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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Originalbilds,
eine Anordnung zum Verarbeiten eines Originalbilds, ein Computerprogramm
und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Ein
NIR-basiertes Nachtsichtgerät, das auf der Grundlage von
elektromagnetischer Strahlung im nahen Infrarotbereich funktioniert,
weist in der Regel eine Kamera mit einem zugeordneten Steuergerät auf.
Dabei wird ein 12 Bit Bildsignal, das von der Kamera bereitgestellt
wird, an das Steuergerät übertragen. Weiterhin
wird in dem Steuergerät unter Durchführung geeigneter
Berechnungen aus dem 12 Bit Bildsignal ein 6 Bit Bildsignal bereitgestellt,
das auf einen Monitorausgang, der als eine Schnittstelle zwischen
dem Steuergerät und einem Monitor vorgesehen ist, ausgegeben
wird. Bei diesem Nachtsichtgerät können jedoch
aufgrund einer begrenzten Rechenleistung durch das Steuergerät
keine weiteren Funktionen durchgeführt werden.
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Aus
der Druckschrift
JP 2005/167831 ist
ein Bilderzeugungsgerät bekannt. Dieses Gerät
umfasst eine Kamera mit einem Prozessor, der zur Bereitstellung
eines Bilds von Objekten, die von der Kamera aufgenommen werden,
ausgebildet ist. Hierbei digitalisiert der Prozessor das fotografierte
Bild in ein Digitalbild, das vertikal und horizontal angeordnete
Pixel umfasst. Außerdem ist der Prozessor dazu ausgebildet,
eine Filterung von Bereichen dieses digitalen Bilds vorzunehmen.
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Ein
Verfahren zur Weiterverarbeitung von zwei Eingabesignalen eines
digitalen Bilds ist in der Druckschrift
WO 96/13806 A1 bekannt.
Hierbei ist vorgesehen, dass jedes der beiden digitalen Bilder eine
von einer Kamera aufgenommene Szene aus zwei unterschiedlichen Perspektiven darstellt.
Weiterhin wird aus diesen beiden Bildern ein drittes Bild bereitgestellt,
das für eine Anwendung in einem RGB(Rot Grün Blau)-Farbraum
genutzt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verarbeiten
eines Originalbilds ist vorgesehen, dass dieses Originalbild von
einer Recheneinheit in ein Sichtbild und ein Restbild zerlegt wird,
wobei das Sichtbild und das Restbild gemeinsam zu einem Steuergerät übertragen
und von dem Steuergerät gemeinsam weiterverarbeitet werden.
Außerdem wird das Sichtbild von dem Steuergerät
zu einem Monitor übertragen.
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Das
Originalbild wird üblicherweise von einer Kamera aufgenommen.
In einer Ausgestaltung ist das Verfahren zur Durchführung
einer Nachtsichtfunktion ausgebildet. Hierbei wird das Originalbild von
einer Kamera mit einer Nachtsichtfunktion und/oder typischerweise
von einem Nachsichtmodul, das im Infrarotbereich arbeitet, aufgenommen
und von der Recheneinheit in ein als Nachtsichtbild ausgebildetes
Sichtbild und das Restbild zerlegt. Das Nachtsichtbild und das Restbild
werden gemeinsam zu dem Steuergerät übertragen,
wobei das Nachtsichtbild und das Restbild von dem Steuergerät
gemeinsam weiterverarbeitet werden und das Nachtsichtbild von dem
Steuergerät zu einem Monitor übertragen wird.
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Es
ist vorgesehen, dass eine Zerlegung des Originalbilds in das Nachtsichtbild
und das Restbild außerhalb des Steuergeräts vorgenommen
wird. Die zum Zerlegen des Originalbilds vorgesehene Recheneinheit
kann dabei als eine Komponente der Kamera oder als unabhängiges
Modul ausgebildet sein. Das Originalbild, das bspw. einen Datenumfang
von 12 Bit umfasst, wird in das Sichtbild und das Restbild, die
jeweils 6 Bit umfassen, zerlegt. Durch die Maßnahme, dass
das Originalbild in das Sichtbild und das Restbild zerlegt ist,
ist eine Weiterverarbeitung dieses derart zerlegten Originalbilds
durch das Steuergerät vereinfacht. So ist es nicht mehr
erforderlich, dass das Steuergerät das Originalbild zerlegt,
um dabei das für den Monitor vorgesehene Sichtbild zu filtern
und somit bereitzustellen.
