JP2003284060A - 自動車のディスプレイユニット、自動車の夜間視認装置および自動車の赤外線夜間視認装置を備えた車両 - Google Patents

自動車のディスプレイユニット、自動車の夜間視認装置および自動車の赤外線夜間視認装置を備えた車両

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JP2003284060A JP2003019315A JP2003019315A JP2003284060A JP 2003284060 A JP2003284060 A JP 2003284060A JP 2003019315 A JP2003019315 A JP 2003019315A JP 2003019315 A JP2003019315 A JP 2003019315A JP 2003284060 A JP2003284060 A JP 2003284060A
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    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給された画像データを処理して、所定の明
るさ限界値より大きな明るさを有する画素のある関連し
た画像データ領域を突き止め、関連のある領域の画素の
画像データを少なくとも部分的に一層低い明るさ値を有
する画像データに置き換える画像処理ユニット、画像デ
ータを表示するディスプレイ、ディスプレイユニットを
制御する制御ユニットを備えている、夜間視認装置の画
像データを表示する自動車のディスプレイユニットを乗
員の見易さが改善されるようにする。 【解決手段】 画像処理ユニットは関連のある領域の中
央および縁領域を突き止め、中央領域の画素に比較的低
い明るさを有する画像データを割り当て、縁領域の画素
にはこれとは異なっている明るさ値を有する画像データ
が割り当てられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のディスプ
レイ、自動車の赤外線夜間視認装置およびこの種のもの
を備えている車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の夜間視認装置はＤＥ３９３２２
１６Ｃ２号およびＤＥ４００７６４６Ａ１号から公知で
ある。
【０００３】これらは、光の可視ではない周波数領域、
例えば８００ｎｍおよび２０００ｎｍの間の波長を有し
ている領域に感度を有しているカメラを表している。更
にこれらは、周囲を照明するために、偏光されたないし
偏光されていない赤外光を送光するための光源を表して
いる。周囲から反射された赤外光は赤外線カメラによっ
て撮影されかつ車両運転者の視界に配置されている、例
えばヘッド・アップ・ディスプレイとして実現されてい
る指示装置に結像される。その際カメラによって撮影さ
れた画像データは指示装置／ディスプレイにて再生され
る。
【０００４】自動車使用のこの形式の夜間視認装置は種
々様々な形において既に紹介されている。カメラにおけ
る不都合な効果（「焦点ぼけ」（Blooming）、「スミ
ヤ」）または散乱光効果に基づいて、いわゆる「ハイラ
イト」が生じる可能性がある。このようなハイライトの
幾何学的な形状は光源の本来の画像より著しく大きく生
じる可能性がある。
【０００５】自動車の指示ユニットに対する高い最大の
輝度に基づいて、自動車における指示部全体の明るさが
低減されている場合にすらハイライトから無視すること
がでない程度の幻惑作用が観察者に対して生じる可能性
がある。
【０００６】ＤＥ１００１７１８５Ａ１号から、明るさ
が著しくダイナミックに変化するシーンに対する可動の
観察システムを提供し、しかも観察者の幻惑が生じるこ
とがないようにした、画像の撮影および指示装置および
方法が公知である。この場合画像処理方法が利用され
て、撮影された画像が関連している領域に分割されかつ
個々の領域内でそれぞれの明るさのコントラストが指示
手段の明るさのダイナミック特性に個別に整合されるよ
うにしている。種々異なっている強さの光を有している
領域に画像を分割することは有利には、しきい値を使用
するなどの画像処理方法およびアルゴリズムおよび領域
指向形セグメンテーション法を用いて行われる。極端な
明るさが現れた場合には殊に、視界が見にくくなる。公
