專利名稱：攝像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1的前序部分的攝像系統(tǒng)。
技術背景所述類型的攝像系統(tǒng)優(yōu)選用于機動車中，以便獲得車輛周圍環(huán)境 的圖像，并與輔助系統(tǒng)結合使駕駛者對車輛的操縱變得容易。這種攝 像系統(tǒng)尤其也檢測在同一車道上或相鄰車道上行駛在自身車輛前面 的車輛。這種攝像系統(tǒng)包括至少一個圖像傳感器及配置給該圖像傳感 器的光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)使車輛周圍環(huán)境的檢測區(qū)域成像在圖像傳 感器上。該輔助系統(tǒng)的一個重要任務是精確測量距離，因為僅當知道 了精確的距離值時才能使光學的車道及距離監(jiān)測系統(tǒng)足夠可靠地工 作。此外這種攝像系統(tǒng)愈來愈廣泛地用于"夜視"功能，在夜視時， 由紅外遠前照燈照亮的場景通過一個也在紅外區(qū)域中敏感的攝像機 被攝取及為駕駛者顯示在一個顯示器上，以便得到更大的視野。在這種攝像系統(tǒng)中使用的圖像傳感器通常為CCD攝像機或CMOS攝像 機。因為這種攝像機非持續(xù)地曝光，也就是說在完整的幀階段 (Framephase)期間，而是僅在一定的時間間隔(例如CCD攝像機 的快門時間)中曝光，這存在被攝像系統(tǒng)檢測到的脈沖的光源被錯誤 地顯示的危險。在這方面，錯誤地顯示意味著強度太小或太大的光源 在最壞情況下根本不能被攝像系統(tǒng)檢測到并再現(xiàn)。脈沖的光源可涉及 例如在前行駛的車輛的使用LED技術實施的制動燈或尾燈或涉及迎 面駛來的具有脈沖式LED前照燈的車輛。錯誤的顯示是這樣形成的，即脈沖的光源的接通相位與攝像機的曝光相位不一致。但脈沖的光源 的錯誤的檢測及顯示可導致危險的情況。 一個危險例如是這樣形成 的本車輛的駕駛者在看其夜視顯示器時不能識別出在前行駛的車輛 在制動。這將面臨著追尾撞車的事故。在夜間行駛時在顯示器上難以 識別在前面行駛的或迎面駛來的車輛，因為脈沖的光源不能清楚地被 顯不。由DE 100 33 103 Al 公知了 一種紅外視測系統(tǒng) (Intrarot-sichtsystem)，它具有至少一個IR (紅外)光源及至少一個 用于顯示由IR光源照亮的地形的視測裝置，其中，附加地設置有一 個IR探測器，用于識別外來IR脈沖。該文獻的出發(fā)點是，將所述視 測系統(tǒng)使用在機動車中及也裝備在相遇的機動車上。附加設置的IR 探測器探測一個外來車輛的干擾紅外光脈沖，這些干擾紅外光脈沖可 使本視測系統(tǒng)眩視。此外IR探測器這樣控制自身脈沖頻率，使其適 應外來脈沖頻率。該適應例如這樣進行，即在無外來IR輻射源 (IR-Fremdstrahler)的情況下全部時間照亮地形，而在有一個或多個 外來輻射源時這樣地調節(jié)自身IR系統(tǒng)的輻射時間，以便保留最大的 照明時間。由US 2003/0043280 Al也公開了一種具有紅外攝像機及紅外輻 射器的攝像系統(tǒng)，該輻射器照明紅外攝像機的檢測區(qū)域。該攝像系統(tǒng) 還附加地包括一個傳感器，該傳感器在檢測到攝像系統(tǒng)的檢測區(qū)域中 的外來脈沖的光源時，控制紅外攝像機，使得外部脈沖的光源盡可能 不被攝像機檢測到。