专利名称：借助自动的摄像机系统采集多个图像的图像采集方法以及所述摄像机系统的所属图像采 ...的制作方法
技术领域：
本发明由用于车辆的摄像机系统出发。
技术背景
用于车辆的摄像机系统采集图像数据，所述图像数据可以用于多种应用，用于距离警告、用于交通标志识别以及用于驾驶员的视觉支持——例如借助平视显示器。已知的是，这样的系统用于拍摄驾驶员的视角中的周围环境。在夜间行驶的情况下，对面的前大灯和反光干扰很大。在EP 0 490 029 A2中描述了借助激光器扫描周围环境并且使用反射的激光进行成像。为了分离由激光器发射的光和对面车辆的光，使用偏振滤光镜。因此，主动的扫描基于发射具有固有的偏振特征的激光并且通过偏振对光进行“编码”。使用偏振滤光镜在接收光信号时区分和分离“编码的”发射光和不是来自于激光器的光。主动的激光扫描一方面意味着在使用的光学装置和使用的光发射器方面的显著耗费，另一方面意味着开销较大的后续信号处理，因为激光器在时间上仅仅产生单个的光点，并且这些光点必须被接合成一个图像。此外在主动的激光扫描中存在通过高强度可能引起眼睛损伤的问题，或者当使用具有低强度的激光器时作用范围小的问题。
发明内容
因此，本发明的任务在于提出用于自动的摄像机系统的图像采集方法和图像采集装置，其能够通过简单的方式抑制干扰信号并且不要求复杂的或者高成本的部件。本发明能够在不使用主动的照明系统的情况下抑制干扰。本发明可以借助简单的光学结构和价格有利的组件实现。此外，可以通过简单的改动来改装已知的摄像机系统，以实现本发明。除了简单得多的实现以外，通过本发明可以由采集到的图像数据获得附加的图像信息，这些图像信息超出已知视频系统的通常的亮度信息。本发明能够通过简单的方式实现所成像的周围环境的偏振度分布的表示。所述表示提供周围环境特征的附加信息并且可以与直接由摄像机采集到的图像数据组合，以便由此获得具有更高信息量的周围环境表示。尤其是在夜间行驶的情况下，通过偏振度分布的表示或通过与偏振有关的图像采集可以推断出所成像的物体的特征，其中，尤其可以根据偏振来识别例如通过潮湿的车道表面引起的前大灯灯光的反射或反光。一方面这可以推断出物体自身的特征或识别物体，另一方面可以例如通过减弱或者遮暗识别到的并且不期望的反射来操纵相应的图像区域。本发明所基于的概念是，在采集表示一个共同的物体的图像时，提取偏振信息，其方式是，在与偏振有关的不同的拍摄条件下拍摄两个图像并且由在比较不同拍摄条件的图像时得到的亮度信息差别推断出物体或者物体的区段或者物体的图像 点的偏振方向和 /或偏振度。通过透过不同偏振角的偏振滤光镜来拍摄图像，或者通过透过至少一个偏振滤光镜拍摄至少一个图像和在不通过偏振滤光镜进行滤光的情况下拍摄一个图像，实现具有与偏振有关的不同拍摄条件的图像拍摄。如果透过偏振滤光镜拍摄多个图像，则这些图像具有不同的偏振方向。因此，将透过不同偏振方向的偏振滤光镜拍摄图像以及透过一个 (或多个)偏振滤光镜拍摄一个图像和在无偏振滤光的情况下拍摄至少一个图像同样视为与偏振有关的拍摄条件。因此，通过不同的偏振角以及通过透过偏振滤光镜和无偏振滤光镜的图像拍摄得到不同的拍摄条件。因此，拍摄条件的不同在于在相应地拍摄单个图像时使用的相应偏振角，或者透过偏振滤光镜的拍摄相对于在不使用偏振滤光镜的情况下的拍摄。图像不必须相同，但是所有待相互比较的图像涉及至少一个共同的物体或者至少一个共同的物体区段。
