用于识别矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的像素单元状态的方法与流程

本发明涉及一种用于识别矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的像素单元状态的方法。

背景技术：

随着机动车辆的发展，所谓的矩阵式照灯系统有着愈来愈重要的作用，该矩阵式照灯系统典型地具有两个矩阵式照灯。该矩阵式照灯包括带有能够选择性激活或解除激活的像素矩阵，优选地还包括可调光的像素单元。可以预期的是，在此在将来并且取决于所使用的技术，能够实现数万或数十万像素单元的像素分辨率。利用像素矩阵能够实现完全不同的照明功能。例如，一种可行的照明功能是无眩目的远光灯功能，对于该无眩目的远光灯功能而言这涉及当远光灯在激活状态时使对向而来的交通参与者不会眩目。在此，应用车辆侧的摄影机(驾驶员辅助摄影机)，该车辆侧的摄影机连续记录对向而来的以及在前行驶的交通参与者。这些摄影机数据借助于图像处理软件相应地进行处理。借助于相应的电子控制装置针对性地操控矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的单独的像素单元，以实现防眩目。

通过主动三角测量可以利用摄影机与矩阵式照灯系统的矩阵式照灯进行距离测量，以确定配备矩阵式照灯系统的车辆与车辆前景中的目标之间的距离。

根据现有技术，仅在有源通电的光源中、如例如在发光二极管或激光源中存在电子控制装置与像素矩阵之间的反馈，以获取关于像素状态的信息。与此相对地在能够切换的有源的显示矩阵、例如lcd矩阵或dmd矩阵中不提供反馈的可能性。因此在最后提及的像素矩阵的情形中不能够断言(或在使用昂贵的电子设备的任何情况下)，相应的像素单元是否已经改变其状态且因此能够例如有助于主动的防眩目。但是像素单元的相应的错误状态可能在驾驶员安全性以及功能品质方面具有广泛影响。在无眩目的远光的情形下由此可能导致对向交通的眩目。在主动的三角测量的情况下可能由这种错误状态产生有错误的3d重建。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，给出一种用于识别矩阵式照灯(或前照灯或大灯)系统的矩阵式照灯的像素单元状态的方法，借助于该方法能够以简单的方式可靠地测定各像素单元的可能的功能错误。

这个目的通过具有权利要求1所述特征的方法来实现。从属权利要求涉及本发明的有利改进方案。

根据本发明的用于识别矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的像素单元状态的方法包括以下步骤：

a)通过借助于该矩阵式照灯系统产生近光分布且借助于摄影机测定该近光分布的至少一个参考点来检测光分布能够投影到其上的壁，

b)在该壁上产生图案投影且将结构嵌入到该图案投影的光分布中，这些结构与相邻的结构不同，

c)从该图案投影中提取这些像素单元的所有角点，

d)对于在步骤c)中获取的角点中的每一个来确定实际像素相邻关系，

e)将这些角点与这些矩阵式照灯的单独的照灯部段的像素单元相关联，

f)通过将该实际像素相邻关系与额定像素相邻关系进行比较，检验在步骤e)中是否有至少一个角点不能与所属的像素单元相关联。

根据本发明的方法使得能够借助于图案投影和部段关联通过将实际像素相邻关系与额定像素相邻关系进行比较来确定矩阵式照灯的单独像素单元的启用状态，从而能够鉴别有错误的像素单元本身。像素状态的检测在之前限定的可控的状态中执行(在车辆静止期间)，以避免可能的错误识别。出于该原因，在第一步骤中进行壁检测，以确保车辆处于壁前。进行图案的投影，以为某些像素单元提供特征型的特性。在此针对性地将结构嵌入光分布中，这些结构与其相邻者不同。接着对于这些像素单元中的每一个，从图案投影中提取其角点，以确定像素单元的状态。在下一个步骤中，对于所获取的角点中的每一个确定实际像素相邻关系并在矩阵式照灯的单独照灯部段中进行角点与像素单元的关联。接着通过将实际像素相邻关系与额定像素相邻关系进行比较来检验至少一个角点是否不能与所属的像素单元关联。通过该检验能够推断出单独的像素单元是否有故障。如果所检测的角点(即实际像素相邻关系)与投影的信息(即额定像素相邻关系)一致，则能够推断出，相关的像素单元没有故障。如果给出不一致，则表示所涉及的像素单元有故障。

