CN108076270A - 调节像素亮度特性的图像处理设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种调节像素亮度特性的图像处理设备。图像处理设备设置有：图像获取单元，该图像获取单元从安装在车辆上的成像单元获取图像；灯确定单元，该灯确定单元确定安装在车辆上的灯的状态；以及调节单元，该调节单元调节要由成像单元捕获的对象处的亮度与图像中的像素值之间的关系。调节单元被配置成：当灯确定单元确定灯的状态处于近光状态时，将像素值为下限处的亮度设置成低于在灯确定单元确定灯的状态处于远光状态的情况下的像素值为下限处的亮度。

Description

调节像素亮度特性的图像处理设备
技术领域
本公开内容涉及图像处理设备。更具体地，本公开内容涉及调节像素亮度特性的图像处理设备。
背景技术
通常，已知使用车载相机的驾驶支持技术。具体地，车载相机获取车辆周围的图像，并且在所识别的图像中识别诸如车道线之类的对象，从而基于所识别的对象来执行驾驶支持。
根据行驶环境，可能无法从所获取的图像中识别对象。在这方面，JP-A-2016-52133公开了一种技术，在该技术中，相机的成像条件根据车辆的行驶环境而改变。
当车辆的前灯被设置成近光时，因为对象不会被前灯照亮，所以在存在于车辆的一定距离处或侧面的对象的亮度低。因此，在由相机获取的图像中，由于在这些对象存在的区域中像素值低，因此难以识别对象。
发明内容
本公开内容提供了一种图像处理设备，即使在前灯处于近光状态时，该图像处理设备也能够抑制在所获取的图像中对象存在的区域中的像素值较低。
根据本公开内容的图像处理设备设置有：图像获取单元，该图像获取单元从安装在车辆上的成像单元获取图像；灯确定单元，该灯确定单元确定安装在车辆上的灯的状态；以及调节单元，该调节单元调节要由成像单元捕获的对象处的亮度与图像中的像素值之间的关系。
调节单元被配置成：当灯确定单元确定灯的状态处于近光状态时，将像素值为下限处的亮度设置成低于在灯确定单元确定灯的状态处于远光状态的情况下的像素值为下限处的亮度。
根据本公开内容的图像处理设备，在灯的近光状态下获取的图像中，存在于光照射不到的区域中的对象的像素值可能会降低。因此，可以容易地识别图像中的对象。
应当注意，在本部分和权利要求书中，加了括号的附图标记指示与后面描述的实施方式中的特定装置的对应关系，而不是限制本公开内容的技术范围。
附图说明
在附图中：
图1是示出根据本公开内容的实施方式的图像处理设备1的配置的框图；
图2是示出根据实施方式的图像处理设备1的功能配置的框图；
图3是示出由根据实施方式的图像处理设备1执行的处理的流程图；
图4是示出根据实施方式的具有近光状态的光照射区域29的说明图；
图5是示出根据实施方式的具有远光状态的光照射区域29的说明图；
图6是示出根据实施方式的像素亮度特性A1至A3的图；
图7是示出根据实施方式的色调曲线T1至T3的曲线图；
图8是示出根据实施方式的图像处理设备1的功能图的框图；以及
图9是示出由根据实施方式的图像处理设备1执行的处理的流程图。
具体实施方式
将参照附图描述本公开内容的实施方式。
<第一实施方式>
1.图像处理设备1的配置
将描述图像处理设备1的配置。图像处理设备1作为车载装置被安装在车辆上。在下面的描述中，将安装有图像处理设备的车辆称为本车辆。图像处理设备1主要由包括CPU3和诸如RAM、ROM和闪速存储器的半导体存储器(在下文中称为存储器5)的已知微型计算机配置成。
CPU 3执行存储在非暂态实体记录介质中的程序，由此实现图像处理设备1的各种功能。在本示例中，存储器5对应于非暂态实体记录介质。进一步地，程序被执行，从而执行与该程序对应的方法。配置图像处理设备1的微型计算机可以由一个或更多个单元配置成。
如图2所示，图像处理设备1设置有图像获取单元7、灯确定单元9、调节单元11和输出单元13，作为通过由CPU 3执行程序来实现的功能。调节单元11设置有相机设置调节单元15和校正单元17。实现构成图像处理设备1的这些元件的方法不限于软件，并且这些元件中的一部分或者全部元件可以由一个或更多个硬件单元来实现。例如，在上述功能由作为硬件单元的电子电路来实现的情况下，这些电子电路可以由数字电路来实现，所述数字电路包括多个逻辑电路或模拟电路或其组合。