開公報ＤＥ１９９９５０６８１Ａ１号には、画像スクリ
ーンに表示すべき画像のうち、大きすぎる明るさを有し
ている個別画像部分を完全にまたは部分的に減光するこ
とができる画像検出システム、殊に自動車に対する画像
検出システムが記載されている。これらの画像領域は、
そこに存在している画像情報全体をまとめて消滅させる
ことでフェードアウトされるようにすることができるか
または択一的に強度を低減させた形で指示されるように
することができる。
【０００７】
【特許文献１】ＤＥ３９３２２１６Ｃ２号
【特許文献２】ＤＥ４００７６４６Ａ１号
【特許文献３】ＤＥ１００１７１８５Ａ１号
【特許文献４】ＤＥ１９９９５０６８１Ａ１号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、運転
者ないし車両乗員にとって一層良好にないし一層簡単に
読み取ることができるないしその情報が一層良好に撮影
可能であり、ひいては一層利用価値が高い、自動車のデ
ィスプレイないし赤外線夜間視認装置を提供することも
しくはこの種の自動車のディスプレイないし赤外線夜間
視認装置を備えている車両を提供することである。
【０００９】
【課題解決手段、実施の形態、発明の効果】この課題は
本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成を有
する自動車のディスプレイないし請求項１２の特徴部分
に記載の構成を有する自動車の赤外線夜間視認装置およ
び請求項１３の特徴部分に記載の構成を有する車両によ
って解決される。
【００１０】本発明の有利な改良形態は従属請求項の対
象である。
【００１１】本発明は、例えば夜間視認装置の画像デー
タを表示するのに適している自動車のディスプレイユニ
ットが、ハイライトを識別しかつその画素を、少なくと
も部分的に明るさが低減されている画素によって置換す
る画像処理ユニットを備えていることから出発してい
る。
【００１２】このためにディスプレイユニットには例え
ばカメラまたは画像生成レーダセンサまたは別の相応す
る、ディスプレイユニットの画像源から処理しかつ再生
すべき画像データが供給される。画像処理ユニットにお
いて画像データが次のように処理される：前以て決めら
れている明るさ限界値より大きな明るさを示している画
素を有している、関連した画像データ領域が突き止めら
れる。その際調べる画素に対して関連性解析が行われ
る。多数の関連性解析法が公知である。例えば、画素の
周辺において相応の高さの明るさを有している別の画素
が存在しているかどうかが検査されるいわゆる計数法を
使用することは実際に効果的に使用されている。明るい
と判定された隣接画素が十分な数見つけ出されたなら
ば、この画素は関連する領域の部分と識別されかつ相応
にマーキングされる。その他に、ＣＣＣ法のような別の
同様適している関連性解析法も公知である。
【００１３】関連性解析により、供給された画像データ
中、ハイライトを表している領域が探し出される。この
関連ある領域の画像データは、これらに、比較的僅かな
明るさを表している少なくとも部分的に変えられた明る
さ値が割り当てられるという仕方で整合される。これに
より目的に合わせられて、再生すべき画像のある領域、
すなわち自動車のディスプレイユニットのユーザに特別
妨害作用を働くおそれのある領域が意図的に暗くされ
る。
【００１４】関連のある領域を暗くするのは少なくとも
部分的に行われる。それは完全に行う必要はないが、完
全に暗くすれば非常に効果的であることが分かってい
る。
【００１５】画像データは黒白画像データでもカラー画
像データでもまたは、再生すべき明るさに対する情報、
例えばグレー値または類似の値を有していると考えられ
る類似の画像データであってよい。それぞれの画素は、
明るさ値を含んでおりかつ更に別の重要な情報、例えば
カラー値および相応のＲ−Ｇ−Ｂデータを含んでいる画
像データによって表される。
【００１６】暗くすべき画素をその明るさ値が一定の、
前以て決められている明るさ値だけ低減される仕方で暗
くすると特別有利であることが分かっている。この仕方
だと非常に僅かな計算コストにおいて非常に簡単な操作
ですむ。更に、暗くすべき画素の明るさ値を前以て決め
られている係数だけ暗くする、すなわち本来の明るさ値
を相対的に低減させる、すなわち本来の明るさ値を所定
