CN113781823A - 环境光估算系统 - Google Patents

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    • G08G1/145—Traffic control systems for road vehicles indicating individual free spaces in parking areas where the indication depends on the parking areas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4204—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors with determination of ambient light

Abstract

一种环境光估算系统，包含影像传感器，撷取一影像；感兴趣区域选择器，决定影像的至少一感兴趣区域；占用检测器，决定感兴趣区域的对象的存在状态；及环境光估算器，根据影像的感兴趣区域的亮度以估算感兴趣区域的环境光的照度。

Description

环境光估算系统
【技术领域】
本发明有关照明，特别是关于一种环境光估算系统。
【背景技术】
智能型停车场使用占用传感器(occupancy sensor)以感测停车位的占用状态，提供驾驶者极大的便利。然而，传统停车场的人工照明是以手动调整或根据事先计划以自动定时调整。因此，无法大量降低能源消耗，且无法根据停车场内车辆的停放状态而动态调整人工照明。
虽然一些停车场使用环境光传感器，然而其实际上是感测反射自车辆的光线，而非感测停车位的真实环境光。例如，即使环境照明维持相同，环境光传感器感测反射自白色车辆的光线会过大，而感测自黑色车辆的光线则过小。
因此亟需提出一种新颖机制以克服传统停车场的诸多缺失。
【发明内容】
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种环境光估算系统，适用于停车场照明以大量节省能源且有效强化驾驶与个人安全。
根据本发明实施例，环境光估算系统包含影像传感器、感兴趣区域选择器、占用检测器及环境光估算器。影像传感器撷取一影像。感兴趣区域选择器决定影像的至少一感兴趣区域。占用检测器决定感兴趣区域的对象的存在状态。环境光估算器根据影像的感兴趣区域的亮度以估算感兴趣区域的环境光的照度。
【附图说明】
图1A显示本发明实施例的环境光估算系统的方框图，适用于停车场照明。
图1B显示图1A的占用检测器的细部方框图。
图2例示影像传感器与光源，设于停车场的二停车位上方。
图3显示决定比例常数的配置示意图，其包含影像传感器、光源及测光计，设于空停车位上方。
图4例示在每一停车位的估算范围内估算环境光。
图5例示停车场的人工照明的照度时序图。
【符号说明】
100:环境光估算系统
10:校正装置
11:影像传感器
12:感兴趣区域选择器
13:占用检测器
131:移动检测器
132:状态检测器
133:反射率估算器
14:环境光估算器
21:光源
22:停车位
23:入射光
24:反射光
31:测光计
41:估算范围
42:镜面反射区域
43:缩小估算范围
【具体实施方式】
图1A显示本发明实施例的环境光估算系统100的方框图，适用于停车场照明。停车场照明仅作为例示，环境光估算系统(以下简称系统)100也可适用于其他的应用。
在本实施例中，系统100可包含影像传感器11，其视场(FOV)可撷取(室外或室内)停车场的多个(连续)停车位的影像。在一较佳实施例中，影像传感器11为可见光影像传感器，例如红绿蓝影像传感器或单色影像传感器。系统100可包含感兴趣区域(ROI)选择器12，用以决定影像的至少一感兴趣区域。
图2例示影像传感器11与光源21，设于停车场的两停车位22上方。来自光源21的入射光(或环境光)23照射停车位22的表面。部分入射光23被停车位22反射(成为反射光24)并被影像传感器11撷取，其他的入射光23被停车位22吸收。反射光24的照度(illumination)、撷取影像的相对亮度(relative luminance)、影像传感器11的曝光时间与增益及停车位22的反射率(reflectance)具有以下关系(1)～(2)：
反射光∝(相对亮度)/(曝光时间×增益)(1)
反射光∝(入射光×反射率)(2)
其中∝代表正比于。
因此，入射光23的照度可以下式(3)表示：
入射光＝K×相对亮度/(曝光时间×增益×反射率)(3)
其中K代表比例常数。
本实施例的系统100可包含校正(calibration)装置10，接收影像传感器11所撷取空停车位22的影像，据以决定比例常数K。图3显示决定比例常数K的配置示意图，其包含影像传感器11、光源21及测光计(light meter)31，设于空停车位22上方。测光计31可测量入射光23的照度。根据撷取影像的相对亮度、影像传感器11的曝光时间与增益及(空)停车位22的反射率，可由式(3)得到比例常数K。在另一实施例中，如果(空)停车位22的反射率为未知，则改为决定(K/反射率)。
