CN115735234A

CN115735234A - 装配玻璃光学质量分析方法、摄像机校准方法、被分析的装配玻璃

Info

Publication number: CN115735234A
Application number: CN202280004523.6A
Authority: CN
Inventors: J-B·劳德罗; T·雷巴奇克; T·塞费林-法比亚尼
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-03-03
Also published as: EP4364108A1; WO2023275486A1; FR3124782B1; US20240320818A1; FR3124782A1

Abstract

本发明涉及基于图像点的视在移位来分析装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，所述区域旨在安置在诸如摄像机之类的采集或测量装置前方。因此，本发明涉及基于所述分析方法来校准摄像机的方法以及被这样分析的装配玻璃。

Description

装配玻璃光学质量分析方法、摄像机校准方法、被分析的装配玻璃

技术领域

本发明涉及装配玻璃（vitrage）的区域的光学质量的分析方法，所述区域旨在安置在诸如摄像机（caméra）之类的采集或测量装置前方。本发明还涉及基于所述分析方法的摄像机校准方法以及这样分析的装配玻璃。

本发明特别适合于测量运输载具的装配玻璃（例如飞机或汽车挡风玻璃）的界定区（zone délimitée）的光学质量，用于记录图像的光学装置或用于测量载具外部环境的装置安置在所述界定区前方，以便运行所述载具的驾驶辅助智能系统。

背景技术

运输载具，特别是机动车辆，越来越多地配备有驾驶辅助智能系统（ADAS，“advanced driver assistance system”（先进驾驶员辅助系统））。除其他功能外，这些机载系统尤其可以实时地提供关于道路交通状态和/或载具的设备和机械和/或电气元件的状态的信息，评估驾驶员的疲劳或分心状态，检测并预测来自载具外部环境的可能威胁，或者辅助驾驶员执行某些困难的操纵，例如超越其他载具或停泊。

为了其运行，这些系统结合了许多装置或传感器，其使得能够收集关于驾驶员、载具和/或其周围环境的数据。某些系统，例如停泊辅助系统、自主驾驶系统或撞击预测系统，会实施一个或多个光学图像采集装置或载具外部环境测量装置。这些装置通常设置在载具外壳中，在所述载具的装配玻璃之一后方，所述装配玻璃于是通常具有保护该装置的功能。这些装置也可以直接结合到装配玻璃中，例如在层压装配玻璃的两个玻璃片材之间，这两个玻璃片材之一设有用于容纳该装置的腔体。

装配玻璃可以是载具的任何常见装配玻璃中的一种：挡风玻璃、后窗、侧窗玻璃。最常见的情况是，光学装置设置在挡风玻璃后方，以便采集载具前方的信息。

由这些装置采集的信息或数据，例如在光学记录装置的情况下的图像，由机载系统处理以获得期望的功能。为了使实施设置在装配玻璃后方的光学记录装置或测量装置的机载智能系统能够最佳地运行，由所述光学装置采集的数据必须可靠，即没有任何伪影。因此，所述装配玻璃必须具有足够的光学质量，以避免光学缺陷和/或象差，例如球面象差、色差、象散和/或彗形象差。

这些装置，特别是当位于挡风玻璃附近时，通常设置在倾斜的装配玻璃后方，并且在大多数情况下，设置在装配玻璃的由装饰元件界定的区域中，使得从载具外部无法看到所述装置的除了用于采集图像或测量任何其他参数的活动元件外的元件。界定区还可在其表面上包括直接安置在采集或测量装置的采集或测量场中的功能元件。例如，这些元件可以是具有各种几何形状的电热丝网络，或者是具有光学或热学特性的功能层。这些功能元件也会导致光学失真。

包括旨在安置在采集或测量装置前方的界定区的装配玻璃是在结合所述装置之前制造的。因此，需要检验界定区的光学质量，以防止由这些装置采集的图像或信号中的有害伪影导致存在光学失真。

现有技术描述了许多用于检查或测量装配玻璃、特别是载具挡风玻璃的光学质量的方法。

已知通过分析测试图案（mire）的图像来分析整个挡风玻璃的光学质量。

然而，如果是与高角视场（角视场称为AFOV，针对英语的Angular Field of View）光学摄像机相关的装配玻璃的界定区的质量测量的情况，则需要定位一个巨大的测试图案。例如，对于100°的水平AFOV，在5米处，测试图案必须超过10米宽，这很难集成到工业流水线中。该测试图案太大，并且需要被调整至每个光学摄像机型号。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出没有上述缺点的装配玻璃（有孔或无孔）的区域的光学质量的分析方法，因此该方法更易于在工业上实施（测试图案在比工作距离（检测对象的距离等）更短的距离上，设备简单，价格合理，用于任何类型的摄像机，无论什么样的工作距离，等等），同时不牺牲测量准确度。

因此，本发明的第一个目的是提出一种用于基于对测试图案的图像的分析来分析装配玻璃（特别是弧面（bombé）装配玻璃和/或层压装配玻璃）的区域的光学质量的方法，所述装配玻璃尤其是陆地、铁路或航空载具、特别是机动车辆的挡风玻璃，该区域覆盖装配玻璃的全部或部分表面，该区域特别是形成旨在安置在采集或测量装置（ADAS）前方的限定区域（透射窗），在该区域中装配玻璃可能具有填有嵌件（insert）（其在ADAS的工作波长下是透明的）的通孔或可能具有嵌件（其在ADAS的工作波长下是透明的）的局部孔（在层压装配玻璃中的内玻璃片材上），所述方法包括：

1）（第一）数字图像采集步骤，包括：

- 在距（数字）图像采集光学装置至少一厘米且优选地至多5m的距离L1处沿光学装置的光轴（Z）采集固定的（且被照亮的）第一测试图案M1的至少一个（数字）图像，第一测试图案M1包括在两个维度（正交的X、Y，尤其是竖直的Y轴）上延伸的第一组（具有反差的）图案，优选为2D图案，特别是在第一板（尤其是平板）上，尤其是采集景深中的至少10个或50个或更好地至少100个图案，采集于是包括以任何顺序的以下子步骤：

