后更線性地響應(yīng)，然后逐漸停止響應(yīng)直到飽和。在嘗試亮度或顏色計(jì)算時(shí)，這樣的響應(yīng)可能導(dǎo)致誤差。幸運(yùn)的是，非線性通常是可重復(fù)的，并且對(duì)于一個(gè)給定的成像器設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)通常是一致的。通過(guò)一個(gè)將非線性象素響應(yīng)映射到一個(gè)線性值的查找表可更高效地實(shí)現(xiàn)此校正。如果非線性對(duì)于相同設(shè)計(jì)的所有成像器是一個(gè)一致的函數(shù)，則查找表可被硬件編程到處理器中。否則可以在逐個(gè)芯片的基礎(chǔ)上測(cè)量和儲(chǔ)存它，正如固定模式噪聲校正的情況一樣。表現(xiàn)出基本線性的響應(yīng)的傳感器不需要線性校正。
還必須用最大曝光時(shí)間和當(dāng)前曝光時(shí)間之間的比率來(lái)縮放每個(gè)象素的輸出值。在此例的情況中，來(lái)自1ms圖像的數(shù)據(jù)必須被乘以36。最后，為了適應(yīng)寬動(dòng)態(tài)范圍，取此值的對(duì)數(shù)并將其儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中是有利的。這使得象素值能夠保持為一個(gè)8比特?cái)?shù)，從而降低了存儲(chǔ)器要求。如果有足夠的存儲(chǔ)器可用，則可省略對(duì)數(shù)壓縮。雖然一般使用自然對(duì)數(shù)，但也可使用底為2的對(duì)數(shù)。高計(jì)算效率的算法可用于計(jì)算底為2的對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)。步驟605的整個(gè)計(jì)算，線性化、縮放和取對(duì)數(shù)，最好在單個(gè)查找表中執(zhí)行。為每個(gè)曝光時(shí)間設(shè)置創(chuàng)建一個(gè)具有預(yù)先計(jì)算好的這些因子的查找表，并使用此表以將來(lái)自步驟604的值轉(zhuǎn)換為要儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的值。作為替換，正如本文中參考圖7、8、9a和9b所說(shuō)明的那樣，可采用一個(gè)10比特到8比特壓縮算法。
最后，如果使用了固定模式噪聲校正，則可在步驟606中將斜率誤差校正應(yīng)用于來(lái)自步驟605的對(duì)數(shù)值。最終值在步驟607中儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中。如步驟608所示，為圖像中的每個(gè)象素進(jìn)行整個(gè)過(guò)程。一旦儲(chǔ)存了第一圖像，則可采集具有次高曝光時(shí)間的圖像。對(duì)此圖像和以后所有圖像的處理除步驟603以外以相同的方式進(jìn)行。對(duì)于第二及其后的圖像，僅當(dāng)未檢測(cè)到來(lái)自一幅靈敏度較小的圖像的值時(shí)，才將值儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器。如果一個(gè)值當(dāng)前在存儲(chǔ)器中，則不需要來(lái)自一幅靈敏度較高的圖像的可能飽和或更接近飽和的所述值。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，靈敏度較高的圖像只是用于“填補(bǔ)空缺”的，這些空缺是由在先前的圖像中沒(méi)有感應(yīng)到光的象素所留下的。最后，當(dāng)采集最高曝光時(shí)間(此例中為36ms)圖像時(shí)，不需要縮放。
參考以上討論，本領(lǐng)域技術(shù)熟練者可識(shí)別出對(duì)于上述方法的許多處于本發(fā)明的精神內(nèi)的變體。例如過(guò)程可以按相反的方向發(fā)生，從靈敏度最高的圖像開(kāi)始。在此情況下，來(lái)自靈敏度較高的圖像的飽和的象素可被來(lái)自靈敏度較低的圖像的未飽和的象素所取代。在每個(gè)靈敏度可獲取多幅圖像，并且平均這些圖像以降低噪聲。除對(duì)數(shù)函數(shù)外的其他函數(shù)可用于壓縮圖像范圍，例如導(dǎo)出一個(gè)單一的歸一化因子。除8比特外的其他比特深度可用于采集了儲(chǔ)存圖像，例如9比特、10比特、16比特、32比特和64比特。最后除了改變曝光時(shí)間的方法外，其他諸如改變?cè)鲆婊駻/D轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法也可用于更改采集到的圖像的靈敏度。
最后，也可以獨(dú)立儲(chǔ)存不同靈敏度的各幅圖像，而不是儲(chǔ)存單幅合成的高動(dòng)態(tài)范圍圖像。此方法在有足夠的存儲(chǔ)器可用于儲(chǔ)存多幅圖像時(shí)有用，當(dāng)如參考圖4的LVDS SPI接口所討論的那樣提供一個(gè)存儲(chǔ)緩沖器時(shí)就是這種情況，以下將更詳細(xì)討論此情況。在此情況下，從曝光時(shí)間適當(dāng)?shù)膱D像中選出象素值，并且在步驟502的對(duì)象檢測(cè)過(guò)程適當(dāng)縮放該象素值。
圖像灰度值的動(dòng)態(tài)范圍壓縮也可發(fā)生在硬件中，或者作為芯片上與圖像傳感器一起提供的一個(gè)特征，或者通過(guò)相關(guān)電路提供。當(dāng)提供10比特或更高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，這一點(diǎn)尤其有利，因?yàn)樵S多總線通信協(xié)議，例如SPI總線，通常傳輸8比特字或8比特的倍數(shù)。從而一個(gè)10比特值一般作為一個(gè)16比特字傳輸，實(shí)際上占用了一個(gè)8比特值的兩倍的帶寬和存儲(chǔ)器。對(duì)于基于控制功能(例如頭燈控制功能)的照相機(jī)，要求讀數(shù)分辨率通常與讀數(shù)的恒定百分比接近對(duì)準(zhǔn)的程度比與整個(gè)數(shù)值范圍的恒定百分比接近對(duì)準(zhǔn)的程度更高。一個(gè)線性編碼的變量的百分比變化對(duì)于讀數(shù)中的每個(gè)增量步長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是整個(gè)數(shù)值范圍的一個(gè)恒定百分比，而對(duì)應(yīng)于其對(duì)數(shù)編碼的對(duì)應(yīng)值的線性值中的百分比變化對(duì)于其相關(guān)的對(duì)數(shù)編碼值中的每個(gè)增量步長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是線性讀數(shù)的一個(gè)恒定的百分比。對(duì)于線性編碼，一個(gè)接近零的較小的值的增量變化是讀數(shù)或值的一個(gè)非常大的百分比，而一個(gè)接近整個(gè)數(shù)值范圍的較大的值的增量變化是讀數(shù)或值的一個(gè)非常小的百分比。在一個(gè)照相機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，轉(zhuǎn)換通常是線性的，并且當(dāng)需要這種轉(zhuǎn)換時(shí)必須轉(zhuǎn)換或映射到另一種形式。
除非另有聲明，否則一般假定增量精度是指已經(jīng)處于線性范圍中或被轉(zhuǎn)換回線性范圍中的值。對(duì)于接近零的線性編碼值，增量步長(zhǎng)是讀數(shù)的一個(gè)大百分比，并且將這些值映射到相關(guān)線性值中的增量變化較小的讀數(shù)會(huì)導(dǎo)致單個(gè)輸入值被映射到多個(gè)輸出值。將數(shù)值從一個(gè)較大的集合編碼到一個(gè)較小的集合的一個(gè)目的是以較少數(shù)目的可用比特或數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)保存必要的信息，以便對(duì)數(shù)值進(jìn)行編碼。例如，在將一個(gè)10比特值轉(zhuǎn)換到一個(gè)壓縮的8比特值時(shí)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的可用數(shù)目從輸入集合中的1024到轉(zhuǎn)換后的輸出集合中的256，降低了4倍。為了有效利用較少數(shù)目的可用點(diǎn)，較大的輸入空間中的給定數(shù)目個(gè)輸入碼一般不應(yīng)該映射到輸出空間中較多數(shù)目個(gè)碼。如果做到了這一點(diǎn)，例如在10比特到8比特轉(zhuǎn)換中，在8比特輸出空間中將不會(huì)留下一樣多的點(diǎn)，這樣就需要用有損壓縮將數(shù)目較多的10比特碼映射到數(shù)目少得多的8比特碼。從這一點(diǎn)我們可以看出應(yīng)該計(jì)劃轉(zhuǎn)換映射，以便對(duì)于要映射的輸入值的每個(gè)范圍在節(jié)約使用輸出碼的同時(shí)保存所需信息。對(duì)于較小的值，通常是需要可用信息的，任何編碼損失，包括四舍五入誤差，都可能是有害的，因此采取一種謹(jǐn)慎的方法將較小的值直接映射到輸出空間，除了可能加上或減去一個(gè)恒定值以外不做其他轉(zhuǎn)換。對(duì)于較大的值需要對(duì)數(shù)編碼，以便對(duì)于輸出范圍中的每個(gè)增量步長(zhǎng)維持相關(guān)的線性輸入值的一個(gè)大致相等的百分比變化。對(duì)數(shù)還有以下良好的屬性在線性域應(yīng)用一個(gè)恒定乘數(shù)的效果可以通過(guò)在對(duì)數(shù)域減去此乘數(shù)的對(duì)數(shù)來(lái)偏移。從而，正如用對(duì)數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)一般所做的那樣，一個(gè)科學(xué)計(jì)數(shù)法的變量可用于應(yīng)用一個(gè)乘數(shù)，并且將該數(shù)字表示為特定范圍內(nèi)的一個(gè)值乘以此范圍的整數(shù)冪。對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字，通常最方便的是選擇從2到1的一個(gè)范圍，一個(gè)倍頻程(octave)，并將該數(shù)字表示為一個(gè)歸一化的值，該值的范圍是一個(gè)倍頻程乘以一個(gè)2的冪。從而對(duì)于對(duì)數(shù)范圍，根據(jù)可用的輸出碼，可選擇每個(gè)倍頻程的輸出值的數(shù)目。
應(yīng)該理解除了一個(gè)對(duì)數(shù)線性化外許多單調(diào)線性算法可用于數(shù)據(jù)壓縮。此外，非遞減算法可用于數(shù)據(jù)壓縮。
需要討論一下表示為線性讀數(shù)的一個(gè)百分比或分?jǐn)?shù)的分辨率的方便定義。對(duì)于一個(gè)給定輸出值，可將此定義為輸出值序列中下一個(gè)值的線性等價(jià)值減去給定輸出值的線性等價(jià)值之差與給定輸出值的線性等價(jià)值之比。將解碼器輸出中的第i個(gè)輸出值序列表示為O(i)，并且將此值的線性等價(jià)值表示為L(zhǎng)inv(O(i))。用Rlrb(O(i))表示所定義的基于線性讀數(shù)的分辨率。則(1)Rlrb(O(i))＝100*(LInv(O(i+1))-LInv(O(i)))/LInv(O(i))對(duì)于一個(gè)每倍頻程有n個(gè)值的對(duì)數(shù)編碼，Rlrb對(duì)于對(duì)數(shù)編碼的值是恒定的(忽略轉(zhuǎn)換的四舍五入誤差)，Rlrb為(2)Rlrb(O)＝100*(exp(log(2)/n)-1)其中exp(x)是自然數(shù)e的x次冪，而log(x)是x的自然對(duì)數(shù)對(duì)于一個(gè)線性的一對(duì)一輸出編碼(3)O(i)＝i以及(4)Rlrb(i)＝100/i例如，為了將一個(gè)10比特輸出編碼為一個(gè)8比特壓縮的輸出，將最初的64個(gè)輸入值0-63直接映射到輸出的0-63，然后分別將四個(gè)倍頻程64-127、128-255、256-511和512-1023中的每一個(gè)對(duì)數(shù)映射到48點(diǎn)的輸出范圍64-111、112-159、160-207和208-255。然后根據(jù)方程(2)，對(duì)于對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換范圍中的值，Rlrb約等于每增量1.45％，其將輸入范圍64-1023映射為輸出范圍64-255。對(duì)于線性范圍的頂端63，根據(jù)方程(3)和(4)，Rlrb(63)約等于每增量1.59％，它接近對(duì)數(shù)編碼中的每增量1.45％，這使得其成為了從線性一對(duì)一映射到對(duì)數(shù)映射的轉(zhuǎn)換的良好位置。實(shí)際上，在輸入到輸出映射如圖7的曲線所示的首選實(shí)施例中，對(duì)于從64至127的倍頻程的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換直到77都保持輸入到輸出的一對(duì)一映射。通過(guò)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)移位，同樣的一倍頻程線性到對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換可用于四個(gè)倍頻程中的每一個(gè)。對(duì)于編碼來(lái)說(shuō)，在輸出范圍內(nèi)大于另一個(gè)變量的一個(gè)變量確保在輸入范圍內(nèi)的相關(guān)的一對(duì)值保持相同的關(guān)系。
發(fā)明人知道包含了逐步線性壓縮的照相機(jī)，也知道帶有光傳感特性為非線性的或者可能為對(duì)數(shù)的用以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的范圍的傳感設(shè)置的照相機(jī)。但不存在結(jié)合了多個(gè)范圍以便部分輸出范圍是線性的而部分輸出范圍是對(duì)數(shù)的的照相機(jī)。發(fā)明人不知道照相機(jī)模塊中包含任何形式的壓縮的、用于頭燈調(diào)光器應(yīng)用的照相機(jī)。
在圖9a和9b中以框圖形式詳細(xì)描繪了本發(fā)明的一個(gè)首選實(shí)施例。所描繪的實(shí)施例是一個(gè)組合電路，但是順序或異步實(shí)施例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。十比特?cái)?shù)字輸入信號(hào)in10[9:0](901)輸入到電路，組合輸出為八比特信號(hào)out8[8:0](902)。
在塊903中，對(duì)于每個(gè)輸入范圍生成一個(gè)高范圍指示信號(hào)bd[4:0]，使bd[4:0]的5條線之一為高，其他為零，如圖所示。in10[9:0]的輸入值范圍在第一列中以十進(jìn)制顯示為沒(méi)有下劃線分隔符或0x前綴的數(shù)字。前綴為0x的輸出數(shù)字是十六進(jìn)制格式的。塊308中的二進(jìn)制數(shù)字由一條分隔開(kāi)每組四個(gè)二進(jìn)制0和1數(shù)字的下劃線表示。這些慣例將用于圖9a和9b中的每一塊。從0至4的一個(gè)范圍名稱(chēng)顯示在塊903的中間列中，該名稱(chēng)是為了方便起見(jiàn)，因?yàn)樵谶壿嬌虾驮诖苏f(shuō)明書(shū)中此范圍被如此頻繁地提到。范圍0中的輸入范圍(從0至63的輸入值)沒(méi)有變化地直接傳遞到輸出out8[7:0]。其他四個(gè)范圍的每一個(gè)跨一個(gè)倍頻程。(在這里的討論中，倍頻程被取為包含最低數(shù)目，而在下一倍頻程中包含兩倍于此數(shù)目的數(shù)目，以便通過(guò)此定義，與倍頻程相關(guān)的每個(gè)輸入值確切地包含在一個(gè)倍頻程中)。正如相關(guān)塊的說(shuō)明中將詳細(xì)討論的那樣，當(dāng)一個(gè)輸入值位于從1至4的四個(gè)一倍頻程中的任何一個(gè)之中時(shí)，根據(jù)該值所在的范圍對(duì)其進(jìn)行縮放和/或偏置，然后用邏輯中的一個(gè)公共解碼器映射到一個(gè)48輸出值范圍。然后根據(jù)輸入值所在的范圍對(duì)一個(gè)倍頻程48步長(zhǎng)對(duì)數(shù)相關(guān)輸出值進(jìn)行縮放和/或偏置，并將其導(dǎo)向輸出。
在塊906中，根據(jù)由bd[4:0]的值所表示的輸入值所在范圍對(duì)其進(jìn)行縮放和/或偏置，然后將其作為信號(hào)in9s[8:0]輸出到對(duì)數(shù)解碼器的第一塊908。對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換被用于范圍1至4，并且根據(jù)范圍分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于范圍1至4分別為in10[6]至in10[9]的下一個(gè)較高比特總為1。由于此比特總是為1，并不添加任何可變信息，因此它在比較中被忽略并且在塊908的反對(duì)數(shù)列3和6中作為在前的第十位也被排除在外。對(duì)于范圍4中的一個(gè)輸入值，所有九個(gè)可變比特都包含在對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換的比較中。對(duì)于范圍3中的一個(gè)輸入，正如乘2所表示的，值被左移1位，一個(gè)1被放在最低位in9s
。通過(guò)主觀比較比特零中的1給出最光滑的轉(zhuǎn)換結(jié)果。對(duì)于范圍2中的一個(gè)輸入，值被左移2個(gè)位置，并且二進(jìn)制數(shù)10被放在最低兩位中，以提供光滑的轉(zhuǎn)換結(jié)果。對(duì)于范圍1中的一個(gè)輸入，值被左移3個(gè)位置，并且二進(jìn)制數(shù)010被放在最低三位中以提供光滑轉(zhuǎn)換。
塊908、909和910用于10比特二進(jìn)制至每倍頻程48步長(zhǎng)的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，以0至47作為輸出log[5:0]。塊908是用于轉(zhuǎn)換中后續(xù)塊中的一組48個(gè)比較函數(shù)。當(dāng)且僅當(dāng)9比特輸入ge[x，in9s[8:0]]是一個(gè)其輸出log[5:0]大于或等于x的值時(shí)，ge[x，in9s[8:0]]項(xiàng)為真。這些函數(shù)是有用的，因?yàn)橐獪y(cè)試一個(gè)輸入in9s[8:0]]的輸出log[5:0]在大于或等于a但小于b的范圍內(nèi)，可能使用以下表達(dá)式ge[a，in9s[8:0]]and not ge[b，in9s[8:0]]許多這樣的范圍必須被解碼以便為48值輸出范圍內(nèi)的6比特中的每一個(gè)提供邏輯表達(dá)。為了方便起見(jiàn)，在某些附圖和說(shuō)明中，將用ge[x]表示與ge[x，in9s[8:0]]的意思。
項(xiàng)ge
]總為真，因此在以后的項(xiàng)中不明確出現(xiàn)。列1和4中的值x是倍頻程的第x個(gè)值的索引，以及第零個(gè)值x＝0是倍頻程的開(kāi)始，而第47個(gè)值x＝47是下一倍頻程開(kāi)始之前的最后一個(gè)值。ge[x，in9s[8:0]]是表示這樣一個(gè)組合邏輯函數(shù)的函數(shù)，該組合邏輯函數(shù)的值當(dāng)且僅當(dāng)in9s[8:0]大于或等于塊908的第三或第六列中所示的相關(guān)的反log(x)值時(shí)才為1。正如以前所指出的，等于1的最高位沒(méi)有顯示出來(lái)。反對(duì)數(shù)值可通過(guò)以下方程生成exp(((x/48)+9)*log(2))其中exp(y)是取自然數(shù)e的y次冪的指數(shù)函數(shù)，log(z)是z的自然對(duì)數(shù)。上述值的范圍是從512到1024之前一個(gè)步長(zhǎng)的值，對(duì)于此值x等于48。此函數(shù)的值產(chǎn)生所需的倍頻程(在連續(xù)的倍頻程之間x等于48的值被包括在下一倍頻程中，作為x＝0的值)。在塊908的列3和6中忽略了最高位的1比特。
因?yàn)槭褂昧?7個(gè)ge[x，in9s[8:0]]項(xiàng)，并且必須為其提供邏輯電路，因此創(chuàng)建公共的中間項(xiàng)將是有利的，這些中間項(xiàng)將為所需要的許多更大的相等邏輯項(xiàng)所共享。指示in9s[8:0]中連續(xù)比特中的指定范圍全為1的解碼電路與指示連續(xù)比特中的指定范圍大于或等于1(不全為0)的解碼電路一樣都是有用的。這些項(xiàng)在碼中被廣泛使用，以便為實(shí)施的47個(gè)解碼器表達(dá)式的邏輯項(xiàng)所共享。
在塊909中，使用了一個(gè)可選的格雷碼編碼級(jí)，并且可選地，編碼可以直接以二進(jìn)制進(jìn)行，但是需要再多幾個(gè)邏輯項(xiàng)。對(duì)一個(gè)中間格雷碼的六個(gè)比特glog
至glog[5]中每一個(gè)的編碼是以每個(gè)glog比特被表示為ge[x]項(xiàng)的一個(gè)函數(shù)來(lái)進(jìn)行的。選擇格雷碼是因?yàn)閷?duì)于glog輸出值中的連續(xù)的每一步，glog[5:0]的六個(gè)比特中只有一個(gè)比特變化。這樣對(duì)于輸出比特glog
至glog[5]中的每一個(gè)的連續(xù)輸出碼，生成的用于解碼的連續(xù)為1的群組的數(shù)目最少。從而在塊909的列2的邏輯表達(dá)式中所需要的ge[x]項(xiàng)數(shù)目最少。
在塊910中，格雷碼glog[5:0]輸入被轉(zhuǎn)換為一個(gè)二進(jìn)制log[5:0]輸出。
在塊907中，生成加到log[5:0]的數(shù)字，以便為范圍1至4中的輸入生成適當(dāng)?shù)幕趯?duì)數(shù)的輸出值。在第一列中列出了in10[9:0]的十六進(jìn)制范圍，而在第二列中以十六進(jìn)制格式顯示了要加到olog[7:0]的比特4至7的數(shù)字。第三列顯示了考慮添加值的比特位置時(shí)為每個(gè)范圍添加的實(shí)際偏量。
在塊905中，偏量值va[3:0]分別被添加到log[5:0]的比特0和1到比特4至5，并且適當(dāng)?shù)倪M(jìn)位被生成到比特5、6和7中，以生成8比特基于對(duì)數(shù)的輸出olog[7:0]。
在塊904中，為范圍0中的輸入選擇在比特6和7添零的直接線性編碼in10[5:0]，而為其他范圍1至4選擇對(duì)數(shù)編碼的值olog[7:0]，以生成8比特輸出out8[7:0]。
圖7描繪了一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮電路(例如圖8的框圖所詳細(xì)描繪的電路)的輸出700a，它是輸入700的一個(gè)函數(shù)。在一個(gè)第一范圍中輸入范圍從0延伸到(不包括)701，同樣地在四個(gè)一倍頻程范圍中輸入范圍為從701到702、從702到703、從703到704、最后從704到705。第一范圍直接映射到范圍0到(不包括)701a，而四個(gè)一倍頻程范圍分別映射到從701a到702a、從702a到703a、從703a到704a、最后從704a到705a的48個(gè)輸出值范圍。在一個(gè)首選實(shí)施例中，四個(gè)一倍頻程輸出范圍中每一個(gè)的輸出被一個(gè)公共的輸入到對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器所處理，其首選確定輸入在哪個(gè)范圍中，從而確定在哪個(gè)倍頻程中(如果存在這樣的倍頻程的話(huà))，然后縮放輸入以適配到從704到705的最高倍頻程中，然后將輸入值轉(zhuǎn)換成一個(gè)48點(diǎn)的0-47的基于對(duì)數(shù)的輸出。然后如果輸入分別在第一、第二、第三或第四倍頻程中，則選擇性地加上701a、702a、703a或704a處的偏量。最后如果值在范圍0中，則選擇直接線性輸出，否則選擇按剛才討論的方式計(jì)算出的基于對(duì)數(shù)的值，以產(chǎn)生曲線710所描繪的輸出映射。
