用于求取檢測區(qū)域的圖像信息的尤其用于車輛的攝像機(jī)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于求取檢測區(qū)域的圖像信息的尤其用于車輛的攝像機(jī)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般而言，由控制裝置根據(jù)周圍環(huán)境亮度W不同的曝光時(shí)間讀取攝像機(jī)系統(tǒng)的圖 像傳感器，W便避免欠曝光或過曝光。
[0003] 因此，在白天時(shí)曝光時(shí)間通常非常短；然而因此可能出現(xiàn)不再連續(xù)檢測僅僅短時(shí) 發(fā)光的光源、尤其脈沖光源，尤其當(dāng)讀取時(shí)間位于光源的脈沖持續(xù)時(shí)間的量級中或下時(shí)。因 此，在車輛領(lǐng)域中的攝像機(jī)系統(tǒng)中，L邸的脈沖頻率約為90至lOOHz，圖像傳感器的讀取時(shí) 間在白天時(shí)位于0. 1msW下。
[0004] 為了防止由攝像機(jī)系統(tǒng)檢測的LED的閃爍，在DE10 2010 024 415 A1中提出圖 像傳感器持續(xù)地或連續(xù)地W最大讀取時(shí)間檢測入射光。將暫停時(shí)間選擇得小于要檢測的光 脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間，使得傳感器不"忽視"任何光脈沖，在所述暫停時(shí)間中圖像傳感器不 將入射到其上的光轉(zhuǎn)換成電信號或圖像傳感器不是光敏感的。為了不使傳感器過曝光或者 不使傳感器飽和，設(shè)置衰減濾波器或遮光板，其中因?yàn)樵谝雇頃r(shí)比在白天時(shí)更少的光落到 傳感器上，所W必須根據(jù)光情況（在白天時(shí)或在夜晚時(shí)）匹配衰減濾波器或遮光板。
[0005] 在該種解決方案中不利是，在攝影機(jī)系統(tǒng)中需要附加的模塊來分別根據(jù)光情況改 變遮光板或者衰減濾波器。
[0006] DE10 2005 033 863A1示出一種圖像拍攝系統(tǒng)，其中除攝像機(jī)W外設(shè)置福射傳 感器，所述福射傳感器求取圖像場景的平均亮度水平并且將其與由攝像機(jī)拍攝的圖像的亮 度進(jìn)行比較。福射傳感器也通過更長的讀取時(shí)間感知脈沖光源。如果得到兩個(gè)亮度之間的 差異，則輸出W下警告信號；指示駕駛員在顯示器顯示中存在缺陷；使攝像機(jī)的曝光階段 和脈沖光源的接通階段同步或通過相應(yīng)更長的曝光區(qū)域替代在顯示器上顯示的圖像的區(qū) 域。
[0007] 在該種解決方案中不利是，需要必須與攝像機(jī)同步的另一福射源，由此增加制造 開銷和成本開銷。
[000引DE698 08 024T2描述了用于產(chǎn)生具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的視頻信號的另一種方 法和圖像拍攝設(shè)備。所述系統(tǒng)也稱作高動(dòng)態(tài)范圍圖像化DR)，其中借助不同的參數(shù)調(diào)節(jié)、尤 其借助不同的曝光時(shí)間依次產(chǎn)生圖像，從而隨后可W由不同亮度的圖像區(qū)域建立優(yōu)化的圖 像，其方式是，例如由較長曝光的圖像負(fù)責(zé)暗區(qū)域而由較短曝光的圖像負(fù)責(zé)較亮區(qū)域。在 此，可W直接不同地調(diào)節(jié)所輸出的圖像信號的彼此相繼的帖，從而產(chǎn)生不同的帖的序列。為 此，固定地調(diào)節(jié)不同的曝光時(shí)間并且隨后分析處理圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，在具有由多個(gè)傳感器像素組成的像素布置的圖像傳感器前方設(shè)有具 有不同的濾波器像素的濾波器掩膜（Filtermaske)。濾波器像素具有不同的傳輸特性；在 此作為傳輸特性首先通?？紤]W下特征；使入射光部分不穿過，即吸收或反射。不同的傳輸 特性優(yōu)選表示所穿過的強(qiáng)度的不同衰減。
