專利名稱：用于借助光譜學進行霧識別的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明從根據(jù)獨立權(quán)利要求分類的裝置和方法出發(fā)。
背景技術(shù)：
為了識別車輛中尤其由霧引起的視覺障礙，在現(xiàn)有技術(shù)中存在一些用于識別霧的方法。由EP 1498721A1公開了一種裝置，其借助車輛中的攝像機沿行駛方向拍攝圖像。如下分析處理所述攝像機的圖像是否存在至少一個低于一個亮度值的、即暗的像素。通過霧存在時的散射光效應由此得出所有像素在存在霧時具有最小亮度并且由此可推斷出有·霧。此外，公開了一些在車輛中使用的用于霧識別的攝像機系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要有源元件(例如紅外LED)，例如EP 2020595A1。另一方法是基于物體的識別以及在必要時其距離的識別的霧探測。EP1826648A2將所識別的物體的邊緣強度與數(shù)據(jù)庫中的邊緣強度進行比較并且可以由此推導出視野情況或者雨或霧。這僅僅在存在物體并且所述物體在數(shù)據(jù)庫中進行了描述時才起作用。EP 2056093A1說明了一種更詳細的方法，在所述方法中觀察圖像的一個確定區(qū)域中、尤其是地平線上的灰度值分布。但是，所述方法在圖像中導致相同物理效果的其他天氣情況時也可能導致錯誤探測，一個可能的示例是風景和街道上的積雪。此外存在具有霧識別主題的大量非專利文獻。但是，迄今沒有給出借助成像方法(視頻)的霧探測，而不需確定距離(視距)，尤其是相對于其他物體的距離或者關于這樣的距離的至少一個假設。

發(fā)明內(nèi)容
與此相比，根據(jù)本發(fā)明的具有獨立權(quán)利要求特征的方法(裝置)具有以下優(yōu)點通過分析處理氣溶膠的譜特征能夠?qū)崿F(xiàn)一種測量方法，所述測量方法在沒有主動的照明、距離或視距的確定或者僅僅用于氣溶膠識別的特定傳感機構(gòu)的情況下也沒有問題。可以無源地通過周圍環(huán)境亮度或其他光源來進行照明。所基于的物理效應是光在穿透氣溶膠時提高的吸收，其中光束在顆?；蚍肿?例如水)處被吸收或折射。但所述吸收和彌散與波長相關，例如認識到霧產(chǎn)生相對冷的光，即高色溫。通過觀察視頻圖像中的顏色分量可以識別所述效應以及隨后分析處理所述效應。此外有利的是，遵循所述光學關系可以區(qū)分氣溶膠與位于圖像中的其他物體或結(jié)構(gòu)以及此外或替換地還確定氣溶膠的類型和/或密度(濃度)。在此，借助通過成像方法獲得的一個圖像或多個圖像實施根據(jù)本發(fā)明的方法。或者根據(jù)本發(fā)明存在至少兩個具有不同顏色信息的圖像，或者由一個圖像求得所述顏色信息，例如借助已知的顏色提取方法由一個RGB圖像或者例如在借助R31攝像機獲得的圖像通過掩蔽相應的紅色像素或者非紅色像素(灰度像素)求得所述顏色信息。可以通過硬件技術(shù)措施(在圖像拍攝的范疇中)實現(xiàn)顏色過濾，例如位于物鏡或物鏡的部件前面或者在光程中的相應濾色器或者通過成像器的像素上的彩色掩模。此外，也可以通過軟件技術(shù)(在圖像處理的范疇中)的措施實現(xiàn)過濾，其方式是，從彩色圖像中提取出所期望的顏色通道或顏色譜。