のパーセンテージまたは前以て決められている係数だけ
暗くすることも実際に使用されて効果を発揮している。
暗くすべき領域が、前以て決められている一定のまたは
前以て決められている相対的な、明るさの低減ではなく
て前以て決められている明るさの値を呈している画像デ
ータによって置換されることによって、同じように簡単
でかつ効果的な暗くする方法が生じる。このような特別
有利な形態の低減の他に、種々異なっている別の形態の
明るさ低減、例えば明るさ値の制限による低減も可能で
ありかつ非常に有利である。
【００１７】メモリテーブルを設け、該テーブルから前
以て決められている明るさ値、すなわちその値からは明
るさ値を下げるようにすべきであるという値または存在
している明るさ値をどの程度下げるべきであるかという
値または本来の明るさ値をどの程度下げればいいかとい
う前以て決められている係数を取り出せるようになって
いる。このようなメモリテーブルにより、例えばハイラ
イトを表している領域の大きさにより、差を付けて明る
さを下げることが可能になる。この場合ハイライトの領
域の大きさは関連している領域の画素の数から得られ
る。拡がりの大きい領域を拡がりが比較的小さい領域よ
り強く下げると特別有利であることがわかっている。
【００１８】関連のある領域を中央領域および縁領域を
決定するためのユニットによって中央領域および縁領域
に分けさせかつこれらを区別して扱いかつこれにより、
ユーザの障害となる幻惑作用を妨げる快適な明るさ低下
が行われるようにすると特別有利であることがわかって
いる。このような区別によって、ユーザにとって非常に
快適でかつ簡単な、画像情報の撮影が実現される。その
際、関連ある領域の縁領域の明るさ値を変えずにおきか
つ中央領域を前以て決められている手法の１つに従って
著しく下げると特別有利であることがわかっている。こ
れにより例えば日食の際に生じるようなコロナ表示の形
式のハイライト表示が行われることになる。この表示は
ユーザにとって非常に心地よいことが認められている。
更に、中央領域も縁領域も明るさ値を少なくとも部分的
に下げるようにすると有利であり、その際中央領域は縁
領域より強めに低減される。このことは前以て決められ
ている明るさの係数分の低減によって特別簡単に実現す
ることができる。この場合係数は縁領域の明るさの相対
的な低減より中央領域の明るさの相対的な低減に対して
大きく選択されている。明るさの低減の特別有利な形態
は、縁領域が段階付けられた明るさの低下を示し、つま
りこの領域が関連している領域の外側の明るさの低減さ
れない領域から中央領域へ滑らかな移行を示しているこ
とによって実現される。これにより、再現すべき画像デ
ータの一層快適な表示が行われる。
【００１９】画像処理ユニットを、それが、非常に小さ
な大きさ、例えば２０ピクセルを下回る大きさの関連あ
る領域に対しては明るさの低減を実施しないようになっ
ており、一方ハイライトを表している比較的大きな関連
する領域に対しては明るさの低減が実施されるように構
成すると有利であることが分かっている。
【００２０】有利には、画像処理ユニットには、供給さ
れた画像データの明るさのダイナミック特性を抑圧する
ために使用される圧縮段が配属されている。このため
に、供給された画像データの明るさの値は前以て決めら
れている明るさのレベルに圧縮される。このレベルは最
大の明るさの値および最小の明るさの値によって決まっ
てくる。関連する領域における明るさの値の整合と関連
して画像データをこのように予め処理することによっ
て、ディスプレイユニットのディスプレイに、非常に快
適でありかつユーザにとって特別簡単に受け入れること
ができることが分かっている画像データを表示すること
を可能にすることができる。
【００２１】その際、圧縮間隔の上限値Ｈｍａｘを明る
さの限界値と同じに選択することが特別有利であること
が分かっており、そうした場合に圧縮に対しても、関連
する領域の決定に対しても同一の明るさの値が選択され
ることになり、このために、圧縮段および画像処理ユニ
ットと、関連する画像領域の明るさの値を低減するため
のユニットとが特別効果的に協働できることになる。
【００２２】自動車の夜間視認装置に、上で述べた画像
処理ユニットを有しかつ殊に上に説明したような圧縮段
が配属されている自動車のディスプレイユニットを備え
ると特別有利であることが分かっている。というのは、
