JP2010148130A - 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
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 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】不可視光パルスを供給する光源と、選択された受信画像をゲート制御することを可能とする画像増倍管を有するカメラとを備える。前記光源には、画像化される領域の幅に関連したパルス幅を発生させ得るレーザージェネレータが採用され得る。前記ゲート制御用画像増倍管は、前記画像化される領域の幅に従ってゲート制御期間を決定し得る。
【選択図】図1
Description
Claims (66)
- 光エネルギーと同種のパルスを供給する光源と、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)を定義し、そして、
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位置す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ゲート制御検出が可能であり、
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の前記実質的なパルス幅が、前記最小範囲に到達し、前記最小範囲から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)、前記カメラが前記光エネルギーと同種のパルスの伝送後、OFF状態で維持する期間である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画像化された前記領域の幅内に位置する対象物から反射される時間との間のオーバーラップと定義される同期化タイミングを定義し、
前記ゲート制御検出は、前記オーバーラップが画像化される前記領域の幅(Rmin〜)の最適範囲(Ro)に至るまでの範囲(Rmin〜Ro)の関数として増加するように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として感度を生成するために使用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最小範囲と前記最適範囲との間(Rmin〜Ro)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前記実質的なパルス幅の一部が増加する、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は、前記最適範囲を超えて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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが画像化される前記領域の幅(Rmin〜)の最大範囲(Rmax)までの範囲(Rmin〜Ro)の関数として継続されるように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として前記感度を生成するために利用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最適範囲と前記最大範囲との間(Ro〜Rmax)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前記実質的なパルス幅の一部が継続する、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は、前記最適範囲を超えて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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが前記最大範囲までの範囲(Rmin〜Rmax)の関数として実質的に一定に継続されるように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として前記感度を生成するために利用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最適範囲と前記最大範囲との間(Ro〜Rmax)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前記実質的なパルス幅の一部が実質的に一定に継続する、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は、前記最適範囲を超えて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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが前記最大範囲までの範囲(Rmin〜Rmax)の関数として減少されるように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として前記感度を生成するために利用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最適範囲と前記最大範囲との間(Ro〜Rmax)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前記実質的なパルス幅の一部が減少する、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。
- 前記光エネルギーと同種のパルスは、パルス形状及びパターンを定義する、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、前記パルス形状及びパターン、前記ゲート制御期間、前記OFF期間、前記同期化タイミング、露出数及び露出頻度からなるグループから選択されたパラメータの少なくとも1つを決定及び変更するためのコントローラ、をさらに備え、
前記パルス幅、前記OFF期間及び前記ゲート制御期間の持続時間は、サイクルタイムを定義し、
前記サイクルタイムの少なくとも1つの反復が個々のフレームの一部を形成し、多数の前記反復が前記フレームごとに露出数を形成する、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。 - 前記コントローラは、前記領域の幅、特定の環境条件、周辺光のレベル、前記車両の速度、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、前記フレームの明るさのレベル、画像処理、及び、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の存在の少なくとも1つに基づいて前記パラメータを決定する、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前記コントローラによって制限される、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期間の継続時間の間、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継続時間の間、受信される、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。
- 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、範囲の関数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、範囲の関数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、範囲の関数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9に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記パルス形状及びパターンは、範囲の関数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5に記載の車両搭載用画像処理システム。
- 前記周辺光のレベルを決定するために前記コントローラに接続した少なくとも1つの周辺光センサをさらに備える、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。
- 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をさらに備える、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。
- 前記車両の他のシステムとインターフェースをとるために、前記コントローラに接続したインタフェースをさらに備える、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。
- 前記カメラによって観測された画像に従いビデオ信号を処理するために、前記カメラに接続した画像処理ユニットをさらに備える、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。
- 前記カメラに到着してから波長を選択可能な前記反射された光エネルギーと同様のパルスをフィルタリングするために、前記カメラに接続した狭帯域通過フィルタをさらに備える、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。
- 前記カメラによって取得された画像を表示するために表示装置をさらに備える、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。
- 前記カメラに接続した光偏向器をさらに備え、
前記光源は、偏光された光を放出し、及び、特定の偏光を有する前記反射光が前記システム内でブルーミングすることを克服するために、前記カメラに入力されることから防止する、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。 - 前記システム内でブルーミングすることを克服する前記カメラに入力される光の局所的な遮断を可能とするために、前記カメラに接続した空間光変調器をさらに備える、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。
- 前記システムに近接する観測者に、前記光源から注視をそらさせる輝く可視光を放出するために、前記光源近くに配置されたブラインド光源をさらに備える、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、前記露出数を低減する前記コントローラ及び露出頻度を変更する前記コントローラ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6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、パルス頻度、パルス数、又は、露出数を変更させること、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除去される、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、
一方は高露出数、他方は少露出数となる少なくとも2つのビデオフレームが、前記少なくとも2つのビデオフレームの露出数を決定し、
高露出数であるフレームからの暗いエリアと、少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前記少なくとも2つのビデオフレームを組み合わせる、ことを特徴とする請求項29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、前記車両の前記速度に基づいて調整される、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。
