CN104919793A - 用于源谐振器的物体检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测源谐振器附近的外物的系统和方法，该源谐振器是无线能量转移系统的一部分。该无线能量转移系统可以是被用于对电动车辆的电池进行无线地充电的能量转移系统。组合或融合来自可见光相机和多区温度传感器的数据以确定诸如金属物体或动物之类的外物是否在源谐振器附近或紧邻于源谐振器。该系统基于是否检测到外物来控制被提供至源谐振器的电流以减少或抑制由源谐振器所发出的能量。该可见光相机可以是单色或彩色相机并且该温度传感器可以是红外相机或热电堆阵列。

Description

用于源谐振器的物体检测系统
技术领域
本公开一般涉及在无线能量转移系统中的源谐振器附近的外物检测，且尤其涉及用于组合或融合来自可见光相机和多区温度传感器的信息以检测源谐振器附近的外物的系统和方法。
背景技术
已知无线能量转移系统结合了包括被配置用于转移磁能的线圈的第一谐振器结构(源谐振器)以及同样包括被配置用于接收经无线传输的磁能的线圈的间隔开的第二谐振器结构(捕捉谐振器)。这种无线能量转移系统可被用于对储能设备(诸如电动车辆或混合动力车辆的电池)充电。在这种系统中，源谐振器可位于表面(例如车库的地板或停车场的表面)上或者可被嵌入到该表面中并且捕捉谐振器可被置于车辆上。
在这种无线能量转移系统的操作期间，停泊要被充电的车辆以使得捕捉谐振器通常对准在源谐振器的上方。源谐振器和捕捉谐振器被间隔近似车辆离地间隙的距离，该离地间隙是车辆底盘的底部与地面之间的典型间隙。在某些车辆应用中，离地间隙可以在从约10厘米(cm)到20cm的范围内。在这种布置中，源谐振器和捕捉谐振器之间的离地间隙空间典型地是足够大的以为外物(诸如铝汽水罐或钢工具)驻留在源谐振器上或附近提供空间。金属外物(诸如在源谐振器附近的这些)可减少谐振器的能量转移效率并且归因于外物的感应加热，可引起不期望的局部加热。源谐振器和捕捉谐振器之间的空间还可以是足够大的以允许小动物(例如狗或猫)来到谐振器之间。当无线能量转移系统正在操作时有动物在这些谐振器之间或紧邻于这些谐振器就可能会引起人们的担忧。可能期望针对外物监视源谐振器以及在源谐振器周围的区域并且控制无线能量转移系统以在检测到外物时阻止或修改系统操作。
已经提出了能够检测外物的无线能量转移系统，参见由Hall等人于2011年3月31日提交的美国专利申请号2011/074346。这些无线能量转移系统典型地依赖于检测由系统的操作所引起的外物的加热。
背景技术章节中所讨论的主题不应当只因为它在背景技术章节中提到而仅被认为是现有技术。类似地，背景技术章节中提及的或与背景技术章节的主题相关联的问题不应当被假设成已在现有技术中预先意识到的。在背景技术中的主题仅表示不同的方法，其本身也可能是发明。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了用于检测源谐振器附近的外物的系统。所述系统包括可见光相机，被安装成以便具有包括所述源谐振器的相机视场。所述相机被配置成输出指示由所述相机中的像素所检测到的可见光强度的图像数据。所述相机可具有多于100,000像素。所述系统还包括多区温度传感器，被安装成以便具有包括所述源谐振器并且类似于所述相机视场的传感器视场。所述传感器被配置成输出指示多个区中的每一个区的区温度的热数据。所述多区温度传感器可具有少于1000个区。所述系统进一步包括控制器，配置成：从所述相机接收可见光图像数据；确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图；在所述强度地图的一区域上指定一强度物体；从所述多区温度传感器接收所述热数据；确定被表征为热数据单元的阵列的热地图；在所述热地图的一区域上指定一热物体；当所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物；以及当检测到所述外物时控制被提供至所述源谐振器的电流。
所述相机可被进一步配置成输出指示可见光颜色的图像数据并且所述控制器可被进一步配置成确定被表征为色调数据单元的阵列的色调地图；在所述色调地图的一区域上指定色调物体；以及当所述色调物体、所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物。替代地或另外，所述控制器可被配置成确定被表征为饱和度数据单元的阵列的饱和度地图；在所述饱和度地图的一区域上指定饱和度物体；以及当所述饱和度物体、所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物。
所述可见光相机和所述多区温度传感器可被安装在车辆的下侧上。所述可见光相机和所述多区温度传感器可被安装成紧邻于一捕捉谐振器。
所述系统可进一步包括耦合至所述控制器的报警指示器，其有效用于在检测到所述外物时生成报警信号。
