用于求取檢測區域的圖像信息的尤其用于車輛的攝像機系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及用于求取檢測區域的圖像信息的尤其用于車輛的攝像機系統和方法。
【背景技術】
[0002] 一般而言，由控制裝置根據周圍環境亮度W不同的曝光時間讀取攝像機系統的圖 像傳感器，W便避免欠曝光或過曝光。
[0003] 因此，在白天時曝光時間通常非常短；然而因此可能出現不再連續檢測僅僅短時 發光的光源、尤其脈沖光源，尤其當讀取時間位于光源的脈沖持續時間的量級中或下時。因 此，在車輛領域中的攝像機系統中，L邸的脈沖頻率約為90至lOOHz，圖像傳感器的讀取時 間在白天時位于0. 1msW下。
[0004] 為了防止由攝像機系統檢測的LED的閃爍，在DE10 2010 024 415 A1中提出圖 像傳感器持續地或連續地W最大讀取時間檢測入射光。將暫停時間選擇得小于要檢測的光 脈沖的脈沖持續時間，使得傳感器不"忽視"任何光脈沖，在所述暫停時間中圖像傳感器不 將入射到其上的光轉換成電信號或圖像傳感器不是光敏感的。為了不使傳感器過曝光或者 不使傳感器飽和，設置衰減濾波器或遮光板，其中因為在夜晚時比在白天時更少的光落到 傳感器上，所W必須根據光情況（在白天時或在夜晚時）匹配衰減濾波器或遮光板。
[0005] 在該種解決方案中不利是，在攝影機系統中需要附加的模塊來分別根據光情況改 變遮光板或者衰減濾波器。
[0006] DE10 2005 033 863A1示出一種圖像拍攝系統，其中除攝像機W外設置福射傳 感器，所述福射傳感器求取圖像場景的平均亮度水平并且將其與由攝像機拍攝的圖像的亮 度進行比較。福射傳感器也通過更長的讀取時間感知脈沖光源。如果得到兩個亮度之間的 差異，則輸出W下警告信號；指示駕駛員在顯示器顯示中存在缺陷；使攝像機的曝光階段 和脈沖光源的接通階段同步或通過相應更長的曝光區域替代在顯示器上顯示的圖像的區 域。
[0007] 在該種解決方案中不利是，需要必須與攝像機同步的另一福射源，由此增加制造 開銷和成本開銷。
[000引DE698 08 024T2描述了用于產生具有擴展的動態范圍的視頻信號的另一種方 法和圖像拍攝設備。所述系統也稱作高動態范圍圖像化DR)，其中借助不同的參數調節、尤 其借助不同的曝光時間依次產生圖像，從而隨后可W由不同亮度的圖像區域建立優化的圖 像，其方式是，例如由較長曝光的圖像負責暗區域而由較短曝光的圖像負責較亮區域。在 此，可W直接不同地調節所輸出的圖像信號的彼此相繼的帖，從而產生不同的帖的序列。為 此，固定地調節不同的曝光時間并且隨后分析處理圖像。

【發明內容】

[0009]根據本發明，在具有由多個傳感器像素組成的像素布置的圖像傳感器前方設有具 有不同的濾波器像素的濾波器掩膜（Filtermaske)。濾波器像素具有不同的傳輸特性；在 此作為傳輸特性首先通常考慮W下特征；使入射光部分不穿過，即吸收或反射。不同的傳輸 特性優選表示所穿過的強度的不同衰減。
[0010] 濾波器掩膜具有第一和第二濾波器像素，所述第一和第二濾波器像素具有不同的 傳輸特性、尤其不同的衰減，所述第一和第二濾波器像素W規律的或不規律的布置或者柵 格設置在傳感器像素前方。在此，例如第一濾波器像素是完全不衰減的或是弱衰減的而第 二濾波器像素是較強衰減的。
[0011] 一方面，該可W通過第二濾波器像素構造為灰濾波器（Graufilter)實現，所述灰 濾波器在重要相關的波長范圍中分別按份額地或按比例地衰減入射光，例如分別為入射強 度的四分之一或一半。對此替代地，例如也可W通過偏振濾波器實現所述衰減，其因此例如 衰減沒有偏振的入射光的強度的一半。但基本上也能夠實現波長選擇性衰減，例如通過顏 色濾波器，其因此僅僅使重要相關的波長范圍的光穿過而使其他波長范圍衰減。
[0012] 在此，圖像傳感器上的優選相同構造的傳感器像素的像素布置劃分成各個傳感器 區域，例如=個第一傳感器像素和一個第二傳感器像素，其中具有在前連接的第一濾波器 像素的W下稱作第一傳感器像素的傳感器像素和具有在前連接的較強衰減的第二濾波器 像素的W下稱作第二傳感器像素的傳感器像素相鄰地或者相互鄰接地設置。因此，在入射 光強度相等時由第一傳感器像素輸出的第一像素信號的信號強度大于由第二傳感器像素 輸出的第二像素信號的信號強度。
