CN102088553A - 对移动物体成像的成像仪和成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对移动物体成像的成像仪和成像系统。提供了一种图像系统，具有图像传感器、滤色镜、不可见光滤镜、存储器和控制器。图像传感器具有第一成像区域和第二成像区域，其捕获在第一成像区域和第二成像区域上移动的光学图像。在第一成像区域上装备滤色镜。在第二成像区域上装备不可见光滤镜。控制器基于第一成像区域或第二成像区域捕获的图像确定光学图像是否对应于预定的条件。图像传感器捕获光学图像，其穿过滤色镜，输出彩色图像；捕获光学图像，其穿过不可见光滤镜，输出不可见光图像。在控制器确定光学图像对应于预定条件的情况下，在光学图像对应于预定条件之前控制器从存储器中取回在一特定时期捕获的图像，将取回的图像存储在存储介质中。

Description

对移动物体成像的成像仪和成像系统

技术领域

本发明涉及一种拍照移动物体并存储所拍图像的成像系统。

背景技术

日本已审专利申请公开No.H02-38997揭示了一种扫描移动中车辆的登记号的车辆牌照号扫描系统。该车辆牌照号扫描系统包括照相机和在每个驾驶线路装备的位置传感器。当位置传感器探测到车辆时，成像指令被发送给装备于驾驶线路上方对应于位置传感器的照相机。

但是在这种结构中，必须在每个驾驶线路都装备照相机，因此当观测多条线路时照相机的费用增加。另外，给每个驾驶线路装备照相机时，因为照相机视角被限制，车辆的移动不能被完全地记录。进一步地，在给每个驾驶线路装备照相机的结构中，照相机相互合作并考虑到他们各自的视角被安放。因此，设立照相机的费用增加。

日本专利申请公开No.2001-257923揭示了一种具有多个光学系统同时捕获多个图像的成像仪。该成像仪包括长焦镜头、广角镜头及图像传感器。也就是，成像仪有两个光学系统。通过长焦镜头的光学图像被捕获于图像传感器成像区域的上半部分。通过广角镜头的光学图像被捕获于图像传感器成像区域的下半部分。成像仪同时捕获长焦图像和广角图像。

但是在有两个光学系统的成像仪中，每个光学系统的视角根据物体的距离而确定。因此必须根据成像仪与物体的距离而设计该成像仪。预定设计限制制约了成像仪的聚焦区域。此外，两个光学系统增加了成像仪的成本。

发明内容

本发明的目标是提供一种用一个照相机记录移动中车辆的运动及捕获移动中车辆的高清晰度图像的成像系统。

本发明的另一个目标是提供一种同时捕获多个物体并具有一个有多种不同结构的光学系统的简单成像仪。

成像系统具有图像传感器、滤色镜、不可见光滤镜、存储器及控制器。图像传感器具有第一成像区域及不同于第一成像区域的第二成像区域，图像传感器捕获在第一成像区域和第二成像区域移动的光学图像。在第一成像区域上装备滤色镜。在第二成像区域上装备不可见光滤镜。存储器存储通过图像传感器捕获的图像。控制器从存储器取回图像并将取回的图像存储在存储介质中，并确定光学图像是否对应于基于被第一成像区域或第二成像区域捕获图像的预定条件。图像传感器捕获光学图像，所述图像通过滤色镜，输出彩色图像；捕获光学图像，所述图像通过不可见光滤镜，输出不可见光图像。在控制器确定光学图像对应于预定条件的情况中，控制器在光学图像对应于预定条件之前从存储器取回捕获一特定周期的图像，将取回的图像存储在存储介质中。

附图说明

本发明的目标和优点将通常通过以下结合附图的描述被更好的理解，其中：

图1是根据本发明第一实施例的第一成像系统的框图；

图2是第一成像单元的部分剖视图；

图3示出了通过第一成像单元捕获的图像；

图4是路线变换记录处理的流程图；

图5是路线变换初始化处理的流程图；

图6是路旁交通记录处理的流程图；

图7是路旁交通初始化处理的流程图；

图8是车辆颜色记录处理的流程图；

图9是车辆颜色初始化处理的流程图；

图10是车辆家族记录处理的流程图；

图11是车辆家族初始化处理的流程图；

图12是根据本发明第二实施例的第二成像系统的框图；

图13是第二成像单元的部分剖视图；

图14是根据本发明第三实施例的第三成像系统的框图；

图15是第三成像单元的部分剖视图。

具体实施方式

本发明以下参考附图中所示实施例进行说明。图1-3示出了根据本发明第一实施例的第一成像系统。

第一成像系统100包括被安置用来拍照物体的第一客户端200，及与第一客户端200分离提供的中央控制器300。第一客户端200包括第一成像仪210，计算器220，车辆探测器230，近红外线光源240，记录器250及通信器260。

中央控制器300包括中央通信器310，警报器320，中央记录器330及中央计算器340。

第一成像仪210包括作为成像光学系统的第一成像镜头211，作为图像传感器的第一CCD 212，作为不可见光滤镜的第一可见光阻挡滤镜213，第一偏光器214，作为滤色镜的第一红外线阻挡滤镜215，及光程长度校准滤镜216。

成像镜头211具有光圈和焦距，其提供深的景深以便第一成像仪210能够深焦拍摄。也就是，调焦镜头211能同时聚焦存在于距离第一成像仪210从10米到100米无论何处的物体。

第一CCD 212具有超过一百万像素的多个像素。第一CCD 212的第一成像表面217为矩形，捕获通过成像镜头211的光学图像。第一CCD212被装备于第一客户端200中并被配置，以便第一成像表面217的纵向方向对应于作用于第一客户端200上的重力方向。第一成像表面217通过垂直于重力方向的线被对分为上半和下半。第一成像表面217的上半为近红外线成像区域218，下半为可见光成像区域219。在近红外线成像区域218和可见光成像区域219两者上都提供光学图像。第一CCD 212同时捕获被提供于近红外线成像区域218和可见光成像区域219两者上的光学图像。第一CCD 212在预定周期中重复捕获光学图像，例如，一秒内10次，以便CCD 212输出10帧每秒运动图像至计算器220和记录器250。捕获的帧率可以按需要适当确定。

