CN106688226B - 用于转换图像的方法，驾驶员辅助系统和机动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助于机动车(1)的评估单元(4)转换(S1)图像(7)的方法，其中图像(7)是借助于机动车辆(1)的照相机(3)从机动车辆(1)的环境区域(6)捕获的，以及图像(7)包括为预定颜色模型的阿尔法通道(12)和至少一个颜色通道，以及图像(7)被转换成YUV颜色模型的阿尔法通道(12)和Y通道(9)以及YUV颜色模型的U通道(10)和YUV颜色模型的V通道(11)，其中在转换所述图像(7)中，阿尔法通道(12)和Y通道(9)以及U通道(10)和V通道(11)被嵌入到图像(7)的转换图像(8)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于借助于机动车辆的评估单元转换图像的方法，其中，通过机动车辆的照相机从机动车辆的环境区域捕获图像，并且图像包括阿尔法通道和为预定颜色模型的至少一个颜色通道，以及图像被转换为YUV颜色模型的阿尔法通道和Y通道以及YUV颜色模型的U通道和YUV颜色模型的V通道。此外，本发明涉及一种用于机动车辆的驾驶员辅助系统以及一种具有驾驶员辅助系统的机动车辆。
背景技术
现有技术中已知用于转换图像的方法。如果图像要从一个颜色模型迁移(transfer)到另一个颜色模型，则需要转换图像。存在多个颜色模型，其中每个颜色模型具有某些特性，从而具有优点和缺点。已知的颜色模型例如是RGB颜色模型，HSV颜色模型和YUV颜色模型。在RGB颜色模型中，用三个通道中的每一个来描述颜色值。因此，R通道描述红色值，G通道描述绿色值，B通道描述蓝色值。目前，兴趣针对YUV颜色空间。YUV颜色空间的Y通道描述明亮度值或亮度值，而颜色值和色度值分别用YUV颜色模型的U通道和YUV颜色模型的V通道描述。此外，通道可以用阿尔法通道扩展(extend)。阿尔法通道是附加通道，除了光栅图形中的颜色信息和/或明亮度信息之外，其还存储图像的各个像素的透明度或半透明度。
发明内容
本发明的目的是要提供一种方法，驾驶员辅助系统以及机动车辆，通过其或其中机动车辆的环境区域的图像被转换使得它可以被特别有效地进一步处理。
在根据本发明的用于借助于机动车辆的评估单元转换图像的方法中，借助于机动车辆的照相机从机动车辆的环境区域捕获图像。在预定颜色模型中图像被提供有阿尔法通道和至少一个颜色通道。此外，图像被转换为YUV颜色模型的阿尔法通道和Y通道以及YUV颜色模型的U通道和YUV颜色模型的V通道。根据本发明，在转换图像时，在图像的转换图像中嵌入阿尔法通道和Y通道以及U通道和V通道。
因此，通过根据本发明的方法，变得可以提供图像的数据格式，其中集中存储阿尔法通道和Y通道以及U通道和V通道。因此，在转换终止之后，所述转换图像得以存在，其包括四个通道，即阿尔法通道、Y通道、U通道和V通道。因此，嵌入在转换图像中意味着转换图像以可以一次读取的数据格式存在。因此，不再需要首先读取图像的一部分通道，并且在处理这些通道的该一个部分之后，读取该图像的通道的另一部分，然后也对它进行处理。现在，特别有利的是，图像的阿尔法通道现在也包括在转换图像中，并且不再如现有技术中发生那样单独存储。因此，可以以包含或描述YUV通道和阿尔法通道二者的数据格式提供转换图像。如已经提及的，阿尔法通道包含图像的透明度信息。
作为通常在模拟区域中使用的YUV颜色模型，目前还可以理解到YCbCr颜色模型，其主要用于数字区域。YCbCr色彩模型是根据PAL标准为数字电视研发的，但是目前也用于数字NTSC电视。此外，它用于CCIR602标准的数字图像和视频记录，JPEG图像，MPEG视频，从而还有DVD，视频CD以及大多数其他视频格式。YCbCr颜色模型由Y通道、Cb通道和Cr通道组成。Cb通道是灰色朝向蓝色/黄色的色度的偏差的测量。Cr通道是朝向红/青色的对应测量。此外，要注意到，颜色模型还不是颜色空间，因为它还没有确定准确地意味着哪个颜色。对于颜色空间，另外需要参考绝对颜色值。
