專利名稱：用于借助光譜學(xué)進(jìn)行霧識(shí)別的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明從根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求分類的裝置和方法出發(fā)。
背景技術(shù)：
為了識(shí)別車輛中尤其由霧引起的視覺(jué)障礙，在現(xiàn)有技術(shù)中存在一些用于識(shí)別霧的方法。由EP 1498721A1公開了一種裝置，其借助車輛中的攝像機(jī)沿行駛方向拍攝圖像。如下分析處理所述攝像機(jī)的圖像是否存在至少一個(gè)低于一個(gè)亮度值的、即暗的像素。通過(guò)霧存在時(shí)的散射光效應(yīng)由此得出所有像素在存在霧時(shí)具有最小亮度并且由此可推斷出有·霧。此外，公開了一些在車輛中使用的用于霧識(shí)別的攝像機(jī)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要有源元件(例如紅外LED)，例如EP 2020595A1。另一方法是基于物體的識(shí)別以及在必要時(shí)其距離的識(shí)別的霧探測(cè)。EP1826648A2將所識(shí)別的物體的邊緣強(qiáng)度與數(shù)據(jù)庫(kù)中的邊緣強(qiáng)度進(jìn)行比較并且可以由此推導(dǎo)出視野情況或者雨或霧。這僅僅在存在物體并且所述物體在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行了描述時(shí)才起作用。EP 2056093A1說(shuō)明了一種更詳細(xì)的方法，在所述方法中觀察圖像的一個(gè)確定區(qū)域中、尤其是地平線上的灰度值分布。但是，所述方法在圖像中導(dǎo)致相同物理效果的其他天氣情況時(shí)也可能導(dǎo)致錯(cuò)誤探測(cè)，一個(gè)可能的示例是風(fēng)景和街道上的積雪。此外存在具有霧識(shí)別主題的大量非專利文獻(xiàn)。但是，迄今沒(méi)有給出借助成像方法(視頻)的霧探測(cè)，而不需確定距離(視距)，尤其是相對(duì)于其他物體的距離或者關(guān)于這樣的距離的至少一個(gè)假設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容
與此相比，根據(jù)本發(fā)明的具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的方法(裝置)具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)分析處理氣溶膠的譜特征能夠?qū)崿F(xiàn)一種測(cè)量方法，所述測(cè)量方法在沒(méi)有主動(dòng)的照明、距離或視距的確定或者僅僅用于氣溶膠識(shí)別的特定傳感機(jī)構(gòu)的情況下也沒(méi)有問(wèn)題?？梢詿o(wú)源地通過(guò)周圍環(huán)境亮度或其他光源來(lái)進(jìn)行照明。所基于的物理效應(yīng)是光在穿透氣溶膠時(shí)提高的吸收，其中光束在顆粒或分子(例如水)處被吸收或折射。但所述吸收和彌散與波長(zhǎng)相關(guān)，例如認(rèn)識(shí)到霧產(chǎn)生相對(duì)冷的光，即高色溫。通過(guò)觀察視頻圖像中的顏色分量可以識(shí)別所述效應(yīng)以及隨后分析處理所述效應(yīng)。此外有利的是，遵循所述光學(xué)關(guān)系可以區(qū)分氣溶膠與位于圖像中的其他物體或結(jié)構(gòu)以及此外或替換地還確定氣溶膠的類型和/或密度(濃度)。在此，借助通過(guò)成像方法獲得的一個(gè)圖像或多個(gè)圖像實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法?；蛘吒鶕?jù)本發(fā)明存在至少兩個(gè)具有不同顏色信息的圖像，或者由一個(gè)圖像求得所述顏色信息，例如借助已知的顏色提取方法由一個(gè)RGB圖像或者例如在借助R31攝像機(jī)獲得的圖像通過(guò)掩蔽相應(yīng)的紅色像素或者非紅色像素(灰度像素)求得所述顏色信息。可以通過(guò)硬件技術(shù)措施(在圖像拍攝的范疇中)實(shí)現(xiàn)顏色過(guò)濾，例如位于物鏡或物鏡的部件前面或者在光程中的相應(yīng)濾色器或者通過(guò)成像器的像素上的彩色掩模。此外，也可以通過(guò)軟件技術(shù)(在圖像處理的范疇中)的措施實(shí)現(xiàn)過(guò)濾，其方式是，從彩色圖像中提取出所期望的顏色通道或顏色譜。至少一個(gè)待分析處理的圖像必須拍攝如下場(chǎng)景在所述場(chǎng)景中氣溶膠可被識(shí)別或者是可見(jiàn)的，更確切地說(shuō)，確保一定的光學(xué)深度，使得彌散效應(yīng)或吸收效應(yīng)通過(guò)其不同的譜特性在以下程度上起作用其在所述至少一個(gè)圖像中起作用并且是可測(cè)量的。對(duì)準(zhǔn)(例如地平面/風(fēng)景的)遠(yuǎn)方而不例如對(duì)準(zhǔn)地面的攝像機(jī)定向更有意義，只有攝像機(jī)與地面之間存在如此小的距離，使得霧僅僅是不明顯地可見(jiàn)的。