CN110612235A - 调光元件的光学特性的动态校准 - Google Patents

Abstract

一种成像器组件包括校准功能和壳体。成像器设置在壳体内。成像器包括透镜组件。电光元件设置于壳体的壁上，且在基本通透状态与基本变暗状态之间可操作。光源引导电光元件处的光，电光元件将光朝透镜组件重新引导。

Description

调光元件的光学特性的动态校准

技术领域

本发明大体上涉及成像器组件并利用动态校准组件来调整捕获图像的光学特性。

发明内容

在本公开的一个方面，一种成像器组件包括壳体和设置在壳体内的成像器。成像器包括透镜组件。电光元件设置于壳体的壁上，且可在基本通透状态与基本变暗状态之间操作。光源引导电光元件处的光，电光元件将光朝透镜组件重新引导。

在本公开的另一方面，一种校准成像器组件的方法包括定位成像器以通过电光元件获取图像。成像器与光源同步，使得每个第N帧用作校准帧。光源在校准帧期间被激活。在激活光源期间存储图像，并将特性与基准轮廓进行比较，以确定电光元件的颜色和强度变化。

在本公开的又一方面，一种校准成像器组件的方法包括定位成像器以通过电光元件获取图像。成像器与电光元件对准，使得调光区域和校准区域限定在成像器的视场内。将在校准区域处的图像的颜色和强度变化与通过电光元件获取的图像的颜色和强度变化进行比较。

在本公开的又一方面，一种成像器组件包括壳体和设置在壳体内的初级成像器。初级成像器包括透镜组件。电光元件邻近于壳体内的透镜组件设置，且可在基本通透状态与基本变暗状态之间操作。校准成像器设置在壳体内，并配置成从校准光源收集图像数据，其中电光元件的一部分设置于校准成像器与校准光源之间。

在本发明的又一方面，一种校准成像器组件的方法包括定位初级成像器以通过电光元件获取图像。校准成像器定位成通过电光元件获取由校准光源提供的图像数据的图像。将图像的特性与基准轮廓进行比较以确定电光元件的颜色和强度变化。

通过参考所附说明书、权利要求书和附图，所属领域的技术人员将进一步理解和了解本发明的这些和其它特征、优点和目标。

附图说明

在附图中，

图1是具有安装在本公开的车顶安装天线的壳体内的成像器组件的车辆的顶部透视图；

图1A是图1的车顶安装天线和成像器组件的前顶部透视图；

图2是本公开的成像器组件的示意图；

图3是本公开的另一成像器组件的示意图；

图4是本公开的成像器组件的校准区域和调光区域的示意图；

图5是本公开的车顶安装天线和成像器组件的后顶部透视图；

图6是本公开的成像器组件的前部示意图；

图7是本公开的成像器的侧部横截面立面视图；

图8是本公开的另一成像器组件的示意图；

图9是基准图像数据的光学特性的示例性图像；

图10是通过调暗的电光器件收集的图像数据的示例性图像；以及

图11是在光电器件已经针对颜色和强度变化补偿之后通过调暗的电光器件收集的图像数据的示例性图像。

具体实施方式

目前示出的实施例主要在于与成像器组件的方法步骤和设备部件的组合。在适当的情况下，设备部件和方法步骤由附图中的常规符号表示，仅示出与理解本公开的实施例有关的那些具体细节，以免对受益于本文描述的本领域普通技术人员而言显而易见的细节使本公开模糊。此外，所述描述和图中的相同数字表示相同元件。

出于本文中描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”和其派生词将与本发明在图1中的定向有关。除非另有说明，否则术语“前”应指离装置的预期观看者较近的装置表面，而术语“后”应指离装置的预期观看者较远的装置表面。然而，应理解，除了明确指定相反的方向之外，本发明可以采用各种替代定向。还应理解，附图中所示且在下文说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求书中限定的本发明概念的示例性实施例。因此，除非权利要求书另外明确陈述，否则与本文中公开的实施例有关的具体尺寸和其它物理特性不应被视为限制性的。

术语“包含”、“包括”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性包含内容，使得包括一系列要素的过程、方法、制品或设备不仅包含那些要素，还可包含并未明确地列出或并非此类过程、方法、制品或设备固有的其它要素。带有“包括……”的要素并不妨碍包括所述要素的过程、方法、制品或设备中存在额外的相同要素。

参考图1-2，参考数字10大体上标示包括壳体12和设置在壳体12内部的成像器14的成像器组件。成像器14包括透镜组件16。电光元件18设置于壳体12的壁20上，且可在大体上通透状态与大体变暗状态之间操作。光源22引导电光元件18处的光23，并且电光元件18将光朝透镜组件16重新引导。