在一种有利的实施方式中建议，在步骤a)中确定该近光分布的h0v0点作为参考点。近光分布的标志性特征是所谓的明暗界限的h0v0点。h0v0点定义为在明暗界限的水平区段与随后的上升之间的交点。矩阵式照灯的h0v0点因此特别适合作为参考点，因为其与矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的单独像素单元的关联是唯一已知的。在壁检测时尝试借助于摄影机分别测定矩阵式照灯系统的两个矩阵式照灯中的每一个的h0v0点。如果这些h0v0点被摄影机检测到，则能够假定机动车辆处于壁之前，这对于后续的图案投影是强制必需的。

但是通过壁检测不能够保证不存在能够例如由于壁的边缘突变或类似的干扰引起的不均匀性。在一种优选的实施方式中，因此可以提出，在步骤a)和b)之间检验是否满足至少一个均匀性指标。优选可以通过借助于这些h0v0点在该摄影机的摄影机图像中的相应位置来比较这些h0v0点以及通过测定这些h0v0点的限定的环境中的灰度值变化，检验是否满足该均匀性指标。

在一种优选的实施方式中建议，借助于图像处理级联进行步骤c)中的角点提取。

在一种有利的实施方式中建议，在步骤b)中产生该图案投影时如此操控这些像素单元，使得每个照灯部段在所有像素单元的无故障的状态中产生相同的光分布。

在一种特别有利的实施方式中能够设置成，在步骤e)中通过使用像素轨迹进行与这些照灯部段的全局的角点关联。这些像素轨迹能够尤其从相应的标定数据中获得且描述了在摄影机图像中的像素路径。如果配备有矩阵式照灯系统的机动车辆例如由远处朝向目标行驶，则光分布在限定的像素轨迹上移动。因此所有所测定的角点能够借助于像素轨迹与在矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的单独照灯部段中的像素单元相关联。相邻的像素单元能够相应地参照这些像素单元，使得在部段中的光分布(图案)的重复是无问题的。

为了例如在评价可能有错误的像素单元时避免可能的关联错误等等，在一种优选的实施方式中可以提出，在步骤f)中检验在步骤e)中多个角点、优选所有角点是否不能与所属的像素单元相关联。由此以有利的方式得到进行附加的真实性检验的可能性。

优选地步骤f)之后接着至少一个另外的步骤g)，在该步骤中检查所测定的有错误的像素单元的位置。在此能够例如检验所涉及的有错误的像素单元是位于明暗界限之上还是之下以及位于光分布的外区域还是内区域中，从而能够评价有故障的单独像素单元对于借助于矩阵式照灯系统产生的光分布的相关性。此外能够例如向与矩阵式照灯系统相关联的错误存储器中进行输入和/或对车辆驾驶员产生错误通知。取决于有关的标准和有错误的像素单元的位置还可以关断所涉及的矩阵式照灯。

存在一种可以有助于减少错误检测的有利的实施方式，即，在检测(可能)有故障的像素单元之后尤其通过另外的测量执行所涉及的像素单元的像素状态的对照检验(或复查检验)(优选地在此不将所涉及的像素单元的像素状态用于另外的测量或成像方法)。如果进一步识别出像素单元的功能错误，可以引入上文提及的措施(即向错误存储器中进行输入、产生警告通知且在适当时关断所涉及的矩阵式照灯)。此外在接着的壁位置确定中忽略所涉及的像素单元的像素信息。如果在对照检验中证实像素单元无故障，则可以继续使用该像素单元。

附图说明

本发明的其他特征和优点借助于下面参考附图对优选实施例的说明而变得清楚。附图示出

图1示出了框图，该框图图解说明借助于矩阵式照灯系统实现无眩目的远光分布，

图2示出了框图，具有用于识别矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的像素单元状态的方法的方法步骤，

图3示出了图案投影，借助于该图案投影能够进行矩阵式照灯系统的像素单元的状态识别，

图4示出了示意图，该示意图图解说明基于所检测的像素单元的角点形成实际像素相邻关系的原理，其中所考察的像素单元没有故障，

图5示出了示意图，该示意图图解说明基于所检测的像素单元的角点形成实际像素相邻关系的原理，其中所考察的像素单元有故障。

具体实施方式

一种矩阵式照灯系统，借助于该矩阵式照灯系统能够实现不同的照明功能、例如无眩目的远光功能，通常包括两个矩阵式照灯(即左矩阵式照灯和右矩阵式照灯)，这两个矩阵式照灯具有像素矩阵，该像素矩阵带有多个能够选择性激活或者解除激活的、优选还能够调光的像素单元。为了利用这种矩阵式照灯系统以便能够实现“无眩目远光”的照明功能，根据图1在第一步骤10中借助于车辆侧的摄影机(驾驶员辅助摄影机)和图像处理系统测定处于车辆前景中的目标，该图像处理系统能够评估摄影机图像。目标尤其可以为在前行驶的或对向而来的交通参与者，这些交通参与者不应被矩阵式照灯系统眩目。

