專利名稱：借助自動的攝像機(jī)系統(tǒng)采集多個圖像的圖像采集方法以及所述攝像機(jī)系統(tǒng)的所屬圖像采 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明由用于車輛的攝像機(jī)系統(tǒng)出發(fā)。
技術(shù)背景
用于車輛的攝像機(jī)系統(tǒng)采集圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)可以用于多種應(yīng)用，用于距離警告、用于交通標(biāo)志識別以及用于駕駛員的視覺支持——例如借助平視顯示器。已知的是，這樣的系統(tǒng)用于拍攝駕駛員的視角中的周圍環(huán)境。在夜間行駛的情況下，對面的前大燈和反光干擾很大。在EP 0 490 029 A2中描述了借助激光器掃描周圍環(huán)境并且使用反射的激光進(jìn)行成像。為了分離由激光器發(fā)射的光和對面車輛的光，使用偏振濾光鏡。因此，主動的掃描基于發(fā)射具有固有的偏振特征的激光并且通過偏振對光進(jìn)行“編碼”。使用偏振濾光鏡在接收光信號時區(qū)分和分離“編碼的”發(fā)射光和不是來自于激光器的光。主動的激光掃描一方面意味著在使用的光學(xué)裝置和使用的光發(fā)射器方面的顯著耗費，另一方面意味著開銷較大的后續(xù)信號處理，因為激光器在時間上僅僅產(chǎn)生單個的光點，并且這些光點必須被接合成一個圖像。此外在主動的激光掃描中存在通過高強(qiáng)度可能引起眼睛損傷的問題，或者當(dāng)使用具有低強(qiáng)度的激光器時作用范圍小的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提出用于自動的攝像機(jī)系統(tǒng)的圖像采集方法和圖像采集裝置，其能夠通過簡單的方式抑制干擾信號并且不要求復(fù)雜的或者高成本的部件。本發(fā)明能夠在不使用主動的照明系統(tǒng)的情況下抑制干擾。本發(fā)明可以借助簡單的光學(xué)結(jié)構(gòu)和價格有利的組件實現(xiàn)。此外，可以通過簡單的改動來改裝已知的攝像機(jī)系統(tǒng)，以實現(xiàn)本發(fā)明。除了簡單得多的實現(xiàn)以外，通過本發(fā)明可以由采集到的圖像數(shù)據(jù)獲得附加的圖像信息，這些圖像信息超出已知視頻系統(tǒng)的通常的亮度信息。本發(fā)明能夠通過簡單的方式實現(xiàn)所成像的周圍環(huán)境的偏振度分布的表示。所述表示提供周圍環(huán)境特征的附加信息并且可以與直接由攝像機(jī)采集到的圖像數(shù)據(jù)組合，以便由此獲得具有更高信息量的周圍環(huán)境表示。尤其是在夜間行駛的情況下，通過偏振度分布的表示或通過與偏振有關(guān)的圖像采集可以推斷出所成像的物體的特征，其中，尤其可以根據(jù)偏振來識別例如通過潮濕的車道表面引起的前大燈燈光的反射或反光。一方面這可以推斷出物體自身的特征或識別物體，另一方面可以例如通過減弱或者遮暗識別到的并且不期望的反射來操縱相應(yīng)的圖像區(qū)域。本發(fā)明所基于的概念是，在采集表示一個共同的物體的圖像時，提取偏振信息，其方式是，在與偏振有關(guān)的不同的拍攝條件下拍攝兩個圖像并且由在比較不同拍攝條件的圖像時得到的亮度信息差別推斷出物體或者物體的區(qū)段或者物體的圖像 點的偏振方向和 /或偏振度。通過透過不同偏振角的偏振濾光鏡來拍攝圖像，或者通過透過至少一個偏振濾光鏡拍攝至少一個圖像和在不通過偏振濾光鏡進(jìn)行濾光的情況下拍攝一個圖像，實現(xiàn)具有與偏振有關(guān)的不同拍攝條件的圖像拍攝。如果透過偏振濾光鏡拍攝多個圖像，則這些圖像具有不同的偏振方向。因此，將透過不同偏振方向的偏振濾光鏡拍攝圖像以及透過一個 (或多個)偏振濾光鏡拍攝一個圖像和在無偏振濾光的情況下拍攝至少一個圖像同樣視為與偏振有關(guān)的拍攝條件。因此，通過不同的偏振角以及通過透過偏振濾光鏡和無偏振濾光鏡的圖像拍攝得到不同的拍攝條件。因此，拍攝條件的不同在于在相應(yīng)地拍攝單個圖像時使用的相應(yīng)偏振角，或者透過偏振濾光鏡的拍攝相對于在不使用偏振濾光鏡的情況下的拍攝。圖像不必須相同，但是所有待相互比較的圖像涉及至少一個共同的物體或者至少一個共同的物體區(qū)段。

取代如在現(xiàn)有技術(shù)中建議的那樣主動地照明周圍環(huán)境以及拍攝反射的光，本發(fā)明以被動的方式使用一個共同的物體的兩次或者多次成像，以便同樣地并且以不同的偏振角或者共同以不同的拍攝條件(也包括在使用濾光鏡的情形下的拍攝和在不使用濾光鏡的情形下的拍攝)對各成像進(jìn)行濾光。通過比較以與偏振有關(guān)的不同拍攝條件、即以不同的偏振角實施的拍攝或者在使用和不使用偏振濾光鏡的情況下相同物體的拍攝，獲得與偏振有關(guān)的信息。因為根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置自身不直接基于發(fā)光，所以可以使用簡單的并且廉價的被動系統(tǒng)。尤其是可以不使用主動的照明。