JP2005535220A - 車両搭載用ナイトビジョン画像処理システム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (76)
- 光エネルギーと同種のパルスを供給する光源と、
対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスを受信するカメラを備え、
前記カメラは、画像化される領域の幅内にある対象物から反射される前記光エネルギーと同種のパルスの検出をゲート制御することが可能であり、
前記領域の幅は、最小範囲(Rmin)を持ち、
前記カメラは、前記光エネルギーと同種のパルスが、前記最小範囲に到達し、完全に前記カメラへ戻ってくるまでにかかる時間によって実質的に与えられるディレイ・タイミングの後に光エネルギーの検出を開始し、
前記ゲート制御検出が、範囲の機能として感度を生成するために利用され、受信した前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスの反射光は、前記画像化される領域の幅に沿った範囲につれて徐々に増加する、ことを特徴とする車両搭載用画像処理システム。 - 前記ゲート制御検出が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスの反射光は、前記画像化される領域の幅に沿った範囲につれて、最適範囲(Ro)まで徐々に増加する、ことを特徴とする請求項1に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記ゲート制御検出が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最適範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスの反射光は、最大範囲(Rmax)まで検出可能である、ことを特徴とする請求項2に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記ゲート制御検出が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最適範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスの反射光は、前記最大範囲まで実質的に一定に保たれる、ことを特徴とする請求項3に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記ゲート制御検出が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最適範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスの反射光は、前記最大範囲まで徐々に減少する、ことを特徴とする請求項3に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記光エネルギーと同種のパルスは、実質的なパルス幅(TLaser)、パルスパターン及びパルス形状を定義し、
対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスの前記ゲート制御検出は、前記カメラが対象物からの反射光を受信する期間であるゲート制御期間(TII)、前記カメラが対象物からの反射光を受信しない期間であるOFF期間(Toff)及び前記ゲート制御期間と前記光エネルギーと同種のパルスが提供される時間との同期化タイミングを定義し、
前記ディレイ・タイミング、前記パルス幅、前記パルス形状、前記パルスパターン、前記ゲート制御期間、前記OFF期間及び前記同期化タイミングの少なくとも1つが、前記領域の幅、特定の環境条件、前記車両の速度及び前記領域の幅内で見つけられることが予想される異なるターゲットの特徴の少なくとも1つに基づいて決められる、ことを特徴とする請求項1に記載の車両搭載用画像処理システム。 - 前記決定が動的であることを特徴とする請求項6に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記決定は、時間と共にした増加又は減少方法の点で異なることを特徴とする請求項6に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 範囲の機能とした前記感度が、前記光エネルギーと同種のパルスの前記形状、前記光エネルギーと同種のパルスの前記パターン、前記ゲート制御期間、前記OFF期間、前記パルス幅、前記ディレイ・タイミング及び前記同期化タイミングからなるグループから選択されたパラメータの動的な変更で構成されている、ことを特徴とする請求項6に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記動的な変更は、前記領域の幅、特定の環境条件、前記車両の速度及び前記領域の幅内で見つけられることが予想される異なるターゲットの特徴の少なくとも1つに基づいて決定される、ことを特徴とする請求項9に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記パルス幅及び前記ゲート制御期間は、周囲の光源に対する前記システムの感度を排除するか又は減らすために制限される、ことを特徴とする請求項9に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記パルス幅の持続時間、前記OFF期間及び前記ゲート制御期間はサイクルタイムを定義し、前記光エネルギーと同種のパルスは、前記パルス幅の持続時間の間、送信され、前記カメラのオープンは、前記OFF期間の間、遅らされ、対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスは、前記ゲート制御期間の間、受信される、ことを特徴とする請求項9に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 個々のフレームのためのパルスの反射光を蓄積する時に、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記サイクルタイムが変更されない間に、前記パルス幅は次第に短くなり、前記ディレイ・タイミングは次第に長くなる、ことを特徴とする請求項12に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 個々のフレームのためのパルスの反射光を蓄積する時に、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記サイクルタイムが変更されない間に、前記ゲート制御期間は、次第に短くなり、前記ディレイ・タイミングは次第に長くなる、ことを特徴とする請求項12に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 個々のフレームのためのパルスの反射光を蓄積する時に、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記サイクルタイムが変更されない間に、前記パルス幅及び前記ゲート制御期間の各々は、次第に短くなり、前記ディレイ・タイミングは次第に長くなる、