第一偏光器214是仅透射具有预定偏光状态光线的光学滤镜。第一可见光阻挡滤镜(近红外线滤镜)213不透射可见光；其是不可见光滤镜和仅透射近红外线光线的光学滤镜。第一偏光器214附属于第一CCD 212以便其覆盖近红外线成像区域218的整个表面。第一可见光阻挡滤镜213附属于第一偏光器214的表面，其位于成像镜头211旁边，以便其覆盖第一偏光器214和近红外线成像区域218的整个表面。

第一红外线阻挡滤镜215是不透射红外线光，但透射其他光的滤色镜。光程长度校准滤镜216是校准穿过光的光程长度和透过各种波长光线的光学滤镜。光程长度校准滤镜216附属于第一CCD 212以便其覆盖可见光成像区域219的整个表面。第一红外线阻挡滤镜215附属于光程长度校准滤镜216的表面，其位于成像镜头211旁边，以便其覆盖光程长度校准滤镜216和可见光成像区域219的整个表面。考虑到第一可见光阻挡滤镜213、第一偏光器214及第一红外线阻挡滤镜215的厚度和折射率，配置光程长度校准滤镜216的厚度和折射率，以便通过相加第一红外线阻挡滤镜215的光程长度和光程长度校准滤镜216的光程长度所获得的光程长度等于通过相加第一可见光阻挡滤镜213的光程长度和第一偏光器214的光程长度所获得的光程长度。

例如，第一成像仪210被装备于高速公路的驾驶线路之上用于拍照从远距离驶近的车辆和当车辆在驾驶线路内移动时监控车辆。呈现在第一成像表面217的光学图像的垂直方向通过拍照镜头211被翻转以便匹配物体的垂直方向。因此，当物体例如驶近客户端200的车辆位于较远的距离时，车辆的光学图像被第一成像表面217下半部中的可见光成像区域219捕获。当驶近客户端200的车辆位于较近的距离时，车辆的光学图像呈现在第一成像表面217上半部中的近红外线成像区域218中。从而，第三客户端600拍照位于较远距离的物体并输出彩色图像，拍照位于较近距离的物体并输出红外图像(见图3)。

车辆探测器230是被装备于第一成像仪210视角中的环形线圈并位于路面下方用于探测通过车辆。

近红外线光源240被装备于一个位置上以便其能够照明移动中车辆和光学图像呈现在近红外线成像区域218上的物体。其位置，例如，是在驾驶线路或路肩其中之一上方的自由滑动门(free-flow gate)上。

计算器220从车辆探测器230接收车辆探测信号并从第一CCD 212接收动态图像，随后处理图像。由计算器220执行的图像处理包括线路变换记录处理、路旁交通记录处理、车辆颜色记录处理，及车辆家族记录处理。这些处理的说明已经省略因为其已在第一实施例中描述。在这些记录处理中，计算器200生成驾驶员的静态图像和在近红外线成像区域218上捕获的汽车登记牌，并将静态图像发送到记录器250。

记录器250是包括例如硬盘或DRAM半导体存储器设备的存储器，临时存储由第一成像仪210发送的移动图像和由计算器220发送的静态图像。

通信器260通过有线或无线电信号连接于中央控制器300。其确定是否存储在记录器250中的静态图像和动态图像对应于预定条件，其发送对应图像到中央控制器300。预定条件在下文中进行描述。

中央通信器310接收静态图像和动态图像，并将其都发送到中央记录器330。此外，当中央通信器从通信器260接收静态或动态图像时其发送警报信号到警报器320。

中央记录器330是例如硬盘、存储器等存储其从中央通信器310接收的静态和动态图像两者的存储设备。

警报器320包括发声的扬声器、产生警报图像的显示器、或当其从中央通信器310接收警报信号时闪亮的指示器灯。

中央计算器340扫描被包括在静态图像中的汽车登记牌上的汽车登记号，确定是否其对应于预定的监控号码。

线路变换记录处理在下文中参考图4和5进行描述。

当第一客户端200开始拍照图像时线路变换记录处理由计算器220执行。

在步骤S401中，执行线路变换初始化处理。线路变换初始化处理选择被第一成像仪210拍照的图像中的驾驶线路区域，分配线路号给选择的驾驶线路区域，随后从动态图像中提取一帧。图像的驾驶线路区域是被驾驶线路占用的区域。线路变换初始化处理的细节在下文中描述。应当注意驾驶线路是车辆在其内驾驶的由白线或黄线作边界的公路上的区域。捕获是从动态图像中提取出一帧的处理。第0帧是线路变换初始化处理中的帧。

在步骤S402中，线路变换参数“m”用0初始化。线路变换参数m指示观测到的车辆变换线路次数的数字。

在步骤S403中，帧号参数“n”用1初始化。帧号参数n指示帧号并被从第一帧到最后一帧递增地分配给动态图像的每一帧。

在步骤S404中，编号为n+1和n+2的帧是从动态图像捕获的。帧号n+2是在帧号n+1被捕获的预定周期后被捕获的。例如，预定周期是100毫秒。

在步骤S405中，“P”是帧号n+1与帧号0或n之间的差，“Q”是帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，如果某一帧中像素的值不同于该帧的预定周期跟随帧中的对应像素值则该某一帧的像素值被提取。具有不同值的像素对应于移动物体，也就是，物体在某一帧的捕获和预定周期后不同帧的捕获之间的周期内移动。

在步骤S406中，差P和Q以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差P和Q计算出逻辑乘法R。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声(noise)并被删除。根据以二进制化的差P和Q计算出的逻辑乘法R，指明了包括在某一帧和其后预定周期跟随帧中的移动物体。这种标准处理是标记操作。

