EP1085483A2 - Method and device to record mobile objects by means of a image resolving sensor - Google Patents
Method and device to record mobile objects by means of a image resolving sensor Download PDFInfo
- Publication number
- EP1085483A2 EP1085483A2 EP00119375A EP00119375A EP1085483A2 EP 1085483 A2 EP1085483 A2 EP 1085483A2 EP 00119375 A EP00119375 A EP 00119375A EP 00119375 A EP00119375 A EP 00119375A EP 1085483 A2 EP1085483 A2 EP 1085483A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- image
- detector elements
- light source
- time
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
- G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors
Definitions
- the invention relates to a method for receiving a light source illuminated, moving object by means of an image-resolving sensor with a Arrangement of detector elements on which an image of the object is generated.
- the invention further relates to a device for receiving a Illuminated, moving object with an image-resolving sensor an arrangement of detector elements on which an image of the object is generated.
- a preferred example of the application of the invention is traffic monitoring using a digital camera.
- the camera takes a picture of a fast moving one Vehicle added.
- An image of an imaging system becomes an image Object scene generated on an image-triggering sensor.
- the image resolution sensor is a two-dimensional arrangement of light-sensitive detector elements. Each Detector element detects a picture element (pixel) and supplies the brightness of the Picture element reproducing signal. This signal is read out and digitized. This reading and digitizing of the signals of the individual detector elements takes place one after the other and requires a finite readout time. The entirety of these signals provides an "electronic" or "digital image" of the object scene.
- This digital picture can be subjected to image processing. For example, that License plate of an observed vehicle recognized and the license plate of the Vehicle can be read using a character recognition program.
- the dynamic range of conventional digital cameras working with CCD image sensors is compared e.g. with the dynamic range of photographic recordings, small.
- “Dynamic range” is the range of brightnesses that are still present by the image sensor can be recorded and distinguished.
- For a digital camera that is in the Traffic monitoring is used, however, is a high dynamic range of the Image sensor desired.
- C-MOS image sensors with a high dynamic range.
- CCD image sensors which the amount of light over a integrate time
- This Signals are read out one after the other in finite time. That means that Reading out the signals of the individual picture elements of an image at different Times takes place, i.e. at different positions of the moving object in the Object scene belong. This leads to distortions. These take off with increasing Speed of the object and with increasing readout time.
- the invention is based on the object of an object scene with a fast moving object with high dynamics and without distortion using an image sensor to capture.
- an image sensor such as a C-MOS image sensor
- the one has a large dynamic range.
- this image sensor provides instantaneous data Brightness, which, as explained above, is due to the finite readout time when the picture is taken objects would distort faster.
- the invention takes advantage of a special effect: the invention is based on the Realization that with pulsed lighting of the object scene, in which all parts of the moving object are exposed at the same time, the signals even after cessation of the light pulse remain for a while. It's like a sensor side "Afterglow". During this "afterglow", during which no changes the brightness of the individual detector elements and therefore no signal change occurs, the signals are read out. This creates an undistorted "electronic picture" of the moving object in the object scene.
- Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
- 10 is a motor vehicle to be recorded, which is fast moves, as shown by an arrow 12.
- the motor vehicle 10 is one Light source 14 illuminated via an illumination optics 16 and by a digital camera 18 "electronically photographed". Of the digital camera 18 is in the schematic 1 only the imaging optical system 20 and an image-resolving system Sensor 22 shown.
- the imaging optical system 20 creates an image of a Object scene with the motor vehicle 10 on the image-resolving sensor 22.
- Fig. 2 shows the reading and signal processing.
- the image-resolving sensor 22 has a two-dimensional, rectangular arrangement of Detector elements 24, which are arranged in columns 26 and rows 28.
- the Detector elements are photodiodes, the signals of which are amplified by an amplifier stage become.
- Each of the detector elements 24 detects a picture element (pixel) of the object scene and delivers an analog, electrical signal according to the brightness of this Picture element.
- the signals from the detector elements 24 are tapped one after the other (read out).
- the detector elements are connected via control lines 30 and 32 driven according to columns 26 and lines 28, respectively. Every signal tapped in this way is amplified by an associated amplifier stage 34, by an A / D converter 36 digitized and stored in a memory 38 as a "digital image". This digital Image can then be subjected to image processing.