在第二步骤20中借助于目标位置计算针对矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的(额定)像素状态，这些(额定)像素状态防止所测定的目标眩目。

然后在第三步骤30中将所计算的(额定)像素状态传递给所涉及的矩阵式照灯的电子控制装置。然后在第四步骤40中能够借助于电子控制装置对应于在步骤30中执行的计算来调整像素单元的状态。作为结果，因此在步骤50中实现在车辆前景中所检测的目标的防眩目，从而能够实现无眩目的远光。

对于这样的矩阵式照灯系统而言，即在其中矩阵式照灯的像素矩阵具有非常高的分辨率(即非常大量的像素单元)，有些情况下存在如下问题：单独的像素单元可能具有功能错误且因此没有采取所期望的在步骤30中计算的(额定)像素状态。由此尤其可能发生在车辆前景中的目标的不期望的眩目或还发生在车辆前景中的一定范围的不充分的照明。

因此下文介绍一种方法，借助于该方法能够可靠地确定矩阵式照灯的单独像素单元的状态，从而能够测定单独像素单元的可能的功能错误。在图2中示出了具有单独方法步骤的框图。

这种方法必须在之前定义的可控状态中执行，从而能够排除尤其由于不均匀性等造成的可能的错误识别。当配备有矩阵式照灯系统的机动车辆在静止时处于壁之前时，执行该方法。

在第一步骤100中首先执行壁检测，在壁检测中矩阵式照灯系统的矩阵式照灯投影传统的(且符合ece的)近光分布，从而能够确保通过摄影机确定像素单元。近光分布的标志性特征是所谓的明暗界限的h0v0点。h0v0点定义为在明暗界限的水平区段与随后的上升之间的交点。矩阵式照灯的h0v0点用作参考点，因为其与矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的单独像素单元的关联是唯一已知的。因为待考察的明暗界限的h0v0“拐点”通过关断或者接通限定的像素单元来表征。相应地，所检测的角点与像素单元在这点上始终关联且可以用作参考点。

在壁检测时尝试借助于摄影机分别测定矩阵式照灯系统的两个矩阵式照灯中的每一个的h0v0点。如果这些h0v0点被摄影机检测到，则能够假定机动车辆处于壁之前，这对于后续的图案投影是强制必需的。但是通过壁检测不能够保证，在矩阵式照灯的特征性h0v0点之间不存在不均匀性。

因此相应地在下一步骤200中检验是否满足至少一个均匀性指标。这例如如下实现：将矩阵式照灯系统的两个矩阵式照灯(左侧和右侧)的所检测的特征性h0v0点借助于其在摄影机的摄影机图像中的相应位置进行比较以及测定在h0v0点的限定的环境中的灰度值变化。

在此目的是检测尽可能均匀的投影壁，其不具有导致不均匀性的边缘突变或类似的干扰。当已经通过上文描述的对矩阵式照灯系统的两个矩阵式照灯的h0v0点的检测而识别该壁时，就在第二步骤200中检验h0v0点的环境的均匀性。为了该目的，可以使用大量均匀性指标，如其从现有技术中已知的。例如能够为此使用所谓的模糊效果，该模糊效果考察在图像窗口中的边缘单元且对这些边缘单元进行分类。大幅度受限定地构造的边缘在利用高斯核函数进行卷积之后经受强烈的边缘退化，相反，非常模糊的边缘具有较小的退化。当由摄影机检测的边缘单元仅仅通过由矩阵式照灯投影到壁上的光分布引起时，将均匀性指标设置为“已满足”状态。相反地，如果在图像中出现明显的边缘，例如在中部的边缘突变等等，则将均匀性指标设置为“不满足”。如果没有测定边缘单元，则将均匀性指标同样设置为“已满足”。因此能够排除在车辆前景中的不均匀性或者边缘突变。由此可以保证，所有投影的像素单元能够通过摄影机分辨且检测。

