CN116250006A - 用于在机动车中评估图像数据的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在机动车(1)中评估图像数据(Pa、Pb)的装置(100)，所述装置具有传感器组件(110)，所述传感器组件具有一个光学传感器(10)和至少一个光学滤波器(11)，所述至少一个光学滤波器(11)设置用于在一个阶段的第一时间段(b)内改变由所述光学传感器(10)探测的光谱(S)，以及评估装置(120)，所述评估装置设置用于借助第一评估逻辑(121)评估由光学传感器(10)在第一时间段(b)期间输出的图像数据(Pb)，并且借助另一评估逻辑(122)评估在所述阶段的另一时间段(a)期间输出的图像数据(Pa)。

Description

用于在机动车中评估图像数据的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在机动车中评估图像数据的装置。

背景技术

已知的是，为了提供通过安装在车辆中的驾驶员辅助系统提供的辅助驾驶功能，在车辆中安装有至少一个光学传感器，但在大多数情况下安装有多个光学传感器、尤其是摄像机。在此，作为光学传感器可以理解为具有电子图像转换器、即图像传感器的传感器。图像数据由光学传感器借助图像在图像转换器上的光学投影或者说光学投射生成。

光学传感器通常在人类可见光的光谱中、即在被称为光谱或色谱的电磁波光谱的范围中工作。色谱基本上包括波长为400nm至700nm的电磁波。

虽然其它波长范围的电磁波、尤其是在红外和紫外范围内的电磁波可能不会被人感知，但电子传感器可以检测色谱之外的电磁波。这种电子传感器可以在车辆中使用，以便在恶劣的天气条件下、例如在雾中获取关于车辆环境的附加信息。在此期间，人眼在可见色谱中否则无法获取到这些信息。基于这些信息可以为车辆用户实现附加的安全和警告功能。

已知的是，除了利用光谱工作的光学传感器外，还在车辆中设置附加的摄像机系统，它们专门监测非可见光谱的范围、并且在此尤其是近红外和/或近紫外范围。

然而，特别是在车辆、如轿车中，必须为每个光学传感器提供相应的安装空间，该安装空间总是很紧缺并且需要广泛的设计规划。此外，每个光学传感器、即例如每个摄像机必须与数据和/或电流供应装置连接，这除了用于相应光学传感器的成本之外也引起用于其运行所需的基础设施的成本。

发明内容

因此，本发明的目的在于避免使用附加的光学传感器并且因此首先是节省了车辆中的安装空间。本发明通过根据权利要求1的装置解决该目的。本发明的扩展方案是从属权利要求的技术方案。

在第一方面中，本发明提供一种用于在机动车中评估图像数据的装置，所述装置具有传感器组件，该传感器组件具有一个光学传感器和至少一个光学滤波器，所述至少一个光学滤波器设置用于在一个阶段的第一时间段内改变由所述光学传感器探测的光谱。此外，所述装置具有评估装置，该评估装置设置用于借助第一评估逻辑评估由光学传感器在第一时间段期间输出的图像数据，并且借助另一评估逻辑评估在所述阶段的第二时间段期间输出的图像数据。

所述传感器组件可以具有至少一个第二光学滤波器，所述第二光学滤波器在所述阶段的第二时间段内改变由光学传感器探测的光谱。

所述至少一个光学滤波器和/或所述至少一个第二光学滤波器可以选择性地和/或周期性地改变探测的光谱。尤其是可以在改变光的时间段和不改变光的时间段之间交替地变换。如果在一个阶段中设置有多个时间段——在所述多个时间段中由各滤波器改变探测的光谱，则也可以设置具有改变的光谱的时间段和具有未改变的光谱的时间段的不同顺序。

所述评估装置可以具有第二评估逻辑，该第二评估逻辑评估由光学传感器在第二时间段期间输出的图像数据。

所述至少一个光学滤波器可以是红外滤波器或紫外滤波器。同样，第二光学滤波器可以是紫外滤波器或红外滤波器。如果在所述装置中设有多个滤波器，则优选至少一个滤波器是紫外滤波器并且至少一个滤波器是红外滤波器。

所述至少一个光学滤波器可以在第一时间段期间和/或所述至少一个第二光学滤波器可以在第二时间段期间被置入传感器的光轴中。而在所述另一时间段期间优选没有滤波器被置入传感器的光轴中。因此，各滤波器例如可以设置为光学传感器前方的前置滤波器，各滤波器选择性地或周期性地切换或运动到光学传感器前方。

所述传感器组件可以具有光学部件，所述光学部件将由所述至少一个光学滤波器过滤的光谱和/或由所述至少一个第二光学滤波器过滤的光谱引导至光学传感器。这种可能性方案可以作为将滤波器置入光学传感器的光轴中的替代或附加方案来设置。尤其是可以这样组合，使得一个光学滤波器被置入光学传感器的光轴中，而由另一滤波器改变的光谱则通过所述光学部件被引导至光学传感器。