1a）在没有所述装配玻璃的情况下，优选地在光学装置的景深中，获得（模拟的或实体的）第一测试图案M1的理论的或采集的第一参考图像I₁，

1'a）将装配玻璃安置在光学装置和第一测试图案M1之间，其中所述表面区域在光学装置的视场中，采集（实体的）所述第一测试图案M1的第一变形图像I'₁，图像变形尤其是由所述区域引起的，装配玻璃以第一角度倾斜，第一角度优选地与装配玻璃在载具中安装就位时的角度相同或+/-5°或+/-1°，

- 采集选自第一测试图案M1或另一测试图案M2的固定的（且被照亮的）测试图案Mi的至少一个图像，测试图案M2包括在两个维度（Y'，Z'）上延伸的第二组（具有反差的）图案，优选为2D图案，尤其是在第二板（尤其是平板）上，测试图案Mi在距光学装置距离L2处，距离L2不同于距离L1，L2-L1的绝对值优选为至少1cm或10cm或20cm，采集于是包括以任何顺序的以下子步骤：

1b）在没有所述装配玻璃的情况下，优选地在光学装置的景深中，获得（模拟的或实体的）测试图案Mi的理论的或采集的第二参考图像I₂，

1'b）将装配玻璃安置在光学装置和测试图案Mi之间，其中所述区域在光学装置的视场中，采集（实体的）测试图案Mi的第二变形图像I'₂，装配玻璃优选地以第二角度倾斜，第二角度优选地与第一角度相同或基本相同，

以下子步骤：1a）至1'b）是以任何顺序，可能的采集1a）和1b）可是同时的，和/或采集1'a）和1'b）可能是同时的。

关于参考图像I1、I2，它们可以是预先记录的采集图像（提前采集）、理论图像（由计算机模拟）或在与变形图像I'1、I'2相同的采集序列中采集的图像。

只要确保光学线的稳定性，就可以尤其使用理论或采集的第一参考图像I1（或理论或采集的第二图像I2），然后对于第一测试图案M1和测试图案Mi对各个装配玻璃（“批量”地）进行一系列变形图像采集。

随着图像采集1）或在此之后，该方法包括：

2）像素图像点生成步骤（点被标记在图像上），所述像素图像点为：

- 与第一测试图案M1的实体或模拟的点（J1_i）（如果是理论的I1则为模拟的点）相对应的（标记在）第一参考图像I1上的第一测试图案M1的（多个）第一点（K1_i），

- 与第一测试图案M1的相同点（J1_i）相对应的（标记在）第一变形图像I'1上的第一测试图案M1的（多个）第一另外点，称为第一偏移点（K'1_i），

- 与测试图案Mi的实体或模拟的点（J2_i）相对应的（标记在）第二图像I2上的测试图案Mi的（多个）第二点（K2_i），

- 与测试图案Mi的相同点（J2_i）相对应的（标记在）第二变形图像I'2上的第二测试图案M2的（多个）第二另外点，称为第二偏移点（K'2_i）。

特别地，图像点优选为测试图案的感兴趣点（或值得注意的点），或尤其是包含可识别的测试图案的区域的中央部分的点。图像点可以位于能够在参考图像I1和变形图像I'（或者是I2和I'2）上定位的图像的任何区域中。

随着步骤2）或在此之后，该方法包括：

3）确定步骤，通过计算确定每个第一点（K1_i）与其另外第一偏移点（K'1_i）之间的（像素的）第一视在移位场和每个第二点（K2_i）与其对应的第二偏移点（K2_i）之间的（像素的）第二视在移位场。

在步骤3）之后，该方法包括：

4）确定（预测）步骤，通过借助于第一和第二视在移位场进行计算来确定（预测）针对测试图案（包括在两个维度上延伸的图案，例如M1或M2）与光学装置沿光轴的（任何）距离L3的点的（像素的）模拟视在移位场，距离L3不同于L1和L2。

因此，根据本发明的方法使得能够基于在按需（à façon）选择的距离L1、L2处的视在移位场的测量和计算来推断、预测针对可以非常大的距离L3的模拟视在移位场。

模拟的视在移位场提供了有关装配玻璃质量的信息，并将使得能够对摄像机进行校准，即实时校正图像上的变形。

为了更好的测量准确度，装配玻璃可以优选地相对于数字光学装置的光轴以与将所述装配玻璃用在载具中时预计的角度相对应的角度倾斜，并且该角度在1'a）和1'b）期间是相同的。

在根据本发明的方法中，步骤1）和2）以及2）和3）可以交错进行。需要一个图像才能对其进行分析，但是该图像的分析可以在提供或采集其他图像I'1、I2等期间开始。

承载测试图案M1或M2的板不必严格位于与光轴正交的平面中。距离L1和L2是沿光轴测量的，即摄像机和测试图案的与光轴相交的点之间的距离。

每个测试图案通过任何已知的方式照亮：背光、侧光（照灯、环境光）。

每个测试图案是固定的（在采集期间不动）。

测试图案是可辨别的。测试图案不透明或透明，有颜色或无色，相同或不同。

测试图案可以是分离的。

测试图案可以是任何形状、几何形状（圆盘、椭圆形等），其大小适合于所寻求的分辨率，并且取决于光学装置的传感器的像素大小。

测试图案可以形成分离图案的规则甚至周期性的排列：具有给定形状（正方形、六边形等）的网格的网络。

测试图案可以是颜色不同的两个交替图案（矩形、正方形等）的平铺，例如，测试图案可以是黑白或彩色-透明的棋盘。

为了获得更好的2D信息而非1D信息，相比于1D图案优选2D图案，1D图案基本上沿一个方向延伸，如直线或类似正弦曲线的波浪线。

有利地，为了限制测量误差，在以下情况下执行子步骤1'a）和1'b）：不相对于光学装置移动装配玻璃，甚至不移动装配玻璃和光学装置，当Mi是第二测试图案M2时，子步骤1'a）和1'b）至少连续地并且优选地同时地进行。

在一个实施例中，Mi是第二测试图案M2，第一测试图案M1遮盖（occulter）测试图案M2，其中L2>L1（M1比M2更靠近光学装置），子步骤1b）和1'b）在没有M1的情况下进行。特别地，子步骤1a）（例如采集子步骤）和1'a）（例如采集子步骤）在有或没有M2的情况下进行。

