KR102333707B1 - 저조도 이미징 시스템 - Google Patents

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KR102333707B1 KR1020200142742A KR20200142742A KR102333707B1 KR 102333707 B1 KR102333707 B1 KR 102333707B1 KR 1020200142742 A KR1020200142742 A KR 1020200142742A KR 20200142742 A KR20200142742 A KR 20200142742A KR 102333707 B1 KR102333707 B1 KR 102333707B1
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Abstract

적어도 하나의 도로 및 적어도 하나의 교통 신호등을 포함하는 물체 세트의 저조도 이미지를 생성하기 위한 교통 모니터링 시스템으로서, 상기 교통 모니터링 시스템은 카메라 및 처리 유닛을 포함하며, 여기서: 상기 카메라는 픽셀 세트를 포함하는 제1 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 픽셀 컬러, 채도값 및 루마값에 해당하는 컬러 인코딩 값을 포함하며, 상기 처리 유닛은 픽셀 세트의 각각의 픽셀에 대해 구성되고: 상기 픽셀 컬러가 제1 세트의 컬러 중 하나에 해당하는 경우 컬러 인코딩 값을 수정하여 픽셀의 채도값을 줄이고, 픽셀 컬러는 빨간색에 해당하며 픽셀의 루마값은 제1 임계값 이하인 경우, 컬러 인코딩 값을 수정하여 픽셀의 채도값을 감소시키며, 상기 픽셀 컬러가 빨간색에 해당하고 픽셀의 루마값이 제1 임계값 이상인 경우, 픽셀의 채도값을 유지하고, 상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값에 따라 물체의 세트의 저조도 이미지를 생성한다.

Description

저조도 이미징 시스템{A LOW-LIGHT IMAGING SYSTEM}
본 설명서는 장면의 개선된 저조도 이미징을 제공하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다.
조명이 밝은 장면들(예를 들어, 주간 장면들)과 저조도 장면들(예를 들어, 야간 장면들) 모두를 이미징하기 위한 잘-알려진 카메라 구성은 제거 가능한 IR(적외선) 차단 필터를 갖는 카메라의 구성이다. IR 차단 필터는 파장이 700 nm 이상인 광(예를 들어, 근적외선 또는 근적외선 광)을 제거하는 필터이다. IR 차단 필터는 NIR 광이 이미징 센서에 영향을 미치고 가시 컬러의 정확한 캡처를 더 어렵게 만드는 주간 장면들을 이미징하는데 사용될 수 있다. 저조도 장면을 이미징하는 경우, 정확한 컬러 표현이 어렵거나 불가능할 수 있다. 따라서, 대신 가능한 한 많은 광을 캡처하는데 우선 순위가 부여되고 IR 차단 필터가 제거된다. 이는 광 센서에 도달하는 광의 양이 최대화되는 것을 보장한다.
저조도 카메라들에 대한 중요한 사용 경우 중 하나는 야간 교통 장면들을 이미지화하여 장면을 통과하는 차량 움직임을 캡처하고 기록한다. 장면을 통과하는 차량이 종종 교통 신호등에 반응하므로, 교통 신호등에서 방출되는 광도 저조도 카메라에 의해 정확하게 캡처되어야 한다. 그러나, 저조도 장면에서 컬러를 정확하게 이미지화하기는 어려우므로, 교통 신호등 컬러들을 정확하게 결정하기 위해 저조도 카메라 이미지들의 처리를 개선하는 방법이 필요하다.
미국 특허 출원 공개 2015/294167A1호는 컬러 이미지를 흑백 스케일 이미지로 변환하여 신호등을 감지하는 단계; 제1 흑백 스케일 이미지를 제1 바이너리 이미지로 변환하는 단계; 적어도 하나의 미리 결정된 기하학적 파라미터에 기초하여 상기 제1 바이너리 이미지에서 제1 후보 블롭들 세트를 식별하는 단계; 및 녹색 신호등 분류기를 사용하여 녹색 신호등을 식별하는 단계를 위한 방법을 설명한다.
PCT 특허 출원 2009/026966 A1은 이미지와 해당 배경 이미지의 휘도 차이를 결정하고 이미지와 해당 배경 이미지의 색차(chrominance) 차이를 결정하며 이에 따라 배경 이미지의 휘도(luminance)를 변경하는 방법을 설명한다.
