CN104280221B - 用于评价前照灯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于评价车辆前照灯(2)的方法，具有步骤：‑确定车辆前照灯(2)的照明强度分布和车辆前照灯(2)的在地面(9)上的光密度分布，‑至少根据所确定的、车辆前照灯(2)的照明强度分布来确定车辆前照灯(2)的在位于被照明的地面(9)内的物体(6)上的光密度分布，‑沿至少一条光轴(4、5a)确定物体(6)相对于地面(9)的对比度，以及‑根据地面(9)确定一个对比度分布，其中，通过比较该对比度分布内的对比度与预先规定的阈值对比度来确定可识别性线作为车辆前照灯(2)的评价准则。

Description

用于评价前照灯的方法

技术领域

本发明涉及一种用于根据在不同的路面状态下基于对比度对物体的可识别性来评价前照灯的方法。

背景技术

本申请人的公开文献DE 10 2009 024 961 A1建议一种用于评价前照灯的方法和设备，该公开文献特此明确地引入本申请的公开内容中。在这种情况下，车辆前照灯的光密度场借助在被照明的道路区域上设置的光密度测量照相机拍摄。该光密度测量照相机从上方的角度检测由道路表面反射的光并且根据数字图像传感器的图像点网屏确定解析的、根据光密度区分的网屏图像。在知晓照相机位置的几何尺寸以及物体和图像传感器的光学特性的情况下，从该网屏图像确定前照灯的照明强度场。利用该公开的方法和相应的设备用很少的时间花费来确定前照灯的高分辨的光密度场或者照明强度场或者光强度分布。

公开文献DE 101 46 786 A1公开了一种用于根据周围环境亮度和视程自动开关车辆的照明装置的系统。所述视程通过确定某个物体在至少两个离开该物体不同距离的位置处的对比度来确定。

公开文献DE 10 2008 011 699 A1公开了一种用于确定对于汽车运行重要的特征(例如车辆在路面上的高度、汽车的倾斜度或者路面的特性)的方法。将某个图案投影到路面上并且用照相机记录包含该图案的图像。根据该图案的几何失真以及对比度和/或亮度确定车辆的位置或路面的状态。

公开文献DE 10 2012 214 637 A1说明一种用于调整前照灯的照明特性的方法和设备。前照灯的光特性根据由照相机检测到的亮度和/或对比度来适配，以便较少甚或不再照射例如自眩目的区域。

根据专利文献DE 41 22 531 C2，确定车辆前方路面的由车辆前照灯实际产生的照明。照明情况以由路面或者由车辆前方物体反射的光的形式在车辆前方由前照灯照明的区域内检测。比较光强度的所测量的实际值与所存储的额定值。控制调整装置，以便使前照灯的照明与额定照明匹配。

公开文献DE 38 26 813 A1说明一种用于光分布的表示方法，其中比较两个车辆前照灯的光强度。利用各车辆前照灯产生带有光的场景。已知两个车辆前照灯中的一个车辆前照灯(即分析前照灯)的光强度。另一个车辆前照灯是不知晓光强度的要检验的前照灯。光强度比表明所获得的车辆前照灯照明强度之比。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种用于确定前照灯特征值的方法，其中该特征值根据前照灯的光特征、被照明的地面的状态以及在被照明区域背景前方基于对比度对物体的识别来确定。

该任务通过根据本发明的一种用于评价车辆前照灯的方法来解决。同时，车辆前照灯的发展允许在提高照明功率的同时产生复杂的、动态地取决于情况的照明图像。在这种情况下，车辆前照灯的适配越来越多地在尽可能最佳地识别目标冲突和尽可能最少地干扰其他参与道路交通的物体的情况下进行。为进一步优化车辆前照灯，本发明的方法提供一种基于识别的评价准则，该准则包括对不同地面的背景前方的物体的识别。