在步骤1）中，当测试图案（M1或M1）是棋盘或对齐图案的网络时，可以布置成每一行图案与采集装置的该行像素不对齐。

用于本发明的采集装置可以是基于对电磁谱的不同部分敏感的一个或多个传感器，即在可见范围内以及在可见范围外，尤其是在紫外（UV）中或其以下或者红外（IR）中（尤其是近红外或远红外）及以上。对于可见光范围外的应用，第一测试图案M1（如果选择不模拟参考图像的话）和（必要时的）测试图案M2及其照明被选择为使得通过所使用的采集装置以具有反差的方式对这些测试图案和构成它们的图案成像，从而可以执行本发明的每个步骤。

由测试图案M1或M2发射、反射或散射并由光学装置捕获的光可以在光谱范围S1和S2内，这两个光谱范围可以相等、部分重叠或完全分开。

S1和S2不一定在可见光范围内。

在一个有利实施例中，Mi是第二测试图案M2，采集步骤1）是在有M1和M2的情况下进行的。

可以选择多色光学装置：

- 在可见光的光谱范围内，在可见光的至少两个不同的光谱范围S'1和S'2内有多个敏感通道，

- 或在不同于可见光的另一光谱范围（IR、UV）内，在可见光以外（IR、UV等）的至少两个不同的光谱范围S1和S2内有多个敏感通道。

M1可以用颜色Co1着色（对应于光谱范围S1，即M1发射、散射或反射光谱范围S1内的光）。

M2可以用颜色Co2着色，Co2不同于Co1（对应于不同于S1的光谱范围S2，即M2发射、散射或反射光谱范围S2内的光）。

特别地，该装置是多色的，第一变形图像I'1（和采集的第一参考图像I1）包含颜色为C'1的图案，并且第二变形图像I'2（和采集的第二参考图像I2）包含不同于颜色Co'1的颜色Co'2的图案。

特别地，M1中的图案用颜色C1着色，M2中的图案用不同于C1的颜色Co2着色，颜色Co1和Co2由多色图像采集装置以数字方式显现为颜色Co'1和Co'2（显现的颜色不一定是真实颜色）。

在该最后的实施例中，为了节省更多的时间并且为了消除取出或移动测试图案M1的需要，子步骤1'a）和1'b）的采集是同时进行的，子步骤1a）和1b）的可能采集是同时进行的。

在步骤3）之前，将第一变形图像I'1（尤其是用颜色Co'1着色）和第二变形图像I'2（尤其是用不同于Co'1的颜色Co'2着色）组合成第一共同变形图像I'1c（尤其是用两种颜色Co'1和Co'2着色），分割第一共同图像I'1c以获得图像I'1和I'2（尤其是用颜色Co'1和Co'2着色）。

并且可能地，将采集的第一参考图像I1（尤其是用颜色Co'1着色）和采集的第二参考图像I2（尤其是用不同于Co'1的颜色Co'2着色）组合成共同（参考）图像I1c，并且在步骤3）之前，分割共同（参考）图像I1c以获得尤其是用颜色Co'1和Co'2着色的（参考）图像I1和I2。

在采用双测试图案M1和Mi=M2的配置中，数字采集装置没有特别聚焦在测试图案之一上（如果需要，允许在一个或多个测试图案的图像上出现一定的模糊）。

在一个实施例中，该方法包括在所谓的模拟视在移位p3的任何像素中建立所谓的预测图，尤其是如果必要的话，通过对第一和第二视在移位进行（线性、多项式）插值。

所谓的预测图可以基于任何像素处的第一移位的第一图和任何像素处的插值的第二移位的第二图来获得，特别是使用图像关联来直接获得的图。

所谓的预测图可以基于插值的第一移位的第一图和插值的第二移位的第二图获得。

在该最后的实施例中，任何像素处的每个视在移位p3（对于L3）的计算通过下式获得：

【数学式1】

其中，γ₁、γ₂和γ₃是由下式定义的量值：

【数学式2】

以及

【数学式3】

【数学式4】

fo是光学装置的焦距

p₁是任何像素处的第一视在移位

p₂是任何像素处的第二视在移位。

在一个实施例中，步骤2）包括点的（自动）检测，尤其是借助于图像处理技术人员已知的技术，特别是利用点的亚像素检测，特别是：

2a）检测由（采集的或理论的）第一参考图像I1上的坐标（优选地笛卡尔坐标）标记的测试图案M1的称为原点O1的实体或模拟的点，

2b）检测由第一变形图像I'1上的坐标（优选地笛卡尔坐标）标记的测试图案M1的所述原点O1，

2c）检测所述第一（图像）点，其为表示第一参考图像I1上的第一测试图案M1的图案的感兴趣点K1，

2d）检测第一另外（图像）点，其为表示第一变形图像I'1上的第一测试图案M1的图案的感兴趣点K'1，

2'a）检测由（采集的或理论的）第二参考图像I2上的坐标标记的测试图案Mi的称为另一原点Oi的另一实体或模拟的点，

2'b）检测由第二变形图像I'2上的坐标标记的测试图案Mi的所述另一原点Oi，

2'c）检测第二（图像）点，其为表示第二图像I2上的测试图案Mi的图案的感兴趣点K2，

2'd）检测第二另外点，其为表示第二变形图像I'2上的测试图案Mi的图案的感兴趣点K'2，

并且随着该检测或在此之后，（自动）排序（ordonnancement）（第一、第一另外和第二、第二另外）感兴趣点K1至K'2，

2e）将第一感兴趣点K1相对于标记在（采集的或理论的）第一参考图像I1上的原点O1排序，

2f）将另外第一感兴趣点K'1相对于标记在第一变形图像I'1上的原点O1排序，

2'e）将第二感兴趣点K2相对于标记在（采集的或理论的）第二图像I2上的另一原点Oi排序，

2'f）将第二另外感兴趣点K'2相对于标记在第二变形图像I'2上的另一原点Oi排序。

检测可完全或部分地同时进行，尤其是检测2a）和2b）或2c和2d）或2'a）和2'b）或2'c和2'd）可同时进行。

原点O1或O2可以与感兴趣点重合，并且同时被标记。

检测2'a）和2'a）或2b）和2'b）或2c）和2'c）或2d）和2'd）可同时、并行地进行，且优选地在后文描述的分割之后进行。

可以与其他图像处理并行地对Ki进行排序。可以开始对已经检测到的一些点进行排序，并继续对其他点进行检测。

随着排序或在此之后，该方法可以包括：

- （自动）形成排序后的感兴趣点的第一对（K1，K'1）和第二对（K2，K'2），每个第一对包括第一感兴趣点K1和（其）第一另外偏移感兴趣点K'1，每个第二对包括第二感兴趣点K2和（其）第二另外偏移感兴趣点K'2。