在本发明的另一个实施例中，提供了用于检测源谐振器附近的外物的方法。该检测是基于来自可见光相机和多区温度传感器的图像数据，所述可见光相机被安装成以便具有包括所述源谐振器的相机视场并且所述多区温度传感器被安装成以便具有包括所述源谐振器并且类似于所述相机视场的传感器视场。所述方法包括下列步骤：
从所述相机接收可见光图像数据。所述图像数据指示由所述相机中的像素所检测到的可见光强度。
确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图。每个强度数据单元具有基于由所述像素中的一个或多个所检测到的所述图像数据的强度特性的强度值。
在其中相对于参考强度地图具有显著的强度值的一簇强度数据单元存在的所述强度地图的一区域上指定一强度物体。
从所述多区温度传感器接收热数据。所述热数据包括多个区中的每一个区的区温度值。
确定被表征为热数据单元的阵列的热地图。每个热数据单元具有基于所述多个区中的一个或多个的温度特性的温度值。此步骤可包括下列附加步骤：基于至少一个区的区温度值来确定背景温度值；基于所述背景温度值和相应的区温度值之间的差别来确定每个区的温差值；以及基于所述温差值与温差阈值的比较来生成热二进制地图。
在其中相对于温度阈值具有显著的温度值的一簇热数据单元存在的所述热地图的一区域上指定一热物体。
当所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物。此步骤可包括确定所述外物的检测持续达长于持续时间阈值的时间的附加步骤。
当检测到所述外物时控制被提供至所述源谐振器的电流。
检测所述源谐振器附近的外物的所述方法可进一步包括下列步骤：
从所述相机接收可见光图像数据，其中所述图像数据进一步指示由所述相机中的像素所检测到的可见光颜色。
确定被表征为色调数据单元的阵列的色调地图。每个色调数据单元具有基于由所述像素中的一个或多个所检测到的所述图像数据的色调特性的色调值。
在其中相对于参考色调地图具有显著的色调值的一簇色调数据单元存在的所述色调地图的一区域上指定一色调物体。
当所述色调物体、所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物。
基于色调物体形状和色调物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述色调物体的色调数据单元的数量。
确定被表征为饱和度数据单元的阵列的饱和度地图。每个饱和度数据单元具有基于由所述像素中的一个或多个所检测到的所述图像数据的饱和度特性的饱和度值。
在其中相对于参考饱和度地图具有显著的饱和度值的一簇饱和度数据单元存在的所述饱和度地图的一区域上指定一饱和度物体。
当所述饱和度物体、所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物。
基于饱和度物体形状和饱和度物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述饱和度物体的饱和度数据单元的数量。
基于强度物体形状和强度物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述强度物体的强度数据单元的数量。
基于热物体形状和热物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述热物体的热数据单元的数量。
当检测到所述外物时生成报警信号。
根据本发明的又一实施例，提供了用于被配置成检测外物在源谐振器附近的系统的控制器。所述系统包括可见光相机，被安装成以便具有包括所述源谐振器的相机视场。所述相机被配置成输出指示由所述相机中的像素所检测到的可见光强度的图像数据。所述系统还包括多区温度传感器，被安装成以便具有包括所述源谐振器并且类似于所述相机视场的传感器视场。所述传感器被配置成输出指示多个区中的每一个区的区温度的热数据。所述控制器被配置成：从所述相机接收可见光图像数据；确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图；在所述强度地图的一区域上指定一强度物体；从所述多区温度传感器接收所述热数据；确定被表征为热数据单元的阵列的热地图；在所述热地图的一区域上指定一热物体；当所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物；以及当检测到所述外物时控制被提供至所述源谐振器的电流。
在阅读本发明的优选实施例的下列详细描述后，本发明进一步的特征和优势将更清楚地表现，这些优选实施例仅作为非限制性示例且结合附图给出。
附图说明
现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的用于检测源谐振器附近的外物的系统的图；
图2是根据一个实施例的配备有图1的系统的车辆的侧视图；
图3是根据一个实施例的描绘了图1的系统的包含强度物体的强度地图的图示；
图4是根据一个实施例的描绘了图1的系统的参考强度地图的图示；
图5是根据一个实施例的描绘了图1的系统的包含热物体的热地图的图示；