本车辆设置有前灯19、输入单元21、相机23和图像识别单元25。前灯19照射本车辆前方的区域。前灯19可以在开启与关闭之间切换。此外，前灯19可以在近光与远光之间切换。前灯19对应于灯。
输入单元21被设置在本车辆的车厢中。输入单元21接受用户的输入。用户输入的内容包括与开启、关闭、近光及远光操作对应的命令。前灯19根据输入单元21的用户输入的内容来操作。输入单元21对应于输入单元。
相机23被安装在本车辆上。相机23捕获本车辆前方的区域以生成图像。相机23将所生成的图像发送至图像处理设备1。来自前灯19的光照射的区域被包括在相机23的图像捕获区域的全部或一部分中。在相机23中，基于来自图像处理设备1的信号来设置后面将描述的像素亮度特性。相机23对应于成像单元。
图像识别单元25获取由图像处理设备1输出的图像。图像识别单元25识别所获取的图像中的对象，从而使用识别结果来进行驾驶辅助操作。所述对象包括例如其他车辆、行人、车道边界线、交通标志等。驾驶支持功能包括例如碰撞避免支持制动器、车道保持辅助和路标辅助。
2.由图像处理设备1执行的处理
将参照图1至图7来描述由图像处理设备1以预定周期重复执行的处理。如图3所示，在步骤1处，灯确定单元9从输入单元21获取灯信息。灯信息包括示出前灯19是开启还是关闭的信息。此外，灯信息包括前灯19是被操作为近光还是远光的信息。
在步骤2处，灯确定单元9基于在步骤1处获取的灯信息来确定前灯19的状态。前灯19的状态包括：前灯19被开启并且操作为近光的状态(在下文中称为近光状态)；前灯19被开启并且操作为远光的状态(在下文中称为远光状态)；以及前灯19被关闭的状态(在下文中称为关闭状态)。
在近光状态下，在从相机23获取的图像27中，前灯19照射光的区域(在下文中称为光照射区域29)被限制为图4所示的下部区域。如图5所示，与近光状态相比，在远光状态下，光照射区域29向上侧和左右两侧扩散。在关闭状态下，通常自然光或照明光照射整个图像27。
返回参照图3，在步骤3处，相机设置调节单元15基于在步骤2处确定的前灯19的状态来设置相机23的像素亮度特性。像素亮度特性决定了由相机23捕获的对象处的亮度与图像中的像素值之间的关系。一旦确定了像素亮度特性，就唯一且明确地确定了相机23的成像灵敏度和动态范围。因此，设置像素亮度特性对应于设置相机23的成像灵敏度和动态范围。另外，设置像素亮度特性对应于调节亮度与像素值之间的关系。
相机设置调节单元15在前灯19处于近光状态时设置如图6所示的像素亮度特性A1，并且在前灯19处于远光状态时设置如图6所示的像素亮度特性A2。此外，当前灯19处于关闭状态时，相机设置调节单元15设置如图6所示的像素亮度特性A3。
像素亮度特性A1具有比像素亮度特性A2和A3的成像灵敏度更高的成像灵敏度。在像素亮度特性A1中像素值为下限值Pmin处的亮度L1min低于在像素亮度特性A2中像素值为下限值Pmin处的亮度L2min。下限值Pmin被定义为图像中的像素值的最小值。
像素亮度特性A1的动态范围由亮度L1min和亮度L1max确定。亮度L1max被定义为像素值为上限值Pmax处的值。上限值Pmax被定义为图像中的最大像素值。像素亮度特性A2的动态范围由亮度L2min和亮度L2max确定。亮度L2max被定义为在像素亮度特性A2中像素值为上限值Pmax处的亮度值。像素亮度特性A1的动态范围大于像素亮度特性A2和A3的动态范围。
返回参照图3，在步骤4处，校正单元17设置色调曲线。在后面要描述的步骤6处的校正中使用色调曲线。当在近光状态下操作时，校正单元17设置如图7所示的色调曲线T1，并且当在远光状态下操作时，校正单元17设置如图7所示的色调曲线T2。此外，当处于关闭状态时，校正单元17设置如图7所示的色调曲线T3。对于色调曲线T1，校正后的像素值被设置成高于色调曲线T2和T3的校正后的像素值。对于色调曲线T2，校正后的像素值被设置成低于色调曲线T1和T3的校正后的像素值。
返回参照图3，在步骤5处，图像获取单元7从相机23获取图像。这些图像是以在步骤3处设置的像素亮度特性捕获的。
在步骤S6处，校正单元17通过使用在步骤4中设置的色调曲线来校正在步骤5处获取的图像。该校正以如下方式执行。即，该处理获取与在步骤5处获取的图像中的每个像素对应的像素值，并且将该像素值设置成校正前像素值。然后，使用在步骤4中已经设置的如图7所示的色调曲线对该校正前像素值进行校正，以获得校正后的像素值。结果，校正后的像素值被用作该像素的像素值。