所述方法適于機(jī)動(dòng)車中的應(yīng)用，在所述機(jī)動(dòng)車中目前對(duì)于其他駕駛員輔助功能通常已經(jīng)安裝有攝像機(jī)，所述攝像機(jī)可以附加地承擔(dān)根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)，而不產(chǎn)生(重要的)附加硬件成本?，F(xiàn)在應(yīng)當(dāng)如此過(guò)濾至少一個(gè)圖像，使得最終存在至少兩個(gè)(虛擬的)圖像，它們包含不同的顏色信息。根據(jù)待識(shí)別的氣溶膠的光學(xué)特征或譜特征，待過(guò)濾的色帶可以較大或 較小，必要時(shí)也可以限制到一個(gè)單個(gè)的光頻率上。第二 (虛擬的)圖像在任何情況下必須具有與第一圖像不同的顏色信息。與此相應(yīng)地，過(guò)濾器也必須不同地構(gòu)造。替代地，也可以不使用第二顏色過(guò)濾器并且在必要時(shí)甚至可以使用具有所有顏色信息(或灰度信息)的原始圖像。如果一個(gè)或多個(gè)氣溶膠的譜區(qū)別特征需要詳細(xì)的顏色光譜，則所述方法不一定以所描述的兩個(gè)圖像或者僅僅兩個(gè)顏色過(guò)濾來(lái)應(yīng)用，而是可以相應(yīng)于必要性和待分析的顏色范圍的數(shù)量倍增。由所述虛擬圖像、即顏色過(guò)濾之后的圖像分別求得一個(gè)顏色參數(shù)，所述顏色參數(shù)是相同的類型但具有以下特征在一個(gè)氣溶膠或不同氣溶膠時(shí)在從相應(yīng)的圖像中提取時(shí)具有不同的值。如果可能并且適合，則當(dāng)所期望的參數(shù)在沒(méi)有所述步驟的情況下例如可以直接從原始圖像中求得時(shí)也可以取消虛擬圖像的確定。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞椒椒ū舜吮容^所求得的參數(shù)值，從而可以識(shí)別根據(jù)應(yīng)用情況究竟是否存在氣溶膠，是否存在確定的氣溶膠，存在哪種氣溶膠和/或所述氣溶膠具有何種密度(濃度)。當(dāng)出現(xiàn)具有高彌散或者高反射的霧或氣溶膠時(shí)，可以有利地避免自眩目，所述自眩目例如在以遠(yuǎn)光照明濃霧并且反射光使駕駛員炫目時(shí)產(chǎn)生?？梢杂欣亟柚鶕?jù)本發(fā)明的方法更精確地確定氣溶膠并且避免如迄今經(jīng)常出現(xiàn)的那樣的錯(cuò)誤解釋，例如當(dāng)積雪覆蓋車道時(shí)，攝像機(jī)拍攝所述積雪并且圖像看起來(lái)與有霧時(shí)的視野情況類似。通過(guò)在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明的措施可以實(shí)現(xiàn)在獨(dú)立權(quán)利要求中說(shuō)明的方法的有利擴(kuò)展和改進(jìn)。有利地，所述方法可以用于確定的氣溶膠一例如霧，其方式是，第一顏色過(guò)濾確定圖像中的紅色分量并且不進(jìn)行第二顏色過(guò)濾，從而在此確定灰度分量。紅色過(guò)濾器可以被如此構(gòu)造，使得其僅僅對(duì)于紅色范圍內(nèi)的恰好一個(gè)波長(zhǎng)是可穿透的或者對(duì)于紅色譜的至少一部分所在的整個(gè)頻帶是可穿透的。具有灰度分量的虛擬灰度圖像可以根據(jù)裝置直接從原始圖像中接收或者當(dāng)原本存在彩色圖像時(shí)例如通過(guò)顏色信息的刪除或平均來(lái)確定。在例如R3I攝像機(jī)的裝置中，這可以通過(guò)相應(yīng)像素的掩蔽來(lái)進(jìn)行，其中一個(gè)掩模過(guò)濾紅色像素并且隱沒(méi)其他像素而另一掩模過(guò)濾灰度像素并且隱沒(méi)紅色像素，或者不存在另一掩模，因?yàn)橄袼貍鞲衅髦苯犹峁┗叶戎怠３鰞蓚€(gè)顏色過(guò)濾以外還可以進(jìn)一步添加在這里沒(méi)有提到的過(guò)濾可能性和分析處理可能性。可考慮附加的藍(lán)色過(guò)濾，借助所述藍(lán)色過(guò)濾可以實(shí)施結(jié)果的合理性檢驗(yàn)。在識(shí)別到有霧時(shí)，紅色分量經(jīng)歷強(qiáng)的過(guò)濾，因?yàn)殪F在所述頻率范圍內(nèi)特別強(qiáng)地吸收并且相反在藍(lán)色范圍內(nèi)相應(yīng)較少地吸收。有利地，作為參數(shù)選擇圖像像素的平均亮度值?？梢源_定通過(guò)所述方式或其他方式進(jìn)行顏色過(guò)濾的圖像之間的光強(qiáng)(亮度)，以便之后與其實(shí)施比較。因?yàn)闅馊苣z通常出現(xiàn)平面擴(kuò)散現(xiàn)象并且引起低對(duì)比度的圖像，所以形成像素的亮度值的平均值。由此求得具有假定的氣溶膠的圖像的譜強(qiáng)度分布。替代地，作為參數(shù)也可以選擇圖像像素的平均梯度。兩個(gè)像素的梯度由其亮度值的差確定。現(xiàn)在平均所述梯度，以便由此得到反映對(duì)比度的尺度。對(duì)于霧而言，通常是低的梯度。高的梯度是被照明的交通標(biāo)志牌等等位于圖像的部分面積中的標(biāo)志。一旦在所述部分面積中存在高的紅色分量(由于其反射特性)，則這樣物體的存在可以導(dǎo)致錯(cuò)誤的霧探 測(cè)。梯度標(biāo)準(zhǔn)的分析處理由此阻止在高梯度時(shí)抑制霧報(bào)告。已知在一個(gè)或兩個(gè)方向上、必要時(shí)也在多個(gè)方向上進(jìn)行像素之間的梯度形成，以便可以不僅在一個(gè)方向上確定對(duì)比度，而且可以無(wú)方向性地確定對(duì)比度。