图6是根据一个实施例的描绘了图1的系统的强度物体和热物体的交叉的图示；
图7是根据一个实施例的描绘了在源谐振器启动能量转移之前的图1的系统的源谐振器和捕捉谐振器之间的动物的图；
图8是根据一个实施例的描绘了在源谐振器启动能量转移之后的图1的系统的源谐振器和捕捉谐振器之间的金属外物的图；以及
图9是根据一个实施例的由图1的系统所执行的方法的流程图。
具体实施方式
本文中所描述的系统被配置成检测在源谐振器上或附近的外物，该源谐振器是无线能量转移系统的一部分。该系统包括可见光相机，该可见光相机被安装成提供一相机视场，在该相机视场内包括该源谐振器。该相机与控制器通信，该控制器被配置成基于来自相机的图像数据来可见地标识可能是外物的物体。该系统还包括多区温度传感器，该多区温度传感器被安装成提供在传感器视场内包括源谐振器的传感器视场。传感器视场可类似于相机视场。传感器同样与控制器通信。该控制器被配置成基于来自传感器的热数据来标识可能是外物的热物体。当可见物体和热物体相交即控制器确定可见物体的位置重叠于热物体的位置时，控制器可确定外物是在源谐振器上或附近并且控制器可控制被供应至源谐振器的电流以抑制、暂停或减少由源谐振器所发出的能量。
组合或融合来自可见光相机和多区温度传感器的信息以更容易地检测车辆附近的物体的系统和方法的示例在2012年5月22日提交的美国专利申请S/N 13/477122中进行描述并且通过引用结合于此。
图1示出了系统10的非限制性示例，该系统10通常被配置成检测外物12(例如金属扳手)在源谐振器14附近。系统10包括可见光相机16以及多区温度传感器18。
如本文中所使用的，可见光相机16是对具有在可见光光谱中的波长(390纳米(nm)到750nm)的电磁能最为敏感的数字成像设备。可见光相机16(下文中的相机16)通常被配置成输出由相机视场20中的像素(未示出)检测到的指示可见光强度的图像数据(例如，单色图像数据)。相机16可另外被配置成输出指示可见光颜色(例如色调和饱和度)的图像数据(例如，多色度图像或全色图像数据)。相机16的适当的分辨率可由被表征为640乘480的总计307,200个像素的像素阵列所提供。较高和较低分辨率的相机是可从广泛的来源买到的。相机16需要具有足够的分辨率以使当分析图像数据时，存在足够的细节来辨别在源谐振器14附近或上的物体。
如本文中所使用的，多区温度传感器18是对具有在红外(IR)光谱中的波长(750nm到1000nm)的电磁能最为敏感的设备。多区温度传感器18(下文中的传感器18)通常被配置成输出指示在传感器视场22中的多个区中的每个单独区的区温度的热数据。各个区可各自是相对小的区域，这可导致各个区之间的检测间隙，或者可对这些区设计尺寸和形状以使传感器视场22中的大多数或所有位置被各个区之一所覆盖，或者可对这些区设计尺寸和形状以使存在各个区的某种重叠以使某些位置被各个区中的多于一个所覆盖。多区温度传感器18可包括IR成像相机，该IR成像相机提供与可见光相机16的分辨率类似的分辨率。替代地，传感器18可包括多个热电堆的阵列，诸如可从位于德国德累斯顿的Heimann Sensor股份有限公司获得的那些。传感器18的适当的分辨率可由可被配置成观察传感器视场22中的992个不同温度区的32乘31热电堆的热电堆阵列所提供。使用这种热电堆传感器阵列来代替IR相机对于保持系统10的成本较低(汽车应用的重要因素)可能是优选的。
在图2中所示的非限制性示例中，相机16和传感器18被安装在车辆26的下侧24上以在源谐振器14位于停泊表面28上或者被嵌入在停泊表面28中时具有可包括源谐振器14的相机视场20和传感器视场22。在此非限制性示例中，相机视场20被引导在车辆26的下方。然而，将显而易见的是，系统10可被配置有相机16和传感器18，该相机16和传感器18被安装在一位置中以在源谐振器14在车辆26旁边或前面时检测外物12。通常，传感器18被安装在车辆26的下侧24上以具有可包括源谐振器14的传感器视场22。在此示例中，将相机16和传感器18示为被显著地分开只是为了说明的目的。要认识到相机16和传感器18优选是共同定位的(co-located)以使得两者具有基本上相同的视场20、22。作为非限制性示例，相机16和传感器18可被定位成紧邻于捕捉谐振器30以在捕捉谐振器30和源谐振器14被适当地对准以用于无线能量转移时提供包括源谐振器14的相机视场20和传感器视场22。相机16和传感器18可被结合到同样包含捕捉谐振器30的单个外壳中。如果分开相机16和传感器18，则已知的图像处理技术可被用于将表观视场20、22变换成基本上对应。如本文中所使用的，具有类似于相机视场20的传感器视场22意味着如果源谐振器14在车辆26可在源谐振器14之上的位置处存在于一个视场20中，则源谐振器14同样存在于另一个视场22中。