取代如在现有技术中建议的那样主动地照明周围环境以及拍摄反射的光，本发明以被动的方式使用一个共同的物体的两次或者多次成像，以便同样地并且以不同的偏振角或者共同以不同的拍摄条件(也包括在使用滤光镜的情形下的拍摄和在不使用滤光镜的情形下的拍摄)对各成像进行滤光。通过比较以与偏振有关的不同拍摄条件、即以不同的偏振角实施的拍摄或者在使用和不使用偏振滤光镜的情况下相同物体的拍摄，获得与偏振有关的信息。因为根据本发明的方法和根据本发明的装置自身不直接基于发光，所以可以使用简单的并且廉价的被动系统。尤其是可以不使用主动的照明。在此，本发明所使用的被动照明尤其是通过外部光源的照明，其既不必发出偏振光也不必产生由确定的方向入射的光，而仅仅用于周围环境的照明。因此机动车的通常的前大灯灯光已经足够，从而仅仅对于摄像机系统而言不必设置附加的光源。根据本发明，提出一种图像采集方法，其中，在与偏振有关的不同拍摄条件下借助一个摄像机系统采集至少两个图像。这些图像表示一个共同的物体。这些图像基本上对准相同的方向，并且分别采集到的图像包括至少一个图像区段(物体位于其中)，所述至少一个图形区段表示同一物体。所述同一物体的表示对于两个图像而言可以是不同的，例如两个图像可以从不同的视角检测所述同一物体(即同一图像区段)，这些图像可以是相对移动的，或其组合。除移动以外还可以提供图像的其他畸变，这些畸变对于这些图像而言是不同的，从而仅仅存在以下前提这些图像分别具有一个相应于同一物体或者同一物体区段的区段，其中，图像和尤其是其上表示物体或者物体区段的区段可以是不同畸变的，例如通过不同的视角、通过移动或者通过其他的畸变。因此，根据本发明采集至少两个图像，以不同的偏振角对所述至少两个图形进行滤光，或者对一组图像进行滤光而对另一组不进行滤光，在两种变型中在滤光之后将所述至少两个图形组合成一个共同的表示。通过所述组合可以从图像中提取偏振信息。例如对于一个借助偏振滤光镜进行滤光的图像的一个图像点，可以获取强度、即亮度，并且将所述强度与另一个图像的相应的点的亮度值进行比较，其中，已经以另一偏振角对所述另一个图像进行滤光或者没有对所述另一个图像进行滤光。如果比较不同偏振方向的图像，则对于非偏振的图像点没有差别，相反所述一个图像上通过不同的偏振角偏振的图像点包含与所述另一个图像上不同的强度。如果比较经滤光的图像与未经滤光的图像，则未经滤光的图像的非偏振的图像点的强度或亮度预期是相应的经滤光的图像的相应图像点的强度或亮度的两倍。因为通常以非偏振的光来照明周围环境，所以可以在以不同的角度进行滤光的图像的情况下由高偏振度、即由不同图像的图像点的较大强度差别以及在经滤光地和未经滤光地拍摄相同的周围环境区段时与所预期的双倍强度存在较大偏差的情况下推断出周围环境光经历了偏振。尤其是在具有平的角度的反射时出现这种反射。由此可以识别相应于反射的图像点或者图像区段，并且可以尤其滤除、减弱或者遮暗所述反射，因为尤其是在夜间行驶时具有反射的图像区域起干扰作用。因此，组合尤其由以下图像点或者图像区域的亮度值的求差组成所述图像点或者图像区域属于不同的图像、已经以不同的偏振方向滤光，但属于相同的物体或相同的物体点。此外组合尤其在于，由以下图像点或图像区域的亮度值的求差来确定与假定减半的强度的偏差所述图像点或图像区属于不同的图像，在使用和不使用偏振滤光镜的情况下采集，但属于相同的物体或相同的物体点。原则上，其他类型的组合也是可能的，其中，所述组合包括比较不同图像的图像点，这些图像涉及相同的物体点或相同的物体或者相同的物体区段。
物体一般指由摄像机检测的周围环境，其基于机动车领域中的应用尤其可以包括诸如车道特征、车辆、固定的物体和交通标志的物体。尤其是车道路面、车道路面的反光物体(小水坑等)、对面前大灯的反射等同样称作物体。共同的物体尤其指由不同的透视角度但以至少部分重叠的视野检测到的物体。这尤其在立体图像检测时是重要的，其中，以彼此间隔开的摄像机来观察周围环境，这些摄像机对准一个共同的区域并且因此能够检测深度信息，以便随后借助彩色显示器在所示出的图像中重现所述深度信息。因此，借助于自动的摄像机系统采集多个图像并且对所述多个图像(中的至少一个)进行滤光，其中，所述多个图像涉及一个共同的物体(即一个至少部分重叠的成像区域)，并且在采集时借助至少一个偏振滤光镜对所述共同的物体的图像进行滤光。根据一个优选的实施方式，偏振滤光镜(相对于摄像机)固定地设置在摄像机和物体之间，并且系统的至少一个另外的摄像机不具有偏振滤光镜。