CN117441114A - 用于操作选通摄像头的方法、用于执行这种方法的控制装置、具有这种控制装置的视野测量装置和具有这种视野测量装置的机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于操作选通摄像头(5)的方法，该摄像头具有照明装置(9)和光学传感器(7)，其中，照明装置(9)和光学传感器(7)的控制在时间上相互协调；其中，第一协调控制对应分配有可见目标区(19)；其中，借助第一协调控制，基于选通摄像头(5)距可见目标区(19)的第一距离来采集可见目标区(19)的第一图像；其中，如此选择第二协调控制，即，第二协调控制对应分配有该可见目标区(19)；其中，借助第二协调控制，在时间上在第一图像之后，基于不同于第一距离的、选通摄像头(5)距可见目标区(19)的第二距离(23.2)来采集可见目标区(19)的第二图像；其中，第一图像和第二图像依据至少一个标准被比较；其中，基于该比较、优选基于差异图像来推断出该选通摄像头(5)的视野。一种具有视野测量装置(3)的机动车(1)例如在第一图像采集时刻与第二图像采集时刻之间的时段内向可见目标区(19)运动了距离(27)。优选地，第一图像和第二图像借助图像配准方法被相互对准。优选地，所述标准是光密度衰减。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于操作选通/门控(Gated)摄像头的方法、一种用于执行这种方法的控制装置、一种具有这种控制装置的视野测量装置和一种具有这种视野测量装置的机动车。
背景技术
为了计算视野而知道以下方法：评估图像的对比度或频谱。尤其知道以下方法：就道标对比度随着距离增大而减小而进行评估。已知方法的缺点是，大气反射对图像的对比度和/或频谱有巨大影响，尤其在晚上微粒在可见光束方向上因散射而产生强烈反射，使得视野计算很容易出错。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于操作选通摄像头的方法、一种用于执行这种方法的控制装置、一种具有这种控制装置的视野测量装置和一种具有这种视野测量装置的机动车，其中，至少部分消除、优选避免所述缺点。
如此完成该任务，即，提供本技术教导，尤其是提供独立权利要求的教导以及在从属权利要求和说明书中公开的实施方式的教导。
尤其如此完成该任务，即，提供一种用于操作选通摄像头的方法，该摄像头具有照明装置和光学传感器，其中，该照明装置和光学传感器的控制在时间上相互协调。第一协调控制对应分配有可见目标区，其中，借助第一协调控制基于选通摄像头距可见目标区的第一距离来采集可见目标区的第一图像，其中，如此选择第二协调控制，即，第二协调控制对应分配有该可见目标区，其中，借助第二协调控制在时间上在第一图像之后基于不同于第一距离的、选通摄像头距可见目标区的第二距离采集可见目标区的第二图像。第一图像和第二图像依据至少一个标准被比较，其中，基于该比较推断出该选通摄像头视野。
有利地，选通摄像头遮隐因在可见目标区外的大气干扰而出现的反射，从而在第一图像和/或第二图像内看不到这类反射。大气干扰优选依据第一距离和第二距离衰减照明装置的回射向光学传感器的光，从而能有利地推断出选通摄像头视野。此外，可以有利地基于该方法确定选通摄像头视野，在该视野范围内都可以进行精确、可靠和/或不易出错的目标识别和/或目标测量。
用于借助照明装置和光学传感器的时间相互协调控制产生图像的方法尤其是一种称为选通成像法的方法；尤其地，该光学传感器是摄像头，其只在一定的有限时域内被切换至敏感，这被称为“选通控制”。照明装置也相应地在时间上仅按一定的所选时间间隔被驱控，以便照亮物侧场景、尤其是可见目标区。
尤其是，通过照明装置发出优选具有5～20ns的持续时间的预定数量的光脉冲。光学传感器曝光的开始和结束与所发出的光脉冲的数量和持续时间以及照明的开始相关联。由此造成了一定的可见目标区可以通过照明装置和光学传感器两者的时间控制以相应限定的空间位置、即尤其以可见目标区的近边界和远边界距光学传感器的一定距离而被光学传感器检测。从选通摄像头结构中知道了光学传感器和照明装置的空间位置。此外，优选的是在照明装置与光学传感器之间的空间距离是已知的，并且与照明装置或光学传感器距可见目标区的距离相比，所述空间距离小。因此在本发明技术教导的上下文中，光学传感器与可见目标区之间距离等于选通摄像头与可见目标区之间距离。
