專利名稱：立體攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法和一種實施這種方法的攝像機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
攝像機系統(tǒng)、特別是立體攝像機系統(tǒng)對于任何形式的污染都是敏感的。當(dāng)攝像機系統(tǒng)為監(jiān)測系統(tǒng)、例如計人數(shù)系統(tǒng)的組成部分并且該監(jiān)測系統(tǒng)自動分析所拍攝的圖像時，存在由此產(chǎn)生檢測錯誤并且該錯誤不被發(fā)現(xiàn)的危險。為了避免圖像質(zhì)量降低和由此產(chǎn)生的檢測錯誤，這種系統(tǒng)因此可具有自檢驗功能，該功能檢驗鏡頭是否被污染或遮擋并發(fā)出相應(yīng)的報警信號。大多數(shù)迄今研究出的用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法基于直接由攝像機提供的灰度圖像并且為分析這些圖像需要很高的計算功率并占據(jù)巨大的存儲空間。
由現(xiàn)有技術(shù)已知用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法。例如文獻DE102006016774A1描述了一種下雨傳感器，其中，基于像素強度的散射測量雨作為攝像機圖像的覆蓋物。如已經(jīng)提到的，這種解決方案的缺點在于需要高計算功率和大存儲容量來分析圖像。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所基于的任務(wù)是提供一種用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法，該方法克服上述缺點，借助該方法可通過簡單的算法進行可靠的自診斷。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過一種具有獨立權(quán)利要求的特征的用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法以及通過一種根據(jù)權(quán)利要求10的用于實施該方法的攝像機系統(tǒng)得以解決。這種用于攝像機系統(tǒng)——該攝像機系統(tǒng)用于拍攝分別由至少兩個部分圖像獲得的立體圖像——的光學(xué)自診斷的方法包括下述步驟首先，借助攝像機系統(tǒng)從不同角度拍攝目標(biāo)空間的至少一個第一部分圖像和與該第一部分圖像互補的至少一個第二部分圖像?！盎パa”在此表示雖然兩個圖像描繪相同的目標(biāo)，但卻從不同角度描繪該目標(biāo)。從這兩個部分圖像可獲得一個立體圖像，“立體圖像”應(yīng)理解為具有包含于圖像中的深度信息的圖像。在該方法的下一步驟中，建立深度圖像(例如差異圖)。根據(jù)所述部分圖像中相互對應(yīng)的像素之間的視差由第一部分圖像和第二部分圖像建立深度圖像。確定差異值作為用于視差的測度。接著，確定有效差異值的數(shù)量，在此有效差異值被定義為為所述部分圖像中的兩個相互對應(yīng)的像素而求得的差異值，所述像素明確地或至少以規(guī)定的概率被識別為是相互對應(yīng)的。為了確定按此意義的兩個像素是否至少以規(guī)定的概率相互對應(yīng)，可使用任意的可靠性測度。最后，可根據(jù)所確定的差異值數(shù)量發(fā)出報警信號。這種方法的優(yōu)點在于，通過計算深度圖像顯著減少了待處理的數(shù)據(jù)量并且因此能夠更快地處理數(shù)據(jù)。特別有利的是，當(dāng)將差異圖用作深度圖像時，這種圖通常已被立體攝像機自動計算。可從深度圖像可靠地推斷出使圖像質(zhì)量降低的弄臟、污染、光照度較差和攝像機鏡頭被遮擋。因而無需費力地分析各部分圖像的圖像內(nèi)容。本發(fā)明有利的擴展方案在從屬權(quán)利要求中被說明。如上所述，深度圖像可以是差異圖，該差異圖通過所謂的“匹配方法”建立，在該方法中通過將第一部分圖像的像素配置給第二部分圖像中相對應(yīng)的像素來確定差異值作為用于兩個部分圖像相對應(yīng)的像素之間的視差的測度。這種匹配方法由現(xiàn)有技術(shù)公開并且例如在DE102008046505A1中被說明。最后，借助匹配方法獲得的差異值可在差異圖中示出。在實施匹配方法時，有效差異值被該方法定義為明確地或至少以規(guī)定的概率相互對應(yīng)的像素。