在第一步骤，确定车辆前照灯的照明强度分布E(x,y)。分布是指：在地面上的前照灯图像根据在车辆纵轴x上距前照灯的距离并且在沿车辆横轴y的延伸长度上变化并且以二维方式作为函数关系或者散点图描述。本发明能够以各种在现有技术中已知的变体方案执行，例如借助照明强度分布E(x,y)的非常麻烦的测向检测来进行。但是，该确定优选根据公开文献DE 10 2009 024 961 A1借助用于记录车辆前照灯的光密度分布L_地面(x,y)的方法和设备进行，所述公开文献的公开内容特此明确地被引用。在这种情况下能够以有利的方式由光密度测量照相机检测从地面反射的前照灯光并且由此确定光密度分布L_地面(x,y)。经由地面特定的光密度系数K_地面，i，光密度分布L_地面(x,y)可以被转变为车辆前照灯的与地面无关的、与另外可选的记录方法相比高分辨的照明强度分布E(x,y)。基于该照明强度分布E(x,y)，借助用于不同地面i的不同光密度系数K_地面，i能够确定地面特定的光密度分布L_地面，i(x,y)。不同的地面i通过不同的覆面(如不同的沥青种类或者混凝土)以及通过不同的状态(如干燥、潮湿或者积雪)表征。由此能够以有利的方式根据特征值“地面特定的光密度分布”就已在车辆开发期间附加地评价前照灯而无需大量测试驾驶。

在本发明的方法的下一步骤，确定至少部分地在被照明的地面内设置的物体的光密度分布L_物体(y,z)。这至少根据空间分辨的照明强度分布E(x,y)进行。所述物体是一个至少部分地位于车辆前照灯光的照射路径中并且由车辆前照灯照射的物体。车辆前照灯光的照射路径通过车辆前照灯在地面的平面内的空间分辨的照明强度分布E(x,y)以及通过以几何学方式定义的照射源(车辆前照灯)获知。光密度分布L_物体(y,z)现在在知晓物体的光密度系数K_物体的情况下可以被计算，其中，关于垂直于地面平面的物体平面计算光密度分布L_物体(y,z)。另外可选的方案是物体的光密度分布L_物体(y,z)还可以实验地通过另外的光密度测量确定，其中，该以计算方式的确定能够较快并且成本较低地进行，因为空间分辨的照明强度分布E(x,y)本来就是已知的，并且因为根据本发明优选不需要其他的尝试。在这种情况下，物体根据规定的光学特征选定。该光学特征包括反射度和反射特性。反射度是回射的光通量与射出的光通量之比，其中光通量Φ是在被照射面A上的照明强度E(Φ＝E*A)。物体具有小于10％(尤其小于5％)的小的反射度是有利的。反射特性理论上可以通过任一体系确定。但是优选朗伯特性，因为基于朗伯特性获得的光密度分布L_物体(y,z)能够在本方法的继续运行中更精确地确定对比度。朗伯特性基于朗伯定律，据此因透视效果而使具有变成平面的反射角的照射强度减小。因此，如果在物体上的反射独立于入射角几乎成圆形或者圆锥形进行，则存在朗伯特性。在考虑该光学特性的情况下在选择物体时，光密度系数K_物体作为选择准则添加或者在任何情况下都是已知的，因此能够以有利的方式省去实验确定。

除照明强度分布E(x,y)以外，其他的参数(如光散射、向前反射、物体的阴影和其他的光学技术影响)也可以引入光密度分布确定中。在这种情况下，物体除根据本发明优选地位于车辆前照灯的光锥内以外，还可以位于光锥的旁边或者前面。由此能够以有利的方式隐去直接的照明，仅观察间接的光学技术影响。