在该方法中，用点之间的配对来确定视在移位。第一和第二视在移位对应于图像点K1、K'1和K2、K'2的坐标之间的差。

优选地，形成至少100个第一和第二对，其对应于以规则或不规则的方式并且按照足以扫过装配玻璃的该区域的网眼大小而分布在测试图案上的实体点。

第一对和第二对的形成可以同时、并行地进行（在稍后详述的分割之后）。

特别地，感兴趣点选自：

- 网格测试图案的交叉线中的点或测试图案M1或Mi的平铺图案之间的点，例如棋盘的正方形图案的角，该棋盘具有交替的以颜色Co1或Co2着色的透明正方形图案和透明无色正方形图案，

- 形成（点状）图案的（规则的，优选地周期性的）网络的图案的几何中心，所述图案优选地是相同的，与第一测试图案M1或Mi分离，尤其分布为足够网住该检测区，具有颜色Co1或Co2的不透明或透明的图案。

作为涉及感兴趣点（由亚像素分辨率标记）的方法的替代，步骤2）可以是基于数字图像关联，第一测试图案M1优选为具有随机或伪随机图案的测试图案，测试图案Mi优选为具有随机或伪随机图案的测试图案，并且步骤2）包括：

- 将第一参考图像I1的图像部分与第一变形图像I'1进行比较，或者相反地将第一变形图像I'1的变形图像部分与第一参考图像I1进行比较，优选地，第一点是图像部分的中心C1，并且第一偏移点是变形图像部分的中心C'1，

- 比较第二参考图像的图像部分与第二变形图像I'1，或者相反地比较第二变形图像I'2的变形图像部分与第二参考图像I2，第二点优选地是图像部分的中心C2，并且第二偏移点是变形图像部分的中心C'2。

本发明还涉及光学摄像机（在可见光、LIDAR、热摄像机等中）的校准方法（实时地校正变形图像），所述光学摄像机安置在载具的舱室中、在所述载具装配玻璃的区域的视场中，所述区域形成根据上述分析方法分析的摄像机区域，校准使用模拟的视在移位图，尤其使得在光学摄像机的图像上补偿穿过所述装配玻璃的该区域的光辐射的折射（偏移、失真）的影响。

工作距离是摄像机相对于舱室外部的检测对象的距离。

本发明还涉及一种载具，尤其是自主或半自主载具，其包括被这样分析的装配玻璃和被这样校准的所述摄像机，尤其是被定位成接收穿过形成摄像机区的所述区域而穿透所述装配玻璃的光辐射的摄像机，摄像机选自：可见光或红外范围内的摄像机，尤其是LIDAR；热摄像机。

本发明还涉及公路或铁路载具的装配玻璃，其结合有用于存储以数据阵列或条形码的形式的数据的数据存储装置，所述数据阵列或条形码参考数据库，数据库包含模拟的视在移位图，数据存储装置尤其是在所述装配玻璃上、尤其是在周边、特别是印刷在装配玻璃上、蚀刻（通过激光等）或粘在装配玻璃上。

本发明还涉及一种载具，尤其是自主或半自主载具，其包括装配玻璃和舱室中的图像采集装置，尤其是光学摄像机，光学摄像机被定位成接收穿过形成摄像机区的所述区域而穿透装配玻璃的光辐射，摄像机选自：可见光或红外范围内的摄像机，尤其是LIDAR；热摄像机。

根据本发明的装配玻璃可以是层压的，并且包括：

- 第一装配玻璃片材，旨在作为外装配玻璃，具有第一外主面F1和朝向舱室的第二内主面F2，

- 由称为中间材料的聚合物材料制成的层压中间层，具有朝向F2的主面Fa和与Fa相对的主面Fb，特别是聚乙烯醇缩丁醛PVB（声学和/或楔形等），

- 第二玻璃片材，旨在作为内装配玻璃，具有F2侧的第三主面F3和朝向舱室的第四内主面F4。

例如，摄像机是红外视觉系统，工作波长在近红外（LIDAR等）范围内，摄像机被布置在舱室中、在所述装配玻璃后方，并且包括发射器和/或接收器，以便发送和/或接收穿过第一玻璃片材的辐射，第一玻璃片材可具有通孔（4），在第二玻璃片材的厚度上，该通孔是厘米级的，是封闭的或通的孔。

例如，摄像机是红外视觉系统，工作波长在远红外范围内，摄像机被布置在舱室中、在所述装配玻璃后方并且与透明嵌件相对，该透明嵌件具有工作波长、容纳在装配玻璃的通孔处。

下面描述了本发明的一些有利但非限制性的实施例，这些实施例在适当情况下当然可以彼此组合。

本发明涉及一种用于基于对测试图案的图像的分析来分析装配玻璃（优选为弧面装配玻璃，例如沿至少一个或两个曲率半径）的区域（优选为界定区域）的光学质量的方法，其包括一定数量的步骤，特别是具有子步骤：

1）第一数字图像采集步骤，包括：

- 在距图像采集光学装置至少一厘米的距离L1处沿光学装置的光轴采集固定的第一测试图案M1的至少一个图像，第一测试图案M1包括在两个维度上延伸的第一组图案，采集于是包括以任何顺序的以下子步骤：