- the image resolution sensor 22 is a C-MOS image sensor.
- the detector elements 24 of the C-MOS image sensor deliver signals that correspond to the current brightness of the Correspond to picture element at the location of the detector element 24.
- the detector elements 24 are read out one after the other. This results in a finite readout time.
- the one Detector element approximately at the top left in FIG. 2, is read out at a different time than that other detector element, approximately at the bottom right in FIG. 2. Moving quickly when shooting Objects lead to distortions. For this reason, the lighting of the Object (motor vehicle 10) by pulsed light.
- the light source 14 is a pulsed one Light source.
- the light source 14 can have a regular sequence 40 of Generate light pulses.
- the detector elements 24 are read out therein in each case the dark period between successive light pulses Obtain sequence of undistorted electronic images.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme eines durch eine Lichtquelle beleuchteten, bewegten Objekts mittels eines bildauflösenden Sensors mit einer Anordnung von Detektorelementen, auf denen ein Bild des Objekts erzeugt wird.The invention relates to a method for receiving a light source illuminated, moving object by means of an image-resolving sensor with a Arrangement of detector elements on which an image of the object is generated.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Aufnahme eines durch eine Lichtquelle beleuchteten, bewegten Objektes mittels eines bildauflösenden Sensors mit einer Anordnung von Detektorelementen, auf denen ein Bild des Objekts erzeugt wird.The invention further relates to a device for receiving a Illuminated, moving object with an image-resolving sensor an arrangement of detector elements on which an image of the object is generated.
Ein bevorzugtes Beispiel für die Anwendung der Erfindung ist die Verkehrsüberwachung mittels einer Digitalkamera. Dabei wird mit der Kamera ein Bild eines schnell bewegten Fahrzeugs aufgenommen. Von einem abbildenden optischen System wird ein Bild einer Objektszene auf einem bildauslösenden Sensor erzeugt. Der bildauflösende Sensor ist eine zweidimensionale Anordnung von lichtempfindlichen Detektorelementen. Jedes Detektorelement erfaßt ein Bildelement (Pixel) und liefert ein die Helligkeit des Bildelements wiedergebendes Signal. Dieses Signal wird ausgelesen und digitalisiert. Dieses Auslesen und Digitalisieren der Signale der einzelnen Detektorelemente erfolgt nacheinander und erfordert eine endliche Auslesezeit. Die Gesamtheit dieser Signale liefert ein "elektronisches" oder "digitales Bild" der Objektszene. Dieses digitale Bild kann einer Bildverarbeitung unterworfen werden. Beispielsweise kann das Nummernschild eines beobachteten Fahrzeugs erkannt und darauf das Kennzeichen des Fahrzeugs mittels eines Zeichenerkennungs-Programmes gelesen werden.A preferred example of the application of the invention is traffic monitoring using a digital camera. The camera takes a picture of a fast moving one Vehicle added. An image of an imaging system becomes an image Object scene generated on an image-triggering sensor. The image resolution sensor is a two-dimensional arrangement of light-sensitive detector elements. Each Detector element detects a picture element (pixel) and supplies the brightness of the Picture element reproducing signal. This signal is read out and digitized. This reading and digitizing of the signals of the individual detector elements takes place one after the other and requires a finite readout time. The entirety of these signals provides an "electronic" or "digital image" of the object scene. This digital picture can be subjected to image processing. For example, that License plate of an observed vehicle recognized and the license plate of the Vehicle can be read using a character recognition program.
Der Dynamikbereich üblicher, mit CCD-Bildsensoren arbeitender Digitalkameras ist verglichen z.B. mit dem Dynamikbereich photographischer Aufnahmen, klein. "Dynamikbereich" ist dabei der Bereich der Helligkeiten, die durch den Bildsensor noch erfaßt und unterschieden werden können. Für eine Digitalkamera, die in der Verkehrsüberwachung eingesetzt wird, ist jedoch ein hoher Dynamikbereich des Bildsensors erwünscht.The dynamic range of conventional digital cameras working with CCD image sensors is compared e.g. with the dynamic range of photographic recordings, small. "Dynamic range" is the range of brightnesses that are still present by the image sensor can be recorded and distinguished. For a digital camera that is in the Traffic monitoring is used, however, is a high dynamic range of the Image sensor desired.