本实施例的系统100可包含占用检测器13，用以决定感兴趣区域的对象的存在状态。在本实施例中，如图1B所示占用检测器13的详细方框图，占用检测器13可包含移动检测器131，用以检测移动车辆。在一实施例中，移动检测器131可通过比较(影像传感器11撷取的)当前影像与前一影像以检测移动车辆。当当前影像与前一影像的差值大于默认临界值，则检测到移动车辆。在本实施例中，移动检测器131可对影像传感器11所撷取影像进行移动检测。在另一替代实施例中，可使用无源红外线(passive infrared,PIR)传感器或超音波传感器(未显示)以检测移动车辆。
本实施例的占用检测器13可包含状态检测器132，受移动检测器131的触发以决定停车位22的存在状态(亦即，空或占用)。状态检测器132可对影像传感器11所撷取影像进行图像处理以执行检测。在一实施例中，状态检测器132可使用基于特征(feature)的对象检测，例如方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)或尺度不变特征转换(scale-invariant feature transformation,SIFT)。在另一实施例中，状态检测器132可使用神经网络，例如卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)。在一替代实施例中，占用检测器132可使用非基于影像的检测，例如超音波距离测量或地球感应(earthinduction)。
在本实施例中，占用检测器13可包含反射率估算器133，当状态检测器132检测到占用状态时，反射率估算器133用以估算占用停车位22的反射率。根据式(3)，当光源21的入射光与影像传感器11的曝光时间、增益维持相同时，对于空停车位的相对亮度与反射率的比值将相同于占用停车位的相对亮度与反射率的比值，如式(4)所示：
(相对亮度/反射率)空＝(相对亮度/反射率)占用 (4)
因此，可根据空停车位的相对亮度、占用停车位的相对亮度及空停车位的反射率，以估算占用停车位的反射率。
在本实施例中，系统100可包含环境光估算器14，接收影像传感器11所撷取影像，根据影像的感兴趣区域的亮度以估算感兴趣区域(亦即空或占用的停车位)的环境光(或入射光23)的照度。如式(3)所示，可根据撷取影像的相对亮度、影像传感器11的曝光时间、增益及(空或占用)停车位的反射率，以估算环境光(或入射光)的照度。图4例示于每一停车位22的估算范围41(虚线所示)内估算环境光。在一实施例中，当估算环境光时，排除亮度值大于预设临界值的镜面反射(specular reflection)区域42。因此，如图4所例示，使用缩小估算范围43以估算环境光。在另一实施例中，可对撷取影像执行中值滤波器(median filter)以去除镜面反射区域42。
根据上述实施例，可根据估算的环境光以调整设置于停车场的人工照明。例如，如果估算的环境光较大，则降低人工照明以节省能源；如果估算的环境光较小，则提高人工照明以强化驾驶与个人安全。此外，较小的估算环境光也可能表示人工照明已老化或失效，因此需实时进行修理或替换。图5例示停车场的人工照明的照度时序图。在车辆进入前，根据估算的环境光以调整人工照明的照度。当(移动检测器131与状态检测器132)检测到车辆进入，提高人工照明的照度以强化驾驶安全。当车辆停妥后，减低人工照明的照度至原先的位准，以节省能源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种环境光估算系统，包含：
影像传感器，撷取一影像；
感兴趣区域选择器，决定所述影像的至少一感兴趣区域；
占用检测器，决定所述感兴趣区域的对象的存在状态；及
环境光估算器，根据所述影像的感兴趣区域的亮度以估算所述感兴趣区域的环境光的照度。
2.根据权利要求1的环境光估算系统，其中照射所述对象的环境光的照度为所述影像的相对亮度、所述影像传感器的曝光时间与增益、所述感兴趣区域的反射率的函数，表示如下：
入射光＝K×相对亮度/(曝光时间×增益×反射率)
其中K代表比例常数。
3.根据权利要求2的环境光估算系统，其中所述占用检测器包含：
反射率估算器，跟据以下所示关系以估算置有所述对象的所述感兴趣区域的反射率，且在撷取所述影像时维持所述入射光、所述影像传感器的曝光时间与增益：
(相对亮度/反射率)未置对象＝(相对亮度/反射率)置有对象。
4.根据权利要求2的环境光估算系统，还包含：
测光计，测量所述入射光的照度；及
校正装置，接收未置有对象的所述影像，且根据所述影像的相对亮度、所述影像传感器的曝光时间与增益、所述对象的反射率以决定所述比例常数K，或者根据所述影像的相对亮度、所述影像传感器的曝光时间与增益以决定(K/反射率)的值。
5.根据权利要求1的环境光估算系统，其中所述占用检测器包含：
移动检测器，检测所述感兴趣区域的所述对象的移动。
6.根据权利要求5的环境光估算系统，其中所述移动检测器根据所述影像传感器所撷取的当前影像与前一影像的差值，以检测所述对象的移动。
7.根据权利要求5的环境光估算系统，其中所述占用检测器包含：
状态检测器，当所述移动检测器检测到所述对象的移动并触发所述状态检测器，以决定所述感兴趣区域的存在状态。
8.根据权利要求1的环境光估算系统，其中所述影像传感器包含可见光影像传感器。
9.根据权利要求1的环境光估算系统，还包含：
光源，设于所述感兴趣区域上方，并根据所估算的环境光的照度以调整所述光源。
10.根据权利要求1的环境光估算系统，其中当估算所述环境光时，排除亮度值大于预设临界值的镜面反射区域。
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