优选地，假定转换图像设置为二维矩阵，其中通过矩阵的每个元素，阿尔法通道或Y通道或U通道或V通道或者转换图像的像素的零值被描述。因此，二维矩阵可以限定转换图像的数据格式，其中布置了YUV通道和阿尔法通道。然后，有利的是，该数据格式或该布置可以以标准化的方式用于读取或处理转换图像。优选地，对于二维矩阵的单个元素或单个值，排他地，阿尔法通道或Y通道或U通道或V通道或零值那么是可能的。零值可以为零，也可以设置为另一个值，其起到变量的作用。
特别地，假定在二维矩阵中，在紧挨着一列阿尔法通道处设置至少一个具有零值的列。这意味着阿尔法通道可以针对转换图像逐列布置在二维矩阵中，并且在阿尔法通道的每列之后分别接着是具有零值的列。因此，阿尔法通道的列可以借助于零值的列以分开或间隔的方式设置。
此外，假定将RGB颜色模型描述为预定颜色模型，并且将R通道和/或G通道和/或B通道描述为至少一个颜色通道。RGB颜色模型是广泛的颜色模型，其通常用于自发光或颜色表示系统，其遵循加色混合的原理。因此，从RGB颜色模型到YUV颜色模型的转换或变换是经常使用的应用。有利的是，转换图像的数据格式支持颜色模型，其是广泛的并且因此可以经常应用。
优选地，假定以ARGB数据格式提供图像。ARGB数据格式包括R通道和B通道以及G通道和阿尔法通道，其中所有四个通道都嵌入在图像中。ARGB数据格式的确切结构可以从US2012/0307151A1获得。因此，现在有利的是，包括四个嵌入通道的图像可以被转换为转换图像，并且四个通道也嵌入在转换图像中。因此，优选地假定，具有阿尔法通道和R通道、G通道和B通道的图像被转换为转换图像，并且阿尔法通道和Y通道以及U通道和V通道存在于转换图像中。因此，现在有利的是，早已在转换之前以具有嵌入的阿尔法通道的数据格式存在的图像可以被转换为具有也支持嵌入的阿尔法通道的数据格式的转换图像。因此，嵌入的阿尔法通道在转换中不存在任何障碍。
优选地，假定转换图像以扩展的YUV422数据格式提供，其包括YUV422数据格式和阿尔法通道。扩展的YUV422数据格式是用阿尔法通道扩展的YUV422数据格式。YUV422数据格式与转换图像的每两个连续像素共享U通道和V通道。因此，对于转换图像的每个像素，存储或记录Y通道的自身值，而两个连续像素每个共享U通道和V通道的值或使用相同的值。然而，替代地，YUV444数据格式或YUV411数据格式也可以作为具有阿尔法通道的扩展的基础。在YUV444数据格式中，对于转换图像的每个像素，提供U通道和V通道的自身值。在YUV411数据格式中，四个相邻像素每个共享U通道和V通道的值。YUV444数据格式对转换图像的每像素迁移24位。YUV422数据格式对转换图像的每像素迁移16位。YUV411数据格式对转换图像的每个像素迁移12位。因此，通过YUV422数据格式，与通过YUV444数据格式相比，可以生成更少量的数据，因为两个相邻像素的颜色信息只需要存储一次。对于人眼，这几乎没有造成任何差异，因为人眼对明亮度变化(因此高和低的频率)比对色差更敏感。因此，可以接受颜色的较粗分辨率而没有显着的质量损失。扩展的YUV422数据格式因此受益于与YUV422数据格式相同的优点以及受益于扩展的阿尔法通道。
特别地，假定在转换图像中，在YUV颜色模型的通道和阿尔法通道之间设置无信息的安全区域。可以用零值实现无信息的安全区域。因此，在无信息的安全区域中，转换图像的像素的值可以是0或被设置为0。优选地，需要无信息的安全区域来克服评估单元的多相滤波器和/或低通滤波器的影响。该影响可以指向Y通道和/或阿尔法通道。无信息的安全区域可以在转换图像的多个像素或多个像素列上扩展。无信息的安全区域将Y通道和U通道和V通道与扩展以嵌入或集成阿尔法通道的可能性分离。
此外，假定在评估单元中利用软件和数字信号处理器执行转换。例如，这可以利用片上系统(SoC)或单芯片系统来实现。通过单芯片系统，人们理解到系统的所有或大部分功能集成在芯片上，由此集成电路在半导体衬底上。其中，作为单芯片系统，理解到不同元件(逻辑电路，时钟，自主运行，微技术传感器)的组合，其一起提供某种功能。因此，优选地，假定在评估单元的处理器或数字信号处理器中执行从图像到转换图像的转换。借助于软件转换产生的高灵活性在其中是有利的。