發(fā)明內容相比之下，本發(fā)明使得可以根本上更好地檢測脈沖的光源，以便 以此方式更好地識別脈沖的光源及由此提高交通安全性。為此目的，該攝像系統(tǒng)有利地包括一個具有與攝像機基本上相同的光強動態(tài)范圍(Intensitatsdynamik)、基本上相同的視角及基本上相同的視向的輻 射傳感器，用于檢測脈沖的光源。此外，該攝像系統(tǒng)包括一個控制裝 置，該控制裝置從攝像機的及輻射傳感器的信號中確定差異。在一個 簡單的實施方案中根據(jù)確定出的差異產生警報信號，該警報信號為駕 駛者指出顯示器顯示有誤。此外顯示器可暫時地被控制成暗屏或被關 閉。在復雜的實施方案中，根據(jù)所述差異使攝像機的曝光相位與光源 的接通相位同步。在另一實施方案中，該攝像系統(tǒng)一方面工作在線性 模式中另一方面工作在非線性模式中。將攝取的圖像進行比較。在出 現(xiàn)脈沖的光源時，在非線性模式中攝取的圖像的至少部分區(qū)域被在線 性模式中攝取的圖像的相應的部分區(qū)域代替。


以下將借助附圖中所示的實施例來詳細描述本發(fā)明。 附圖表示圖1:攝像系統(tǒng)的電路框圖； 圖2:用于確定差異的電路框圖；圖3:表示一個攝像機的曝光相位及一個脈沖的光源的接通相位 的第一線圖；圖4:表示一個攝像機的曝光相位及一個脈沖的光源的接通相位 的另一線圖；圖5:表示一個攝像機的曝光相位及一個脈沖的光源的接通相位 的另一線圖；圖6:表示一個攝像機的曝光相位及一個脈沖的光源的接通相位 的另一線圖；圖7:表示一個攝像機的曝光相位及一個脈沖的光源的接通相位的另一線圖；圖8:表示一個調節(jié)器，該調節(jié)器根據(jù)輸入側輸入的差異改變曝 光相位。
具體實施方式
以下描述本發(fā)明的實施例。參照圖1來闡述第一實施例，該圖表 示一個攝像系統(tǒng)1及一個圖像場景6。該攝像系統(tǒng)1包括一個攝像機2、尤其是一個CCD攝像機或CMOS攝像機。該攝像系統(tǒng)1還包括 一個輻射探測器3，該輻射探測器具有盡可能與攝像機2相一致的光 強動態(tài)范圍及與攝像機2相同的視角及相同的視向。該輻射探測器3 優(yōu)選涉及光電二極管或光電晶體管。攝像機2及輻射探測器3與一個 控制裝置4連接。該控制裝置4與一個顯示器5相連接。輻射探測器3近似連續(xù)地確定由攝像系統(tǒng)1攝取的整個圖像場景 6的平均亮度水準。從用于曝光調節(jié)而形成的攝像機圖像的直方圖中， 借助關于該直方圖的已知的曝光參數(shù)，通過逆算法也產生一個平均亮 度。倘若這兩個亮度水準彼此顯著地偏離，則可推斷，在攝像系統(tǒng)l 的檢測區(qū)域中存在脈沖的光源7，這些脈沖的光源不能全部被攝像機 2檢測到，因為該攝像機的曝光階段至少部分地與脈沖的光源7的暗 階段(Dunkelphase)重合。這種情況在下面被稱為差異。在本發(fā)明 的一個簡單的實施方案中，當出現(xiàn)這種差異時，在攝像系統(tǒng)l的顯示 器5上輸出一個警報。該警報例如可要求駕駛者要特別注意觀察道路 及對顯示器5上的顯示至少暫時不予關注。在另一實施方案中，必要 時可結合這種警報至少暫時地關斷該顯示器5，因為它不能正確地顯 示車輛外圍環(huán)境、尤其是那里存在的脈沖的光源7。圖2表示一個電路框圖，借助該圖來說明如何確定所述差異。還 是用參考標號2指示攝像系統(tǒng)1的攝像機。用參考標號3指示一個附加的輻射探測器。