再次回到图1，系统10包括控制器32，该控制器32配置成从相机16接收被表征为可见光图像数据的图像数据。通常，图像数据指示如由相机16中的像素所检测到的相机视场20中的场景的可见光强度。控制器32还被配置成从传感器18接收热数据。热数据包括传感器视场22中的多个区中的每一个的区温度值。控制器32还被配置成控制由电功率源36供应到源谐振器14的电流34。控制器32可包括与电功率源36通信的无线发射器(未示出)以控制到源谐振器14的电流34。
控制器32可包括处理器(未示出)，诸如对本领域技术人员而言应当显而易见的微处理器或其它控制电路。控制器32可包括存储器(未示出)，包括非易失性存储器，诸如用于存储一个或多个软件例程、阈值和捕获的数据值的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个例程可由处理器执行以执行如本文中所描述的用于处理由控制器32所接收的信号以用于组合或融合(fuse)图像数据和热数据并控制被供应至源谐振器14的电流34的步骤。
如在接下来的描述中将变得显而易见的，以一种方式组合或融合图像数据和热数据以使控制器32可确定外物12是否位于源谐振器14的附近。具体地，控制器32将基于来自相机16的强度数据的如图3中所示的强度地图38与基于不存在外物12的情况下的源谐振器14的图像数据的如图4中所示的参考地图40进行比较。如果在强度地图38和参考地图40之间存在显著的差别，则控制器32标识可能是外物12的如图3中所示的强度物体42。控制器32还生成基于来自传感器18的热数据的如图5中所示的热地图44并且地图中超过热阈值或偏离预期的热范围的任何区域被标识为可能是外物12的热物体46。控制器32随后将强度地图38与热地图44进行比较并且当控制器32确定强度物体42和热物体46的位置相交时，如图6中所示，控制器32确定外物12存在。
如图7中所示，控制器32可被编程为在启动无线能量转移之前检查在源谐振器14附近的外物12。如果在能量转移之前热检测外物12，则有可能被传感器18检测到的热物体46是由在源谐振器14附近的动物48的体热所引起的。替代地，如果已经操作无线能量转移系统一段时间，则源谐振器将有可能比周围区域更暖。温暖的源谐振器14可能吸引动物48(诸如猫)。在这种情况中，动物的体温可能低于源谐振器14的温度并且外物12可能冷于热阈值或预期的热范围。还可存在一些情况，其中在无线能量转移系统已经处于操作中之后某个时刻引进金属外物12，诸如金属化的口香糖包装或铝饮料罐可被风吹到源谐振器上。在这些情况中，系统10可在归因于无线能量转移的物体自加热之前检测外物12的存在并且控制器32可通过不准许电流34被发送至源谐振器14来抑制无线能量转移。
如图8中所示，控制器32还可被编程为在启动无线能量转移之后检查外物12。如果在电功率源36将电流34发送至源谐振器14并且到捕捉谐振器30的无线能量转移50已经开始之后检测到外物12，则有可能被传感器18检测到的热物体46是由在源谐振器14附近的金属物体52(例如扳手)的感应加热所引起的。在这种情况中，控制器32可通过减少或消除被发送至源谐振器14的电流34来减少或消除无线能量转移。替代地，如果控制器32检测到强度物体42但未检测到热物体46，则控制器32可以低功率模式限制被供应至源谐振器14的电流34达预定的时间段以确定外物12是否确实被检测到。如果没有外物12被检测到，则控制器32可将被供应至源谐振器14的电流34增加到全功率模式。如果外物12被检测到，则控制器32可以低功率模式继续或切断到源谐振器14的电流34。
通过融合图像数据和热数据，系统10提供在无线能量转移系统启动能量转移之前检测生成它们自己的热的外物12(诸如动物48)以及检测被无线能量转移系统的操作加热的外物12(诸如金属物体52)的优势。系统10还可检测在无线能量转移系统已经开始转移功率之后被引入的比源谐振器14冷的外物12。
再一次参照图1，系统10可包括照明器54，用于在低光照条件(例如，在车辆26下方的阴影、夜间)下为相机16提供附加光。照明器54可以是白炽灯泡、发光二极管(LED)、荧光灯管、电致发光设备或对于本领域技术人员而言众所周知的其它发光设备。
如果相机16和传感器18位于车辆26的下侧24上，则相机16和传感器18可能经受被在车辆26的操作期间在相机16和传感器18上所收集的道路污垢所遮蔽。系统10可包括用于清洁相机16和/或传感器18的设施(未示出)。可以构想，对于本领域技术人员而言已知的现有技术可被用于清洁相机16和/或传感器18，诸如指向相机16和/或传感器18的喷嘴以便在需要时引导流体洗涤液或者提供清洁的视场20、22的可前进的旋转膜。
如图1中所示，系统10还可包括诸如指示灯或音响警报器之类的报警指示器。通常，报警指示器被配置成在检测到外物12时从控制器32接收报警信号，并且响应于该报警信号而输出光、声音或其它动作以吸引操作者的注意。
图9示出了用于检测源谐振器14附近的外物12的方法100。如上所述，该检测通常是基于来自可见光相机16的图像数据，该可见光相机16被安装在车辆26上以便具有源谐振器14的相机视场20。该检测还基于来自多区温度传感器18的热数据，该多区温度传感器18被安装在车辆26上以便具有类似于相机视场20的传感器视场22。