미국 특허 출원 공보 2018/302575 A1은 제1 픽셀 세트에 대해 적색-통과 스펙트럼 필터, 제2 픽셀 세트에 대해 청색-통과 스펙트럼 필터, 제3 픽셀 세트에 대해 녹색-통과 스펙트럼 필터를 가지고, 제4 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 적어도 근적외선 복사를 감지하는 차량용 야간 투시 시스템을 개시한다. 근적외선 광원은 보이지 않는 근적외선 조명을 방출하도록 작동하여 카메라에 의한 야간 시야를 향상시킨다.
본 설명은 장면의 개선된 저조도 이미징을 제공하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다.
본 개시물의 제1 양태는 저조도 이미지를 생성하는 방법이고, 상기 방법은: 픽셀 세트를 포함하는 제1 이미지를 캡처하는 단계 - 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 채도 값(saturation value) 및 루마 값(luma value)을 포함하는 컬러 인코딩 값들에 의해 정의된 픽셀 컬러를 가짐 -, 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀에 대해: 상기 픽셀 컬러가 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하는 단계, 및 상기 픽셀 컬러가 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 미만인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하는 단계 - 여기서 상기 제2 컬러 세트는 적어도 하나의 컬러로 구성되고, 상기 제2 세트에서의 컬러는 상기 제1 컬러 세트에 포함되지 않음 -, 상기 픽셀 컬러가 상기 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고, 상기 픽셀의 루마 값이 상기 제1 임계값 이상인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 유지하는 단계, 상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값들에 따라 저조도 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 제1 컬러 세트는 청색과 녹색을 포함한다. 상기 제1 컬러 세트는 청록색, 자홍색 및 황색을 추가로 포함할 수 있다. 상기 제2 컬러 세트는 적색을 포함할 수 있다. 대안으로, 상기 제1 컬러 세트는 청색, 청록색, 자홍색 및 황색을 추가로 포함하고 상기 제2 컬러 세트는 적색 및 녹색을 포함한다.
상기 제1 이미지는 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 생성될 수 있으며, 상기 광은 적외선 광을 포함한다. 상기 적외선 광은 700 nm에서 1000 nm 사이의 파장을 가질 수 있다.
상기 컬러 인코딩 값들은 YUV 컬러 인코딩 시스템에 해당할 수 있으며, 상기 픽셀 컬러는 컬러 인코딩 값들의 색차 값 세트에 따라 결정될 수 있다. 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키는 단계는 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값들을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키는 단계는 컬러 인코딩 값들의 색차 값들을 0으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시물의 제2 양태는 아래 양태의 이미징 유닛의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 방법을 수행하도록 적용되는 컴퓨터 코드 명령어가 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체이다.
본 개시물의 제3 양태는 저조도 이미지를 생성하기 위한 이미징 유닛이고, 상기 이미징 유닛은 카메라 및 처리 유닛을 포함하며, 여기서: 상기 카메라는 픽셀 세트를 포함하는 제1 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 채도 값 및 루마 값을 포함하는 컬러 인코딩 값들에 의해 정의된 픽셀 컬러를 가지며, 상기 처리 유닛은 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀에 대해: 상기 픽셀 컬러가 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하며, 상기 픽셀 컬러가 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 미만인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하며, 여기서 상기 제2 컬러 세트는 적어도 하나의 컬러로 구성되고, 상기 제2 컬러 세트가 상기 제1 컬러 세트에 포함되지 않으며, 상기 픽셀 컬러가 상기 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 이상인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 유지하며, 상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값들에 따라 저조도 이미지를 생성하도록 구성된다.
상기 카메라는 이미지 센서를 포함할 수 있고, 상기 제1 이미지는 적외선 광을 포함하는 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 생성될 수 있다. 상기 적외선 광은 700 nm에서 1000 nm 사이의 파장을 가질 수 있다.
상기 컬러 인코딩 값들은 YUV 컬러 인코딩 시스템에 해당할 수 있고, 상기 픽셀 컬러는 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값 세트에 따라 결정될 수 있다.
상기 처리 유닛은 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값들을 감소시킴으로써 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 처리 유닛은 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값들을 0으로 설정함으로써 상기 픽셀의 채도 값을 감소 시키도록 구성될 수 있다.