壳体12可由各种材料构成，包括金属和塑料，并且可设置在车辆24的内部或外部。如图所示，本文中阐述的成像器组件构造可设置在卫星天线壳体中，车身面板后方，等，并且不限于本文所述的具体构造。尽管成像器组件10包括方向向后的视场26，视场26可在相对于车辆的任何方向上延伸。在所示实施例中，壳体12的壁20包括至少部分透射和部分反射的部分，其在所示实施例中包括电光元件18。电光元件18包含第一衬底34和第二衬底36。第一衬底34限定第一表面38和第二表面40。第二衬底36限定第三表面42和第四表面44。电光介质46设置在第一衬底34与第二衬底36之间，并且密封件48围绕调光元件设置。第三表面42和/或第四表面44可包括透反射涂层，以允许外部光进入壳体12，但反射来自光源22的内部光。然而，在某些情况下，透反射涂层可在第一表面38或第二表面40上。

再次参照图2，光源22设置在成像器14和透镜组件16下方。然而，应理解，光源22可设置在壳体12内的其它区域处。无论不何，光源22大体上配置成引导电光元件18处的光23，所述电光元件将光朝透镜组件16重新引导。成像器组件10大体上配置成使得成像器14与光源22同步，使得由成像器14获取的每个第N帧由控制器50用作校准帧，并且未显示给用户。光源22在校准帧期间脉冲激发，并且成像器14捕获图像数据。控制器50然后将图像的颜色与基准图像轮廓进行比较以确定电光元件18是否存在任何颜色或强度变化。配置为补偿颜色和强度变化的算法在与成像器14电连通的控制器50的处理器内运行。处理器随后在显示模块52上显示给用户之前修改图像数据。显示模块可定位于任何位置，包括车辆24内部的后视装置54或仪表板56处，或车辆24外部。

再次参看图1-2，应理解，第N帧可与成像器14获取的每隔一帧一样频繁，但是也可如每隔30秒将一帧用于校准那样不频繁。另外，还设想了采样速率可基于在电光元件18处测量的电压差。随着电压差增加，采样速率可增加，因为电光元件18可能变暗或变得更通透。另外，大体上设想采样速率可基于当日时间(黄昏和黎明)、一年的时间，或车辆的使用状态(车辆是否处于行驶、倒车、停车，等)。

使用成像器组件10的校准功能性的方法包括定位成像器14以通过电光元件18获取图像。然后将成像器14与光源22同步，使得每个第N帧用作校准帧。光源22在每个校准帧期间被激活。图像数据由成像器14捕获并在光源22激活期间存储在存储器中，并且图像的特性与基准图像轮廓进行比较以确定电光元件18的颜色和强度变化。如上所述，透反射涂层可涂覆于电光元件18的第一衬底34和第二衬底36的第一表面38、第二表面40、第三表面42和第四表面44中的一个，以允许外部光进入壳体12，但反射由光源22提供的内部光。另外，还设想反射性偏振器可定位成邻近于电光元件18以允许光传递到壳体12，但最小化离开壳体12的光。

现参考图3-7，在备选构造中，示出了包括另一种校准方式的成像器组件100。此构造使用与先前描述的构造的许多相同特征。应理解，相似特征在本公开中阐述的各种实施例中包括相似的附图标记。成像器组件100还包括透镜组件101和电光元件102。电光元件102包括由密封件107分离的校准区域104和调光区域106。在调光区域106和校准区域104处的电光介质46可由相同或不同的材料构造。可设想密封件107在一些应用中可为大体上通透的。校准区域104不变暗并且大体上是通透的。在此情况下，成像器108定位成通过电光元件102捕获图像数据。电光元件102可位于壳体12(图7)内部，或可定位在壳体12(图3)限定的开口处。无论不何，成像器108与电光元件102对准，使得调光区域106和校准区域104限定与成像器108的视场26对准的区域110。校准区域104将可能是电光元件102的总体区域110的一小部分。取决于应用，校准区域104可在电光元件102的顶部、底部或侧部。另外，校准区域104可定位成使得校准区域104在设置在车辆24内的显示模块52上将不可见，显示模块将图像数据提供给用户。控制器112将校准区域处的图像的颜色和强度变化与在电光元件102的调光区域106处获取的图像的颜色和强度变化进行比较。控制器112可定位在电路板114上。随后启动算法以基于校准区域104与调光区域106的比较来修改图像。然后，在显示模块52上将修改的图像显示给用户。