通常并且如以下将更详细地解释的(包括通过非限制性示例的方式)，系统10通过检查如由相机16的像素所检测的各种数据单元的阵列来设法检测外物12，该各种数据单元阵列指示诸如强度值、色调值和饱和值之类的属性。如果相机16的分辨率大于检测物体所必须的，则存储在各种数据阵列中的每个数据单元中的值可以是基于多于一个像素。这些各种阵列的检查是针对通过将数据阵列与参考阵列进行比较来检测潜在的外物12，该参考阵列对应于在附近没有外物12的情况下的源谐振器14的视野。来自传感器18的温度区数据以阵列形式类似地进行存储并且针对数据簇的实例进行检查，其中温度超过一阈值可指示外物12(金属的或生物的)的存在。随后，比较图像数据和热数据的这些阵列或地图的各种组合(实际上‘叠加’在彼此上)以例如看潜在的外物12存在于多于一个地图中的何处。
在下面的解释中将变得明显的系统10和方法100的另一个特征是认识到相机视场20和传感器视场22之间的潜在不对准可能导致较小的物体未被检测到。这是因为当在逻辑上叠加这些阵列或地图并且两个视场20、22不对准时，在基于相机数据的图像地图中的潜在物体在位置上可能不与基于传感器数据的热地图中的潜在物体重合。为了解决此问题，可如下所描述地增加或“扩展”潜在物体的表观尺寸以增加潜在物体被确认为或提升至检测到的物体状态的机会，因为当叠加这些地图时存在潜在物体的交叉。
现在参照图9，步骤110，“接收图像数据”，包括从相机16接收可见光图像数据。通常，图像数据包括指示由相机16中的像素所检测到的可见光强度(表示光的亮度)的数据。这可对应于从单色相机输出的图像数据，或者图像数据可进一步包括指示可见光的颜色(例如色调(表示测得的颜色的等级或主波长)和/或饱和度(表示相比于白光所包含的颜色的量))的数据。这可对应于从彩色相机输出的图像数据。
步骤112，“确定强度地图”，包括确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图38，其中每个强度数据单元具有基于由像素中的一个或多个所检测到的图像数据的强度特性的强度值。通过示例而非限制的方式，强度值可被表达为零(0)和二百五十五(255)(等于0和FF十六进制)之间的数以指示相对值或者强度值可被表达为对应于每单位面积上的强度测量的特定单位的数，诸如以每平方厘米流明为单位的辉度(luminance)。
步骤114，“指定强度物体”，包括在其中相对于参考强度地图40具有显著的(notable)强度值的一簇强度数据单元存在的强度地图38的一区域上指定强度物体42。强度物体42是基于具有与参考强度地图40的相应部分的强度值不同的强度值的一簇强度数据单元来确定的。根据非限制性示例，参考强度地图40可被存储在控制器32的存储器中并且可以是不存在有任何外物12的源谐振器14的视场的强度地图38。参考强度地图40可对应于典型的源谐振器14或者参考强度地图40可对应于特定源谐振器14。控制器32可通过与无线能量转移系统通信来确定特定源谐振器14参考强度地图40。控制器32可每当没有检测到外物12时存储每个特定源谐振器14的参考强度地图40。
步骤116，“扩展强度物体”，是可选的步骤，其包括基于强度物体42形状和强度物体42尺寸中的一个或多个来增加被指定为强度物体42的强度数据单元的数量。如上所述，扩展与潜在物体相关联的数据单元的数量有助于避免由于相机视场20和传感器视场22的不对准所引起的检测小物体的失败。如以上所建议的并且如在接下来的进一步描述中将变得明显的，如果物体较小并且视场20、22是不对准的，则存在基于图像数据的单元和基于热数据的单元将发生没有交叉的风险。由此，相比于大的潜在物体，扩展的百分比或程度对于小的潜在物体通常将较大。完成此的一种方式是将强度地图38上在强度物体42附近和外面的数据单元的强度值改变为对应于强度物体42的强度值的数据单元值。
步骤118，“确定色调地图”，是可选的步骤，其包括确定被表征为色调数据单元的阵列的色调地图。这些数据单元可以是在控制器32内的存储器中的位置。通常，每个色调数据单元具有基于对应于相机视场20的一部分的由相机16中的像素中的一个或多个所检测的图像数据的一部分的色调特性的色调值。通过示例而非限制的方式，色调值可以是零(0)和三百六十(360)之间的数，其中零被用于指定红色、一百二十(120)被用于指定绿色、二百四十(240)被用于指定蓝色、三百六十(360)被用于指定紫罗兰色，并且其它中间值被用于指定如众所周知的色谱的颜色。
步骤120，“指定色调物体”，是可选的步骤，其包括在其中相对于色调阈值具有显著的色调值并且可描绘具有显著的尺寸和形状的潜在物体的一簇色调数据单元存在的色调地图的一区域上指定色调物体。例如，可因为一簇色调数据单元具有显著不同于周围的色调值的色调值而指定色调物体。替代地，可仅基于色调值而不管特定色调值与感知到的背景如何不同来制定色调物体。例如，可仅仅因为一簇色调数据单元的色调值小于20并因此基本上是红色的来指定色调物体。应当理解，如将由本领域技术人员所认识的，具体阈值是基于被相机视场20所覆盖的区域、相机16的分辨率或像素的数量以及包括经验性测试的很多其它考虑所确定的。