圖8是圖9a和9b的框圖所詳細(xì)描繪的轉(zhuǎn)換的過(guò)程形式。在塊801中確定輸入所在的范圍。在塊802中，對(duì)值進(jìn)行預(yù)縮放和/或轉(zhuǎn)化以調(diào)節(jié)來(lái)自輸入所在的范圍的值，以便使用公共轉(zhuǎn)換算法。在塊803中，在一個(gè)或兩個(gè)或可能多于兩個(gè)階段中應(yīng)用轉(zhuǎn)換算法。在塊804中對(duì)壓縮后的值進(jìn)行縮放和/或轉(zhuǎn)換，以便輸出值對(duì)于輸入值所在的范圍是適當(dāng)?shù)?。在塊806中，如果輸入所在的范圍對(duì)于數(shù)據(jù)是適當(dāng)?shù)模瑒t使用塊801至804的壓縮算法，并且在塊807中輸出值。否則在塊806中輸出對(duì)于特殊范圍適當(dāng)?shù)奶鎿Q轉(zhuǎn)換。在步驟502中執(zhí)行從步驟501中生成的圖像中提取光源(也稱(chēng)為對(duì)象)。提取操作的目標(biāo)是在圖像內(nèi)標(biāo)識(shí)光源的存在和位置，并且確定光源的各種屬性，這些屬性可用于將對(duì)象特征定義為迎面而來(lái)的車(chē)輛的頭燈、前行車(chē)輛的尾燈或其他光源?，F(xiàn)有的對(duì)象提取技術(shù)利用了一種“種子填充”算法，該算法標(biāo)識(shí)相連接的被照亮的象素群組。雖然這種方法對(duì)于標(biāo)識(shí)許多光源來(lái)說(shuō)在很大程度上是成功的，但是它有時(shí)候不能鑒別在圖像中彼此很接近的模糊成單個(gè)對(duì)象的多個(gè)光源。本發(fā)明通過(guò)提供一種峰點(diǎn)檢測(cè)算法克服了此局限性，該算法標(biāo)識(shí)光源的峰點(diǎn)亮度的位置。因此可以將兩個(gè)幾乎模糊到一起但是仍具有不同的峰點(diǎn)的光源鑒別開(kāi)來(lái)。
以下將參考圖10對(duì)這個(gè)峰點(diǎn)檢測(cè)算法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。所顯示的步驟以循環(huán)的方式處理掃描通過(guò)圖像。每個(gè)步驟通常是為每個(gè)被照亮的象素進(jìn)行的。第一測(cè)試1001只是確定當(dāng)前所檢查的象素是否大于每一個(gè)與它相鄰的象素。如果不是的話(huà)，則象素不是一個(gè)峰點(diǎn)，處理過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行到檢查下一個(gè)象素1008。既可以只測(cè)試直角鄰域中的象素，也可以既測(cè)試對(duì)角鄰域中的象素又測(cè)試直角鄰域中的象素。在一個(gè)方向使用大于或等于操作而在另一個(gè)方向使用大于操作也是有用的。通過(guò)這種方式，如果具有相等的值的兩個(gè)相鄰象素組成峰點(diǎn)，則它們之中只有一個(gè)會(huì)被標(biāo)識(shí)成峰點(diǎn)象素。
如果一個(gè)象素大于其鄰近的象素，則在步驟1002中確定該象素的銳度。只選擇梯度值大于一個(gè)閾值的峰點(diǎn)，以防止標(biāo)識(shí)諸如道路和雪堆等較大的對(duì)象的反射。發(fā)明人觀察到感興趣的光源傾向于具有非常明顯的峰點(diǎn)，如果圖像在峰點(diǎn)沒(méi)有飽和的話(huà)(以不同的方式處理飽和的對(duì)象，下文將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的討論)。存在許多數(shù)值方法用于計(jì)算一個(gè)離散采樣集合(例如一幅圖像)的梯度，這些方法被視為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。一個(gè)非常簡(jiǎn)單的方法受益于步驟501中生成的對(duì)數(shù)圖像表示。在此方法中，當(dāng)前象素和直角方向上相距兩象素的四個(gè)相鄰象素之間的斜率是通過(guò)從相鄰象素的對(duì)數(shù)值中減去當(dāng)前考慮的象素的對(duì)數(shù)值來(lái)計(jì)算的。然后取這四個(gè)斜率的平均值，并且將此平均值用作梯度值。也可使用來(lái)自更多相鄰象素或者相隔不同距離的相鄰象素的斜率。對(duì)于較高分辨率的圖像，使用距離較大的相鄰象素可能是有利的。一旦計(jì)算出了梯度，則在步驟1003中將其與一個(gè)閾值進(jìn)行比較。只有梯度大于閾值的象素才被視為峰點(diǎn)。作為替換，也可以用拋物線擬合技術(shù)計(jì)算一個(gè)光源的質(zhì)心和/或亮度。
一旦已標(biāo)識(shí)出了一個(gè)峰點(diǎn)，則該峰值被儲(chǔ)存到一個(gè)光源列表中(步驟1004)。雖然峰值可獨(dú)自作為光源亮度的指示，但是最好使用峰點(diǎn)象素的本地鄰域內(nèi)的象素值的和。這一點(diǎn)是有益的，因?yàn)楣庠吹膶?shí)際峰點(diǎn)可能成像在兩個(gè)或多個(gè)象素之間，把能量散布到了這些象素上，如果只用峰點(diǎn)則可能引起重大誤差。因此最好計(jì)算峰點(diǎn)象素加上直角和對(duì)角上最接近的相鄰象素的和值。如果使用了對(duì)數(shù)圖像表示，則在相加之前必須首先將象素值轉(zhuǎn)換成一個(gè)線性值，其方法最好是用一個(gè)查找表將對(duì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成一個(gè)具有較高的比特深度的線性值。然后最好在步驟1005中將此和值儲(chǔ)存到一個(gè)光源列表中，并且將其用作光源的亮度值。
光源的質(zhì)心的計(jì)算和儲(chǔ)存發(fā)生在步驟1006中。最簡(jiǎn)單的方法是就用峰點(diǎn)坐標(biāo)作為質(zhì)心。一個(gè)更精確的分?jǐn)?shù)的質(zhì)心位置可由以下公式來(lái)計(jì)算X=Σi=x-1x+1Σj=y-1y+1val(i,j)·iΣi=x-1x+1Σj=y-1y+1val(i,j)]]>Y=Σi=x-1x+1Σj=y-1y+1val(i,j)·jΣi=x-1x+1Σj=y-1y+1val(i,j)]]>其中x是峰點(diǎn)象素的x坐標(biāo)，y是峰點(diǎn)象素的坐標(biāo)，而X和Y是得到的質(zhì)心。當(dāng)然，可以在適當(dāng)修改公式的情況下，使用除了峰點(diǎn)象素周?chē)?×3的本地鄰域外的其他鄰域。
最后在步驟1007中確定光源的顏色。對(duì)于上述計(jì)算來(lái)說(shuō)，假定使用了與圖2和3相似的一個(gè)成像系統(tǒng)，并且經(jīng)過(guò)紅濾波后的圖像被用于定位質(zhì)心和執(zhí)行圖10中之前所有的步驟?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算透明圖像中相應(yīng)的3×3鄰域和值，然后用此和值去除紅色圖像亮度值，來(lái)計(jì)算紅對(duì)白顏色比率。作為替換，也可以只用紅色圖像中的象素峰值除以透明圖像中的相應(yīng)象素峰值。在另一個(gè)替換方式中，3×3鄰域中的每個(gè)象素可以具有一個(gè)相關(guān)的比例因子，在相加之前先將它乘以這個(gè)比例因子。例如，中央象素的比例因子可能高于相鄰的象素，而直角鄰域中的象素的比例因子可能高于對(duì)角鄰域。同樣的比例因子可用于透明圖像中相應(yīng)的3×3鄰域。
在設(shè)備的生產(chǎn)測(cè)試過(guò)程中可測(cè)量鏡頭201放在圖像陣列204上時(shí)的偏移度，并且儲(chǔ)存此偏移度，作為每個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)校準(zhǔn)因子。在計(jì)算顏色比率時(shí)可以把此偏移度計(jì)算在內(nèi)。可通過(guò)使透明圖像的3×3鄰域中的每個(gè)象素具有與紅色圖像不同的加權(quán)因子來(lái)校正此偏移。例如，如果有少量的偏移使得透明圖像中的峰點(diǎn)在紅色圖像中的峰點(diǎn)的左側(cè)1/2象素處，則可增大透明圖像中的左側(cè)鄰域內(nèi)的象素的比例因子并且減小右側(cè)鄰域內(nèi)的象素的比例因子。跟前面一樣，也可以使用除3×3外的其他大小的鄰域。
對(duì)于采用其他顏色濾波方法的光學(xué)系統(tǒng)，例如一個(gè)采用馬賽克濾波器模式或帶狀濾波器模式的系統(tǒng)，可用現(xiàn)有技術(shù)已知的常規(guī)顏色插值技術(shù)來(lái)計(jì)算顏色，并且可利用“紅色”或全部顏色信息。顏色處理可在采集后立即在整幅圖像上進(jìn)行，或者可以?xún)H對(duì)那些被確定為光源的象素群組進(jìn)行。例如考慮一個(gè)具有紅/透明棋盤(pán)狀濾波器模式的成像系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^(guò)只考慮被紅色濾波的象素，跳過(guò)所有透明象素，來(lái)執(zhí)行圖10中所描繪的過(guò)程。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)峰點(diǎn)時(shí)，在步驟1006中通過(guò)用峰點(diǎn)象素值(即被紅色濾波的象素)除以其相鄰的四個(gè)透明象素的平均值來(lái)確定顏色。也可考慮更多象素，例如可用峰點(diǎn)象素加上其四個(gè)對(duì)角鄰域象素(也經(jīng)過(guò)了紅色濾波)的平均值的4/5除以四個(gè)透明的直角鄰域內(nèi)的象素。
在步驟502中可提取其他幾個(gè)有用的特征，并且在步驟504中將它們用于進(jìn)一步幫助光源的分類(lèi)?？赏ㄟ^(guò)檢查從峰點(diǎn)開(kāi)始增加的正向和負(fù)向垂直方向中的象素，直到象素值降到一個(gè)閾值之下來(lái)計(jì)算光源的高度，該閾值可以是峰值的一個(gè)倍數(shù)，例如峰值的1/2?？梢灶?lèi)似地確定一個(gè)對(duì)象的寬度。也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)“種子填充”算法來(lái)確定對(duì)象中象素的總范圍和數(shù)目。
上述算法具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括計(jì)算起來(lái)相當(dāng)高效。在只檢查直接鄰域和兩行或兩列距離內(nèi)的鄰域的情況下，只需要圖像的四行加上一個(gè)象素。因此，可以在采集圖像時(shí)執(zhí)行分析，或者如果單幅圖像中顯示出充分的動(dòng)態(tài)范圍，則只需要足夠用于所述有限的數(shù)據(jù)量的圖像存儲(chǔ)器。也可利用在圖像中定位峰點(diǎn)的其他方法。例如，可修改現(xiàn)有技術(shù)中使用的種子填充算法，以便只包括處于峰點(diǎn)的一定亮度范圍內(nèi)的象素，從而可以在鄰近的光源之間至少有一個(gè)合理的谷的情況下鑒別鄰近的光源。在這里還更詳細(xì)地討論了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)峰點(diǎn)檢測(cè)方法。
上文所討論的峰點(diǎn)檢測(cè)方案的一個(gè)可能的局限之處出現(xiàn)在，即使使用了一幅HDR圖像、明亮的光源也使圖像發(fā)生飽和時(shí)，或者其他非常明亮的對(duì)象出現(xiàn)時(shí)。在這種情況下，對(duì)象可能如此明亮或大，以致檢測(cè)不到分離的峰點(diǎn)，因此可能忽略對(duì)象。此局限之處可以以幾種方式來(lái)克服。首先可將任何飽和的或者超過(guò)一個(gè)最大亮度閾值的單個(gè)象素標(biāo)識(shí)為一個(gè)光源，不論它是不是一個(gè)峰點(diǎn)。實(shí)際上，對(duì)于非常明亮的光線，可放棄圖5的整個(gè)過(guò)程，并且可切斷遠(yuǎn)光頭燈。在另一個(gè)替換方式中，計(jì)算與當(dāng)前被檢查的象素相鄰的一定數(shù)目的象素的和值。如果此和值超過(guò)一個(gè)高亮度閾值，則立即將其標(biāo)識(shí)為一個(gè)光源或者放棄控制并且調(diào)暗遠(yuǎn)光頭燈。通常兩個(gè)條件被用于使象素符合峰點(diǎn)資格，象素必須大于(或大于等于)其領(lǐng)域內(nèi)的象素和/或梯度必須高于一個(gè)閾值。對(duì)于飽和的象素可以跳過(guò)梯度條件，因?yàn)轱柡蜁r(shí)可能不能準(zhǔn)確地計(jì)算梯度。
通過(guò)監(jiān)控幾個(gè)周期內(nèi)光源的行為可以獲得對(duì)于將車(chē)輛光源與其他光源鑒別開(kāi)來(lái)有用的線索。在步驟503中，將來(lái)自先前周期的光源與來(lái)自當(dāng)前的一個(gè)周期的光源相比較以確定光源的運(yùn)動(dòng)、光源亮度的變化和/或確定檢測(cè)到光源的總周期數(shù)。雖然可以通過(guò)儲(chǔ)存一段時(shí)間內(nèi)的幾幅圖像然后比較這些圖像內(nèi)的光源來(lái)進(jìn)行這種分析，但是低成本處理器的當(dāng)前存儲(chǔ)器限制使得創(chuàng)建和儲(chǔ)存光源列表更有吸引力。雖然儲(chǔ)存整幅圖像或部分圖像的概念都在本發(fā)明的范圍內(nèi)并且應(yīng)該被視為替換方法。更經(jīng)濟(jì)的方法是儲(chǔ)存在一個(gè)或多個(gè)先前周期中找到的光源的列表以及各個(gè)光源的某些或全部屬性。可檢查這些先前周期的列表來(lái)確定在當(dāng)前周期中是否檢測(cè)到了一個(gè)在先前周期中有“父親”的光源。
根據(jù)圖11執(zhí)行先前周期光源父親標(biāo)識(shí)。圖11中的過(guò)程對(duì)于來(lái)自當(dāng)前周期的所有光源發(fā)生。將來(lái)自當(dāng)前周期的每個(gè)光源與來(lái)自先前周期的所有光源相比較，以查找最可能的(如果存在的話(huà))父親。首先，在步驟1101中，通過(guò)使當(dāng)前周期中的光源與來(lái)自先前周期的光源(以下稱(chēng)為當(dāng)前光源和先前光源)的峰點(diǎn)坐標(biāo)相減來(lái)計(jì)算它們之間的距離，然后在步驟1102中將此距離與一個(gè)閾值相比較。如果先前光源遠(yuǎn)離的距離大于該閾值，則控制進(jìn)行到步驟1105并且檢測(cè)下一個(gè)先前光源?？梢砸远喾N方式確定步驟1102中的閾值，包括一個(gè)恒定閾值、一個(gè)取決于速度和/或位置的閾值，并且在該閾值中可以考慮車(chē)輛轉(zhuǎn)彎信息，如果可以獲得此信息的話(huà)。在步驟1103中，檢查先前光源和當(dāng)前光源之間的距離，看它是不是到迄今為止檢測(cè)的所有先前光源的最小距離。如果是的話(huà)，此先前光源是當(dāng)前被標(biāo)識(shí)為父親的最佳候選者。確定一個(gè)父親光源的另一個(gè)要素是比較兩幅圖像的光源的顏色比率特征和/或與一個(gè)顏色比率閾值相比較。利用亮度值來(lái)確定父親光源也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。如步驟1105所示，此過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行直到檢查完來(lái)自先前周期的所有光源。一旦檢查完了所有先前光源，步驟1106即確定是否從先前周期光源列表中找到了一個(gè)父親光源。如果標(biāo)識(shí)出了一個(gè)父親，則可計(jì)算各種有用參數(shù)。在步驟1107中，按照當(dāng)前光源和父親之間的X和Y峰點(diǎn)坐標(biāo)差來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量。在步驟1108中根據(jù)當(dāng)前光源和父親光源之間的差計(jì)算光源的亮度變化。當(dāng)前光源的年齡被設(shè)為父親光源的年齡加1，其中當(dāng)前光源的年齡定義為光源出現(xiàn)的連續(xù)周期數(shù)目。除了這些參數(shù)外，由于圖像中的噪聲和抖動(dòng)，運(yùn)動(dòng)矢量和亮度變化的平均值可能比兩個(gè)周期之間的瞬時(shí)變化更有用。可通過(guò)儲(chǔ)存來(lái)自多個(gè)先前周期的信息并且確定祖父、曾祖父等光源來(lái)計(jì)算平均值。作為替換也可以計(jì)算一個(gè)運(yùn)行平均值，減少儲(chǔ)存多代的需要。運(yùn)行平均值可以是，例如，取當(dāng)前運(yùn)動(dòng)矢量或亮度變化的一個(gè)分?jǐn)?shù)(例如1/3)加上先前平均值的另一個(gè)分?jǐn)?shù)(例如2/3)，形成一個(gè)新的運(yùn)行平均值。最后，可以?xún)?chǔ)存多個(gè)周期的光源列表，此光源列表包含檢測(cè)到的光源的位置信息以及可能包含其他屬性，例如亮度和顏色。然后在步驟504中可以用此信息來(lái)對(duì)來(lái)自當(dāng)前周期的對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)熟練者將意識(shí)到高更級(jí)的確定光源歷史信息的方法。例如，將最可能的先前光源確定為父親時(shí)，也可考慮諸如當(dāng)前光源和先前光源之間的亮度差、先前光源的運(yùn)動(dòng)矢量以及光源之間的顏色差等屬性。此外，來(lái)自當(dāng)前周期的兩個(gè)光源可能具有同一個(gè)父親。這常出現(xiàn)在當(dāng)一對(duì)頭燈最初被成像為一個(gè)光源，但是隨著靠近受控車(chē)輛而分成兩個(gè)不同對(duì)象時(shí)。
可利用一個(gè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)選擇來(lái)自先前的一幅圖像的多個(gè)對(duì)象中哪一個(gè)是當(dāng)前所考慮的對(duì)象的父親。在圖像和視頻處理領(lǐng)域和其他領(lǐng)域中跟蹤對(duì)象運(yùn)動(dòng)的技術(shù)是已知的，例如跟蹤雷達(dá)目標(biāo)?？稍谶m當(dāng)和可行的情況下采用這些方法。分類(lèi)步驟504利用了從步驟502中提取的光源屬性和步驟503中確定的光源歷史行為，來(lái)將頭燈和尾燈與其他光源鑒別開(kāi)來(lái)。概括來(lái)講，迄今為止已經(jīng)標(biāo)識(shí)了以下屬性峰點(diǎn)亮度、總亮度、質(zhì)心位置、梯度、寬度、高度和顏色。也可使用以下歷史信息運(yùn)動(dòng)矢量(x & y)、亮度變化、運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)、年齡、平均運(yùn)動(dòng)矢量和平均亮度變化?？梢詷?biāo)識(shí)另外的屬性，這些屬性在與以下給出的分類(lèi)方法一起使用時(shí)能夠改進(jìn)鑒別。除了從圖像處理中提取的參數(shù)外，可利用各種車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)來(lái)改進(jìn)分類(lèi)。這些參數(shù)可包括車(chē)輛速度、對(duì)應(yīng)于受控車(chē)輛外部燈亮度的光源亮度(表示反射)、環(huán)境光強(qiáng)度、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率(根據(jù)圖像信息、方向盤(pán)角度、指南針、車(chē)輪速度、GPS等)、車(chē)道跟蹤系統(tǒng)、車(chē)輛傾斜或偏航以及地理位置或道路類(lèi)型(來(lái)自GPS)。雖然可討論各參數(shù)的特定用途，但是不應(yīng)該把本發(fā)明解釋為限于這些特定的實(shí)施方式。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種通用的光源分類(lèi)方法，該方法可用于以上列出的任何或所有參數(shù)或者另外的參數(shù)，以便用于在圖像中標(biāo)識(shí)對(duì)象。最后，可用來(lái)自除圖像處理系統(tǒng)外的其他系統(tǒng)的信息(例如對(duì)象的雷達(dá)檢測(cè))來(lái)補(bǔ)充光源的分類(lèi)。
一個(gè)示例性的分類(lèi)方案根據(jù)圖12進(jìn)行。圖12的控制序列對(duì)于當(dāng)前周期中標(biāo)識(shí)的每個(gè)光源重復(fù)，如1212中所示。在第一步1201中，將光源的亮度與一個(gè)立即調(diào)暗閾值相比較。如果亮度超過(guò)此閾值，則表示檢測(cè)到了一個(gè)非常明亮的光源，圖12的處理結(jié)束，并且如果遠(yuǎn)光燈還沒(méi)關(guān)的話(huà)，則降低其亮度或修改其光線模式。此特征防止了對(duì)非常明亮的光源進(jìn)行任何可能的誤分類(lèi)，并且確保了迅速響應(yīng)檢測(cè)到的光源。
步驟1202通過(guò)提供了通過(guò)檢測(cè)光強(qiáng)度中的快速閃爍來(lái)進(jìn)行街燈鑒別，此閃爍是人眼不可見(jiàn)的，它產(chǎn)生于AC電源。由DC源供電的車(chē)燈不會(huì)顯示出這種閃爍?？赏ㄟ^(guò)以大于閃爍速度的幀速率采集光源周?chē)鷧^(qū)域中的幾幅圖像來(lái)檢測(cè)閃爍，該幀速率為240Hz較好，為480Hz最好。然后分析這些幀來(lái)檢測(cè)一個(gè)AC分量，并且忽略顯示出閃爍的光源(步驟1203)。此外，可得出街燈的數(shù)目或平均密度，以確定車(chē)輛是不是在城鎮(zhèn)中或照明良好的區(qū)域中行進(jìn)。在此情況下可禁止遠(yuǎn)光燈使用，或者激活一個(gè)城鎮(zhèn)照明模式，不論是否存在其他車(chē)輛。在先前提到的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)09/800,450中提供了此分析的細(xì)節(jié)，此處通過(guò)引用將其全部包含進(jìn)來(lái)。更詳細(xì)討論了一個(gè)作為替換的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法。
確定一個(gè)最小紅色閾值標(biāo)準(zhǔn)，在步驟1024中將顏色與此標(biāo)準(zhǔn)相比較。假定所有尾燈的紅色度將至少與此閾值一樣高。在步驟1205中通過(guò)一個(gè)尾燈分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)對(duì)顯示出大于此閾值的紅色度的光源進(jìn)行分類(lèi)。分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)可采取幾種形式。最簡(jiǎn)單地，分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)可包含一套規(guī)則和閾值，光源的屬性此這些規(guī)則和閾值相比較?？梢詫?duì)已知尾燈的圖像實(shí)驗(yàn)性地測(cè)量亮度、顏色、運(yùn)動(dòng)和其他參數(shù)的閾值，以確定這些規(guī)則。對(duì)于每個(gè)分類(lèi)類(lèi)型，可通過(guò)檢查每個(gè)參數(shù)或參數(shù)組合的概率分布函數(shù)來(lái)確定這些規(guī)則。但是，變量數(shù)目和多個(gè)變量的組合效果常常使得生成適當(dāng)?shù)囊?guī)則成為復(fù)雜的事。例如，光源的運(yùn)動(dòng)矢量本身對(duì)于將尾燈與其他光源鑒別開(kāi)來(lái)可能沒(méi)什么用處。一輛移動(dòng)的車(chē)輛所顯示的垂直和水平運(yùn)動(dòng)可能與一個(gè)街標(biāo)一樣。但是，例如，當(dāng)與光源位置、光源顏色、光源亮度和受控車(chē)輛的速度一起來(lái)看時(shí)，運(yùn)動(dòng)矢量可提供極好的鑒別。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，采用了概率函數(shù)來(lái)分類(lèi)獨(dú)立光源。各個(gè)概率函數(shù)可為一階、二階、三階或四階方程。作為替換，各個(gè)概率函數(shù)也可包括從彼此混合的一階、二階、三階或四階方程中得出的項(xiàng)的組合。在兩種情況下，給定的概率函數(shù)都可以具有與給定函數(shù)內(nèi)的每一項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的唯一的乘法加權(quán)因子?？赏ㄟ^(guò)分析包含已知光源和/或在已知的駕駛情況期間獲得的圖像來(lái)統(tǒng)計(jì)地導(dǎo)出乘法加權(quán)因子。作為替換，也可通過(guò)分析各種圖像和/或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤分類(lèi)來(lái)實(shí)驗(yàn)性地導(dǎo)出乘法加權(quán)因子。