본 개시물의 제4 양태는 적어도 하나의 도로 및 적어도 하나의 교통 신호등을 포함하는 물체 세트의 저조도 이미지를 생성하기 위한 교통 모니터링 시스템이고, 상기 교통 모니터링 시스템은 카메라 및 처리 유닛을 포함하며, 여기서: 상기 카메라는 픽셀 세트를 포함하는 제1 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 픽셀 컬러, 채도 값 및 루마 값에 해당하는 컬러 인코딩 값들을 포함하며, 상기 처리 유닛은 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀에 대해: 상기 픽셀 컬러가 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하고, 상기 픽셀 컬러가 적색에 해당하며 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 미만인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하고, 상기 픽셀 컬러가 적색에 해당하며 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 이상인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 유지하고 상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값들에 따라 상기 물체 세트의 저조도 이미지를 생성하도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여, 실시예의 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 이미징 장치 및 이미지화될 물체 세트의 도면이다.
도 2는 이미징 장치의 이미지 센서에 의해 캡처된 물체 세트의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 3은 이미징 장치에 의해 캡처된 이미지에 대한 컬러 처리 단계를 나타내는 컬러 공간 도면이다.
도 4는 도 3의 컬러 처리 단계에 따라 처리되는 저조도 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 저조도 영상 처리 방법의 흐름도이다.
도 6은 이미지에 대한 컬러 처리 단계를 나타내는 컬러 공간 다이어그램이다.
도 7은 도 6의 컬러 처리 단계에 따라 처리된 저조도 이미지의 표현이다.
본 설명은 장면의 개선된 저조도 이미징을 제공하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다. 설명 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 해당하는 요소를 식별하는데 사용된다.
도 1은 이미징 유닛(100) 및 교통 장면(21)의 일 예의 다이어그램이다. 일 예에서, 이미징 유닛(100)은 교통 모니터링 시스템(200)의 부분이다. 이미징 유닛(100)은 카메라(110), 처리 유닛(120)을 포함하고, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체(130)를 추가로 포함할 수 있다. 카메라(110)는 시야(field of veiw; 15) 및 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 제1 이미지(20)를 생성하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 가시광 센서(예를 들어, 반도체 전하-결합 장치(CCD), 상보형 금속-산화물 반도체(CMOS)에서의 능동 픽셀 센서, 또는 N-형 금속 산화물 반도체(NMOS, Live MOS) 센서)의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다. 카메라(110)의 시야(field of view)(15)는 카메라(110)가 광을 픽업(pick up)할 수 있는 각도로 정의된다. 시야는 이미지 센서의 크기와 이미지 센서와 함께 사용되는 렌즈의 초점 거리에 따라 달라진다. 카메라(110)의 시야(15)는 교통 장면(21)을 덮을 수 있다. 본 예에서, 광은 적어도 300 nm와 1000 nm 사이의 파장을 갖는 것으로 이해된다. 그러나, 다른 예는 제한된 스펙트럼을 갖는 인공 광을 포함할 수 있다.
카메라(110)는 선택적으로 적외선 차단 필터를 더 포함할 수 있다. 적외선 차단 필터는 자동 또는 수동으로 고정되거나 제거될 수 있다. 일 예로, 적외선 차단 필터는 카메라(110)에 의한 저조도 이미징을 개선을 위해 이미징 유닛(100)에 의해 감지된 저조도 조건에 반응하여 자동으로 제거될 수 있다. 적외선 차단 필터는 700 nm보다 큰 파장을 갖는 광을 필터링하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 적외선 차단 필터는 700 nm와 1000 nm 사이의 파장을 갖는 광, 즉 근적외선(NIR) 광을 필터링하도록 구성된다.