在步骤S407中，计算线路号和步骤406中标记的移动物体被定位于其中的驾驶线路区域。这明确了移动物体被定位于其中的驾驶线路。

在步骤S408中，从由第一成像仪210输出的动态图像捕获帧。随后，对每个后来捕获的帧，帧号参数n增加1。总共三帧在步骤S408被捕获。也就是，两帧在步骤S404中被捕获，另一帧在步骤S408中被捕获。因此，最后捕获的帧是帧号n+2，直接在帧n+2之前被捕获的帧的帧号是n+1，直接在帧n+1之前被捕获的帧的帧号是n。

在步骤S409中，“S”被计算为帧号n+1与帧号n之间的差，“T”是帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，如果移动物体从某一帧的捕获时刻起移动直到预定时间后不同的帧被捕获，移动物体被探测。

在步骤S410中，差S和T以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差S和T计算出逻辑乘法U。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据用二进制化的差S和T计算出的逻辑乘法U，如果移动物体包括在某一帧和其后预定时间后跟随的另一帧中，则移动物体被标记。

在步骤S411中，计算线路号和步骤410中标记的移动物体被定位于其中的驾驶线路区域。这指明了移动物体目前被定位于其中的驾驶线路。

在步骤S412中，确定是否在步骤S407中计算的线路号不同于在步骤S411中计算的线路号。如果他们不同，处理进入步骤S413。如果他们相同，处理进入步骤S414。

在步骤S413中，线路变换参数m增加1。因为当步骤S412中的线路号是不同的，其指示移动物体变换了驾驶线路。

在步骤S414中，确定是否线路变换参数m大于或等于最大线路变换参数mMAX。最大线路变换参数mMAX是移动物体被允许变换线路次数的最大值，在开始线路变换记录处理之前由用户确定。在线路变换参数m大于或等于最大线路变换参数mMAX的情况下，处理进入步骤S415，否则处理返回步骤S408。

在步骤S415中，从由第一成像仪210输出的动态图像中捕获多个帧。确定帧捕获间隔和捕获总数以便记录移动物体的所有线路变换。在当前实施例中，每0.1秒捕获10帧。

在步骤S416中，步骤S415中捕获的所有帧通过通信器260发送到中央控制器300。在中央控制器300中，中央记录器330存储所有接收到的帧。之后，处理结束。

接下来，以下描述线路变换初始化处理。

在步骤S501中确定驾驶线路区域，该驾驶线路区域是第一成像仪210所拍图像中的驾驶线路所占的区域。当计算器200产生线来分割驾驶线路时驾驶线路区域变得明显。路肩也被识别为驾驶线路以便当车辆行驶到路肩上时能够被探测。

在步骤S502中，号码被分配给选定的驾驶线路区域。在当前实施例中，如图3中所示，有近红外线光拍照车辆的驾驶线路的右肩被分配线路号L1，有近红外线光拍照车辆的最右边驾驶线路被分配线路号L2，位于驾驶线路L2左边的驾驶线路被分配线路号L3，最左边没有车辆的驾驶线路被分配线路号L4。

在步骤S503中，从动态图像中抽取一帧。不存在移动物体的驾驶线路提前被拍照，这样移动物体能够容易的被探测到。随后，处理结束。

根据线路变换记录处理，变换线路许多次该次数大于或等于最大线路变换参数mMAX的车辆自动被拍照和记录。

路旁交通记录处理在以下参考图6和7进行描述。当第一客户端200准备好开始拍照图片时由计算器220执行路旁交通记录处理。

在步骤S601中，执行交通初始化处理。交通初始化处理分配线路号给驾驶线路区域，设置最大路旁通过参数mMAX，从动态图像中抽取一帧，随后，识别路肩。交通初始化处理的细节将在下文进行描述。在当前处理中，最大路旁通过参数mMAX是移动物体能够通过路肩次数的最大数；但更准确地，其是最大周期并由用户确定。第0帧是在交通初始化处理中捕获的帧。

在步骤S602中，查找参数“m”用数值零进行初始化。查找参数m是观测到的移动物体通过路肩的次数，但更准确地其为最大周期。

在步骤S603中，帧号参数“n”用1进行初始化。帧号参数n被递增地分配给动态图像中从第一帧到最后一帧的每帧，并指示帧号。

在步骤S604中，帧号n+1和n+2从动态图像中捕获。帧号n+2在帧号n+1捕获的预定周期后捕获。例如，预定周期是100毫秒。

在步骤S605中，帧号n+1与帧号0或n之间的差“P”，及帧号n+2与帧号n+1之间的差“Q”被测量。因此某一帧的像素值被探测，该像素值不同于该帧后以预定周期跟随的帧的像素值。具有不同值的像素对应于移动物体，也就是，物体从某一帧被捕获的时刻移动预定周期。

在步骤S606中，差P和Q以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差P和Q计算出逻辑乘法R。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据以二进制化的差P和Q计算出的逻辑乘法R，如果移动物体包括在某一帧和其后预定周期跟随帧的中则移动物体被指明。

在步骤S607中，帧号参数“n”增加1。

在步骤S608中，从由第一成像仪210输出的动态图像捕获帧。执行步骤S608后，捕获三帧。也就是，两帧在步骤S604中捕获另一帧在S608中捕获。因此，最后捕获的帧是帧号n+2，直接在帧n+2之前被捕获的帧的帧号是n+1，直接在帧n+1之前被捕获的帧的帧号是n。

在步骤S609中，“S”被分配为帧号n+1与帧号n之间的差，“T”被分配为帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，移动物体是从某一帧被捕获的时刻起直到从动态图像中提取出一帧的经历预定周期移动的物体。

在步骤S610中，差S和T以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差S和T计算出逻辑乘法U。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据用二进制化的差S和T计算出的逻辑乘法U，如果移动物体包括在某一帧和其后预定时间后跟随的另一帧中，则移动物体被标记。

在步骤S611中，帧号参数“n”增加1。

在步骤S612中，确定是否移动物体在路肩上。基于在步骤S610中标记的移动物体是否存在于对应于路肩的帧的驾驶线路区域中而作出该确定。在移动物体存在于路肩上的情况下，处理进入步骤S613。否则返回步骤S608。