至少一個待分析處理的圖像必須拍攝如下場景在所述場景中氣溶膠可被識別或者是可見的，更確切地說，確保一定的光學深度，使得彌散效應或吸收效應通過其不同的譜特性在以下程度上起作用其在所述至少一個圖像中起作用并且是可測量的。對準(例如地平面/風景的)遠方而不例如對準地面的攝像機定向更有意義，只有攝像機與地面之間存在如此小的距離，使得霧僅僅是不明顯地可見的。所述方法適于機動車中的應用，在所述機動車中目前對于其他駕駛員輔助功能通常已經(jīng)安裝有攝像機，所述攝像機可以附加地承擔根據(jù)本發(fā)明的任務，而不產(chǎn)生(重要的)附加硬件成本?，F(xiàn)在應當如此過濾至少一個圖像，使得最終存在至少兩個(虛擬的)圖像，它們包含不同的顏色信息。根據(jù)待識別的氣溶膠的光學特征或譜特征，待過濾的色帶可以較大或 較小，必要時也可以限制到一個單個的光頻率上。第二 (虛擬的)圖像在任何情況下必須具有與第一圖像不同的顏色信息。與此相應地，過濾器也必須不同地構(gòu)造。替代地，也可以不使用第二顏色過濾器并且在必要時甚至可以使用具有所有顏色信息(或灰度信息)的原始圖像。如果一個或多個氣溶膠的譜區(qū)別特征需要詳細的顏色光譜，則所述方法不一定以所描述的兩個圖像或者僅僅兩個顏色過濾來應用，而是可以相應于必要性和待分析的顏色范圍的數(shù)量倍增。由所述虛擬圖像、即顏色過濾之后的圖像分別求得一個顏色參數(shù)，所述顏色參數(shù)是相同的類型但具有以下特征在一個氣溶膠或不同氣溶膠時在從相應的圖像中提取時具有不同的值。如果可能并且適合，則當所期望的參數(shù)在沒有所述步驟的情況下例如可以直接從原始圖像中求得時也可以取消虛擬圖像的確定。通過適當?shù)姆绞椒椒ū舜吮容^所求得的參數(shù)值，從而可以識別根據(jù)應用情況究竟是否存在氣溶膠，是否存在確定的氣溶膠，存在哪種氣溶膠和/或所述氣溶膠具有何種密度(濃度)。當出現(xiàn)具有高彌散或者高反射的霧或氣溶膠時，可以有利地避免自眩目，所述自眩目例如在以遠光照明濃霧并且反射光使駕駛員炫目時產(chǎn)生?？梢杂欣亟柚鶕?jù)本發(fā)明的方法更精確地確定氣溶膠并且避免如迄今經(jīng)常出現(xiàn)的那樣的錯誤解釋，例如當積雪覆蓋車道時，攝像機拍攝所述積雪并且圖像看起來與有霧時的視野情況類似。通過在從屬權(quán)利要求中說明的措施可以實現(xiàn)在獨立權(quán)利要求中說明的方法的有利擴展和改進。有利地，所述方法可以用于確定的氣溶膠一例如霧，其方式是，第一顏色過濾確定圖像中的紅色分量并且不進行第二顏色過濾，從而在此確定灰度分量。紅色過濾器可以被如此構(gòu)造，使得其僅僅對于紅色范圍內(nèi)的恰好一個波長是可穿透的或者對于紅色譜的至少一部分所在的整個頻帶是可穿透的。具有灰度分量的虛擬灰度圖像可以根據(jù)裝置直接從原始圖像中接收或者當原本存在彩色圖像時例如通過顏色信息的刪除或平均來確定。在例如R3I攝像機的裝置中，這可以通過相應像素的掩蔽來進行，其中一個掩模過濾紅色像素并且隱沒其他像素而另一掩模過濾灰度像素并且隱沒紅色像素，或者不存在另一掩模，因為像素傳感器直接提供灰度值。除所述兩個顏色過濾以外還可以進一步添加在這里沒有提到的過濾可能性和分析處理可能性?？煽紤]附加的藍色過濾，借助所述藍色過濾可以實施結(jié)果的合理性檢驗。