1a）在没有所述装配玻璃的情况下，优选地在光学装置的景深中，获得测试图案M1的理论的或采集的第一参考图像I₁，

1'a）将装配玻璃安置在光学装置和第一测试图案M1之间，其中所述表面区域在光学装置的视场中，采集所述第一测试图案M1的第一变形图像I'₁，- 采集选自第一测试图案M1或另一测试图案M2的固定的测试图案Mi的至少一个图像，测试图案M2包括在两个维度上延伸的第二组图案，测试图案Mi在沿光学装置的光轴距光学装置距离L2处，距离L2不同于距离L1，采集于是包括以任何顺序的以下子步骤：

1b）在没有所述装配玻璃的情况下，优选地在光学装置的景深中，获得测试图案Mi的理论的或采集的第二参考图像I₂，

1'b）将装配玻璃安置在光学装置和测试图案Mi之间，其中所述区域在光学装置的视场中，采集测试图案Mi的第二变形图像I'₂。

优选地，在以下情况下执行子步骤1'a）和1'b）：不相对于光学装置移动装配玻璃，甚至不移动装配玻璃和光学装置，当Mi是第二测试图案M2时，子步骤1'a）和1'b）至少连续地并且优选地同时地进行。

在一种情况下，Mi是第二测试图案M2，其中L2>L1，第一测试图案M1遮盖测试图案M2，子步骤1b）和1'b）在没有M1的情况下进行。

在另一种情况下，Mi是第二测试图案M2，采集步骤1）是在有M1和M2的情况下进行的，优选地，子步骤1'a）和1'b）的采集连续或同时进行，特别地，该装置是多色的，第一变形图像I'1包含颜色为Co'1的图案，并且第二变形图像I'2包含不同于颜色Co'1的颜色Co'2的图案。

特别地，子步骤1'a）和1'b）的采集是同时进行的，子步骤1a）和1b）的可能采集是同时进行的，并且在步骤3）之前，将第一变形图像I'1和第二变形图像I'2组合成共同变形图像I'1c，分割共同图像I'1c以获得图像I'1和I'2，并且可能地，将第一参考图像I1和第二参考图像I2组合成共同图像I1c，并且在步骤3）之前，分割共同图像I1c以获得图像I1和I2。

随着图像采集1）或在此之后，该方法包括：

2）图像点生成步骤，所述图像点为：

- 与第一测试图案M1的实体或模拟的点相对应的第一图像I1上的第一测试图案M1的（多个）第一点，

- 与第一测试图案M1的相同点相对应的第一变形图像I'1上的第一测试图案M1的（多个）第一另外点，称为第一偏移点，

- 与测试图案Mi的实体或模拟的点相对应的第二图像I2上的测试图案Mi的（多个）第二点，

- 与测试图案Mi的相同点相对应的第二变形图像I'2上的第二测试图案M2的（多个）第二另外点，称为第二偏移点。

在一种情况下，步骤2）可以包括点的检测，尤其是通过点的亚像素检测，

2a）检测由第一图像I1上的坐标标记的测试图案M1的称为原点的实体或模拟的点，

2b）检测由第一变形图像I'1上的坐标标记的测试图案M1的所述原点，

2c）检测所述第一点，其为表示第一图像I1上的第一测试图案M1的图案的感兴趣点，

2d）检测第一另外点，其为表示第一变形图像I'1上的第一测试图案M1的图案的感兴趣点，

2'a）检测由第二图像I2上的坐标标记的测试图案Mi的称为另一原点Oi的另一实体或模拟的点，

2'c）检测第二点，其为表示第二图像I2上的测试图案Mi的图案的感兴趣点，

2'd）检测第二另外点，其为表示第二变形图像I'2上的测试图案Mi的图案的感兴趣点。

随着该检测或在此之后，排序感兴趣点，

2e）将第一感兴趣点相对于标记在第一图像I1上的原点O1排序，

2f）将另外第一感兴趣点相对于标记在第一变形图像I'1上的原点O1排序，

2'e）将第二感兴趣点相对于标记在第二图像I2上的另一原点Oi排序，

2'f）将第二另外感兴趣点相对于标记在第二变形图像I'2上的另一原点Oi排序。

并且，随着排序或在此之后，该方法包括：

- （自动）形成排序后的感兴趣点的第一对和第二对，每个第一对包括第一感兴趣点和其第一另外偏移感兴趣点，每个第二对包括第二感兴趣点和其第二另外偏移感兴趣点。

感兴趣点选自：

- 测试图案M1或Mi的平铺图案之间的交叉线中的点，尤其是棋盘的图案的角，

- 形成测试图案M1或Mi的分离图案的网络的图案的几何中心。

替代地，步骤2）是基于数字图像关联，并且包括：

- 将第一图像I1的图像部分与第一变形图像I'1进行比较，或者相反地将第一变形图像I'1的变形图像部分与第一图像I1进行比较，优选地，第一点是图像部分的中心C1，并且第一偏移点是变形图像部分的中心C'1，

- 比较第二图像的图像部分与第二变形图像I'1，或者相反地比较第一变形图像I'2的变形图像部分与第一图像I2，第二点优选地是图像部分的中心，并且第二偏移点是变形图像部分的中心。