- 前記光源は、レーザージェネレータ、レーザーダイオードアレイ、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22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グループから選択される、ことを特徴とする請求項24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エネルギーと同種のパルスを光源から照射し、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)を定義し、
画像化される領域の幅内に位置す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反射光から少なくとも1つの画像をゲート制御用カメラによって受信し、
前記領域の幅は、最小範囲(Rmin)を持ち、
前記少なくとも1つの画像の検出をゲート制御し、
前記ゲート制御は、前記光エネルギーと同種のパルスの前記パルス幅が、前記最小範囲に到達し、前記最小範囲から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・タイミングの後に前記光エネルギーと同種のパルスの検出を開始し、
前記少なくとも1つの受信画像を増倍し、
前記ゲート制御は、対象物からの反射光が前記カメラによって受信される期間であるゲート制御期間(TII)、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画像化される前記領域の幅内に位置する対象物から反射される時間との間のオーバーラップと定義される同期化タイミングを定義し、
前記ゲート制御検出は、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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが画像化される前記領域の幅(Rmin〜)の最適範囲(Ro)に至るまでの範囲(Rmin〜Ro)の関数として増加するように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として感度を生成するために使用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最小範囲と前記最適範囲との間(Rmin〜Ro)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前記実質的なパルス幅の一部が増加する、ことを特徴とする車両搭載用画像処理方法。 - 前記ゲート制御検出は、前記最適範囲を超えて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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが画像化される前記領域の幅(Rmin〜)の最大範囲(Rmax)までの範囲(Rmin〜Rmax)の関数として継続されるように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として前記感度を生成するために使用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最適範囲と前記最大範囲との間(Ro〜Rmax)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前記実質的なパルス幅の一部が継続する、ことを特徴とする請求項37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御検出は、前記最適範囲を超えて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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが前記最大範囲までの範囲(Rmin〜Rmax)の関数として実質的に一定に継続されるように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として前記感度を生成するために使用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最適範囲と前記最大範囲との間(Ro〜Rmax)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前記実質的なパルス幅の一部が実質的に一定に継続する、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システム。
- 前記ゲート制御検出は、前記最適範囲を超えて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と前記ゲート制御期間との間の前記オーバーラップが前記最大範囲までの範囲(Rmin〜Rmax)の関数として減少するように、前記同期化タイミングの間、前記領域の幅の範囲の関数として前記感度を生成するために使用され、従って、前記ゲート制御期間の間の前記カメラに到達される、前記最適範囲と前記最大範囲との間(Ro〜Rmax)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前記実質的なパルス幅の一部が減少する、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システム。
- 前記光エネルギーと同種のパルスは、パルス形状及びパターンを定義する、ことを特徴とする請求項37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- パルス形状及びパターン、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、前記同期化タイミング、露出数、及び、露出頻度からなるグループから選択された少なくとも1つのパラメータを決定及び変更する手順をさらに備え、
前記パルス幅、前記OFF期間及び前記ゲート制御期間の持続時間は、サイクルタイムを定義し、
前記サイクルタイムの少なくとも1つの反復が個々のフレームの一部を形成し、多数の前記反復が前記フレームごとに露出数を形成する、ことを特徴とする請求項37に記載の車両搭載用画像処理方法。 - 前記決定する手順は、前記領域の幅、特定の環境条件、周辺光のレベル、前記車両の速度、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、前記フレームの明るさのレベル、画像処理、及び、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の存在の少なくとも1つに基づいて実行される、ことを特徴とする請求項42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42に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記決定する手順は、前記パルス幅の持続時間の間、前記光エネルギーと同種のパルスを送信し、前記OFF期間の持続時間の間、前記カメラのオープンを遅らせ、前記ゲート制御期間の持続時間の間、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サブ手順を含む、ことを特徴とする請求項42に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記決定する手順は、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、範囲の関数としての前記感度を増大させるため、変更されない前記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45に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記決定する手順は、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、範囲の関数としての前記感度を増大させるため、変更されない前記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45に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記決定する手順は、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、範囲の関数としての前記感度を増大させるため、変更されない前記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45に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記パルス形状及びパターンは、範囲の関数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41に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記露出数の低減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42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、前記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、パルス頻度、パルス数、又は、露出数を変更させること、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42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37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37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37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 光源から放射する手順は、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受信する前記手順は、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37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、前記車両の速度に基づいて前記光エネルギーと同種の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37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記光エネルギーと同種のパルスを放出する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37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記ゲート制御用カメラによって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37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37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37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37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記カメラの入口を局所的に暗くすることで、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37に記載の車両搭載用画像処理方法。
- 前記光源によって放出される光を偏向し、特定の偏光を有する前記反射光が前記カメラに入力することを防止することで、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37に記載の車両搭載用画像処理方法。
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