在此，本發(fā)明所使用的被動照明尤其是通過外部光源的照明，其既不必發(fā)出偏振光也不必產(chǎn)生由確定的方向入射的光，而僅僅用于周圍環(huán)境的照明。因此機(jī)動車的通常的前大燈燈光已經(jīng)足夠，從而僅僅對于攝像機(jī)系統(tǒng)而言不必設(shè)置附加的光源。根據(jù)本發(fā)明，提出一種圖像采集方法，其中，在與偏振有關(guān)的不同拍攝條件下借助一個攝像機(jī)系統(tǒng)采集至少兩個圖像。這些圖像表示一個共同的物體。這些圖像基本上對準(zhǔn)相同的方向，并且分別采集到的圖像包括至少一個圖像區(qū)段(物體位于其中)，所述至少一個圖形區(qū)段表示同一物體。所述同一物體的表示對于兩個圖像而言可以是不同的，例如兩個圖像可以從不同的視角檢測所述同一物體(即同一圖像區(qū)段)，這些圖像可以是相對移動的，或其組合。除移動以外還可以提供圖像的其他畸變，這些畸變對于這些圖像而言是不同的，從而僅僅存在以下前提這些圖像分別具有一個相應(yīng)于同一物體或者同一物體區(qū)段的區(qū)段，其中，圖像和尤其是其上表示物體或者物體區(qū)段的區(qū)段可以是不同畸變的，例如通過不同的視角、通過移動或者通過其他的畸變。因此，根據(jù)本發(fā)明采集至少兩個圖像，以不同的偏振角對所述至少兩個圖形進(jìn)行濾光，或者對一組圖像進(jìn)行濾光而對另一組不進(jìn)行濾光，在兩種變型中在濾光之后將所述至少兩個圖形組合成一個共同的表示。通過所述組合可以從圖像中提取偏振信息。例如對于一個借助偏振濾光鏡進(jìn)行濾光的圖像的一個圖像點，可以獲取強(qiáng)度、即亮度，并且將所述強(qiáng)度與另一個圖像的相應(yīng)的點的亮度值進(jìn)行比較，其中，已經(jīng)以另一偏振角對所述另一個圖像進(jìn)行濾光或者沒有對所述另一個圖像進(jìn)行濾光。如果比較不同偏振方向的圖像，則對于非偏振的圖像點沒有差別，相反所述一個圖像上通過不同的偏振角偏振的圖像點包含與所述另一個圖像上不同的強(qiáng)度。如果比較經(jīng)濾光的圖像與未經(jīng)濾光的圖像，則未經(jīng)濾光的圖像的非偏振的圖像點的強(qiáng)度或亮度預(yù)期是相應(yīng)的經(jīng)濾光的圖像的相應(yīng)圖像點的強(qiáng)度或亮度的兩倍。因為通常以非偏振的光來照明周圍環(huán)境，所以可以在以不同的角度進(jìn)行濾光的圖像的情況下由高偏振度、即由不同圖像的圖像點的較大強(qiáng)度差別以及在經(jīng)濾光地和未經(jīng)濾光地拍攝相同的周圍環(huán)境區(qū)段時與所預(yù)期的雙倍強(qiáng)度存在較大偏差的情況下推斷出周圍環(huán)境光經(jīng)歷了偏振。尤其是在具有平的角度的反射時出現(xiàn)這種反射。由此可以識別相應(yīng)于反射的圖像點或者圖像區(qū)段，并且可以尤其濾除、減弱或者遮暗所述反射，因為尤其是在夜間行駛時具有反射的圖像區(qū)域起干擾作用。因此，組合尤其由以下圖像點或者圖像區(qū)域的亮度值的求差組成所述圖像點或者圖像區(qū)域?qū)儆诓煌膱D像、已經(jīng)以不同的偏振方向濾光，但屬于相同的物體或相同的物體點。此外組合尤其在于，由以下圖像點或圖像區(qū)域的亮度值的求差來確定與假定減半的強(qiáng)度的偏差所述圖像點或圖像區(qū)屬于不同的圖像，在使用和不使用偏振濾光鏡的情況下采集，但屬于相同的物體或相同的物體點。原則上，其他類型的組合也是可能的，其中，所述組合包括比較不同圖像的圖像點，這些圖像涉及相同的物體點或相同的物體或者相同的物體區(qū)段。

物體一般指由攝像機(jī)檢測的周圍環(huán)境，其基于機(jī)動車領(lǐng)域中的應(yīng)用尤其可以包括諸如車道特征、車輛、固定的物體和交通標(biāo)志的物體。尤其是車道路面、車道路面的反光物體(小水坑等)、對面前大燈的反射等同樣稱作物體。共同的物體尤其指由不同的透視角度但以至少部分重疊的視野檢測到的物體。這尤其在立體圖像檢測時是重要的，其中，以彼此間隔開的攝像機(jī)來觀察周圍環(huán)境，這些攝像機(jī)對準(zhǔn)一個共同的區(qū)域并且因此能夠檢測深度信息，以便隨后借助彩色顯示器在所示出的圖像中重現(xiàn)所述深度信息。因此，借助于自動的攝像機(jī)系統(tǒng)采集多個圖像并且對所述多個圖像(中的至少一個)進(jìn)行濾光，其中，所述多個圖像涉及一個共同的物體(即一個至少部分重疊的成像區(qū)域)，并且在采集時借助至少一個偏振濾光鏡對所述共同的物體的圖像進(jìn)行濾光。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，偏振濾光鏡(相對于攝像機(jī))固定地設(shè)置在攝像機(jī)和物體之間，并且系統(tǒng)的至少一個另外的攝像機(jī)不具有偏振濾光鏡。替代地，攝像機(jī)裝配有具有缺口的、可運動的、例如可旋轉(zhuǎn)的偏振濾光鏡，其中，通過運動或者濾光鏡的缺口或者偏振濾光的區(qū)段位于攝像機(jī)前面，這樣根據(jù)偏振濾光鏡的(變化的)位置采集經(jīng)濾光的或者未經(jīng)濾光的圖像。