攝像機2與一個功能模塊20相連接。功能模塊20 與一個功能模塊21相連接。 一個功能模塊24與攝像機2及功能模塊 21相連接。功能模塊21與一個功能模塊22相連接。輻射探測器3 與功能模塊22相連接。功能模塊22與一個功能模塊23相連接。當 攝取一個圖像場景時，由攝像機2提供視頻數(shù)據(jù)流。字寬例如可為8 位(Bit)。攝像機2的這些視頻數(shù)據(jù)輸入給功能模塊20，該功能模塊 由這些視頻數(shù)據(jù)首先求得數(shù)字的灰度值的一個直方圖。在考慮攝像機 2的被選擇的各個曝光參數(shù)及工作參數(shù)、例如光圈數(shù)及攝像機2中使 用的成像器(功能模塊24)的靈敏度的情況下，在功能模塊21中將 這些數(shù)字灰度值的直方圖轉換成絕對亮度值的直方圖。然后在另一步 驟中，例如通過積分由這些亮度值確定亮度的平均值。然后該平均值 在功能模塊22中與一個借助附加的輻射探測器3檢測的亮度平均值 相比較。在功能模塊22中，這種比較可有利地通過將兩個所述平均 值相減來實現(xiàn)。該比較提供出所需的差異。還可有利地通過預給定一 個閾值獲得差異的二進位形式。只要不超過該預給定的閾值，則差異 取值O。如果超過該預定閾值，則差異取值l。如果攝像系統(tǒng)1包括一個可重新觸發(fā)(Restart)的攝像機2，在 本發(fā)明的另一實施例中，可嘗試移動攝像機2的曝光相位，使得攝像 機2的曝光相位與脈沖的光源7的接通相位在相位上準確地同步。這 借助圖3、圖4及圖5來說明，這些圖分別表示攝像機2的曝光相位 (曲線K2)及脈沖的光源7的接通相位(曲線K7)。在圖3中，根 據(jù)曲線K2，攝像機2的曝光階段開始于時刻t0及結束于時刻tl。而 脈沖的光源7的接通階段開始于t2及結束于t3。因為沒有時間上的 重疊，這實際上意味著攝像機2未檢測到脈沖的光源7。由此給交通 參與者帶來的危險是顯而易見的。在圖4中根據(jù)曲線K2，攝像機2 的曝光階段開始于ta及結束于te。脈沖的光源7的接通階段還是在t2與t3之間。以此方式得到曝光階段與接通階段在時間間隔t2至te 上的時間上的重疊。最后圖5表示一個優(yōu)化的狀態(tài)，其中，攝像機2 的曝光階段與脈沖的光源7的接通階段完全一致，因為二者均覆蓋時 間間隔t2-t3。在此得到一個理想情況，其中，曝光階段的持續(xù)時間與 接通階段的持續(xù)時間基本上一樣長。但實際上曝光階段與接通持續(xù)時 間的長短可以不同。因此我們致力于，使曝光階段覆蓋接通階段的盡 可能大的部分。 一個可重新觸發(fā)的攝像機不以固定的節(jié)拍工作，而是 可在外部脈沖的觸發(fā)下，迫使其采集一個新的圖像。因此，優(yōu)選將攝 像機2的曝光相位首先移動半個幀持續(xù)時間。然后重新計算是否存在 差異。如果是，則使攝像機2的曝光相位再向前移動半個幀持續(xù)時間。 一直重復所述措施，直到該差異足夠地小。為此，優(yōu)選可預給定差異 的一個界限值。以下再參照圖6來說明這種關系，在該圖中表示多個彼此相繼的 曝光階段。在此，這些曝光階段通過垂直布置的、用虛線表示的線段 彼此分開。上面的用參考標號60.1標明的脈沖波形圖代表一個脈沖 輻射發(fā)射器、例如一個LED光源的光輸出信號，用一個恒定的脈沖 列頻率來控制該LED光源。發(fā)光持續(xù)時間總是恒定的。中間的脈沖 波形圖60.2代表攝像機2及輻射探測器3的曝光相位。