[0010] 濾波器掩膜具有第一和第二濾波器像素，所述第一和第二濾波器像素具有不同的 傳輸特性、尤其不同的衰減，所述第一和第二濾波器像素W規(guī)律的或不規(guī)律的布置或者柵 格設(shè)置在傳感器像素前方。在此，例如第一濾波器像素是完全不衰減的或是弱衰減的而第 二濾波器像素是較強(qiáng)衰減的。
[0011] 一方面，該可W通過第二濾波器像素構(gòu)造為灰濾波器（Graufilter)實(shí)現(xiàn)，所述灰 濾波器在重要相關(guān)的波長范圍中分別按份額地或按比例地衰減入射光，例如分別為入射強(qiáng) 度的四分之一或一半。對此替代地，例如也可W通過偏振濾波器實(shí)現(xiàn)所述衰減，其因此例如 衰減沒有偏振的入射光的強(qiáng)度的一半。但基本上也能夠?qū)崿F(xiàn)波長選擇性衰減，例如通過顏 色濾波器，其因此僅僅使重要相關(guān)的波長范圍的光穿過而使其他波長范圍衰減。
[0012] 在此，圖像傳感器上的優(yōu)選相同構(gòu)造的傳感器像素的像素布置劃分成各個(gè)傳感器 區(qū)域，例如=個(gè)第一傳感器像素和一個(gè)第二傳感器像素，其中具有在前連接的第一濾波器 像素的W下稱作第一傳感器像素的傳感器像素和具有在前連接的較強(qiáng)衰減的第二濾波器 像素的W下稱作第二傳感器像素的傳感器像素相鄰地或者相互鄰接地設(shè)置。因此，在入射 光強(qiáng)度相等時(shí)由第一傳感器像素輸出的第一像素信號的信號強(qiáng)度大于由第二傳感器像素 輸出的第二像素信號的信號強(qiáng)度。
[0013] 此外，W不同的讀取時(shí)間或者曝光時(shí)間讀取圖像傳感器。有利地，借助分配給不同 曝光時(shí)間的兩個(gè)或多個(gè)子序列構(gòu)造多模式攝像機(jī)調(diào)節(jié)。因此，在雙模式攝像機(jī)調(diào)節(jié)中，產(chǎn)生 具有各個(gè)第一帖的第一子序列和由第二帖組成的第二子序列，所述第一帖分別分配給較短 的第一曝光時(shí)間，所述第二帖分別分配給較大的第二曝光時(shí)間。有利地，所述子序列交替， 如由多模式攝像機(jī)調(diào)節(jié)已知的那樣，所述多模式攝像機(jī)調(diào)節(jié)尤其也可W應(yīng)用于皿R(高動(dòng) 態(tài)化圍）攝像機(jī)系統(tǒng)。
[0014] 在分析處理時(shí)，將具有較短曝光時(shí)間的較弱衰減的第一像素信號與具有較長曝光 時(shí)間的較強(qiáng)衰減的第二像素信號進(jìn)行比較。尤其進(jìn)行傳感器區(qū)域的第一和第二像素信號之 間的比較，即優(yōu)選相互鄰接的傳感器像素的傳感器區(qū)域。為此，例如可W首先由一個(gè)傳感器 區(qū)域的第一和第二像素信號形成平均值，所述平均值然后考慮用于所述比較。
[0015] 在比較時(shí)，考慮不同的衰減因數(shù)和不同的曝光時(shí)間。該例如可W通過借助固定校 正因數(shù)的校正實(shí)現(xiàn)。因此，在通過第二濾波器像素相對于第一濾波器像素衰減了因數(shù)0.5 W及具有因數(shù)2的曝光時(shí)間的比例的簡單情形中，在沒有考慮基本噪聲或者傳感器噪聲的 情況下并且在沒有過飽和的情形下應(yīng)求取大致相同的信號強(qiáng)度，即求取通過曝光在傳感器 像素中產(chǎn)生的電荷量。
[0016] 在此，本發(fā)明基于W下設(shè)想：將來自相鄰或者相互鄰接的具有不同衰減和不同曝 光時(shí)間的傳感器像素的像素信號彼此比較，W便求取短時(shí)的強(qiáng)度變化、尤其強(qiáng)度增大，其在 較長的曝光時(shí)間中檢測到然而在較短的曝光時(shí)間中檢測不到。因此，尤其可W在具有較大 的曝光時(shí)間的測量中檢測到由于第一曝光時(shí)間的短的讀取時(shí)間可能沒有檢測到的脈沖光 源一-例如LED的光脈沖。因此，首先可W通過比較求取所述強(qiáng)度量值。隨后，當(dāng)所述比較 示出或指示不存在重要相關(guān)的強(qiáng)度增大時(shí)，對于進(jìn)一步的圖像處理而言可W有利地僅僅使 用來自具有較短曝光時(shí)間的像素信號的圖像信號。