為了使具有缺口的偏振濾光鏡運動，可以使用與用于以下描述的連續(xù)的偏振濾光鏡相同的機(jī)構(gòu)。根據(jù)另一實施方式，至少一個偏振濾光鏡對于多個圖像具有不同的偏振角，從而例如可以隨后比較這些圖像。在濾光之后將所述多個圖像組合成一個共同的表示。所述組合尤其不僅包括求差，而且一般包括圖像或其亮度值的比較，由此產(chǎn)生偏振信息。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，至少一個偏振濾光鏡包括旋轉(zhuǎn)的偏振濾光鏡，從而在采集時通過旋轉(zhuǎn)的偏振濾光鏡對圖像進(jìn)行濾光。偏振濾光鏡圍繞垂直于一個平面的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述偏振濾光鏡在所述平面內(nèi)延伸。在此例如由同一攝像機(jī)依次拍攝圖像。因為攝像機(jī)屬于自動的攝像機(jī)系統(tǒng)，所以通過機(jī)動車的運動得到依次拍攝的圖像之間的差別。因為在拍攝圖像的時刻之間的持續(xù)時間內(nèi)偏振濾光鏡已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了一個角度，所以以不同的偏振角(或者在另一實施方式中，在使用或不使用偏振濾光鏡的情況下)采集前后相繼的圖像。因此，所述多個圖像在它們相應(yīng)的拍攝時刻方面不同，并且例如在向前運動的情況下相對移動(以及附加地根據(jù)拍攝光學(xué)器件而不同地畸變)。根據(jù)一個替代的實施方式(其在必要時可以與以上所述的實施方式組合)，從至少兩個不同的視角采集圖像。因此，以兩個在側(cè)向上彼此錯開的攝像機(jī)實施采集，所述攝像機(jī)對準(zhǔn)相同的方向，從而它們成像由兩個攝像機(jī)檢測的區(qū)段。因此，位于重疊的圖像區(qū)段中的共同的物體由兩個攝像機(jī)以不同的視角以及以不同的偏振方向的偏振濾光鏡檢測，或者由兩個攝像機(jī)以不同的視角檢測，其中，攝像機(jī)中的僅僅一個攝像機(jī)具有偏振濾光鏡。因此，根據(jù)所述實施方式這些圖像一般尤其在視角上、即在成像一個共同的物體時所使用的檢測方向上不同。這樣的立體攝像機(jī)系統(tǒng)包括兩個攝像機(jī)，所述兩個攝像機(jī)根據(jù)本發(fā)明用于以不同的視角采集圖像。以所述兩個攝像機(jī)通過設(shè)置在不同位置(例如在側(cè)向上彼此錯開)的攝像機(jī)的定向來采集圖像，其中，這些攝像機(jī)具有一個重疊的圖像區(qū)段。所述重疊的圖像區(qū)段用于共同的物體的成像。因此，所述共同的物體至少部分位于所述重 疊的圖像區(qū)段中，以便可以在相同的物體或者相同的物體區(qū)段的不同的偏振角的情況下以不同的視角采集不同的圖像。每個攝像機(jī)采集一個圖像，所述圖像是通過偏振濾光鏡濾光的。由偏振濾光鏡、優(yōu)選每個攝像機(jī)的一個濾光鏡(如果所述攝像機(jī)裝配有濾光鏡)實施濾光，其中，不同攝像機(jī)的偏振濾光鏡具有不同的偏振角(或者至少一個攝像機(jī)不具有偏振濾光鏡，而至少一個另外的攝像機(jī)具有偏振濾光鏡)。在此，相應(yīng)的偏振角、即相應(yīng)的偏振濾光鏡相對于攝像機(jī)固定。因此，攝像機(jī)內(nèi)的成像平面相對于偏振濾光鏡是固定的，攝像機(jī)通過所述偏振濾光鏡采集圖像(如果所述攝像機(jī)裝配有偏振濾光鏡)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，圖像采集方法包括對于圖像的多個圖像點或圖像區(qū)域分別確定相應(yīng)的偏振方向和/或偏振度。因此，對于各個圖像點、圖像點組、尤其是彼此相鄰的圖像點的組或者對于圖像區(qū)域?qū)嵤┢穹较蚝?或偏振度。如果具有類似強(qiáng)度的圖像點彼此相鄰并且相對于周圍的圖像點具有一個最小強(qiáng)度差別，則例如可以將這些圖像點分為一組。于是例如可以定義相應(yīng)于反射的前大燈燈光并且表現(xiàn)為亮斑的圖像區(qū)域?？梢酝ㄟ^不同偏振方向和相同物體區(qū)段的圖像點(或者圖像點組或者圖像區(qū)域) 的強(qiáng)度(或者它們的平均值)的比值來確定偏振方向?？梢酝ㄟ^簡單的方式通過檢測到的強(qiáng)度的商、兩個偏振方向之間的角度差和相應(yīng)的三角關(guān)系計算偏振方向、即偏振橢圓的主方向。例如在角度差為90°的情況下通過以下方程給出偏振方向α tan α =指其中，I1和I2是不同圖像(即也是不同偏振角)的圖像點的相應(yīng)的強(qiáng)度。以相同的方式通過相應(yīng)強(qiáng)度的組合、即通過強(qiáng)度差與強(qiáng)度和的商的數(shù)值得到偏振度P，其中，強(qiáng)度是指將涉及相同的物體點或者相同的物體區(qū)段但相差90°的偏振角濾光的圖像的不同強(qiáng)度。同樣也可以通過經(jīng)濾光的圖像點的強(qiáng)度的和來確定原始入射的光的強(qiáng)度。