처리 유닛(120)은 이미지 센서로부터 제1 이미지(20)를 수신하고 하나 이상의 이미지 처리 단계를 수행하도록 구성되어 제1 이미지(20)로부터 저조도 이미지(10)를 생성한다. 하나 이상의 이미지 처리 단계는 저조도 이미지(10)를 생성하기 위해 제1 이미지(20)의 하나 이상의 픽셀에 대해 픽셀 값의 조정을 포함할 수 있다. 처리 유닛(120)은 단일 유닛으로 설명되었지만 별도의 컨트롤러 또는 모듈로 구성될 수 있다. 별도의 처리 유닛 또는 모듈은 예를 들어 비디오 및 이미지를 처리를 위한 특별화된 컨트롤러, 또는 하나 이상의 컴포넌트를 제어할 수 있는 일반 컨트롤러 또는 모듈일 수 있다. 처리 유닛(120) 또는 특별화된 모듈 또는 컨트롤러는 중앙 처리 유닛(CPU)에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 일 예에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 프로그램이 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터가 처리 유닛(120)과 관련하여 전술한 바와 같은 단계를 수행하게 하는 명령어를 포함한다. 처리 유닛은 하나 이상의 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 장치에서 실행되는 특수 목적 소프트웨어(또는 펌웨어)에 의해 구현될 수 있다. 이러한 맥락에서, 이러한 컴퓨팅 장치의 각각의 "요소" 또는 "수단"은 방법 단계의 개념적 등가물을 지칭하는 것으로 이해되어야 하고; 요소/수단과 하드웨어 또는 소프트웨어 루틴의 특정 부분 사이에 항상 일대일 대응이 존재하는 것은 아니다. 하드웨어 중 하나의 부분은 때때로 다른 수단/요소를 포함한다. 예를 들어, 처리 유닛은 하나의 명령어를 실행할 때 하나의 요소/수단으로 작용할 수 있지만 다른 명령어를 실행할 때 다른 요소/수단으로 작용할 수 있다. 또한, 하나의 요소/수단은 일부 경우에 하나의 명령어에 의해 구현될 수 있지만, 일부 다른 경우에 복수의 명령어에 의해 구현될 수 있다. 당연히, 하나 이상의 요소(수단)가 전적으로 아날로그 하드웨어 컴포넌트에 의해 구현되는 것을 생각할 수 있다.
처리 유닛은 예를 들어, 하나 이상의 처리 유닛, 예를 들어 CPU("중앙 처리 장치"), GPU("그래픽 처리 유닛"), AI 가속기 칩, DSP("디지털 신호 프로세서"), ASIC("주문형 집적 회로"), 스케일러, DDIC(디스플레이 드라이버 집적 회로), 이산 아날로그 및/또는 디지털 컴포넌트 또는 FPGA("필드 프로그램 가능한 게이트 어레이")와 같은 기타 프로그램 가능한 논리 장치를 포함할 수 있다. 처리 유닛은 시스템 메모리(예를 들어, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(130)) 및 시스템 메모리를 포함하는 다양한 시스템 컴포넌트를 처리 유닛에 연결하는 시스템 버스를 더 포함할 수 있다. 시스템 버스는 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러, 주변 장치 버스 및 다양한 버스 아키텍처를 사용하는 로컬 버스를 포함하는 여러 유형의 버스 구조 중 임의일 수 있다. 시스템 메모리는 읽기 전용 메모리(ROM), 임의 접근 메모리(RAM) 및 플래시 메모리와 같은 휘발성 및/또는 비-휘발성 메모리 형태의 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 특수 목적 소프트웨어 및 관련 제어 파라미터 값들은 시스템 메모리에 저장되거나, 자기 매체, 광학 매체, 플래시 메모리 카드, 디지털 테이프, 솔리드 스테이트 RAM, 솔리드 스테이트 ROM 등와 같은 컴퓨팅 장치에 포함되거나 접근 가능한 다른 이동식/비-이동식 휘발성/비-휘발성 컴퓨터 저장 매체에 저장될 수 있다. 처리 유닛은 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, USB 인터페이스, 무선 인터페이스, 네트워크 어댑터 등과 같은 하나 이상의 통신 인터페이스뿐만 아니라, A/D 컨버터와 같은 하나 이상의 데이터 수집 장치를 포함할 수 있다. 특수 목적 소프트웨어는 기록 매체 및 읽기 전용 메모리를 포함하는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능 매체에서 처리 장치에 제공될 수 있다.
설명은 '교통 장면' 또는 '교통 모니터링 시스템'을 지칭할 수 있지만, 여기에 설명된 방법 및 장치는 저조도 이미징의 모든 형태와 응용에 적용될 수 있으며, 저조도 교통 장면의 이미지화에 제한되지 않음을 이해할 것이다.