[0013] 此外，W不同的讀取時間或者曝光時間讀取圖像傳感器。有利地，借助分配給不同 曝光時間的兩個或多個子序列構造多模式攝像機調節。因此，在雙模式攝像機調節中，產生 具有各個第一帖的第一子序列和由第二帖組成的第二子序列，所述第一帖分別分配給較短 的第一曝光時間，所述第二帖分別分配給較大的第二曝光時間。有利地，所述子序列交替， 如由多模式攝像機調節已知的那樣，所述多模式攝像機調節尤其也可W應用于皿R(高動 態化圍）攝像機系統。
[0014] 在分析處理時，將具有較短曝光時間的較弱衰減的第一像素信號與具有較長曝光 時間的較強衰減的第二像素信號進行比較。尤其進行傳感器區域的第一和第二像素信號之 間的比較，即優選相互鄰接的傳感器像素的傳感器區域。為此，例如可W首先由一個傳感器 區域的第一和第二像素信號形成平均值，所述平均值然后考慮用于所述比較。
[0015] 在比較時，考慮不同的衰減因數和不同的曝光時間。該例如可W通過借助固定校 正因數的校正實現。因此，在通過第二濾波器像素相對于第一濾波器像素衰減了因數0.5 W及具有因數2的曝光時間的比例的簡單情形中，在沒有考慮基本噪聲或者傳感器噪聲的 情況下并且在沒有過飽和的情形下應求取大致相同的信號強度，即求取通過曝光在傳感器 像素中產生的電荷量。
[0016] 在此，本發明基于W下設想：將來自相鄰或者相互鄰接的具有不同衰減和不同曝 光時間的傳感器像素的像素信號彼此比較，W便求取短時的強度變化、尤其強度增大，其在 較長的曝光時間中檢測到然而在較短的曝光時間中檢測不到。因此，尤其可W在具有較大 的曝光時間的測量中檢測到由于第一曝光時間的短的讀取時間可能沒有檢測到的脈沖光 源一-例如LED的光脈沖。因此，首先可W通過比較求取所述強度量值。隨后，當所述比較 示出或指示不存在重要相關的強度增大時，對于進一步的圖像處理而言可W有利地僅僅使 用來自具有較短曝光時間的像素信號的圖像信號。
[0017] 與例如在皿R中不同地，所述比較因此優選首先用于探測借助短的曝光的圖像信 號中的可能錯誤，在所述皿R中有意識地接收來自多個模式或者曝光時間的信息來構造圖 像信號。與在皿R中不同的是，尤其也將一個像素區域的不同強度衰減的像素信號的比較 與不同曝光時間的比較進行組合。
[0018]濾波器掩膜可W是規律的或沒有規律的。其可W規律地覆蓋例如每第四個像素。 可W設置無規律性，W便避免通過由在所檢測的圖像中垂直運動的光點（在自身車輛的垂 直俯仰運動時）引起的系統錯誤。
[0019]根據本發明實現W下一些優點：
[0020] 可W探測例如LED的短時的光信號、尤其光脈沖，即使其脈沖持續時間位于較短 的曝光時間的量級中或下。然而，可W實現高的信號質量并且因此高的圖像質量，其方式 是，為此使用較弱衰減的或尤其未經衰減的、具有短的曝光時間的像素信號；因此，通過附 加的測量或者具有較長的曝光時間的第二模式可W實現僅僅一個比較，所述僅僅一個比較 用于避免由沒有檢測到脈沖光源引起的錯誤或者差錯。
[0021] 因此，因為第二傳感器像素基本上用于所述比較，所W可W將像素區域中的第二 傳感器像素的數量選擇得更小并且因此必要時不顯著地損害未經衰減的或較弱衰減的第 一傳感器像素的分辨率。
[0022] 濾波器掩膜尤其也可W用于攝像機系統的補充功能。因此，具有較強衰減的第二 濾波器像素例如可W充當偏振濾波器，所述偏振濾波器補充地用于重要相關的功能。所述 功能例如可W是夜視設備，其中輸出由所檢測的對象反射的經偏振的IR福射，其中第二濾 波器像素與所述偏振協調并且優選無顯著衰減地允許如此反射的光穿過。因此，該種攝像 機系統可W在白天運行中使用用于比較的第二濾波器像素來求取短時的強度增大而在夜 晚運行中在周圍環境的主動照明時用作偏振濾波器來選擇性證實所反射的福射。
[0023]因此，可W實現一種多功能攝像機系統，其能夠在沒有額外硬件開銷或沒有顯著 的額外硬件開銷的情況下實現短時的光脈沖的探測。
[0024]相應地，提出一種根據本發明的用于求取圖像信息的方法。此外，根據本發明也提 出具有該種攝像機系統的車輛。
【附圖說明】
[0025] 圖1示出具有根據本發明的一種實施方式的攝像機系統的車輛；
[0026] 圖2示出濾波器掩膜和圖1中的圖像傳感器的俯視圖；
[0027] 圖3示例性示出到達不同傳感器像素上的福射強度的時間變化