Es gibt C-MOS-Bildsensoren mit hohem Dynamikbereich. Bei dem Einsatz solcher C-MOS-Bildsensoren zur Aufnahme schnell bewegter Objekte ergibt sich aber folgendes Problem: Im Gegensatz zu CCD-Bildsensoren, welche die Lichtmenge über eine bestimmte Zeit integrieren, liefern die Detektorelemente von C-MOS-Bildsensoren in jedem Augenblick Signale, welche der jeweils aktuellen Helligkeit entsprechen. Diese Signale werden nacheinander in endlicher Zeit ausgelesen. Das bedeutet, daß das Auslesen der Signale der einzelnen Bildelemente eines Bildes zu unterschiedlichen Zeiten erfolgt, also zu unterschiedlichen Positionen des bewegten Objekts in der Objekszene gehören. Das führt zu Verzerrungen. Diese nehmen mit steigender Geschwindigkeit des Objekts und mit steigender Auslesezeit zu.There are C-MOS image sensors with a high dynamic range. When using such C-MOS image sensors however, the following results for taking up fast-moving objects Problem: In contrast to CCD image sensors, which the amount of light over a integrate time, deliver the detector elements of C-MOS image sensors in signals at any moment which correspond to the current brightness. This Signals are read out one after the other in finite time. That means that Reading out the signals of the individual picture elements of an image at different Times takes place, i.e. at different positions of the moving object in the Object scene belong. This leads to distortions. These take off with increasing Speed of the object and with increasing readout time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Objektszene mit einem schnell bewegten Objekt mit hoher Dynamik und ohne Verzerrung mittels eines Bildsensors zu erfassen.The invention is based on the object of an object scene with a fast moving object with high dynamics and without distortion using an image sensor to capture.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
Nach der Erfindung wird ein Bildsensor wie ein C-MOS-Bildsensor verwendet, der einen großen Dynamikbereich besitzt. Dieser Bildsensor liefert jedoch jeweils momentane Helligkeiten, was, wie oben erläutert, durch die endliche Auslesezeit bei der Aufnahme schneller Objekte zu Verzerrungen führen würde. Um solche Verzerrungen zu vermeiden, nutzt die Erfindung einen speziellen Effekt aus: Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer gepulsten Beleuchtung der Objektszene, bei welcher alle Teile des bewegten Objekts gleichzeitig belichtet werden, die Signale auch nach dem Aufhören des Lichtimpulses noch für eine Weile erhalten bleiben. Das ist wie ein sensorseitiges "Nachleuchten". Während dieses "Nachleuchtens", während welches keine Änderungen der Helligkeit an den einzelnen Detektorelementen und damit keine Signaländerung eintritt, werden die Signale ausgelesen. Damit wird ein unverzerrtes "elektronisches Bild" des bewegten Objekts in der Objektszene erhalten.According to the invention, an image sensor such as a C-MOS image sensor is used, the one has a large dynamic range. However, this image sensor provides instantaneous data Brightness, which, as explained above, is due to the finite readout time when the picture is taken objects would distort faster. To avoid such distortions avoid, the invention takes advantage of a special effect: the invention is based on the Realization that with pulsed lighting of the object scene, in which all parts of the moving object are exposed at the same time, the signals even after cessation of the light pulse remain for a while. It's like a sensor side "Afterglow". During this "afterglow", during which no changes the brightness of the individual detector elements and therefore no signal change occurs, the signals are read out. This creates an undistorted "electronic picture" of the moving object in the object scene.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, daß
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt schematisch eine Vorrichtung zur verzerrungsfreien Aufnahme eines bewegten Kraftfahrzeugs mittels eines C-MOS-Bildsensors.
- Fig.2
- zeigt schematisch die Auslesung des C-MOS-Bildsensors und die Signalverarbeitung.
- Fig. 1
- schematically shows a device for distortion-free recording of a moving motor vehicle by means of a C-MOS image sensor.
- Fig. 2
- shows schematically the reading of the C-MOS image sensor and the signal processing.