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Üblicherweise
wird über den Monitor einem Nutzer, bspw. einem Fahrer
eines Fahrzeugs, lediglich das Sichtbild und in Ausgestaltung das
Nachtsichtbild gezeigt. Da das Steuergerät die voranstehend
beschriebene Zerlegung des Originalbilds nicht vornehmen muss, kann
dieses Steuergerät weitere Funktionen ausführen.
So ist es nunmehr möglich, dass das Steuergerät
das Sichtbild und das Restbild derart gemeinsam weiterverarbeitet,
dass ein dabei bspw. bereitgestelltes rekonstruiertes Bild für
Zusatzfunktionen, bspw. Fahrerassistenzfunktionen, genutzt werden
kann.
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In
einer Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass zu dem Originalbild
Parameter, bspw. ein Histogramm, für Grauwerte des Originalbilds
ermittelt und zusätzlich zu dem Steuergerät übertragen
werden. Außerdem kann das Steuergerät aus dem
Sichtbild und dem Restbild, ggf. unter Verwendung der Parameter,
mit einem Algorithmus durch geeignete Berechnung ein rekonstruiertes
Bild bereitstellen, das auch dem Originalbild entsprechen kann.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung zum Verarbeiten eines
Originalbilds weist eine Recheneinheit und ein Steuergerät
auf. Dabei ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, das Originalbild
in ein Sichtbild und ein Restbild zu zerlegen. Das Steuergerät
ist dazu ausgebildet, das von der Recheneinheit empfangene Sichtbild
und Restbild gemeinsam zu verarbeiten und weiterhin das Sichtbild
an einen Monitor zu übertragen.
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Die
Anordnung kann eine Kamera aufweisen, die dazu ausgebildet ist,
das Originalbild aufzunehmen. Die zum Zerlegen des Originalbilds
vorgesehene Recheneinheit kann als ein unabhängiges Modul
oder als eine Komponente der Kamera ausgebildet sein. Es ist typischerweise
vorgesehen, dass diese beschriebene Recheneinheit außerhalb
des Steuergeräts angeordnet ist. Diese Anordnung kann außerdem
Schnittstellen und Verbindungsleitungen zum Verbinden der genannten
Komponenten aufweisen. In einer Variante kann auch der Monitor als
Komponente der Anordnung ausgebildet sein.
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Die
Anordnung eignet sich u. a. zur Durchführung von Nachtsichtfunktionen,
falls die Kamera ein Nachtsichtmodul umfasst. Somit ist die Anordnung
in diesem Kontext als Nachtsichtgerät ausgebildet. Einem
Nutzer der Anordnung und insbesondere des Nachtsichtgeräts
wird über den Monitor regelmäßig das
Sichtbild gezeigt. Das Sichtbild und das Restbild, die von dem Steuergerät
weiterverarbeitet werden, können zur Bereitstellung einer
Zusatzfunktion oder Fahrerassistenzfunktion genutzt werden, wobei das
Steuergerät dazu ausgebildet ist, aus dem Sichtbild und
dem Restbild ein weiteres Bild zu rekonstruieren, wobei die Informationen
aus diesen rekonstruierten Bild für die Zusatzfunktionen
genutzt werden.
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Die
beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche
Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei
können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen
Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin
können Funktionen der Vorrichtung oder Funktionen von einzelnen
Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt
werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn
das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen
Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Anordnung, ausgeführt wird.
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Die
Erfindung sieht somit u. a. eine Zerlegung des Originalbilds in
ein Nachtsichtbild und ein Restbild durch einen Rechner bzw. eine
Recheneinheit vor, der bzw. die als eine Komponente der Kamera ausgebildet
sein kann. Das Nachtsichtbild und das Restbild werden zusammen mit
Parametern, z. B. einen Histogramm, zur Weiterleitung dieses Nachtsichtbilds
in ein Steuergerät auf einen Monitorausgang übermittelt.
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In
dem Steuergerät kann mit einem einfachen Algorithmus eine
Berechnung zur Kombination des Nachtsichtbilds und des Restbilds
mit Hilfe der übertragenen Parameter zu einem rekonstruierten Bild,
bspw. einem ähnlichen Bild oder ggf. dem Originalbild,
erfolgen. Somit werden bspw. in der Kamera neben einer Filterung
der für das Nachtsichtbild vorgesehenen 6 Bit auch die
gefilterten Daten, insbesondere für das Restbild, in den
weiteren 6 Bit zusammengeführt und gemeinsam mit dem Nachtsichtbild
als ein Paket mit 12 Bit übertragen.