如果在組合時比較通過偏振濾光鏡采集的圖像與未經(jīng)濾光的圖像，則比較經(jīng)濾光的圖像的雙倍強(qiáng)度與未經(jīng)濾光的圖像的單倍強(qiáng)度，以便識別指明偏振效果的偏差。所述組合包括或者在比較強(qiáng)度、檢測圖像、(比較前的)圖像預(yù)處理時電子地減小未經(jīng)濾光的圖像的強(qiáng)度；或者借助于非偏振的3dB濾光鏡(即借助于與極性無關(guān)地將強(qiáng)度減小一半的遮暗濾光鏡)遮暗，以便將如此遮暗的圖像與經(jīng)偏振濾光的圖像比較；或者將經(jīng)偏振濾光的圖像的強(qiáng)度加倍，以便實施強(qiáng)度的比較。替代遮暗裝置(如遮暗濾光鏡)，不具有偏振濾光鏡的一個或多個攝像機(jī)可以設(shè)有相應(yīng)于具有偏振濾光鏡的攝像機(jī)的靈敏度一半的靈敏度。在本發(fā)明的上下文中， “濾光”僅理解為借助于偏振濾光鏡的濾光，因此將借助于非偏振的遮暗濾光鏡的濾光稱作 “遮暗”。因此，概念“不濾光”表示在不具有偏振濾光鏡的情況下的拍攝，其中，但這不排除將強(qiáng)度遮暗到一半。 如已經(jīng)提到的，尤其是通過平的面上的反射產(chǎn)生強(qiáng)的偏振度，非偏振的光以銳角照射到所述面上。因此，典型的應(yīng)用是識別和消除車道表面的反光。此外，偏振方向給出關(guān)于反光的物體位于什么位置的信息。例如在水平的反光面的情況下(例如小水坑)得到基本上垂直偏振的并且其水平分量相對較小的光反射。因此，也可以使偏振角與攝像機(jī)相對于水平線的傾斜關(guān)聯(lián)，以便因此通過典型的方式減弱共同的圖像中的垂直偏振的物體或者在圖像中識別垂直偏振的物體。為了可以識別與周圍環(huán)境相關(guān)聯(lián)的絕對偏振方向，即豎直的或者水平的偏振方向，使至少一個偏振濾光鏡的偏振角與偏振濾光鏡的絕對位置關(guān)聯(lián)或者使攝像機(jī)與環(huán)境關(guān)聯(lián)，例如通過檢測水平線和偏振角之間的角度或者重力(豎直)相對于偏振角的方向。因為與環(huán)境相關(guān)聯(lián)的偏振角與另一偏振濾光鏡的偏振角之間的差別是已知的，所以可以通過加上與絕對方向的角度差來推出所述另一偏振角的絕對位置。此外，也可以使不同的偏振濾光鏡的偏振角分別與環(huán)境、即與環(huán)境的水平線或者與機(jī)動車的位置或者與重力方向相關(guān)聯(lián)。如已經(jīng)提到的，可以將相應(yīng)于相同的物體區(qū)段或者同一物體位置的各圖像點在其強(qiáng)度方面相關(guān)聯(lián)，以便確定偏振方向和/或偏振度。此外，可以在其強(qiáng)度方面比較圖像點的組或者區(qū)域，其中，例如通過平均或者通過其他統(tǒng)計組合來產(chǎn)生圖像組的強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^比較圖像點的強(qiáng)度來實現(xiàn)多個圖像點的分組，這些圖像點的強(qiáng)度被組合用于隨后的分析處理，其方式例如是，借助于閾值來區(qū)分彼此相鄰的、具有相似強(qiáng)度的圖像點與具有顯著不同的強(qiáng)度的圖像點。以相同的方式可以借助于預(yù)給定的形狀的檢測實現(xiàn)圖像點的分組。在此，預(yù)給定確定的、待識別的形狀，例如反射條紋的典型形狀或者典型的反射圖案的輪廓，以便可以由此檢測可能反射的物體。隨后可以通過隨后的偏振度(或偏振方向)的檢測由識別到的形狀的圖像點推斷出光學(xué)特征，其中，尤其是首先在其形狀方面識別干擾的反射，以及可以基于高的偏振度將其辨別為干擾。因為對于物體的類型、即干擾物或非干擾物而言單單形狀不一定是唯一的，因此可以通過本發(fā)明的檢測到的形狀的偏振度的研究獲得以下方面的可靠性其涉及干擾而不涉及僅僅具有干擾物的大致形狀并且因此由形狀識別錯誤地分配給干擾物的組的非干擾物。因此，根據(jù)另一實施方式抑制以下多個圖像點、圖像區(qū)域或單個圖像點其具有高出預(yù)給定的閾值一個最小差值或者高于由一個(共同的)圖像區(qū)段得到的偏振度的平均值的偏振度。因此，閾值可以是固定地預(yù)給定的，或者可以適應(yīng)于采集到的圖像?？梢酝ㄟ^以下方式實施因此分配給干擾物的圖像點的抑制遮暗圖像點、替代圖像點、切除圖像點或者標(biāo)記圖像點或者其輪廓，以便或者向駕駛員提供去干擾的圖像或者向駕駛員提供其中標(biāo)記了通過其偏振度檢測到的干擾物的圖像。為了實施本發(fā)明和根據(jù)本發(fā)明的圖像采集方法，根據(jù)本發(fā)明提出一種自動的攝像機(jī)系統(tǒng)的圖像采集裝置，其具有至少一個攝像機(jī)和一個偏振濾光鏡裝置。偏振濾光鏡裝置提供一個偏振角或者不同的偏振角，即或者按時間順序的不同的偏振角、按時間順序的經(jīng)濾光的和未經(jīng)濾光的圖像，或者同時通過多個偏振濾光鏡在其取向方面不同的偏振濾光鏡，或者同時借助不是全部裝配有偏振濾光鏡的多個攝像機(jī)的經(jīng)濾光的和未經(jīng)濾光的圖像。優(yōu)選對于每個偏振角設(shè)有一個攝像機(jī)，其對準(zhǔn)一個規(guī)定所述偏振角的偏振濾光鏡。