可见目标区在此是三维空间内的如下(物侧)区域，其通过照明装置光脉冲的数量和持续时间、照明的开始以及与光学传感器曝光的开始和结束相关联地借助光学传感器在两维图像中被反映在光学传感器的图像平面上。
在此和以下提到的“物侧”是指真实空间内的区域。在此和以下提到的“像侧”是指在光学传感器的图像平面上的区域。可见目标区在此在物侧存在。这对应于在图像平面上的通过成像定理以及照明装置和光学传感器的时间控制而对应分配的像侧区域。
依据在照明装置照明开始之后的光学传感器曝光的开始和结束，光脉冲光子照中光学传感器。可见目标区离照明装置和光学传感器越远，在目标区内被反射的光子照中光学传感器之前所需的持续时间越长。在此，可见目标区离照明装置和光学传感器越远，在照明的结束与曝光的开始之间的时间差越长。
因此，根据该方法的一个设计而尤其可以通过相应适当地选择照明装置和光学传感器两者的时间控制来限定可见目标区的位置和空间宽度、尤其是可见目标区的近边界与远边界之间距离。
在该方法的一个优选设计中，规定有可见目标区，其中，由此相应规定照明装置与光学传感器的时间协调。
照明装置在一个优选设计中具有至少一个表面发光件、尤其是所谓的VCSE激光器。替代地或附加地，光学传感器优选是摄像头。
在本技术教导的上下文中，选通摄像头距可见目标区的第一距离和选通摄像头距可见目标区的第二距离分别是选通摄像头距可见目标区近边界的距离。
在本技术教导的上下文中，可见目标区优选固定布置在一个坐标系中，其中，选通摄像头在坐标系中可变地布置，尤其在两个不同位置处。
优选地，作为可见目标区而使用空的尤其静态的路面，其中，可见目标区还优选具有路边建筑物和/或路边植被。
尤其不利地影响到视野测量的是只在选自第一图像和第二图像的仅一张图像的时刻存在于可见目标区中的对象。
在一个优选设计中，选通摄像头以尤其恒定速度相对于可见目标区移位。在此情况下，可以从选通摄像头位移速度和在第一图像采集与第二图像采集之间的时间间隔中计算第一距离与第二距离之差。如果在可见目标区中存在至少一个目标、尤其是运动目标或移动目标，则优选选择小的时间间隔。
本发明的一个改进方案规定，第一图像和第二图像尤其是在比较之前借助图像配准方法被相互对准。替代地或附加地，在选自第一图像和第二图像的至少一个图像中去除至少一个移动目标或运动伪影。
有利地，可以借助图像配准方法补偿选通摄像头的固有运动、尤其是高度变化和/或横滚-偏航-俯仰角的变化。
尤其只能在第一图像或第二图像中看到的运动伪影和/或移动目标影响两个图像的可比性。故可以有利地通过至少一个移动目标或运动伪影的去除来提高两个图像的可比性。
本发明的一个改进方案规定，作为比较结果，产生作为第一图像与第二图像之差的差异图像，其中，该差异图像依据至少一个标准来评估。
本发明的一个改进方案规定，作为至少一个标准，采用尤其同“该选通摄像头距该可见目标区的第一距离”与“该选通摄像头距该可见目标区的第二距离”之差相关的光密度衰减。有利地，可以借助光密度衰减以更加简单和/或可靠的方式推断出选通摄像头视野。
优选依据差异图像确定光密度衰减。有利地，因此能很精确可靠地确定光密度衰减。
本发明的一个改进方案规定，借助尤其同“该选通摄像头距该可见目标区的第一距离”与“该选通摄像头距该可见目标区的第二距离”之差相关的光密度衰减和预定的阈值光密度来计算选通摄像头视野。
有利地，在选通摄像头且尤其是光学传感器与可见目标区且尤其是可见目标区近边界之间的距离越小，图像的光密度越大。因此从第一图像到第二图像的光密度变化总是负的。因此，尤其存在预定阈值光密度的视野至少用以下两个公式之一来近似计算：
在此使用视野Sw、第一距离S1、第二距离S2、可见目标区的近边界和远边界之间距离Sob、第一图像的光密度Ld1、第二图像的光密度Ld2、阈值光密度Ldsw和关于距离的光密度变化其中，关于距离的光密度变化利用如下公式来计算：
本发明的一个改进方案规定，基于选通摄像头的视野来确定用于具有选通摄像头的机动车的最高速度。有利地，用于具有选通摄像头的尤其自主驾驶的机动车的最高速度被如此调设，即，视野大于机动车最高速度所对应的刹车距离。因此优选可行的是能可靠操作尤其是自主驾驶的机动车，即便是在不利大气条件下。
本发明的一个改进方案规定，选通摄像头的视野借助通信装置被发送。因此有利地可以实现具有选通摄像头的机动车与其它机动车共享所查明的视野。替代地或附加地可以将视野发送至计算中心。