随着步骤2）或在此之后，该方法包括：

3）确定步骤，通过计算确定每个第一点与其相应的另外第一偏移点之间的像素的第一视在移位场和每个第二点与其对应的第二偏移点之间的第二视在移位场。

在步骤3）之后，该方法包括：

4）确定步骤，通过借助于第一和第二视在移位场进行计算来确定针对测试图案与光学装置的距离L3的点的模拟视在移位场，距离L3不同于L1和L2。

附图说明

现在借助于仅例证性而绝非对本发明范围的限制的示例并且基于相关图示来描述本发明，在图示中：

图1示意性地示出了用于机动车辆的装配玻璃100的前视图，例如挡风玻璃。

以下附图图示了用于实施根据本发明第一方面的用于分析装配玻璃的界定区的光学质量的方法的第一步骤1）的系统：

图2是用于实施第一步骤的子步骤1a）的系统的示意性表示。

图3是用于实施第一步骤的子步骤1'a）的系统的示意性表示。

图4是用于实施第一步骤的子步骤1b）的系统的示意性表示。

图5是用于实施第一步骤的子步骤1'b）的系统的示意性表示。

图6是采用在L1处的第一测试图案M1和在L2处的（偏移的）第一测试图案M1或M2的系统的根据本发明的方法的解释性示意性表示。

以下附图图示了用于实施根据本发明第二方面的用于分析装配玻璃的界定区的光学质量的方法的第一步骤1）的系统：

图7是用于实施第一步骤的子步骤1a）的系统的示意性表示。

图8是用于实施第一步骤的子步骤1'a）的系统的示意性表示。

图9是具有第一视在移位场的参考图像的示意性表示。

图10是L1为0.5m的插值的第一视在移位的图301。

图11是L2为0.75m的插值的第二视在移位图。

图12是作为实验验证而测量的L3为1m的插值的第三视在移位图。

图13是基于图301和图302计算出的L3为1m的模拟视在移位预测图。

图14是第三视在移位与模拟视在移位之间的差异的图。

以下附图图示了用于实现步骤3）的数字图像关联方法。

图15示出了具有随机图案（点）401的参考测试图案M1的第一参考图像和第一变形图像I'1的图像部分Im1₁。

图16示出了第一变形图像的四个分离的图像部分的第一移位场。

图17是装配玻璃的示意性表示，该装配玻璃包括要安置在光学装置（例如摄像机）的光路中的界定区。

图18是装配玻璃的侧视图的示意性表示，该装配玻璃包括要安置在光学装置（例如摄像机）的光路中的界定区。

具体实施方式

图1示意性地示出了机动车辆的装配玻璃100，例如挡风玻璃。

装配玻璃100包括玻璃片材1和瓷釉条带12。瓷釉条带12形成界定区10，界定区10旨在安置在光学装置的光路上，例如驾驶员辅助智能系统的摄像机。界定区的表面面积一般小于0.5m²。

瓷釉条带12可以完全设置在玻璃片材1001的两个主面中的一个的表面上，或者分成多个部分，每个部分设置在玻璃片材1001的一个面或另一个面上，并且所有部分一起形成界定区10。在包括多个玻璃片材的多层装配玻璃的情况下，例如层压装配玻璃，瓷釉条带也可以被分成多个部分，根据部分的数量，每个部分设置在两个或更多个玻璃片材的表面上，从而形成界定区。

以下附图图示了用于实施根据本发明第一方面的用于分析装配玻璃的界定区的光学质量的方法的第一步骤1）的系统。

图2是用于实施第一步骤的子步骤1a）的系统的示意性表示，即：

- 在距（数字）图像采集光学装置2至少一厘米且优选地至多5m的距离L1处沿光学装置的光轴（Z）采集固定的（且被照亮的）测试图案M1 31的第一参考图像I₁，测试图案M131包括在两个维度（正交的X、Y，尤其是竖直的Y轴）上延伸的第一组（具有反差的）图案32、33，优选为2D图案，特别是在第一板（尤其是平板）上，尤其是采集景深中的至少10个、50个或更好地100个图案。

图3是用于实施第一步骤的子步骤1'a）的系统的示意性表示，即将装配玻璃100安置在光学装置2和第一测试图案M1 31之间，其中所述表面区域在光学装置的视场中，在L1处采集（实体的）所述第一测试图案M1 31的第一变形图像I'₁。

（弧面的）装配玻璃以第一角度倾斜，第一角度优选地与装配玻璃在载具中安装就位时的角度相同或+/-5°或+/-1°。

图4是用于实施第一步骤的子步骤1'b）的系统的示意性表示，即装配玻璃100保持安置在光学装置2和第一测试图案M1 31之间，其中所述表面区域在光学装置的视场中，在距光学装置2的距离L2（不同于L1）处采集（实体的）所述第一测试图案M1 31的第二变形图像I'₂，L2-L1的绝对值优选地至少为1cm或10cm或20cm。

图5是用于实施第一步骤的子步骤1a）的系统的示意性表示，即（在没有装配玻璃的情况下）在距离L2处采集固定的（且被照亮的）测试图案M1 31的第二参考图像I₂。

图6是根据本发明的方法的解释性示意性表示，其采用包括在距物镜22 L1处的测试图案M1的系统30''和包括在距物镜22 L2处的（偏移的）第一测试图案M1或测试图案M2的系统30'。

点A1、A2分别表示在L1处的平面30''或在L2处的平面30'中作为相对于光轴Z（水平）形成角度【数学式5】α = α_A1 = α_A2的光线源的真实对象点。在没有透明元件100'的情况下，该光线穿过物镜22（由薄透镜近似）的中心，最终到达检测器21上的像点A'。

检测器21优选地被定位成使得焦点在包含距离L1（或者是L2）的真实对象A1（或者是A2）的平面上，每个平面优选地依次在物镜的景深中。

在有透明元件100'的情况下，来自A1或A2或穿过A1和A2并相对于光轴Z形成角度【数学式6】α = α_A1 = α_A2的光线在入射点H1和出射点H2之间在透明元件100'中折射，然后穿过物镜22（由薄透镜近似）上的点G，以最终到达处于聚焦距离f1（或者是f2）处的检测器21上的点B'1（或者是B'2）。图6示出了A'1和B'1的情况。