有利地，對(duì)于所述方法需要與其他方法相比相對(duì)較小的計(jì)算性能，所述其他方法例如必須實(shí)施物體確定或者必須分析處理圖像歷史。有利地，通過(guò)求差來(lái)評(píng)價(jià)參數(shù)的至少兩個(gè)值。由此，實(shí)施兩個(gè)參數(shù)值的所描述的比較。通常，將所述差與一個(gè)閾值進(jìn)行比較，在超過(guò)或低于所述閾值時(shí)識(shí)別或不識(shí)別氣溶膠。所述差(必要時(shí)在沒(méi)有離散的閾值觀察的情況下)也可以是用于氣溶膠密度的度量。密度(濃度)與每體積單位的霧滴數(shù)量成比例。所述差的不同閾值或者值范圍可以提供關(guān)于氣溶膠類型的消息以及由此提供分類。為此恰恰使用哪些閾值或者界限或者關(guān)系取決于應(yīng)被確定的相應(yīng)氣溶膠的物理特征。在僅僅在夜間使用所述方法時(shí)，例如為了防止在有霧時(shí)打開遠(yuǎn)光，觀察所述差就已經(jīng)足夠。取代求差也可考慮由兩個(gè)參數(shù)值形成商。商的觀察具有以下優(yōu)點(diǎn)也可以在不同的光情況(日/夜)時(shí)進(jìn)行與給定的閾值的比較，因?yàn)樗霰容^實(shí)現(xiàn)了與亮度范圍的無(wú)關(guān)，因?yàn)樵谇笊虝r(shí)在一定程度上消除亮度水平。因此，商說(shuō)明了在灰度圖像中顏色的份額。此外，也可以形成這些值的方差。所述方差可以被考慮用于圖像的結(jié)構(gòu)化的更快速確定。其定義為大量測(cè)量值(在此像素亮度值)與其平均值的平方距離的算術(shù)平均。因此，有意義的是，計(jì)算紅色圖像中的像素的亮度值的方差以及灰度圖像的像素的方差(或者在RGB中每個(gè)所期望的顏色通道的方差)。當(dāng)所述值大于一個(gè)閾值時(shí)，則可以假定一個(gè)結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)景，這是不涉及氣溶膠的標(biāo)志。在此，尤其是考慮灰度值與平均值的方差，這相應(yīng)于圖像中的頻率。此外，也可以借助于灰度值分布信息的組合來(lái)實(shí)施比較。涉及灰度值或者紅色值的分布(當(dāng)基于高斯分布時(shí)，則指的是方差和平均值)。比較的實(shí)施與以上以差為例描述的類似。有利地，可以通過(guò)參數(shù)值與另一閾值的比較來(lái)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的檢驗(yàn)。在此，當(dāng)例如灰度值的亮度大于紅色值的亮度時(shí)，附加地檢驗(yàn)參數(shù)值相對(duì)大于、即超過(guò)第一閾值的第二閾值的差。這提供關(guān)于例如由于(自身大燈光例如在標(biāo)志牌上的)不希望的反射或者有源光源(例如相向行駛的車輛的大燈)引起的可能的過(guò)度曝光或者大的亮度的信息，其在使用僅僅一個(gè)閾值的情況下也可能錯(cuò)誤地分類為氣溶膠。這例如當(dāng)在位于前方的坡頂后面車輛迎面而來(lái)并且其大燈突然可見(jiàn)時(shí)出現(xiàn)。然而，借助于灰度值與紅色值之間的亮度求商的變型，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。有利地，借助于一個(gè)或多個(gè)大燈照明氣溶膠。這些光源具有其自己的譜特性，由此通過(guò)基于其內(nèi)含的譜特性適當(dāng)?shù)剡x擇適合的大燈來(lái)加強(qiáng)已經(jīng)描述的物理效應(yīng)以進(jìn)行氣溶膠識(shí)別并且由此簡(jiǎn)化識(shí)別。這或者通過(guò)選擇僅僅一個(gè)適合的大燈被動(dòng)地發(fā)生或者通過(guò)在分析處理時(shí)考慮大燈的譜特性主動(dòng)地發(fā)生。大燈的譜特性表明大燈發(fā)射的譜，即以怎樣的強(qiáng)度怎樣的波長(zhǎng)?？梢酝ㄟ^(guò)如下方式進(jìn)行分析處理時(shí)的考慮例如匹配閾值或者選擇合適的比較方法，或者確定一個(gè)確定的 參數(shù)，其迎合所選擇的大燈的特定特性。有利地，進(jìn)行所選擇的大燈的譜與待識(shí)別的氣溶膠的吸收特性的卷積。大燈的譜是已知的，待識(shí)別的氣溶膠的譜(或者相反，吸收特性)也是已知的。通過(guò)卷積(近似各個(gè)波長(zhǎng)的衰減相乘一從信號(hào)處理中已知)可以求得預(yù)期的譜，所述譜當(dāng)存在相應(yīng)的氣溶膠時(shí)出現(xiàn)在圖像中。對(duì)于例如已經(jīng)說(shuō)明的離散的分析處理，現(xiàn)在可以根據(jù)氣溶膠和大燈求得用于各個(gè)波長(zhǎng)的閾值。完整的譜分析處理當(dāng)然同樣是可能的。通過(guò)考慮大燈特性可以實(shí)施更精確的確定。如果要確定圖像中的氣溶膠是哪種類型，則必須對(duì)于每個(gè)可能出現(xiàn)(或者待識(shí)另O)的氣溶膠實(shí)施與大燈的譜的所述卷積，由此得到多個(gè)閾值和類別，并且與圖像中實(shí)際出現(xiàn)的譜的比較能夠?qū)崿F(xiàn)分類。氙氣大燈或由LED元件構(gòu)成的大燈尤其可以良好地適用于霧識(shí)別(必要時(shí)也適用于其他氣溶膠)，因?yàn)槠渚哂屑訌?qiáng)的藍(lán)色譜，所述譜在與霧的譜卷積的情況下在紅色范圍中顯示出明顯的衰減。