特别地，假定在另一步骤中，利用评估单元的专用集成电路(ASIC)处理所述转换图像。专用集成电路是被实现为集成电路的电子电路。专用集成电路的功能因此不再是可变的。对于大量数目的部件，与软件或在微控制器中或在片上系统中的功能相同的转换相比，低的制造成本和高效且快速的转换在其中是有利的。专用集成电路的另一优点例如可以是用于将图像转换为转换图像的低的所需能量的供应。因此，专用集成电路被形成为用于读取并进一步处理具有阿尔法通道和Y通道以及U通道和V通道的转换图像。因此，由转换图像生成或提供的数据格式可以由专用集成电路读取。在现有技术中，这迄今还是不可能的，但是所述阿尔法通道必须以与Y通道和U通道和V通道分开地读取。因此，在转换图像中有利的是，它现在可以一次传送到专用集成电路，因此可以节省处理时间。
特别地，假定将转换图像同时以所有通道传送到专用集成电路。这意味着表示为转换图像的所有通道的阿尔法通道和Y通道及U通道和V通道被同时传送到专用集成电路。这是有利的，因为由此读取或写入周期仅发生一次，其否则会已经被顺序地影响。此外，假定转换图像在转换之后被转换回预定的颜色模型。这意味着，例如对具有阿尔法通道和Y通道以及U通道和V通道的转换图像进行变换和/或几何处理，并且随后将变换或转换的图像转换回预定的颜色模型，因此在转换前的颜色模型。然后会需要转换以便能够借助于特定的专用集成电路来变换图像，其仅适用于读取或处理所述转换图像的数据格式，并且其不适于以另一数据格式读取。然而，这也是有利的在于然后例如存在于ARGB颜色模型中的转换回图像的存在，其可以被输出到自发光显示器。
此外，假定所述转换图像被变换，特别地按比例变换。这是有利的在于所述转换图像借助于评估单元被特别有效地变换，特别地按比例变换，从而可以被带到另一缩放水平。
此外，假定多个转换图像借助于评估单元并行变换。这例如可以通过将转换图像与进一步的转换图像合成为大的转换图像来实现。因此，大的转换图像包含多个转换图像。现在，有利的是，大的转换图像可以一次地传送到评估单元，因此通过一个读取和/或写入周期。因此，所述转换图像的更快速和/或更有效的进一步处理是可能的。因此，评估单元的硬件或专用集成电路的操作费用能够被限制到最小。
根据本发明的用于机动车辆的驾驶员辅助系统包括用于提供机动车辆的环境区域的图像的至少一个照相机和适于执行根据本发明的方法的评估单元。
根据本发明的机动车辆，特别是客车，包括根据本发明的驾驶员辅助系统。
关于根据本发明的方法提供的优选实施例及其优点相应地适用于根据本发明的驾驶员辅助系统以及根据本发明的机动车辆。
本发明的进一步的特征从权利要求书、附图和附图的描述是显而易见的。在以上说明书中提到的特征和特征组合以及在下面的附图描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅以分别指定的组合，而且以其他组合或单独地是可使用的，而不背离本发明的范围。因此，实施方式也被考虑为由本发明包括和公开，其未在附图中明确示出和解释，但是由所解释的实施方式的分离的特征组合产生并且能够由其生成。
附图说明
下面，基于示意图更详细地解释本发明的实施例。示出了：
图1是在根据本发明的具有驾驶员辅助系统的机动车辆的实施例的示意性平面图；
图2是图像到转换图像的转换的示意图；
图3是具有被嵌入到转换图像中的阿尔法通道和Y通道及U通道和V通道的转换图像的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了根据本发明的实施例的具有驾驶员辅助系统2的机动车辆1的平面图。驾驶员辅助系统2在该实施例中包括照相机3和具有专用集成电路4a的评估单元4。根据图1的实施例，照相机3设置在机动车辆1的后部5。然而，照相机3的布置是各种可能的，然而，优选地，使得能够捕获机动车辆1的环境区域6。
照相机3可以是CMOS照相机或CCD照相机或能够提供机动车辆1的环境区域6的图像7的任何图像捕获装置。也能够采用多个这样的照相机3。照相机3是视频照相机，其连续地提供图像7的图像序列。图像7是帧。评估单元4然后例如实时处理图像7的图像序列。专用集成电路4a是电子电路，其被实现为集成电路。专用集成电路4a的功能因此不再是可变的。