在識別到有霧時，紅色分量經(jīng)歷強的過濾，因為霧在所述頻率范圍內(nèi)特別強地吸收并且相反在藍色范圍內(nèi)相應較少地吸收。有利地，作為參數(shù)選擇圖像像素的平均亮度值?？梢源_定通過所述方式或其他方式進行顏色過濾的圖像之間的光強(亮度)，以便之后與其實施比較。因為氣溶膠通常出現(xiàn)平面擴散現(xiàn)象并且引起低對比度的圖像，所以形成像素的亮度值的平均值。由此求得具有假定的氣溶膠的圖像的譜強度分布。替代地，作為參數(shù)也可以選擇圖像像素的平均梯度。兩個像素的梯度由其亮度值的差確定?，F(xiàn)在平均所述梯度，以便由此得到反映對比度的尺度。對于霧而言，通常是低的梯度。高的梯度是被照明的交通標志牌等等位于圖像的部分面積中的標志。一旦在所述部分面積中存在高的紅色分量(由于其反射特性)，則這樣物體的存在可以導致錯誤的霧探 測。梯度標準的分析處理由此阻止在高梯度時抑制霧報告。已知在一個或兩個方向上、必要時也在多個方向上進行像素之間的梯度形成，以便可以不僅在一個方向上確定對比度，而且可以無方向性地確定對比度。有利地，對于所述方法需要與其他方法相比相對較小的計算性能，所述其他方法例如必須實施物體確定或者必須分析處理圖像歷史。有利地，通過求差來評價參數(shù)的至少兩個值。由此，實施兩個參數(shù)值的所描述的比較。通常，將所述差與一個閾值進行比較，在超過或低于所述閾值時識別或不識別氣溶膠。所述差(必要時在沒有離散的閾值觀察的情況下)也可以是用于氣溶膠密度的度量。密度(濃度)與每體積單位的霧滴數(shù)量成比例。所述差的不同閾值或者值范圍可以提供關于氣溶膠類型的消息以及由此提供分類。為此恰恰使用哪些閾值或者界限或者關系取決于應被確定的相應氣溶膠的物理特征。在僅僅在夜間使用所述方法時，例如為了防止在有霧時打開遠光，觀察所述差就已經(jīng)足夠。取代求差也可考慮由兩個參數(shù)值形成商。商的觀察具有以下優(yōu)點也可以在不同的光情況(日/夜)時進行與給定的閾值的比較，因為所述比較實現(xiàn)了與亮度范圍的無關，因為在求商時在一定程度上消除亮度水平。因此，商說明了在灰度圖像中顏色的份額。此外，也可以形成這些值的方差。所述方差可以被考慮用于圖像的結(jié)構(gòu)化的更快速確定。其定義為大量測量值(在此像素亮度值)與其平均值的平方距離的算術(shù)平均。因此，有意義的是，計算紅色圖像中的像素的亮度值的方差以及灰度圖像的像素的方差(或者在RGB中每個所期望的顏色通道的方差)。當所述值大于一個閾值時，則可以假定一個結(jié)構(gòu)化的場景，這是不涉及氣溶膠的標志。在此，尤其是考慮灰度值與平均值的方差，這相應于圖像中的頻率。此外，也可以借助于灰度值分布信息的組合來實施比較。涉及灰度值或者紅色值的分布(當基于高斯分布時，則指的是方差和平均值)。比較的實施與以上以差為例描述的類似。有利地，可以通過參數(shù)值與另一閾值的比較來實施根據(jù)本發(fā)明的檢驗。在此，當例如灰度值的亮度大于紅色值的亮度時，附加地檢驗參數(shù)值相對大于、即超過第一閾值的第二閾值的差。這提供關于例如由于(自身大燈光例如在標志牌上的)不希望的反射或者有源光源(例如相向行駛的車輛的大燈)引起的可能的過度曝光或者大的亮度的信息，其在使用僅僅一個閾值的情況下也可能錯誤地分類為氣溶膠。這例如當在位于前方的坡頂后面車輛迎面而來并且其大燈突然可見時出現(xiàn)。