再次参考图3-7，应当理解，调光区域106和校准区域104的颜色和强度变化特性可存储在成像器108的非易失性存储器中。该数据可由控制器112调用，所述控制器在稍后时间评估调光区域106和校准区域104的颜色和强度变化。密封件107可设置在校准区域104和调光区域106之间。另外，可在校准区域104和调光区域106之间识别盲区区域120。在盲区区域120处捕获的图像数据可由控制器112丢弃，并且不用于评估任何颜色或强度变化。另外，该配置中的控制器112可包括用于校准的像素适合性的实时内容感知识别。换句话说，控制器112可运行测量校准区域104和调光区域106的相似性和/或差异的算法，且这些相似性和差异可用于调光区域106的校准。

现参考图8，本公开中阐述的又一配置包括具有校准功能的成像器组件200。成像器组件200包括壳体202和设置在壳体202内的初级成像器204。初级成像器204包括透镜组件206和邻近于透镜组件206设置的电光元件208。电光元件208可包括类似于上文所公开且在图2中示出的电光元件18的结构的结构。电光元件208和透镜组件206设置在盖玻璃209后面的壳体202内。电光元件208包括类似于相对于电光元件18阐述的特征的特征。透镜组件206设置于初级成像器204与电光元件208之间。电光元件208可在大体上通透状态与大体变暗或暗淡状态之间操作。校准成像器210也设置在壳体202内，并且配置成从校准光源212收集图像数据。电光元件208的一部分设置在校准成像器210和校准光源212之间。在此情况下，所述图像数据的周期性或持续校准基于由校准成像器210收集的图像数据进行。用户能够看到由初级成像器204通过电光元件208收集的图像数据，而图像数据是基于算法来修改的，所述算法用于在基于由校准成像器210收集的图像数据在显示给用户之前修改图像。例如，在初级成像器204正在非常明亮的环境条件的情况下，电光元件208将变暗。随着电光元件208变暗，校准光源212在校准成像器210处引导光通过电光元件208。如果电光元件208的颜色和强度如由校准成像器210所述那样变化，则可在显示给用户之前，由初级成像器204收集的图像数据进行修改。

再次参考图8，透镜组件206示为在初级成像器204与电光元件208之间。然而，电光元件208还可定位在初级成像器204和透镜组件206之间。用于成像器组件200的此构造将类似于图8的图示那样工作，但是图像数据将基于首先穿过透镜组件206，然后在由初级成像器204捕获之前穿过电光元件208的光进行调整。

使用成像器组件200校准成像器组件201的一种方法包括定位初级成像器204以通过电光元件208获取图像。校准成像器210还获取由校准光源212通过电光元件208提供的图像数据的图像。然后将图像数据的特性与基准图像轮廓进行比较以确定电光元件208的颜色和强度变化。成像器组件200的校准功能可利用电光元件208上的单独校准区域220(校准成像器210与校准光源212之间)，以提供用于校正的参考。校准区域220由单独的成像装置(校准成像器210)完全分析。光学隔离器222跨过壳体202延伸，并且由电光元件208中断。光学隔离器222配置成用于隔离初级成像器204、透镜组件206和电光元件208的主要部分以免与校准成像器210和校准光源212的光学重叠。光学隔离的目的是防止校准光源212的光到达初级成像器204，并且防止外部光到达校准成像器210。

现参考图9-11，可观察到校正图像的实例。确切地说，图9中示出了基准图像。在电光元件变暗之后，颜色和强度变化由于图像数据通过所述电光元件(图10)收集而发生。在由设置在成像器组件内或系统内的别处的控制器的处理器内的算法管理的补偿之后，图像可显示给用户(图11)。

这些技术中施加的颜色校正配置为允许存在调光元件作为成像器堆叠的一部分，而不会负面影响图像质量。这种技术的一个应用是允许调光元件充当成像装置中的增益因素，以允许更大灵活性和曝光控制设置。因此，这可以用于改进动态范围能力，并且允许更大的减轻成像器上的时变光源效果的能力。

所属领域的技术人员应理解，所描述的发明和其它部件的构造不限于任何特定材料。除非在本文中另外描述，否则本文中所公开的本发明的其它示范性实施例可由广泛多种材料形成。

出于本公开的目的，术语“耦合(coupled)”(以其所有形式：couple、coupling、coupled等)通常意味着两个(电气的或机械的)部件彼此直接或间接的接合。此类接合在本质上可以是静止的或在本质上可移动的。此类接合可以通过两个(电气的或机械的)部件以及彼此或与所述两个部件一体地形成为单一主体的任何额外中间构件来实现。除非另外说明，否则此类接合本质上可以是永久性的，或本质上可移除或可释放。

