具有自身运动检测的成像系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及成像系统，并且更具体地涉及用于车辆的成像系统。
【发明内容】
[0002]根据本发明的一个方面，提供一种用于车辆的成像系统。该系统包括构造成对车辆外部和前方的场景进行成像并且产生对应于所获得的图像的图像数据的成像器。控制器被构造成接收图像数据并且分析连续的图像帧之间的光流以便计算成像器与成像的场景之间的相对运动，其中，光流包括所关注的物体在连续的图像帧中的视在运动的模式。
[0003]根据本发明的另一个方面，提供一种用于车辆的成像方法。该方法包括以下步骤:提供成像器，该成像器用于对受控车辆的外部和前方的场景进行成像并且产生对应于所获得的图像的图像数据;提供用于接收以及分析图像数据的控制器；以及基于连续的图像帧之间的光流计算成像器与所成像的场景之间的相对运动，其中，光流包括所关注的物体在连续的图像帧中的视在运动的模式。
[0004]根据本发明的再一个方面，提供一种非暂时性计算机可读介质。非暂时性可读介质具有存储在其上的软件指令，软件指令在通过处理器执行时包括以下步骤:利用成像器以对受控车辆外部和前方的场景进行成像并且产生对应于所获得的图像的图像数据;接收并分析控制器中的图像数据；以及基于连续的图像帧之间的光流计算成像器与所成像的场景之间的相对运动，其中，光流包括所关注的物体在连续的图像帧中的视在运动的模式。
[0005]本领域技术人员通过参考以下说明书、权利要求书和附图将进一步地理解和领会本发明的这些以及其他特征、优点和目的。
【附图说明】
[0006]通过详细说明和附图将更加全面地理解本发明，其中:
[0007]图1是根据本发明的实施例构造的受控车辆的成像系统的框图；
[0008]图2是结合根据图1中所示的实施例的成像系统的后视镜组件的局部截面；
[0009]图3是示出用于计算用于根据图1和图2中所示的实施例的成像系统中的成像系统的自身运动的程序的流程图；
[0010]图4是表示连续的图像帧之间的光流的图示，其中，图像帧被叠加以帮助说明垂直位置值的计算；以及
[0011 ]图5是与图4所示相同的图示，但替代地示出垂直运动值的计算。
【具体实施方式】
[0012]现在将对本发明的当前优选的实施例做出详细的参考，这些实施例的例子在附图中示出。只要可能，相同的附图标记将在整个附图中被用于指代相同或类似的零件。在附图中，所描述结构元件并非按比例并且为了强调和理解一些部件相对于其他部件被放大。
[0013]本文中说明的实施例涉及用于车辆的成像系统，该成像系统可被用于检测以及可选择地分类车辆前方场景中的物体。为了帮助理解这些实施例的应用，所提供的示例关于成像系统在外部灯控系统中的使用，用于响应于从捕捉车辆前方图像的图像传感器获得的图像数据控制受控车辆的外部灯。控制机动车辆前方的光束照明的自动远光束(AHB)和交替方法通过识别对向车辆和在前车辆以及自动控制远光束照明模式使晚上对远光束的使用最大化。这防止了对其他车辆的眩目，仍然保持远光束光分布以照亮未由其他车辆占用的区域。现有系统已知为用于响应于车辆前方捕捉的图像控制外部车灯。在这些现有系统中，控制器将分析捕捉的图像并且确定任何在前或迎面车辆是否存在于采用该系统的车辆前方的眩目区域中。该“眩目区域”是如果外部灯处于远光束状态(或除近光束状态以外的一些状态)，外部灯将引起驾驶员的过度眩目的区域。如果车辆存在于眩目区域中，则控制器将通过改变外部灯的状态做出响应，以便不会对其他驾驶员引起眩目。这种系统的示例在以下美国专利中进行了说明，Νο.5，837，994、Νο.5，990，469、Νο.6，008，486、Νο.6，049,171、Νο.6，130，421、Νο.6，130，448、Νο.6，166，698、Νο.6，255，639、Νο.6，379，013、Νο.6，403，942、Νο.6,587，573、Νο.6,593，698、Νο.6,611，610、Νο.6，631，316、Νο.6,653 ,614、Νο.6，728，393、Νο.6，774，988、Νο.6，861，809、Νο.6，906，467、Νο.6，947，577、Νο.7，321，112、Νο.7，417，221、Νο.7，565，006、Νο.7，567，291、Νο.7，653，215、Νο.7，683，326、Νο.7，881，839、Νο.8，045，760、Νο.8,120,652 和 Νο.8,543，254，上述专利的全部公开内容通过参引结合到本文中。
[0014]在利用控制机动车辆的前方的光束照明的AHB或可替代方法的现有系统的一些中，成像系统将对前方场景进行成像，控制器将分析所捕获的图像以检测车辆是否处于被充分地照亮的村庄(或城镇)中或是否进入该村庄(或城镇)。控制器然后通常将外部灯设置在近光束状态或者禁止远光束前灯的操作。当退出村庄区域时，然后重新触发远光束或可替代的光束照明。当进入村庄以确定是否触发或重新触发远光束前灯时，采用包括检测街灯或测量环境亮度级的各种方法。这种系统的示例在美国专利N0.6，861，809、Νο.7，565，006和N0.8,045,760中说明，还在美国专利申请公开N0.US 20130320193Α1中公开，上述专利及专利申请公开的全部内容通过参引结合在本文中。
[0015]上述现有系统仅说明了其中可以响应于改变驾驶条件来控制受控车辆的外部灯的几种方式。一般地，这些以及其他相似系统的正确操作需要对所成像场景中的一个或更多个所关注物体的进行准确检测。根据该申请，这些所关注的物体可以是比如为街灯、车道标线、标记的静止物体和/或比如为其他行驶车辆的前灯或尾灯的运动物体。如果成像系统相对于所成像场景的运动(在此称为“自身运动”)是未知的，则可能影响所关注的物体的正确检测。在日常驾驶情况期间，存在可以改变成像系统相对于所成像场景的运动的许多共用条件，比如崎岖道路、急剧转弯、倾斜/下降等等。这些条件可能使得所关注的静止物体具有连续图像帧的视在运动。因此，如果没有考虑成像系统的自身运动，由于该系统可能不能确定哪个物体实际上在运动以及哪个物体由于成像系统的自身运动而仅仅看上去在运动并且达到与受控车辆的自身运动的相似程度，则成像系统可能难以执行各种成像操作。因此，根据如上所述，受控车辆的成像系统有利地在本文中提供并被构造成分析连续的图像帧之间的光流，以估算其成像系统的自身运动以便修正所成像物体的视在运动。如本文中所使用的，“光流”被定义为所关注的物体在连续的图像帧中的由成像系统与被成像的场景之间的相对运动所引起的视在运动的模式。
[0016]图1中示出成像系统10的第一实施例。可以提供一种用于控制受控车辆的外部灯80以及可选择地控制受控车辆的其他设备(50、62)的成像系统10。系统10包括成像器20和控制器30。成像器20包括图像传感器(图2中的201)，图像传感器构造成对受控车辆的外部和前方场景进行成像并且产生对应于所获得的图像的图像数据。控制器30接收并分析图像数据并且产生可被用于控制外部灯80的外部灯控制信号，以及可以产生控制任何附加设备(50、62)的控制