然而，借助于灰度值與紅色值之間的亮度求商的變型，這是不可能實現(xiàn)的。有利地，借助于一個或多個大燈照明氣溶膠。這些光源具有其自己的譜特性，由此通過基于其內(nèi)含的譜特性適當?shù)剡x擇適合的大燈來加強已經(jīng)描述的物理效應以進行氣溶膠識別并且由此簡化識別。這或者通過選擇僅僅一個適合的大燈被動地發(fā)生或者通過在分析處理時考慮大燈的譜特性主動地發(fā)生。大燈的譜特性表明大燈發(fā)射的譜，即以怎樣的強度怎樣的波長?？梢酝ㄟ^如下方式進行分析處理時的考慮例如匹配閾值或者選擇合適的比較方法，或者確定一個確定的 參數(shù)，其迎合所選擇的大燈的特定特性。有利地，進行所選擇的大燈的譜與待識別的氣溶膠的吸收特性的卷積。大燈的譜是已知的，待識別的氣溶膠的譜(或者相反，吸收特性)也是已知的。通過卷積(近似各個波長的衰減相乘一從信號處理中已知)可以求得預期的譜，所述譜當存在相應的氣溶膠時出現(xiàn)在圖像中。對于例如已經(jīng)說明的離散的分析處理，現(xiàn)在可以根據(jù)氣溶膠和大燈求得用于各個波長的閾值。完整的譜分析處理當然同樣是可能的。通過考慮大燈特性可以實施更精確的確定。如果要確定圖像中的氣溶膠是哪種類型，則必須對于每個可能出現(xiàn)(或者待識另O)的氣溶膠實施與大燈的譜的所述卷積，由此得到多個閾值和類別，并且與圖像中實際出現(xiàn)的譜的比較能夠?qū)崿F(xiàn)分類。氙氣大燈或由LED元件構(gòu)成的大燈尤其可以良好地適用于霧識別(必要時也適用于其他氣溶膠)，因為其具有加強的藍色譜，所述譜在與霧的譜卷積的情況下在紅色范圍中顯示出明顯的衰減。這種衰減比通過白光照明霧時產(chǎn)生的衰減更明顯。符合目的地，僅僅在考慮圖像的一部分的情況下實施參數(shù)的求取。如果成功地選擇適當?shù)?、有意義的圖像部分，則計算負荷和計算時間減小并且能夠?qū)崿F(xiàn)資源節(jié)省。當在所述圖像部分中給出盡可能好的大燈照明時，所述圖像部分的選擇(感興趣區(qū)域一R0I)是有利的。當盡可能強地照明ROI的盡可能大的面積時，待觀察的效果、即平均的紅色值和灰度值之間的差別最大。因此明暗界限應盡可能地位于ROI以外。明暗界限是由大燈預給定的線，在所述線中被照明的區(qū)域過渡到暗的、未被照明的區(qū)域中。在一個擴展構(gòu)型中，圖像部分可以不僅固定地在圖像中選擇而且可以自適應地匹配周圍環(huán)境條件?？煽紤]的是，可選地考慮車道模型或拓撲(例如彎道、坡頂或下沉)并且如此選擇所述部分，使得在對于進一步的行駛走向有意義的區(qū)域中實施氣溶膠識別。因為將所述部分置于以上描述的被照明的區(qū)域中是非常有意義的，所以所述部分的跟蹤適于可能的自適應大燈(照明距離調(diào)節(jié)裝置、轉(zhuǎn)向燈)。圖像部分也可以相對方向盤/轉(zhuǎn)向角均勻地運動，自適應的轉(zhuǎn)向燈也同樣如此。在此，支持以下基本構(gòu)思要選擇通過光最強照亮的部分，因為在那里是紅色值(在有霧時)的譜抑制的最大效果。通過給出關于存在的氣溶膠情況的其他數(shù)據(jù)進行根據(jù)本發(fā)明描述的氣溶膠識別的合理性驗證是有利的。因為不能毫無疑問地排除錯誤識別或干擾影響，例如具有未知譜的、可能干擾性地作用于結(jié)果的其他光源，所以這樣的措施是有意義的。