所述攝像機(jī)在其圖像采集方面并且因此在其敏感區(qū)域方面對準(zhǔn)周圍環(huán)境，以便采集表示一個共同的物體的多個圖像。在多個攝像機(jī)的情況下這通過以下方式實現(xiàn)這些攝像機(jī)提供一個至少部分共同的圖像區(qū)段。優(yōu)選地，這些攝像機(jī)對準(zhǔn)一個共同的點。當(dāng)依次建立多個圖像時，可以設(shè)有一個向前定向的攝像機(jī)，由此可以借助相同的攝像機(jī)建立不同的圖像，這些不同的圖像由于攝像機(jī)系統(tǒng)相對于周圍環(huán)境的運動而不同。因此，不管是一個還是多個攝像機(jī)，在每個攝像機(jī)前面設(shè)有恰好一個偏振濾光 鏡，或者不在每個攝像機(jī)前面但在至少一個攝像機(jī)前面設(shè)有恰好一個偏振濾光鏡，其中，在使用多個偏振濾光鏡時這些偏振濾光鏡分組為偏振濾光鏡裝置。偏振濾光鏡裝置因此設(shè)置在共同的物體和至少一個攝像機(jī)之間。為每個攝像機(jī)(或者為至少一個攝像機(jī)但不為所有攝像機(jī))設(shè)有一個偏振濾光鏡，其設(shè)置在攝像機(jī)和物體之間。此外，圖像采集裝置包括組合裝置，其與所述一個攝像機(jī)或與所述多個攝像機(jī)連接。所述組合裝置被配置用于使表示一個共同的物體并且因此具有至少重疊的圖像區(qū)域的不同圖像(即在時間上不同的或者在其視角方面不同的圖像)彼此對準(zhǔn)并且彼此疊置。將不同的圖像彼此疊置，以使所表示的共同的物體或者物體區(qū)段一致。如果圖像彼此相對移動，則通過組合裝置補(bǔ)償所述移動，其方式是，所述組合裝置被配置用于檢測圖像的確定的特征并且將不同圖像的特征分配給相同的物體或者相同的物體位置。在使用立體攝像機(jī)系統(tǒng)的情況下，通過為此配置的組合裝置來組合以不同的投射角拍攝的圖像。由此，組合裝置設(shè)有圖像數(shù)據(jù)輸出端或視頻數(shù)據(jù)輸出端，在所述圖像數(shù)據(jù)輸出端或視頻數(shù)據(jù)輸出端上輸出經(jīng)補(bǔ)償?shù)膱D像的共同表示。在使用旋轉(zhuǎn)的偏振濾光鏡的情況下，偏振濾光鏡裝置包括旋轉(zhuǎn)裝置，其與每個裝配有偏振濾光鏡的攝像機(jī)的偏振濾光鏡(或者這個攝像機(jī))連接。所述旋轉(zhuǎn)裝置例如通過軸與偏振濾光鏡連接，由此旋轉(zhuǎn)裝置通過相應(yīng)的機(jī)械連接向偏振濾光鏡傳遞旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)裝置和偏振濾光鏡之間的連接使得旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動一個或者多個偏振濾光鏡圍繞一個旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線垂直于一個平面，一個或者多個偏振濾光鏡在所述平面內(nèi)延伸。 通過機(jī)械連接和通過旋轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動，(由一個或者多個攝像機(jī)組成的)圖像采集裝置以在時間上變化的偏振角采集多個圖像，或者在偏振濾光的情況下和在無偏振濾光的情況下依次和交替地或者周期交替地采集圖像。時間變化由旋轉(zhuǎn)裝置預(yù)給定。根據(jù)另一實施方式，圖像采集裝置包括至少兩個攝像機(jī)。對此圖像采集裝置尤其包括立體攝像機(jī)系統(tǒng)。所述至少兩個攝像機(jī)是彼此間隔開地設(shè)置的。此外，所述兩個攝像機(jī)對準(zhǔn)一個共同的點或者對準(zhǔn)相同的方向，使得這些攝像機(jī)具有共同的、重疊的圖像區(qū)域。 對于所述至少兩個攝像機(jī)中的每一個，圖像采集裝置包括一個偏振濾光鏡，其設(shè)置在所分配的攝像機(jī)和共同的點或者待由攝像機(jī)成像的物體之間。不同攝像機(jī)的偏振濾光鏡具有不同的偏振角。此外，可以攝像機(jī)中的僅僅一個攝像機(jī)裝配有偏振濾光鏡，或者可以至少一個而不是所有攝像機(jī)裝配有偏振濾光鏡。根據(jù)另一實施方式，圖像采集裝置包括一個固定裝置，其被配置用于固定攝像機(jī)。 此外，所述固定裝置為攝像機(jī)提供定向(當(dāng)其設(shè)置在所述固定裝置中時)，使得至少一個攝像機(jī)透過機(jī)動車的風(fēng)擋玻璃采集至少一個圖像。因此，所述固定裝置被配置為一方面固定在攝像機(jī)上而另一方面固定在機(jī)動車內(nèi)部、例如風(fēng)擋玻璃上并且使攝像機(jī)向外朝向風(fēng)擋玻璃。當(dāng)固定裝置間接或者直接地設(shè)置在風(fēng)擋玻璃上時，所述固定裝置為攝像機(jī)提供所述方向。例如可以通過吸盤或者卡鎖連接提供直接的設(shè)置，其中，通過機(jī)動車的頂蓋或者儀表板上的直接固定裝置提供間接固定，其中，風(fēng)擋玻璃以公知的方式固定在頂蓋或者儀表板上。


在附圖中示出本發(fā)明的實施例，并且在以下說明中對其進(jìn)行詳細(xì)闡述。附圖示出