分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的輸出可以是一個(gè)表示是不是尾燈的布爾真-假值，或者可以是一個(gè)表示對(duì)象是尾燈的概率的充分連續(xù)的函數(shù)。同樣的情況也適用于頭燈。充分連續(xù)的輸出函數(shù)是有利的，因?yàn)樗鼈兘o出了對(duì)于檢測(cè)到的對(duì)象符合與頭燈或尾燈的行為屬性相關(guān)的模式的信心的度量。此概率或信心度量可用于可變地控制的改變受控車(chē)輛外部燈的速率，更高的信心引起更快的變化。對(duì)于一個(gè)兩狀態(tài)的外部燈，除0％和100％之外的概率或信心度量閾值可用于啟動(dòng)自動(dòng)控制活動(dòng)。
在一個(gè)首選實(shí)施例中，考慮了這些復(fù)雜的變量關(guān)系的極好的分類(lèi)方案被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)的輸入是許多先前提取的變量，可包括例如亮度、顏色、位置、運(yùn)動(dòng)矢量和與車(chē)輛速度和轉(zhuǎn)彎速率信息(如果能夠獲得這些信息的話(huà))一起的光源的年齡。這里在完成對(duì)圖5的控制序列的討論的情況下將給出此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造的更多細(xì)節(jié)。遠(yuǎn)光燈關(guān)閉的情況與打開(kāi)的情況下的分類(lèi)規(guī)則或所使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以是不同的。例如，如果遠(yuǎn)光燈處于關(guān)狀態(tài)的話(huà)，則可使用傾向于贊成把可疑對(duì)象分類(lèi)為尾燈的分類(lèi)方案， 以便防止在有另一車(chē)輛存在的情況下打開(kāi)遠(yuǎn)光燈。但是，當(dāng)遠(yuǎn)光燈處于開(kāi)狀態(tài)時(shí)，需要更高的確定度，以防止多余的調(diào)暗遠(yuǎn)光燈的行為。由于當(dāng)遠(yuǎn)光燈處于關(guān)狀態(tài)時(shí)分類(lèi)任務(wù)更簡(jiǎn)單并且沒(méi)那么關(guān)鍵，因此在關(guān)閉狀態(tài)可使用一個(gè)基于較簡(jiǎn)單的規(guī)則的分類(lèi)器，而在開(kāi)狀態(tài)中可使用一個(gè)更復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
如果在步驟1206中將對(duì)象標(biāo)識(shí)為尾燈，則分類(lèi)過(guò)程對(duì)于剩余的光源繼續(xù)進(jìn)行(1212)直到對(duì)所有光源都進(jìn)行了分類(lèi)(1209)。如果光源不是尾燈，則將對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，看它是不是頭燈。類(lèi)似的，測(cè)試在步驟1204中紅色度低于閾值的光源，看它們是不是頭燈。首先，在步驟1207中，檢查光源的亮度以確定它是不是一盞頭燈的候選者。步驟1207的閾值可以是單個(gè)閾值，但是最好是對(duì)象位置、當(dāng)前受控車(chē)輛的外部燈狀態(tài)以及可選的受控車(chē)輛的速度或其他參數(shù)的一個(gè)函數(shù)。如果光源亮于閾值，則對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以確定它是不是頭燈。步驟1208的執(zhí)行方式類(lèi)似于步驟1205尾燈的分類(lèi)。
可以通過(guò)一套規(guī)則確定頭燈的存在，這套規(guī)則可以是通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者最好是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定的。步驟1208的輸出可以是對(duì)于是否存在一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛的頭燈的一個(gè)真/假指示，或者是對(duì)象是一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛的頭燈的可能性一個(gè)量度。正如步驟1205那樣，對(duì)于頭燈處于開(kāi)狀態(tài)和頭燈處于關(guān)狀態(tài)兩種情況，可以以實(shí)質(zhì)上不同的方式執(zhí)行步驟1208中的分類(lèi)。類(lèi)似地，確定一個(gè)對(duì)象是一輛前行車(chē)輛的尾燈的可能性。
正如先前對(duì)于步驟1205和1208所提取的那樣，本發(fā)明最好利用一個(gè)或多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)檢測(cè)到的光源分類(lèi)。在Oxford UniversityPress(copyright 1995)出版的由Christopher M.Bishop所著的“Neural Networks for Pattern Recognition(用于模式識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))”和Academic Press(copyright 1993)出版的由Timothy Masters所著的“Practical Neural Network Recipes in C++(實(shí)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)配方的C++)”中提供了對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其對(duì)于分類(lèi)問(wèn)題的實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳每蓮奈挥贕ainesville Florida的NeuroDimension Inc.獲得的軟件NeuroSolutions4來(lái)設(shè)計(jì)、模擬和培訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。此處通過(guò)引用將這些參考文獻(xiàn)的文本全部包含進(jìn)來(lái)。
參考圖13給出了對(duì)用于本發(fā)明的一個(gè)示例性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的說(shuō)明。一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1300可由以下部分組成一個(gè)或多個(gè)輸入1301、輸入神經(jīng)元1302、一個(gè)或多個(gè)輸出1304、隱蔽層神經(jīng)元1305和連接1303，連接1303一般也稱(chēng)為神經(jīng)鍵。對(duì)于這里的用途，輸入神經(jīng)元1302表示用于光源分類(lèi)的參數(shù)。輸入神經(jīng)元1302與第一隱蔽層神經(jīng)元1303之間的神經(jīng)鍵表示乘以這些輸入的權(quán)重。神經(jīng)元1303對(duì)這些加權(quán)值取和并向和值應(yīng)用一個(gè)激活函數(shù)。激活函數(shù)幾乎總是一個(gè)非線性函數(shù)，并且最好是S形的，例如是對(duì)數(shù)或雙曲正切函數(shù)。然后通過(guò)神經(jīng)鍵將這些神經(jīng)元的輸出連接到下一層神經(jīng)元，這些神經(jīng)鍵又表示乘以此值的一個(gè)權(quán)重。最后，一個(gè)輸出神經(jīng)元提供網(wǎng)絡(luò)1304的一個(gè)輸出值。圖13所示的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)通用結(jié)構(gòu)?？墒褂萌魏螖?shù)目個(gè)輸入神經(jīng)元，并且可以不使用中間的隱蔽層或使用任何數(shù)目個(gè)中間的隱蔽層，雖然通常只需要一個(gè)或兩個(gè)隱蔽層。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被顯示為完全連接的，這意味一層之中的每個(gè)神經(jīng)元的輸出被一個(gè)神經(jīng)鍵連接到下一層中的每個(gè)神經(jīng)元。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也可以是部分連接的。
設(shè)置每個(gè)神經(jīng)鍵的權(quán)重以便在一個(gè)給定的模式識(shí)別或分類(lèi)任務(wù)下向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供其功能并且設(shè)置其性能。通過(guò)“培訓(xùn)”神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)設(shè)置權(quán)重。通過(guò)向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供待分類(lèi)的數(shù)據(jù)的許多已分類(lèi)的采樣來(lái)進(jìn)行培訓(xùn)。在當(dāng)前發(fā)明中，許多光源被成像系統(tǒng)所捕捉、儲(chǔ)存并且隨后通過(guò)檢查圖像被手動(dòng)分類(lèi)。手動(dòng)分類(lèi)可通過(guò)在捕捉數(shù)據(jù)時(shí)注意光源的實(shí)際類(lèi)型或者通過(guò)以后檢查記錄的數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)生。為了幫助手動(dòng)分類(lèi)，可用一個(gè)更高分辨率或更高靈敏度的成像系統(tǒng)來(lái)同步捕捉額外的視頻。最后，用于培訓(xùn)的分類(lèi)也可以用一個(gè)比用于產(chǎn)品配置的更強(qiáng)大的視頻處理系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)生。這樣的自動(dòng)系統(tǒng)可使用額外的信息，例如更高分辨率的視頻，來(lái)幫助進(jìn)行對(duì)象分類(lèi)。在兩種情況下，用于分類(lèi)數(shù)據(jù)然后用于培訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(或用于開(kāi)發(fā)其他類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)分類(lèi)算法)的個(gè)人或自動(dòng)系統(tǒng)可被稱(chēng)為對(duì)分類(lèi)問(wèn)題有“專(zhuān)家知識(shí)”。
神經(jīng)鍵權(quán)重最初可隨機(jī)設(shè)置，然后調(diào)整直到實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)的最大的培訓(xùn)采樣正確分類(lèi)率。最好使用另外的手動(dòng)分類(lèi)的采樣測(cè)試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以確保它能在培訓(xùn)數(shù)據(jù)集合之外推廣。先前提取的NeuroSolutions程序可用于設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行培訓(xùn)。理想情況下，采用滿(mǎn)意地執(zhí)行分類(lèi)任何的復(fù)雜度最小的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)最小化系統(tǒng)的計(jì)算要求。如果必要的話(huà)可添加另外的神經(jīng)元、隱蔽層和神經(jīng)鍵來(lái)改進(jìn)性能。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的培訓(xùn)依賴(lài)于一個(gè)誤差函數(shù)，它提供了關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行分類(lèi)任務(wù)的正確度的一個(gè)量度。培訓(xùn)程序的目標(biāo)是收斂到一組最小化誤差函數(shù)的神經(jīng)鍵權(quán)重上。最簡(jiǎn)單的誤差函數(shù)可以是關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不正確地分類(lèi)一個(gè)光源的次數(shù)的百分比的一個(gè)量度。一個(gè)更適當(dāng)?shù)恼`差函數(shù)可以將一個(gè)誤分類(lèi)嚴(yán)重度權(quán)重關(guān)聯(lián)到培訓(xùn)采樣。例如，將一盞近處的頭燈誤分類(lèi)為非頭燈比誤分類(lèi)一盞遠(yuǎn)處的頭燈更不能接受。因此，可將較高的權(quán)重放到這些誤差上。誤分類(lèi)一盞遙遠(yuǎn)的微弱的頭燈與誤分類(lèi)一個(gè)微弱的路標(biāo)相比起來(lái)嚴(yán)重性較小，因?yàn)榕c在因?yàn)橐槐K遙遠(yuǎn)的頭燈而調(diào)暗時(shí)稍稍延時(shí)相比，多余的調(diào)暗可能更令人討厭?？梢詾槊總€(gè)培訓(xùn)采樣手動(dòng)設(shè)置誤差懲罰，或者它也可以是光源亮度或其他參數(shù)的一個(gè)函數(shù)。
一旦已培訓(xùn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即可為應(yīng)用中的配置實(shí)現(xiàn)一個(gè)再現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。再現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有根據(jù)培訓(xùn)固定的權(quán)重，并且通常實(shí)施在處理器中的軟件中，雖然也可以通過(guò)一個(gè)硬件ASIC或可編程邏輯陣列進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。最好非常小心地以與實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相同的方式培訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于培訓(xùn)和再現(xiàn)最好以相同的方式計(jì)算激活函數(shù)。所使用的數(shù)字精度最好是相同的。此外，應(yīng)該用與實(shí)際產(chǎn)品元件幾乎相同或非常接近的圖像傳感器來(lái)采集用于培訓(xùn)的數(shù)據(jù)。最好利用代表實(shí)際中可能出現(xiàn)的設(shè)備的產(chǎn)品變體的多個(gè)元件表示來(lái)采集培訓(xùn)數(shù)據(jù)。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入可以是先前參考圖12的步驟1205所提取的參數(shù)。雖然可使用這些參數(shù)的未加工的值，但是通過(guò)縮放這些參數(shù)以便每個(gè)變量具有大致相同的大小范圍可以降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。對(duì)于諸如亮度等可能具有非常大的范圍的變量，最好利用此值的對(duì)數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。諸如顏色比率等的其他值最好表示為一個(gè)模糊邏輯從屬度集合中的從屬度。例如，低紅色值可能表示光源肯定不是紅色的，因此，此值在一個(gè)“紅色”合中的從屬度為零。中間的值可能表示一個(gè)“紅色”集合中的部分從屬度，并且表示光源可能是紅色的，但是不一定是紅色的。最后，高于一個(gè)閾值的紅色值表示在一個(gè)“紅色”集合中具有完全的從屬度。測(cè)量出來(lái)的此閾值以上的更高的紅色值不表示光源具有更多“紅色”，因?yàn)橐呀?jīng)確定了光源是紅色的必然性。類(lèi)似地，一旦確定了光源是紅色的必然性，則高于此閾值的紅色值不會(huì)增加光源是尾燈的概率。從而，模糊紅色從屬度標(biāo)準(zhǔn)與直接的紅色值比起來(lái)更適于作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。雖然紅色值也可直接用作輸入。
另一個(gè)可以被有利地修改以輸入到神要網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)是X和Y質(zhì)心位置坐標(biāo)。通常這些坐標(biāo)被設(shè)為成像器坐標(biāo)。但是，更有用的是將這些坐標(biāo)作為與視野中心的正向或負(fù)向距離提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。由于感興趣的大多數(shù)光源都位于圖像中心，并且大多數(shù)路標(biāo)的運(yùn)動(dòng)都從中心向外發(fā)散，因此一個(gè)中心偏量參數(shù)可以產(chǎn)生更好的結(jié)果或者降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。可以根據(jù)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率和/或車(chē)輛傾斜來(lái)調(diào)整根據(jù)其計(jì)算X和Y位置偏量的圖像中心位置。
可以根據(jù)設(shè)計(jì)意圖的中心來(lái)設(shè)置圖像中心位置，或者最好動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)圖像中心位置。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是通過(guò)在微弱、靜止的光源獨(dú)自出現(xiàn)在圖像中心附近的情況下監(jiān)控圖像。當(dāng)這種情況獨(dú)自出現(xiàn)時(shí)，則可能出現(xiàn)了一個(gè)遙遠(yuǎn)的迎面而來(lái)的光源或前行的尾燈。也可實(shí)現(xiàn)一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)檢測(cè)此情況，或者現(xiàn)有分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)額外的輸出可指示該光源是否是一個(gè)良好的分類(lèi)候選者?？杀O(jiān)控車(chē)輛速度和/或轉(zhuǎn)彎速率信息以確保車(chē)輛正在相當(dāng)穩(wěn)定地行進(jìn)并且不太可能轉(zhuǎn)彎。一旦檢測(cè)到一個(gè)校準(zhǔn)光源，則此光源的X和Y坐標(biāo)與當(dāng)前圖像中心位置相平均。新值的按比例的貢獻(xiàn)為非常小比較好，例如小于1％，并且最好小于0.1％。但是對(duì)于一輛新車(chē)可使用較大的因子以便更快建立一個(gè)校準(zhǔn)因子。一旦新車(chē)收集到了校準(zhǔn)采樣的閾值數(shù)字，即降低隨后的采樣的平均貢獻(xiàn)。也可提供了一個(gè)重校準(zhǔn)按鈕序列，以便強(qiáng)制進(jìn)行快速重校準(zhǔn)，這在比如替換擋風(fēng)玻璃的情況下是需要的。可提供一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)啟用/禁用自動(dòng)校準(zhǔn)。
在通過(guò)分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)這前，可首先對(duì)光源進(jìn)行評(píng)估以確保它們符合一個(gè)最小標(biāo)準(zhǔn)，例如一個(gè)最小亮度閾值。如果它們不符合此標(biāo)準(zhǔn)，則它們不會(huì)被分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)所考慮。標(biāo)準(zhǔn)可包括一個(gè)顏色范圍、一個(gè)取決于位置的閾值或一個(gè)取決于年齡的閾值。微弱的光源在被檢查前必須達(dá)到一定的年齡，但明亮的光源可以較早的被檢查。許多規(guī)則組合可用于在分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)之前丟棄或標(biāo)識(shí)光源。這在光源特別容易被標(biāo)識(shí)或丟棄時(shí)尤其有用，從而對(duì)于這些對(duì)象減少了計(jì)算時(shí)間。
用于本發(fā)明的一個(gè)示例性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)包含23個(gè)輸入和兩個(gè)連續(xù)的輸出，一個(gè)輸出用于頭燈分類(lèi)，一個(gè)輸出用于尾燈分類(lèi)。輸入如下X位置(以距離中心的偏量的形式)、Y位置(以距離中心的偏量的形式)、亮度(經(jīng)對(duì)數(shù)縮放)、紅對(duì)透明顏色比率、年齡、寬度和高度。此外來(lái)自前四個(gè)周期的X位置、Y位置、亮度和紅對(duì)透明顏色比率也是輸入，從而總共是23個(gè)。所有輸入在其范圍上被縮放到-1000至1000。使用了12個(gè)隱蔽層神經(jīng)元。
此例中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)駕駛和記錄照相機(jī)圖像來(lái)培訓(xùn)的。在分類(lèi)之前用上述技術(shù)從相應(yīng)圖像中提取出幾千個(gè)光源的樣例。然后手動(dòng)對(duì)光源進(jìn)行分類(lèi)。用Neural Solutions對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行培訓(xùn)。用16比特有符號(hào)整數(shù)算數(shù)在一個(gè)Motorola 68HCS912微處理器上實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)后的再現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算效率得益于在此處理器中包括了一個(gè)累積乘法指令(MAC)，該指令被用于計(jì)算輸入到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)記號(hào)的點(diǎn)積。由于NeuralSolutions利用了輸入縮放到-1.0至1.0的浮點(diǎn)數(shù)學(xué)，因此必須對(duì)得到的權(quán)重進(jìn)行縮放以便用整數(shù)數(shù)學(xué)進(jìn)行嵌入處理。
正如前文所提到的，可使用其他輸入。例如可使用車(chē)輛速度、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率或當(dāng)前車(chē)輛照明情況(例如遠(yuǎn)光頭燈的占空系數(shù))。在另一個(gè)例子中，當(dāng)受控車(chē)輛的頭燈亮度也發(fā)生變化時(shí)，使用了指示一個(gè)光源在幾個(gè)周期之間的亮度變化的一個(gè)輸入，從而使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠檢測(cè)由于遠(yuǎn)光頭燈的亮度降低而產(chǎn)生的路標(biāo)反射。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以用來(lái)自一個(gè)光源的峰點(diǎn)周?chē)囊粋€(gè)選中區(qū)域的實(shí)際象素值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸入，從而允許檢測(cè)對(duì)象的形狀或光分布。當(dāng)處理能力允許大量輸入時(shí)此方法尤其有用。當(dāng)使用棋盤(pán)狀或帶狀濾波模式時(shí)，包含鄰近的象素值可以使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠直接從原始數(shù)據(jù)推斷顏色，而不用單獨(dú)計(jì)算顏色比率。