通過這樣的合理性檢驗可以進一步限制氣溶膠的錯誤/正確識別?？梢越柚阎姆椒?、例如借助在現(xiàn)有技術(shù)中說明的方法實施合理性驗證，或者其他方法，例如視距確定，其中從所確定的視距起排除氣溶膠的存在。此外，可以借助梯度確定來進行合理性驗證，其中當圖像(理想化地，灰度圖像)中的平均梯度超過一個確定的閾值時從不識別氣溶膠，這意味著，肯定存在與確定密度的氣溶膠不一致的對比度豐富性(即圖像中的結(jié)構(gòu))。此外，為了合理性驗證，可以識別一個或多個外部光源，并且在必要時確定這些光源是否具有光暈或光輪。如果不是這種情況，則在所述光源與攝像機之間不會存在氣溶膠。為了識別眩目是例如由霧引起的自炫目還是例如由其他車輛引起的其他眩目，例如可以考慮物體識別，所述物體識別必要時識別其他車輛。所照明的標志牌上的反射也可 能被錯誤地識別為霧。在此，例如借助物體識別的合理性驗證也是有幫助的。有利地，氣溶膠的識別可以為了多種目的有意義地用在車輛中。關于氣溶膠存在或者確定的氣溶膠的存在或其濃度的信息可以有意義地用于主動地影響安全性功能/舒適性功能/駕駛員輔助功能或驅(qū)動系功能。如果例如識別到妨礙視野的氣溶膠(例如霧)，則可以激活有利的光分布(在有霧時，例如車輛前方深的、寬的照明)。當借助于根據(jù)本發(fā)明的方法沒有識別到霧時，盡管圖像顯示車道上的全部積雪(所述積雪通常不能與濃霧區(qū)分開)，相反地不改變光分布或如此調(diào)節(jié)光分布，使得光分布有助于寬的視野。在此情況下，可以激活或保持遠光燈，當然在考慮其他已知的邊緣條件一如避免反向交通的眩目等的情況下?？珊翢o問題地考慮霧尾燈或霧大燈的自動激活和停用。以光控制為例顯示對于車輛功能的激活如何實現(xiàn)合理性驗證。在識別到霧時(差的視野)可以放棄大燈調(diào)節(jié)的改變，當在白天而不是黑夜時放棄調(diào)節(jié)的改變。這例如可以借助光敏傳感器(也可借助所描述的攝像機作為功能來實現(xiàn)或者典型地作為獨立的傳感器)和閾值求得。此外，當車輛的速度較低并且不超過閾值時，不進行大燈調(diào)節(jié)的改變。如果使用用于光控制的方法并且同時由于車輛的相向行駛出現(xiàn)照明的不期望的效應(所述效應可能會歪曲霧識別)，則這不起任何作用，因為在所述情況下反正要關閉遠光。因此，光控制至少部分不受影響地抵抗這些不期望的效應。當從事故潛在性增大開始(例如在視野較差的情況下)時，可以通過適當?shù)姆绞筋A張緊或預警安全系統(tǒng)——如安全帶拉緊器、安全氣囊或制動輔助/制動系統(tǒng)。當已經(jīng)識別確定的氣溶膠一例如煙、工業(yè)氣體時，舒適性系統(tǒng)可以從外部空氣轉(zhuǎn)換到循環(huán)空氣或者激活(空氣)過濾器。駕駛員輔助系統(tǒng)可以將在較差的視野情況下所述駕駛員輔助系統(tǒng)由視頻圖像求得的數(shù)據(jù)分級為比其他傳感器(例如雷達、超聲波)的數(shù)據(jù)更不重要的或更不可用的。可以如下影響驅(qū)動系，使得例如提高轉(zhuǎn)速，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更強的馬達制動或者產(chǎn)生更響的行駛噪聲，所述行駛噪聲可以警告周圍環(huán)境靠近的車輛?？