替代地，摄像机装配有具有缺口的、可运动的、例如可旋转的偏振滤光镜，其中，通过运动或者滤光镜的缺口或者偏振滤光的区段位于摄像机前面，这样根据偏振滤光镜的(变化的)位置采集经滤光的或者未经滤光的图像。为了使具有缺口的偏振滤光镜运动，可以使用与用于以下描述的连续的偏振滤光镜相同的机构。根据另一实施方式，至少一个偏振滤光镜对于多个图像具有不同的偏振角，从而例如可以随后比较这些图像。在滤光之后将所述多个图像组合成一个共同的表示。所述组合尤其不仅包括求差，而且一般包括图像或其亮度值的比较，由此产生偏振信息。根据一个优选的实施方式，至少一个偏振滤光镜包括旋转的偏振滤光镜，从而在采集时通过旋转的偏振滤光镜对图像进行滤光。偏振滤光镜围绕垂直于一个平面的旋转轴线旋转，所述偏振滤光镜在所述平面内延伸。在此例如由同一摄像机依次拍摄图像。因为摄像机属于自动的摄像机系统，所以通过机动车的运动得到依次拍摄的图像之间的差别。因为在拍摄图像的时刻之间的持续时间内偏振滤光镜已经旋转了一个角度，所以以不同的偏振角(或者在另一实施方式中，在使用或不使用偏振滤光镜的情况下)采集前后相继的图像。因此，所述多个图像在它们相应的拍摄时刻方面不同，并且例如在向前运动的情况下相对移动(以及附加地根据拍摄光学器件而不同地畸变)。根据一个替代的实施方式(其在必要时可以与以上所述的实施方式组合)，从至少两个不同的视角采集图像。因此，以两个在侧向上彼此错开的摄像机实施采集，所述摄像机对准相同的方向，从而它们成像由两个摄像机检测的区段。因此，位于重叠的图像区段中的共同的物体由两个摄像机以不同的视角以及以不同的偏振方向的偏振滤光镜检测，或者由两个摄像机以不同的视角检测，其中，摄像机中的仅仅一个摄像机具有偏振滤光镜。因此，根据所述实施方式这些图像一般尤其在视角上、即在成像一个共同的物体时所使用的检测方向上不同。这样的立体摄像机系统包括两个摄像机，所述两个摄像机根据本发明用于以不同的视角采集图像。以所述两个摄像机通过设置在不同位置(例如在侧向上彼此错开)的摄像机的定向来采集图像，其中，这些摄像机具有一个重叠的图像区段。所述重叠的图像区段用于共同的物体的成像。因此，所述共同的物体至少部分位于所述重 叠的图像区段中，以便可以在相同的物体或者相同的物体区段的不同的偏振角的情况下以不同的视角采集不同的图像。每个摄像机采集一个图像，所述图像是通过偏振滤光镜滤光的。由偏振滤光镜、优选每个摄像机的一个滤光镜(如果所述摄像机装配有滤光镜)实施滤光，其中，不同摄像机的偏振滤光镜具有不同的偏振角(或者至少一个摄像机不具有偏振滤光镜，而至少一个另外的摄像机具有偏振滤光镜)。在此，相应的偏振角、即相应的偏振滤光镜相对于摄像机固定。因此，摄像机内的成像平面相对于偏振滤光镜是固定的，摄像机通过所述偏振滤光镜采集图像(如果所述摄像机装配有偏振滤光镜)。根据本发明的另一实施方式，图像采集方法包括对于图像的多个图像点或图像区域分别确定相应的偏振方向和/或偏振度。因此，对于各个图像点、图像点组、尤其是彼此相邻的图像点的组或者对于图像区域实施偏振方向和/或偏振度。如果具有类似强度的图像点彼此相邻并且相对于周围的图像点具有一个最小强度差别，则例如可以将这些图像点分为一组。于是例如可以定义相应于反射的前大灯灯光并且表现为亮斑的图像区域。可以通过不同偏振方向和相同物体区段的图像点(或者图像点组或者图像区域) 的强度(或者它们的平均值)的比值来确定偏振方向。可以通过简单的方式通过检测到的强度的商、两个偏振方向之间的角度差和相应的三角关系计算偏振方向、即偏振椭圆的主方向。例如在角度差为90°的情况下通过以下方程给出偏振方向α tan α =指其中，I1和I2是不同图像(即也是不同偏振角)的图像点的相应的强度。以相同的方式通过相应强度的组合、即通过强度差与强度和的商的数值得到偏振度P，其中，强度是指将涉及相同的物体点或者相同的物体区段但相差90°的偏振角滤光的图像的不同强度。