專利名稱：尤其在工具機中用于識別對比度過渡的圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于識別對比度過渡的圖像處理直。
背景技術(shù)：
在DE 10 2005 005 348 Al描述了一種機動車中的圖像處理裝置，通過它來確定 機動車在行駛路線中的位置，其中在離開額定軌跡時發(fā)出警告信號。此圖像處理裝置具 有攝像機，它產(chǎn)生行駛路線的模擬視頻信號，此視頻信號在分析單元中進行分析。此分 析單元包含帶微分器的濾波器，還包含門限電路，其中視頻信號為了識別對比度過渡在 微分器中進行微分，并且以這種方式產(chǎn)生的信號在門限電路中與參考值進行比較。如果 微分的信號高于所屬的參考值，則識別到對比度過渡，此對比度過渡表明超過了側(cè)面的 行駛路線標(biāo)記，緊接著產(chǎn)生警告信號。攝像機的使用是一筆很大的花費，因此相應(yīng)地制約了它的應(yīng)用可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，利用容易實現(xiàn)的措施提供成本低廉的圖像處理裝置。此目的按本發(fā)明借助權(quán)利要求1的前序部分得以實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求說明了適 宜的改進方案。按本發(fā)明的圖像處理裝置用于識別對比度過渡，其中優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域是工具 機，尤其是手持式工具機(例如手持式豎鋸)。借助此圖像處理裝置，可識別到機器應(yīng)該 跟隨的額定軌跡或額定路線，圖像處理裝置安裝在此機器中。在應(yīng)用于工具機中時，此 額定軌跡可以是待加工工件上的額定路線或輪廓路線，應(yīng)沿著此路線借助工具機的工具 來進行加工。相應(yīng)的，優(yōu)選的應(yīng)用在手持式具機中進行，其中原則上也可以考慮半固定 或固定的工具機。其它的應(yīng)用領(lǐng)域是機動車，尤其通過以下方式來檢測額定軌跡，即借助圖像處 理裝置來識別車道標(biāo)記。此外還可應(yīng)用在家用電器中，這些家用電器配屬于用于加工物 體的工具，例如電氣廚房機器，其中圖像處理裝置例如識別出切割線和鄰接區(qū)域之間的 對比度，并在與額定路線有偏差時產(chǎn)生警告信號，此警告信號被顯示到顯示器上，此外 還可用于將此設(shè)備關(guān)掉。用于識別對比度過渡的圖像處理裝置包含光學(xué)傳感單元，它構(gòu)造成數(shù)字的圖像 檢測單元，并產(chǎn)生以數(shù)字傳感信號為形式的行狀和列狀的數(shù)字圖像，它們被傳輸后置的 分析單元中。在此分析單元中對傳感信號進行分析，其中尤其求出信號變化，因為它們 表示拍攝的圖像上的對比度過渡，此對比度過渡用于識別額定軌跡或額定軌跡的離開。 尤其可考慮將數(shù)字?jǐn)z像機當(dāng)作數(shù)字圖像檢測單元，由于應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，并由于它的 任務(wù)是只需傳輸對比度，所以它可構(gòu)造得相對簡單。例如，相對較低的分辨率以及更低 的像素就足夠了。
由于質(zhì)量要求較低，所以也可以使用其它的數(shù)字圖像檢測單元，例如光學(xué)傳感 器(如鼠標(biāo)傳感器)或類似儀器。后置于數(shù)字 圖像檢測單元的分析單元要么可用于處理模擬的輸入信號，要么可 用于處理數(shù)字的輸入信號，其中原則上也考慮二選一或兩者都可行的實施方式，既可進 行模擬的信號處理，也可進行數(shù)字的信號處理。在信號進行模擬處理的情況下，分析單元具有數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，圖像檢測單 元的數(shù)字傳感信號作為輸入量可傳輸?shù)酱藬?shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器中，此數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器將數(shù) 字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。