一旦完成了所有光源的分類(lèi)，則在步驟505中確定適當(dāng)?shù)恼彰鳡顟B(tài)。也可能由于檢測(cè)到一個(gè)非常明亮的光源而中止分類(lèi)并調(diào)用步驟505，在這種情況下遠(yuǎn)光燈如果還沒(méi)關(guān)閉的話(huà)則其亮度會(huì)被降低。如果檢測(cè)到多個(gè)光源，則控制可基于生成最大響應(yīng)的那個(gè)光源。
對(duì)各種替換的光源分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的說(shuō)明在關(guān)于確定受控車(chē)輛外部燈的適當(dāng)狀態(tài)的討論之后。
確定適當(dāng)?shù)男袨楹艽蟪潭热Q于要控制的照明系統(tǒng)的特定特征。在一個(gè)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)光燈開(kāi)/關(guān)系統(tǒng)中，一旦檢測(cè)到一盞迎面而來(lái)的頭燈或前行的尾燈，則切斷遠(yuǎn)光燈。為了防止多余的調(diào)暗操作，在做出轉(zhuǎn)換之前可能需要在幾幅圖像中檢測(cè)到一盞頭燈或尾燈。延時(shí)量最好是檢測(cè)到的光源亮度的一個(gè)函數(shù)，從而能夠相對(duì)快速地響應(yīng)明亮的光源，較慢地響應(yīng)較暗的光源。此延時(shí)也可以是受控車(chē)輛速度的一個(gè)函數(shù)。較慢的延時(shí)可以使得被誤斷為迎面而來(lái)的頭燈的路標(biāo)在響應(yīng)被觸發(fā)之前已經(jīng)經(jīng)過(guò)。1108中確定的光源年齡可用于確定適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)點(diǎn)。類(lèi)似地，當(dāng)遠(yuǎn)光燈處于關(guān)狀態(tài)時(shí)，可以要求一個(gè)閾值數(shù)目幅幀的圖像中都沒(méi)有車(chē)輛光源之后才能自動(dòng)再次激活遠(yuǎn)光頭燈。
在另一個(gè)實(shí)施例中，使遠(yuǎn)光頭燈漸開(kāi)和漸關(guān)，而不是對(duì)其進(jìn)行突然切換使之從完全開(kāi)到完全關(guān)，或者從完全關(guān)到完全開(kāi)。在此情況下漸開(kāi)或漸關(guān)的速率可取決于檢測(cè)到的光源的亮度，并且可以可選地取決于在步驟1205和1208中確定的正確分類(lèi)的概率。受控車(chē)輛速度也可用于確定變化速率。通過(guò)這種方式，遠(yuǎn)光頭燈對(duì)于暗光源反應(yīng)緩慢。這樣使得在誤分類(lèi)的情況下遠(yuǎn)光頭燈能夠校正和返回明亮狀態(tài)，不會(huì)嚇到司機(jī)。如果檢測(cè)到的迎面而來(lái)的頭燈的亮度較高，并且為迅速降低受控車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈的亮度提供了理由，但分類(lèi)概率較低，則可以逐漸調(diào)暗遠(yuǎn)光頭燈。如果在隨后的周期中，對(duì)象亮度隨著遠(yuǎn)光頭燈亮度降低而降低，則對(duì)象很可能是一個(gè)路標(biāo)或其他反射，遠(yuǎn)光頭燈可返回完全亮度，對(duì)受控車(chē)輛的司機(jī)的妨礙也很小。
更高級(jí)的照明系統(tǒng)可以允許頭燈對(duì)水平和/或垂直方向進(jìn)行可變的瞄準(zhǔn)，或者允許對(duì)相關(guān)光束的任意整形。在共同待審、共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)60/229,762“Headlamp Control of PreventGlare(頭燈控制以防止眩光)”中更詳細(xì)地說(shuō)明了這種頭燈系統(tǒng)，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利申請(qǐng)全部包含進(jìn)來(lái)。通過(guò)這種系統(tǒng)可改變光束模式以便在不妨礙其他車(chē)輛的司機(jī)的情況下為受控車(chē)輛的司機(jī)提供最大的合適的照明。本發(fā)明的原理通過(guò)精確識(shí)別相對(duì)于其他車(chē)輛光源的距離和方向可被應(yīng)用于這種系統(tǒng)，并且提供一個(gè)控制信號(hào)以修改受控車(chē)輛頭燈的光束瞄準(zhǔn)目標(biāo)或模式，以便防止對(duì)其他司機(jī)造成眩光。
應(yīng)該理解替換的傳感和處理方法或傳感方法的組合也可用于本發(fā)明，這些方法包括RADAR傳感器、激光測(cè)距儀、超聲傳感器、立體視覺(jué)傳感器和RF車(chē)間通信。當(dāng)使用這些傳感器和其他傳感器中任何一種或它們的組合時(shí)，可采用所公開(kāi)的由于檢測(cè)到其他光源而確定受控車(chē)輛外部燈的正確照明狀態(tài)的技術(shù)。
本發(fā)明可用于具有離散切換點(diǎn)和/或基本連續(xù)過(guò)渡的外部燈。離散切換的燈的例子包括通過(guò)激活一盞燈的不同燈絲在獨(dú)立的遠(yuǎn)光和近光狀態(tài)之間切換，在分開(kāi)的遠(yuǎn)光和近光燈之間切換，在一盞近光燈保持激活狀態(tài)的情況下激活和熄滅一盞遠(yuǎn)光燈，以及離散地切換一盞或多盞燈的瞄準(zhǔn)角度。一種另外的新的燈技術(shù)，稱(chēng)為雙峰氙HID燈(bi-modal Xenon HIDlamp)或簡(jiǎn)稱(chēng)為雙氙(Bi-Xenon)，利用了一個(gè)機(jī)械上可移動(dòng)的遮光物來(lái)修改一盞高強(qiáng)度放電燈的光束模式。連續(xù)切換的燈的例子包括改變一盞白熾燈的電壓、改變一盞白熾燈的PWM占空因數(shù)、改變燈的瞄準(zhǔn)目標(biāo)、可變的控制一個(gè)機(jī)械遮光物或者通過(guò)多種光學(xué)技術(shù)修改光束模式。充分連續(xù)可變的燈還包括可以在一系列離散階段上過(guò)渡的燈，而不是真正連續(xù)的燈。最后正如共同轉(zhuǎn)讓的US專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/235,476所說(shuō)明的那樣，新的照明技術(shù)可包括LED頭燈、或者通過(guò)使用一種空間光調(diào)制器(例如可變衰減器或反射器)來(lái)修改光束模式的燈。可以在離散狀態(tài)或充分連續(xù)的狀態(tài)之間控制這些新的照明技術(shù)。此處通過(guò)引用將此申請(qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。
參考圖14說(shuō)明了控制連續(xù)和離散切換系統(tǒng)的各種實(shí)施例。當(dāng)在自動(dòng)控制之下時(shí)，車(chē)輛頭燈可以處于以下三種狀態(tài)之一一個(gè)關(guān)狀態(tài)(OFF STATE)1401、一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)(TRANSITION STATE)1402或開(kāi)狀態(tài)(ON STATE)1403。在自動(dòng)操作期間的任何時(shí)刻，司機(jī)可執(zhí)行手動(dòng)超越控制，這將引起自動(dòng)控制的決定被忽略或者強(qiáng)制自動(dòng)控制進(jìn)入關(guān)狀態(tài)或開(kāi)狀態(tài)?？梢韵蚓哂袉蝹€(gè)頭燈裝置的車(chē)輛提供手動(dòng)控制，以便從多種亮度和/或照明模式中選擇，其中單個(gè)頭燈裝置作為近光和遠(yuǎn)光頭燈，或者被離散切換或者是基本連續(xù)可變的。正如前文所提到的，處理以周期方式進(jìn)行。在每個(gè)例如可能占200ms的周期中，至少采集和分析一幅圖像。在分析后做出決定以更改狀態(tài)或保持在當(dāng)前狀態(tài)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)自動(dòng)頭燈控制系統(tǒng)被配置為控制離散切換的頭燈。為了進(jìn)行說(shuō)明，頭燈控制可以在關(guān)狀態(tài)1401中開(kāi)始。為了離開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可能要求符合幾個(gè)條件。關(guān)于示例性條件和每個(gè)條件的合理性的一個(gè)列表如下所示。各種實(shí)施方式可實(shí)現(xiàn)所有或某些條件。
表1一旦符合了所需的條件，控制從關(guān)狀態(tài)1401進(jìn)行到過(guò)渡狀態(tài)1402，如1404所示。圖15中描繪了離散切換的燈在過(guò)濾狀態(tài)1402中的行為。從燈處于關(guān)狀態(tài)開(kāi)始討論，控制在點(diǎn)1501處進(jìn)入過(guò)渡狀態(tài)1402。在接下來(lái)的每個(gè)沒(méi)有識(shí)別出其他車(chē)燈的連續(xù)周期中，過(guò)渡狀態(tài)中的水平升高。當(dāng)此水平達(dá)到開(kāi)切換(ON Switch)點(diǎn)1503時(shí)，遠(yuǎn)光燈被激活，控制狀態(tài)通過(guò)過(guò)渡1405被設(shè)為開(kāi)狀態(tài)1403。如果在從點(diǎn)1501至1503的過(guò)渡過(guò)程中識(shí)別出了其他車(chē)燈，則過(guò)渡狀態(tài)水平不升高，并且可能轉(zhuǎn)換方向和開(kāi)始降低。
一旦處于開(kāi)狀態(tài)1403中，一個(gè)識(shí)別出的光源可能引起控制，以通過(guò)過(guò)渡1407在點(diǎn)1502處移動(dòng)到過(guò)渡狀態(tài)1402。接下來(lái)識(shí)別出的光源可能引起過(guò)渡狀態(tài)水平降低。過(guò)渡水平降低的量可取決于多個(gè)因素，例如標(biāo)識(shí)出的光源的類(lèi)型、光源亮度、光源位置和光源分類(lèi)的確定度。其他因素，例如車(chē)輛速度和方向盤(pán)角度，也可影響過(guò)渡狀態(tài)水平的降低速率。如果在一個(gè)周期中沒(méi)有識(shí)別出的光源，則過(guò)渡狀態(tài)不會(huì)降低，而可能升高。最后，一旦過(guò)渡狀態(tài)水平達(dá)到關(guān)切換(OFF Switch)點(diǎn)1504，控制即通過(guò)過(guò)渡905進(jìn)行到關(guān)狀態(tài)1401，燈被熄滅。
正如所指出的，每個(gè)圖像周期的水平降低的程度可取決于多個(gè)因素。表2中提供了這些因素的例子和對(duì)每個(gè)因素的解釋。不同的因素可以彼此結(jié)合使用以確定過(guò)渡狀態(tài)水平的凈降低。不同實(shí)施例可以以不同組合和不同程度來(lái)實(shí)現(xiàn)這些因素中的某些或全部。除了表2的因素外，過(guò)濾水平的變化速率也可取決于以前周期中采取的操作。例如，如果轉(zhuǎn)換水平當(dāng)前正在降低，則識(shí)別出一盞車(chē)燈可能引起繼續(xù)降低。但是，如果在先前周期中水平被升高，則識(shí)別出一盞燈可能引起停止升高，但不會(huì)引起立即降低，直到以后的周期。這些特征幫助限制了可能伴隨路標(biāo)反射或其他討厭的情況發(fā)生的迅速振蕩。
表2

在特定情況下，控制可以直接通過(guò)轉(zhuǎn)換1409從關(guān)狀態(tài)1401進(jìn)行到開(kāi)狀態(tài)1403，或者直接通過(guò)轉(zhuǎn)換1408從開(kāi)狀態(tài)1403進(jìn)行到關(guān)狀態(tài)1401。轉(zhuǎn)換1409可以發(fā)生來(lái)例如實(shí)現(xiàn)一個(gè)快速返回到明亮的行為。當(dāng)以中速至高速行進(jìn)在一條黑暗的道路上時(shí)，需要在一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛經(jīng)過(guò)后盡可能快地激活遠(yuǎn)光頭燈。迎面而來(lái)的車(chē)輛的車(chē)燈可能已經(jīng)降低了受控車(chē)輛的司機(jī)的夜間視覺(jué)靈敏度，從而迅速激活遠(yuǎn)光頭燈可以幫助補(bǔ)償這一點(diǎn)。此外，自動(dòng)系統(tǒng)的迅速行為向司機(jī)提供了動(dòng)作和安全的感覺(jué)，從而對(duì)于司機(jī)來(lái)說(shuō)具有審美愉悅感，尤其是對(duì)于比如賽車(chē)這種特定車(chē)輛的司機(jī)來(lái)說(shuō)。從開(kāi)狀態(tài)1403到關(guān)狀態(tài)1401的直接轉(zhuǎn)換1408可發(fā)生在檢測(cè)到一個(gè)非常明亮的光源時(shí)。這提供了有可能的最快的響應(yīng)，最小化了對(duì)一輛迎面而來(lái)或前行的車(chē)輛的眩光。
在一個(gè)示例實(shí)施例中，圖14的狀態(tài)圖的使用和轉(zhuǎn)換水平圖只是所給出的概念的一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)。圖15所示的各種離散水平的概念是實(shí)現(xiàn)對(duì)各種光源的各種反應(yīng)延時(shí)以及當(dāng)光源出現(xiàn)和消失時(shí)決定推遲和逆轉(zhuǎn)切換的能力的一個(gè)便利的機(jī)制。本領(lǐng)域技術(shù)熟練者可通過(guò)多種裝置，例如一種連續(xù)可變延時(shí)計(jì)時(shí)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的行為和概念。
實(shí)現(xiàn)離散切換的光源的實(shí)施例中給出的機(jī)制也可以很容易地?cái)U(kuò)展到控制基本連續(xù)可變的光源。圖14的狀態(tài)行為幾乎保持相同。過(guò)渡狀態(tài)1402內(nèi)的水平根據(jù)前述行為升高和減少。但是沒(méi)有離散的切換開(kāi)和切換關(guān)點(diǎn)。相反，如圖16所示，只要沒(méi)有檢測(cè)到車(chē)輛，過(guò)渡水平就從點(diǎn)1501、1601處開(kāi)始升高。如果遠(yuǎn)光頭燈處于開(kāi)狀態(tài)，并且檢測(cè)到了車(chē)輛，則過(guò)渡狀態(tài)可進(jìn)入高水平1502、1602，然后降低。正如前文所討論的，如果在過(guò)渡狀態(tài)1402中車(chē)輛出現(xiàn)或消失，則可改變過(guò)渡水平變化方向。表2的確定過(guò)渡狀態(tài)行為1402的標(biāo)準(zhǔn)也適用于控制基本連續(xù)可變的車(chē)燈。
當(dāng)前過(guò)渡水平可用于設(shè)置一盞基本連續(xù)可變的燈的輸出水平。例如，如圖17所示，過(guò)渡狀態(tài)水平可用于確定一盞鹵素頭燈的PWM占空因數(shù)。圖17中的圖的不同形狀可以為不同類(lèi)型的燈提供不同的漸變行為，或者提供不同的外觀。過(guò)渡狀態(tài)水平或者也可用于確定一盞可變瞄準(zhǔn)目標(biāo)的燈的垂直和/或水平角，或者一盞燈的亮度和角度的組合。當(dāng)從開(kāi)狀態(tài)1403或關(guān)狀態(tài)1404進(jìn)入過(guò)渡狀態(tài)1402時(shí)，可對(duì)圖17使用不同的函數(shù)，以提供打開(kāi)和關(guān)閉頭燈的不同的行為?？梢愿鶕?jù)過(guò)渡水平提供對(duì)一個(gè)頭燈情況警告指示器的控制。警告指示器可以隨被亮度變化，該亮度被如圖17所示的一個(gè)函數(shù)所控制，或者可以在過(guò)渡狀態(tài)1402內(nèi)的特定水平處具有一個(gè)離散的開(kāi)、關(guān)點(diǎn)。
步驟1208中的一個(gè)頭燈網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器和步驟1207中的一個(gè)尾燈分類(lèi)器的實(shí)現(xiàn)只是用于自動(dòng)控制車(chē)輛外部燈的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的許多可能的實(shí)現(xiàn)方式之一。可采用單個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所有輸入都饋入給它，并且它包含兩個(gè)輸出，一個(gè)用于一盞頭燈，一個(gè)用于一盞尾燈。此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)更加復(fù)雜，對(duì)計(jì)算的要求更高，因?yàn)榉诸?lèi)任務(wù)更復(fù)雜，但是它的性能至少會(huì)和兩個(gè)獨(dú)立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣好。一個(gè)更普遍的情況是提供當(dāng)前受控車(chē)輛頭燈狀態(tài)作為一個(gè)輸入，并輸出新的頭燈狀態(tài)。
如果處理功率有限，則可利用大量更簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，正如圖12的情況那樣，在這里分類(lèi)按顏色比率被分割。分類(lèi)還可進(jìn)一步按亮度被分割。例如，如是一個(gè)光源的亮度大于一個(gè)閾值并且是紅色的，則可采用一個(gè)明亮尾燈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)評(píng)估對(duì)象。如果它微弱且不是紅色的，則可采用一個(gè)微弱頭燈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)評(píng)估對(duì)象?？瑟?dú)立設(shè)計(jì)和并用代表操作過(guò)程中再現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將面臨的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來(lái)培訓(xùn)這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)。還可考慮對(duì)任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步分割，將其分成不同的亮度范圍，或通過(guò)其他參數(shù)進(jìn)行分割。
例如許多大型卡車(chē)和卡車(chē)拖車(chē)的后端具有多盞燈和/或反射器。根據(jù)具體配置，一輛特定卡車(chē)或拖車(chē)的后端可能包含與路邊標(biāo)志、反射器或照明更接近相關(guān)的特征。因此可能需要提供一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是特別為識(shí)別前行卡車(chē)和/或拖車(chē)的后端而配置和培訓(xùn)的。可用已知包含有卡車(chē)和/或拖車(chē)的后端的特定例子的圖像數(shù)據(jù)來(lái)培訓(xùn)用于此任務(wù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
同樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于解決此圖像系統(tǒng)的其他分類(lèi)和識(shí)別問(wèn)題。例如，可通過(guò)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)AC燈的識(shí)別。在現(xiàn)有技術(shù)中是通過(guò)計(jì)算圖像采樣中呈現(xiàn)的120 Hz Fourier級(jí)數(shù)分量的大小來(lái)量化AC波紋的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于識(shí)別噪聲數(shù)據(jù)中的模式特別有用。不是計(jì)算Fourier級(jí)別，而是將快速采樣的每幅圖像中的光亮度作為一個(gè)輸入提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出可以是一個(gè)表示街燈的布爾值，或者是一個(gè)可以被進(jìn)一步饋送到例如頭燈分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中的連續(xù)值。其他參數(shù)，例如光源的垂直運(yùn)動(dòng)和/或光源的位置也可被提供給一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)一步確定對(duì)象是否可能是街燈?？赏ㄟ^(guò)向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供街燈和其他光源的高幀率圖像采樣、或者每幅圖像中對(duì)街燈成像的象素之和來(lái)培訓(xùn)一個(gè)AC光源神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一旦經(jīng)過(guò)了培訓(xùn)，再現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可被提供來(lái)實(shí)現(xiàn)圖12的步驟1202。
最近，LED尾燈已經(jīng)可以在商業(yè)上獲得。這些尾燈的亮度被頻率可與AC街燈光源相比的脈沖寬度調(diào)制所控制。從而上述技術(shù)可能錯(cuò)誤地將LED尾燈確定為街頭。光源的顏色可用于將紅色尾燈與街燈區(qū)別開(kāi)來(lái)，即使二者都展現(xiàn)出強(qiáng)度調(diào)制。此問(wèn)題被以下事實(shí)進(jìn)一步復(fù)雜化光源顏色可能會(huì)被原始圖像錯(cuò)誤確定，因?yàn)閳D像可能是在尾燈亮度調(diào)制的不同相位處取得的。在此情況下，用于AC分析的迅速采集到的圖像也可用于確定顏色。經(jīng)紅色濾波后的和透明的象素的圖像都被采集。如果光源被確定為具有高的AC閃爍，則根據(jù)來(lái)自紅色濾波后的圖像中的所有象素之和與所有透明象素之和來(lái)計(jì)算一個(gè)新的顏色比率，從而確保使用了覆蓋整個(gè)調(diào)制周期的圖像。從而基本是紅色的光源不會(huì)被識(shí)別為街燈。