所述至少一个光学部件优选可以是棱镜或反射镜。所述光学部件在此可以可运动地支承，例如可枢转或可旋转。尤其是可以设置一系列将改变的光谱引导至光学传感器的光学部件。

一个阶段的每个时间段在此可以等长，并且所述阶段优选可以具有比设置在传感器组件中的滤波器多一个的时间段。尤其是该阶段具有一个时间段，在所述一个时间段中由所述至少一个光学传感器探测的光谱未改变。

光学传感器的帧率在此可以根据设置在传感器组件中的滤波器的数量来选择。尤其是可以这样选择传感器的帧率，使得所述帧率是在传感器组件中没有设置滤波器时或在传感器将在光谱中工作时传感器会具有的帧率的倍数。

评估逻辑可以根据时间段来变换或切换。

在另一方面中，提供一种通过如上所述的装置对图像数据的评估方法，其中，传感器组件的光学传感器探测由光学滤波器在一个阶段的一个时间段内改变的光谱并且借助第一评估逻辑评估基于所探测的光谱输出的图像数据，并且所述光学传感器在另一时间段期间探测光谱并且借助另一评估逻辑评估基于所探测的光谱输出的图像数据。

优选设置有至少一个评估逻辑，所述评估逻辑评估由光学传感器从改变的光谱中生成的图像数据。此外，设置有一个评估逻辑，其评估由未改变的光谱、即由没有滤波器激活的时间段中产生的图像数据。一个评估逻辑在此设计用于特定帧率(英语“framerate”)。现在这样设计根据本发明的系统，使得对于该评估逻辑还提供特定帧率的图像，而对于评估基于改变的光谱的图像数据的所述另一评估逻辑提供相同数量的图像。因此，在存在一个滤波器时，光学传感器的帧率优选加倍，使得对于每个评估逻辑提供相同数量的图像。

尤其是一旦使用一个滤波器，就变换评估逻辑。即在使用一个滤波器时，变换评估逻辑的上下文(Kontext)或评估逻辑本身。该变换尤其是在评估装置中进行。因此，已知的评估算法至少可以用于评估由未改变的光谱产生的图像数据。

评估逻辑可以根据相应时间段或与相应时间段同步地变换或切换。

附图说明

现在也参照附图阐述本发明。附图如下：

图1示出本发明的一种实施方式；

图2示出本发明的另一种实施方式；

图3示出本发明的另一种实施方式；

图4示出本发明的示意性概览图。

具体实施方式

现在首先参考图1阐述本发明。

图1示例性描述了本发明的具有装置100的第一种实施方式，该装置包括传感器组件110和评估装置120。传感器组件110具有一个光学传感器10，该光学传感器示例性地与第一评估逻辑121和另一评估逻辑122功能连接。不言而喻，在传感器组件110和评估装置120之间的物理和/或逻辑分离不是必要的。选择在评估装置120和传感器组件110之间的分离仅是为了说明本发明的元件。此外，示出第一滤波器11，所述第一滤波器这样设置在传感器组件110中，使得该第一滤波器可以选择性地或周期性地改变由传感器10探测的光谱S。示例性地示出，第一滤波器可以从以点划线示出的位置移动到如下位置中，在所述位置中第一滤波器改变由传感器10探测或探测的光谱。这可以例如借助压电机构来实现，所述压电机构短暂地移动第一滤波器11，或者例如也可以通过将第一滤波器11设置在盘区段(Scheibensegment)上来实现，该盘区段通过旋转暂时地移动到传感器10的光轴中。示例性地示出，在第一时间段a期间光谱S在未改变的情况下被传感器10探测。相反，在另一时间段b期间，由滤波器11改变的光谱Sb被光学传感器10探测。当然，不言而喻，时间段a和b的顺序也可以互换。在此，所述一个阶段尤其是由时间段a和b组成。另一时间段a在图1中仅用于说明改变或不改变光谱S的时间段的循环顺序。

“改变光谱”在此应理解为滤波器根据特定的标准、例如波长之一、偏振状态或入射方向来选择由光学传感器处理的辐射、即电磁波的光谱。

所述至少一个光学传感器10(其尤其是CCD传感器、CMOS传感器或摄像机)从所探测的光谱S或者说入射且探测的光中生成图像数据。在时间段a期间产生图像数据Pa并且由所述另一评估逻辑122评估。在时间段b中——在所述时间段中光谱S被所述至少一个光学滤波器11(所述光学滤波器尤其是红外光学滤波器或紫外滤波器)改变为光谱Sb，由第一评估逻辑121评估图像数据Pb。第一评估逻辑121是专门设计用于评估通过改变的光谱Sb产生的图像数据Pb的评估逻辑。第一评估逻辑尤其是可以设置用于评估红外图像或紫外图像。而所述另一评估逻辑122则是设计用于评估如在可见光谱S中通常由摄像机生成的图像数据的评估逻辑。