它們緊接著以已知的方式在分析單元中進行處理和分析，例如 在從屬于分析單元并后置于數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的微分器中，在此微分器中進行信號的微 分。通過信號的微分可強化亮度過渡，其表示對比度過渡。緊接著在同樣從屬于分析單 元的比較器中，可將在微分器中求出的信號與參考量進行比較，其中如果信號中的亮度 差別超過了參考值，則識別到對比度過渡。通過改變此參考值，可調(diào)節(jié)分析的敏感度。在進行數(shù)字分析的情況下，可取消數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，因為傳感信號已經(jīng)以數(shù) 字形式出現(xiàn)在光學(xué)的圖像檢測單元的輸出端上。在這種情況下，例如通過邏輯門(例如 與門)來在分析單元中進行處理和分析，其中由源自圖像檢測單元中的不同數(shù)字信號以 邏輯方式關(guān)聯(lián)，其中在存在著對比度過渡的情況下，邏輯關(guān)聯(lián)的結(jié)果必定相當(dāng)于確定的 值，或必須處于確定的正常范圍之內(nèi)。但原則上還可在微控制器中處理數(shù)字信號，來代 替邏輯門，此微控制器例如配備有改變中斷功能(Interrapt-on-change-Funktion)。最后， 也可通過所謂的截止濾波器(它可以是分析單元的組成部分)來分析接收的數(shù)字信號。在 各種情況下，通過分析單元中的分析可確定，在觀察的圖像部分內(nèi)是否產(chǎn)生了表示額定 軌跡的對比度過渡。在進行數(shù)字分析時，也可通過以下方式來調(diào)節(jié)敏感度，即屏蔽低值 位，這例如可通過三態(tài)寄存器中的相應(yīng)配置在硬件側(cè)上來實施，因此不需要額外的計算 消耗。


在其它的權(quán)利要求、附圖描述和附圖中得出其它優(yōu)點和適宜的實施方式。其 中圖1在透視圖中示出了構(gòu)造成手持式豎鋸的工具機，它配有用于識別額定路線 的圖像處理裝置，豎鋸的工具應(yīng)該跟隨此額定路線；圖2在示意圖中示出了車道的一部分，其具有不同強度的對比度和圖像處理裝 置的所屬信號；圖3通過模擬的分析單元來分析在數(shù)字?jǐn)z像機中產(chǎn)生的傳感信號；圖4在數(shù)字分析單元中分析數(shù)字的傳感信號。
具體實施例方式圖1所示的工具機1是指手持式豎鋸2，它在外殼3中具有電驅(qū)動電動機，用于 驅(qū)動構(gòu)造成鋸片8的工作工具7，其中鋸片8執(zhí)行按箭頭16所示的往復(fù)運動。此鋸片8 通過底板4進行引導(dǎo)，此底板4與外殼3相連并在加工時安放在待加工的工件5上。此 工件5設(shè)置有標(biāo)記9，它代表輪廓路線或額定路線，應(yīng)該沿著它通過豎鋸2進行加工。為了固定豎鋸2，在外殼3上設(shè)置有握把10，它通過開關(guān)11來執(zhí)行接通和關(guān)停。此鋸片8 固定在工具容納部12中。在外殼3的前方區(qū)域中設(shè)置有數(shù)字?jǐn)z像機18，通過它可檢測直接位于鋸片8前 面的工作區(qū)域。借助箭頭16標(biāo)出進給或工作方向，由數(shù)字?jǐn)z像機18檢測的區(qū)域在箭頭 6的方向上看相應(yīng)地位于鋸片8之前。此豎鋸2構(gòu)造成半自動化的工具，它除了電驅(qū)動電動機以外(它用于鋸片8的往 復(fù)運動)，還具有用于調(diào)節(jié)鋸片的其它執(zhí)行機構(gòu)13和14，因此鋸片在調(diào)節(jié)可能性的框架 內(nèi)可自動地跟隨工件5上的額定路線9。第一執(zhí)行機構(gòu)13在外殼3的上部中位于工具容 納部12上方，可使鋸片8圍繞著鋸片縱軸線按箭頭15進行旋轉(zhuǎn)或擺轉(zhuǎn)。