錯(cuò)誤調(diào)暗的另一個(gè)可能的根源是高架的閃爍的街道信號(hào)燈?？赏ㄟ^(guò)儲(chǔ)存幾個(gè)周期的光源的亮度來(lái)確定這些信號(hào)燈的閃爍性質(zhì)。在200ms的周期速率下，相當(dāng)于5個(gè)周期的亮度歷史就足夠了。這些對(duì)象的亮度的周期性變化表示了它們的閃爍。雖然可以?xún)H通過(guò)檢查光源亮度的變化率來(lái)確定閃爍，但是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以更精確地執(zhí)行該任務(wù)。在此情況下，可將一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為，以當(dāng)前和至少前一幅圖像中的光源的亮度級(jí)別作為輸入。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出可以是一個(gè)布爾值，指示光源是否在閃爍。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出也可被饋送到頭燈和/或尾燈分類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。這尤其重要，因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)在確定光源是否是高架的閃爍燈而不是例如前行車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎燈時(shí)，可以考慮其他因素，例如光源的位置?？捎酶呒荛W爍燈和其他光源(包括前行車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎燈)的例子來(lái)培訓(xùn)所有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可用于校正由于路標(biāo)反射可產(chǎn)生的錯(cuò)誤調(diào)暗。有時(shí)候，盡管為防止這種誤分類(lèi)做出了各種努力，但是路標(biāo)或其他對(duì)象對(duì)受控車(chē)輛的車(chē)燈的反射可能會(huì)被錯(cuò)誤地檢測(cè)為一輛迎面而來(lái)或前行的車(chē)輛的車(chē)燈。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，受控車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈將被調(diào)暗，路標(biāo)的反射亮度將會(huì)降低。如果檢測(cè)到此降低，則受控車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈可返回完全明亮狀態(tài)，對(duì)受控車(chē)輛的司機(jī)少造成很少或不造成妨礙。此任務(wù)因?yàn)橐韵率聦?shí)而復(fù)雜化路標(biāo)的反射亮度可能由于車(chē)輛和路標(biāo)之間的距離接近而同時(shí)增加，增加速率正比于受按控車(chē)輛的速度的平方。雖然可解析地計(jì)算和檢測(cè)此關(guān)系，但是由于顛簸的道路或其他因素而引起的存在的情況的多樣性和系統(tǒng)內(nèi)固有的噪聲，使得對(duì)受控車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈亮度和路標(biāo)反射亮度之間的相關(guān)的識(shí)別成為一個(gè)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決的理想問(wèn)題。
可以在受控車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈處于漸漸熄滅過(guò)程中時(shí)利用用于此用途的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。正如上文所討論的閃爍燈檢測(cè)方案那樣，儲(chǔ)存了幾個(gè)以前的周期中的光源的亮度。這些亮度值可以和受控車(chē)輛遠(yuǎn)光頭燈的亮度以及速度一起被饋送到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中?？梢杂眠h(yuǎn)光頭燈由于路標(biāo)反射和由于對(duì)迎面而來(lái)的頭燈和前行的尾燈的適當(dāng)響應(yīng)而降低亮度的各種情況來(lái)培訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些采樣被手動(dòng)分類(lèi)為正確響應(yīng)或路標(biāo)響應(yīng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出可以是一個(gè)指示對(duì)象是路標(biāo)的布爾值，或者是一個(gè)饋送到頭燈和/或尾燈分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中的輸出，在這種情況下，當(dāng)受控車(chē)輛的遠(yuǎn)光頭燈處于過(guò)渡狀態(tài)時(shí)，可提供特殊的頭燈和尾燈分類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
在先前的將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于本發(fā)明的例子中，在對(duì)象提取過(guò)程502或父親識(shí)別過(guò)程503中計(jì)算出的各種參數(shù)可以與車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)一起被用作到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。雖然這種方法可能在計(jì)算上是最高效的，并且提供極佳的結(jié)果，但是也考慮用原始圖像或合成的HDR圖像的未經(jīng)加工的圖像數(shù)據(jù)作為到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。這種情況的最極端的例子是將整幅圖像饋送到一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)象素作為一個(gè)獨(dú)立的輸入神經(jīng)元?？赏ㄟ^(guò)向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供多幅圖像、或通過(guò)將某些儲(chǔ)存的來(lái)自以前周期的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出饋送到當(dāng)前周期的額外輸入來(lái)獲得歷史信息，從而產(chǎn)生了具有一個(gè)時(shí)間維的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。只要一組培訓(xùn)圖像被手動(dòng)分類(lèi)為包含感興趣的光源，即可使這種技術(shù)起作用。但是，計(jì)算和存儲(chǔ)器要求可能遠(yuǎn)超過(guò)本發(fā)明的其他實(shí)施例。發(fā)明者并沒(méi)有不考慮處理能力的迅速發(fā)展，因此提出此選擇，作為未來(lái)或?qū)?jīng)濟(jì)上無(wú)限制的應(yīng)用有用的一個(gè)可能的實(shí)施例。
一種計(jì)算上更合理的、將圖像象素信息直接饋送到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用利用了一個(gè)圖像核。一個(gè)圖像核是指通常一次在圖像內(nèi)象素的一個(gè)小子集上執(zhí)行的一個(gè)操作。通常所述核被光柵掃描經(jīng)過(guò)圖像，以便核可以在時(shí)間上位于圖像內(nèi)的每個(gè)象素的中心。例如，考慮一個(gè)3×3核，其中當(dāng)前訪問(wèn)的象素與它的四個(gè)直角鄰域和四個(gè)對(duì)象鄰域一起是操作的輸入。核的輸出是表示此象素小群組的某些特征的一個(gè)或多個(gè)值。在本發(fā)明中，核可以是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它帶有九個(gè)輸入，一個(gè)用于被訪象素，八個(gè)用于它的最接近的鄰域。輸出可以是例如標(biāo)識(shí)象素是否是峰點(diǎn)的一個(gè)布爾值和/或表示光源亮度的一個(gè)連續(xù)值。從而一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可被編程為執(zhí)行圖5中的步驟502的峰點(diǎn)檢測(cè)功能?？梢耘c所需的總亮度值一起，提供一組包含多種圖像片段的培訓(xùn)數(shù)據(jù)，這些圖像片段具有核的大小，既包含峰點(diǎn)又包含非峰點(diǎn)?？墒褂貌煌笮〉纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)核?？梢允购酥鹣笏貟呙柽^(guò)圖像，或者以核那么大小的跨度跳過(guò)圖像。此外核可以只應(yīng)用于被照亮的象素，或者大于其鄰域的象素，以便節(jié)省將核應(yīng)用到所有象素的計(jì)算時(shí)間。最后可以將核應(yīng)用到一個(gè)已經(jīng)被識(shí)別為峰點(diǎn)的象素及其周?chē)泥徲?，以便?duì)與峰點(diǎn)相關(guān)的光源類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)。
可以在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段設(shè)計(jì)和培訓(xùn)一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而在最終產(chǎn)品中只實(shí)現(xiàn)一個(gè)固定的再現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。也可以想象可以在最終產(chǎn)品中提供另外的培訓(xùn)。例如，如果控制系統(tǒng)未能識(shí)別一盞迎面而來(lái)的頭燈或前行的尾燈，則司機(jī)可手動(dòng)超越控制系統(tǒng)。如果發(fā)生手動(dòng)超控干涉，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有從此事件中學(xué)習(xí)的潛能。如果很明顯一個(gè)光源在超控事件期間被檢測(cè)到，但是卻被誤分類(lèi)或者確定為不是感興趣的，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重可被自動(dòng)修改以防止同樣的誤分類(lèi)再次發(fā)生。如果光源被正確的分類(lèi)但是司機(jī)仍然手動(dòng)調(diào)暗了遠(yuǎn)光頭燈，則可確定司機(jī)更喜歡對(duì)其他來(lái)往車(chē)輛做出更迅速的響應(yīng)，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重、遠(yuǎn)光頭燈切換速率或系統(tǒng)的靈敏度閾值可以相應(yīng)地被自動(dòng)修改?？梢灶A(yù)想到可提供一系列用戶(hù)可選的輸入，例如可通過(guò)一個(gè)多功能司機(jī)信息中心配置的手動(dòng)開(kāi)關(guān)或選項(xiàng)，以調(diào)整特定或所有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)因子。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，被成像的場(chǎng)景可被分割成多個(gè)區(qū)域?？梢杂貌煌谠谄渌麉^(qū)域中檢測(cè)到的光源的概率函數(shù)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析在一個(gè)給定的區(qū)域中檢測(cè)到的光源。例如，被成像的場(chǎng)景可以被分割成九個(gè)區(qū)域。在右側(cè)駕駛的情況下，中心右側(cè)的光源更可能是路標(biāo)、路側(cè)反射器或路面照明的反射。仍是對(duì)于右側(cè)駕駛的情況，中心左側(cè)的的光源更可能是迎面而來(lái)的車(chē)輛。在圖像的接近中心處檢測(cè)到的光源對(duì)于右側(cè)和左側(cè)駕駛的國(guó)家可能是相似的。類(lèi)似的普遍特征也可附加于每個(gè)區(qū)域的上半和下半部分。將被成像的場(chǎng)景從左到右或從上到下分成三個(gè)區(qū)域?qū)⑹怯欣摹?br> 在一個(gè)將成像的場(chǎng)景分成九個(gè)區(qū)域的系統(tǒng)中，以下方案將是有利的與中心區(qū)域相比，為旁邊區(qū)域中的光源運(yùn)動(dòng)和/或大小附加更高的乘加權(quán)因子，而與旁邊區(qū)域相比，為中心區(qū)域中的光源顏色和/或亮度附加更高的乘加權(quán)因子。當(dāng)在一個(gè)具有多個(gè)獨(dú)立區(qū)域的系統(tǒng)內(nèi)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以用與特定區(qū)域唯一相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)培訓(xùn)每個(gè)區(qū)域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
可以預(yù)見(jiàn)到需要為不同車(chē)輛或不同的駕駛情況開(kāi)發(fā)和培訓(xùn)不同的網(wǎng)絡(luò)。例如，對(duì)于右側(cè)駕駛和左側(cè)駕駛國(guó)家許多位置和運(yùn)動(dòng)鑒別可能是不同的。不同國(guó)家可能使用不同類(lèi)型和顏色的街標(biāo)。最后，頭燈類(lèi)型不同的不同車(chē)輛的表現(xiàn)可能不同?？梢杂么硖囟ㄜ?chē)輛和/或?qū)⒃谄渲胁僮鬈?chē)輛的特定道路情況的培訓(xùn)數(shù)據(jù)集合來(lái)獨(dú)立培訓(xùn)相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。理想情況下，為了簡(jiǎn)化維護(hù)一個(gè)大的軟件庫(kù)的邏輯，可將配置數(shù)目保持為最小，從而使用來(lái)自許多地理區(qū)域和/或不同車(chē)輛的具有廣泛代表性的培訓(xùn)采樣庫(kù)。
當(dāng)必須使用不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將所有配置儲(chǔ)存在處理器的程序存儲(chǔ)器中并且自動(dòng)切換到適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)是有用的。例如，一個(gè)GPS可用于確定車(chē)輛正在其中被駕駛的區(qū)域，并且切換到為此駕駛情況所培訓(xùn)的一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。司機(jī)也可以通過(guò)一個(gè)菜單或其他切換設(shè)置來(lái)設(shè)置當(dāng)前駕駛區(qū)域。車(chē)輛可在車(chē)輛總線和所選擇的適當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上宣布其型號(hào)?？梢酝ㄟ^(guò)監(jiān)控最初一段時(shí)間內(nèi)光源的普遍位置和運(yùn)動(dòng)來(lái)識(shí)別右側(cè)和左側(cè)駕駛情況。在右道駕駛國(guó)家中，頭燈將出現(xiàn)在圖像左側(cè)，并且當(dāng)其接近時(shí)會(huì)在左側(cè)移動(dòng)。在左道駕駛國(guó)家則是相反的情況。路標(biāo)也可用于識(shí)別這些情況。
這里陳述的例子不應(yīng)該被解釋為將本發(fā)明限制到所說(shuō)明的特定實(shí)施例。本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限于任何特定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，任何特定的統(tǒng)計(jì)算法，或者輸入或輸出的任何特定組合?？梢员景l(fā)明的精神內(nèi)以多種方式組合許多小的或幾個(gè)大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以提供一種在圖像內(nèi)識(shí)別和分類(lèi)光源的方法。類(lèi)似的，應(yīng)該理解可采用獨(dú)立的概率函數(shù)。獨(dú)立的概率函數(shù)可包括唯一的統(tǒng)計(jì)分析，或者可以是其他概率函數(shù)的一個(gè)子集。應(yīng)該理解可以在獨(dú)立于本發(fā)明的其他方面的情況下利用本發(fā)明的各個(gè)方面。例如，可以獨(dú)立于其他步驟并且以不同于所給出的順序或配置來(lái)利用圖5中所描繪的每個(gè)步驟。還預(yù)見(jiàn)到，當(dāng)與本發(fā)明的方面相組合時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)有用的方面可以充分地朝著實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)而起作用。
除了提供一種為車(chē)輛照明控制識(shí)別和分類(lèi)光源的方法外，本發(fā)明的各個(gè)方面對(duì)于其他目的可能也是有用的，既可用于車(chē)輛控制功能，也可用于其他成像和非成像應(yīng)用。例如，考慮一個(gè)檢測(cè)車(chē)輛掃風(fēng)玻璃上的潮濕程度并相應(yīng)地自動(dòng)激活車(chē)輛的風(fēng)擋雨刷器的雨傳感器。這種設(shè)備可利用一個(gè)成像系統(tǒng)來(lái)采集擋風(fēng)玻璃表面的圖像，并且分析圖像，看是否有雨存在。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,923,027“Moisture sensorand windshieldfog detector using an image sensor(利用一種圖像傳感器的潮濕傳感器和擋風(fēng)玻璃霧檢測(cè)器)”和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)09/970,728“Moisture sensor and windshield fog detector(潮濕傳感器和擋風(fēng)玻璃霧檢測(cè)器)”中包含了這種系統(tǒng)的例子，此處通過(guò)引用將兩者全部包含進(jìn)來(lái)。
作為對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提出的方法的一個(gè)替換，如上所述的一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)核可用于識(shí)別圖像內(nèi)的雨滴的存在。核可以在一個(gè)小的子窗口上操作，例如一個(gè)5×5象素區(qū)域，并且提供一個(gè)輸出，指示在圖像的該區(qū)域內(nèi)存在一顆雨滴。可通過(guò)向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供許多分類(lèi)的圖像片斷來(lái)培訓(xùn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這些圖像片斷中有的包含了雨滴，有的沒(méi)有。作為對(duì)使用核的一種替換方式，可以用諸如種子填充或峰點(diǎn)檢測(cè)算法等技術(shù)以及這些對(duì)象的屬性饋送到一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)從圖像中提取對(duì)象或峰點(diǎn)。
這種潮濕檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)涉及到鑒別來(lái)自受控車(chē)輛前方場(chǎng)景的背景對(duì)象和在擋風(fēng)玻璃上較接近的范圍內(nèi)的對(duì)象?，F(xiàn)有技術(shù)嘗試通過(guò)提供一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)解決此問(wèn)題，該光學(xué)系統(tǒng)被配置為在聚焦近處對(duì)象的同時(shí)模糊遠(yuǎn)處對(duì)象。雖然這種配置在很大程度上是成功的，但是有時(shí)候明亮的光源，例如迎面而來(lái)的頭燈，會(huì)使圖像飽和，引起可能會(huì)被誤認(rèn)為雨滴的奇點(diǎn)。合成HDR圖像采集和合成技術(shù)可幫助緩和此問(wèn)題。此外，固定模式噪聲可能被證明為是雨滴傳感器的另一個(gè)問(wèn)題來(lái)源，它可以通過(guò)這里給出的固定噪聲校正技術(shù)被克服。
另一個(gè)區(qū)別雨滴和背景對(duì)象的方法是以與這里給出的跟蹤光源運(yùn)動(dòng)相似的方式跟蹤對(duì)象隨時(shí)間的位置。雨滴不太可能在圖像中移動(dòng)，而前景中的大部分對(duì)象會(huì)移動(dòng)。這個(gè)差別進(jìn)一步幫助了區(qū)別雨滴和其他對(duì)象。
另一種區(qū)別雨滴與其他對(duì)象的方法涉及獲取兩幅圖像，一幅被一個(gè)光源(例如LED)所照亮，另一幅則沒(méi)有。LED被放置為使得成像器能夠?qū)Ρ挥甑紊⑸涞膩?lái)自LED的光成像。獲取兩幅圖像，一幅中LED打開(kāi)，另一幅中LED關(guān)閉。兩幅圖像的差別被用于識(shí)別雨滴。作為替換，也可以處理兩幅圖像，但是只有只在LED打開(kāi)時(shí)才出現(xiàn)的對(duì)像才被視為雨滴。通過(guò)為成像器提供一個(gè)濾波器可進(jìn)一步增強(qiáng)鑒別，該濾波器只允許LED的近似波長(zhǎng)的光被傳輸和成像。
可通過(guò)利用一個(gè)既執(zhí)行外部燈控制又執(zhí)行雨傳感功能的圖像傳感器來(lái)提供這樣一種雨傳感器。作為替換也可將具有單獨(dú)鏡頭的單獨(dú)的圖像傳感器用于每個(gè)功能。在此情況下，兩個(gè)功能可通過(guò)共享許多元件而受益，這些元件可以是例如一個(gè)微控制器、存儲(chǔ)器、LVDS SPI接口、電路板、電源、振蕩器、電纜和互聯(lián)、機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)和其他。兩種功能，以及可能還有其他成像功能，都可以一起在一面車(chē)輛后視鏡上提供。照相機(jī)可共享一個(gè)公共的電子總線，正如共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2002/0156559和臨時(shí)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)60/404,879中所說(shuō)明的那樣，此處通過(guò)引用將其發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。雨傳感器的輸出可用于進(jìn)一步增強(qiáng)外部燈控制功能。雨傳感器可指示擋風(fēng)玻璃是濕的或有霧的，從而可暫停自動(dòng)外部燈控制?？杉せ铎F燈或其他惡劣天氣燈。當(dāng)然，也可以在一面后視鏡內(nèi)或別處單獨(dú)提供每種功能。
本發(fā)明已經(jīng)被描述為在所發(fā)明的后視鏡裝置的鏡殼內(nèi)結(jié)合了一個(gè)電變色鏡元件。本領(lǐng)域技術(shù)熟練者將意識(shí)到各種其他車(chē)輛附件和元件可以全部或部分或以不同組合被包含在后視鏡裝置中。這種車(chē)輛附件和元件可以安裝在鏡殼、鏡座、鏡座或鏡殼的一個(gè)附件之內(nèi)、之上或之中，或者安裝在一個(gè)控制臺(tái)或其他與后視鏡裝置相關(guān)的外殼中。，或者安裝到鏡殼，此外，任何這種車(chē)輛附件可以彼此共享元件，例如處理器、傳感器、電源、束線和插頭、顯示器、開(kāi)關(guān)、天線等。
這里進(jìn)一步說(shuō)明其他車(chē)輛附件、元件或特征的例子。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖18，這里顯示了一個(gè)外部后視鏡裝置1805的分解圖，該裝置具有一個(gè)外殼1810，該外殼通過(guò)一個(gè)望遠(yuǎn)鏡延伸部分1820連接到一個(gè)附著部件1815。在至少一個(gè)實(shí)施例中，望遠(yuǎn)鏡延伸部分1820包括一條臂狀物，其具有一個(gè)線性致動(dòng)器，用于在相關(guān)車(chē)輛內(nèi)延伸和收回望遠(yuǎn)鏡延伸部分。望遠(yuǎn)鏡延伸部分1820可包括一個(gè)齒條齒輪型線性致動(dòng)器、一個(gè)電螺線管型線性致動(dòng)器、一個(gè)氣動(dòng)活塞或一個(gè)水力致動(dòng)器。外殼1810可被配置為使外殼在望遠(yuǎn)鏡延伸部分周?chē)S向樞軸放置。此外，望遠(yuǎn)鏡延伸部分還可被配置為使外殼能夠折疊進(jìn)出相關(guān)車(chē)輛。附著部件1815被配置為被一個(gè)車(chē)輛底座1825所接收。車(chē)輛底座可以固定到門(mén)板、A梁、前擋泥板、窗裝置、或司機(jī)能夠看到大體上在相關(guān)車(chē)輛后方的場(chǎng)景的其他任何位置。應(yīng)該理解望遠(yuǎn)鏡延伸部分可包括兩條或多條臂狀物，并且外殼可配置為不論采用的臂狀物數(shù)目為多少，都可旋轉(zhuǎn)和折疊。還應(yīng)理解外殼可以在如附圖標(biāo)記1820a所示的位置連接到一個(gè)非望遠(yuǎn)鏡延伸部分，以便外殼以連接點(diǎn)1820a為軸旋轉(zhuǎn)，以便可以根據(jù)需要使鏡子被放置得離車(chē)輛更近或更遠(yuǎn)；此特征可伴隨一個(gè)電源定位機(jī)制，以便可以在車(chē)輛內(nèi)執(zhí)行致動(dòng)。應(yīng)該理解可以將鏡殼、延伸部分和附著組件配置為使望遠(yuǎn)、旋轉(zhuǎn)和折疊需要手動(dòng)操作。