有利的是，通過將有效差異值的數(shù)量與預(yù)定的閾值進行比較引起報警信號的發(fā)出，其中在低于預(yù)定的閾值時發(fā)出報警信號。一種有利的擴展方案規(guī)定，設(shè)置安裝階段，在其中校準(zhǔn)用于攝像機系統(tǒng)自診斷的參數(shù)。可這樣進行校準(zhǔn)，即借助測試目標(biāo)確定有效差異值的平均數(shù)量，其中借助這樣確定的有效差異值的數(shù)量計算閾值。由于這種攝像機系統(tǒng)通常用于不同的環(huán)境中，所以固定的閾值不能始終適配于環(huán)境。因此設(shè)置安裝階段的優(yōu)點在于可使該方法適用于不同環(huán)境并且因此攝像機系統(tǒng)可在不同環(huán)境中得以可靠地使用。有利的是，所述閾值可通過將在安裝階段中確定的有效差異值的平均數(shù)量與一個大于O的因數(shù)相乘來求出。這允許以極其低的花費來適配不同環(huán)境情況、例如不同的光照度。有利的是，可從不同角度同時拍攝目標(biāo)空間的所述至少兩個部分圖像。由此避免目標(biāo)空間的時間變化使攝像失真。另一種有利的擴展方案規(guī)定，匹配方法包括傅立葉變換。通過這種優(yōu)選二維進行的傅立葉變換和空間頻率分析可在分析時考慮干擾的局部清晰度和對比度變化。一種特別有利的擴展方案規(guī)定，在特定的時間段上計算并且相互比較多個差異圖，并且只有在規(guī)定數(shù)量的計算出的差異圖中低于有效差異值的預(yù)定的閾值時才發(fā)出報警信號。因此可追蹤目標(biāo)空間的時間發(fā)展，而不考慮暫時的干擾、例如鏡頭有可能只是短暫被遮蔽。相應(yīng)有利的是一種適合于實施這種方法的攝像機系統(tǒng)，該攝像機系統(tǒng)包括具有至少兩個鏡頭和圖像傳感器的用于拍攝所述至少兩個部分圖像的立體攝像機、用于實施匹配方法和用于計算差異值的分析單元以及用于發(fā)出報警信號的輸出單元。該分析單元在此例如可以是集成在立體攝像機中的電路。輸出單元例如可通過顯示屏或其它顯示單元構(gòu)成，在報警信號可以聽覺方式發(fā)出的情況下也可使用揚聲器。分析單元和輸出單元也可通過計算機實現(xiàn)。當(dāng)攝像機系統(tǒng)為具有自動圖像分析裝置的監(jiān)測系統(tǒng)、例如計人數(shù)系統(tǒng)時，本發(fā)明的優(yōu)點尤為明顯。


下面借助圖1和圖2說明本發(fā)明的一種實施例。附圖如下圖1為用于具有立體攝像機的攝像機系統(tǒng)的自診斷的方法的示意性流程圖2為所使用的立體攝像機的示意圖以及攝像機系統(tǒng)的輸出示意圖。
具體實施例方式圖1示出一種方法的示意性功能流程，借助該方法可自動測試攝像機系統(tǒng)的功能。該攝像機系統(tǒng)為計數(shù)系統(tǒng)。攝像機系統(tǒng)的立體攝像機I從不同角度同時拍攝目標(biāo)的右側(cè)部分圖像2和左側(cè)部分圖像3。首先通過一種算法修正、即矯正和這樣轉(zhuǎn)換這兩個部分圖像2、3，使得它們?nèi)缤梢粋€理想的、平行定向的立體攝像機系統(tǒng)拍攝。右側(cè)部分圖像2和左側(cè)部分圖像3在一種匹配方法4中被逐行地相互比較，并且在兩個部分圖像2和3中確定相互對應(yīng)的像素。為每個這種像素配置一個差異值(Disparit3tswert )，該差異值被定義為兩個部分圖像2和3中相互對應(yīng)的像素的位置之間的水平視差。由差異值確定深度圖像、在此情況下即差異圖5。在下一步驟6中，由差異圖5確定有效差異值的數(shù)量。有效差異值在此是指所有這樣的差異值，其為兩個部分圖像2和3的兩個像素被確定，所述像素通過匹配方法4作為 以足夠高的概率相互對應(yīng)的像素被相互配置。例如當(dāng)立體攝像機I的一個鏡頭被遮擋或污染時，則在該部分圖像的至少一個區(qū)域中不能確定有效差異值，因為不能分別為該區(qū)域中的像素在另一部分圖像中找到相對應(yīng)的像素。因此存在少量的無效差異值。可規(guī)定為這樣的像素配置差異值“0”，因此有效差異值為差異圖5中所有不等于“O”的差異值。為了考慮部分圖像中局部的、干擾的清晰度和對比度變化，可在匹配方法4期間可進行傅立葉變換并且借助由其得出的數(shù)據(jù)繼續(xù)實施匹配方法4。將有效差異值的數(shù)量與閾值進行比較并且在此確定是否存在足夠數(shù)量的有效差異值，由此可得知當(dāng)前圖像信息是否仍令人滿意。所述閾值在此在安裝階段中通過攝像機系統(tǒng)的校準(zhǔn)由以相同方式獲得的差異圖5確定，其方式是，將第一次拍攝的有效差異值的平均數(shù)量與一個因數(shù)、例如O. 4相乘。在將確定的有效差異值與該閾值比較后輸出光學(xué)自診斷狀態(tài)(0SD狀態(tài))、即無損壞信息或錯誤信息。在此錯誤信息可以視覺和/或聽覺方式被輸出、例如作為顯示屏上的文字信息或作