在下一步骤，沿一条光轴确定物体相对于地面的对比度。该对比度是一幅图像或者两个图像点之间的亮度变化的区分特征。对比度可以全局地或者局部地确定。遵循对车辆前照灯发展的理解，确定物体的可识别性的对比度。因此物体及其周围环境的局部亮度分布用于确定对比度。为了确定物体和地面的局部作为并排存在的可感觉到的点而引入所述光轴。该光轴通过以直线连接空间内的一个起点和另一个点定义。所述起点是车辆司机的一只眼睛或两眼之间的中点或者至少一个车辆前照灯。另外可选的方案是也可以为确定对比度而使用车辆司机的每只眼睛的各一条光轴，然而由此在识别增益提高不太多的情况下使得该确定显著复杂化。所述另一个点是在物体平面内物体的被照射面上的一点。该点尤其是物体的一个边缘点，其位于可从车辆看见的物体边缘上。如果现在延长该光轴，则该光轴与地面在地面平面内相交。从车辆出发，该边缘点的局部周围环境和与地面的交点的局部周围环境作为并排存在的周围环境被感觉到。由于这两个周围环境位于互相垂直的平面上，所以两者在原始的发射走向中被定位。如果光轴的起点是至少一个车辆前照灯，则该定位已经在确定物体的光密度分布时进行，这是因为光射线从车辆前照灯到边缘点的发射走向与该光轴相同。为简单近似，把与地面的交点的坐标(x,y)的已知照明强度E提高一个取决于交点和边缘点之间的距离的数值，以便获得边缘点处的照明强度。由此以有利的方式确定两个车辆前照灯的对比度，这是因为照明强度分布由两个车辆前照灯形成。在这种情况下，发射走向不必为两个车辆前照灯分别观察。光密度L_物体和L_地面，i从入射到物体和地面上的照明强度E与相应的光密度系数K_物体和K_地面，i的乘积产生。对比度c_物体，i作为光密度L_物体与L_地面，i的商确定。

如果假定光轴的起点近似真实地作为车辆司机两眼之间的中点，则考虑与地面的交点的至少两个坐标的已知照明强度E。第一个坐标由光轴从两眼之间的中点通过物体的边缘点直到地面的延长产生。第二个坐标由光轴从至少一个车辆前照灯通过物体的边缘点直到地面的延长产生并且对应于所述简单近似得出的交点。因此第一坐标的照明强度E可为地面提供，第二坐标的提高了一个取决于距离的数值的照明强度E可为物体提供。如所述，由此借助光密度系数k确定光密度L并且因而确定对比度c_物体，i。以有利的方式通过选择光轴的一个适宜的起点(例如一个基于视频的周围环境检测设备或者照相机)，可以接近真实地确定前照灯的重要特征，亦即物体在不同地面上的基于对比度的可识别性。边缘点和交点的周围环境可以以几何方式定义为具有规定形状和规定表面内容的表面。为了确定对比度c_物体，i，例如可以把在该表面上存在的光密度L取平均。同样可以把物体的整个例如取平均的光密度L与地面的整个相邻于物体边缘可感觉到的周围环境以及由此与地面的在由一个表面定义的周围环境内例如取平均的光密度L关联，以便确定对比度c_物体，i。除在规定的周围环境内求取光密度的平均值外，同样可以使用它们的最小值和/或最大值，以便确定对比度c_物体，i。在差的情况下，把光密度L_物体的最小值与第i种地面的光密度L_地面，i的最大值关联，这是因为在那里期望最小的对比度c_物体，i并且由此存在最大的适配需求。

在本发明的方法的最后的步骤中，确定至少一个二维对比度分布。在先前的步骤中，确定物体和地面之间的对比度。所述对比度汇集成一个对比度分布c_物体，i(x,y)并且转换到地面的平面上。如果一起包含物体的边缘点在z方向的高度，则确定一个三维对比度分布。此外选择一个阈值对比度c_阈值，其取决于研究的系统。如果如优选的那样研究某条道路的照明(如由车辆司机观察到的道路照明)，则阈值对比度c_阈值，人通过人的生理学的可识别性决定。也可能的是，这根据目标组的时效而变化。如果研究具有基于照相机的周围环境检测的驾驶辅助系统，则作为阈值对比度c_阈值，人其由一个图像评估单元以规定的概率还选择成不同的对比度c，该对比度可选地能够在识别概率中变化。在对比度分布c_物体，i(x,y)内辨别等于所选择的阈值对比度c_阈值的对比度c_物体，i。由此产生的线(或者在三维对比度分布的情况下的面)构成可识别性线作为要评价的车辆前照灯的评价参数。本发明的方法允许快速和低成本地以及接近真实或实际地并且非常灵活地确定车辆前照灯的特征值，其作为在不同地面上对物体的基于对比度的可识别性能够实现一种重要的特征化和车辆前照灯的相应的适配。