これらの自動車の夜間視認装置にまさに、非常に大きな
明るさのダイナミック特性領域を有する画像データが供
給されて来、これら画像データは、大きな強さの光、ひ
いては大きな明るさおよびコントラスト値を有するディ
スプレイの使用によってまさに、相応の本発明の事前措
置なしだと結果的にユーザが幻惑されることになるから
である。有利には対数的な明るさの特性曲線を有する赤
外線カメラを備えている自動車の夜間視認装置のような
ものもしくはその部分として自動車のディスプレイユニ
ットを本発明のように構成することに基づいて、ユーザ
の所望しない幻惑が少なくとも低減されるまたは場合に
より完全に妨げられることになる。
【００２３】本発明の別の形態は、上で説明したよう
に、自動車のディスプレイユニットないし自動車の夜間
視認装置を備えている車両である。このような自動車に
よりユーザは、その周囲を非常に簡単かつ申し分なく受
け入れ可能に知覚しないし付加的に、温度、車両速度の
ような重要な測定データおよびその走行判断のために使
用することができる類似のものを得ることができる。
【００２４】
【実施例】次に本発明を自動車の夜間視認装置の例に基
づいて詳細に説明する。
【００２５】図示の発明は自動車に使用される夜間視認
装置に関連している。
【００２６】カメラにおける不都合な効果（「焦点ぼ
け」、「スミヤ」）または散乱光に基づいて、いわゆる
「ハイライト」が生じる可能性があり、その際この幾何
学的な形状は光源の本来の画像より著しく大きくなる可
能性がある。このようなハイライトの例は図２に再現さ
れている。
【００２７】本発明は、観察者（自動車の運転者）に細
部に富み、鮮明でかつまぶしくない画像を表し示すこと
を可能にするものである。本発明の自動車の夜間視認装
置は図１に示されているように構成されている。
【００２８】自動車の指示ユニットに対する最高の輝度
に基づいて、指示の明るさ全体が低減されている場合で
すらハイライトから相当の幻惑効果が観察者に向かって
でてくる可能性がある。本発明により、ハイライトを識
別しかつハイライトのグレー値を明るさが低減されるよ
うに任意に変化することができ、夜間視認装置のそれぞ
れの構成または使用に依存してその都度別個に構成する
ことができる方法および装置が提案される。
【００２９】これによれば、高感度で、ダイナミック特
性が高い電子カメラを用いて車両の外部の周囲が撮影さ
れる（１，１）。ダイナミック特性幅を高めるためにカ
メラの個々の画素を回路技術的に光に依存して変化する
特性曲線を有する受信機として実現することができる。
典型的にはここでは線形または対数特性曲線である。カ
メラは撮影された画像をその特性曲線に応じてグレー値
のフィールド（「デジタル画像」）に変換する。カメラ
の要求される高いダイナミック特性に基づいて、コント
ラスト範囲を表示するために少なくとも８ビット、しか
し大抵は１０または１２ビットが使用される。
【００３０】画像処理ユニット（１，２）において画像
は、それらがディスプレイ（１，３）での表示に適して
いるように調製される。この調製は数多くのステップを
含んでいることができるが、従来技術の場合のように画
像の簡単な「通し」（Durchreichen, とりあえず見える
ようにすること）で済ませることもできる。
【００３１】ディスプレイユニットは処理された画像を
可視光に変換しかつそれを観察者が知覚できるようにす
る。ディスプレイは例えば管状画像スクリーン、ＬＣＤ
またはＴＦＴ指示部、投写モジュール（ヘッド・アップ
・ディスプレイ）としてまたは別の形で実現されていて
よい。すべての変形形態において典型的に共通している
ことは、これらが技術的な理由から普通、６ビット、最
大でも８ビットのコントラスト範囲しか表示することが
できないことである。同時に、別の表示に対する識別を
確実にする理由から、最大の明るさの領域に大きな輝度
が要求されている。
【００３２】夜間の交通シーンにおいて殊に、暗い、照
明されていない周囲および能動的な光源（例えば別の車
両のヘッドライト）の存在から、極端に高いシーンコン
トラストが生じ、これは８０ｄＢ（１：１００００）を
ゆうに上回る可能性がある。センサの感度で必要なの
は、外部の光源によって照明されない領域において受動
的な（発光しない）物体も十分なコントラストで表示す
ることができることである。高いダイナミック領域は能