另外值得注意的是，如在示例性实施例中所示的本发明的元件的构造和布置仅仅是说明性的。尽管已在本公开中详细地描述了本创新的仅仅几个实施例，但查阅本公开的所属领域的技术人员将容易了解，在不实质性地脱离所述主题的新颖教示和优点的情况下，可能有许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、色彩、定向等的变化)。举例来说，示为一体地形成的元件可由多个部分构成，或示为多个部分的元件可一体地形成，可颠倒或以其它方式改变接口的操作，可改变结构的长度或宽度和/或系统的部件或连接器或其它元件，可改变在元件之间提供的调整位置的性质或数目。应注意，系统的元件和/或组件可以由提供足够强度或耐久性的广泛多种材料中的任一个构成，且可以呈各种各样的颜色、纹理和组合中的任一个。因此，所有这些修改预期包含在本创新的范围内。可以在不脱离本创新的精神的情况下在所要和其它示例性实施例的设计、操作条件和布置方面进行其它替代、修改、改变和省略。

应理解，任何所描述的过程或在所描述过程内的步骤可与所公开的其它过程或步骤组合以形成在本发明的范围内的结构。本文所公开的示例性结构和过程用于说明性目的，而不应理解为具有限制性。

还应理解，在不脱离本发明的概念的情况下，可对上述结构和方法做出变化和修改，且另外应理解，此类概念旨在由所附权利要求涵盖，除非这些权利要求的措辞明确说明并非如此。

Claims (20)

1.一种包括校准功能的成像器组件，所述成像器组件包括：

壳体；

设置在所述壳体内的成像器，所述成像器包括限定所述成像器的视场的透镜组件；

与所述壳体光学联接的电光元件，所述电光元件包括能够在基本通透状态与基本变暗状态之间操作的调光区域，以及所述成像器的视场内的校准区域；

与所述成像器和所述电光元件可操作地联接的控制器，所述控制器配置成运行测量所述校准区域与调光区域之间的差异的算法以使得能够对所述调光区域进行调整；以及

设置在所述调光区域和所述校准区域之间的密封件，所述密封件处理图像数据在其中由所述控制器丢弃的盲区区域。

2.根据权利要求1所述的成像器组件，其中所述电光元件设置在由所述壳体限定的开口中，并且其中所述透反射涂层涂覆到所述电光元件的表面以允许外部光进入所述壳体。

3.根据权利要求1和权利要求2中任一项所述的成像器组件，还包括：

邻近于所述电光元件的反射性偏振器。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的成像器组件，其中所述成像器设置在车辆外部的卫星天线壳体内。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的成像器组件，其中所述密封件是至少部分通透的。

6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的成像器组件，还包括：

显示由所述成像器捕获的图像数据的显示模块。

7.根据权利要求6所述的成像器组件，其中所述显示模块仅显示通过所述调光区域获取的捕获图像数据。

8.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的成像器组件，还包括：

控制器，所述控制器配置成比较所述校准区域与所述调光区域之间的任何颜色和强度变化。

9.一种包括校准功能的成像器组件，所述成像器组件包括：

壳体；

设置在所述壳体内的成像器，所述成像器包括限定所述成像器的视场的透镜组件；

设置于所述壳体内的电光元件，所述电光元件包括能够在基本通透状态与基本变暗状态之间操作的调光区域，以及所述成像器的视场内的校准区域。

10.根据权利要求9所述的成像器组件，还包括：

透反射涂层，所述透反射涂层涂覆到所述电光元件的表面以允许外部光进入所述壳体。

11.根据权利要求9和权利要求10中任一项所述的成像器组件，还包括：

邻近于所述电光元件的反射性偏振器。

12.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的成像器组件，还包括：

设置在所述调光区域与所述校准区域之间的密封件。

13.根据权利要求12所述的成像器组件，其中所述密封件是至少部分通透的。

14.根据权利要求9至权利要求12中任一项所述的成像器组件，还包括：

显示由所述成像器捕获的图像数据的显示模块。

15.根据权利要求14所述的成像器组件，其中所述显示模块仅显示通过所述调光区域获取的捕获图像数据。

16.根据权利要求9至权利要求12和权利要求14中任一项所述的成像器组件，还包括：

控制器，所述控制器配置成比较所述校准区域与所述调光区域之间的任何颜色和强度变化。

17.一种校准成像器组件的方法，所述方法包括：

定位成像器以通过电光元件获取图像；

将所述成像器与所述电光元件对准，使得调光区域和校准区域限定在所述成像器的视场内；以及

将所述校准区域处的所述图像的颜色和强度变化与通过所述电光元件获取的所述图像的颜色和强度变化进行比较。

18.根据权利要求17所述的方法，包括在与所述成像器电连通的非易失性存储器中存储校准区域和调光区域的颜色和强度特性。

19.根据权利要求18所述的方法，包括识别未评估图像数据的所述校准区域与所述调光区域之间的盲区。

20.根据权利要求19所述的方法，包括识别用于校准的像素的适合性的实时内容，以确定所述校准区域和所述调光区域之间的相似性和差异中的一个。