步骤122，“扩展色调物体”，是可选的步骤，其包括基于色调物体形状和色调物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为色调物体一部分的色调数据单元的数量。应当理解，经扩展的色调物体可堪比(becomparable to)步骤116的经扩展的强度物体，并且扩展色调物体的优势与强度物体相同，即为减少未能使强度物体42与下面描述的热物体46的一部分相交的风险。
步骤124，“确定饱和度地图”，是可选的步骤，其包括确定被表征为饱和度数据单元的阵列的饱和度地图，其中每个饱和度数据单元具有基于由像素中的一个或多个所检测到的图像数据的饱和度特性的饱和度值。通过示例而非限制的方式，可由对应于由相机16中的相应像素所检测的颜色饱和度的百分比的零(0)和一百(100)之间的数来指示饱和度值。
步骤126，“指定饱和度物体”，是可选的步骤，其包括在其中相对于饱和度阈值具有显著的饱和度值的一簇饱和度数据单元存在的饱和度地图的一区域上指定饱和度物体。类似于确定色调物体，可基于具有经受与关联于周围背景的饱和度值形成鲜明对比的饱和度值的一簇饱和度数据单元来确定饱和度物体。
步骤128，“扩展饱和度物体”，如同其它扩展步骤，是可选的步骤，其包括基于饱和度物体形状和饱和度物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为饱和度物体一部分的饱和度数据单元的数量。应当理解，经扩展的饱和度物体可堪比步骤116的经扩展的强度物体，并且扩展饱和度物体的优势与强度物体相同，即为减少未能使饱和度物体与下面描述的热物体46的一部分相交的风险。
步骤130，“接收热数据”，包括从多区温度传感器18(传感器18)接收热数据，其中所述热数据包括多个区中的每一个的区温度值。图5示出了由热电堆阵列所检测的温度值的非限制性示例。要理解的是，区温度值将对应于实际温度；然而，出于简化说明的目的，针对对应于源谐振器14的区域的热电堆被标记为‘0’，针对对应于热物体46的区域的热电堆被标记为‘X’。
步骤132，“确定热地图”，包括确定被表征为热数据单元的阵列的热地图44，其中每个热数据单元具有基于多个区中的一个或多个的温度特性的温度值。
步骤134，“确定背景温度值”，是可选的步骤，其包括基于至少一个区的区温度值或若干选定区的平均值，或者基于所有温度区的平均值来确定背景温度值。
步骤136，“确定温差值”，是可选的步骤，其包括确定每个区的温差值可以是基于背景温度值和相应的区温度值之间的差别。
步骤140，“指定热物体”，包括在其中相对于温度阈值具有显著的温度值的一簇热数据单元存在的热地图44的一区域上指定热物体46。在启动无线能量转移之前以检测生物外物12所使用的温度阈值可能不同于在发起无线能量转移之后以检测金属外物12所使用的温度阈值。
步骤138，“生成热二进制地图”，是可选的步骤，其包括通过基于温差值与温差阈值的比较来将热数据转换成热二进制地图来生成热二进制地图。
步骤142，“扩展热物体”，如同其它扩展步骤，是可选的步骤，其包括基于热物体46形状和热物体46尺寸中的一个或多个来增加被指定为热物体46的热数据单元的数量。应当理解，经扩展的热物体可堪比步骤116的经扩展的强度物体；然而经扩展的热物体仍可具有图5中所示的高度像素化的形状，或者其它图像处理可被用于给予经扩展的热物体更圆化(rounded)、平滑的形状。如前，扩展热物体46的优势与强度物体42相同，即为减少未能使热物体46与上述强度物体42(或色调物体或饱和度物体)的一部分相交的风险。
步骤144，“检测外物”，包括在其中强度物体42和热物体46相交、其中色调物体、强度物体42和热物体46相交或者其中饱和度物体、强度物体42和热物体46相交的物体地图的一区域上指定检测出的外物12。图6示出了在强度物体42和热物体46的交叉处检测外物12的非限制性示例。
步骤146，“确定外物持续存在”，是可选的步骤，其包括其它测试，诸如确定检测到的物体持续存在达长于持续时间阈值的时间，例如，多于0.1秒或者在图像帧速率为每秒三十帧时多于三帧。此步骤可帮助减少外物12的错误检测。
步骤148，“控制电流”，包括当检测到外物12时控制由电功率源36提供至源谐振器14的电流34。作为非限制性示例，控制器32可命令电功率源36以在检测到外物12时减少或暂停被供应至源谐振器14的电流34。
步骤150，“生成报警信号”，是可选的步骤，其包括控制器32在检测到或确认外物12时生成或输出报警信号。报警信号的非限制性示例可以是车辆26的仪器面板上的指示光、无线能量转移系统的电功率源36上的指示光或音响警报。
因此，提供了用于检测无线能量转移系统的源谐振器14附近的外物12的系统10、系统10的控制器32以及方法100。系统10合并来自可见光相机16和多区温度传感器18的信息以改善外物12检测并检测在源谐振器14上或附近的可干扰无线能量转移系统的有效操作或可损坏系统的生物外物12(动物48)和金属外物12两者。此外，可扩展被相机16和/或传感器18检测到的潜在外物12以增加经扩展的潜在物体的数据地图将更有可能具有交叉的潜在物体的可能性并藉此减少归因于相机视场和传感器视场20、22的不对准而未能检测外物12的风险。