圖Ia 根據(jù)本發(fā)明的用于實施本方法的圖像采集裝置的俯視圖；圖Ib 沿剖面A-A’，在圖Ia中示出的裝置的偏振濾光鏡的位置；圖2 旋轉(zhuǎn)的偏振濾光鏡中的偏振濾光鏡取向。
具體實施例方式在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的具有兩個攝像機(jī)的裝置。攝像機(jī)10a、10b對準(zhǔn)相同的方向并且二者都檢測物體20。因此，攝像機(jī)10a、10b具有重疊的圖像區(qū)段30，物體20位于所述圖像區(qū)段30中。物體20可以共同并且同時地由攝像機(jī)10a、10b檢測到。重疊的區(qū)域30位于距攝像機(jī)一定距離處并且在距風(fēng)擋玻璃40 —定距離后開始。攝像機(jī)10a、10b設(shè)置在風(fēng)擋玻璃40的內(nèi)側(cè)上，其中，物體20和重疊的區(qū)域30設(shè)置在風(fēng)擋玻璃的外部。攝像機(jī)10a、10b構(gòu)成立體攝像機(jī)系統(tǒng)。圖像采集裝置包括攝像機(jī)10a、10b以及所屬的偏振濾光鏡50a、50b，其中，每個攝像機(jī)分配了恰好一個偏振濾光鏡。偏振濾光鏡50a分配給攝像機(jī) IOa,偏振濾光鏡50b分配給攝像機(jī)10b，使得由攝像機(jī)IOa采集的圖像與完全穿過偏振濾光鏡50a的光路相關(guān)聯(lián)，以同樣的方式，由攝像機(jī)IOb采集的光完全穿過偏振濾光鏡50b。在一個未示出的實施方式中，一個攝像機(jī)設(shè)有偏振濾光鏡而一個攝像機(jī)不設(shè)有偏振濾光鏡， 其中，無偏振濾光鏡的攝像機(jī)可以包括遮暗濾光鏡，其用于將亮度減低到50%。除了以下方面，這種實施方式與所示出的實施方式是相同的省略了偏振濾光鏡中的一個，其中，遮光濾光鏡在位置和定向上取代所述偏振濾光鏡中的一個。攝像機(jī)10a、b分別具有一個與組合裝置60連接的圖像輸出端。組合裝置60 使由攝像機(jī)10a、b采集的圖像一致，盡管它們的視角不同。因此組合裝置實施立體匹配 (Stereozuordnung)以及計算每個攝像機(jī)10a、IOb的每個圖像點(或者每個圖像區(qū)域)的強(qiáng)度信號。此外，組合裝置60輸出與由攝像機(jī)10a、10b采集的圖像的組合相應(yīng)的圖像信號。 偏振計算裝置70與組合裝置60連接，所述偏振計算裝置檢測偏振度、偏振角或者兩者。為此，偏振計算裝置70通過(雙重)連接與組合裝置60連接，以便求取和比較由攝像機(jī)IOa和IOb采集的圖像的圖像點、即強(qiáng)度值。如已經(jīng)提到的，所述比較例如包括強(qiáng)度的求商以進(jìn)行偏振度檢測，和強(qiáng)度的求差或求和，以便由差與和的商計算所屬的圖像點的偏振角。因為偏振計算裝置70需要兩個攝像機(jī)10a、b的強(qiáng)度數(shù)據(jù)、即圖像數(shù)據(jù)，所以在圖 Ia中偏振計算裝置70和組合裝置60之間的連接表示為雙重連接。在此，組合裝置60被配置用于使兩個圖像中的至少一個移動或者畸變，以便補(bǔ)償攝像機(jī)10a、b的圖像的不同的視角(或者位移)。在組合裝置60通過所述組合使圖像一致之后，由偏振計算裝置70比較所述圖像，以檢測偏振度和/或偏振角。組合裝置60和偏振計算裝置70優(yōu)選設(shè)置為在可編程的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上運行的軟件模塊。裝置60和70可以設(shè)置為存放在存儲器中的軟件或軟件模塊，所述存儲器與CPU或視頻芯片連接，其通過運行軟件或者軟件段來實現(xiàn)相應(yīng)的方法步驟，如對于每個圖像點或者圖像區(qū)段進(jìn)行組合、比較、移動、視角補(bǔ)償、偏振角和/或偏振度的計算和以圖像信號的形式輸出偏振數(shù)據(jù)。此外，圖Ia中示出的裝置可以與形狀識別裝置組合，所述形狀識別裝置對圖像區(qū)段的位于預(yù)給定的和已識別的形狀內(nèi)的圖像像素進(jìn)行組合。所述形狀檢測裝置同樣可 以設(shè)置為軟件，其按照預(yù)給定的形狀查找圖像并且標(biāo)記所述圖像。在圖Ib中象征性地表示偏振方向152a、b和偏振濾光鏡150a、b，其中，偏振濾光鏡150a、b與圖Ia的偏振濾光鏡50a、b相對應(yīng)，并且圖Ib與圖Ia中的剖面A_A’相對應(yīng)。 可以看出，圖Ib中的偏振濾光鏡150a、b構(gòu)造相同但具有相對傾斜的偏振角152a、b。由于偏振角152a、152b的不同，可以檢測偏振信息(即偏振角或者偏振度)。此外，圖Ib示意性地示出攝像機(jī)110a、110b，它們從上向繪圖平面看位于偏振濾光鏡150a、b后面。從繪圖平面起指向上方的方向相應(yīng)于朝著物體20的方向，即穿過風(fēng)擋玻璃40。圖2用于說明本發(fā)明的另一實施方式。在圖2中示出了一個偏振濾光鏡250，其在第一位置中具有偏振方向252a。