B1和B2是虚拟对象点，分别包含在距物镜22L1和L2的平面中，并且表示由于透明元件100'中的折射而导致的真实对象A1和A2的视在位置。

点Bi处的虚拟光线与光轴Z（水平）的角度表示为α_Bi，其中{i,j}∈{1,2}。

虚拟点Bi由其位置y_Bi来定义，其中{i,j}∈{1,2}：

【数学式7】y_Bi = L_itanα_Bi。

角度β被定义为来自A1或A2或在穿过透明元件100之后穿过A1和A2的光线的角度，即，在点H2和点G之间的角度。因此光线将在点y_G处射到物镜22：

【数学式8】y_G = y_Bi + L_itanβ

其中{i,j}∈{1,2}。

在检测器21上，点A_i'和B_i'由它们的位置y_A'和y_B'定义：

【数学式9】y_B' = γ_iy_Bi

【数学式10】y_Ai' = γ_iy_Ai = γ_iL_itanα

【数学式11】P_i = (y_Bi' - y_Ai') / P

P是检测器21上的实体像素的大小

γ₁和γ₂的大小定义如下：

【数学式12】

以及

【数学式13】

其中，f₀是物镜的焦距，

p₁是从A1到B1的第一视在移位

p₂是从A2到B2的第二视在移位。

并且：

【数学式14】

【数学式15】

其中tanβ表示以角度α来自A_i的光线在100中折射的效果。

p₁、p₁、L₁、L₂、γ₁、γ₂和P因此是已知的或已确定的。

因此得到：

【数学式16】

。

然后引入第三距离L3，其不同于L1和L2，可以针对该距离定义模拟测试图案在该距离L3处的第三视在移位：

【数学式17】

其中

【数学式18】

。

很容易推广到任意像素处的视在移位pi，并且当p1和p2描述任意像素处的视在移位场时，上式在任意像素处仍然有效。

以下附图图示了用于实施根据本发明第二方面的用于分析装配玻璃的界定区的光学质量的方法的第一步骤1）的系统。

图7是用于实施第一步骤的1a）和1b）的同时子步骤的系统的示意性表示。

这两个参考图像是同时采集的，借助于分别在L1和L2处的（不同颜色的）采用棋盘32、32'的彩色的测试图案M1 31和采用经调整的棋盘32、32'的彩色的测试图案M2 31'。

M1 31更接近RBG型光学装置2'。

图8是用于实施第一步骤的1'a）和1'b）的同时子步骤的系统的示意性表示。

借助于具有棋盘32、32'的测试图案M1 31和具有经调整的棋盘32、32'的测试图案M2 31'而同时采集两个变形图像。

装配玻璃100在第一测试图案M1 31和光学装置2'之间。

图9是参考图像（对应于第一测试图案M1的黑白图案的棋盘）的示意性表示200，其中每对第一感兴趣点（K1_iK'1_i）（其是图案的角）具有第一视在移位场p1_i。

这里，示出了4对（k1₁k'1₁）、（k1₂k'1_i2）、（k1_i3k'1_i3）、（k1_i4k'1_i4），具有4个第一视在移位p1₁、p1₂、p1₃和p1₄。

还示出了原点O1。

图10是L1为0.5m的插值的第一视在移位图301。

实验条件如下：

- fo = 16mm，

- 传感器（光电探测器）是1624 * 1220的阵列

- 像素p的大小为4.4μm。

棋盘测试图案M1的图案是边长5.4mm的正方形。

装配玻璃相对于水平面倾斜30°。

图11是L2为0.75m的插值的第二视在移位图302。

棋盘测试图案M2的图案是边长8.1mm的正方形。

图12是作为实验验证而测量的L3为1m的插值的第三视在移位图303。

棋盘测试图案M2的图案是边长10.8mm的正方形。

图13是基于图301和302计算出的L3为1m的模拟视在移位预测图304。

图14是第三视在移位与模拟视在移位之间的差异的图305。

差异足够小，验证了根据本发明的方法。

以下附图图示了用于实现步骤3）的数字图像关联方法。

图15示出了具有随机图案（点）401的参考测试图案M1的第一参考图像400和第一变形图像I'1的图像部分Im1₁，其是第一参考图像上的滑动窗，直到在原始图像上找到该图像部分的最佳位置（计算变形图像部分和等效尺寸的参考图像部分之间的关联函数，最佳位置由最大关联函数定义）。识别该变形图像部分的中心点和等效参考图像部分的中心点。计算图像部分的两个中心点之间的第一视在移位。

图16示出了第一变形图像的四个分离的图像部分Im1₁、Im1₂、Im1₃和Im1₄的第一移位场。

图示了图像部分的两个中心点（C1₁、C'1₁）（C1₂、C'1₂）（C1₃、C'1₃）（C1₄、C'1₄）之间的每个第一视在移位p1₁、p1₂、p1₃、p1₄。

图17是装配玻璃1000的示意性表示，装配玻璃1000包括旨在安置在光学装置（例如摄像机）的光路中的界定区10。

装配玻璃1000结合有用于存储以数据阵列或条形码的形式的数据的数据存储装置2000，所述数据阵列或条形码参考数据库，数据库包含模拟的视在移位图。数据存储装置在所述装配玻璃上，印刷在周边，在装配玻璃上的瓷釉条带12的未施釉部分中（例如在内面11上）。

图18是根据图17的装配玻璃的示意性侧视图，包括安置在ADAS光学装置（例如摄像机2''）的光路中的界定区。

界定区是由边缘界定的区域，特别是不透明边缘，尤其是由装饰元件形成的边缘，其使得能够从视野中隐藏布置在装配玻璃后方的装置元件，例如车载智能系统的装置。

取决于其用途，界定区可以具有各种形状和/或包括附加的功能元件：

- 具有开放的底部边缘的梯形界定区，

- 由两部分组成的界定区，一个部分为带圆形边缘的矩形形状，而另一部分更小，呈圆形形状。

例如，圆形形状的部分可用于安装另外的装置，如降雨传感器或外部亮度传感器。作为变型，具有圆形边缘的矩形形状的部分在其外周上还包括晕擦的条带。

界定区可以在其表面上包括加热元件，这使得能够消除可能形成在所述表面上并有碍于置于其对面的光学装置的采集的任何水汽或霜。

一般而言，在本发明的上下文中，但非限制性地，装配玻璃的界定区是由至少两个边缘、优选地由三个边缘界定的区域。

Claims

1.基于对测试图案的图像的分析的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于其包括：

1）数字图像采集步骤，包括：

- 在距图像采集光学装置至少一厘米的距离L₁处沿光学装置的光轴采集固定的第一测试图案M1的至少一个图像，第一测试图案M1包括在两个维度上延伸的第一组图案，采集于是包括以任何顺序的以下子步骤：