在步骤7处，输出单元13将在步骤6处校正的经校正图像输出至图像识别单元25。
3.从图像处理设备1获得的优点
(1A)当在近光状态下操作时，存在于除光照射区域29以外的区域中的对象31的亮度低。当在近光状态下操作时，图像处理设备1设置像素亮度特性A1。在像素亮度特性A1中，亮度L1min低于亮度L2min。因此，在近光状态下获取的图像27中，对象31的像素值变高。结果，可以容易地识别对象31。
对于如图4所示的对象32，对象32的下部32A处于光照射区域29中，而对象32的上部32B处于除光照射区域29以外的区域中。光照射到的下部32A具有较高的亮度，而光照射不到的上部32B具有较低的亮度。当在近光状态下操作时，图像处理设备1设置像素亮度特性A1。像素亮度特性A1的动态范围大于像素亮度特性A2的动态范围。结果，在近光状态下获取的图像27中，可以容易地识别对象32。
(1B)当设置像素亮度特性A1时，成像灵敏度和动态范围被唯一地且明确地确定。因此，通过设置成像灵敏度和动态范围，如上述(1A)所述那样调节亮度L1min。因此，可以容易地调节亮度L1min。
(1C)在近光状态下操作时，图像处理设备1设置色调曲线T1，并且通过使用色调曲线T1来校正像素值。对于色调曲线T1，校正后的像素值被设置成高于色调曲线T2和T3的校正后的像素值。因此，在近光状态下获取的图像27中的对象31的像素值可以更高。结果，对于存在于除光照射区域29以外的区域中并且具有低亮度的对象31，可以增强对比度。
(1D)在远光状态下操作时，图像处理设备1设置像素亮度特性A2，并且设置色调曲线T2。像素亮度特性A2的成像灵敏度低于像素亮度特性A1的成像灵敏度。色调曲线T2生成比色调曲线T1和T3的校正后的像素值低的校正后的像素值。因此，在远光状态下，当在远光状态下操作时，对象的像素值不太可能过高。因此，可以容易地识别对象。
(1E)图像处理设备1根据输入单元21的输入结果来确定前灯19的状态。因此能够更准确地确定前灯19的状态。
<第二实施方式>
1.与第一实施方式的区别
第二实施方式在基本配置方面与第一实施方式类似。因此，将仅描述与第一实施方式不同的部分。与第一实施方式相同的附图标记表示相同的配置，并且其说明将参照前面的描述。在上述第一实施方式中，设置了灯确定单元9。根据第二实施方式，如图8所示，设置了灯确定单元109。
2.由图像处理设备1执行的处理
将参照图9来描述由图像处理设备1执行的处理。该处理在每个预定周期重复执行。在图9所示的步骤11中，图像获取单元7从相机23获取图像。初始处理中的步骤11处的成像灵敏度和动态范围被限定为默认值。在第二次之后，在步骤11的处理中，相机23获取图像时的成像灵敏度和动态范围在先前的处理中的步骤14(后面描述)处被设置。
在步骤12处，灯确定单元109计算在步骤11处获取的图像中的像素值的分布。像素值的分布是指与构成图像的各个像素对应的像素值的分布(像素分布)。
在步骤13处，灯确定单元109基于在步骤12处计算出的像素分布来确定前灯19的状态。该确定被如下执行。
灯确定单元109预先存储分布图案。分布图案包括近光状态下的像素分布图案、远光状态下的像素分布图案以及关闭状态下的像素分布图案。在近光状态下的像素分布图案中，如图4所示的光照射区域29中的像素值高，并且其他区域中的像素值低。在远光状态下的像素分布图案中，如图5所示的光照射区域29中的像素值高，并且其他区域中的像素值低。关闭状态下的像素分布图案示出整个图像中的像素值的变化小。
灯确定单元109确定哪个图案与通过步骤12计算出的像素分布最相似。在通过步骤12计算出的像素分布与近光状态下的图案最相似的情况下，该处理确定前灯19处于近光状态。在通过步骤12计算出的像素分布与远光状态下的图案最相似的情况下，该处理确定前灯19处于远光状态。此外，在通过步骤12计算出的像素分布与关闭状态下的图案最相似的情况下，处理确定前灯19处于关闭状态。
在步骤14处，相机设置调节单元15基于通过步骤13确定的前灯19的状态来设置像素亮度特性。当在近光状态下操作时，相机设置调节单元15设置像素亮度特性A1，当在远光状态下操作时，其设置像素亮度特性A2，并且当处于关闭状态时，其设置像素亮度特性A3。