图像7例如以ARGB数据格式存在。这意味着在图像7中嵌入阿尔法通道和R通道以及B通道和G通道。阿尔法通道是另外的通道，其存储图像7的各个像素的透明度或半透明度，除了诸如图像7的光栅图形中的明亮度信息和/或颜色信息之外。在背景上具有阿尔法通道的图像7的表示例如被称为阿尔法混合。
优选地，通过颜色空间变换将图像从ARGB数据格式转换为扩展的YUV422数据格式。因此，用于红色的阿尔法通道和R通道以及用于绿色的G通道和用于蓝色的B通道被转换为图像7的转换图像8。
图2示出了在步骤S1中执行的从图像7到转换图像8的转换。根据所述实施例，阿尔法通道嵌入在图像7和转换图像中。图像7以ARGB数据格式存在，而转换图像8以扩展的YUV422数据格式存在。扩展的YUV422数据格式是具有阿尔法通道的YUV422数据格式。YUV422数据格式与转换图像的每两个连续像素共享U通道和V通道。因此，对于转换图像的每个像素，存储或记录Y通道的自身值，而两个连续像素共享U通道和V通道的值或使用相同的值。
转换意味着转换图像8中的图像7的信息的不同存储。通过不同的存储，例如，例如通过组合图像7的冗余信息，能够将各个通道的新的组织概念和/或解压缩或压缩相关联。
图3示出了具有Y通道9和U通道10以及V通道11和阿尔法通道12的转换图像8。此外，转换图像8包括无信息的安全区域13，其被布置在YUV通道9，10，11和阿尔法通道12之间。
在根据图3的实施例中，转换图像8以取决于二维矩阵14的数据格式存在。二维矩阵14例如具有转换图像8的图像高度H。此外，二维矩阵14具有宽度15，宽度15由转换图像8的安全区域宽度16和四倍图像宽度W组成。作为宽度15的分量的四倍图像宽度W结果如下。对于转换图像8的像素17，提供Y通道的值，并且根据用于彼此相邻的两个像素17的YUV422数据格式，提供相同的U通道和相同的V通道。因此，对于YUV通道9，10，11，二维矩阵14的宽度15可以被限制为图像宽度W的两倍。增加安全区域宽度16，其为在根据图3的实施例在图像宽度W或宽度15的方向上的四个像素17。
邻接无信息的安全区域13，阿尔法通道12延伸，其具有与图像7或转换图像8具有的列数一样多的列。阿尔法通道12的列被具有零值18的列分开，并且例如具有每个像素17的宽度。零值18例如可以是0，然而，其他值也是可构想到的，其指示该零值18不包含转换图像8的任何信息内容。因此，无信息的安全区域13例如也被提供零值18。
根据图3的转换图像8的数据格式19允许用评估单元4的专用集成电路4a读取转换图像8。从而，除了YUV通道9，10，11之外，还可以在一个步骤中将阿尔法通道12读入评估单元4的存储器中。
数据格式19或扩展的YUV422数据格式优选地如下构造。首先，存在一列Y通道9，然后接着是一列U通道10，然后是一列Y通道9，然后是一列V通道11，然后再次接着是一列Y通道9，并且该过程重复，直到用于Y通道9以及U通道10和V通道11的转换图像8的所有列穿过或处理。邻接YUV通道9，10，11，接着是无信息的安全区域13，其例如在四个列上扩展。邻接无信息的安全区域13-在不是YUV通道9，10，11的一侧上-阿尔法通道12被设置，其每个优选地由具有零值18的列分离。这对应于YUV422数据格式的表示，其通过无信息的安全区域16和阿尔法通道12或阿尔法通道12的列以及分离阿尔法通道12的列的具有零值18的列扩展。
具有例如阿尔法通道12和R通道以及B通道和G通道的图像7到具有阿尔法通道12和YUV通道9，10，11的转换图像8的转换可以数学地描述为如下。
阿尔法通道12的值每个保持相同，也就是说，对于阿尔法通道12，图像7中的像素17具有与转换图像8的像素17相同的值。然而，RGB通道被转换。这能够如下实现：
Y通道＝0.299*R通道+0.587*G通道+0.114*B通道
U通道＝(B通道-Y通道)*0.493
V通道＝(R通道-Y通道)*0.877
此外，根据一实施例，提供了将YUV颜色模型描述为YCbCr颜色模型。因此，YCbCr颜色模型可以描述如下：
Y通道＝R通道*0.1226+G通道*0.7152+B通道*0.0722