這種衰減比通過(guò)白光照明霧時(shí)產(chǎn)生的衰減更明顯。符合目的地，僅僅在考慮圖像的一部分的情況下實(shí)施參數(shù)的求取。如果成功地選擇適當(dāng)?shù)摹⒂幸饬x的圖像部分，則計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算時(shí)間減小并且能夠?qū)崿F(xiàn)資源節(jié)省。當(dāng)在所述圖像部分中給出盡可能好的大燈照明時(shí)，所述圖像部分的選擇(感興趣區(qū)域一R0I)是有利的。當(dāng)盡可能強(qiáng)地照明ROI的盡可能大的面積時(shí)，待觀察的效果、即平均的紅色值和灰度值之間的差別最大。因此明暗界限應(yīng)盡可能地位于ROI以外。明暗界限是由大燈預(yù)給定的線，在所述線中被照明的區(qū)域過(guò)渡到暗的、未被照明的區(qū)域中。在一個(gè)擴(kuò)展構(gòu)型中，圖像部分可以不僅固定地在圖像中選擇而且可以自適應(yīng)地匹配周圍環(huán)境條件?？煽紤]的是，可選地考慮車道模型或拓?fù)?例如彎道、坡頂或下沉)并且如此選擇所述部分，使得在對(duì)于進(jìn)一步的行駛走向有意義的區(qū)域中實(shí)施氣溶膠識(shí)別。因?yàn)閷⑺霾糠种糜谝陨厦枋龅谋徽彰鞯膮^(qū)域中是非常有意義的，所以所述部分的跟蹤適于可能的自適應(yīng)大燈(照明距離調(diào)節(jié)裝置、轉(zhuǎn)向燈)。圖像部分也可以相對(duì)方向盤/轉(zhuǎn)向角均勻地運(yùn)動(dòng)，自適應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈也同樣如此。在此，支持以下基本構(gòu)思要選擇通過(guò)光最強(qiáng)照亮的部分，因?yàn)樵谀抢锸羌t色值(在有霧時(shí))的譜抑制的最大效果。通過(guò)給出關(guān)于存在的氣溶膠情況的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明描述的氣溶膠識(shí)別的合理性驗(yàn)證是有利的。因?yàn)椴荒芎翢o(wú)疑問(wèn)地排除錯(cuò)誤識(shí)別或干擾影響，例如具有未知譜的、可能干擾性地作用于結(jié)果的其他光源，所以這樣的措施是有意義的。通過(guò)這樣的合理性檢驗(yàn)可以進(jìn)一步限制氣溶膠的錯(cuò)誤/正確識(shí)別。可以借助已知的方法、例如借助在現(xiàn)有技術(shù)中說(shuō)明的方法實(shí)施合理性驗(yàn)證，或者其他方法，例如視距確定，其中從所確定的視距起排除氣溶膠的存在。此外，可以借助梯度確定來(lái)進(jìn)行合理性驗(yàn)證，其中當(dāng)圖像(理想化地，灰度圖像)中的平均梯度超過(guò)一個(gè)確定的閾值時(shí)從不識(shí)別氣溶膠，這意味著，肯定存在與確定密度的氣溶膠不一致的對(duì)比度豐富性(即圖像中的結(jié)構(gòu))。此外，為了合理性驗(yàn)證，可以識(shí)別一個(gè)或多個(gè)外部光源，并且在必要時(shí)確定這些光源是否具有光暈或光輪。如果不是這種情況，則在所述光源與攝像機(jī)之間不會(huì)存在氣溶膠。為了識(shí)別眩目是例如由霧引起的自炫目還是例如由其他車輛引起的其他眩目，例如可以考慮物體識(shí)別，所述物體識(shí)別必要時(shí)識(shí)別其他車輛。所照明的標(biāo)志牌上的反射也可 能被錯(cuò)誤地識(shí)別為霧。在此，例如借助物體識(shí)別的合理性驗(yàn)證也是有幫助的。有利地，氣溶膠的識(shí)別可以為了多種目的有意義地用在車輛中。關(guān)于氣溶膠存在或者確定的氣溶膠的存在或其濃度的信息可以有意義地用于主動(dòng)地影響安全性功能/舒適性功能/駕駛員輔助功能或驅(qū)動(dòng)系功能。如果例如識(shí)別到妨礙視野的氣溶膠(例如霧)，則可以激活有利的光分布(在有霧時(shí)，例如車輛前方深的、寬的照明)。當(dāng)借助于根據(jù)本發(fā)明的方法沒(méi)有識(shí)別到霧時(shí)，盡管圖像顯示車道上的全部積雪(所述積雪通常不能與濃霧區(qū)分開)，相反地不改變光分布或如此調(diào)節(jié)光分布，使得光分布有助于寬的視野。在此情況下，可以激活或保持遠(yuǎn)光燈，當(dāng)然在考慮其他已知的邊緣條件一如避免反向交通的眩目等的情況下?？珊翢o(wú)問(wèn)題地考慮霧尾燈或霧大燈的自動(dòng)激活和停用。以光控制為例顯示對(duì)于車輛功能的激活如何實(shí)現(xiàn)合理性驗(yàn)證。在識(shí)別到霧時(shí)(差的視野)可以放棄大燈調(diào)節(jié)的改變，當(dāng)在白天而不是黑夜時(shí)放棄調(diào)節(jié)的改變。這例如可以借助光敏傳感器(也可借助所描述的攝像機(jī)作為功能來(lái)實(shí)現(xiàn)或者典型地作為獨(dú)立的傳感器)和閾值求得。此外，當(dāng)車輛的速度較低并且不超過(guò)閾值時(shí)，不進(jìn)行大燈調(diào)節(jié)的改變。如果使用用于光控制的方法并且同時(shí)由于車輛的相向行駛出現(xiàn)照明的不期望的效應(yīng)(所述效應(yīng)可能會(huì)歪曲霧識(shí)別)，則這不起任何作用，因?yàn)樵谒銮闆r下反正要關(guān)閉遠(yuǎn)光。