도 1에 도시된 교통 장면의 일 예에서, 교통 장면(21)은 교통 신호등(22), 가로등(26) 및 노면(27)을 포함하는 물체 세트를 포함한다. 교통 신호등(22)은 명확한 시각적 신호를 노면(27)에서 주행하는 차량에 제공하도록 배치된다. 이러한 예에서, 교통 신호등(22)은 노면(27)에서 주행하는 차량에 대해 적어도 다음 신호를 시각적으로 나타내도록 구성된다: 정지 및 진행. 교통 신호등(22)은 점등될 때, 차량에 "정지" 지시를 시각적으로 신호하는 적색등(23)을 포함할 수 있다. 교통 신호등(22)은 또한 점등될 때, 차량에 "진행" 지시를 시각적으로 신호하는 녹색등(25)을 포함할 수 있다. 마지막으로, 교통 신호등(22)은 점등될 때, 차량에 "주의"를 시각적으로 신호하는 주황색등(24)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 물체 세트는 예를 들어, 백색광 또는 황색광의 시각적 파장을 사용하여 교통 장면(21)에 일반 조명을 제공하도록 구성되는 가로등(26)을 더 포함한다. 마지막으로, 교통 장면(21)은 교통 장면(21) 내의 임의의 능동 광원(예를 들어, 적색등(23), 주황색등(24), 녹색등(25) 또는 가로등(26)) 또는 교통 장면(21)의 외부로부터의 광을 반사하는 반사 표면 세트를 포함할 수 있다. 반사 표면은 예를 들어, 비에 젖었을 때, 노면(27)을 포함할 수 있다.
도 2는 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 이미지 센서에 의해 생성되는 제1 이미지(20)를 도시한다. 전술한 바와 같이, 광은 근적외선 광을 포함할 수 있다. 제1 이미지(20)는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 세트로 구성된다. 각각의 픽셀은 컬러 인코딩 값에 의해 정의되는 컬러 값을 갖는다. 컬러 인코딩 값은 색차 값 세트에 따라 픽셀 컬러가 결정되는 YUV 컬러 코딩 시스템에 따라 인코딩될 수 있다. YUV(또는 Y'UV) 모델은 각각 U 값(청색 투영) 및 V 값(적색 투영)이라고 하는 하나의 루마(또는 휘도) 값(Y')과 두개의 색차 값들의 관점에서 컬러 공간을 정의한다.
픽셀의 채도 값(또는 색차 값이라고도 설명됨)은 픽셀의 U 및 V 값을 조정함으로써 제어될 수 있다. U 및 V 값이 높을수록(또는 음의 값일 때 낮을 수록), 픽셀의 채도가 높아진다(즉, 다채로운). U 및 V 값이 0에 가까울수록, 픽셀이 더 회색이 된다.
대안적인 예들에서, 대안적인 컬러 코딩 시스템이 사용되며(예를 들어, YCbCr) 해당하는 픽셀 컬러 처리 단계가 적용되어 여기에 설명된 바와 같이 해당하는 채도 감소를 달성한다.
도 3은 도 4에 도시된 단색 처리된 이미지(32)를 생성하기 위해 픽셀 세트의 채도를 감소시키는 기술을 도시한다. 도 3에서, 픽셀의 색차 값 U 및 V는 각각 X 및 Y 축으로 도시된다. 예시적인 적색 픽셀은 R로 표시되고, 예시적인 녹색 픽셀은 G로 표시되며, 예시적인 청색 픽셀은 B로 표시되고, 예시적인 황색 픽셀은 Y로 표시되며, 예시적인 자홍색 픽셀은 M으로 표시되고, 예시적인 청록색 픽셀은 C로 표시된다. 도 3의 예에서, 픽셀의 U, V 값 각각은 그래프의 원점에 더 가깝게 이동하여, 이미지에서의 컬러를 감소시킨다. 하나의 예에서, U, V 값 각각은 원점 자체로 이동하여, 완전히 단색 이미지를 남긴다. 도 4는 제1 이미지(20)의 각각의 픽셀의 U, V 값이 0으로 감소된 단색 처리된 이미지(32)를 도시한다. 도 4에서, 가로등(26)과 적색등(23)이 모두 켜진다. 그러나, 처리된 이미지(32)에서의 컬러 부족으로 인해, 컬러 자체에 기초하여 이들 광원을 구별하는 것이 불가능하다. 이러한 시나리오는 적색광(23), 주황색광(24) 및 녹색광(25)에서 방출된 광을 구별하는 것이 중요하고, 제1 이미지(20)는 해상도가 불충분하거나 위치만으로 광을 구별할 수 있도록 명확하게 초점을 맞추는 경우 특히 불리할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 교통 신호등(22)에 의해 전송되는 트래픽 신호를 결정하는 것은 어렵거나 불가능할 수 있다.