根據(jù)所述實施方式，使偏振濾光鏡250沿旋轉(zhuǎn)方向260旋轉(zhuǎn) (例如通過未示出的旋轉(zhuǎn)裝置，例如電動機(jī))，使得在一個后來的時刻得到偏振方向252b， 其與偏振方向252a相差一個角度，偏振濾光鏡250在旋轉(zhuǎn)方向260上在中間時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)了所述角度。如果在以252a表示的位置中采集第一圖像而在以252b表示的位置中采集第二圖像，則得到以不同的偏振角采集的兩個圖像。除偏振濾光鏡250的旋轉(zhuǎn)外，整個系統(tǒng)還由于車輛的運動而經(jīng)歷平移270，根據(jù)本發(fā)明所述自動的攝像機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在所述車輛中。這意味著，不僅偏振角252a旋轉(zhuǎn)到偏振角 252b，而且分配給偏振方向252a的圖像區(qū)域280a也分配給偏振角252b。根據(jù)本發(fā)明，補(bǔ)償圖像區(qū)域280a、b之間的偏移，以便根據(jù)共同檢測的物體彼此疊置和相對定向相應(yīng)的圖像。 因此本發(fā)明允許以與圖像區(qū)域280a相對應(yīng)的第一偏振方向252a采集第一圖像以及采集以圖像區(qū)域280b標(biāo)識的第二圖像(或者其他圖像)，并且所述第二圖像根據(jù)偏振方向252b經(jīng)受濾光。共同的重疊的圖像區(qū)域相應(yīng)于圖像區(qū)域280b的上邊緣和圖像區(qū)域或者圖像采集區(qū)域280a的下邊緣之間的區(qū)域。兩個圖像區(qū)域之間的移動由車輛270的運動決定。在圖2 中示出的移動僅僅是象征性的，在實際拍攝中產(chǎn)生沿攝像機(jī)定向的同心線的另外的梯形畸變。
權(quán)利要求
1.圖像采集方法，所述圖像采集方法具有以下步驟借助于自動的攝像機(jī)系統(tǒng)(10a，b)在與偏振有關(guān)的不同拍攝條件下采集多個圖像，其中，所述多個圖像表示一個共同的物體，在與偏振有關(guān)的不同拍攝條件下拍攝所述共同的物體的圖像，其中，通過以下方式為所述拍攝提供與偏振有關(guān)的不同拍攝條件借助至少一個偏振濾光鏡(40a，b)進(jìn)行濾光，所述至少一個偏振濾光鏡對于所述多個圖像具有不同偏振角(152a，b;252a，b)；或者透過所述至少一個偏振濾光鏡拍攝至少一個圖像以及在不通過偏振濾光鏡進(jìn)行濾光的情況下拍攝至少一個圖像；以及在濾光之后將所述多個圖像組合成一個共同的表示。
2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的圖像采集方法，其中，借助圍繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的偏振濾光鏡(40a，b)對所述多個圖像中的至少一個進(jìn)行濾光，并且所述旋轉(zhuǎn)軸線垂直于一個平面， 所述偏振濾光鏡(40a，b)在所述平面內(nèi)延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像采集方法，其中，從至少兩個不同的視角采集所述圖像，并且對于不同的視角通過以下方式以與偏振相關(guān)的不同拍攝條件拍攝所述圖像當(dāng)在不同的視角下進(jìn)行采集時以不同的偏振角(152a，b)進(jìn)行濾光；或者在不同的視角時在使用和不使用偏振濾光鏡的情況下進(jìn)行采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像采集方法，其中，借助立體攝像機(jī)系統(tǒng)(10a，b)采集所述圖像，其中，用于進(jìn)行采集的所述攝像機(jī)系統(tǒng)包括兩個具有不同視角的攝像機(jī)(10a，b)， 并且借助所述兩個攝像機(jī)(10a，b)通過將設(shè)置在不同位置上的攝像機(jī)定向得具有一個重疊的圖像區(qū)段來采集所述圖像，其中，每個攝像機(jī)經(jīng)偏振濾光鏡(40a，b)濾光地采集圖像， 并且所述用于采集的偏振濾光鏡(40a，b)以相對于所述攝像機(jī)固定的不同偏振角(152a， b)對圖像進(jìn)行濾光，或者所述用于采集的偏振濾光鏡(40a、b)對至少一個圖像但非所有圖像進(jìn)行濾光。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的圖像采集方法，所述圖像采集方法還包括以下步驟對于所述圖像的多個圖像點或者圖像區(qū)域，分別由彼此相對應(yīng)的不同圖像的圖像點或者圖像區(qū)域的強(qiáng)度的比值確定相應(yīng)的偏振方向和/或偏振度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的圖像采集方法，所述圖像采集方法還包括以下步驟抑制具有高出一預(yù)給定的閾值一最小差值或者高于在與偏振有關(guān)的不同拍攝條件下拍攝的圖像的共同圖像部分的至少一個區(qū)段的偏振度的平均值的偏振度的圖像點或者圖像區(qū)域。