因此，光控制至少部分不受影響地抵抗這些不期望的效應(yīng)。當(dāng)從事故潛在性增大開始(例如在視野較差的情況下)時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞筋A(yù)張緊或預(yù)警安全系統(tǒng)——如安全帶拉緊器、安全氣囊或制動(dòng)輔助/制動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)已經(jīng)識(shí)別確定的氣溶膠一例如煙、工業(yè)氣體時(shí)，舒適性系統(tǒng)可以從外部空氣轉(zhuǎn)換到循環(huán)空氣或者激活(空氣)過(guò)濾器。駕駛員輔助系統(tǒng)可以將在較差的視野情況下所述駕駛員輔助系統(tǒng)由視頻圖像求得的數(shù)據(jù)分級(jí)為比其他傳感器(例如雷達(dá)、超聲波)的數(shù)據(jù)更不重要的或更不可用的。可以如下影響驅(qū)動(dòng)系，使得例如提高轉(zhuǎn)速，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)的馬達(dá)制動(dòng)或者產(chǎn)生更響的行駛噪聲，所述行駛噪聲可以警告周圍環(huán)境靠近的車輛?？梢詫?shí)施速度干預(yù)和/或轉(zhuǎn)向干預(yù)，以便避讓局部的氣溶膠或者在有霧時(shí)降低速度或者發(fā)出警告。這可以結(jié)合來(lái)自導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)可以評(píng)價(jià)位于前方的地形的避讓可能性或者可通過(guò)性。根據(jù)氣溶膠的類型也可以發(fā)出對(duì)氣溶膠的警告或緊急呼叫，例如當(dāng)氣溶膠有毒時(shí)。概念解釋光譜學(xué)或者光譜分析是一組觀察方法，這些觀察方法根據(jù)光源(也可以是待分析的圖像)的光譜(顏色分解)來(lái)研究電磁輻射與物質(zhì)如何形成相互作用。研究在哪些頻率或波長(zhǎng)時(shí)物質(zhì)可以接收(吸收)或發(fā)出(發(fā)射)光子或者電磁波形式的能量?？梢越柚粋€(gè)或多個(gè)過(guò)濾實(shí)施顏色分解?？梢酝ㄟ^(guò)具有以下特征的攝像機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的成像方法其必須提供適于顏色過(guò)濾的圖像。所述系統(tǒng)可以是典型的RGB攝像機(jī)或者例如R3I攝像機(jī)。在所述R3I攝像機(jī)中，每4個(gè)像素設(shè)有一個(gè)紅色掩模，即僅僅接收紅色分量(選擇性的像素著色)。因此， 在僅僅觀察這些像素時(shí)得到紅色圖像，在觀察其他像素時(shí)得到灰度圖像。替代地，也可以使用具有兩個(gè)單目攝像機(jī)或者多個(gè)光路(具有不同過(guò)濾)的攝像機(jī)系統(tǒng)，或者也可以使用一個(gè)立體攝像機(jī)，其2個(gè)光路通過(guò)不同的過(guò)濾器。氣溶膠是一種由固態(tài)的或/和液態(tài)的懸浮顆粒和氣體構(gòu)成的混合物，這些懸浮顆?？梢允遣煌膩?lái)源。初級(jí)氣溶膠的顆粒大多來(lái)自機(jī)械過(guò)程或熱過(guò)程。在次級(jí)氣溶膠中，顆粒由氣態(tài)的物質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和/或通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)品在凝結(jié)核上的積聚形成。氣溶膠可以是天然有機(jī)成分(花粉、孢子、細(xì)菌)，天然無(wú)機(jī)成分(灰塵、精細(xì)粉塵、沙、煙、海鹽、水滴)，由人帶來(lái)的燃燒產(chǎn)物(煙、香煙的煙、廢氣、工業(yè)氣體、濃煙、煤煙或油煙(例如來(lái)自汽車排氣管)、灰燼或煙塵)或者由人制造的納米顆粒。概念“水汽凝結(jié)體(Hydrometeor)”是在氣象學(xué)術(shù)語(yǔ)中使用的、冷凝水(詞部分“Hydro”)所有形式的上位概念，這些冷凝水在大氣中進(jìn)行觀察(詞部分“Meteor”)，即水中的所有液態(tài)和冰凍的顆粒。大氣的其他固態(tài)的和液態(tài)的組成成分稱作氣溶膠，在這些組成成分組合時(shí)水不起作用或者至少幾乎不起作用。水汽凝結(jié)體的聚集是潮濕的蒸汽、水沫、凝結(jié)尾跡、霧、毛毛雨、雨、雨夾雪、云等等。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)提到氣溶膠時(shí)也要求保護(hù)水汽凝結(jié)體(或其聚集)。水汽凝結(jié)體是否與氣溶膠區(qū)分開或者是氣溶膠的子集，在文獻(xiàn)中有時(shí)是不一致的。在物理學(xué)中，振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為其他能量形式稱作衰減。這例如表現(xiàn)在信號(hào)、振動(dòng)或波的衰變。電磁波在大氣中衰減。在光吸收時(shí)，所接收的能量不僅轉(zhuǎn)化為熱量，而且可以由于其他機(jī)制——如熒光以及通過(guò)氣溶膠上的散射損失。在此，概念“吸收”和“衰減”具有類似的含義。相反，透射相應(yīng)于相反含義，即氣溶膠中光的(取決于頻率的)穿透性。(部分來(lái)源于在線維基百科)