Cb通道＝0.5*(B通道-Y通道)/(1-0.0722)
Cr通道＝0.5*(R通道-Y通道)/(1-Kr)
其中Kr例如可以是0.299。
颜色模型的方程式将被示例性地理解，并且可以根据应用被不同地确定。
根据一实施例，提供了转换图像8借助于评估单元4的专用集成电路4a被变换，并且最后，在变换之后，被转换回例如ARGB数据格式。由于转换图像8的数据格式19，所有通道9，10，11，12可以同时传输到评估单元4的专用集成电路4a。
此外，根据一实施例，提供了将多个转换图像8组合或组合成大的转换图像，从而一次将大的转换图像传输到专用集成电路4a。因此，多个转换图像8也可以并行传输。
Claims (13)
1.一种用于借助于机动车辆(1)的评估单元(4)转换(S1)图像(7)的方法，其中所述图像(7)是借助于机动车辆(1)的照相机(3)从机动车辆(1)的环境区域(6)捕获的，以及所述图像(7)提供有为预定颜色模型的阿尔法通道(12)和至少一个颜色通道，所述图像(7)被转换为YUV颜色模型的阿尔法通道(12)和Y通道(9)及YUV颜色模型的U通道(10)及YUV颜色模型的V通道(11)，其特征在于，
在转换所述图像(7)中，阿尔法通道(12)和Y通道(9)及U通道(10)和V通道(11)被嵌入到设置为二维矩阵(14)的图像(7)的转换图像(8)中，其中阿尔法通道(12)或Y通道(9)或U通道(10)或V通道(11)或所述转换图像(8)的像素(17)的零值(18)由所述矩阵的每个元素描述，其中在所述转换图像(8)中，无信息的安全区域(13)被设置在YUV颜色模型的通道(9，10，11)和阿尔法通道(12)之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述二维矩阵(14)中，在紧挨着一列阿尔法通道(12)处设置了具有零值(18)的至少一个列。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
RGB颜色模型被描述为预定颜色模型以及R通道和/或G通道和/或B通道被描述为所述至少一个颜色通道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像(7)以ARGB数据格式提供。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转换图像(8)以扩展的YUV422数据格式(19)提供，其包括YUV422数据格式和阿尔法通道(12)。
6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述转换(S1)是通过评估单元(4)中的软件和数字信号处理器执行的。
7.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述转换图像(8)是在进一步的步骤中用评估单元(4)的专用集成电路(4a)进行处理的。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述转换图像(8)同时以所有通道被发送到专用集成电路(4a)。
9.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述转换图像(8)在所述转换(S1)之后被转换回所述预定颜色模型。
10.根据前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述转换图像(8)借助于所述评估单元被变换，特别地按比例变换。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，多个转换图像(8)借助于评估单元(4)被并行变换。
12.一种具有照相机(3)和评估单元(4)的驾驶员辅助系统(2)，其适于执行根据前述权利要求1-11中任一项所述的方法。
13.一种具有根据权利要求12所述的驾驶员辅助系统(2)的机动车辆(1)。
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