도 5는 전술한 구성의 단점을 극복한 설명의 일례에 따른 저조도 이미지 처리 방법의 흐름도이다. 일 예에서, 다음 단계들 각각은 제1 이미지(20)에서 이미징 유닛(100)의 처리 유닛(120)에 의해 수행된다.
단계 310에서, 제1 이미지(20)가 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 이미지 센서에 의해 생성된다. 제1 이미지(20)는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 세트를 포함하고, 각각의 픽셀은 예를 들어, 도 2, 3 및 4를 참고하여 설명된, 컬러 인코딩 방식에 해당하는 컬러 인코딩 값들을 포함한다. 이러한 예에서, 컬러 인코딩 값들은 픽셀의 픽셀 컬러를 설명하는 채도 값 및 루마 값을 포함한다.
단계 320에서, 제1 이미지(20)의 픽셀 세트는 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 컬러를 갖는 각각의 픽셀에 대해 채도 값(예를 들어, 도 6의 예에 도시된 바와 같이 U, V 값)이 감소되도록 처리된다. 일 예에서, 채도 값은 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 컬러를 갖는 각각의 픽셀에 대해 0으로 감소된다. 일 예에서, 제1 컬러 세트는 적색을 제외한 모든 컬러를 포함한다. 즉, 제1 이미지(20)에서 적색 컬러에 해당하지 않는 모든 픽셀은 이들의 채도 값을 감소시키기 위해 업데이트된다. U 및 V 값의 가능한 범위가 -0.5 내지 +0.5인 일 예에서, U 값이 -0.4 미만이고 V 값이 +0.4보다 큰 것에 해당하는 채도 값을 갖는 픽셀은 '적색'으로 정의된다. 그러나, 평균 조도, 이미지의 평균 채도 및/또는 다른 광원의 간섭에 따라, '적색'을 정의할 수 있는 허용 오차(tolerance)가 달라질 수 있다. 다른 예에서, U 값이 -0.25 미만이고 V 값이 +0.25보다 큰 것에 해당하는 채도 값을 갖는 픽셀은 '적색'으로 정의된다. 제한된 컬러 세트만이 이미지로부터 예상되는 경우(예를 들어, 교통 신호등 이미지 단독의 이미지), '적색' 컬러로 간주될 수 있는 정의는 더욱 확장될 수 있고, 이는 녹색 및 황색 픽셀이 적색 픽셀과는 크게 다른 값을 가질 것이기 때문이다. '적색' 컬러를 정의하는데 사용되는 U 및 V 값의 범위는 아래에서 설명되는 바와 같이, 루마 값에 대한 임계 값에 따라 달라질 수 있다. 이러한 개념은 다른 컬러에도 동일하게 적용될 수 있다.
컬러 인코딩 방식이 RGB 컬러 인코딩 방식인 다른 예에서, 제1 컬러 세트는 청색과 녹색으로 구성된다. 컬러 인코딩 방식이 RGBCMY 컬러 인코딩 방식인 또 다른 예에서, 제1 컬러 세트는 청색, 녹색, 청록색, 자홍색 및 황색으로 구성된다. 최종 이미지는 그레이스케일 또는 적색인 픽셀을 포함하는 이미지이다. 그러나, 그레이스케일/적색 이미지는 적색 교통 신호등을 정확하게 감지하는데 여전히 사용하기 어려울 수 있고, 예를 들어 노로(27) 및 교통 신호등(22)의 부분인 반사 표면으로부터 반사되는 적색광을 포함하여, 상당한 수의 적색 광원이 교통 장면(21) 내에 존재할 수도 있기 때문이다. 다른 예에서, 제1 컬러 세트는 적색 및 녹색을 제외한 모든 컬러를 포함한다. 다른 예에서, 제1 컬러 세트는 교통 신호등에 의해 사용되는 컬러인 적색, 녹색 및 황색을 제외한 모든 컬러를 포함한다.