如图1中通过时间段a和b的顺序所表示的那样，根据该实施方式，优选在探测的光谱S发生改变的时间段b和探测的光谱没有发生改变的时间段a之间进行交替变换。同样，在第一评估逻辑121和所述另一评估逻辑122之间周期性地进行变换。该变换优选与时间段a、b的变换同步进行。

图2示出另一种实施方式，其中与图1中的装置部件相应的装置部件相同地命名。再次示出装置100，其具有传感器组件110'和评估装置120'。传感器组件110'在此在很大程度上相应于图1中的传感器组件110。然而，如图2所示，在传感器组件110'中设置有另一光学滤波器12。该第二光学滤波器12也设置用于改变由光学传感器10探测的光谱S。这在第二时间段c中进行并导致改变的光谱Sc。在所示示例中，第二光学滤波器12这样设置，使得它将光谱S改变为光谱Sc。第一光学滤波器11在所示示例中示例性地未激活。

因此，光学传感器10探测一系列时间段a、b、c，其中，例如在另一时间段a中，光谱S没有改变，而在第一时间段b中通过第一滤波器11改变光谱S和/或在第二时间段c中通过第二滤波器12改变光谱S。在此优选的是，仅一个光学滤波器11、12改变入射的光谱S或由传感器10探测的光谱S。但也可能的是，在一个时间段内多个滤波器同时改变光谱S，例如两个滤波器11、12可以这样组合，使得它们提供第三滤波器可能性。

评估装置120'——其仍然与传感器组件110'既无需在物理上也无需在逻辑上分离——在所示示例中具有三个评估逻辑，其中第一评估逻辑121相应于图1中的评估逻辑并且设置用于处理由传感器基于第一时间段b中的光谱Sb输出的图像数据Pb。同样，设置有所述另一评估逻辑122，以便评估在所述另一时间段a期间或基于所述另一时间段而产生的图像数据Pa。为了评估在由光学传感器10探测的光谱Sc期间或基于由光学传感器探测的光谱而创建的图像数据，设置有第二评估逻辑123。第二评估逻辑123用于评估由传感器10在所述传感器探测通过第二滤波器12改变的光谱Sc时产生的图像数据Pc。

图3示出根据本发明的另一种实施方式，其主要示出图1的元件。相同的部件再次设有相同的附图标记。尤其是评估装置120相应于图1的评估装置。

现在这样改变传感器组件110”，即，设置一个光学部件13。该光学部件13尤其是设置用于将由第一光学滤波器11改变的光或由所述光学滤波器11改变的光谱引导至光学传感器10。通过光学部件13的设计方案及其布置或其支承而确保了：在时间段a期间具有光谱S的光通过所述光学部件被引导至光学传感器10，而在时间段b中改变的光谱Sb的光被引导至光学传感器，所述改变的光谱通过光学滤波器11改变。仅示例性地示出，在时间段b之后在一个新的阶段中又紧接着时间段a，在该时间段中光在未改变的情况下被引导至传感器。在此这样控制第一评估逻辑121和所述另一评估逻辑122，使得又相应地通过所述另一评估逻辑122评估由在时间段a期间由光学传感器10探测的光产生的图像数据Pa，并且通过第一评估逻辑121评估由传感器10在时间段b期间产生的图像数据Pb。

最后，图4示出本发明的概览图，其中所述装置100设置在机动车1中。

不言而喻，根据光学传感器10的灵敏度或根据光学传感器10的电子图像转换器的灵敏度来选择所使用的滤波器11、12。因此，光学传感器10例如可以具有位于可见光谱之外的红外范围(780nm和1mm范围)或紫外范围(10nm-400nm范围)中的灵敏度。而通过利用各滤波器11、12对具有光谱S的光进行滤波，改变的光的光谱则可以移动至传感器的该特定灵敏度，从而光学传感器10可以用于对不同的光谱进行探测和评估。因此，可以使用已有的且便宜的光学传感器，但这些光学传感器根据本发明通过使用滤波器能够探测不可见范围中的光、尤其是近紫外范围或红外范围中的光。

此外，所述另一评估逻辑122也可以是已知的评估逻辑，该已知的评估逻辑设计用于处理基于可见光谱中的信息的图像数据Pa。然而，必须由光学传感器10基于具有改变的光谱Sb的光而评估的图像数据Pb可以由第一评估逻辑121来评估。第一评估逻辑121在此可以基本上相应于所述另一评估逻辑122，所述另一评估逻辑仅被不同地参数化或被置于另一上下文中。这同样适用于第二评估逻辑123，其也可以基本上相应于评估逻辑121。但第二评估逻辑在此情况下又与所述另一评估逻辑122或第一评估逻辑121不同地参数化或在另一上下文中实施。