In Fig. 1 ist mit 10 ein aufzunehmendes Kraftfahrzeug bezeichnet, das sich schnell
bewegt, wie durch einen Pfeil 12 dargestellt ist. Das Kraftfahrzeug 10 wird von einer
Lichtquelle 14 über eine Beleuchtungsoptik 16 beleuchtet und durch eine Digitalkamera
18 "elektronisch photographiert". Von der Digitalkamera 18 ist in der schematischen
Darstellung von Fig. 1 nur das abbildende optische System 20 und ein bildauflösender
Sensor 22 dargestellt. Das abbildende optische System 20 erzeugt ein Bild einer
Objektszene mit dem Kraftfahrzeug 10 auf dem bildauflösenden Sensor 22.In Fig. 1, 10 is a motor vehicle to be recorded, which is fast
moves, as shown by an
Fig.2 zeigt die Auslesung und Signalverarbeitung.Fig. 2 shows the reading and signal processing.
Der bildauflösende Sensor 22 weist eine zweidimensionale, rechteckige Anordnung von
Detektorelementen 24 auf, die in Spalten 26 und Zeilen 28 angeordnet sind. Die
Detektorelemente sind Photodioden, deren Signale durch je eine Verstärkerstufe verstärkt
werden. Jedes der Detektorelemente 24 erfaßt ein Bildelement (Pixel) der Objektszene
und liefert ein analoges, elektrisches Signal nach Maßgabe der Helligkeit dieses
Bildelements. Die Signale der Detektorelemente 24 werden nacheinander abgegriffen
(ausgelesen). Zu diesem Zweck werden die Detektorelemente über Steuerleitungen 30
und 32 nach Spalten 26 bzw. Zeilen 28 angesteuert. Jedes so abgegriffene Signal wird
durch eine zugehörige Verstärkerstufe 34 verstärkt, durch einen A/D-Wandler 36
digitalisiert und in einem Speicher 38 als "digitales Bild" gespeichert. Dieses digitale
Bild kann dann einer Bildverarbeitung unterworfen werden.The image-
Der bildauflösende Sensor 22 ist ein C-MOS-Bildsensor. Die Detektorelemente 24 des C-MOS-Bildsensors
liefern jeweils Signale, die der momentanen Helligkeit des
Bildelements am Ort des Detektorelements 24 entsprechen. Die Detektorelemente 24
werden nacheinander ausgelesen. Das ergibt eine endliche Auslesezeit. Das eine
Detektorelement, etwa links oben in Fig.2, wird zu einer anderen Zeit ausgelesen als das
andere Detektorelement, etwa rechts unten in Fig.2. Bei der Aufnahme schnell bewegter
Objekte führt das zu Verzerrungen. Aus diesem Grunde erfolgt die Beleuchtung des
Objekts (Kraftfahrzeug 10) durch gepulstes Licht. Die Lichtquelle 14 ist eine gepulste
Lichtquelle.The
Wenn das Kraftfahrzeug 10 mit einem Lichtimpuls von z.B. 350 µs Dauer beleuchtet
worden ist, dann liefern alle Detektorelemente 24 Signale, welche dem gleichen
Zeitpunkt zugeordnet sind. Durch das vorstehend erläuterte "sensorseitige Nachleuchten"
bleiben diese Signale auch nach Beendigung des Lichtimpulses noch eine kurze
Zeitspanne bestehen. Das ist wahrscheinlich auf parasitäre Kapazitäten der
nachgeschalteten Verstärkerstufen 34 zurückzuführen. Diese Signale werden nicht durch
Änderungen der Helligkeit verändert, die durch eine Bewegung des aufgenommenen
Objektes in den betroffenen Bildelementen hervorgerufen wird. Wenn diese Signale nach
der Beendigung des Lichtimpulses während der endlichen Auslesezeit ausgelesen
werden, ergibt sich eine Momentaufnahme ohne Verzerrung.If the
Wie in Fig.1 dargestellt ist, kann die Lichtquelle 14 eine regelmäßige Folge 40 von
Lichtrimpulsen erzeugen. Die Auslesung der Detektorelemente 24 erfolgt darin jeweils in
der Dunkelperiode zwischen aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen.. Dadurch wird eine
Folge von unverzerrten elektronischen Bildern erhalten.As shown in FIG. 1, the
Claims (6)
dadurch gekennzeichnet, daß
characterized in that
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999144422 DE19944422A1 (en) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Method and device for recording moving objects using an image-resolving sensor |
DE19944422 | 1999-09-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1085483A2 true EP1085483A2 (en) | 2001-03-21 |
EP1085483A3 EP1085483A3 (en) | 2002-10-09 |
Family
ID=7922250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP00119375A Withdrawn EP1085483A3 (en) | 1999-09-16 | 2000-09-11 | Method and device to record mobile objects by means of a image resolving sensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1085483A3 (en) |
DE (1) | DE19944422A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3858063A (en) * | 1973-04-02 | 1974-12-31 | Redlake Corp | Timed light pulse generator |