提供了一束帶有一個(gè)連接器1835的束線1830，以便使外部鏡與位于相關(guān)車(chē)輛內(nèi)部的相關(guān)裝置接口?？蓪⑹€配置為提供外殼的延伸、折疊和旋轉(zhuǎn)，并且還可將其配置為提供反射元件控制、電源、轉(zhuǎn)彎信號(hào)致動(dòng)、鏡加熱器控制、鏡元件定位、光傳感器接口、外部鏡電路板接口、收發(fā)器接口、信息顯示器接口、天線接口、光源供電和控制、緊急閃爍器接口、以及這里描述的所有其他電特征。應(yīng)該理解在車(chē)輛內(nèi)適當(dāng)之處為這些特征中的每一個(gè)提供了操作者接口。
提供了一個(gè)鏡元件定位器1840，用于從相關(guān)車(chē)輛內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)外殼內(nèi)的相關(guān)反射元件。應(yīng)該理解在車(chē)輛內(nèi)提供了一個(gè)相應(yīng)的操作者接口用于定位反射元件。
定位器1840機(jī)械地連接到一個(gè)運(yùn)送器，用于提供一個(gè)支持和移動(dòng)相關(guān)反射元件的安全結(jié)構(gòu)。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,195,194和6,239,899中說(shuō)明了適當(dāng)?shù)倪\(yùn)送器的例子，此處通過(guò)引用將其全部包含進(jìn)來(lái)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，采用了一種雙面粘性泡沫材料1850將反射元件附著到運(yùn)送器。在特定情況下，可在雙面粘性泡沫材料中提供孔隙1851，用于適應(yīng)各種元件的放置。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，在后視鏡裝置中提供了一個(gè)電路板1855。電路板可包括一個(gè)光源(例如一個(gè)轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈、一個(gè)鑰匙孔照明器、或一個(gè)門(mén)外區(qū)域照明器、正如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,441,943中所講授的那樣，此處通過(guò)引用將其全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái))，一個(gè)信息顯示器、一個(gè)天線、一個(gè)收發(fā)器、一個(gè)反射元件控制、一個(gè)外部鏡通信系統(tǒng)、一個(gè)遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、鄰近傳感器以及用于這里描述的其他裝置的接口。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,244,716、6,523,976、6,521,916、6,441,943、6,335,548、6,132,072、5,803,579、6,229,435、6,504,142、6,402,328、6,379,013和6,359,274公布了可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中采用的各種電元件和電路板，此處通過(guò)引用將這些美國(guó)專(zhuān)利中的每一個(gè)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，向一個(gè)后視鏡裝置提供了一個(gè)加熱器1860，用于改進(jìn)設(shè)備的操作以及融化可能存在的凍結(jié)的降水。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,151,824、6,244,716、6,426,485、6,441,943和6,356,376中公布了各種加熱器的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，反射元件具有可變反射系數(shù)特征?？勺兎瓷湎禂?shù)的反射元件可包括一個(gè)第一襯底1865和一個(gè)第二襯底1870，它們被一個(gè)封條1875以空間上分離的關(guān)系固定進(jìn)來(lái)，以便在其間形成一個(gè)腔?？蓪⒎瓷湓渲脼槎x一個(gè)凸?fàn)钤⒁粋€(gè)非球面元件、一個(gè)平面元件、一個(gè)非平面元件、一個(gè)寬視野元件或這些不同配置在不同區(qū)域中的一個(gè)組合，以定義一個(gè)復(fù)雜的鏡元件開(kāi)關(guān)。第一襯底的第一表面可包括一層吸水或疏水涂層以改進(jìn)操作。反射元件可以包含透射性質(zhì)，以便可將一個(gè)光源或信息顯示器放置在元件后面，并且使光線投射過(guò)它們。反射元件的第一和/或第二襯底的暴露在外的表面上可包含一層或多層防刮層。反射元件可包括一個(gè)或多個(gè)沒(méi)有反射材料的區(qū)域，例如被刻入條狀物或字詞，以定義信息顯示器區(qū)域。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,682,267、5,689,370、6,064,509、6,062,920、6,268,950、6,195,194、5,940,201、6,246,507、6,057,956、6,512,624、6,356,376、6,166,848、6,111,684、6,193,378、6,239,898、6,441,943、6,037,471、6,020,987、5,825,527、6,111,684和5,998,617中說(shuō)明了各種反射元件的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利中每一個(gè)的發(fā)明內(nèi)容完全包含進(jìn)來(lái)。
腔最好包含一種電變色介質(zhì)。電變色介質(zhì)最好能夠?qū)鞑ミ^(guò)它的光進(jìn)行選擇性衰減，并且最好具有至少一種液相電變色材料以及至少一種另外的電活化材料，這種材料可以是液相的、表面承壓的或鍍到一個(gè)表面上的。但是當(dāng)前首選的介質(zhì)是液相氧化還原電變色體，例如公共分配的美國(guó)專(zhuān)利4,902,108、5,128,799、5,278,693、5,280,380、5,282,077、5,294,376、5,336,448、5,808,778和6,020,987中所公布的介質(zhì)，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容完全包含進(jìn)來(lái)，如果利用了一種液相電變色介質(zhì)，則可以通過(guò)已熟知的技術(shù)(例如真空回填等)經(jīng)由一個(gè)可封閉的填充端口將它插進(jìn)腔中。
電變色介質(zhì)最好包括電變色陽(yáng)極和陰極材料，這些材料可以被分組為以下類(lèi)別單層-電變色介質(zhì)是單層材料，它可包括小片的不均一區(qū)域并且包括液相設(shè)備，其中一種材料以液體狀態(tài)被包含在離子導(dǎo)電電解液中，并且在電化學(xué)氧化或還原時(shí)在電解液中保持液體狀態(tài)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/034,531“NEAR INFRARED-ABSORBINGELETCTROCHROMIC COMPOUNDS AND DEVICESCOMPRISING SAME(近紅外線吸收電變色化合物及包括上述化合物的設(shè)備)”；美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/377,455“COLOR STABILIZEDELECTROCHROMIC DEVICES(顏色穩(wěn)定的電變色設(shè)備)”；美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/454,043“ANODIC ELECTROCHROMIC MATERIALHAVING A SOLUBLIZING MOIETY(具有一種加溶成分的陽(yáng)極電變色材料)”；美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/302,866“ELECTROCHROMICMEDIA WITH CONCENTRATION ENHANCED STABILITYPROCESS FOR PREPARATION THEREOF AND USE INELECTROCHROMIC DEVICE(在準(zhǔn)備時(shí)經(jīng)過(guò)了濃度增強(qiáng)的穩(wěn)定性過(guò)程并且用于電變色設(shè)備的電變色介質(zhì))”；美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/366,115“ELECTROCHROMIC MATERIALS WITH ENHANCEDULTRAVIOLET STABILITY(具有增強(qiáng)的紫外線穩(wěn)定性的電變色材料)”；美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/677,689“SUBSTITUTEDMETALLOCENES FOR USE AS AN ANODICELECTROCHROMIC MATERIAL AND ELECTROCHROMICMEDIA AND DEVICES COMPRISING SAME(用作一種陽(yáng)極電變色材料和電變色介質(zhì)的置換金屬茂合物以及包含上述材料的設(shè)備)”；以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/350,879“COUPLED ELECTROCHROMICCOMPOUNDS WITH PHOTOSTABLE DICATION OXIDATIONSTATES(具有光穩(wěn)二陽(yáng)離子氫化狀態(tài)的耦合的電變色化合物)”公布了可用于單層電變色介質(zhì)中的陽(yáng)極和陰極材料，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利申請(qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,928,572“IMPROVED ELECTROCHROMIC LAYER ANDDEVICES COMPRISING SAME(改進(jìn)的電變色層以及包含這種電變色層的設(shè)備)”或國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朠CT/US98/05570“ELECTROCHROMIC POLYMERIC SOLIDFILMS，MANUFACTURING ELECTROCHROMIC DEVICESUSING SUCH SOLID FILMS，AND PROCESSES FOR MAKINGSUCH SOLID FILMS AND DEVICES(電變色聚合固體膜，用這種固體膜制造電變色設(shè)備，以及制造這種固體膜和設(shè)備的過(guò)程)”所示，液相電活化材料可包含在一個(gè)交叉鏈接的聚合體矩陣的連續(xù)液相中，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
正如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,020,987“ELECTROCHROMIC MEDIUMCAPABLE OF PRODUCING A PRE-SELECTED COLOR(能夠產(chǎn)生一種預(yù)選定的顏色的電變色介質(zhì))”中所說(shuō)明的，可結(jié)合至少三種電活化材料，其中至少兩種是電變色的，來(lái)給出一種預(yù)選定的顏色，此處通過(guò)引用將此專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。這種選擇電變色介質(zhì)的顏色的能力在設(shè)計(jì)帶有相關(guān)元件的信息顯示器時(shí)尤其有利。
正如國(guó)際申請(qǐng)?zhí)? PCT/WO97/EP498“ELECTROCHROMICSYSTEM(電變色系統(tǒng))”中所說(shuō)明的，可通過(guò)一個(gè)橋接單元將陽(yáng)極和陰極材料結(jié)合或鏈接起來(lái)，此處通過(guò)引用將此申請(qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。也可以用類(lèi)似的方法鏈接陽(yáng)極材料或陰極材料?？蛇M(jìn)一步結(jié)合這些申請(qǐng)中說(shuō)明的概念以產(chǎn)生多種鏈接的電變色材料。
此外，正如國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/WO98/EP3862“ELECTROCHROMIC POLYMER SYSTEM(電變色聚合體系統(tǒng))”、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,002,511或國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朠CT/US98/05570“ELECTROCHROMIC POLYMERIC SOLIDFILMS，MANUFACTURING ELECTROCHROMIC DEVICESUSING SUCH SOLID FILMS，AND PROCESSES FOR MAKINGSUCH SOLID FILMS AND DEVICES(電變色聚合固體膜，用這種固體膜制造電變色設(shè)備，以及制造這種固體膜和設(shè)備的過(guò)程)”中所說(shuō)明的那樣，單層介質(zhì)包含可將陽(yáng)極和陰極材料合并到聚合體矩陣中的介質(zhì)，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
還包含了一種介質(zhì)，該介質(zhì)中的一種或多種材料在設(shè)備操作過(guò)程中經(jīng)歷了相位變化，例如一個(gè)沉積系統(tǒng)，其中一種材料以液體狀態(tài)包含在離子導(dǎo)電電解質(zhì)中，它在電化學(xué)氧化或還原時(shí)在導(dǎo)電電極上形成了一層或一部分層。
(ii)多層-介質(zhì)是由多層構(gòu)成的，并且包括至少一種直接附著到一個(gè)導(dǎo)電電極或者限制在其鄰近的材料，該材料在電化學(xué)氧化或還原時(shí)保持附著或限制狀態(tài)。這類(lèi)電變色介質(zhì)的例子是金屬氧化物膜，例如氧化鎢、氧化銥、氧化鎳和氧化釩。一種包含一層或多層有機(jī)電變色層的介質(zhì)也可被視為一種多層介質(zhì)，其中有機(jī)電變色層的例子包括附著到電極上的聚噻吩、聚苯胺或聚吡咯。
此外，電變色介質(zhì)還可包含其他材料，例如光吸收體、光穩(wěn)定體、熱穩(wěn)定體、抗氧化劑、增稠劑或粘性修改劑。
正如1997年4月2日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,940,201“AN ELECTROCHROMIC MIRROR WITH TWO THINGLASS ELEMENTS AND A GELLED ELECTROCHROMICMEDIUM(一種具有兩個(gè)薄玻璃元件以及一種膠質(zhì)電變色介質(zhì)的電變色鏡)”所公布的那樣，可能需要在電變色設(shè)備中結(jié)合一種膠體。此處通過(guò)引用將此美國(guó)專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，為一個(gè)后視鏡裝置提供了一個(gè)電光元件，它具有一個(gè)基本透明的封層。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,790,298中提供了基本透明的封層以及形成基本透明的封層的方法的例子，此處通過(guò)引用將此申請(qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，為后視鏡裝置提供了一個(gè)遮光板1880，用于保護(hù)相關(guān)封層不受破壞性的光線的傷害，并且提供一種在審美上令人愉悅的外表。在美國(guó)專(zhuān)利5,448,397、6,102,546、6,195,194、5,923,457、6,238,898、6,170,956和6,471,362中公布了各種遮光板的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利的發(fā)明內(nèi)容完全包含進(jìn)來(lái)。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖19，一個(gè)鏡裝置1902被顯示為包括一個(gè)遮光板1955和一個(gè)殼1956。遮光板和殼結(jié)合在一起定義了鏡外殼，用于除了包含反射元件和信息顯示器之外還包含其他特征。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,102,546、D410,607、6,407,468、6,420,800和6,471,362說(shuō)明了可用于本發(fā)明的各種遮光板、盒子和相關(guān)按鈕構(gòu)造的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。
如圖19所示，鏡裝置可包括第一和第二擴(kuò)音器1959、1960。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/444,176和09/724,119、美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US 2002/0110256 A1和PCT申請(qǐng)?zhí)朠CT/US02/32386中說(shuō)明了可用于本發(fā)明的揚(yáng)聲器的例子，此處通過(guò)引用將它們的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。如圖19、20和21所示，一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器可安放在鏡裝置的頂部，鏡裝置的底部、鏡盒的后方或鏡盒或遮光板內(nèi)的任何地方。最好在鏡裝置內(nèi)包含兩個(gè)揚(yáng)聲器，每個(gè)揚(yáng)聲器靠近一端，位于鏡盒后方凹陷部分2059a內(nèi)，并且具有一個(gè)聲壩2059b，如圖19、20和21所示。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
進(jìn)一步參見(jiàn)圖19，鏡裝置1902可包括第一和第二照明裝置1967、1971。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,803,597、6,335,548、6,441,943、6,521,916和6,523,976以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/723,675、10/078,906和10/230,804中說(shuō)明了用于本發(fā)明的各種照明裝置和照明器，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。正如圖21中進(jìn)一步所描繪的，每個(gè)照明裝置最好包括一個(gè)反射器、一個(gè)鏡頭和一個(gè)照明器(未顯示)?？梢杂袃蓚€(gè)照明裝置，一般放置為照亮一個(gè)前方乘客座位區(qū)域，第二個(gè)一般放置為照亮一個(gè)司機(jī)座位區(qū)域。作為替換，也可以只有一個(gè)照亮兩個(gè)座位區(qū)域的照明裝置并且/或者可以有一個(gè)另外的照明器裝置，例如用于照亮一個(gè)中央控制臺(tái)區(qū)域、頭頂控制臺(tái)區(qū)域或前座之間的一個(gè)區(qū)域的照明器裝置。
進(jìn)一步參見(jiàn)圖19，鏡裝置1902包括第一和第二開(kāi)關(guān)1975、1977。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,407,468、6,420,800、6,426,568和6,471,362以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US 2002/0024713 A1中詳細(xì)說(shuō)明了可用于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些開(kāi)關(guān)可被包含為控制照明裝置、顯示器、鏡反射系數(shù)、一個(gè)語(yǔ)音激活系統(tǒng)、一個(gè)指南針系統(tǒng)、一個(gè)電話(huà)系統(tǒng)、一個(gè)高速公路收費(fèi)所接口、一個(gè)遙感勘測(cè)系統(tǒng)、一個(gè)頭燈控制器、一個(gè)雨傳感器、一個(gè)輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)、一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)、一個(gè)車(chē)道偏離警告系統(tǒng)、一個(gè)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等。這里或通過(guò)引用包含進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)中所說(shuō)明的任何其他顯示器或系統(tǒng)可被包含在相關(guān)車(chē)輛內(nèi)的任何位置，并且可用開(kāi)關(guān)控制。
進(jìn)一步參見(jiàn)圖19，鏡裝置1902包括第一和第二指示器1980、1983。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,803,579、6,335,548、6,441,943、6,521,916和6,523,976以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/723,675、10/078,906和10/230,804中說(shuō)明了可用于本發(fā)明的各種指示器，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些指示器可指示顯示器、鏡反射系數(shù)、一個(gè)語(yǔ)音激活系統(tǒng)、一個(gè)指南針系統(tǒng)、一個(gè)電話(huà)系統(tǒng)、一個(gè)高速公路收費(fèi)所接口、一個(gè)遙感勘測(cè)系統(tǒng)、一個(gè)頭燈控制器、一個(gè)雨傳感器、一個(gè)安全系統(tǒng)等的狀態(tài)。這里或通過(guò)引用包含進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)中所說(shuō)明的任何其他顯示器或系統(tǒng)可被包含在相關(guān)車(chē)輛內(nèi)的任何位置，并且可具有一個(gè)由指示器所描述的狀態(tài)。
進(jìn)一步參見(jiàn)圖19，鏡裝置1902可包括第一和第二光傳感器1986、1988(圖21中的眩光和環(huán)境傳感器2187、2189)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,923,027、6,313,457、6,359,274、6,379,013和6,402,328，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US 2002/0056806 A1和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?0/068,540中詳細(xì)說(shuō)明了可用于本發(fā)明內(nèi)的首選光傳感器，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。眩光傳感器和/或環(huán)境傳感器自動(dòng)控制一個(gè)自調(diào)暗反射元件的反射系統(tǒng)以及信息顯示器和/或背部照明的強(qiáng)度。眩光傳感器用于感應(yīng)后車(chē)的頭燈，而環(huán)境傳感器用于檢測(cè)系統(tǒng)在其中操作的環(huán)境的照明情況。在另一個(gè)實(shí)施例中，可包含一個(gè)天空傳感器，它被放置為檢測(cè)大體上為相關(guān)車(chē)輛上方和前方的光強(qiáng)度，天空傳感器可用于自動(dòng)控制一個(gè)自調(diào)暗元件的反射系數(shù)，受控車(chē)輛的外部燈和/或信息顯示器的強(qiáng)度。鏡裝置可進(jìn)一步包括日光負(fù)載傳感器，用于感應(yīng)車(chē)輛的司機(jī)側(cè)和乘客側(cè)的光強(qiáng)度，以便控制車(chē)輛的氣候控制系統(tǒng)。