当已经以上文描述的方式测定了壁且此外还满足均匀性指标时，在下一步骤300中由矩阵式照灯系统将限定的图案投影m投影到壁上。进行图案的投影，以由此为某些像素单元提供特征型的特性。在此针对性地将结构嵌入光分布中，这些结构与其相邻者不同且通过额定像素相邻关系限定。然后在接着的进程中对于这些像素单元中的每一个，从图案投影m中提取其角点，以确定像素单元的状态。为了简化稍后的考察，应简化地假定，每个单独的像素单元能够采取三种不同状态之一，这三种不同状态能够由摄影机测定：

a)像素单元被激活且具有其最大亮度(下文：状态“1”)，

b)像素单元被解除激活(下文：状态“0”)且因此不对照亮车辆前景做出主动贡献，或

c)像素单元被调光(下文：状态“2”)且因此呈现最小亮度与最大亮度之间的状态。

这三个状态(“0”、“1”和“2”)还可以替代地例如通过像素单元的三个激活的具有不同亮度值的状态形成，这些不同亮度能够尤其作为灰度值由摄影机测定。此外应理解的是，当例如经调光的状态划分为另外的状态时，每个像素单元还可以与比这三个状态更多的状态相关联。

在步骤400中对于这些像素单元中的每一个，从由摄影机测定的图案投影中提取角点，从而能够确定像素单元的状态。尤其可以借助于图像处理级联进行角点提取。

在图3中示出了图案投影m的示例。当前情况下形成棋盘图案的图案投影m在此简化地划分为仅仅三个部段s1、s2、s3，这三个部段分别对应于单独的照灯部段，以简化下文对像素单元的状态识别的基本原理的解释。在此处应注意的是，矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的像素矩阵能够产生多个另外的部段。一些选出的产生图案投影的像素单元的状态在图1中以“0”、“1”和“2”标记。其余的像素单元完全有意地未标记其状态，以免使绘图展示变得复杂。图案投影m在此以如下方式产生，即，只要相应的像素单元无错误地工作，光分布就在三个部段s1、s2、s3中的每一个中重复。

借助于在图3中示出的图案投影m能够识别每个像素单元具有矩形的、尤其正方形的轮廓。如下文参照图4解释的那样，这些像素单元中的每一个都能够通过四个角点e1、e2、e3、e4来表征。在跟随检测角点(步骤400)之后的步骤500中，对于所有检测的角点，确定与相邻的像素单元的实际像素相邻关系。这应在下文示例性地借助于在第一部段s1中的像素单元p1解释。

像素单元p1的角点e1、e2、e3、e4中的每一个都能够通过所涉及的像素单元p1的像素状态(“0”、“1”或“2”)以及通过三个相邻的像素单元的像素状态来限定。像素单元p1的角点e1(左上方)(在箭头方向上读出)通过像素状态“1”、“2”、“1”(像素单元p1本身的状态)和“2”限定，使得角点e1能够与id“1212”相关联。类似的，角点e2(右上方)能够与id“2221”相关联。角点e3(右下方)能够与id“1212”相关联。最后角点e4(左下方)能够与id“2122”相关联。全部像素单元的所有所检测的角点能够以上文解释的方式与相应的id相关联。

如上文已经简短提及的那样，图案投影m以如下方式产生，即角点e1、e2、e3、e4的id对于相邻的像素单元是不同的，由此像素单元能够明确地相互区分。由于为了表征角点e1、e2、e3、e4分别考察四个相邻的像素单元的状态(“0”、“1”或“2”)，在三个可能的不同的状态中总共得到81个可能的id，通过这些id能够表征像素单元的角点e1、e2、e3、e4。在仅有两个不同的状态(“0”和“1”)时得到仅仅16个不同的id。由于因此取决于像素单元的可能的(还能够由图像处理系统测定的)状态的数量仅仅提供受限数量的id，当矩阵式照灯系统具有相应大数量的像素单元时，id必然重复。出于该原因，在(当前为三个)部段s1、s2和s3中的每一个中的图案投影m的光分布重复。对于每个像素单元而言，对于其四个角点e1、e2、e3、e4中的每一个，相应的实际像素相邻关系以上文描述的方式确定且与相应的id相关联。

如上文解释的那样，在像素单元有三个可能的状态(“0”、“1”或“2”)时总共提供81个id。由于在所有部段s1、s2和s3中产生相同的光分布，因此id在限定的像素间距下在部段之间重复。在跟随步骤500的方法步骤600中，使角点与矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的部段s1、s2、s3中的像素单元相关联。为了使从摄影机图像中提取的标志性特征(当前为角点e1、e2、e3、e4)能够可在线且稳健地与所涉及的矩阵式照灯的像素矩阵相关联，可以优选使用像素轨迹t1、t2、t3。从相应的标定数据中获得的像素轨迹t1、t2、t3描述了在摄影机图像中的像素路径。如果配备有矩阵式照灯系统的机动车辆例如由远处朝向目标行驶，则光分布在限定的像素轨迹t1、t2、t3上移动。因此所有所测定的角点e1、e2、e3、e4能够借助于像素轨迹t1、t2、t3与在矩阵式照灯系统的矩阵式照灯的单独部段s1、s2、s3中的像素单元相关联。相邻的像素单元能够相应地参照这些像素单元，使得在部段s1、s2、s3中的id的重复是无问题的。当已知所检测的角点e1、e2、e3、e4属于部段s1、s2、s3中的哪个时，这些角点能够借助于唯一的相邻关系与在所涉及的部段s1、s2、s3之内的像素单元相关联。这种关联能够对于所有所检测的角点进行，使得，只要这些像素单元无问题地起作用，所有像素单元就能够与所涉及的部段s1、s2、s3相关联。