這里圖6示 例地表示如何調節(jié)在脈沖LED光源與可重新觸發(fā)的攝像機2之間的 最先存在的相位差。在本發(fā)明方面，可重新觸發(fā)意味著攝像機2的曝 光時間不是以固定的脈沖間隔來進行，而是在時間上可變化的，例如 可通過一個二進制的輸入來觸發(fā)。這種攝像機例如也經(jīng)常用在加工監(jiān) 視中。用參考標號60.3指示的波形圖表示差異。如圖6中可看到的 那樣，脈沖的光源(脈沖波形圖60.1)及攝像機2的曝光相位(脈沖 波形圖60.2)起初具有一個約180°的相位差，它們實際上是反相的。 因此差異(曲線60.3)明顯為正及由此在圖8中所示的三點式調節(jié)器中導致正的相位移動。存在的相位差在四個攝像機周期內被調平。也 可不使用三點式調節(jié)器，而使用PI調節(jié)器、PD調節(jié)器、PID調節(jié)器 或任何適當?shù)恼{節(jié)策略。在本發(fā)明的另一實施方案中設置有一個不能任意地重新觸發(fā)的攝像機2。這種攝像機應用得相對廣泛。在該實施方案中，攝像機2 的曝光時間這樣變化，使得脈沖的光源7的接通相位完全被檢測到。 為此首先轉換到最大曝光時間，該曝光時間相應于一幀持續(xù)時間。此 外，攝像機2由一個非線性的拍攝模式轉換到一個線性的拍攝模式。 這意味著，未曝光的階段不是由于非線性的拐點特性 (Knickkennlinie)形成的。同時減小放大系數(shù)，使攝像機2的檢測 區(qū)域的亮區(qū)域中的過度曝光盡可能地小。通過這些措施保證脈沖的光 源7完全地被檢測到。這樣采集的圖像被反算出絕對亮度及與在先采 集的、也被反算的但未完全曝光的圖像相比較。在脈沖的光源所在的 位置上得到了兩個圖像之間顯著的區(qū)別。然后在原始圖像中，這些位 置由在線性拍攝模式中求得的強度來代替，由此脈沖的光源也以其實 際的強度被檢測到及可被看到。以下再參照圖7來說明該關系。脈沖波形圖70.1還代表一個脈 沖輻射發(fā)射器、尤其是一個LED光源的光輸出信號。脈沖波形圖70.2 表示一個不可重新觸發(fā)的攝像機的曝光相位。在這里該攝像機涉及例 如一個傳統(tǒng)的CCD攝像機或CMOS攝像機，其曝光階段總是位于攝 像機周期的端部讀出時刻的緊前面。該曝光階段的端部則不能被移 動。僅曝光階段的長度是可變化的。差異(曲線70.3)也用作一個調 節(jié)器、例如根據(jù)圖8的三點式調節(jié)器的輸入?yún)?shù)。如同以上所述的可 重新觸發(fā)的攝像機的例子那樣，也可使用其它的調節(jié)器類型。如由圖 7可看到的，起初LED光源(脈沖波形圖70.1)及不可重新觸發(fā)的 攝像機(脈沖波形圖70.2)的有效的控制相位完全不重疊。因此差異起初取得一個相對大的正值(曲線70.3)。這在調節(jié)器(圖8)中導 致曝光時間延長及同時攝像機的增益減小。攝像機的絕對放大系數(shù) (近似為曝光持續(xù)時間、增益及一常數(shù)的乘積)則不改變。然而，在此情況下攝像機的移動模糊度及噪音電平增大。在圖7中所示的第三 攝像機周期中首次產生重疊，其結果為差異(曲線70.3)下降。在第 四攝像機周期中差異最后完全地被調平。此時LED光源完全以其真 實的光強度被檢測到。對于自身車輛裝備了脈沖前照燈(例如裝有LED前照燈或激光 前照燈)的情況，這些前照燈與攝像機的曝光相位同步，因此類似于 攝像機的曝光相位地，也可移動自身前照燈的發(fā)光相位。