단계 330에서, 픽셀 세트는 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하는 컬러 및 제1 임계값 미만의 루마 값을 갖는 각각의 픽셀에 대해 채도 값이 감소되도록 처리된다. 제1 임계값은 이미지화된 광원이 얼마나 밝은지, 특히 교통 신호등이 얼마나 밝은지에 따라 설정될 수 있다. 또한, 제1 임계값은 다른 밝은 광으로부터의 광 '노이즈'가 허용될 수 있는 정도에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 이미지화된 교통 신호등이 매우 밝은 곳인 경우, 임계값은 높게 설정될 수 있다. 장면에 상당한 양의 광 노이즈가 있는 경우, 임계값이 높게 설정되어 광 노이즈를 걸러내야 한다. 일 예에서, 제2 컬러 세트는 적색을 포함하고, 즉 적색 컬러에 해당하지만 임계값 미만의 루마 값을 갖는 모든 픽셀들은 이들의 채도 값을 감소시키기 위해 업데이트된다. 다른 예에서, 제2 컬러 세트는 적색과 녹색을 포함한다. 다른 예에서, 제2 컬러 세트는 적색, 녹색 및 황색을 포함한다.
단계 340에서, 픽셀 세트는 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하는 컬러 및 제1 임계값를 초과하는 루마 값을 갖는 각각의 픽셀에 대해 채도 값이 유지되도록 처리된다. 일 예에서, 제2 컬러 세트는 적색을 포함한다. 즉, 적색 컬러에 해당하고 밝기가 임계값보다 높은 모든 픽셀은 이들의 적색 컬러를 유지한다. 다른 예에서, 제2 컬러 세트는 적색과 녹색을 포함한다. 다른 예에서, 제2 컬러 세트는 적색, 녹색 및 황색을 포함한다. 이러한 단계는 또한 아무 조치도 취하지 않는 것을 포함할 수 있으므로(즉, 값을 유지하는 것은 단순히 값을 업데이트하지 않는 것을 포함할 수 있음), 이러한 '단계'는 부재로 처리될 수도 있다.
전술한 바와 같이, YUV 컬러 인코딩 방식이 사용되는 경우, '적색' 컬러를 정의하는데 사용되는 U 및 V 값의 범위는 제1 임계값에 따라 달라질 수 있다. 일 예에서, 제1 임계값이 클수록 '적색' 컬러를 정의하는데 사용되는 U 및 V 값의 범위가 더 커진다. 이는 '적색'의 넓은 정의에 속하는 픽셀이 충분히 밝으면 보존될 수 있는 이점을 제공하는 반면, 희미한 적색광은 유지를 위해 이상적인 '적색'에 더 가까워질 필요가 있다. 동일한 개념이 다른 컬러 인코딩 방식에도 동일하게 적용될 수 있다.
위와 유사하게, YUV 컬러 인코딩 방식이 사용되는 경우, 제1 임계값은 '적색' 컬러를 정의하는데 사용되는 U 및 V 값의 범위에 따라 달라질 수 있다. '적색' 픽셀 컬러가 좁게 정의되는 경우, 루마 값에 대해 상대적으로 낮은 제1 임계값이 설정될 수 있지만, '적색' 픽셀 컬러가 더 넓게 정의되는 경우(예를 들어, 주황 적색이 더 많이 포함됨), 루마 값에 대해 상대적으로 높은 제1 임계값이 설정될 수 있다. 이들 값들은 캡처될 장면의 테스트 이미지들을 기반으로 수동 또는 자동으로 조정될 수 있다. 가급적이면, 원하는 모든 교통 신호등은 이들 컬러가 유지되어야 하는 반면, 네온 사인, 반사 표면 등의 형태로 컬러 노이즈의 양을 제한한다.
단계 350에서, 저조도 이미지(10)(도 7에 도시됨)가 상기 단계의 출력에 따라 생성된다. 제1 컬러 세트가 적색을 제외한 모든 컬러를 포함하고 제2 컬러 세트가 적색으로 구성된 예에서, 저조도 이미지(10)는 대부분 그레이스케일 이미지를 포함하지만, 제1 이미지(20)에서 밝은 적색 픽셀에 해당하는 적색 컬러 픽셀을 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이는 적색광(23)과 가로등(26) 사이의 명확한 구별을 허용할 것이다. 적색광(23)(적색 컬러를 나타내기 위해 어두운 음영)은 적색으로 표시되지만 가로등(26)은 단색으로 유지될 것이다. 또한 적색등(23)과 능동적으로 켜지지 않는 적색 컬러 차량을 구별할 수 있다. 이는 보는 사람이 교통 신호등(22)에 의해 방출되는 컬러를 명확하게 식별할 수 있게 해줄 것이다. 이는 교통 장면(21) 내에서 교통 사고의 녹화된 이미지 또는 비디오에서 교통 위반 또는 책임의 개선된 결정을 허용할 수 있다. 위의 예에서는 적색 컬러가 사용되었지만, 임의의 컬러 또는 컬러 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 청색등, 녹색등, 황색등 등 또는 임의의 컬러 조합을 관찰하고 구별한다.