光学传感器10的帧率尤其是取决于所使用的滤波器11、12的数量。因此，已知的评估逻辑122可以设计用于以每秒30帧的速度处理图像。为了能够使用现有的评估逻辑122，现在优选规定，在使用一个滤波器11、12的情况下使光学传感器10的帧率加倍。因此，例如可以设置每秒60帧(英文：frames per second”，简称“fps”)的帧率，其中对于每一帧变换到另一个评估逻辑121、122并且激活或停用一个滤波器11、12。“激活”在此表示滤波器11、12改变光谱S，而当停用滤波器11、12时，它不改变光谱S。尤其是由光学传感器10生成一个基于滤波器11的图像以及下一个不基于滤波器11、12的图像或者反过来。在此情况下，对于不基于滤波器11、12的图像使用所述另一评估逻辑122，而对于基于滤波器的图像则使用第一评估逻辑121或评估逻辑123。由此确保每个评估逻辑121、122、123以每秒30帧的速度工作并且不必在帧率方面对评估逻辑121、122、123进行专门调整。

当然，不言而喻，也可以使用其它帧率或帧率的倍数。相应地，在使用一个以上滤波器11、12的情况下，原始的帧率进一步倍增。例如当在传感器组件110中设置两个滤波器11、12时，光学传感器10的帧率例如可以从每秒30帧提高到每秒90帧。在此情况下，对于每一帧激活另一个评估逻辑121、122、123。这尤其是表示，光学传感器10探测具有未改变的光谱S的光、具有通过滤波器11改变的光谱Sb的光并且随后探测具有通过第二滤波器12改变的光谱Sc的光，并且相应地分别由此生成图像数据Pa、Pb、Pc。然后，由在此情况下三个评估逻辑121、122、123对这些图像数据进行评估，所述三个评估逻辑被相应地接通或进行相应的上下文变换。多个滤波器也可以组合成另一个滤波器。

Claims (12)

1.一种用于在机动车(1)中评估图像数据(Pa、Pb)的装置(100)，所述装置具有：

传感器组件(110)，所述传感器组件具有一个光学传感器(10)和至少一个光学滤波器(11)，所述至少一个光学滤波器(11)设置用于在一个阶段的第一时间段(b)内改变由所述光学传感器(10)探测的光谱(S)，以及

评估装置(120)，所述评估装置设置用于借助第一评估逻辑(121)评估由光学传感器(10)在第一时间段(b)期间输出的图像数据(Pb)，并且借助另一评估逻辑(122)评估在所述阶段的另一时间段(a)期间输出的图像数据(Pa)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述传感器组件(110')具有至少一个第二光学滤波器(12)，所述第二光学滤波器设置用于在所述阶段的第二时间段(c)内改变由光学传感器(10)探测的光谱(S)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述至少一个光学滤波器(11)和/或所述至少一个第二光学滤波器(12)选择性地和/或周期性地改变探测的光谱(S)。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述评估装置(120')具有第二评估逻辑(123)，该第二评估逻辑设置用于评估由光学传感器(10)在第二时间段(c)期间输出的图像数据(Pc)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个光学滤波器(11)是红外滤波器或紫外滤波器和/或所述至少一个第二光学滤波器(12)是紫外滤波器或红外滤波器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个光学滤波器(11)和/或所述至少一个第二光学滤波器(12)被置入光学传感器(10)的光轴中，并且尤其是在所述另一时间段(a)期间没有滤波器(11、12)被置入所述光轴中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述传感器组件(110”)优选具有至少一个光学部件(13)，所述至少一个光学部件设置用于将由所述至少一个第一光学滤波器(11)过滤的光谱(Sb)和/或由所述至少一个第二光学滤波器(12)过滤的光谱(Sc)引导至光学传感器(10)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个部件(13)优选是能运动地支承的棱镜和/或至少一个反射镜。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，每个时间段(a、b、c)等长，并且尤其是所述阶段优选具有比设置在传感器组件(110、110'、110”)中的滤波器(11、12)多一个的时间段。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述光学传感器(10)的帧率取决于所设置的滤波器(11、12)的数量。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述评估逻辑(121、122、123)根据时间段(a、b、c)来变换或切换。

12.一种通过根据权利要求1所述的装置(100)对图像数据的评估方法，其中，传感器组件(110)的光学传感器(10)探测由光学滤波器(11)在一个阶段的一个时间段(b)内改变的光谱(Sb)并且借助第一评估逻辑(121)评估基于所探测的光谱(Sb)输出的图像数据(Pb)，并且所述光学传感器(10)在另一时间段(a)期间探测光谱(S)并且借助另一评估逻辑(122)评估基于所探测的光谱(S)输出的图像数据(Pa)。

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