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Das
Steuergerät weist in einer Ausgestaltung einen einfachen
Filter und/oder eine Recheneinheit mit einen derartigen Filter auf,
der aus den kombinierten 2×6 Bits durch geeignete Rechenoperationen
ein rekonstruiertes Bild zusammenstellt, das weitgehend dem aus
12 Bit bestehenden Originalbild entspricht. Dies ist möglich,
da neben dem Nachtsichtbild auch die zusätzlichen Parameter,
wie bspw. das Histogramm des Originalbilds, an das Steuergerät
geschickt werden.
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Bei
der Rekonstruktion des Bilds wird u. a. das Histogramm, das eine
Formel für eine ursprüngliche Zerlegung des Originalbilds
in das Nachtsichtbild und das Restbild umfasst, benutzt. Somit ist
es möglich, auf einer Übertragungsstrecke zwischen
der Kamera, die die Recheneinheit zur Optimierung des Nachtsichtbilds
aufweisen kann, zu dem Steuergerät, das ebenfalls eine
Recheneinheit für weitere Funktionen sowie einen Bildausgang
für einen Monitor aufweist, nunmehr das darzustellende
Nachtsichtbild und die gefilterten Bildinformationen gemeinsam zu übertragen,
ohne dass eine aufwendige Trennung der Daten im Steuergerät
zur Monitorausgabe mit einem Algorithmus erforderlich ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Nachtsichtalgorithmen
in die Kamera ausgelagert, so dass das Steuergerät genügend
Kapazitäten zur Berechnung weiterer Funktionen aufweist.
Diese weiteren Funktionen können dennoch das vollständige
12 Bit umfassende Signal für das Originalbild benutzen.
In der Recheneinheit der Kamera werden die 6 Bit ausgehend aus dem
Bild, typischerweise dem Originalbild, herausgefiltert und an das
Steuergerät übertragen, so dass das Steuergerät
diese Daten unmittelbar an den Monitorausgang ausgeben kann.
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In
einer weiteren Variante ist auch eine Verwendung der Nachtsichtkamera
bzw. der Kamera zur Bereitstellung von Nachtsichtbildern als alleinstehendes
bzw. Stand-Alone- und somit selbsttätiges Nachtsichtgerät
möglich, wobei eine Übertragung des Restbilds
nicht erforderlich ist. Bei einer derartigen Anwendung als Stand-Alone-Nachtsichtgerät
ist es weiterhin möglich, das Nachtsichtbild über
einen Digital-/Analog-Konverter als Analogsignal auszugeben.
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Es
ist üblicherweise vorgesehen, dass jedes Originalbild Bildpunkte
bzw. Pixel umfasst, die für eine als Nachtsichtkamera ausgebildete
Kamera mit 12 Bit aufgelöst werden. Mit einem sog. Cruncher-Algorithmus,
der typischerweise dazu ausgelegt ist, große Datenmenge
mit speziellen Funktionen zu berechnen, wird aus dem auf 12 Bit
aufgelösten Bild, das aus Pixeln besteht, ein ebenfalls
aus Pixeln bestehendes Bild mit 6 Bit errechnet. Der Cruncher-Algorithmus
wird u. a. dazu verwendet, ein als Grauwerthistogramm ausgebildetes
Histogramm des Rohbilds bzw. Originalbilds mit 4096 Einträgen
auf 12 Bit bereitzustellen. Als eine weitere Funktion kann für jeden
Bildpunkt eine Verschiebung von Grauwerten mit geringer Häufigkeit
auf die benachbarten Grauwerte mit größerer Häufigkeit
und ein anschließendes Bereitstellen eines zusammengestauchten
Histogramms mit 64 Einträgen auf 6 Bit mit Hilfe des Cruncher-Algorithmus
durchgeführt werden.
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Weiterhin
wird eine Information über die Verschiebung jeweils eines
Grauwerts pro Bildpunkt in dem Restbild abgelegt. Die zusätzlichen
Parameter umfassen hierbei ein Original-Histogramm. Das Restbild
wird umso größer, je genauer die Verschiebung
aufgelöst wird. Bei geringer Auflösung der Verschiebung
unterscheidet sich das rekonstruierte Bild stärker von
dem Originalbild. Dabei können Verschiebungen im Restbild
bis zu 12 Bit betragen. Doch selbst in diesem Fall ist kein externer
Rechner zur Berechnung des Nachtsichtbilds erforderlich. Allerdings
wird ein Datenstrom zu einem externen Rechner, der zur Rekonstruktion
des Originalbilds vorgesehen ist, größer.