為報警首。為了避免異常的、僅短時間作用的干擾就已觸發(fā)報警信號，只有當(dāng)在規(guī)定數(shù)量的計算出的差異圖中低于有效差異值的閾值時才發(fā)出報警信號。為此相互比較在多個時刻計算出的差異圖，當(dāng)僅可在唯一的差異圖5中表明遮擋和隨之而來的過少數(shù)量的有效差異值，而在所有其它分析出的數(shù)據(jù)中卻存在足夠數(shù)量的差異值時，不發(fā)出報警信號。圖2示意性示出所使用的具有一個右側(cè)鏡頭7和一個左側(cè)鏡頭8的立體攝像機I以及光學(xué)自診斷的狀態(tài)信息的輸出示意圖。立體攝像機I借助鏡頭7和8以及圖像傳感器拍攝待觀察的目標(biāo)空間的兩個部分圖像2和3，這兩個部分圖像應(yīng)互補為一個立體圖像。立體圖像的建立在此通過包含在立體攝像機I中的用于實施匹配方法以及計算差異值的分析單元來進行。通過同樣包含在立體攝像機系統(tǒng)中的顯示單元9發(fā)出報警信號。拍攝時可能的錯誤在圖2下面部分中示出。在第一種情況下，兩個鏡頭、即右側(cè)鏡頭7和左側(cè)鏡頭8干凈、未被遮擋并且照明充足。在此情況下作為光學(xué)自診斷狀態(tài)沒有錯誤信息發(fā)出。在第二種情況下，鏡頭7或8之一被遮擋。在此情況下上面已經(jīng)說明過的方法未確定出所需數(shù)量的有效差異值，以致光學(xué)自診斷發(fā)出錯誤信息作為狀態(tài)顯示。在第三種情況下，兩個鏡頭7和8都被遮擋，因此在此也發(fā)出錯誤信息。在第四種情況下，鏡頭8被污染，因此在此也發(fā)出錯誤信息，因為匹配方法4因污染不能識別足夠多的相互對應(yīng)的像素。在未示出的、兩個鏡頭7和8都被污染的情況下也是如此。借助差異值5可區(qū)分全局錯誤(例如完全遮擋以及基于較差的光照度出現(xiàn)的圖像錯誤)和局部錯誤(例如部分遮擋)。也可關(guān)于其特性一即是否因遮擋而存在亮度錯誤或傳感器錯誤一來識別這些錯誤。無效差異值的分布和頻率可用作全局錯誤和局部錯誤出現(xiàn)的測度。當(dāng)大量無效差異值集中在一個空間范圍中時，則那里例如基于鏡頭局部被遮擋而存在局部錯誤。當(dāng)無效差異值數(shù)量多且均勻分布在圖像中時，則為全局錯誤、例如完全遮擋。 當(dāng)立體攝像機I的功能通過上述方式受到影響時，立體攝像機可停止活動并且因此釋放的計算功率可用于診斷。在診斷中例如可借助各個部分圖像2、3和/或立體圖像定位局部遮擋、例如被污染的鏡頭。除了計算出的差異值之外，還可存儲像素相互對應(yīng)的概率。借助該概率又可推導(dǎo)出增大像素正確相配難度的全局或局部錯誤，例如大量的低對應(yīng)概率表明較差的照明或過弱的對比度。隨后可基于自診斷期間獲得的信息這樣設(shè)置攝像機系統(tǒng)，使得對設(shè)定進行改變，以便消除所確定的錯誤。所述改變可包括自動亮度調(diào)節(jié)、重新校準(zhǔn)、激活自動清潔系統(tǒng)亦或關(guān)閉立體圖像功能和單圖像拍攝。作為改變設(shè)定的替換方案，通過上述自診斷方法所確定的錯誤的存在可作為必要的標(biāo)準(zhǔn)在添加其它信息的情況下用于導(dǎo)入其它檢測方法。其它檢測方法也可以觸發(fā)報警信號。這些其它檢測方法例如可包括傳統(tǒng)的基于單圖像的自診斷方法。
權(quán)利要求