在步骤S613中，因为在步骤S612中，在路肩上探测到移动物体，查找参数m增加1。

在步骤S614中确定是否查找参数m大于或等于最大路旁通过参数mMAX。在整个预定周期捕获帧，以便移动物体在路肩上的时间周期能够通过计算移动物体在肩上被拍照的帧数确定。在查找参数m大于或等于最大路旁通过参数mMAX的情况下，处理进入步骤S615，否则返回步骤S608。

在步骤S615中基于通过车辆探测器230发送的信号，确定是否移动物体处于将被拍照的拍照点。车辆探测器230包括环形线圈并被装备于拍照点。当计算器220接收到来自环形线圈的信号时确定移动物体被置于拍照点。当移动物体处于拍照点时处理进入步骤S616，否则返回步骤S608。

在步骤S616中，从由第一成像仪210输出的动态图像中捕获多个帧。确定帧捕获间隔和捕获总数以便记录移动物体的所有线路变换。在当前实施例中，每0.1秒捕获10帧。

在步骤S617中，步骤S616中捕获的所有帧通过通信器260发送到中央控制器300。之后，处理结束。

接下来，以下描述交通初始化处理。

在步骤S701中选择驾驶线路区域，该驾驶线路区域是第一成像仪210所拍图像中的驾驶线路所占的区域。计算器200用图像处理识别分割驾驶线路的黄色和白色线。路肩被识别为一条驾驶线路以便当车辆行驶到路肩上时能够被探测。随后号码被分配给选定的驾驶线路区域。在当前实施例中，线路号L1被分配给位于包含以近红外线光拍照的车辆的驾驶线路的右肩，线路号L2被分配给包含以近红外线光拍照的车辆的最右边驾驶线路，线路号L3被分配给位于驾驶线路L2左边的驾驶线路，线路号L4被分配给最左的驾驶线路(见图3)。

在步骤S702中，获得最大路旁通过参数mMAX。

在步骤S703中，从动态图像中抽取一帧。不存在移动物体的空驾驶线路提前被拍照，这样移动物体能够容易的被探测到。

在步骤S704中，包括路肩的区域被识别为路旁区域。随后，处理结束。

根据路旁交通记录处理，变换线路的次数大于或等于最大线路变换参数mMAX的车辆自动被拍照和记录。

车辆颜色记录处理在以下参考图8和9进行描述。当第一客户端200开始拍照图片时由计算器220执行车辆颜色记录处理。

在步骤S801中，执行车辆颜色初始化处理。车辆颜色初始化处理建立被探测的车辆颜色。车辆颜色初始化处理的细节将在下文进行描述。被探测的车辆颜色由用户确定。

在步骤S802中，帧号参数“n”用0值进行初始化。帧号参数n指示帧号，被递增地分配给动态图像中从第一帧到最后一帧的每帧。

在步骤S803中，编号n+1和n+2的帧从动态图像中捕获。帧号n+2在帧号n+1捕获的预定周期后被捕获。例如，预定周期是100毫秒。

在步骤S804中，“P”代表帧号n+1与帧号n之间的差，而“Q”是帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，如果某一帧的像素值不同于该帧后以预定周期跟随的帧的像素值，则该帧的像素值被探测。具有不同值的像素对应于在某一帧的捕获时刻起到预定周期后不同的帧被捕获的时间之间移动的移动物体。

在步骤S805中，差P和Q以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差P和Q计算出逻辑乘法R。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据以二进制化的差P和Q计算出的逻辑乘法R，包括在某一帧和其后预定周期跟随帧中的移动物体被指明。

在步骤S806中，为了计算包含颜色信息的颜色识别图像C，帧号n+1被加至逻辑乘法R，其基于被标记的移动物体计算。

在步骤S807中，确定是否移动物体的颜色对应于目标颜色。目标颜色是随后查找的目标车辆的颜色。在移动物体的颜色对应于目标颜色的情况下，处理进入步骤S808，否则处理转到步骤S802。

在步骤S808中，从由第一成像仪210输出的动态图像捕获帧。在步骤S808捕获的帧是彩色图像。因此，彩色图像存储在记录器250中，以便能够识别移动物体的颜色。

在步骤S809中，帧号参数“n”增加1。

在步骤S810中，从由第一成像仪210输出的动态图像捕获帧。执行步骤S810后，捕获四帧。也就是，三帧在步骤S803和步骤S808中被捕获，第四帧在S810中被捕获。以下描述的处理用最近捕获的三帧来执行。此后，最后捕获的帧是帧号n+2，直接在帧n+2之前被捕获的帧的帧号是n+1，直接在帧n+1之前被捕获的帧的帧号是n。

在步骤S811中，“S”代表帧号n+1与帧号n之间的差，“T”代表帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，如果移动物体从某一帧的捕获时刻起移动直到预定时间后不同的帧被捕获，移动物体被选定。

在步骤S812中，差S和T以预定门限值二进制化。之后用二进制化的差S和T计算出逻辑乘法U。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据用二进制化的差S和T计算出的逻辑乘法U，如果移动物体包括在某一帧和其后预定时间后跟随的帧中，则移动物体被标记。

在步骤S813中基于通过车辆探测器230发送的信号，确定移动物体是否位于拍照点。车辆探测器230，其包括环形线圈，被定位于拍照点。当计算器220接收到来自环形线圈的信号时确定移动物体被置于拍照点。当移动物体被探测到处于拍照点时处理进入步骤S814，否则返回步骤S809。

在步骤S814中，从由第一成像仪210输出的动态图像中捕获多个帧。确定帧捕获间隔和捕获帧数以便记录移动物体的所有线路变换。在当前实施例中，每0.1秒捕获10帧。

在步骤S815中，步骤S814中捕获的所有帧通过通信器260发送到中央控制器300。之后，处理结束。

接下来，以下描述车辆颜色初始化处理。

在步骤S901中，用户设置被探测的车辆颜色。车辆颜色用HSV(色调、饱和度、色度、亮度(brightness)、浅淡(lightness)、数值)、RGB(红、绿、蓝)等进行设置。用户设置颜色后，处理结束。