US4918522A (en) * | 1987-08-14 | 1990-04-17 | Tamfelt Oy Ab | Method of taking pictures of a quick-moving object by means of video method |
US5550628A (en) * | 1982-05-20 | 1996-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Distance measuring device |
WO1999009453A2 (en) * | 1997-08-14 | 1999-02-25 | Polaroid Corporation | Method and apparatus for acquiring electronic and/or photographic images |
EP0905539A2 (en) * | 1997-09-26 | 1999-03-31 | BODENSEEWERK GERÄTETECHNIK GmbH | Multiple field of view acquisition device using an image resolving detector |
-
1999
- 1999-09-16 DE DE1999144422 patent/DE19944422A1/en not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-09-11 EP EP00119375A patent/EP1085483A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3858063A (en) * | 1973-04-02 | 1974-12-31 | Redlake Corp | Timed light pulse generator |
US5550628A (en) * | 1982-05-20 | 1996-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Distance measuring device |
US4918522A (en) * | 1987-08-14 | 1990-04-17 | Tamfelt Oy Ab | Method of taking pictures of a quick-moving object by means of video method |
WO1999009453A2 (en) * | 1997-08-14 | 1999-02-25 | Polaroid Corporation | Method and apparatus for acquiring electronic and/or photographic images |
EP0905539A2 (en) * | 1997-09-26 | 1999-03-31 | BODENSEEWERK GERÄTETECHNIK GmbH | Multiple field of view acquisition device using an image resolving detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1085483A3 (en) | 2002-10-09 |
DE19944422A1 (en) | 2001-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60030802T2 (en) | Image sensor with measurement of the saturation time measurement for expanding the dynamic range | |
DE3305739C2 (en) | ||
DE102010062496B4 (en) | Method and device for processing image information from two sensors of a stereo sensor system suitable for image acquisition | |
DE4329839A1 (en) | Imaging arrangement with two sensors - contains four colour complementary light sensitive elements in each sensor in 2 by 2 matrix. | |
DE10110108A1 (en) | Digital camera with CMOS image sensor with improved dynamics and method for controlling a CMOS image sensor | |
DE102009053281A1 (en) | image sensor | |
DE3626061C2 (en) | ||
DE102010035811B4 (en) | Image sensor and method for reading an image sensor | |
DE69921683T2 (en) | PICTURE GENERATION SYSTEM WITH MULTIPLE IMAGE CAPTION MODES | |
DE3743090C2 (en) | ||
DE19926129B4 (en) | Method and apparatus for testing photoreceptor arrays and associated read channels | |
DE3315882A1 (en) | X-ray diagnostic device with opto-electronic sensors | |
EP0934649A1 (en) | Image signal sensing process | |
DE102011081405A1 (en) | Image sensor, imaging device and method for an image sensor | |
DE3636192C1 (en) | Device for capturing the image of surface areas of running webs of goods | |
DE10125307A1 (en) | Optical sensor | |
DE2946862C2 (en) | Light measuring device | |
EP1085483A2 (en) | Method and device to record mobile objects by means of a image resolving sensor | |
DE102008016393B4 (en) | Method for correcting image aberrations of electronic cameras | |
DE102008006373A1 (en) | Relative velocity detecting method, involves determining difference between rates at outputs of sensor arrangements, and calculating relative velocity between surface and velocity detection system by utilizing time and distance | |
DE3015637C2 (en) | Image processing system | |
EP0705515B1 (en) | Process and device for synchronising the picking-up of monochrome and colour pictures by means of photosensitive line sensors | |
DE102005060048B4 (en) | Device and method for recording and processing at least one clocked image sequence | |
DE102006013810B4 (en) | Method and device for determining color information of an object image with the aid of a CCD image sensor in TDI operating mode | |
DE19837483C2 (en) | Method and device for recording optical properties of a relatively moving scene |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: HOFMANN, THORSTEN |
|
PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
AKX | Designation fees paid | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: 8566 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20030410 |