進(jìn)一步參見(jiàn)圖19，鏡裝置1902可包括位于鏡遮光板1955中的第一、第二、第三和第四操作者接口1990、1991、1992、1993。每個(gè)操作者接口被顯示為包括一個(gè)背后照明的信息顯示器“A”、“AB”、“A1”和“12”。應(yīng)該理解這些操作者接口可包含在相關(guān)車(chē)輛內(nèi)的任何位置，例如，在鏡盒、在附件模塊、儀表板、頭頂控制臺(tái)、控制板、座位、中央控制臺(tái)等之中。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,407,468、6,420,800、6,426,568和6,471,362以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)表號(hào)US2002/0024713 A1中詳細(xì)說(shuō)明了適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)構(gòu)造，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些操作者接口可控制照明裝置、顯示器、鏡反射系數(shù)、一個(gè)語(yǔ)音激活系統(tǒng)、一個(gè)指南針系統(tǒng)、一個(gè)電話(huà)系統(tǒng)、一個(gè)高速公路收費(fèi)所接口、一個(gè)遙感勘測(cè)系統(tǒng)、一個(gè)頭燈控制器、一個(gè)雨傳感器、一個(gè)輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)、個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)、一個(gè)車(chē)道偏離警告系統(tǒng)、一個(gè)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等。這里或通過(guò)引用包含進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)中所說(shuō)明的任何其他顯示器或系統(tǒng)可被包含在相關(guān)車(chē)輛內(nèi)的任何位置，并且可以用一個(gè)或多個(gè)操作者接口控制。例如，用戶(hù)可對(duì)一個(gè)或多個(gè)顯示器進(jìn)行編程以便描繪預(yù)定的信息，或者對(duì)一個(gè)或多個(gè)顯示器進(jìn)行編程，以便滾動(dòng)過(guò)一系統(tǒng)信息，或者可輸入與帶有相關(guān)傳感器輸入的特定操作設(shè)備相關(guān)的設(shè)置點(diǎn)，以便在發(fā)生一個(gè)特定事件時(shí)顯示特定信息。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，一個(gè)給定的顯示器可以處于未照明狀態(tài)，直到引擎溫度高于一個(gè)閾值，然后顯示器被自動(dòng)設(shè)置為顯示引擎溫度。另一個(gè)例子是位于車(chē)輛尾部的鄰近傳感器可以連接到一個(gè)控制器，并且與一個(gè)后視鏡中的一個(gè)顯示器相結(jié)合，以便向司機(jī)指示一個(gè)對(duì)象的距離；顯示器可被配置為一個(gè)條狀物，其長(zhǎng)度正比于特定的距離。
雖然圖19中描繪了這些附加特征的特定位置和數(shù)目，但是應(yīng)該理解在相關(guān)車(chē)輛內(nèi)的任何位置中，正如這里包含進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)所說(shuō)明的一樣，可包含更少或更多個(gè)獨(dú)立設(shè)備。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖20，這里顯示了一個(gè)鏡裝置2002的截面圖。圖20所描繪的截面是沿圖19的切割線20-20取出的。圖20顯示了在由盒2056和遮光板2005所定義的一個(gè)外殼內(nèi)第三和第四信息顯示器2026、2041相對(duì)于反射元件2005以及第三信息顯示器背部照明2027的一個(gè)首選位置關(guān)系。鏡裝置2002還被顯示為包括一個(gè)揚(yáng)聲器2059；第一操作者接口2090；以及電路板2095；鏡座2057和附件模塊2058。鏡座2057和/或一個(gè)附件模塊2058可包括指南針傳感器、一個(gè)照相機(jī)、一個(gè)頭燈控制、一個(gè)附加的微處理器、一個(gè)雨傳感器、附加的信息顯示器、附加的操作者接口等。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖21，這里顯示了一個(gè)鏡裝置2102的分解圖。圖21提供了關(guān)于各個(gè)元件的一個(gè)首選位置關(guān)系的附加的細(xì)節(jié)，以及提供了一個(gè)鏡裝置的附加結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。鏡裝置2102包括位于一個(gè)遮光板2155和一個(gè)鏡盒2156內(nèi)的一個(gè)反射元件2105。包括了一個(gè)鏡座2157，用于將鏡裝置安放在車(chē)輛內(nèi)。應(yīng)該理解可在底座2157內(nèi)包含附件的一個(gè)主機(jī)，例如一個(gè)雨傳感器、一個(gè)照相機(jī)、一個(gè)頭燈控制、一個(gè)附加的微處理器、附加的信息顯示器、指南針傳感器等。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
鏡裝置2102在圖21中被顯示為進(jìn)一步包括帶有第三信息顯示器背部照明2137、2138、2139的第三信息顯示器2126；第一和第二揚(yáng)聲器2159、2160；帶有一個(gè)第一鏡頭2169的一個(gè)第一反射器2168；帶有一個(gè)第二鏡頭2173的一個(gè)第二反射器2172；一個(gè)眩光傳感器2187；一個(gè)環(huán)境光傳感器2189；帶有第一、第二、第三和第四操作者接口背部照明2190a、2191a、2192a、2193a的第一、第二、第三和第四操作者接口2190、2191、2192、2193；具有一個(gè)指南針傳感器模塊2199的一個(gè)電路板2195；以及帶有一個(gè)輸入/輸出總線接口可197的一個(gè)子板2198。
第一反射器2168與第一鏡頭2169和一個(gè)第一光源(未顯示)結(jié)合形成一個(gè)第一照明裝置。第二反射器2172與第二鏡頭2173和一個(gè)第二光源(未顯示)結(jié)合形成一個(gè)第二照明裝置。帶有相關(guān)光源的照明裝置最好根據(jù)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,803,579、6,335,548、6,441,943、6,521,916和6,523,976以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/723,675、10/078,906和10/230,804所說(shuō)的那樣構(gòu)造，此處通過(guò)此用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。
眩光傳感器2187和環(huán)境光傳感器2189最好是主動(dòng)光傳感器，正如共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,359,274和6,402,328可所說(shuō)明的那樣，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。.來(lái)自傳感器2187、2189之一或兩者的電輸出信號(hào)可用作到一個(gè)控制器2196的輸入，以控制反射元件2105的反射度和/或第三信息顯示背部照明2127的強(qiáng)度。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,883,605、5,956,012、6,084,700、6,222,177、6,224,716、6,247,819、6,249,369、6,392,783和6,402,328可說(shuō)明了用于此處的各種控制電路的細(xì)節(jié)，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
雖然在圖21中指南針傳感器模塊2199被顯示為安放在電路板2195上，但應(yīng)理解傳感器模塊可以位于底座2157內(nèi)、被放置于鄰近鏡裝置2102的一個(gè)附件模塊2158內(nèi)或者相關(guān)車(chē)輛內(nèi)的任何位置，例如在一塊控制板之下、在一個(gè)頭頂控制臺(tái)、一個(gè)中央控制臺(tái)、一個(gè)尾部行李箱或一個(gè)引擎隔間等之內(nèi)。共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,023,229和6,140,933以及共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/989,559、10/210,910、60/360,723和60/449,828詳細(xì)說(shuō)明了可用于本發(fā)明的各種指南針系統(tǒng)，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
子板2198與電路板2195可操作地通信。電路板2195可包括一個(gè)控制器2196，例如一個(gè)微處理器；子板2198可包括一個(gè)信息顯示器(在圖21中未顯示)。微處理器可以，例如，從指南針傳感器模塊2199接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，處理一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且將一個(gè)或多個(gè)信號(hào)發(fā)送給子板，以控制一個(gè)顯示器指示相應(yīng)的車(chē)輛方向。正如這里和通過(guò)引用包含進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)中所說(shuō)明的，控制器可從一個(gè)或多個(gè)光源、一個(gè)或多個(gè)雨傳感器(未顯示)、一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制器(未顯示)、一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器、全球定位系統(tǒng)(未顯示)、電信系統(tǒng)(未顯示)、一個(gè)或多個(gè)操作者接口和其他設(shè)備的一個(gè)主機(jī)接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并且控制一個(gè)或多個(gè)信息顯示器提供適當(dāng)?shù)囊曈X(jué)指示。
一個(gè)或多個(gè)控制器2196至少可以部分地控制鏡反射系數(shù)、外部燈、雨傳感器、指南針、信息顯示器、風(fēng)擋雨刷器、加熱器、除霜器、除霧器、空調(diào)、遙感勘測(cè)系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)(例如基于語(yǔ)音致動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器)和車(chē)輛速度。一個(gè)或多個(gè)控制器2196可以從與此處和通過(guò)引用結(jié)合進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)中所說(shuō)明的任何設(shè)備相關(guān)的開(kāi)關(guān)和/或傳感器接收信號(hào)，以自動(dòng)操作這里或通過(guò)引用包含進(jìn)來(lái)的參考文獻(xiàn)中所說(shuō)明的任何其他設(shè)備?？刂破?196至少可以部分位于鏡裝置外部，或者可以在車(chē)輛中別的地方包括一個(gè)第二控制器，或者在整輛車(chē)中包括多個(gè)另外的控制器。獨(dú)立處理器可被配置為串行、并行、通過(guò)藍(lán)牙協(xié)議、無(wú)線通信、通過(guò)車(chē)輛總線、通過(guò)一條CAN總線或任何其他適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞絹?lái)通信。
在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,990,469、6,008,486、6,130,421、6,130,448、6,255,639、6,049,171、5,837,994、6,403,942、6,281,632、6,291,812、6,469,739、6,465,963、6,429,594和6,379,013，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US 2002/0005472 A1和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/528,389、09/678,586、09/800,460、60/404,879、60/394,583、10/235,476和10/208,142中說(shuō)明了外部燈控制系統(tǒng)，此處通過(guò)引用并且可能根據(jù)本發(fā)明將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,923,027和6,313,457和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/970,728和09/970,962中說(shuō)明了潮濕傳感器和擋風(fēng)玻璃霧檢測(cè)器系統(tǒng)，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,262,831說(shuō)明了可用于本發(fā)明的電源，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利的發(fā)明內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。這些系統(tǒng)至少可以部分與信息顯示器一起集成在一個(gè)公共的控制之下和/或與信息顯示器共享元件。此外，這些系統(tǒng)和/或被其控制的設(shè)備的狀態(tài)可顯示在相關(guān)信息顯示器上。
鏡裝置可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)天線，用于接收和/或發(fā)送RF信號(hào)?？梢栽阽R裝置中進(jìn)一步包括或在其上進(jìn)一步附著適當(dāng)?shù)慕邮?、發(fā)送和/或處理電路。這種天線可用于一個(gè)移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)、一個(gè)BLUETOOTHTM發(fā)送/接收系統(tǒng)、一個(gè)遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入(RKE)系統(tǒng)、一個(gè)可培訓(xùn)車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)門(mén)器系統(tǒng)、一個(gè)輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)、一個(gè)全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)、一個(gè)LORAN系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)中的某一些在適當(dāng)時(shí)可以共同一個(gè)公共的天線以及接收、發(fā)送、處理和顯示電路。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,215,389和6,431,712和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/359,144和09/949,955中公布了包含在一個(gè)后視鏡裝置中的一個(gè)輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,166,698、6,297,781、6,396,446和美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)申請(qǐng)?zhí)朥S 2002/0032510 A1中公布了包含在一個(gè)后視鏡裝置中的一個(gè)GPS系統(tǒng)的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)表號(hào)US2002/0193946 A1中公布了結(jié)合在一個(gè)后視鏡裝置中的一個(gè)LORAN系統(tǒng)的一個(gè)例子，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利申請(qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容結(jié)合進(jìn)來(lái)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朥S/2002/0032510 A1中說(shuō)明了結(jié)合在一個(gè)后視鏡裝置中的電話(huà)/遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)和一個(gè)BLUETOOTHTM系統(tǒng)的一個(gè)例子，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利申請(qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,091,343中公布了結(jié)合在一個(gè)后視鏡裝置中的一個(gè)可培訓(xùn)車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)門(mén)器系統(tǒng)和RKE系統(tǒng)的例子，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容結(jié)合進(jìn)來(lái)。鏡可進(jìn)一步包括一個(gè)紅外線(IR)發(fā)送器/接收器，用于到/從鏡裝置并且可能到/從車(chē)輛發(fā)送/接收信息。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,407,712中公布了這樣一個(gè)后視鏡裝置的一個(gè)例子，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
鏡裝置可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)相同或不同類(lèi)型的顯示器。不同類(lèi)型的顯示器的例子包括真空熒光、LCD、反向LCD、LED、有機(jī)LED、點(diǎn)矩陣、背部照明標(biāo)記等。對(duì)于旨在同時(shí)顯示大量信息的顯示器，可采用共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,346,698中公布的顯示器。此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,170,956和6,356,376和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/586,813和09/664,151中公布了背部照明的標(biāo)記面板顯示器的例子，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,356,376和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US 2002/0154379 A1中公布了用于后視鏡中的各種顯示器，此處通過(guò)引用將這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
后視鏡裝置外殼中的車(chē)輛附件的配線可經(jīng)過(guò)裝置的托架并在一個(gè)溝道底座下沿著擋風(fēng)玻璃(如果裝置托架尚未延伸到總線)運(yùn)行。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,467,919中公布了一個(gè)后視鏡裝置的一個(gè)例子，其中鏡裝置外殼中的附件的配件是通過(guò)裝置托架路由的，此處通過(guò)引用將該專(zhuān)利的全部發(fā)明內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。
雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，但是其他可能性仍存在于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。熟悉本發(fā)明所涉及技術(shù)者將意識(shí)到用于實(shí)現(xiàn)如以下權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的各種替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一個(gè)控制器，其被配置為生成作為一個(gè)分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)的至少一個(gè)外部燈控制信號(hào)，所述控制器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換狀態(tài)的一個(gè)算法，所述轉(zhuǎn)換狀態(tài)是從以下群組中選出的一個(gè)開(kāi)狀態(tài)到關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)和一個(gè)關(guān)狀態(tài)到開(kāi)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，其中分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)用專(zhuān)家知識(shí)分類(lèi)的光源訓(xùn)練的。
2.權(quán)利要求1所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)是從以下群組中選出的一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)概率函數(shù)。
3.權(quán)利要求1所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述專(zhuān)家知識(shí)是從以下群組中選出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和手動(dòng)分類(lèi)數(shù)據(jù)。
4.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一個(gè)控制器，其被配置為生成作為一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的函數(shù)的至少一個(gè)外部燈控制信號(hào)。