同样也可以通过经滤光的图像点的强度的和来确定原始入射的光的强度。如果在组合时比较通过偏振滤光镜采集的图像与未经滤光的图像，则比较经滤光的图像的双倍强度与未经滤光的图像的单倍强度，以便识别指明偏振效果的偏差。所述组合包括或者在比较强度、检测图像、(比较前的)图像预处理时电子地减小未经滤光的图像的强度；或者借助于非偏振的3dB滤光镜(即借助于与极性无关地将强度减小一半的遮暗滤光镜)遮暗，以便将如此遮暗的图像与经偏振滤光的图像比较；或者将经偏振滤光的图像的强度加倍，以便实施强度的比较。替代遮暗装置(如遮暗滤光镜)，不具有偏振滤光镜的一个或多个摄像机可以设有相应于具有偏振滤光镜的摄像机的灵敏度一半的灵敏度。在本发明的上下文中， “滤光”仅理解为借助于偏振滤光镜的滤光，因此将借助于非偏振的遮暗滤光镜的滤光称作 “遮暗”。因此，概念“不滤光”表示在不具有偏振滤光镜的情况下的拍摄，其中，但这不排除将强度遮暗到一半。 如已经提到的，尤其是通过平的面上的反射产生强的偏振度，非偏振的光以锐角照射到所述面上。因此，典型的应用是识别和消除车道表面的反光。此外，偏振方向给出关于反光的物体位于什么位置的信息。例如在水平的反光面的情况下(例如小水坑)得到基本上垂直偏振的并且其水平分量相对较小的光反射。因此，也可以使偏振角与摄像机相对于水平线的倾斜关联，以便因此通过典型的方式减弱共同的图像中的垂直偏振的物体或者在图像中识别垂直偏振的物体。为了可以识别与周围环境相关联的绝对偏振方向，即竖直的或者水平的偏振方向，使至少一个偏振滤光镜的偏振角与偏振滤光镜的绝对位置关联或者使摄像机与环境关联，例如通过检测水平线和偏振角之间的角度或者重力(竖直)相对于偏振角的方向。因为与环境相关联的偏振角与另一偏振滤光镜的偏振角之间的差别是已知的，所以可以通过加上与绝对方向的角度差来推出所述另一偏振角的绝对位置。此外，也可以使不同的偏振滤光镜的偏振角分别与环境、即与环境的水平线或者与机动车的位置或者与重力方向相关联。如已经提到的，可以将相应于相同的物体区段或者同一物体位置的各图像点在其强度方面相关联，以便确定偏振方向和/或偏振度。此外，可以在其强度方面比较图像点的组或者区域，其中，例如通过平均或者通过其他统计组合来产生图像组的强度。可以通过比较图像点的强度来实现多个图像点的分组，这些图像点的强度被组合用于随后的分析处理，其方式例如是，借助于阈值来区分彼此相邻的、具有相似强度的图像点与具有显著不同的强度的图像点。以相同的方式可以借助于预给定的形状的检测实现图像点的分组。在此，预给定确定的、待识别的形状，例如反射条纹的典型形状或者典型的反射图案的轮廓，以便可以由此检测可能反射的物体。随后可以通过随后的偏振度(或偏振方向)的检测由识别到的形状的图像点推断出光学特征，其中，尤其是首先在其形状方面识别干扰的反射，以及可以基于高的偏振度将其辨别为干扰。因为对于物体的类型、即干扰物或非干扰物而言单单形状不一定是唯一的，因此可以通过本发明的检测到的形状的偏振度的研究获得以下方面的可靠性其涉及干扰而不涉及仅仅具有干扰物的大致形状并且因此由形状识别错误地分配给干扰物的组的非干扰物。因此，根据另一实施方式抑制以下多个图像点、图像区域或单个图像点其具有高出预给定的阈值一个最小差值或者高于由一个(共同的)图像区段得到的偏振度的平均值的偏振度。因此，阈值可以是固定地预给定的，或者可以适应于采集到的图像。可以通过以下方式实施因此分配给干扰物的图像点的抑制遮暗图像点、替代图像点、切除图像点或者标记图像点或者其轮廓，以便或者向驾驶员提供去干扰的图像或者向驾驶员提供其中标记了通过其偏振度检测到的干扰物的图像。为了实施本发明和根据本发明的图像采集方法，根据本发明提出一种自动的摄像机系统的图像采集装置，其具有至少一个摄像机和一个偏振滤光镜装置。