在一个优选设计中，根据本发明的方法或根据其中一个或多个上述实施方式的方法被周期性执行，尤其按有序的时间间隔。因此视野有利地根据具体情况而被查明并且因此有利地可以实现机动车最高速度的自适应调整。
也如此完成该任务，即，提供一种控制装置，其设立用于执行本发明的方法或根据其中一个或多个前述实施方式的方法。控制装置优选设计成计算装置、尤其优选是计算机或控制设备、尤其是机动车控制设备。与控制装置相关地尤其存在已经关于所述方法所解释的优点。
控制装置优选设立用于与选通摄像头、尤其是照明装置和光学传感器有效连接并且设立用于其各自控制。另外，控制装置最好设立用于与通信装置有效连接且设立用于其控制。
也如此完成该任务，即，提供一种视野测量装置，其包括具有照明装置和光学传感器的选通摄像头和本发明的控制装置或根据其中一个或多个前述实施方式的控制装置。与视野测量装置相关地尤其存在已经关于所述方法和控制装置所解释的优点。
在一个优选设计中，视野测量装置还具有通信装置，其设立用于发送选通摄像头视野。
控制装置优选有效连接至选通摄像头、尤其是照明装置和光学传感器，并且设立用于其各自控制。另外，控制装置优选有效连接至通信装置且设立用于其控制。
也如此完成该任务，即，提供一种机动车，其具有本发明的视野测量装置或根据其中一个或多个前述实施方式的视野测量装置。与机动车相关地尤其存在已经关于所述方法、控制装置和视野测量装置所解释的优点。
在一个优选设计中，机动车是自主驾驶的机动车。替代地或附加地，机动车优选设计成卡车。但也可能的是机动车被设计成轿车、乘用车辆或其它机动车。
附图说明
以下将结合图来详细解释本发明，其中：
图1示出在第一图像采集时刻的机动车和可见目标区的实施例的示意图，
图2示出在第二图像采集时刻的机动车和可见目标区的实施例的示意图，
图3示出用于操作选通摄像头的方法的实施例的过程示意图。
具体实施方式
图1示出在第一图像29.1采集时刻的具有视野测量装置3的机动车1的实施例的示意图。视野测量装置3具有选通摄像头5和控制装置7。另外，选通摄像头5具有照明装置9(优选是激光器且尤其是VSCE激光器)和光学传感器11(优选是摄像头)。此外，视野测量装置3优选具有通信装置13。控制装置7在此仅被示意性示出并且通过未明确示出的方式连接至选通摄像头5、尤其是照明装置9和光学传感器11并且设立用于其各自控制。另外，控制装置7优选以未明确示出的方式连接至通信装置13并且设立用于控制通信装置。图1尤其示出照明装置9的照明光锥15和光学传感器11的观察范围17。
此外，阴影线示出可见目标区19，其作为照明装置9的照明光锥15和光学传感器11的观察范围17的子集存在。可见目标区19具有近边界21.1和远边界21.2。可见目标区19、尤其是近边界21.1具有距选通摄像头5、尤其是光学传感器11的第一距离23.1。此外，近边界21.1到远边界21.2具有距离25。
图2示出在时间上在第一图像29.1之后的第二图像29.2采集时刻的机动车1和可见目标区19的实施例的示意图。
相同的和功能相同的零部件在所有图中带有相同的附图标记，故就此参照在先说明。
机动车1在第一图像29.1采集时刻与第二图像29.2采集时刻之间时段内向可见目标区19运动了距离27。故可见目标区19、尤其是近边界21.1具有距选通摄像头5、尤其是光学传感器11的第二距离23.2。另外，近边界21.1和远边界21.2相隔距离25。
控制装置7尤其设立成执行用于操作选通摄像头5的方法并确定选通摄像头5的视野。
图3示出用于操作选通摄像头5的方法的一个实施例的过程示意图。
照明装置9的和光学传感器11的控制在时间上相互协调。
在第一步骤a)中，第一协调控制对应分配有可见目标区19。此外，借助第一协调控制，按照选通摄像头5距可见目标区19的第一距离23.1来采集可见目标区19的第一图像29.1。
在第二步骤b)中如此选择第二协调控制，即，第二协调控制对应分配有可见目标区19。此外，借助第二协调控制，在时间上在第一图像29.1之后按照不同于第一距离23.1的、选通摄像头5距可见目标区19的第二距离23.2来采集可见目标区19的第二图像29.2。
在第三步骤c)中，第一图像29.1与第二图像29.2依据至少一个标准被比较，其中，基于所述比较推断出选通摄像头5的视野31。
优选地，作为至少一个标准采用光密度衰减，它尤其是同“选通摄像头5距可见目标区19的第一距离23.1”与“选通摄像头5距可见目标区19的第二距离23.2”之差相关。