第二執(zhí)行機構(gòu) 14位于豎鋸2的下方區(qū)域中，可使鋸片8橫向于進給方向6進行平移的和/或旋轉(zhuǎn)的運 動，因此可調(diào)節(jié)鋸片的擺動運動。豎鋸2中的所有執(zhí)行機構(gòu)，即電驅(qū)動電動機以及兩個執(zhí)行機構(gòu)13、14都通過閉 環(huán)或開環(huán)控制單元17的控制信號進行控制，此閉環(huán)或開環(huán)控制單元17作為輸入端接收數(shù) 字?jǐn)z像機18的信號，或從接收到信號中產(chǎn)生控制信號，用于對驅(qū)動電動機或執(zhí)行機構(gòu)進 行加載。通過數(shù)字?jǐn)z像機18 (它是傳感裝置)、閉環(huán)或開環(huán)控制單元17、起致動器作用 的執(zhí)行機構(gòu)13和14以及驅(qū)動電動機，形成了封閉的控制回路。在豎鋸的運行過程中，通過數(shù)字?jǐn)z像機18探測額定路線9，此額定路線9標(biāo)在工 件5的上表面上。此數(shù)字?jǐn)z像機18與閉環(huán)或開環(huán)控制單元17 —起構(gòu)成圖像處理裝置， 用于在額定路線9和工件5的鄰接區(qū)域之間進行對比度過渡識別。替代作為數(shù)字?jǐn)z像機，也可以使其它的光學(xué)圖像檢測單元，它構(gòu)造成數(shù)字的并 提供相應(yīng)數(shù)字信號。這種額外的數(shù)字傳感器示例性地用參考標(biāo)記19來表示。圖2示出了豎鋸的工作區(qū)域的一部分，其直接位于鋸片的前面。此工作區(qū)域位 于待加工工件5的上表面上，其中表示工具的額定路線的標(biāo)記用參考標(biāo)記9表示。相對 于工件5的緊鄰的周圍區(qū)域，此額定路線9具有強烈的對比度。此外，在工件5的上表面上具有與額定路線9平行的條紋30，此條紋30相對于 工件5的上表面的周圍區(qū)域具有比額定路線9更低的對比度。此條紋30例如指工件表面 中的干擾，它也可以是指陰影或類似情況。下面借助額定路線9和條紋30的不同對比 度，描述了功能原理。此工作區(qū)域由數(shù)字圖像檢測單元拍攝，它提供各種不同的信號，它們在分 析單元中進行處理和分析。一方面借助YO(LSB)至Y7(MSB)代表在一行內(nèi)的位值 (Bitwertigkeit)，另一方面借助數(shù)字1至95代表不同的列，數(shù)字的圖像檢測單元提供數(shù)字 的、行狀和列狀的柵格，其中每個柵格位置都被值“0”或值“1”占據(jù)?！?”在此 指已識別的對比度，“0”可以指未探測到對比度。額定路線9由于在整個寬度上具有 相對強烈的對比度，于是在所有Y值處配屬值“1”。相反，條紋30只在Y值Y0、Yl 和Y2中配屬于值“1”。相反，其余的Y值Y3至Y7是值“0”。 圖3示出了由圖2求出的數(shù)據(jù)記錄，它輸入到模擬工作的分析單元31中。此分 析單元31尤其是閉環(huán)或開環(huán)控制單元17的組成部分(圖1)。按照圖3，分析單元31包括處理器或鎖存器32、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器33以及微分 器34。傳輸?shù)椒治鰡卧?1中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字_模擬轉(zhuǎn)換器33中轉(zhuǎn)換成模擬信號，此模擬信號緊接著在后置的微分器34中進行微分。在微分的過程中，在信號曲線發(fā)生變化 時會強化差別，然而不變的信號在微分時不會提供輸出值。因此，獲得了用“狀態(tài)”表 示的信號曲線，它分別在條紋30或額定路線9與工件表面的直接相鄰的區(qū)域之間的過渡 區(qū)域中具有變幅(Ausschlag)。因為條紋30的對比度小于額定路線9的對比度，所以從屬 于條紋30的變幅相應(yīng)地小于從屬于額定路線9的變幅。通過比較器(來自微分器34的 信號傳輸?shù)奖容^器中，并且比較器同樣是分析單元的一部分)能以下述方式分析信號， 即通過確定變幅是足夠大到能夠識別為配屬給額定路線的對比度。相反如果信號較小， 則對比度也相應(yīng)地更小，并可相應(yīng)地確定此對比度不屬于額定路線。