在步骤15处，校正单元17设置色调曲线。当在近光状态下操作时，校正单元17设置色调曲线T1，当在远光状态下操作时，其设置色调曲线T2，并且当处于关闭状态时，其设置色调曲线T2。
在步骤16处，图像获取单元7从相机23获取图像。以在步骤14中设置的像素亮度特性来捕获图像。在步骤17处，校正单元17使用在步骤15中设置的色调曲线来校正在步骤16处获取的图像。
在步骤18处，输出单元13将在步骤17处校正的图像输出至图像识别单元25。
3.从图像处理设备1获得的效果
根据第二实施方式，可以获得根据第一实施方式的(1A)至(1D)的上述效果。此外，可以获得以下效果(2A)。
(2A)图像处理设备1基于像素分布来确定前灯19的状态。因此，仅需要简单的配置就可以简单地确定前灯19的状态。
<其他实施方式>
以上描述了本公开内容的实施方式。本公开内容不限于上述实施方式，并且可以进行各种修改。
(1)像素亮度特性A1的动态范围和像素亮度A2的动态范围可以相同。
(2)在第一实施方式和第二实施方式中，色调曲线T1和T2可以相同。此外，在第一实施方式和第二实施方式中，可以不使用色调曲线进行校正。
(3)在第一实施方式和第二实施方式中，像素亮度特性A1和像素亮度特性A2可以相同。
(4)前灯19可以通过自动控制来操作。例如，当本车辆的周围变暗时，前灯19可以被点亮。此外，前灯19可以识别在前车辆或者迎面而来的车辆的光，以在远光状态与近光状态之间改变状态。
在上述情况下，图像处理设备1可以从前灯19的控制设备获取用于指示前灯19的状态的灯信息。灯信息包括前灯19是开启还是关闭的信息以及前灯的状态是近光还是远光的信息。图像处理设备1可以通过使用灯信息来执行第一实施方式和第二实施方式的类似处理。
(5)可以由多个元件实现上述实施方式的单个元件中包括的多个功能，或者可以由多个元件实现单个元件中包括的一个功能。可以由单个元件实现多个元件中包括的多个功能，或者可以由单个元件实现由多个元件实现的功能。而且，可以省略上述实施方式的一部分配置。上述配置中的至少一部分可以添加到上述实施方式的其他配置中或者可以替代上述实施方式的其他配置。应当注意，由权利要求书的范围确定的技术构思中固有的各个方面被限定为本公开内容的实施方式。
(6)除了上述图像处理设备之外，本公开内容可以以各种模式实现，例如将图像处理设备作为其元件的系统、使计算机能够被用作图像处理设备的程序、非暂态有形记录介质例如存储程序的半导体存储器、图像处理方法和驾驶辅助方法。

Claims (5)

1.一种图像处理设备，包括：
图像获取单元，所述图像获取单元从安装在车辆上的成像单元获取图像；
灯确定单元，所述灯确定单元确定安装在所述车辆上的灯的状态，所述灯的状态包括近光状态和远光状态；
调节单元，所述调节单元调节要由所述成像单元捕获的对象处的亮度与所述图像中的像素值之间的关系，所述像素值的范围在下限与上限之间，其中，
所述调节单元被配置成：当所述灯确定单元确定所述灯的状态处于所述近光状态时，将所述像素值为所述下限处的亮度设置成低于在所述灯确定单元确定所述灯的状态处于所述远光状态的情况下的所述像素值为所述下限处的亮度。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述调节单元被配置成设置所述成像单元的成像灵敏度或动态范围，从而调节所述像素值为所述下限处的亮度。
3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述调节单元包括校正所述图像的像素值的校正单元；并且
当所述灯确定单元确定所述灯的状态处于所述近光状态时，所述校正单元将校正后的像素值设置成高于当所述灯确定单元确定所述灯的状态处于所述远光状态的情况下的校正后的像素值。
4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述图像处理设备包括输入单元，所述输入单元接受来自用户的用于指示所述灯的状态的输入；并且
所述灯确定单元被配置成根据来自所述用户的所述输入来确定所述灯的状态。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
所述灯确定单元被配置成基于所述图像的像素分布来确定所述灯的状态。
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