Claims (15)

  1. 카메라 및 처리 유닛을 포함하는 이미징 유닛을 이용하여 저조도 이미지를 생성하는 방법으로서,
    상기 카메라를 이용하여, 픽셀 세트를 포함하는 제1 이미지를 캡처하는 단계 - 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 채도 값 및 루마 값을 포함하는 컬러 인코딩 값들에 의해 정의된 픽셀 컬러를 가짐 -,
    상기 처리 유닛을 이용하여, 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀에 대해:
    상기 픽셀 컬러가 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하는 단계, 및
    상기 픽셀 컬러가 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고, 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 미만인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하는 단계 - 상기 제2 컬러 세트에 포함되는 컬러는 상기 제1 컬러 세트에 포함되지 않으며, 상기 제1 컬러 세트에 포함되는 컬러는 상기 제2 컬러 세트에 포함되지 않음 -,
    상기 픽셀 컬러가 상기 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고, 상기 픽셀의 루마 값이 상기 제1 임계값 이상인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 유지하는 단계,
    상기 처리 유닛을 이용하여, 상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값들에 따라 저조도 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 컬러 세트는 청색 및 녹색을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 컬러 세트는 청록색, 자홍색 및 황색을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 컬러 세트는 적색을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 컬러 세트는 청색, 청록색, 자홍색 및 황색을 추가로 포함하고, 상기 제2 컬러 세트는 적색 및 녹색을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지는 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 생성되고, 상기 광은 적외선 광을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적외선 광은 700 nm 내지 1000 nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 컬러 인코딩 값들은 YUV 컬러 인코딩 시스템에 해당하고, 상기 픽셀 컬러는 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값 세트에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키는 단계는 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값들을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키는 단계는 상기 컬러 인코딩 값들의 색차 값들을 0으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 저조도 이미지를 생성하기 위한 이미징 유닛으로서,
    카메라 및 처리 유닛을 포함하고,
    상기 카메라는 픽셀 세트를 포함하는 제1 이미지를 생성하도록 구성되며, 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀은 채도 값 및 루마 값을 포함하는 컬러 인코딩 값들에 의해 정의되는 픽셀 컬러를 가지고,
    상기 처리 유닛은 상기 픽셀 세트의 각각의 픽셀에 대해:
    상기 픽셀 컬러가 제1 컬러 세트 중 하나에 해당하는 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하고,
    상기 픽셀 컬러가 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하며 상기 픽셀의 루마 값이 제1 임계값 미만인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 감소시키기 위해 상기 컬러 인코딩 값들을 수정하며 - 상기 제2 컬러 세트에 포함되는 컬러는 상기 제1 컬러 세트에 포함되지 않고, 상기 제1 컬러 세트에 포함되는 컬러는 상기 제2 컬러 세트에 포함되지 않음 -,
    상기 픽셀 컬러가 상기 제2 컬러 세트 중 하나에 해당하고 상기 픽셀의 루마 값이 상기 제1 임계값 이상인 경우, 상기 픽셀의 채도 값을 유지하고,
    상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값들에 따라 저조도 이미지를 생성하도록 구성되는 이미징 유닛.
  12. 제11항에 있어서, 카메라는 이미지 센서를 포함하고, 제1 이미지는 적외선 광을 포함하는 이미지 센서에서 수신된 광에 따라 생성되는 것을 특징으로 하는 이미징 유닛.
  13. 제12항에 있어서, 상기 적외선 광은 700 nm 내지 1000 nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 이미징 유닛.
  14. 제11항의 이미징 유닛의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 제1항의 방법을 수행하도록 적용되는 컴퓨터 코드 명령어가 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  15. 적어도 하나의 도로 및 적어도 하나의 교통 신호등을 포함하는 물체 세트의 저조도 이미지를 생성하기 위한 교통 모니터링 시스템으로서, 상기 교통 모니터링 시스템은 제11항의 이미징 유닛을 포함하고, 상기 이미징 유닛은 상기 제1 이미지의 수정된 컬러 인코딩 값들에 따라 상기 물체 세트의 저조도 이미지를 생성하도록 구성되는 교통 모니터링 시스템.

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