ことを特徴とする請求項12に記載の車両搭載用画像処理システム。 - 前記パルス形状は、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記パルスの終わりよりも前記パルスの始まりでより高い強度を含んでいる、ことを特徴とする請求項9に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記カメラ及び前記光源に接続し、
前記ディレイ・タイミング、前記パルス幅、前記パルス形状、前記パルスパターン、前記ゲート制御期間、前記OFF期間及び前記同期化タイミングの少なくとも1つを決定及び変更するためのコントローラと、
前記コントローラに接続した少なくとも1つの周辺光センサと、
接近する車両に実装された前記システムに類似するシステムからの放射パルスを検出するために 前記コントローラに接続したパルス検出器と、
前記コントローラに接続した前記車両のコンピュータシステムとのインタフェースと、
前記カメラに接続した画像処理ユニットと、
前記カメラに接続した狭帯域通過フィルタ及び
前記カメラで受信した前記光エネルギーと同種のパルスで構成された画像を表示するために画像処理ユニットに接続した表示装置と、をさらに備える、ことを特徴とする請求項12に記載の車両搭載用画像処理システム。 - 前記カメラに接続した光偏向器と、
前記カメラに接続した空間光変調器及び
前記光源近くに配置されたブラインド光源とを、さらに備える、ことを特徴とする請求項20に記載の車両搭載用画像処理システム。 - 前記サイクルタイムの少なくとも1つの反復が、個々のビデオフレームの一部を形成し、多数の前記反復が前記ビデオフレーム単位当たりの露出数を形成する、ことを特徴とする請求項20に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記露出数は動的に変えられることを特徴とする請求項22に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記露出数は、前記少なくとも1つの周辺光センサによって検出された周辺光のレベルに基づき変えられることを特徴とする請求項22に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記露出数は、前記カメラによって消費された電流のレベルに基づき変えられることを特徴とする請求項22に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記システムと通過する他の類似システムとの間の相互のブラインドは、前記露出数の低減、前記個々のビデオフレーム間での前記サイクルタイムのタイミングの変更及び露出頻度の変更からなるグループから選択された統計的な解決法により除去される、ことを特徴とする請求項22に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記システムと通過する他の類似システムとの間の相互のブラインドは、前記システムと前記類似したシステムとの間にコミュニケーション・チャネルを設けること、前記システム及び前記類似したシステムの各々が、前記光エネルギーと同種のパルスがリスニング期間に放射されない時々に、リスニングモードになり、前記リスニング期間の間にパルスが集められなかった場合、前記期間後、前記システム及び前記類似したシステムのどれもが、前記光エネルギーと同種のパルスの放射を再開し、前記リスニング期間の間にパルスが集められた場合、前記期間後、前記システム及び前記類似したシステムは、前記光エネルギーと同種のパルスの放射を再開する前に、光エネルギーと同種のパルスの周期的なシーケンスの終わりまで待つ、ことを許可すること、及び、前記システムに前記個々のビデオフレームでのパルスの送信開始時間を変更させること、からなるグループから選択されたれた共時的な解決法により除去される、ことを特徴とする請求項22に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記画像処理ユニットは、前記カメラ内の飽和状態領域を見つけるための手段を備えることを特徴とする請求項20に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記画像処理ユニットは、可変数の露出を処理するための手段を備えることを特徴とする請求項22に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記カメラは、前記ゲート制御期間の間に、対象物から反射された前記光エネルギーと同種のパルスのいくつかのパルスを受信することを特徴とする請求項6に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記光エネルギーと同種のパルスは不可視光であり、前記カメラで受信される前記光は不可視光であることを特徴とする請求項1に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記光エネルギーと同種のパルスの強度は、放射線の安全性向上のため、前記車両の走行速度に基づいて調整されることを特徴とする請求項6に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記光エネルギーと同種のパルスの分散円錐幅は、前記車両の幅から外れない角度で伝搬することを特徴とする請求項32に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記光源は、レーザージェネレータ、ダイオードアレイ、LEDアレイ及び可視光源からなるグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記カメラは、CMOSカメラ、CCDカメラ、ゲート制御用画像増倍管を有するカメラ及びシャッタ能力を備えたカメラからなるグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記表示装置は、ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置、LCD表示装置及びホログラフィクに基づいた平面光学装置からなるグループから選択されることを特徴とする請求項20に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記空間光変調器は、エリア・シャッタ、液晶及び懸濁粒子ディスプレイからなるリストから選択されることを特徴とする請求項21に記載の車両搭載用画像処理システム。