附图说明

本发明的其他细节在附图中借助示意表示的实施例说明。

附图中：

图1示出本发明的方法的流程图，

图2示出射线走向和平行于车辆纵轴的光轴的示意图，并且

图3示出在考虑不同地面的情况下可能的可识别性线。

具体实施方式

图1示出本发明的方法的一个示例性流程图。步骤S1通过明确引用已公开的专利申请DE 10 2009 024 961A1的用于评价前照灯的方法和设备而构成。在这种情况下，以传感器的方式借助未示出的光密度测量照相机检测所反射的车辆前照灯的光并且考虑已知的或确定的地面光密度系数K_地面来计算车辆前照灯的照明强度分布E(x,y)。根据下面的公式，该照明强度分布E(x,y)构成为用于根据针对地面i的光密度系数K_地面，i计算另外的针对地面i的光密度分布L_地面，i的基础。

L_地面，i(x,y)＝K_地面，i*E(x,y)

在步骤S2，在一种模型中计算物体的光密度L_物体，这里所述物体至少部分位于由车辆前照灯形成的光辐射路径内。该物体包括假想的、垂直于地面的、具有规定的反射特征的照射面。该面带有至少一个图像点，但是也可以包括在水平和竖直方向上的多个图像点，由此允许以实际物体的大小复制该实际物体。所述反射特征在该示例中由4％的反射度和根据朗伯定律的反射特性来表征。所述物体的光密度系数K_物体是已知的，可以通过实验确定或者由反射特性计算出。

在步骤S3，确定物体6和地面i之间的对比度c_物体，i。在本示例中，每次仅使用照明强度分布E(x,y)中的一个图像点，以便计算物体6的光密度分布L_物体(y,z)和地面9的光密度分布L_地面，i(x,y)。有经验的专业人员能够毫无问题地进行向多个图像点的扩展并且接着在所产生的光密度分布L_物体(y,z)和L_地面，i(x,y)中求出中值和极值。因为由于垂直于水平地面9的物体6的透视失真而使物体6的边缘区或边缘点10被感觉为与位于更下面的地面区域直接相邻，所以引入一条光轴。为更好地理解，在图2中以假想的结构示出本发明的构想框架。在这种情况下可以看见一个具有车辆前照灯2的车辆1和一个司机3。车辆前照灯2发出一个光锥5。该光锥5射到地面9上并且从那里以由光密度测量照相机检测到的光密度L_地面反射。物体6位于光锥5的辐射路径内。一条光轴4由点划线表示。司机3的光轴4的起点是司机3的眼睛之间的中点。光轴4从该起点延伸通过边缘点10并且在继续延伸中在交点7与地面9相交。光轴4确定由司机3感觉到的、边缘点10和交点7的相邻性。为计算对比度c_物体，i需要物体6的光密度L_物体和相应的第i种地面9的光密度L_地面，i。第i种地面的光密度L_地面，i借助上述公式从已知的光密度系数K_地面，i和照明强度E计算出。入射到地面9上的照明强度E从交点7确定，交点7构成在照明强度分布E(x,y)中查找到的照明强度E的坐标。如此确定的照明强度E借助光密度系数K_地面，i计算光密度L_地面，i。物体6的光密度L_物体类似地从已知的光密度系数K_物体和照明强度E确定。入射到物体6上的照明强度E不是通过司机3的光轴4、而是通过由车辆前照灯2的光轴5a形成的另外的交点8确定，交点8构成在照明强度分布E(x,y)中查找到的照明强度E的坐标。为确定另外的交点8，车辆前照灯2在该车辆前照灯2的起点和边缘点10之间的光轴5a延长直至地面9。把由此确定的照明强度E提高一个数值，该数值等于由于边缘点10和交点8之间的距离而使照明强度E减弱的量。因此边缘点10处的光密度L_物体是已知的。因为现在已知光密度L_物体和L_地面，i，所以计算出物体6和由司机3感觉到的周围环境之间的对比度c_物体，i。