動的な光源の尤もらしい存在から生じる。受動的な物体
を付加的に明るくするために、夜間視認システムを持つ
車両自体が照明器を使用できるようにすることが可能で
ある。
【００３３】上で述べたことから、画像処理ユニット
（１，２）が夜間シーンにおいて殊に、カメラから供給
される、１０〜１２ビットを有する画像を６（または
８）ビットの指示すべき画像に圧縮しなければならない
ことが起こるが、この場合も種々様々な方法（非線形の
特性曲線）を使用することができる。
【００３４】本発明の方法の要部は、画像データを所望
のグレー値領域に圧縮した後で使用される。それは図３
に示されているステップから成っている。グレー値画像
（３，１）は最大の明るさの関連している領域について
調べられ（関連性解析；３，２）、その際所定のサイズ
に至らない領域は無視することができる。関連するグレ
ー値の領域は少なくとも２つの、同じグレー値団の画素
から成っている。見つけられた領域において中央領域お
よび縁領域が決定される（縁領域サーチ；３，３）。引
き続いて、中央または縁領域にある画素が用途の要求に
相応して操作される（グレー値操作）。グレー値の操作
は中央および縁領域において違っていて構わない。操作
されたグレー値（３，５）はそれから、指示部へと送ら
れる。
【００３５】操作は例えば、中央領域において画素のグ
レー値が所定の、固定の値だけ低減され、これによりこ
の領域の幻惑効果が和らげられるように行うことができ
る。択一的に、当該画素のグレー値を、幻惑作用が発生
しないように選択されている固定値によって置換するこ
ともできる。操作は、中央領域および縁領域の区別な
く、一気に始めることができるか、または縁領域におい
て実際のグレー値から中央領域の操作されたグレー値へ
の滑らかな移行が形成されるようにすることができる。
グレー値を操作するための適当な値の選択はそれ自体適
当な方法によって行うことができるが、適当な計数値
（平均値、グレー値合計、計数ウィンドウにおける所定
のグレー段階のピクセルの数）によって指示される値を
テーブルから読み出すようにしてもよい。
【００３６】図示されているような自動車の夜間視認シ
ステムは、高感度でしかも高ダイナミックな（場合によ
っては対数的な）画像センサ／カメラによって実現され
る。その際通例は、センサによって処理可能なグレー値
領域はディスプレイの能力を数倍上回る。それ故に、セ
ンサグレー値領域の部分領域を指示のために選択するこ
とが必要であり、その際へこんでいるおよび突出してい
るグレー値は最小値ないし最大値にセットされる（圧
縮）。最大値の領域において特別に、最大の明るさの閉
じられた島が生じ、そこから観察者に対して幻惑作用が
出てくる。最大の明るさの関連する領域におけるグレー
値はもう一度低減されなければならない（明るさはグレ
ー値に比例している）。このために、領域の形状パラメ
ータ（例えば大きさおよび／または周囲）に依存して、
明るさの印象が変化する新しいグレー値が決定されかつ
当該の領域は全体がまたは部分的にこのグレー値によっ
て充填される。このグレー値の決定はその都度の用途の
要求に従って行われる。これにより指示部における最大
の明るさの関連している領域の幻惑作用は低減されるま
たは完全に回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の夜間視認装置の構成を示す略図であ
る。
【図２】ハイライトのある夜間視認シーンの例の略図で
ある。
【図３】画像処理ユニットの機能の略図である。
【符号の説明】
１，１ カメラ、 １，２ 処理ユニット、 １，３
指示ユニット、 ３，１ グレー値像、 ３，２ 関連
性解析、 ３，３ 縁領域サーチ、 ３，４グレー値操
作、 ３，５ 操作されたグレー値像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 5/36 ５２０Ｐ (72)発明者 ゲルハルト クルツ ドイツ連邦共和国 ヴェントリンゲン パ ノラマシュトラーセ 19 (72)発明者 ユルゲン ゼーキルヒャー ドイツ連邦共和国 オストフィルデルン ガルテンシュトラーセ 39 (72)発明者 トーマス ヴォールゲムート ドイツ連邦共和国 アイヒタール テック シュトラーセ ２ Ｆターム(参考） 5B057 AA16 AA19 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CC03 CE11 DA08 DA16 DB02 DB05 DB09 DC22 5C054 AA01 CA05 EA05 ED13 EJ04 FC12 HA26 5C082 AA00 AA27 BA12 BA31 CA11 CB03 DA22 DA86 MM10