优选借助于光密度衰减(它尤其是同“选通摄像头5距可见目标区19的第一距离23.1”与“选通摄像头5距可见目标区19的第二距离23.2”之差相关)和预定的阈值光密度来计算选通摄像头5的视野31。
在可选的第四步骤d)中，第一图像29.1和第二图像29.2优选尤其在第三步骤c)中的比较之前借助图像配准方法被相互对准。替代地或附加地，优选在选自第一图像29.1和第二图像29.2的至少一个图像29中除去至少一个移动目标或运动伪影。
在可选的第五步骤e)中，优选作为比较结果产生作为第一图像29.1与第二图像29.2之差的差异图像33，尤其在第三步骤c)中的比较之前。优选地，接着在第三步骤c)中依据至少一个标准评估差异图像33。
在可选的第六步骤f)中，优选基于选通摄像头5的视野31来确定用于具有选通摄像头5的机动车1的最高速度35。
在可选的第七步骤g)中，选通摄像头5的视野31优选借助通信装置13被发送。尤其是，选通摄像头5的视野31借助通信装置13被发送至计算中心和/或至少另一台机动车。
Claims (10)
1.一种用于操作选通摄像头(5)的方法，该摄像头具有照明装置(9)和光学传感器(7)，其中，
-该照明装置(9)的和该光学传感器(7)的控制在时间上相互协调，
-第一协调控制对应分配有可见目标区(19)，
-借助所述第一协调控制，基于该选通摄像头(5)距该可见目标区(19)的第一距离(23.1)来采集该可见目标区(19)的第一图像(29.1)，
-如此选择第二协调控制，即，所述第二协调控制对应分配有该可见目标区(19)，
-借助所述第二协调控制，在时间上在该第一图像(29.1)之后，基于不同于该第一距离(23.1)的、该选通摄像头(5)距该可见目标区(19)的第二距离(23.2)来采集该可见目标区(19)的第二图像(29.2)，
-该第一图像(29.1)和该第二图像(29.2)依据至少一个标准被比较，
-基于该比较来推断出该选通摄像头(5)的视野(31)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该第一图像(29.1)和该第二图像(29.2)尤其是在比较之前借助图像配准方法被相互对准，和/或在选自该第一图像(29.1)和该第二图像(29.2)的至少一个图像(29)中除去至少一个移动目标或运动伪影。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，作为比较结果产生作为该第一图像(29.1)与该第二图像(29.2)之差的差异图像(33)，其中，该差异图像依据至少一个标准被评估。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，作为该至少一个标准采用光密度衰减，它尤其同“该选通摄像头(5)距该可见目标区(19)的第一距离(23.1)”与“该选通摄像头(5)距该可见目标区(19)的第二距离(23.2)”之差相关。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，借助于光密度衰减和规定的阈值光密度来计算该选通摄像头(5)的视野(31)，所述光密度衰减尤其同“该选通摄像头(5)距该可见目标区(19)的第一距离(23.1)”与“该选通摄像头(5)距该可见目标区(19)的第二距离(23.2)”之差相关。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，基于该选通摄像头(5)的视野(31)来确定用于具有该选通摄像头(5)的机动车(1)的最高速度(35)。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，该选通摄像头(5)的视野(31)借助通信装置(13)被发送。
8.一种控制装置(7)，其设立用于执行根据前述权利要求之一的方法。
9.一种视野测量装置(3)，其包括：具有照明装置(9)和光学传感器(11)的选通摄像头(5)、根据权利要求8的控制装置(7)且优选地还有设立用于发送该选通摄像头(5)的视野(13)的通信装置(13)。
10.一种机动车(1)，具有根据权利要求9的视野测量装置(3)。
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2022
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