圖4示出了分析單元31的另一實施例，但它與圖3的區(qū)別在于，不是在模擬的 基礎(chǔ)上工作，而是在數(shù)字的基礎(chǔ)上工作。分析單元31替代地要么具有邏輯門35，要么具 有微控制器36。此邏輯門示例性地構(gòu)造成與門，如果所有的Y值都占據(jù)值“1”，則此 與門只導(dǎo)致結(jié)果“1”。因為這一點關(guān)于條紋30不是這種情況，邏輯門35為條紋30提 供結(jié)果值“0”，相反為額定路線9提供結(jié)果值“1”，因為額定路線的所有Y值也占據(jù) 值“1”。以這種方式，可在足夠的對比度(關(guān)于額定路線9)和不充分的對比度(關(guān)于 條紋30)之間進行微分。在構(gòu)造成微控制器36時，信號被加工成數(shù)字的方式。因此可預(yù)先設(shè)定參考值， 其中通過參考值的大小來調(diào)節(jié)靈敏度。作為另外的可能性，也可考慮具有截止濾波器的數(shù)字分析單元31。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，用于尤其在工具機(1)中識別對比度過渡，其具有光學(xué)傳感單 元，它的傳感信號可傳輸?shù)椒治鰡卧?31)中，在此分析單元(31)中可求出用于識別對比 度過渡的信號變化，其特征在于，光學(xué)的傳感單元構(gòu)造成數(shù)字的圖像檢測單元(18)，它 的數(shù)字傳感信號在分析單元(31)中進行處理。
2.按權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于，數(shù)字的圖像檢測單元是數(shù)字?jǐn)z像 機(18)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的圖像處理裝置，其特征在于，分析單元(31)具有數(shù)字-模 擬轉(zhuǎn)換器(33)，在此數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(33)中可將數(shù)字傳感信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
4.按權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，其特征在于，分析單元(31)具有后置于數(shù) 字-模擬轉(zhuǎn)換器(33)的微分器(34)。
5.按權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其特征在于，微分器(34)配有比較器，通過 此比較器可將在微分器(34)中求出的信號與參考量進行比較。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的圖像處理裝置，其特征在于，分析單元(31)包 括邏輯門(35)，在此邏輯門(35)中分析數(shù)字的傳感信號。
7.按權(quán)利要求1至6中任一項所述的圖像處理裝置，其特征在于，分析單元(31)具 有微控制器(36)，在此微控制器(36)中分析數(shù)字的傳感信號。
8.按權(quán)利要求1至7中任一項所述的圖像處理裝置，其特征在于，分析單元(31)具 有截止濾波器，在此截止濾波器中分析數(shù)字的傳感信號。
9.按權(quán)利要求1至8中任一項所述的圖像處理裝置，其特征在于，在配屬于數(shù)字傳感 信號的分析單元(31)中以可調(diào)節(jié)的方式屏蔽低值位。
10.一種用于運行按權(quán)利要求1至9中任一項所述的圖像處理裝置的方法，其中應(yīng)用 了對比度過渡識別來探測額定軌跡。
全文摘要
一種用于識別對比度過渡的圖像處理裝置，其具有數(shù)字的圖像檢測單元作為光學(xué)的傳感單元，它的數(shù)字傳感信號在分析單元中進行處理。
文檔編號G06T7/00GK102027506SQ200980117114
公開日2011年4月20日 申請日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者J·普拉策, T·科德, W·尼森 申請人:羅伯特.博世有限公司