- ターゲットエリアに光パルスを照射し、画像化される領域の幅内にある対象物から反射される前記光パルスの反射光から少なくとも1つの画像を受信し、前記領域の幅は、最小範囲(Rmin)を持ち、ゲート制御用カメラによって受信された画像の検出をゲート制御し、前記ゲート制御は、前記光パルスが、前記最小範囲に到達し、完全に前記カメラへ戻ってくるまでにかかる時間によって実質的に与えられる前記光パルスの反射光に対するゲート制御のディレイ・タイミングの後に前記光パルスを検出するためのゲート制御を開始し、前記受信画像を増倍し、前記ゲート制御が、範囲の機能として感度を生成するために利用され、受信した前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光パルスの反射光の光エネルギーは、前記画像化される領域の幅に沿った範囲につれて徐々に増加する、ことを特徴とする車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光パルスの反射光の光エネルギーは、前記画像化される領域の幅に沿った範囲につれて、最適範囲(Ro)まで徐々に増加する、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光パルスの反射光の光エネルギーは、最大範囲(Rmax)まで検出可能である、ことを特徴とする請求項39に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光パルスの反射光の光エネルギーは、前記最大範囲まで実質的に一定に保たれる、ことを特徴とする請求項40に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御が、範囲の機能として前記感度を生成するために利用され、受信された前記最小範囲を超えた地点に位置する対象物から反射された前記光パルスの反射光の光エネルギーは、前記最大範囲まで徐々に減少する、ことを特徴とする請求項40に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記光パルスは、実質的なパルス幅(TLaser)、パルスパターン及びパルス形状を定義し、前記ゲート制御の手順は、ゲート制御期間(TII)、OFF期間(Toff)及び前記放射に関する前記ゲート制御の同期化タイミングで構成され、さらに、前記領域の幅、特定の環境条件、前記車両の速度及び前記領域の幅内で見つけられることが予想される異なるターゲットの特徴の少なくとも1つに基づく前記ディレイ・タイミング、前記パルス幅、前記パルス形状、前記パルスパターン、前記ゲート制御期間、前記OFF期間及び前記同期化タイミングの少なくとも1つを決める手順を備える、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記決定する手順が動的であることを特徴とする請求項43に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記領域の幅に基づいた前記決定する手順は、時間と共にした増加又は減少方法において前記感度を変えること、を含むことを特徴とする請求項43に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 範囲の機能とした前記感度が、前記光パルスの前記パターン、前記光パルスの前記形状、前記ゲート制御期間、前記OFF期間、前記パルス幅、前記ディレイ・タイミング及び前記同期化タイミングからなるグループから選択された少なくとも1つのパラメータを動的に変更する手順を備えている、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記動的に変更する手順は、前記領域の幅、特定の環境条件、前記車両の速度及び前記領域の幅内で見つけられることが予想される異なるターゲットの特徴の少なくとも1つに基づいて変更することを含んでいる、ことを特徴とする請求項46に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記パルス幅及び前記ゲート制御期間は、周囲の光源に対する前記感度を排除するか又は減らすために制限される、ことを特徴とする請求項46に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記変更する手順は、前記パルス幅の持続時間の間、前記光パルスを送信し、前記OFF期間の間、前記カメラのオープンを遅らせ、前記ゲート制御期間の間、対象物から反射された光パルスエネルギーを受信するサブ手順を含み、前記パルス幅、前記OFF期間及び前記ゲート制御期間はサイクルタイムを定義する、ことを特徴とする請求項46に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記変更する手順は、個々のフレームのためのパルスの反射光を蓄積する時に、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記ゲート制御が変更されないサイクルタイムを維持している間に、前記パルス幅を次第に短くし、前記ディレイ・タイミングを次第に長くすることを含む、ことを特徴とする請求項49に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記変更する手順は、個々のフレームのためのパルスの反射光を蓄積する時に、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記ゲート制御が変更されないサイクルタイムを維持している間に、前記ゲート制御期間を次第に短くし、前記ディレイ・タイミングを次第に長くすることを含む、ことを特徴とする請求項49に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記変更する手順は、個々のフレームのためのパルスの反射光を蓄積する時に、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記ゲート制御が変更されないサイクルタイムを維持している間に、前記パルス幅及び前記ゲート制御期間を次第に短くし、前記ディレイ・タイミングを次第に長くすることを含む、ことを特徴とする請求項49に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記パルス形状は、範囲の機能としての前記感度を増大させるため、前記パルスの終わりよりも前記パルスの始まりでより高い強度を含んでいる、ことを特徴とする請求項46に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