尽管已针对其优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在如此限制，而是仅受后面权利要求书中给出的范围限制。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何重要的顺序，相反术语第一、第二等被用来将一个要素与另一要素区别开来。此外，术语一、一个等的使用不表示对量的限制，而是表示所引述项的至少一个的存在。

Claims (18)

1.一种用于检测源谐振器(14)附近的外物(12)的系统(10)，所述系统(10)包括：
可见光相机(16)，被安装成以便具有包括所述源谐振器(14)的相机视场(20)，并且被配置成输出指示由所述相机(16)中的像素所检测到的可见光强度的图像数据；
多区温度传感器(18)，被安装成以便具有包括所述源谐振器(14)并且类似于所述相机视场(20)的传感器视场(22)，并且被配置成输出指示多个区中的每一个区的区温度的热数据；以及
控制器(32)，与所述可见光相机(16)和所述多区温度传感器(18)通信并且被配置成：
从所述相机(16)接收可见光图像数据；
确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图(38)；
在所述强度地图(38)的一区域上指定强度物体(42)；
从所述多区温度传感器(18)接收所述热数据；
确定被表征为热数据单元的阵列的热地图(44)；
在所述热地图(44)的一区域上指定热物体(46)；
当所述强度物体(42)和所述热物体(46)相交时检测所述外物(12)；以及
当检测到所述外物(12)时控制被提供至所述源谐振器(14)的电流(34)。
2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述相机(16)被进一步配置成输出指示可见光颜色的图像数据并且其中所述控制器(32)被进一步配置成：
确定被表征为色调数据单元的阵列的色调地图；
在所述色调地图的一区域上指定色调物体；以及
当所述色调物体、所述强度物体(42)和所述热物体(46)相交时检测所述外物(12)。
3.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述相机(16)被进一步配置成输出指示可见光颜色的图像数据并且其中所述控制器(32)被进一步配置成：
确定被表征为饱和度数据单元的阵列的饱和度地图；
在所述饱和度地图的一区域上指定饱和度物体；以及
当所述饱和度物体、所述强度物体(42)和所述热物体(46)相交时检测所述外物(12)。
4.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)进一步包括耦合至所述控制器(32)的报警指示器，其有效用于在检测到所述外物(12)时生成报警信号。
5.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述可见光相机(16)和所述多区温度传感器(18)被安装在车辆(26)的下侧(24)上。
6.如权利要求5所述的系统(10)，其特征在于，所述可见光相机(16)和所述多区温度传感器(18)被安装成紧邻于一捕捉谐振器(30)。
7.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述相机(16)具有多于100,000个像素，并且所述多区温度传感器(18)具有少于1000个区。
8.一种用于检测源谐振器(14)附近的外物(12)的方法(100)，所述检测是基于来自可见光相机(16)和多区温度传感器(18)的图像数据，所述可见光相机(16)被安装成以便具有包括所述源谐振器(14)的相机视场(20)并且所述多区温度传感器(18)被安装成以便具有包括所述源谐振器(14)并且类似于所述相机视场(20)的传感器视场(22)，所述方法(100)包括下列步骤：
从所述相机(16)接收可见光图像数据(110)，所述图像数据指示由所述相机(16)中的像素所检测到的可见光强度；
确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图(112)，其中每个强度数据单元具有基于由所述像素中的一个或多个所检测到的所述图像数据的强度特性的强度值；
在其中相对于参考强度地图(40)具有显著的强度值的一簇强度数据单元存在的所述强度地图的一区域上指定强度物体(114)；
从所述多区温度传感器(18)接收热数据(130)，其中所述热数据包括多个区中的每一个区的区温度值；
确定被表征为热数据单元的阵列的热地图(132)，其中每个热数据单元具有基于所述多个区中的一个或多个的温度特性的温度值；