5.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析包括多個(gè)輸入和多個(gè)權(quán)重，其中至少一個(gè)權(quán)重與每個(gè)輸入相關(guān)聯(lián)。
6.權(quán)利要求5所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，進(jìn)一步包括至少一個(gè)輸出，其中所述至少一個(gè)輸出是根據(jù)以下群組中的至少一個(gè)的輸入之和、輸入之積、帶有相關(guān)加權(quán)因子的輸入之和以及帶有相關(guān)加權(quán)因子的輸入之積。
7.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析進(jìn)一步包括至少一個(gè)隱蔽層節(jié)點(diǎn)；以及至少一個(gè)加權(quán)因子，其中每個(gè)隱蔽層節(jié)點(diǎn)與至少一個(gè)加權(quán)因子相關(guān)聯(lián)。
8.權(quán)利要求7所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中每個(gè)隱蔽層節(jié)點(diǎn)的值是基于至少一個(gè)或多個(gè)輸入和與每個(gè)輸入相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)加權(quán)因子之積。
9.權(quán)利要求8所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述外部燈控制信號(hào)是基于至少一個(gè)隱蔽層節(jié)點(diǎn)和相關(guān)權(quán)重之積。
10.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述輸入變量是從光源特征群組中選出的，該群組包括峰點(diǎn)亮度、總亮度、質(zhì)心位置、梯度、寬度、高度、顏色、x方向運(yùn)動(dòng)、y方向運(yùn)動(dòng)、亮度變化、年齡、平均x方向運(yùn)動(dòng)、平均y方向運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)、與一輛受控車(chē)輛的一盞外部燈的亮度變化相關(guān)的亮度變化以及平均亮度變化。
11.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述輸入變量是從受控車(chē)輛的相關(guān)操作參數(shù)的群組中選出的，該群組包括車(chē)輛速度、環(huán)境光強(qiáng)度、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率、車(chē)道跟蹤、車(chē)輛傾斜、車(chē)輛偏航、地理位置和道路類(lèi)型。
12.權(quán)利要求11所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率是根據(jù)從以下群組中選出的至少一項(xiàng)確定的方向盤(pán)角度、一個(gè)指南針、車(chē)輪速度、GPS和圖像分析結(jié)果。
13.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括至少一個(gè)從以下群組中選出的輸出一個(gè)布爾真假值和一個(gè)表示一個(gè)概率的基本連續(xù)的值。
14.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述控制器被進(jìn)一步配置為，根據(jù)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的一個(gè)函數(shù)，確定至少一個(gè)光源是一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛的一盞頭燈、一輛前行車(chē)輛的一盞尾燈還是一個(gè)非車(chē)輛的光源。
15.權(quán)利要求14所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述確定還是光源亮度的一個(gè)函數(shù)。
16.權(quán)利要求14所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述確定還是光源中可能出現(xiàn)的任何AC閃爍的一個(gè)函數(shù)。
17.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
18.權(quán)利要求17所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是通過(guò)分析至少一幅包含已知光源的圖像獲得的。
19.權(quán)利要求4所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制包含23個(gè)輸入變量。
20.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一個(gè)控制器，其被配置為生成作為至少一個(gè)概率函數(shù)的函數(shù)的至少一個(gè)外部燈控制信號(hào)，其中所述的至少一個(gè)概率函數(shù)包括多個(gè)變量以及表示一個(gè)概率的一個(gè)基本連續(xù)的輸出值。
21.權(quán)利要求20所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述變量是從光源特征群組中選出的，該群組包括峰點(diǎn)亮度、總亮度、質(zhì)心位置、梯度、寬度、高度、顏色、x方向運(yùn)動(dòng)、y方向運(yùn)動(dòng)、亮度變化、年齡、平均x方向運(yùn)動(dòng)、平均y方向運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)、與一輛受控車(chē)輛的一盞外部燈的亮度變化相關(guān)的亮度變化以及平均亮度變化。
22.權(quán)利要求20所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述變量是從受控車(chē)輛的相關(guān)操作參數(shù)的群組中選出的，該群組包括車(chē)輛速度、環(huán)境光強(qiáng)度、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率、車(chē)道跟蹤、車(chē)輛傾斜、車(chē)輛偏航、地理位置和道路類(lèi)型。
23.權(quán)利要求22所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率是根據(jù)從以下群組中選出的至少一項(xiàng)確定的方向盤(pán)角度、一個(gè)指南針、車(chē)輪速度、GPS和圖像分析結(jié)果。
24.權(quán)利要求20所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述控制器被進(jìn)一步配置，為根據(jù)所述概率函數(shù)，一個(gè)函數(shù)確定至少一個(gè)光源是一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛的一盞頭燈、一輛前行車(chē)輛的一盞尾燈還是一個(gè)非車(chē)輛的光源。
25.權(quán)利要求24所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述確定還是光源亮度的一個(gè)函數(shù)。
26.權(quán)利要求24所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述確定還是光源中可能出現(xiàn)的任何AC閃爍的一個(gè)函數(shù)。
27.權(quán)利要求20所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述概率函數(shù)是從以下群組中選出的一個(gè)一階方程、一個(gè)二階方程、一個(gè)三階方程和一個(gè)四階方程。
28.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一個(gè)控制器，其被配置為生成作為至少一個(gè)概率函數(shù)的函數(shù)的至少一個(gè)外部燈控制信號(hào)，其中所述的至少一個(gè)概率函數(shù)包括多個(gè)變量、多個(gè)加權(quán)因子和一個(gè)輸出。
29.權(quán)利要求28所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述變量是從光源特征群組中選出的，該群組包括峰點(diǎn)亮度、總亮度、質(zhì)心位置、梯度、寬度、高度、顏色、x方向運(yùn)動(dòng)、y方向運(yùn)動(dòng)、亮度變化、年齡、平均x方向運(yùn)動(dòng)、平均y方向運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)、與一輛受控車(chē)輛的一盞外部燈的亮度變化相關(guān)的亮度變化以及平均亮度變化。
30.權(quán)利要求28所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述變量是從受控車(chē)輛的相關(guān)操作參數(shù)的群組中選出的，該群組包括車(chē)輛速度、環(huán)境光強(qiáng)度、車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率、車(chē)道跟蹤、車(chē)輛傾斜、車(chē)輛偏航、地理位置和道路類(lèi)型。
31.權(quán)利要求30所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率是根據(jù)從以下群組中選出的至少一項(xiàng)確定的方向盤(pán)角度、一個(gè)指南針、車(chē)輪速度、GPS和圖像分析結(jié)果。
32.權(quán)利要求31所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述控制器被進(jìn)一步配置為，根據(jù)所述概率函數(shù)一個(gè)函數(shù)，確定至少一個(gè)光源是一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛的一盞頭燈、一輛前行車(chē)輛的一盞尾燈還是一個(gè)非車(chē)輛的光源。
33.權(quán)利要求32所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述確定還是光源亮度的一個(gè)函數(shù)。
34.權(quán)利要求32所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述確定還是光源中可能出現(xiàn)的任何AC閃爍的一個(gè)函數(shù)。
35.權(quán)利要求28所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述的至少一個(gè)輸出是從以下群組中選出的一個(gè)布爾真假值和表示一個(gè)概率的一個(gè)基本連續(xù)的值。
36.權(quán)利要求28所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述加權(quán)因子是通過(guò)檢查至少一幅包含至少一個(gè)已知光源的圖像而經(jīng)驗(yàn)地確定的。
37.權(quán)利要求28所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述加權(quán)因子是通過(guò)檢查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定的。
38.權(quán)利要求37所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是從包含多個(gè)已知光源的多幅圖像中得出的。
39.權(quán)利要求28所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述概率函數(shù)是從以下群組中選出的一個(gè)一階方程、一個(gè)二階方程、一個(gè)三階方程和一個(gè)四階方程。
40.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括被配置為生成一個(gè)外部燈控制信號(hào)的一個(gè)控制器，所述控制器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換狀態(tài)的一個(gè)算法，所述轉(zhuǎn)換狀態(tài)是從以下群組中選出的一個(gè)開(kāi)狀態(tài)到關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)和一個(gè)關(guān)狀態(tài)到開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
41.權(quán)利要求40所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中當(dāng)滿(mǎn)足從以下群組中選出的至少一個(gè)條件時(shí)進(jìn)入所述關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)沒(méi)有亮度高于一個(gè)閾值的頭燈和尾燈的場(chǎng)景、圖像中有少于閾值數(shù)目個(gè)AC光源，圖像中有少于閾值數(shù)目個(gè)光源、達(dá)到閾值數(shù)目個(gè)連續(xù)的干凈周期、受控車(chē)輛速度高于閾值、受控車(chē)輛方向盤(pán)角度大小低于閾值、保持計(jì)時(shí)器已過(guò)、不活動(dòng)計(jì)時(shí)器已過(guò)、超過(guò)尾燈計(jì)時(shí)器、霧條件干凈、雨條件干凈、街燈密度低于閾值和交通密度延時(shí)。
42.權(quán)利要求40所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中當(dāng)檢測(cè)到至少一個(gè)光源時(shí)進(jìn)入所述的開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
43.權(quán)利要求40所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述的轉(zhuǎn)換狀態(tài)中至少一個(gè)包括一系列等級(jí)，并且等級(jí)間的移動(dòng)是從以下群組中選出的至少一個(gè)變量的函數(shù)光源亮度、光源位置、分類(lèi)確定度、光源類(lèi)型、受控車(chē)輛速度以及受控車(chē)輛轉(zhuǎn)彎速率。
44.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制包括一種分類(lèi)檢測(cè)到的光源的方法，所述方法包括以下步驟用一個(gè)分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)至少一個(gè)檢測(cè)到的光源，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸出指示所述的檢測(cè)到的光源是一輛迎面而來(lái)的車(chē)輛的一盞頭燈或一輛前行的車(chē)輛的一盞尾燈的可能性。
45.權(quán)利要求44所述的方法進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的所述輸出，確定受控車(chē)輛的至少一盞外部燈的控制狀態(tài)。
46.權(quán)利要求44所述的方法，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)是從以下群組中選出的一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)概率函數(shù)。
47.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制包括一種分類(lèi)檢測(cè)到的光源的方法，所述方法包括以下步驟用一個(gè)分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)至少一個(gè)檢測(cè)到的光源，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)至少一個(gè)被驗(yàn)證為正確分類(lèi)的、先前分類(lèi)過(guò)的光源的至少一個(gè)特征來(lái)確定檢測(cè)到的光源的類(lèi)型。
48.權(quán)利要求47所述的方法進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸出確定受控車(chē)輛的至少一盞外部燈的控制狀態(tài)。
49.權(quán)利要求47所述的方法，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)是從以下群組中選出的一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)概率函數(shù)。
50.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制包括一種分類(lèi)檢測(cè)到的光源的方法，所述方法包括以下步驟用一個(gè)可訓(xùn)練的分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)至少一個(gè)檢測(cè)到的光源，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)使用至少一個(gè)利用專(zhuān)家知識(shí)已分類(lèi)的光源來(lái)訓(xùn)練的。
51.權(quán)利要求50所述的方法，其中所述專(zhuān)家知識(shí)是從以下群組中選出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和手動(dòng)分類(lèi)的數(shù)據(jù)。
52.權(quán)利要求50所述的方法，其中所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)是從以下群組中選出的一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)概率函數(shù)。
53.權(quán)利要求50所述的方法進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)所述分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸出確定受控車(chē)輛的至少一盞外部燈的控制狀態(tài)。
54.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一種分析來(lái)自一個(gè)成像器的象素值的方法，所述方法包括以下步驟以多個(gè)靈敏度采集多幅圖像，對(duì)于每個(gè)被檢查的象素位置，從多幅圖像之一中選擇一個(gè)象素值，用于根據(jù)該象素值進(jìn)行處理。
55.權(quán)利要求54所述的方法，其中所述多幅圖像中的至少一幅被儲(chǔ)存在一個(gè)存儲(chǔ)器位置中。
56.權(quán)利要求55所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器位置在一個(gè)圖像傳感器接口/存儲(chǔ)器緩沖器內(nèi)。
57.權(quán)利要求54所述的方法，其中所述的多幅圖像中至少兩幅被合成為一幅高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
58.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括被配置為在基本開(kāi)(ON)和基本關(guān)(OFF)之間切換車(chē)輛燈的一個(gè)控制器，其中從開(kāi)切換到關(guān)的一個(gè)延時(shí)是可變的，并且其中所述延時(shí)是一個(gè)車(chē)輛光源的精確檢測(cè)的可能性的一個(gè)函數(shù)。
59.權(quán)利要求58所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述延時(shí)還是以下群組中的一個(gè)或多個(gè)成員的一個(gè)函數(shù)一個(gè)檢測(cè)到的光源的亮度、一個(gè)光源的位置、檢測(cè)到的光源的類(lèi)型、檢測(cè)到的光源的顏色、受控車(chē)輛的速度以及受控車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎速率。
60.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括被配置為在兩個(gè)或多個(gè)照明模式之間轉(zhuǎn)換車(chē)燈的一個(gè)控制器，其中在照明模式之間轉(zhuǎn)換的速率是可變的，并且其中轉(zhuǎn)換速率是一個(gè)車(chē)輛光源的檢測(cè)的確定度的一個(gè)函數(shù)。
61.權(quán)利要求60所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中至少一盞車(chē)燈是在所述照明模式之間基本連續(xù)可變的。
62.權(quán)利要求60所述的自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，其中所述轉(zhuǎn)換速率還是以下群組中的一個(gè)或多個(gè)成員的一個(gè)函數(shù)一個(gè)檢測(cè)到的光源的亮度、一個(gè)光源的位置、檢測(cè)到的光源的類(lèi)型、檢測(cè)到的光源的顏色、受控車(chē)輛的速度以及受控車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎速率。
63.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一個(gè)控制器，其被配置為檢測(cè)一個(gè)在一個(gè)范圍內(nèi)未檢測(cè)到其他車(chē)輛的其他光源的干凈情況，所述控制器被進(jìn)一步配置為在檢測(cè)到所述干凈情況時(shí)自動(dòng)激活至少一盞車(chē)輛外部燈，其中檢測(cè)到所述干凈情況和自動(dòng)激活至少一盞車(chē)輛外部燈之間的時(shí)間是可變的，并且所述延時(shí)是車(chē)輛速度的一個(gè)函數(shù)。
64.一種自動(dòng)車(chē)輛外部燈控制，包括一個(gè)控制器，其被配置為檢測(cè)一個(gè)在一個(gè)范圍內(nèi)未檢測(cè)到其他車(chē)輛的其他光源的干凈情況，其中頭燈的自動(dòng)激活被以下群組中的一個(gè)或多個(gè)事件所禁止超過(guò)閾值數(shù)目一個(gè)街燈、超過(guò)街燈閾值密度、超過(guò)方向盤(pán)角度大小閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于車(chē)輛外部燈控制的一種圖像采集和處理方法。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了獲取圖像/合成高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像(501)，從圖像提取光源特征(502)，識(shí)別父光源及確定歷史行為(503)，分類(lèi)光源(504)并選擇及設(shè)定所需的前向光狀態(tài)(505)。
文檔編號(hào)B60Q1/18GK101023407SQ03819785
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者約瑟夫·S.·斯塔姆, 格利高里·A.·瑪特, 基思·H.·貝倫德斯, 格利高里·S.·布什, 約翰·K.·羅伯茨, 馬克·W.·皮爾斯, 約翰·H.·貝奇特爾, 埃里克·J.·沃爾斯特拉, 布洛克·R.·拉森格 申請(qǐng)人:金泰克斯公司