根据车辆颜色记录处理，具有目标车辆颜色的车辆自动被拍照和记录。

车辆家族记录处理在以下参考图10和11进行描述。当第一客户端200开始拍照图片时由计算器220执行车辆家族记录处理。

在步骤S1001中，执行车辆家族初始化处理。车辆家族初始化处理设置车辆家族和最大车辆家族参数mMAX，从动态图像中抽取一帧。车辆家族初始化处理的细节将在下文进行描述。最大车辆家族参数mMAX是对应于期望的车辆家族(目标车辆家族)的用于捕获移动物体的帧的数量，由用户确定。第0帧是在车辆家族初始化处理中捕获的帧。

在步骤S 1002中，查找参数“m”用0进行初始化。查找参数m指示对应于目标车辆家族的移动物体被拍照的次数。

在步骤S1003中，帧号参数“n”用1进行初始化。帧号参数n，其指示帧号，被增加1地分配给动态图像中从第一帧到最后一帧的每帧。

在步骤S1004中，帧号n+1和n+2从动态图像中捕获。帧号n+2在帧号n+1捕获的预定周期后捕获。例如，预定周期是100毫秒。

在步骤S1005中，“P”代表帧号n+1与帧号n之间的差，“Q”代表帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，如果某一帧的像素值不同于该帧后以预定周期跟随的帧的像素值，则该帧的像素值被探测。具有不同值的像素对应于移动物体，也就是，物体在某一帧的捕获时刻起到预定周期后不同的帧被捕获的时间之间移动。

在步骤S1006中，差P和Q以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差P和Q计算出逻辑乘法R。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据以二进制化的差P和Q计算出的逻辑乘法R，如果移动物体包括在某一帧和其后预定周期跟随的帧中则移动物体被指定。

在步骤S1007中，帧号参数“n”增加1。

在步骤S1008中，从由第一成像仪210输出的动态图像捕获帧。执行步骤S1008后，捕获三帧。也就是，两帧在步骤S1004中捕获，第三帧在S1008中捕获。此后，最后捕获的帧是帧号n+2，直接在帧n+2之前被捕获的帧的帧号是n+1，直接在帧n+1之前被捕获的帧的帧号是n。

在步骤S1009中，帧号参数“n”增加1。

在步骤S1010中，“S”代表帧号n+1与帧号n之间的差，“T”代表帧号n+2与帧号n+1之间的差。因此，如果移动物体在某一帧的捕获时刻起到预定周期后不同的帧被捕获的时间之间移动，则移动物体被探测。

在步骤S1011中，差S和T以预定门限值二进制化。之后，用二进制化的差S和T计算出逻辑乘法U。根据具有预定门限值的二进制，不代表移动物体的像素被认为是信号噪声并被删除。根据用二进制化的差S和T计算出的逻辑乘法U，如果移动物体被探测到包括在某一帧和其后预定时间后跟随的帧中，则移动物体被标记。

在步骤S1012中，确定是否移动物体对应于目标车辆家族。基于一帧中的图像做出在步骤S1010中标记的移动物体是否对应于目标车辆家族的确定。在移动物体对应于目标车辆家族的情况下，处理继续至步骤S1013。否则处理至步骤S1014。

在步骤S1013中，当在步骤S1012中移动物体被探测到对应于目标车辆家族时，查找参数m增加1，因为在步骤S1012中确定移动物体对应于目标车辆家族。

在步骤S1014中确定查找参数m是否大于或等于最大车辆家族参数mMAX。在计算移动物体被捕获的帧数之后，如果计算出来的帧数大于或等于最大车辆家族参数mMAX，则确定移动物体对应于目标车辆家族。此处理增加了探测目标车辆家族的准确性。在查找参数m大于或等于最大车辆家族参数mMAX的情况下，处理进入步骤S1015，否则返回步骤S1008。

在步骤S1015中基于通过车辆探测器230发送的信号，确定是否移动物体位于拍照点。车辆探测器230包括环形线圈并被装备于拍照点。当计算器220接收到来自环形线圈的信号时确定移动物体位于拍照点。当移动物体位于拍照点的情况下处理进入步骤S1016，否则返回步骤S1008。

在步骤S1016中，从由第一成像仪210输出的动态图像中捕获多个帧。确定帧捕获间隔和捕获总数以便记录移动物体的所有线路变换。在当前实施例中，每0.1秒捕获10帧。

在步骤S1017中，步骤S1016中捕获的所有帧通过通信器260发送到中央控制器300。之后，处理结束。

接下来，以下描述车辆家族初始化处理。

在步骤S1101中，用户设置被探测的车辆家族。

在步骤S1102中，获得最大车辆家族参数mMAX。

在步骤S1103中，从动态图像中抽取一帧。不包括移动物体的驾驶线路提前被拍照以便移动物体能够容易的被探测到。之后，处理结束。

根据车辆颜色记录处理，对应于期望车辆家族的车辆被自动拍照和记录。

当前实施例监控车辆的移动并通过捕获移动车辆生成高清晰度图像。

注意，当前实施例通过产生分开拍照镜头211光学轴的线将图像区域等分为近红外线成像区域218和可见光成像区域219，但是，基于拍照条件一个成像区域可以在损失另一个成像区域的情况下增加。

以下描述图12和13所示的本发明的第二实施例。第二实施例中与第一实施例相同的结构用同样的数字指示，其说明被省略。

第二成像系统400包括被装备在用来拍照物体的位置的第二客户端500，及与第二客户端500分离装备的中央控制器300。

第二客户端500包括第二成像仪510、计算器220、车辆探测器230、近红外线光源240、记录器250及通信器260。

第二成像仪510包括作为成像光学系统的成像镜头211、作为图像传感器的第二CCD512和第三CCD515、作为不可见光滤镜的第二可见光阻挡滤镜516、第二偏光器517、作为滤色镜的第二红外线阻挡滤镜514及半透半反镜513。