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In
der Regel wird jeder Bildpunkt im Rohbild bzw. Originalbild durch
12 Bit repräsentiert. Falls in einer Ausgestaltung Grauwerte
selten vorkommen, ist deren Häufigkeit klein. In diesem
Fall wird für einen selten vorkommenden Grauwert ein Nachbargrauwert,
der häufiger vorkommt, eingesetzt. Ein Abstand vom Nachbarwert
zu einem Grauwert kann festgehalten werden. Die Anzahl der häufiger
vorkommenden Nachbarwerte wird somit klein gehalten, so dass ein
Nachtsichtbild z. B. nur noch 6 Bit enthält. Das Histogramm
des Rohbilds und die Abstände zum Nachbargrauwert werden
als Restbildinformationen und folglich auch als Parameter des Originalbilds festgehalten,
die dann verwendet werden, um das Rohbild aus dem Nachtsichtbild
und dem Restbild zu rekonstruieren.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Anordnung.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung ein Diagramm zu einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die
in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform
einer Anordnung 2 umfasst eine Kamera 4 mit einem
Nachtsichtmodul 6 und einer Recheneinheit 8, ein
Steuergerät 10, das eine weitere Recheneinheit 12 sowie
einen Monitor 14 aufweist. Die Kamera 4 und das
Steuergerät 10 sind zur Übermittlung
von Signalen mit einer ersten Verbindung 16 verbunden.
Das Steuergerät 10 und der Monitor 14 sind über
eine zweite zur Übermittlung von Signalen ausgebildete
Verbindung 18 verbunden.
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Diese
hier gezeigte Ausführungsform der Anordnung 2 ist
zum Verarbeiten eines Originalbilds ausgebildet, wobei vorgesehen
ist, dass dieses Originalbild von der Kamera 4 aufgenommen
wird. Von der Recheneinheit 8 innerhalb der Kamera 4 wird
das Originalbild weiterhin in ein als ein Nachtsichtbild ausgebildetes
Sichtbild und in ein Restbild zerlegt. Dieses Nachtsichtbild und
das Restbild werden gemeinsam über die erste Verbindung 16 zu
dem Steuergerät 10 übertragen. Das Steuergerät 10 ist
weiterhin dazu ausgebildet, das Nachtsichtbild über die zweite
Verbindung 18 an den Monitor 14 zu übermitteln,
auf dem dieses Nachtsichtbild einem Nutzer dargestellt wird. Die
weitere Recheneinheit 12 des Steuergeräts ist
dazu ausgebildet, das Nachtsichtbild und das Restbild gemeinsam
weiterzuverarbeiten. Ein hierbei aus dem Nachtsichtbild und dem
Restbild errechnetes rekonstruiertes Bild des Originalbilds wird zur
Durchführung von Zusatzfunktionen 20 genutzt.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung ein Diagramm zu einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist
vorgesehen, dass ein Originalbild 40, das in diesem Fall
von einer Kamera mit einen Nachtsichtmodul aufgenommen wird, von
einer Recheneinheit in ein Nachtsichtbild 42 sowie ein
Restbild 44 zerlegt wird. Außerdem werden mit
der Recheneinheit aus dem Originalbild 40 Parameter 46,
die hier ein Histogramm umfassen, bereitgestellt. In einem weiteren
Schritt werden das Nachtsichtbild 42, das Restbild 44 und
die Parameter 46 zu einem Steuergerät übertragen.
Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, über eine
Monitorschnittstelle einem Monitor das Nachtsichtbild 42 bereitzustellen, so
dass der Monitor dieses Nachtsichtbild 42 einem Nutzer
anzeigt. Außerdem ist das Steuergerät dazu ausgebildet,
unter Verwendung der Parameter 46 aus dem Nachtsichtbild 42 und
dem Restbild 44 ein rekonstruiertes Bild 48 des
Originalbilds 40 bereitzustellen. Dieses rekonstruierte
Bild 48 wird zur Unterstützung und/oder Realisierung
von Zusatzfunktionen genutzt. Hierbei kann ggf. vorgesehen sein,
dass das in dem rekonstruierten Bild 48 bestimmte Merkmale
des Originalbilds 40, die für die Zusatzfunktionen
besonders geeignet und somit wichtig sind, hervorgehoben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005/167831 [0003]
- - WO 96/13806 A1 [0004]