偏振滤光镜装置提供一个偏振角或者不同的偏振角，即或者按时间顺序的不同的偏振角、按时间顺序的经滤光的和未经滤光的图像，或者同时通过多个偏振滤光镜在其取向方面不同的偏振滤光镜，或者同时借助不是全部装配有偏振滤光镜的多个摄像机的经滤光的和未经滤光的图像。优选对于每个偏振角设有一个摄像机，其对准一个规定所述偏振角的偏振滤光镜。所述摄像机在其图像采集方面并且因此在其敏感区域方面对准周围环境，以便采集表示一个共同的物体的多个图像。在多个摄像机的情况下这通过以下方式实现这些摄像机提供一个至少部分共同的图像区段。优选地，这些摄像机对准一个共同的点。当依次建立多个图像时，可以设有一个向前定向的摄像机，由此可以借助相同的摄像机建立不同的图像，这些不同的图像由于摄像机系统相对于周围环境的运动而不同。因此，不管是一个还是多个摄像机，在每个摄像机前面设有恰好一个偏振滤光 镜，或者不在每个摄像机前面但在至少一个摄像机前面设有恰好一个偏振滤光镜，其中，在使用多个偏振滤光镜时这些偏振滤光镜分组为偏振滤光镜装置。偏振滤光镜装置因此设置在共同的物体和至少一个摄像机之间。为每个摄像机(或者为至少一个摄像机但不为所有摄像机)设有一个偏振滤光镜，其设置在摄像机和物体之间。此外，图像采集装置包括组合装置，其与所述一个摄像机或与所述多个摄像机连接。所述组合装置被配置用于使表示一个共同的物体并且因此具有至少重叠的图像区域的不同图像(即在时间上不同的或者在其视角方面不同的图像)彼此对准并且彼此叠置。将不同的图像彼此叠置，以使所表示的共同的物体或者物体区段一致。如果图像彼此相对移动，则通过组合装置补偿所述移动，其方式是，所述组合装置被配置用于检测图像的确定的特征并且将不同图像的特征分配给相同的物体或者相同的物体位置。在使用立体摄像机系统的情况下，通过为此配置的组合装置来组合以不同的投射角拍摄的图像。由此，组合装置设有图像数据输出端或视频数据输出端，在所述图像数据输出端或视频数据输出端上输出经补偿的图像的共同表示。在使用旋转的偏振滤光镜的情况下，偏振滤光镜装置包括旋转装置，其与每个装配有偏振滤光镜的摄像机的偏振滤光镜(或者这个摄像机)连接。所述旋转装置例如通过轴与偏振滤光镜连接，由此旋转装置通过相应的机械连接向偏振滤光镜传递旋转运动。旋转装置和偏振滤光镜之间的连接使得旋转装置驱动一个或者多个偏振滤光镜围绕一个旋转轴线旋转，所述旋转轴线垂直于一个平面，一个或者多个偏振滤光镜在所述平面内延伸。 通过机械连接和通过旋转装置的驱动，(由一个或者多个摄像机组成的)图像采集装置以在时间上变化的偏振角采集多个图像，或者在偏振滤光的情况下和在无偏振滤光的情况下依次和交替地或者周期交替地采集图像。时间变化由旋转装置预给定。根据另一实施方式，图像采集装置包括至少两个摄像机。对此图像采集装置尤其包括立体摄像机系统。所述至少两个摄像机是彼此间隔开地设置的。此外，所述两个摄像机对准一个共同的点或者对准相同的方向，使得这些摄像机具有共同的、重叠的图像区域。 对于所述至少两个摄像机中的每一个，图像采集装置包括一个偏振滤光镜，其设置在所分配的摄像机和共同的点或者待由摄像机成像的物体之间。不同摄像机的偏振滤光镜具有不同的偏振角。此外，可以摄像机中的仅仅一个摄像机装配有偏振滤光镜，或者可以至少一个而不是所有摄像机装配有偏振滤光镜。根据另一实施方式，图像采集装置包括一个固定装置，其被配置用于固定摄像机。 此外，所述固定装置为摄像机提供定向(当其设置在所述固定装置中时)，使得至少一个摄像机透过机动车的风挡玻璃采集至少一个图像。因此，所述固定装置被配置为一方面固定在摄像机上而另一方面固定在机动车内部、例如风挡玻璃上并且使摄像机向外朝向风挡玻璃。当固定装置间接或者直接地设置在风挡玻璃上时，所述固定装置为摄像机提供所述方向。例如可以通过吸盘或者卡锁连接提供直接的设置，其中，通过机动车的顶盖或者仪表板上的直接固定装置提供间接固定，其中，风挡玻璃以公知的方式固定在顶盖或者仪表板上。
在附图中示出本发明的实施例，并且在以下说明中对其进行详细阐述。附图示出