c_物体，i＝L_物体/L_地面，i

在步骤S4，将如此计算的对比度c_物体，i转换为在地面9的平面内的二维对比度分布c_物体，i(x,y)。物体6的边缘点10在z方向上的高度同样可以作为坐标变化，此时产生三维对比度分布c_物体，i(x,y,z)。

在步骤S5，将对比度分布c_物体，i(x,y)与生理学阈值比较。这产生可以使人能够区分两个相邻亮度的边界对比度。该结果例如在图3中可以看到。可识别性线L1和L2非常相似并且区别主要在于距车辆1的距离，x＝0代表车辆前照灯2处。这表示地面的状态在L1处潮湿而在L2处干燥。可识别性线L3表示另一种类型的道路覆面。在三维构建对比度分布c_物体，i(x,y,z)的情况下产生可识别性面。

在过去车辆前照灯基于其照明强度分布(例如根据等照度线)来评价，而现在借助本发明的方法可以借助基于对比度的可识别性线来评价车辆前照灯的作用并且由此评价车辆前照灯的原始目标。

附图标记列表

1 车辆

2 车辆前照灯

3 司机

4 司机的光轴

5 光锥

5a 车辆前照灯的光轴

6 物体

7 交点

8 另外的交点

9 地面

10 物体上的边缘点

S1 确定L_地面(x,y)和E(x,y)

S2 确定L_物体(y,z)

S3 确定c_物体，i

S4 确定对比度分布c_物体，i(x,y)

S5 确定可识别性线

L1 用于道路覆面A的可识别性线，潮湿

L2 用于道路覆面A的可识别性线，干燥

L3 用于道路覆面B的可识别性线

Claims (8)

1.一种用于评价车辆前照灯(2)的方法，具有步骤：

-确定车辆前照灯(2)的照明强度分布和车辆前照灯(2)的在地面(9)上的光密度分布，

-至少根据所确定的、车辆前照灯(2)的照明强度分布来确定在被照明的地面(9)内设置的物体(6)的光密度分布，

-沿至少一条光轴(4、5a)确定物体(6)相对于地面(9)的对比度，以及

-根据地面(9)确定一个对比度分布，其中，通过比较该对比度分布内的对比度与预先规定的阈值对比度来确定可识别性线作为车辆前照灯(2)的评价准则。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，车辆前照灯(2)的照明强度分布在考虑地面(9)的光密度系数的情况下由通过设置在地面(9)上的光密度照相机确定的、车辆前照灯(2)在地面(9)上的光密度分布来确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，基于所确定的照明强度分布在考虑针对不同地面(9)的不同光密度系数的情况下确定不同地面(9)的光密度分布。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，物体(6)的光密度分布的确定除了空间分辨的照明强度分布外还考虑地面特定的向前反射和/或由物体(6)引起的阴影。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一条光轴(4、5b)通过一个起点和另一个点(10)定义，并且所述起点通过车辆司机(3)的眼睛或通过两眼之间的中点或者通过至少一个车辆前照灯(2)形成。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述对比度由物体(6)的局部最小光密度分布和地面(9)的局部最大光密度分布之比形成或者由物体(6)的局部平均光密度分布和地面(9)的局部平均光密度分布之比形成。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述阈值对比度是一个生理学阈值对比度，该生理学阈值对比度使人正好感觉到两个彼此相邻的亮度值之间的不同；或者所述阈值对比度是一个技术阈值对比度，该技术阈值对比度利用基于视频的周围环境检测单元能够以规定的感觉度区分两个彼此相邻的亮度值。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，物体(6)具有小于10％的反射度和/或根据朗伯定律的反射特性。