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 夜間視認装置の画像データを表示するた
    めの自動車のディスプレイユニットであって、画像デー
    タが供給される画像処理ユニットを備え、該画像処理ユ
    ニットは供給された画像データを処理して、前以て決め
    られている明るさ限界値より大きな明るさを有する画素
    のある関連した画像データ領域が突き止められ、かつ該
    関連のある領域の画素の画像データが少なくとも部分的
    に一層低い明るさ値を有する画像データによって置き換
    えられるようにするのに適しており、画像データ処理ユ
    ニットから供給された画像データを表示するためのディ
    スプレイを備え、ディスプレイユニットを制御するため
    の制御ユニットを備えている形式のものにおいて、画像
    処理ユニットは関連のある領域の中央および縁領域を突
    き止めるためのユニットを有しておりかつ中央領域の画
    素には比較的低い明るさを有する画像データが割り当て
    られ、これに対して縁領域の画素にはこれとは異なって
    いる明るさ値を有する画像データが割り当てられるよう
    にするのに適していることを特徴とする自動車のディス
    プレイユニット。
  2. 【請求項２】 画像処理ユニットは、中央領域の画素に
    は比較的低い明るさを有する画像データが割り当てら
    れ、これに対して縁領域の画素には変更された明るさ値
    を有する画像データが割り当てられるようにするのに適
    している請求項１記載の自動車のディスプレイユニッ
    ト。
  3. 【請求項３】 画像処理ユニットは、中央領域の画素に
    は比較的低い明るさを有する画像デーがを割り当てら
    れ、これに対して縁領域の画素には中央領域に対して相
    対的にそれ程は低減されていない明るさ値を有する画像
    データが割り当てられるようにするのに適している請求
    項１記載の自動車のディスプレイユニット。
  4. 【請求項４】 画像処理ユニットは、中央領域の画素に
    は比較的低い明るさを有する画像データが割り当てら
    れ、これに対して縁領域の画素には中央領域に近付けば
    近付くほど中央領域の明るさ値に近似する画像データが
    割り当てられるようにするのに適している請求項１記載
    の自動車のディスプレイユニット。
  5. 【請求項５】 画像処理ユニットには、明るさのダイナ
    ミック特性を低減するための圧縮段が前置接続されてお
    り、該圧縮段は、明るさ値がＨｍａｘとＨｍｉｎとの間
    の明るさの範囲に圧縮されるようにするのに適している
    請求項１から４までのいずれか１項記載の自動車のディ
    スプレイユニット。
  6. 【請求項６】 関連のある領域を突き止めるために前以
    て決める明るさの限界値として、値Ｈｍａｘが選択され
    ている請求項５記載の自動車のディスプレイユニット。
  7. 【請求項７】 カメラ、例えば明るさを示す特性曲線が
    対数曲線である赤外線カメラを備えている請求項１から
    ６までのいずれか１項記載の自動車のディスプレイユニ
    ットを備えた自動車の夜間視認装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の自動車の赤外線夜間視認
    装置を備えたまたは請求項１から６までのいずれか１項
    記載の自動車のディスプレイユニットを備えた車両。
JP2003019315A 2002-01-28 2003-01-28 自動車のディスプレイユニット、自動車の夜間視認装置および自動車の赤外線夜間視認装置を備えた車両 Expired - Fee Related JP4399174B2 (ja)

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