[0017] 與例如在皿R中不同地，所述比較因此優(yōu)選首先用于探測借助短的曝光的圖像信 號中的可能錯(cuò)誤，在所述皿R中有意識地接收來自多個(gè)模式或者曝光時(shí)間的信息來構(gòu)造圖 像信號。與在皿R中不同的是，尤其也將一個(gè)像素區(qū)域的不同強(qiáng)度衰減的像素信號的比較 與不同曝光時(shí)間的比較進(jìn)行組合。
[0018]濾波器掩膜可W是規(guī)律的或沒有規(guī)律的。其可W規(guī)律地覆蓋例如每第四個(gè)像素。 可W設(shè)置無規(guī)律性，W便避免通過由在所檢測的圖像中垂直運(yùn)動(dòng)的光點(diǎn)（在自身車輛的垂 直俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)）引起的系統(tǒng)錯(cuò)誤。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)W下一些優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 可W探測例如LED的短時(shí)的光信號、尤其光脈沖，即使其脈沖持續(xù)時(shí)間位于較短 的曝光時(shí)間的量級中或下。然而，可W實(shí)現(xiàn)高的信號質(zhì)量并且因此高的圖像質(zhì)量，其方式 是，為此使用較弱衰減的或尤其未經(jīng)衰減的、具有短的曝光時(shí)間的像素信號；因此，通過附 加的測量或者具有較長的曝光時(shí)間的第二模式可W實(shí)現(xiàn)僅僅一個(gè)比較，所述僅僅一個(gè)比較 用于避免由沒有檢測到脈沖光源引起的錯(cuò)誤或者差錯(cuò)。
[0021] 因此，因?yàn)榈诙鞲衅飨袼鼗旧嫌糜谒霰容^，所W可W將像素區(qū)域中的第二 傳感器像素的數(shù)量選擇得更小并且因此必要時(shí)不顯著地?fù)p害未經(jīng)衰減的或較弱衰減的第 一傳感器像素的分辨率。
[0022] 濾波器掩膜尤其也可W用于攝像機(jī)系統(tǒng)的補(bǔ)充功能。因此，具有較強(qiáng)衰減的第二 濾波器像素例如可W充當(dāng)偏振濾波器，所述偏振濾波器補(bǔ)充地用于重要相關(guān)的功能。所述 功能例如可W是夜視設(shè)備，其中輸出由所檢測的對象反射的經(jīng)偏振的IR福射，其中第二濾 波器像素與所述偏振協(xié)調(diào)并且優(yōu)選無顯著衰減地允許如此反射的光穿過。因此，該種攝像 機(jī)系統(tǒng)可W在白天運(yùn)行中使用用于比較的第二濾波器像素來求取短時(shí)的強(qiáng)度增大而在夜 晚運(yùn)行中在周圍環(huán)境的主動(dòng)照明時(shí)用作偏振濾波器來選擇性證實(shí)所反射的福射。
[0023]因此，可W實(shí)現(xiàn)一種多功能攝像機(jī)系統(tǒng)，其能夠在沒有額外硬件開銷或沒有顯著 的額外硬件開銷的情況下實(shí)現(xiàn)短時(shí)的光脈沖的探測。
[0024]相應(yīng)地，提出一種根據(jù)本發(fā)明的用于求取圖像信息的方法。此外，根據(jù)本發(fā)明也提 出具有該種攝像機(jī)系統(tǒng)的車輛。
【附圖說明】
[0025] 圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的攝像機(jī)系統(tǒng)的車輛；
[0026] 圖2示出濾波器掩膜和圖1中的圖像傳感器的俯視圖；
[0027] 圖3示例性示出到達(dá)不同傳感器像素上的福射強(qiáng)度的時(shí)間變化