图Ia 根据本发明的用于实施本方法的图像采集装置的俯视图；图Ib 沿剖面A-A’，在图Ia中示出的装置的偏振滤光镜的位置；图2 旋转的偏振滤光镜中的偏振滤光镜取向。
具体实施例方式在图1中示出了根据本发明的具有两个摄像机的装置。摄像机10a、10b对准相同的方向并且二者都检测物体20。因此，摄像机10a、10b具有重叠的图像区段30，物体20位于所述图像区段30中。物体20可以共同并且同时地由摄像机10a、10b检测到。重叠的区域30位于距摄像机一定距离处并且在距风挡玻璃40 —定距离后开始。摄像机10a、10b设置在风挡玻璃40的内侧上，其中，物体20和重叠的区域30设置在风挡玻璃的外部。摄像机10a、10b构成立体摄像机系统。图像采集装置包括摄像机10a、10b以及所属的偏振滤光镜50a、50b，其中，每个摄像机分配了恰好一个偏振滤光镜。偏振滤光镜50a分配给摄像机 IOa,偏振滤光镜50b分配给摄像机10b，使得由摄像机IOa采集的图像与完全穿过偏振滤光镜50a的光路相关联，以同样的方式，由摄像机IOb采集的光完全穿过偏振滤光镜50b。在一个未示出的实施方式中，一个摄像机设有偏振滤光镜而一个摄像机不设有偏振滤光镜， 其中，无偏振滤光镜的摄像机可以包括遮暗滤光镜，其用于将亮度减低到50%。除了以下方面，这种实施方式与所示出的实施方式是相同的省略了偏振滤光镜中的一个，其中，遮光滤光镜在位置和定向上取代所述偏振滤光镜中的一个。摄像机10a、b分别具有一个与组合装置60连接的图像输出端。组合装置60 使由摄像机10a、b采集的图像一致，尽管它们的视角不同。因此组合装置实施立体匹配 (Stereozuordnung)以及计算每个摄像机10a、IOb的每个图像点(或者每个图像区域)的强度信号。此外，组合装置60输出与由摄像机10a、10b采集的图像的组合相应的图像信号。 偏振计算装置70与组合装置60连接，所述偏振计算装置检测偏振度、偏振角或者两者。为此，偏振计算装置70通过(双重)连接与组合装置60连接，以便求取和比较由摄像机IOa和IOb采集的图像的图像点、即强度值。如已经提到的，所述比较例如包括强度的求商以进行偏振度检测，和强度的求差或求和，以便由差与和的商计算所属的图像点的偏振角。因为偏振计算装置70需要两个摄像机10a、b的强度数据、即图像数据，所以在图 Ia中偏振计算装置70和组合装置60之间的连接表示为双重连接。在此，组合装置60被配置用于使两个图像中的至少一个移动或者畸变，以便补偿摄像机10a、b的图像的不同的视角(或者位移)。在组合装置60通过所述组合使图像一致之后，由偏振计算装置70比较所述图像，以检测偏振度和/或偏振角。组合装置60和偏振计算装置70优选设置为在可编程的数据处理系统上运行的软件模块。装置60和70可以设置为存放在存储器中的软件或软件模块，所述存储器与CPU或视频芯片连接，其通过运行软件或者软件段来实现相应的方法步骤，如对于每个图像点或者图像区段进行组合、比较、移动、视角补偿、偏振角和/或偏振度的计算和以图像信号的形式输出偏振数据。此外，图Ia中示出的装置可以与形状识别装置组合，所述形状识别装置对图像区段的位于预给定的和已识别的形状内的图像像素进行组合。所述形状检测装置同样可 以设置为软件，其按照预给定的形状查找图像并且标记所述图像。在图Ib中象征性地表示偏振方向152a、b和偏振滤光镜150a、b，其中，偏振滤光镜150a、b与图Ia的偏振滤光镜50a、b相对应，并且图Ib与图Ia中的剖面A_A’相对应。 可以看出，图Ib中的偏振滤光镜150a、b构造相同但具有相对倾斜的偏振角152a、b。由于偏振角152a、152b的不同，可以检测偏振信息(即偏振角或者偏振度)。此外，图Ib示意性地示出摄像机110a、110b，它们从上向绘图平面看位于偏振滤光镜150a、b后面。从绘图平面起指向上方的方向相应于朝着物体20的方向，即穿过风挡玻璃40。