第二CCD512和第三CCD515具有超过一百万像素数量的多个像素。第二成像表面519和第三成像表面520为矩形并分别被装备于第二CCD512和第三CCD515上，其上捕获通过成像镜头211的光学图像。

第二CCD512配置于第二客户端500中，以便拍照镜头211光学轴的方向平行于第二成像表面519短边的方向，作用于第二客户端500上的重力的方向处于与第二成像表面519垂直的方向。第三CCD515配置于第二客户端500中，以便拍照镜头211光学轴的方向垂直于第三成像表面520，作用于第二客户端500上的重力的方向处于与第三成像表面520的短边平行的方向。第二成像表面519是可见光成像区域，第三成像表面520是近红外线成像区域。第二和第三CCD512和515同时捕获入射在第二和第三成像区域519和520上的光学图像，第二和第三成像区域519和520是可见光成像区域519和近红外线成像区域520。第二和第三CCD512和515输出10帧/秒动态图像到计算器220和记录器250。

第二偏光器517是仅透射预定偏光状态光线的光学滤镜，其附于第三CCD515上以便覆盖近红外线成像区域520的整个表面。

第二可见光阻挡滤镜516是仅透射近红外线光和不可见光的光学滤镜。第二可见光阻挡滤镜516装备于第二偏光器517靠近成像镜头211侧，以便其覆盖第二偏光器517的整个表面。

第二红外线阻挡滤镜514是不透射红外线光但透射其他光的光学滤镜，被装备于第二CCD512旁边以便其覆盖可见光成像区域519的整个表面。配置第二红外线阻挡滤镜514的厚度和折射率指标，以便第二红外线阻挡滤镜514的光程长度等于通过第二可见光阻挡滤镜516的光程长度与第二偏光器517的光程长度相加得到的光程长度。

半透半反镜513装备于拍照镜头211和第二及第三CCD 512和515之间的光学路径上，以便与拍照镜头211的光学轴形成45度角。半透半反镜513反射入射光的一半并透射一半。来自穿过拍照镜头211的远处物体的光被半透半反镜513反射到可见光成像区域519上。来自近处物体的光穿过半透半反镜513被透射到近红外线成像区域520上。可见光成像区域519和近红外线成像区域520正交于光学路径。

根据这些结构，第二CCD 512捕获远处物体的彩色图像，第三CCD515捕获近处物体的红外线图像(见图3)。

根据当前实施例，使用小的便宜的图像传感器。另外，一个图像传感器中不需要装备多个滤镜。

以下描述图14和15所示的本发明的第三实施例。第三实施例中与第一实施例相同的结构用同样的数字指示，其说明被省略。

第三成像系统900包括被装备于物体的拍照位置的第三客户端600，及与第三客户端600分离装备的中央控制器300。

第三客户端600包括第三成像仪610、计算器220、车辆探测器230、近红外线光源240、记录器250及通信器260。

第三成像仪610包括作为成像光学系统的成像镜头211、作为图像传感器的第四CCD 612和第五CCD 615、第二偏光器517、用于划分光学路径的作为棱镜的分光镜813。

装备第四CCD 612和第五CCD 615以便他们的从成像镜头211和涂层表面818的光程长度彼此相等。

第四CCD 612和第五CCD 615具有超过一百万像素的多个像素。第四成像表面619和第五成像表面620是矩形并分别被装备于第四CCD612和第五CCD 615上，在第四成像表面619和第五成像表面620上捕获穿过成像镜头211的光学图像。第四成像表面619和第四成像表面620具有相同的纵横比、面积和像素数。

第四CCD 612被装备于第三客户端600中以便拍照镜头211光学轴的方向平行于第四成像表面619的短边，作用于第三客户端600上的重力的方向垂直于第四成像表面619和第五成像表面620。第五CCD 615被配置于第三客户端600中以便拍照镜头211光学轴的方向垂直于第五成像表面620，作用于第三客户端600上的重力的方向平行于第五成像表面620的短边。第四成像表面619是可见光成像区域，第五成像表面620是近红外线成像区域。第四和第五CCD 612和615同时捕获入射在第四和第五成像区域619和620上的光学图像，其为可见光成像区域519和近红外线成像区域520。第四和第五CCD 612和615输出10帧/秒动态图像到计算器220和记录器250。

第二偏光器517是仅透射预定偏光状态光线的光学滤镜，其附于第五CCD615上以便覆盖近红外线成像区域520的整个表面。

分光镜813是具有四面基面的四边形棱镜，由直角棱镜813a和813b结合在一起制成。直角棱镜813a和813b与三角形棱镜具有相同形状，包括直角三角形的顶和底表面及四边形的侧面。该侧面是矩形的结合面，其不与顶和底表面形成直角。直角棱镜813a和813b之一的结合面具有反射可见光并透射近红外线光的矩形涂层表面818。也就是，直角棱镜813a和813b的结合面用他们之间的涂层表面818结合在一起。分光镜813位于光路径上以便涂层表面818面对拍照镜头211，第四和第五CCD612和615的成像表面的光路径入射到涂层表面818。

从拍照镜头211入射到分光镜813上的光被分成可见光和近红外线光。可见光由涂层表面818反射到第四CCD 612上。近红外线光穿过涂层表面818透射到第五CCD 615上。可以不需要装备可见光阻挡滤镜和红外线阻挡滤镜，因为涂层表面818划分可见光和近红外线光。

根据这些结构，第四CCD 612捕获远处物体的彩色图像，第五CCD615捕获近处物体的近红外线图像(见图3)。

例如，第三成像仪610被装备于高速公路的驾驶路线之上以监控在驾驶线路中的移动车辆并拍照从远距离驶近的车辆。入射到第四和第五成像表面619和620上的光学图像的垂直方向被反向以便其匹配进入拍照镜头211的物体的垂直方向。因此，当移动物体，例如驶近第三客户端600的车辆，从较远的距离被探测到时，驶近车辆的光学图像形成于可见光成像区域619上。当车辆驶近第三客户端600，其到达较近距离时驶近车辆的光学图像形成于近红外线成像区域620。因此，第三客户端600输出位于较远距离物体的彩色图像，输出位于较近物体的红外线图像。请参考图3。