權利要求
1.攝像系統(tǒng)(1)，具有一個用于檢測車輛周圍環(huán)境的攝像機(2)，其特征在于該攝像系統(tǒng)(1)還包括一個用于脈沖的光源(7)的檢測的輻射傳感器(3)及一個可由輻射傳感器(3)控制的控制裝置(4)，該控制裝置檢測攝像機(2)的曝光相位與脈沖的光源(7)的接通相位之間的差異。
2. 根據(jù)權利要求1的攝像系統(tǒng)(1)，其特征在于攝像機(2) 是一個CCD攝像機或一個CMOS攝像機。
3. 根據(jù)以上權利要求中一項的攝像系統(tǒng)，其特征在于攝像機(2) 是一個可重新觸發(fā)的攝像機。
4. 根據(jù)權利要求1的攝像系統(tǒng)(l)，其特征在于輻射傳感器(3) 具有與所述攝像系統(tǒng)(1)的攝像機(2)基本上相同的光強動態(tài)范圍(Intensitatsdynamik)、基本上相同的視角及基本上相同的視向。
5. 根據(jù)以上權利要求中一項的攝像系統(tǒng)，其特征在于在出現(xiàn)差 異時，關閉所述攝像系統(tǒng)(1)的圖像再現(xiàn)和/或輸出一警報顯示。
6. 根據(jù)以上權利要求中一項的攝像系統(tǒng)，其特征在于在出現(xiàn)差異時，使攝像機(2)的曝光相位與光源(7)的接通相位同步。
7. 根據(jù)以上權利要求中一項的攝像系統(tǒng)，其特征在于設置有一個調節(jié)器，可將所述差異作為輸入?yún)?shù)供給該調節(jié)器。
8. 根據(jù)以上權利要求中一項的攝像系統(tǒng)，其特征在于攝像機(2)的曝光相位隨時間改變，直到達到差異的一個可預給定的界限值為 止。
9. 根據(jù)以上權利要求中一項的攝像系統(tǒng)，其特征在于為了攝像機(2)的曝光相位與光源(7)的接通相位的同步，首先使曝光相位移動半個幀持續(xù)時間，然后檢測出現(xiàn)的差異。
10.攝像系統(tǒng)(1)，具有一個用于檢測車輛周圍環(huán)境的CCD攝像 機或CMOS攝像機(2)，其特征在于該攝像系統(tǒng)(1)首先工作在 常規(guī)的非線性模式中及在該模式中從攝像系統(tǒng)(1)的檢測區(qū)域中攝 取至少一個圖像；接著該攝像系統(tǒng)(O工作在線性模式中及在該模式中從攝像系統(tǒng)(1)的檢測區(qū)域中攝取至少一個圖像；比較攝取的 這些圖像，當在圖像數(shù)據(jù)中出現(xiàn)脈沖的光源(7)時，在非線性模式中攝取的圖像的至少部分區(qū)域被在線性模式中攝取的圖像的相應區(qū) 域代替。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種攝像系統(tǒng)(1)，具有一個用于檢測車輛周圍環(huán)境的CCD攝像機或CMOS攝像機(2)。該攝像系統(tǒng)(1)還包括一個用于檢測脈沖的光源(7)的輻射傳感器(3)及一個可由輻射傳感器(3)控制的控制裝置(4)，該控制裝置檢測攝像機(2)的曝光相位與脈沖的光源(7)的接通相位之間的差異，該差異通過曝光相位與接通相位的同步而減小到最低。
文檔編號B60Q1/08GK101223053SQ200680026351
公開日2008年7月16日 申請日期2006年6月1日 優(yōu)先權日2005年7月20日
發(fā)明者K·豪格 申請人:羅伯特·博世有限公司