記サイクルタイムの少なくとも1つの反復が、個々のビデオフレームの一部を形成し、多数の前記反復が前記ビデオフレームの露出数を形成する、ことを特徴とする請求項49に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記露出数を動的に変化させる手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項57に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記変化させる手順は、検出された周辺光のレベルに基づき前記露出数を調整することを含む、ことを特徴とする請求項58に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記変化させる手順は、前記増倍する手順で使用される画像増倍管によって消費された電流のレベルに基づき前記露出数を調整することを含む、ことを特徴とする請求項58に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記露出数の低減、前記個々のビデオフレーム間での前記サイクルタイムのタイミングの変更及び露出頻度の変更からなるグループから選択された統計的な解決法により、前記システムと通過する他の類似システムとの間の相互のブラインドを除去する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項57に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記システムと前記類似したシステムとの間のコミュニケーション・チャネルと、前記システム及び前記類似したシステムの各々が、前記光パルスがリスニング期間に放射されない時々に、リスニングモードになり、前記リスニング期間の間にパルスが集められなかった場合、前記期間後、前記システム及び前記類似したシステムのどれもが、前記光パルスの放射を再開し、前記リスニング期間の間にパルスが集められた場合、前記期間後、前記システム及び前記類似したシステムは、前記光パルスの放射を再開する前に、前記光パルスの周期的なシーケンスの終わりまで待つ、ことを許可すること、及び前記システムに前記個々のビデオフレームでのパルスの送信開始時間を変更させること、からなるグループから選択された共時的な解決法により、前記システムと通過する他の類似システムとの間の相互のブラインドを除去する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項57に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記カメラ内の飽和状態領域を見つけることによる画像処理の手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項57に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 可変数の露出に対する画像処理の手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項57に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記画像処理の手順は、可変数の露出の画像処理によって、一方は高露出数、他方は低露出数となる少なくとも2つのビデオフレームを撮像する手順、前記少なくとも2つのビデオフレームの露出数を決定する手順、及び高露出数であるフレームからの暗いエリアと低露出数であるフレームからの飽和エリアを結合することによって、単一のビデオフレームを形成するためのフレーム結合する手順を含む、ことを特徴とする請求項64に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御期間の間に、対象物から反射された前記光パルスのいくつかのパルスを受信する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項43に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記光パルスを放射する手順は、不可視光を放射することを含み、前記ゲート制御用カメラによって前記少なくとも1つの画像を受信する手順は、前記ゲート制御用カメラで不可視光を受信することを含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 放射線の安全性を管理するため、前記車両の走行速度に基づいて前記光パルスの強度を調整する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項43に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記車両の幅から外れない角度で前記光パルスの分散円錐幅を伝搬させる手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項68に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記光源近くにブラインド光源を配置する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項69に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記カメラで受信した前記光パルスで構成された画像を表示するための表示装置上に前記少なくとも1つの画像を表示する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ターゲットエリアの周辺光を決定する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ターゲットエリアに他の光パルスが存在するかどうかを決定する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 狭帯域通過フィルタを使用して受信した反射光の波長をフィルタする手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記増倍のために使用される画像増倍管の入口を局所的に暗くすることで、他の光パルスからのグレアを克服する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記増倍のために使用される画像増倍管に入る光を偏向することで、他の光パルスからのグレアを克服する手順をさらに含む、ことを特徴とする請求項38に記載の車両搭載用画像処理方法。
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