车辆探测器230是被装备于第三成像仪610视角中的环形线圈并位于路面下方用于探测通过车辆。

计算器220从车辆探测器230接收车辆探测信号之后，处理从第四和第五CCD 612和615接收的动态图像。计算器220在图像处理期间执行线路变换记录处理、路旁交通记录处理、车辆颜色记录处理，及车辆家族记录处理。这些处理的说明已在第一实施例中描述因而此处省略。在这些记录处理中，计算器200捕获驾驶员和在近红外线成像区域620上形成的汽车登记牌的图像，生成静态图像，并将静态图像发送到记录器250。

根据当前实施例，为了生成高清晰度的图像，使用小的便宜的图像传感器来监控车辆的移动及捕获动态车辆的光学图像。

另外，一个图像传感器中不需要装备多个滤镜。因为半透半反镜的光接收表面的背面能够反射光线，其会引起恶化，半透半反镜可能引起光学图像的一些恶化。但是，分光镜613防止光学图像的恶化并节约装备可见光阻挡滤镜和红外线阻挡滤镜的费用。

注意，光程长度校准滤镜可以被装备于第四CCD 612和分光镜613之间。光程长度校准滤镜校准到第四CCD 612的光程长度，以便从涂层表面或拍照镜头211到第四CCD 612的光程长度与从涂层表面或拍照镜头211到第五CCD 615的光程长度相同。这种结构节约了校准光程长度的费用。

注意，在所有实施例中图像传感器不限于CCD，可以是CMOS等。CCD的像素数可以不限于多于一百万像素。拍照频率可以不限于10帧/秒。

近红外线成像区域520和可见光成像区域519可以不具有相同的纵横比、面积和像素数，相反可以具有不同的纵横比、面积和像素数。

当前实施例中环形线圈用于车辆的探测；但是，以下处理可以代替环形线圈而使用。通过计算CCD 212上的车辆的光学图像的速度和方向、基于速度和方向计算对应于拍照点其驶入近红外线成像区域中区域的时间探测车辆的位置，以便移动物体被近红外线光拍照。

车辆探测器230可以不是环形线圈，但可以用能够探测车辆位置的传感器替代，例如红外线传感器或声波传感器。

成像系统能够监控果实而代替车辆。其能够基于含糖量选择果实代替基于颜色选择车辆。另外，其能够代替车辆家族而基于果实的种类或尺寸分类果实。

此外，图像系统能够代替车辆而监控包裹。其能够根据目的地、尺寸和形状分类包裹。

尽管此处已经参考附图描述了本发明的实施例，显然本领域技术人员可以在不脱离本发明范围内做出多种修改和变换。

本公开涉及到包含于日本专利申请No.2009-234303(申请于2009年10月8日)，2009-234339(申请于2009年10月8日)和2009-234340(申请于2009年10月8日)的主题特别地整体参考结合于此。

Claims (31)

1.一种成像系统，包括：

图像传感器，其具有第一成像区域和不同于第一成像区域的第二成像区域，其捕获在第一成像区域和第二成像区域上移动的光学图像；

滤色镜，装备于第一成像区域上；

不可见光滤镜，装备于第二成像区域上；

存储器，其存储被所述图像传感器捕获的图像；

控制器，从所述存储器取回图像并将取回的图像存储在存储介质中，基于第一成像区域或第二成像区域捕获的图像确定光学图像是否对应于预定的条件；

所述图像传感器捕获穿过滤色镜的光学图像，输出彩色图像；捕获穿过不可见光滤镜的光学图像输出不可见光图像；

在所述控制器确定光学图像对应于预定条件的情况下，所述控制器在光学图像对应于预定条件之前的一特定周期从所述存储器取回捕获的图像，将取回的图像存储在存储介质中。

2.根据权利要求1的成像系统，进一步包括：探测器，探测光学图像是否从第一成像区域或第二成像区域移动到各自的其它区域，其中在所述控制器确定光学图像对应于预定条件并且所述探测器探测到光学图像从一个区域移动到另一个区域的情况下，所述控制器在对应于预定条件的光学图像移动到其它区域之前的一特定周期从所述存储器取回捕获的图像，将取回的图像存储在存储介质中。

3.根据权利要求1的成像系统，其中所述图像传感器捕获从第一成像区域移动到第二成像区域的光学图像，及

所述控制器基于彩色图像确定光学图像是否对应于预定的条件，在光学图像对应于预定的条件的情况下所述控制器将不可见光图像存储在存储介质中。

4.根据权利要求3的成像系统，其中在光学图像对应于预定的条件的情况下所述控制器将不可见光图像和彩色图像存储在存储介质中。

5.根据权利要求1的成像系统，其中控制器实质上将所述图像传感器的视角划分为多个可视区域，在光学图像重复的从一个可视区域移动到另一个可视区域的情况下，所述控制器确定光学图像对应于预定条件。

6.根据权利要求1的成像系统，其中在光学图像穿过所述图像传感器的视角内的预定点的情况下，所述控制器确定光学图像对应于预定条件。

7.根据权利要求1的成像系统，其中在光学图像具有预定颜色的情况下，所述控制器确定光学图像对应于预定条件。

8.根据权利要求1的成像系统，其中在光学图像具有预定形状的情况下，所述控制器确定光学图像对应于预定条件。

9.根据权利要求1的成像系统，其中第一成像区域和第二成像区域装备于一个图像传感器上。

10.根据权利要求1的成像系统，其中所述图像传感器包括第一图像传感器和第二图像传感器，在第一图像传感器上提供第一成像区域并在第二图像传感器上提供第二成像区域。

11.一种车辆监控系统，包括：

图像传感器，其具有固定视角并位于公路旁边、第一成像区域和不同于第一成像区域的第二成像区域，其捕获在第一成像区域和第二成像区域上在一个方向上移动的光学图像；

滤色镜，装备于第一成像区域上；

不可见光滤镜，装备于第二成像区域上；

存储器，存储通过所述图像传感器捕获的图像；

控制器，从所述存储器取回图像并将取回的图像存储在存储介质中，以及基于在第一成像区域或第二成像区域任一个上捕获的捕获图像，确定车辆的光学图像是否穿过所述图像传感器的视角内的预定区域；