在其中相对于温度阈值具有显著的温度值的一簇热数据单元存在的所述热地图的一区域上指定热物体(138)；
当所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物(144)；以及
当检测到所述外物(12)时控制被提供至所述源谐振器(14)的电流(148)。
9.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括下列步骤：
从所述相机(16)接收可见光图像数据(110)，所述图像数据指示由所述相机(16)中的像素所检测到的可见光颜色；
确定被表征为色调数据单元的阵列的色调地图(118)，其中每个色调数据单元具有基于由所述像素中的一个或多个所检测到的所述图像数据的色调特性的色调值；
在其中相对于参考色调地图具有显著的色调值的一簇色调数据单元存在的所述色调地图的一区域上指定色调物体(120)；以及
当所述色调物体、所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物(144)。
10.如权利要求9所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括基于色调物体形状和色调物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述色调物体的色调数据单元的数量的步骤。
11.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括下列步骤：
从所述相机(16)接收可见光图像数据(110)，所述图像数据指示由所述相机(16)中的像素所检测到的可见光颜色；
确定被表征为饱和度数据单元的阵列的饱和度地图(124)，其中每个饱和度数据单元具有基于由所述像素中的一个或多个所检测到的所述图像数据的饱和度特性的饱和度值；
在其中相对于参考饱和度地图具有显著的饱和度值的一簇饱和度数据单元存在的所述饱和度地图的一区域上指定饱和度物体(126)；以及
当所述饱和度物体、所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物(144)。
12.如权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括基于饱和度物体形状和饱和度物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述饱和度物体的饱和度数据单元的数量。
13.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括基于强度物体形状和强度物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述强度物体的强度数据单元的数量的步骤(116)。
14.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括基于热物体形状和热物体尺寸中的一个或多个来增加被指定为所述热物体的热数据单元的数量的步骤(142)。
15.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括当检测到所述外物(12)时生成报警信号的步骤(150)。
16.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，检测所述外物(12)的步骤包括确定所述外物(12)的检测持续达长于持续时间阈值的时间。
17.如权利要求8所述的方法(100)，其特征在于，确定所述热地图的步骤包括：
基于至少一个区的区温度值来确定背景温度值(134)；
基于所述背景温度值和相应的区温度值之间的差别来确定每个区的温差值(136)；以及
基于所述温差值与温差阈值的比较来生成热二进制地图。
18.一种用于被配置成检测外物(12)在源谐振器(14)附近的系统(10)的控制器(32)，所述系统(10)包括：可见光相机(16)，被安装成以便具有包括所述源谐振器(14)的相机视场(20)并且被配置成输出指示由所述相机(16)中的像素所检测到的可见光强度的图像数据；以及多区温度传感器(18)，被安装成以便具有包括所述源谐振器(14)并且类似于所述相机视场(20)的传感器视场(22)并且被配置成输出指示多个区中的每一个区的区温度的热数据，所述控制器(32)被配置成：
从所述相机(16)接收可见光图像数据；
确定被表征为强度数据单元的阵列的强度地图；
在所述强度地图的一区域上指定强度物体；
从所述多区温度传感器(18)接收所述热数据；
确定被表征为热数据单元的阵列的热地图；
在所述热地图的一区域上指定热物体；
当所述强度物体和所述热物体相交时检测所述外物(12)；以及
当检测到所述外物(12)时控制被提供至所述源谐振器(14)的电流。
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