1.用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法，所述攝像機系統(tǒng)用于拍攝分別由至少兩個部分圖像(2、3)獲得的立體圖像，該方法包括下述步驟 a)借助攝像機系統(tǒng)從不同角度拍攝目標(biāo)空間的至少一個第一部分圖像(2)和與該第一部分圖像(2)互補的至少一個第二部分圖像(3)； b)根據(jù)所述部分圖像中相互對應(yīng)的像素之間的視差由第一部分圖像(2)和第二部分圖像(3)建立深度圖像，其中確定差異值作為用于視差的測度； c)確定深度圖像的有效差異值(6)的數(shù)量，其中有效差異值被定義為為所述部分圖像(2,3)的兩個相互對應(yīng)的像素而求得的差異值，所述像素明確地或至少以規(guī)定的概率被識別為是相互對應(yīng)的； d)根據(jù)所確定的有效差異值的數(shù)量發(fā)出報警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，深度圖像是差異圖，該差異圖通過實施匹配方法(4)建立，在匹配方法中通過將第一部分圖像(2)的像素分配給第二部分圖像(3)中相對應(yīng)的像素來確定差異值作為用于兩個部分圖像(2、3)相對應(yīng)的像素之間的視差的測度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將有效差異值的數(shù)量與預(yù)定的閾值進行比較，其中當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定的閾值時發(fā)出報警信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，設(shè)置安裝階段，在安裝階段中校準(zhǔn)用于攝像機系統(tǒng)自診斷的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在安裝階段中這樣進行校準(zhǔn)，S卩，借助測試目標(biāo)求出有效差異值的平均數(shù)量，其中借助這樣求出的有效差異值的數(shù)量計算閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，通過將在安裝階段中求出的有效差異值的平均數(shù)量與一個大于O的因數(shù)相乘來計算閾值。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，從不同角度同時拍攝目標(biāo)空間的所述至少兩個部分圖像(2、3)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述匹配方法(4)包括傅立葉變換。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在一個時間段上計算并且相互比較多個差異圖(5)，其中只有在規(guī)定數(shù)量的計算出的差異圖(5)中低于有效差異值的預(yù)定的閾值時才發(fā)出報警信號。
10.攝像機系統(tǒng)，用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，包括具有至少兩個鏡頭(7、8)和圖像傳感器的用于拍攝所述至少兩個部分圖像(2、3)的立體攝像機(I)、用于建立深度圖像和用于計算差異值的分析單元以及用于發(fā)出報警信號的輸出單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的攝像機系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機系統(tǒng)是計人數(shù)系統(tǒng)或其它具有自動圖像分析裝置的監(jiān)測系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于攝像機系統(tǒng)的光學(xué)自診斷的方法以及一種用于實施這種方法的攝像機系統(tǒng)。所述方法包括下述步驟拍攝分別由至少兩個部分圖像(2、3)獲得的立體圖像；建立深度圖像、即通過計算出的差異值形成的差異圖(5)；確定差異圖(5)的有效差異值數(shù)量并且根據(jù)確定的有效差異值數(shù)量發(fā)出報警信號。用于實施這種方法的裝置包括具有至少兩個鏡頭(7、8)和圖像傳感器的立體攝像機(1)、分析單元和顯示單元。
文檔編號H04N13/00GK103026720SQ201180036430
公開日2013年4月3日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者M·宋, B·洛耶夫斯基 申請人:黑拉許克聯(lián)合股份有限公司