在附圖中示出并且在以下說(shuō)明中詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出圖I :具有霧場(chǎng)景的由攝像機(jī)拍攝的圖像，圖2 :用于構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的方法(裝置)的框圖，圖3 :具有和沒(méi)有霧場(chǎng)景的譜分析，
圖4 :借助于根據(jù)本發(fā)明的霧識(shí)別進(jìn)行光控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中示出圖像101，如其可以由車輛中的攝像機(jī)在前方視野中拍攝的那樣?？煽吹骄哂徐F或者濃霧104的霧場(chǎng)景，車道標(biāo)記102延伸到所述場(chǎng)景中并且隨著距離的增大越來(lái)越不可見(jiàn)。光錐103在車輛附近實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的部分照明并且隨著距離的增大而實(shí)現(xiàn)霧104的照明，其中光由霧散射回來(lái)并且可以主要在眩目區(qū)域105中出現(xiàn)眩目。以視野邊界107定義了一個(gè)虛擬的線，直到所述虛擬的線照明是有意義的。在實(shí)際中，所述線由于霧的連續(xù)的光學(xué)特性而不能清晰地成像。根據(jù)本發(fā)明的方法的應(yīng)用例如可以限定在測(cè)量區(qū)域106 (感興趣的區(qū)域，R0I)的圖像部分上，所述圖像部分理想化地位于視野或明暗界限上或包含明暗界限。在圖2中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的方法(裝置)的結(jié)構(gòu)，其中基于可以提供圖像101的視頻攝像機(jī)K實(shí)施過(guò)濾F1，所述過(guò)濾給出具有所期望的顏色信息的(虛擬的)彩色圖像。在 此，F(xiàn)l在所述構(gòu)型中是優(yōu)選濾除不在紅色范圍中的頻率分量的過(guò)濾器。通過(guò)過(guò)濾Fl得到了所謂的紅色圖像，或者紅色分量?？蛇x地，應(yīng)用第二顏色過(guò)濾F2。但是，在所說(shuō)明的用于霧識(shí)別的實(shí)施方式中也適用原始的灰度圖像，從而不必須進(jìn)行第二顏色過(guò)濾。由兩個(gè)通過(guò)Fl或者F2求得的圖像可以分別求得同一參數(shù)P的值。所述參數(shù)尤其可以是測(cè)量區(qū)域106的像素在其相應(yīng)的顏色過(guò)濾Fl和F2或者僅僅在Fl中的平均亮度值。在此情況下，分別得出一個(gè)標(biāo)量值其代表平均亮度并且在比較V中用于分析處理，例如通過(guò)兩個(gè)標(biāo)量Me、Me的求差D以及檢驗(yàn)所述差超過(guò)還是低于某個(gè)閾值。在霧識(shí)別的情況中，當(dāng)灰度圖像的亮度的平均值與紅色圖像的亮度的平均值之間的差超過(guò)一個(gè)確定的值時(shí)，則假定存在霧。在此沒(méi)有示出差相對(duì)第二閾值的以上提到的檢驗(yàn)，但在此同樣可以實(shí)施。適當(dāng)?shù)拈撝颠x擇可以由經(jīng)驗(yàn)嘗試或者物理學(xué)考慮得出。如果現(xiàn)在已經(jīng)探測(cè)到霧，則負(fù)責(zé)用于光控制的控制設(shè)備S可以相應(yīng)地觸發(fā)大燈L。尤其是，如果出現(xiàn)了假定的眩目(即圖像中或者眩目區(qū)域105中的高亮度)，則必須檢驗(yàn)是否存在霧以及因此存在眩目并且不是照亮的場(chǎng)景(這又是所期望的)。在識(shí)別到霧時(shí)，例如可以停用遠(yuǎn)光燈和/或激活霧燈。在圖3中圖形化地示出了物理學(xué)關(guān)系。在子圖a)中示出了氙氣大燈的譜，其在藍(lán)色范圍中、即更高頻率或者更短波長(zhǎng)λ的范圍中的強(qiáng)度或者亮度I高于在低頻(紅色)范圍中?？梢越o所述譜分配所有頻率上的強(qiáng)度的平均值，這相應(yīng)于平均灰度值Me。根據(jù)本發(fā)明的紅色過(guò)濾可以如此構(gòu)造，使得其僅僅考慮譜帶R，即基本上濾除不在譜帶R中的所有頻率分量。也可以給所述譜帶R中的亮度值分配作為譜帶R中的所有頻率上的強(qiáng)度平均值的平均亮度值Mr。兩個(gè)譜亮度值Mg和Mk通過(guò)差D相區(qū)別。所述差根據(jù)霧的存在而變化，如以下示出的那樣。通過(guò)分析處理所述差能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的比較。替代地，也可以在這些平均亮度值之間形成商或者在發(fā)明中描述的其他組合。在子圖b)和d)中現(xiàn)在示出了在存在霧的情況下的場(chǎng)景的延續(xù)而在子圖c)和e)中示出了所述方法在沒(méi)有霧的情況下的延續(xù)。在子圖b)中示出了霧的譜傳輸特性，其中在低頻范圍、例如紅色范圍中出現(xiàn)較高的衰減(較小的透射率T)而對(duì)于較高的頻率出現(xiàn)較低的衰減。在子圖c)中示出了良好視野的平常情況，即沒(méi)有衰減。如果現(xiàn)在將所述吸收特性與子圖a)中的大燈譜卷積*，則得到在子圖d)和e)中示出的強(qiáng)度曲線，其中子圖e)中的曲線相應(yīng)于子圖a)中的原始曲線，因?yàn)闆](méi)有發(fā)生任何衰減(1/T)。