图2用于说明本发明的另一实施方式。在图2中示出了一个偏振滤光镜250，其在第一位置中具有偏振方向252a。根据所述实施方式，使偏振滤光镜250沿旋转方向260旋转 (例如通过未示出的旋转装置，例如电动机)，使得在一个后来的时刻得到偏振方向252b， 其与偏振方向252a相差一个角度，偏振滤光镜250在旋转方向260上在中间时间内旋转了所述角度。如果在以252a表示的位置中采集第一图像而在以252b表示的位置中采集第二图像，则得到以不同的偏振角采集的两个图像。除偏振滤光镜250的旋转外，整个系统还由于车辆的运动而经历平移270，根据本发明所述自动的摄像机系统设置在所述车辆中。这意味着，不仅偏振角252a旋转到偏振角 252b，而且分配给偏振方向252a的图像区域280a也分配给偏振角252b。根据本发明，补偿图像区域280a、b之间的偏移，以便根据共同检测的物体彼此叠置和相对定向相应的图像。 因此本发明允许以与图像区域280a相对应的第一偏振方向252a采集第一图像以及采集以图像区域280b标识的第二图像(或者其他图像)，并且所述第二图像根据偏振方向252b经受滤光。共同的重叠的图像区域相应于图像区域280b的上边缘和图像区域或者图像采集区域280a的下边缘之间的区域。两个图像区域之间的移动由车辆270的运动决定。在图2 中示出的移动仅仅是象征性的，在实际拍摄中产生沿摄像机定向的同心线的另外的梯形畸变。
权利要求
1.图像采集方法，所述图像采集方法具有以下步骤借助于自动的摄像机系统(10a，b)在与偏振有关的不同拍摄条件下采集多个图像，其中，所述多个图像表示一个共同的物体，在与偏振有关的不同拍摄条件下拍摄所述共同的物体的图像，其中，通过以下方式为所述拍摄提供与偏振有关的不同拍摄条件借助至少一个偏振滤光镜(40a，b)进行滤光，所述至少一个偏振滤光镜对于所述多个图像具有不同偏振角(152a，b;252a，b)；或者透过所述至少一个偏振滤光镜拍摄至少一个图像以及在不通过偏振滤光镜进行滤光的情况下拍摄至少一个图像；以及在滤光之后将所述多个图像组合成一个共同的表示。
2.根据权利要求 1所述的图像采集方法，其中，借助围绕一旋转轴线旋转的偏振滤光镜(40a，b)对所述多个图像中的至少一个进行滤光，并且所述旋转轴线垂直于一个平面， 所述偏振滤光镜(40a，b)在所述平面内延伸。
3.根据权利要求1或2所述的图像采集方法，其中，从至少两个不同的视角采集所述图像，并且对于不同的视角通过以下方式以与偏振相关的不同拍摄条件拍摄所述图像当在不同的视角下进行采集时以不同的偏振角(152a，b)进行滤光；或者在不同的视角时在使用和不使用偏振滤光镜的情况下进行采集。
4.根据权利要求3所述的图像采集方法，其中，借助立体摄像机系统(10a，b)采集所述图像，其中，用于进行采集的所述摄像机系统包括两个具有不同视角的摄像机(10a，b)， 并且借助所述两个摄像机(10a，b)通过将设置在不同位置上的摄像机定向得具有一个重叠的图像区段来采集所述图像，其中，每个摄像机经偏振滤光镜(40a，b)滤光地采集图像， 并且所述用于采集的偏振滤光镜(40a，b)以相对于所述摄像机固定的不同偏振角(152a， b)对图像进行滤光，或者所述用于采集的偏振滤光镜(40a、b)对至少一个图像但非所有图像进行滤光。
5.根据以上权利要求中任一项所述的图像采集方法，所述图像采集方法还包括以下步骤对于所述图像的多个图像点或者图像区域，分别由彼此相对应的不同图像的图像点或者图像区域的强度的比值确定相应的偏振方向和/或偏振度。
6.根据权利要求4或5所述的图像采集方法，所述图像采集方法还包括以下步骤抑制具有高出一预给定的阈值一最小差值或者高于在与偏振有关的不同拍摄条件下拍摄的图像的共同图像部分的至少一个区段的偏振度的平均值的偏振度的图像点或者图像区域。