梢詫嵤┧俣雀深A和/或轉(zhuǎn)向干預，以便避讓局部的氣溶膠或者在有霧時降低速度或者發(fā)出警告。這可以結(jié)合來自導航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，所述導航系統(tǒng)可以評價位于前方的地形的避讓可能性或者可通過性。根據(jù)氣溶膠的類型也可以發(fā)出對氣溶膠的警告或緊急呼叫，例如當氣溶膠有毒時。概念解釋光譜學或者光譜分析是一組觀察方法，這些觀察方法根據(jù)光源(也可以是待分析的圖像)的光譜(顏色分解)來研究電磁輻射與物質(zhì)如何形成相互作用。研究在哪些頻率或波長時物質(zhì)可以接收(吸收)或發(fā)出(發(fā)射)光子或者電磁波形式的能量?？梢越柚粋€或多個過濾實施顏色分解?？梢酝ㄟ^具有以下特征的攝像機系統(tǒng)實現(xiàn)本發(fā)明所需的成像方法其必須提供適于顏色過濾的圖像。所述系統(tǒng)可以是典型的RGB攝像機或者例如R3I攝像機。在所述R3I攝像機中，每4個像素設有一個紅色掩模，即僅僅接收紅色分量(選擇性的像素著色)。因此， 在僅僅觀察這些像素時得到紅色圖像，在觀察其他像素時得到灰度圖像。替代地，也可以使用具有兩個單目攝像機或者多個光路(具有不同過濾)的攝像機系統(tǒng)，或者也可以使用一個立體攝像機，其2個光路通過不同的過濾器。氣溶膠是一種由固態(tài)的或/和液態(tài)的懸浮顆粒和氣體構(gòu)成的混合物，這些懸浮顆?？梢允遣煌膩碓?。初級氣溶膠的顆粒大多來自機械過程或熱過程。在次級氣溶膠中，顆粒由氣態(tài)的物質(zhì)通過化學反應和/或通過反應產(chǎn)品在凝結(jié)核上的積聚形成。氣溶膠可以是天然有機成分(花粉、孢子、細菌)，天然無機成分(灰塵、精細粉塵、沙、煙、海鹽、水滴)，由人帶來的燃燒產(chǎn)物(煙、香煙的煙、廢氣、工業(yè)氣體、濃煙、煤煙或油煙(例如來自汽車排氣管)、灰燼或煙塵)或者由人制造的納米顆粒。概念“水汽凝結(jié)體(Hydrometeor)”是在氣象學術(shù)語中使用的、冷凝水(詞部分“Hydro”)所有形式的上位概念，這些冷凝水在大氣中進行觀察(詞部分“Meteor”)，即水中的所有液態(tài)和冰凍的顆粒。大氣的其他固態(tài)的和液態(tài)的組成成分稱作氣溶膠，在這些組成成分組合時水不起作用或者至少幾乎不起作用。水汽凝結(jié)體的聚集是潮濕的蒸汽、水沫、凝結(jié)尾跡、霧、毛毛雨、雨、雨夾雪、云等等。根據(jù)本發(fā)明，當提到氣溶膠時也要求保護水汽凝結(jié)體(或其聚集)。水汽凝結(jié)體是否與氣溶膠區(qū)分開或者是氣溶膠的子集，在文獻中有時是不一致的。在物理學中，振動能量轉(zhuǎn)化為其他能量形式稱作衰減。這例如表現(xiàn)在信號、振動或波的衰變。電磁波在大氣中衰減。在光吸收時，所接收的能量不僅轉(zhuǎn)化為熱量，而且可以由于其他機制——如熒光以及通過氣溶膠上的散射損失。在此，概念“吸收”和“衰減”具有類似的含義。相反，透射相應于相反含義，即氣溶膠中光的(取決于頻率的)穿透性。(部分來源于在線維基百科)


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