1'b）将装配玻璃安置在光学装置和测试图案Mi之间，其中所述区域在光学装置的视场中，采集测试图案Mi的第二变形图像I'₂，

在于，随着图像采集1）或在此之后，该方法包括：

2）图像点生成步骤，所述图像点为：

- 与第一测试图案M1的点相对应的第一参考图像I1上的第一测试图案M1的第一点，

- 与第一测试图案M1的相同点相对应的第一变形图像I'1上的第一测试图案M1的第一另外点，称为第一偏移点，

- 与测试图案Mi的点相对应的第二参考图像I2上的测试图案Mi的第二点，

- 与测试图案Mi的相同点相对应的第二变形图像I'2上的第二测试图案M2的第二另外点，称为第二偏移点，

并且在于，随着步骤2）或在此之后，该方法包括：

3）确定步骤，通过计算确定每个第一点与其相应的另外第一偏移点之间的像素的第一视在移位场和每个第二点与其对应的第二偏移点之间的第二视在移位场，

并且在于，在步骤3）之后，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，在以下情况下执行子步骤1'a）和1'b）：不相对于光学装置移动装配玻璃，甚至不移动装配玻璃和光学装置，当Mi是第二测试图案M2时，子步骤1'a）和1'b）至少连续地并且优选地同时地进行。

3.根据前述权利要求中的一项所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，Mi是第二测试图案M2，其中L2>L1，第一测试图案M1遮盖测试图案M2，子步骤1b）和1'b）在没有M1的情况下进行。

4.根据权利要求1或2中的一项所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，Mi是第二测试图案M2，采集步骤1）是在有M1和M2的情况下进行的，优选地，子步骤1'a）和1'b）的采集连续或同时进行，特别地，该装置是多色的，第一变形图像I'1包含颜色为Co'1的图案，并且第二变形图像I'2包含不同于颜色Co'1的颜色Co'2的图案。

5.根据前一权利要求所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，子步骤1'a）和1'b）的采集是同时进行的，子步骤1a）和1b）的可能采集是同时进行的，并且在于，在步骤3）之前，将第一变形图像I'1和第二变形图像I'2组合成共同变形图像I'1c，分割共同图像I'1c以获得图像I'1和I'2，并且可能地，将第一参考图像I1和第二参考图像I2组合成共同参考图像I1c，并且在步骤3）之前，分割共同参考图像I1c以获得参考图像I1和I2。

6.根据前述权利要求中的一项所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，步骤2）包括点的检测，尤其是通过点的亚像素检测，

2a）检测由第一参考图像I1上的坐标标记的测试图案M1的称为原点O1的实体或模拟的点，

2b）检测由第一变形图像I'1上的坐标标记的第一测试图案M1的所述原点O1，

2c）检测所述第一点，其为表示第一参考图像I1上的第一测试图案M1的图案的感兴趣点，

2'a）检测由第二参考图像I2上的坐标标记的测试图案Mi的称为另一原点Oi的另一实体或模拟的点，

2'c）检测第二点，其为表示第二参考图像I2上的测试图案Mi的图案的感兴趣点，

2'd）检测第二另外点，其为表示第二变形图像I'2上的测试图案Mi的图案的感兴趣点，

在于，随着该检测或在此之后，排序感兴趣点，

2e）将第一感兴趣点相对于标记在第一参考图像I1上的原点O1排序，

2'e）将第二感兴趣点相对于标记在第二参考图像I2上的另一原点Oi排序，

2'f）将第二另外感兴趣点相对于标记在第二变形图像I'2上的另一原点Oi排序，

并且在于，随着排序或在此之后，该方法包括：

7.根据前一权利要求所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，感兴趣点选自：

- 测试图案M1或Mi的平铺图案之间的或网格测试图案的交叉线中的点，尤其是棋盘的图案的角，

- 形成第一测试图案M1或Mi的分离图案的网络的图案的几何中心。

8.根据前述权利要求中的一项所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，步骤2）是基于数字图像关联，并且包括：

- 将第一参考图像I1的图像部分与第一变形图像I'1进行比较，或者相反地将第一变形图像I'1的变形图像部分与第一参考图像I1进行比较，优选地，第一点是参考图像部分的中心C1，并且第一偏移点是变形图像部分的中心C'1，

- 比较第二参考图像的图像部分与第二变形图像I'1，或者相反地比较第二变形图像I'2的变形图像部分与第二参考图像I2，第二点优选地是参考图像部分的中心，并且第二偏移点是变形图像部分的中心。

9.根据前述权利要求中的一项所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，其包括在模拟视在移位p3的任何像素中建立所谓的预测图，尤其是通过对第一和第二视在移位进行插值。

10.根据前一权利要求所述的装配玻璃的区域的光学质量的分析方法，其特征在于，任何像素处的每个模拟视在移位p3的计算通过下式获得：

【数学式19】

其中，γ₁、γ₂和γ₃是由下式定义的量值：

【数学式20】

以及

【数学式21】

【数学式22】

fo是光学装置的焦距

p₁是任何像素处的第一视在移位

p₂是任何像素处的第二视在移位。

11.光学摄像机的校准方法，所述光学摄像机安置在载具的舱室中、在所述载具装配玻璃的区域的视场中，所述区域形成根据前述权利要求中的一项所述的分析方法分析的摄像机区域，校准使用根据权利要求9或10的模拟视在移位图。

12.一种载具，尤其是自主或半自主载具，其包括装配玻璃和根据前一权利要求而校准的所述摄像机，尤其是被定位成接收穿过形成摄像机区的所述区域而穿透所述装配玻璃的光辐射的摄像机，区域可包括在装配玻璃的局部孔中或穿透装配玻璃的孔中，在孔中容纳嵌件，摄像机尤其选自：可见光或红外范围内的摄像机，尤其是LIDAR；热摄像机。

13.公路或铁路载具的装配玻璃，其特征在于，其结合有用于存储以数据阵列或条形码的形式的数据的数据存储装置，所述数据阵列或条形码参考数据库，数据库包含根据权利要求9或10的模拟视在移位图，数据存储装置尤其是在所述装配玻璃（10）上、尤其是在周边。

14.一种载具，尤其是自主或半自主载具，其包括根据权利要求13所述的装配玻璃和舱室中的图像采集装置，尤其是光学摄像机，光学摄像机被定位成接收穿过形成摄像机区的所述区域而穿透装配玻璃的光辐射，摄像机尤其选自：可见光或红外范围内的摄像机，尤其是LIDAR；热摄像机。