在此不考慮由圖像主題或其他光源導(dǎo)致的影響。這些可以由于前進(jìn)運(yùn)動(dòng)期間的動(dòng)態(tài)圖像變化來(lái)平均。在子圖d)中示出了在進(jìn)行拍攝的攝像機(jī)的圖像中待確定的譜變化曲線，當(dāng)借助相應(yīng)于子圖a)的大燈在存在具有如子圖b)中的衰減特性的霧時(shí)拍攝圖像時(shí)。相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的方法由圖像求得在此實(shí)施的亮度Mg和Mk的平均值的確定。在子圖a)中對(duì)于大燈出現(xiàn)的(未受影響的)亮度平均值已經(jīng)由大燈已知的特性得出并且是已知的。因?yàn)槠湓谶\(yùn)行中可以不通過(guò)攝像機(jī)測(cè)量，所以其可以被存儲(chǔ)/配置用于分析處理以及改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的方法。在子圖d)與子圖a)相比平均值的差V的放大中可清楚地看出霧的效應(yīng)。 相反，在子圖f)中示出了在圖像中感覺(jué)到的譜分布，如其當(dāng)大燈的特性未知或者不具有占優(yōu)勢(shì)的譜分量或大燈沒(méi)有接通(例如在白天)時(shí)被測(cè)量的那樣。在此，雖然亮度的平均值的差V是可測(cè)量的，但可看到在應(yīng)用相應(yīng)大燈時(shí)差的增強(qiáng)或增大，如在子圖a)和d)中示出的那樣。通過(guò)具有已知特性的大燈的增強(qiáng)效果，例如可以更大地選擇用于霧識(shí)別的閾值，從而出現(xiàn)更少的錯(cuò)誤的霧識(shí)別。相反必須考慮，這些大燈可以起作用，使得在圖像中拍攝的無(wú)霧場(chǎng)景也可以增強(qiáng)地具有大燈的譜特性，這可能再次衰減所述效應(yīng)。但是，經(jīng)驗(yàn)研究已證實(shí)了這一優(yōu)點(diǎn)。在圖4中示出了一個(gè)流程圖，如其可以實(shí)現(xiàn)用于光控制，其中根據(jù)本發(fā)明的方法用于霧識(shí)別。從起始點(diǎn)401開始，所述起始點(diǎn)例如能夠以確定的時(shí)間間隔反復(fù)調(diào)取。也可以選擇性地使用在這里介紹的元件和測(cè)試，如同在流程中插入其他有意義的點(diǎn)或者改變流程的順序。實(shí)施視距確定402，其例如可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)例如檢驗(yàn)前方視距是否超過(guò)一個(gè)閾值，并且在超過(guò)時(shí)假設(shè)沒(méi)有霧存在410。例如可以通過(guò)其車道識(shí)別算法(車道探測(cè))來(lái)確定前方視距，當(dāng)車道(標(biāo)記)在足夠遠(yuǎn)的距離上仍可見(jiàn)時(shí)，所述視距足夠好。如果視距被認(rèn)為太小，則實(shí)施對(duì)比度確定403，其例如可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)實(shí)施梯度確定，其中灰度圖像中的平均梯度必須超過(guò)某個(gè)閾值。如果情況如此，則存在一個(gè)相應(yīng)的對(duì)比度，即考慮不存在霧410。如果盡管出現(xiàn)(自)眩目，則其可以由反射的標(biāo)志牌造成。因此，可以實(shí)現(xiàn)眩目的原因的區(qū)分。相反，如果對(duì)比度也過(guò)小，則此外可以實(shí)施光源識(shí)別404 (外部光源)并且在出現(xiàn)這樣的光源識(shí)別時(shí)檢驗(yàn)所述光源是否具有光暈或光輪。如果不是這種情況，即光源是清晰的并且明顯可見(jiàn)的，則得出不存在霧410。如果相反，則可以繼續(xù)應(yīng)用光譜學(xué)霧識(shí)別的根據(jù)本發(fā)明的方法405，所述方法如所描述的那樣可以識(shí)別不存在霧410或者存在霧406。直到所述步驟406已經(jīng)操作了用于霧識(shí)別的方法，隨后是用于光控制的方法。如果已經(jīng)識(shí)別到霧406,則夜間識(shí)別407檢驗(yàn)是否恰好是夜間，例如其方式是，光敏傳感器的光量超過(guò)一個(gè)確定的閾值。如果是白天，則不實(shí)施大燈調(diào)節(jié)或者調(diào)節(jié)的改變411，因?yàn)楫?dāng)燈光激活時(shí)這可能是駕駛員的有意期望/調(diào)節(jié)。
如果是夜間，則實(shí)施速度檢驗(yàn)408，所述速度檢驗(yàn)近似地表示安全換擋，使得在低速(<50km/h)時(shí)不進(jìn)行大燈調(diào)節(jié)411的改變、尤其是不進(jìn)行遠(yuǎn)光燈的激活。但如果達(dá)到或超過(guò)一個(gè)確定的最小速度，則應(yīng)在存在霧的情況下激活霧燈412。如果沒(méi)有識(shí)別到霧410，則例如可以在存在其他邊緣條件(例如沒(méi)有方向交通)時(shí)激活遠(yuǎn)光燈?？梢允乖谧R(shí)別到霧或者沒(méi)有識(shí)別到霧之間的快速變換去抖動(dòng)，從而大燈調(diào)節(jié) 不會(huì)一直改變或者開始閃爍。可以相應(yīng)地控制霧尾燈。
權(quán)利要求