7.自動攝像機(jī)系統(tǒng)的圖像采集裝置，其具有至少一個攝像機(jī)(10a，b)和一個偏振濾光鏡裝置(40a，b)，所述偏振濾光鏡裝置提供與偏振有關(guān)拍攝條件，其中，所述至少一個攝像機(jī)被配置用于采集多個圖像，所述多個圖像表示一個共同的物體(20)，其中，所述偏振濾光鏡裝置設(shè)置在所述共同的物體(20)和所述至少一個攝像機(jī)之間，所述偏振濾光鏡裝置為每個或者為至少一個但非所有攝像機(jī)提供一個偏振濾光鏡，所述偏振濾光鏡設(shè)置在物體 (20)和攝像機(jī)(10a，b)之間，所述圖像采集裝置還包括組合裝置(60)，所述組合裝置被配置用于將表示一個共同的物體(20)的不同圖像彼此疊置以使由所述不同圖像表示的所述共同的物體(20) —致，以便將所述多個圖像組合成一個共同的表示，其中，或者所述偏振濾光鏡裝置(40a，b)通過所述偏振濾光鏡的不同的偏振角提供與偏振有關(guān)的拍攝條件，或者所述偏振濾光鏡裝置借助于所述偏振濾光鏡不是為所有圖像或攝像機(jī)提供濾光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像采集裝置，其中，所述偏振濾光鏡裝置(40a，b)包括旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置與每個攝像機(jī)的偏振濾光鏡(40a，b)連接，其中，所述旋轉(zhuǎn)裝置與所述偏振濾光鏡如此連接，使得所述旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動所述偏振濾光鏡(40a，b)圍繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線垂直于一個平面，所述偏振濾光鏡在所述平面內(nèi)延伸，由此所述圖像采集裝置以在時間上變化的偏振角采集多個圖像，其中，或者所述偏振濾光鏡是連續(xù)的，以便與所述偏振濾光鏡的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地連續(xù)地對所述攝像機(jī)進(jìn)行濾光，或者所述偏振濾光鏡包括缺口，以便取決于所述偏振濾光鏡的旋轉(zhuǎn)角度地對所述攝像機(jī)進(jìn)行濾光或不對所述攝像機(jī)進(jìn)行濾光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的圖像采集裝置，所述圖像采集裝置包括至少兩個攝像機(jī) (10a, b)，所述至少兩個攝像機(jī)彼此間隔開地設(shè)置并且對準(zhǔn)一個共同的點，其中，對于所述至少兩個攝像機(jī)中的每一個或者至少一個，所述圖像采集裝置包括一個偏振濾光鏡(40a， b)，其設(shè)置在所分配的攝像機(jī)和所述共同的點之間，并且不同的攝像機(jī)(10a，b)的偏振濾光鏡(40a，b)具有不同的偏振角(152a，b)，或者所述攝像機(jī)中的至少一個具有偏振濾光鏡，而所述攝像機(jī)中的至少一個與其不同的攝像機(jī)不具有偏振濾光鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像采集裝置包括固定裝置，并且所述至少一個攝像機(jī)(10a，b)被如此定向，使得當(dāng)所述固定裝置間接或者直接地設(shè)置在機(jī)動車的風(fēng)擋玻璃處時，所述至少一個攝像機(jī)(10a，b)透過風(fēng)擋玻璃采集至少一個圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像采集方法，其包括以下步驟借助于自動的攝像機(jī)系統(tǒng)采集多個圖像以及對圖像進(jìn)行濾光。所述多個圖像表示一個共同的物體。在使用對于所述多個圖像具有不同偏振角的至少一個偏振濾光鏡進(jìn)行采集時對所述共同的物體的圖像進(jìn)行濾光，或者僅僅對一些圖像但非所有圖像進(jìn)行濾光。在濾光后將所述多個圖像組合成一個共同的表示。本發(fā)明還涉及一種自動攝像機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)的圖像采集裝置，其具有至少一個攝像機(jī)和一個偏振濾光鏡裝置，所述偏振濾光鏡裝置提供不同的偏振角或者僅僅對一些圖像但非所有攝像機(jī)進(jìn)行濾光。所述至少一個攝像機(jī)被配置用于采集多個圖像，所述多個圖像表示一個共同的物體，其中偏振濾光鏡裝置設(shè)置在所述共同的物體和所述至少一個攝像機(jī)之間。所述偏振濾光鏡裝置為每個或者為至少一個但非所有攝像機(jī)提供一個偏振濾光鏡，所述偏振濾光鏡設(shè)置在物體和攝像機(jī)之間。圖像采集裝置還包括組合裝置，所述組合裝置被配置用于將表示一個共同的物體的不同圖像彼此疊置以使由不同圖像表示的共同的物體一致，以便將多個圖像組合成一個共同的表示。
文檔編號H04N13/00GK102450023SQ201080023334
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者M·希斯曼 申請人:羅伯特·博世有限公司