所述图像传感器捕获光学图像，其穿过所述滤色镜，输出彩色图像；及捕获光学图像，其穿过所述不可见光滤镜，输出不可见光图像；

在所述控制器确定车辆的光学图像穿过所述图像传感器的视角内的预定区域的情况下，所述控制器从所述存储器取回在光学图像对应于预定条件之前的一特定周期内捕获的图像，并将取回的图像存储在存储介质中。

12.一种车辆监控系统，包括：

图像传感器，其具有固定视角并位于公路旁边，其具有第一成像区域和不同于第一成像区域的第二成像区域，以及其在第一成像区域和第二成像区域中捕获在一个方向上移动的光学图像；

滤色镜，装备于第一成像区域上；

不可见光滤镜，装备于第二成像区域上；

存储器，存储通过所述图像传感器捕获的图像；以及

控制器，从所述存储器取回图像并将取回的图像存储在存储介质中，实质上将所述图像传感器的视角划分为多个可视区域，基于在第一成像区域或第二成像区域任一个上捕获的图像，确定车辆的光学图像是否从一个可视区域移动到另一个可视区域；

所述图像传感器捕获光学图像，其穿过所述滤色镜，输出彩色图像；

所述图像传感器捕获光学图像，其穿过所述不可见光滤镜，输出不可见光图像；

在所述控制器确定车辆的光学图像重复的从一个可视区域移动到另一个可视区域的情况下，所述控制器从所述存储器取回在光学图像对应于预定条件之前的一特定周期内捕获的图像，并将取回的图像存储在存储介质中。

13.一种成像仪，包括：

图像传感器，其具有第一成像区域和不同于第一成像区域的第二成像区域，其在第一成像区域和第二成像区域上捕获在一个方向上移动的光学图像；

滤色镜，装备于第一成像区域上；及

不可见光滤镜，装备于第二成像区域上。

14.根据权利要求13的成像仪，其中所述图像传感器捕获从第一成像区域移动到第二成像区域的光学图像。

15.根据权利要求13的成像仪，其中图像传感器是矩形形状的并配置在成像仪中，以便所述图像传感器的纵向平行于重力的方向，

所述不可见光滤镜装备于在重力方向上的通向所述图像传感器上半部分的光路径上，

所述滤色镜装备于在重力方向上的通向所述图像传感器下半部分的光路径上，

所述图像传感器的上半部分将光学图像转换为不可见光图像，及

所述图像传感器的下半部分将光学图像转换为彩色图像。

16.根据权利要求13的成像仪，进一步包括：半透半反镜，装备于从物体通向所述图像传感器的光路径上，以及其中所述图像传感器具有彩色图像传感器，其是第一成像区域，及不可见光图像传感器，其是第二成像区域，所述半透半反镜向彩色图像传感器反射物体图像的远侧以及向不可见光图像传感器透射物体图像的近侧。

17.根据权利要求16的成像仪，进一步包括拍照镜头，其把物体图像指向所述图像传感器，其中彩色图像传感器装备于成像仪中以便其成像表面平行于拍照镜头的光学轴，及不可见光图像传感器装备于成像仪中以便其成像表面垂直于拍照镜头的光学轴。

18.根据权利要求13的成像仪，其中彩色滤镜不透射红外线光。

19.根据权利要求13的成像仪，其中不可见光滤镜不透射可见光。

20.根据权利要求13的成像仪进一步包括偏光器，其装备于穿过所述不可见光滤镜的光路径上。

21.根据权利要求20的成像仪，其中所述彩色滤镜的光程长度与所述不可见光滤镜和所述偏光器的光程长度相同。

22.根据权利要求20的成像仪，进一步包括光程长度校准滤镜，其装备于穿过所述彩色滤镜的光路径上，其中所述光程长度校准滤镜的光程长度与所述偏光器的光程长度相同。

23.根据权利要求22的成像仪，其中光程长度校准滤镜装备于所述彩色滤镜和所述图像传感器之间。

24.根据权利要求13的成像仪，进一步包括拍照镜头，其为将物体图像指向所述图像传感器的泛焦镜头。

25.一种成像仪，包括：

彩色图像传感器，其捕获可见光；

不可见光图像传感器，其捕获不可见光；及

分光镜，装备于从物体到所述彩色图像传感器和所述不可见光图像传感器的光路径上，其具有反射可见光并透射不可见光的涂层表面；

所述彩色图像传感器和所述不可见光图像传感器捕获物体从远侧移动到近侧对应于从所述彩色图像传感器移动到所述不可见光图像传感器的光学图像。

26.根据权利要求25的成像仪，其中所述分光镜通过附加的棱镜形成，在棱镜的任一附加表面上提供涂层表面。

27.根据权利要求25的成像仪，其中所述彩色图像传感器装备于成像仪中，以便其成像表面平行于光学路径，所述不可见光图像传感器装备于成像仪中，以便其成像表面垂直于光学路径。

28.根据权利要求25的成像仪，进一步包括泛焦拍照镜头，其将物体图像指向所述图像传感器。

29.根据权利要求25的成像仪，进一步包括偏光镜，其装备于从所述分光镜到所述不可见光图像传感器的光路径上。

30.根据权利要求25的成像仪，进一步包括光程长度校准滤镜，其装备于从所述分光镜到所述彩色图像传感器的光路径上，以及其中所述光程长度校准滤镜校准从涂层表面到所述彩色图像传感器的光程长度和从涂层表面到所述不可见光图像传感器的光程长度以便长度相等。

31.根据权利要求25的成像仪，其中不可见光是近红外线光。

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