7.自动摄像机系统的图像采集装置，其具有至少一个摄像机(10a，b)和一个偏振滤光镜装置(40a，b)，所述偏振滤光镜装置提供与偏振有关拍摄条件，其中，所述至少一个摄像机被配置用于采集多个图像，所述多个图像表示一个共同的物体(20)，其中，所述偏振滤光镜装置设置在所述共同的物体(20)和所述至少一个摄像机之间，所述偏振滤光镜装置为每个或者为至少一个但非所有摄像机提供一个偏振滤光镜，所述偏振滤光镜设置在物体 (20)和摄像机(10a，b)之间，所述图像采集装置还包括组合装置(60)，所述组合装置被配置用于将表示一个共同的物体(20)的不同图像彼此叠置以使由所述不同图像表示的所述共同的物体(20) —致，以便将所述多个图像组合成一个共同的表示，其中，或者所述偏振滤光镜装置(40a，b)通过所述偏振滤光镜的不同的偏振角提供与偏振有关的拍摄条件，或者所述偏振滤光镜装置借助于所述偏振滤光镜不是为所有图像或摄像机提供滤光。
8.根据权利要求7所述的图像采集装置，其中，所述偏振滤光镜装置(40a，b)包括旋转装置，所述旋转装置与每个摄像机的偏振滤光镜(40a，b)连接，其中，所述旋转装置与所述偏振滤光镜如此连接，使得所述旋转装置驱动所述偏振滤光镜(40a，b)围绕一旋转轴线旋转，所述旋转轴线垂直于一个平面，所述偏振滤光镜在所述平面内延伸，由此所述图像采集装置以在时间上变化的偏振角采集多个图像，其中，或者所述偏振滤光镜是连续的，以便与所述偏振滤光镜的旋转角度无关地连续地对所述摄像机进行滤光，或者所述偏振滤光镜包括缺口，以便取决于所述偏振滤光镜的旋转角度地对所述摄像机进行滤光或不对所述摄像机进行滤光。
9.根据权利要求7或8所述的图像采集装置，所述图像采集装置包括至少两个摄像机 (10a, b)，所述至少两个摄像机彼此间隔开地设置并且对准一个共同的点，其中，对于所述至少两个摄像机中的每一个或者至少一个，所述图像采集装置包括一个偏振滤光镜(40a， b)，其设置在所分配的摄像机和所述共同的点之间，并且不同的摄像机(10a，b)的偏振滤光镜(40a，b)具有不同的偏振角(152a，b)，或者所述摄像机中的至少一个具有偏振滤光镜，而所述摄像机中的至少一个与其不同的摄像机不具有偏振滤光镜。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的图像采集装置，其中，所述图像采集装置包括固定装置，并且所述至少一个摄像机(10a，b)被如此定向，使得当所述固定装置间接或者直接地设置在机动车的风挡玻璃处时，所述至少一个摄像机(10a，b)透过风挡玻璃采集至少一个图像。
全文摘要
本发明涉及一种图像采集方法，其包括以下步骤借助于自动的摄像机系统采集多个图像以及对图像进行滤光。所述多个图像表示一个共同的物体。在使用对于所述多个图像具有不同偏振角的至少一个偏振滤光镜进行采集时对所述共同的物体的图像进行滤光，或者仅仅对一些图像但非所有图像进行滤光。在滤光后将所述多个图像组合成一个共同的表示。本发明还涉及一种自动摄像机系统的相应的图像采集装置，其具有至少一个摄像机和一个偏振滤光镜装置，所述偏振滤光镜装置提供不同的偏振角或者仅仅对一些图像但非所有摄像机进行滤光。所述至少一个摄像机被配置用于采集多个图像，所述多个图像表示一个共同的物体，其中偏振滤光镜装置设置在所述共同的物体和所述至少一个摄像机之间。所述偏振滤光镜装置为每个或者为至少一个但非所有摄像机提供一个偏振滤光镜，所述偏振滤光镜设置在物体和摄像机之间。图像采集装置还包括组合装置，所述组合装置被配置用于将表示一个共同的物体的不同图像彼此叠置以使由不同图像表示的共同的物体一致，以便将多个图像组合成一个共同的表示。
文档编号H04N13/00GK102450023SQ201080023334
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月14日 优先权日2009年5月26日
发明者M·希斯曼 申请人:罗伯特·博世有限公司