1.用于借助于車輛的由攝像機(jī)(K)拍攝的至少一個(gè)圖像(101)來(lái)識(shí)別或密度確定或分類(405)氣溶膠(104)的方法，其特征在于， -在第一步驟中，由所述至少一個(gè)圖像借助第一顏色過(guò)濾(Fl)求得參數(shù)(P)的第一值， -在第二步驟中，不借助所述第一顏色過(guò)濾(Fl)或者借助第二顏色過(guò)濾(F2)求得同一參數(shù)(P)的第二值，所述第二顏色過(guò)濾與所述第一顏色過(guò)濾(Fl)不同， -比較(V)所求得的值，以及 -根據(jù)所述比較的結(jié)果(D)實(shí)施所述氣溶膠的識(shí)別(401，406)或密度確定或分類。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一顏色過(guò)濾(Fl)確定紅色分量(R，Μκ)，并且不借助第二顏色過(guò)濾(F2)地確定灰度分量(Me)。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)是像素的平均亮度值(M)或平均梯度。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)的比較(V)通過(guò)求差、求商、求方差或與灰度值分布信息的結(jié)合形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)求差形成所述比較(V)，并且通過(guò)至少兩個(gè)閾值比較形成結(jié)果的相關(guān)性，其中，當(dāng)超過(guò)較低的閾值并且低于較高的閾值時(shí)，識(shí)別或者分類所述氣溶膠。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于大燈照明(103)所述氣溶膠(104)，并且考慮所述大燈的譜特性(圖3a)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，使所述比較的結(jié)果(D)經(jīng)歷繼續(xù)進(jìn)行的第二比較，其中，在不存在氣溶膠的情況下實(shí)施與所述比較的預(yù)期結(jié)果的第二比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的超聲傳感器，其特征在于，實(shí)施所述大燈的譜與至少一個(gè)可能的氣溶膠(圖3b)的吸收特性的卷積(*)，以及據(jù)此識(shí)別(406)所述氣溶膠(104)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，僅僅在考慮所述圖像的一部分(106)的情況下求得所述參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲傳感器，其特征在于，如此選擇所述一部分(106)，使得在所述一部分中通過(guò)所述大燈(103)實(shí)現(xiàn)盡可能好的照明和/或相應(yīng)于轉(zhuǎn)向角跟蹤所述一部分和/或相應(yīng)于位于所述圖像(101)中的場(chǎng)景的表面拓?fù)湔{(diào)節(jié)所述一部分。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助其他數(shù)據(jù)(402，403，404)驗(yàn)證氣溶膠識(shí)別(405)的合理性。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的應(yīng)用，用于調(diào)節(jié)所述大燈(L)的照明距離或光分布(411，412)和/或激活或影響其他安全性功能/舒適性功能/駕駛員輔助功能或驅(qū)動(dòng)系功能。
13.用于借助于車輛的由攝像機(jī)(K)拍攝的圖像(101)來(lái)識(shí)別或密度確定或分類(405)氣溶膠(104)的裝置，其特征在于， -通過(guò)參數(shù)確定單元(P)由所述圖像中在第一步驟中借助第一顏色過(guò)濾器(Fl)求得第一值， -通過(guò)相同的參數(shù)確定單元(P)在第二步驟中不借助或借助第二顏色過(guò)濾器(F2)求得第二值，所述第二顏色過(guò)濾器與前述的顏色過(guò)濾器(Fl)不同， -比較器(V)比較在至少兩個(gè)步驟中求得的值，-根據(jù)所述比較的結(jié)果(D)實(shí)施所述氣溶膠的識(shí)別或密 度確定或分類(401，406)。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助光譜學(xué)來(lái)識(shí)別或密度確定或分類氣溶膠。在此，由車輛的攝像機(jī)拍攝圖像，其中，由至少一個(gè)圖像在第一步驟中借助第一顏色過(guò)濾求得參數(shù)的第一值，在第二步驟中不借助或者借助第二顏色過(guò)濾求得同一參數(shù)的第二值，所述第二顏色過(guò)濾與在前的顏色過(guò)濾不同，比較在至少兩個(gè)步驟中求得的值，以及根據(jù)所述比較的結(jié)果實(shí)施氣溶膠的識(shí)別或密度確定或分類。
文檔編號(hào)G01N21/53GK102782478SQ201180011836
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者S·文斯坦, T·埃爾根 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司