当全局的和局部的角点关联结束时，就可以在接着的步骤700中检验单独的像素部段是否可能是有错误的。这应借助于上文考察的像素单元p1进一步解释，其角点e1、e2、e3、e4以上文描述的方式确定且设有特征性id。基于在部段s2和s3中的重复的光分布可以预期，只要与第一部段s1的像素单元p1对应的像素单元p1’或者p1”没有故障，角点e1、e2、e3、e4也能够在部段s2、s3中成功关联。

首先应考察在第二部段s2中的对应的像素单元p1’。当像素单元p1’没有故障时，第二部段s2的像素单元p1’的角点e1、e2、e3、e4必然具有与在第一部段s1之内的像素单元p1的角点e1、e2、e3、e4相同的id。这在此是这样的情况，因为对于id适用：id(e1)＝“1212”，id(e2)＝“2221”，id(e3)＝“1212”且id(e4)＝“2122”。第二部段s2的像素单元p1’的角点e1、e2、e3和e4的id因此对应于第一部段s1的与此对应的像素单元p1的角点e1、e2、e3和e4的id。因此，在第二部段s2之内的像素单元p1’的实际像素相邻关系对应于额定像素相邻关系。像素单元p1’因此没有错误。

接着应进一步考察在第三部段s3中的对应的像素单元p1”。在第三部段s3中像素单元p1”具有故障/功能错误，使得该像素单元采取状态“0”(而不是“1”)。由此得到如在图5中示出的角点关联。

对于角点e1(左上方)得到像素状态“1”、“2”、“0”(像素单元p1"的故障)、“2”，使得角点e1与id“1202”相关联。这个单独的未正确关联的角点e1已经给出提示：在第三部段s3之内的像素单元p1”有错误，使得该角点可以被标记为有故障。但是因为角点e1、e2、e3、e4之一的唯一有错误的参照可能是由于在关联等中的错误，由此不能够可靠地推断出所涉及的像素单元p1”是有错误的。出于该原因，有利的是，执行附加的真实性检验。真实性检验通过以下方式实现，即还参照被认为有故障的像素单元p1”的其他角点e2、e3、e4。当前，角点e2(右上方)能够与id“2220”相关联。角点e3(右下方)具有id“0212”。最后角点e4能够与id“2022”相关联。因此另外三个角点e2、e3和e4的id对于接通的图案投影m而言也是无效的，使得像素单元p1"可以设置为状态“不起作用/有故障的”。

因此如果所检测的角点e1、e2、e3、e4的实际像素相邻关系与投影的信息(即额定像素相邻关系)一致，将所涉及的像素单元p1、p1’标记为“有效的/起作用的”。相反地，如果实际像素相邻关系与投影的信息不一致且因此与预期的额定像素相邻关系不一致，则将所涉及的像素单元p1”标记为“不起作用/有故障的”且优选不再考虑将其用于进一步产生光分布。

作为对于所测定的有错误的像素单元的反应，首先可以检验有错误的像素单元的位置。在此尤其可以检验有错误的像素单元处于明暗界限之上还是之下以及有错误的像素单元处于光分布的外部区域还是内部区域中。

此外能够例如向与矩阵式照灯系统相关联的错误存储器中进行输入和/或对车辆驾驶员产生错误通知。取决于有关的标准和有错误的像素单元的位置还可以关断所涉及的矩阵式照灯。

存在用于减少错误检测的可选的途径：在检测可能有故障的像素单元(和优选相应将像素单元标记为“有故障的”)之后，通过另外的测量执行所涉及的像素单元的像素状态的对照检验，而不将该像素状态用于另外的测量或成像方法。如果在此进一步识别出像素单元的故障，可以引入上文提及的措施(向错误存储器中进行输入、产生警告通知且在适当时关断所涉及的矩阵式照灯)。此外在接着的壁位置确定中忽略所涉及的像素单元的像素信息。如果在对照检验中证实像素单元无故障，则可以继续使用该像素单元。