用于在白天有雾时确定视距的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在白天有雾时确定视距的方法、一种相应的设备以及一种相 应的计算机程序产品。
【背景技术】
[0002] 例如通过雾引起的视距的减小对于观察者而言仅仅能够通过经验值来估计。为了 支持观察者可以基于雾的图像自动化地确定视距。
[0003] DE 603 13 287 T2描述了一种用于视距确定和雾探测的方法。
【发明内容】
[0004] 在所述背景下，借助本发明提出根据主权利要求的用于在白天有雾时确定视距的 方法，使用所述方法的设备以及相应的计算机程序产品。有利的构型由相应的从属权利要 求和随后的描述中得出。
[0005] 在雾中，空气中的水滴相互影响。每一个水滴散射入射的光并且以辐射特性朝其 他水滴的方向福射重叠的光。因为入射光从每一个方向到达水滴，所以所有入射光的亮度 也影响所辐射的光的亮度。总之，所辐射的光量与入射的光量类似大。暗面少地反射入射 的周围环境光。布置在暗面附近的水滴从暗面的方向以少的光辐射。然而，所述水滴从相 反的方向以周围环境光辐射。所述水滴以比从所有方向以周围环境光辐射的另一水滴更小 的强度来辐射光。水滴越远地远离暗面，则越多的其他水滴位于所述暗面和所述水滴之间。 因此，随着与暗面的间距的增大，从其他水滴辐射的光对总共入射到所述水滴中的光的影 响也增大。因此，为了确定地面近处的视距、即例如从车辆的视角或者从监视摄像机的视角 有利的是，以位置相关的和/或方向相关的特性来描述雾，以便在使用雾的模型的情况下 可以得出视距。
[0006] 提出一种用于在白天有雾时确定视距的方法，其中所述方法具有以下步骤：
[0007] 读取雾的摄像机图像的亮度曲线的至少一个特征点的坐标，其中所述亮度曲线代 表摄像机图像的沿着摄像机图像的参考轴线的图像点的亮度值；
[0008] 在摄像机图像中在使用所述坐标、气象学的对比度阈值和处理规则的情况下求取 气象学视距，以便在雾中估计视距，其中所述处理规则反映在摄像机图像中通过雾引起的 位置相关的和/或方向相关的散射光。
[0009] 此外，提出一种用于在白天有雾时确定视距的设备，其中所述设备具有以下特 征：
[0010] 用于读取的装置，其构造用于读取雾的摄像机图像的亮度曲线的至少一个特征点 的坐标，其中亮度曲线代表摄像机图像的沿着摄像机图像的参考轴线的图像点的亮度值； [0011]用于求取的装置，其构造用于在摄像机图像中在使用所述坐标、气象学的对比度 阈值和处理规则的情况下求取气象学视距，以便在雾中估计视距，其中所述处理规则构造 为反映在摄像机图像中通过雾引起的位置相关的和/或方向相关的散射光。
[0012] 视距可以理解为以下距离：通过所述距离恰好仍可见对象。气象学视距是以下距 离：通过所述距离以高的对比度恰好仍可见对象。气象学视距可以通过气象学的对比度阈 值定义为最小对比度。在此，对比度可以在对象的颜色和对象的背景或者周围环境之间存 在并且替代地或补充地对比度可以在对象的至少两个彼此邻接的颜色之间存在。例如，对 象可以具有两个彼此邻接的颜色面，所述颜色面以对比的颜色一一例如黑色和白色着色。 对象同样可以至少部分地以与所述对象的周围环境对比的颜色着色。具有小的对比度的对 象的视距可以小于气象学视距。雾例如可以由细微的、在空气中分布的水滴并且替代地或 补充地由粒子组成。水滴/粒子可以散射和吸收入射到它们上的光。所述光可以是日光以 及替代地或补充地是来自对象的光。所述水滴/粒子具有取决于相应的光束的入射方向的 辐射特征。来自不同入射方向的多个光束的辐射特性在单个水滴/粒子上重叠。所有水滴 /粒子沿着观察者和对象之间的光学路径的结果的辐射特性彼此重叠。越多的水滴/粒子 布置在光学路径中，则对于观察者而言对象的对比度越强烈地减小。当对比度减低到一个 阈值以下时，观察者不再能够察觉对象。因此，雾越浓，视距就越小。摄像机图像可以由在 由行和列组成的网栅中的图像点构造。摄像机图像可以已经由摄像机拍摄，雾布置在它们 的检测区域中。可以给每一个图像点分配一个亮度值。在示图中可以绘制亮度曲线。在所 述示图的第一坐标轴线上标注摄像机图像中的图像点的位置。在第二坐标轴线上可以标注 所述摄像机图像的图像点的亮度值。特征点的坐标可以是亮度曲线上的点的坐标值，它们 可理解地描述所述曲线。例如，特征点可以是亮度曲线的拐点，在所述拐点处亮度曲线的弯 曲特性改变。参考轴线可以是摄像机图像中的虚拟的线，在示图中标注的图像点沿着所述 虚拟的线布置在摄像机图像中。参考轴线尤其可以中央地布置在摄像机图像中。处理规则 可以根据特征点的至少坐标反映理想的雾的理论的雾模型。通过处理规则和对比度阈值可 以求取气象学视距，即使对象没有以高的对比度在摄像机图像中成像。
[0013] 在此，设备可以理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号和/或数据信号的 电设备。所述设备可以具有可能按照硬件方式和/或按照软件方式构造的接口。当按照硬 件方式构造时，所述接口例如可以是所谓的系统ASIC的一部分，其包含所述设备的不同功 能。然而，所述接口也可能是单独的集成电路或者至少部分地由分立的组件组成。当按照 软件方式构造时，所述接口可以是例如在微控制器上与其他软件模块并存的软件模块。
[0014] 在读取的步骤中，可以读取亮度曲线的至少一个另外的特征点的坐标。此外，气象 学视距可以在使用所述至少一个另外的特征点的坐标的情况下求取。通过第二点能够以更 大的可靠性描述亮度曲线。
[0015] 在读取的步骤中，可以读取亮度曲线的特征点的多个坐标。借助亮度曲线的多个 点也可以反映亮度曲线的不规律的变化。
[0016] 散射光可以通过位置相关地和替代地或补充地方向相关地散射进对象和观察者 之间的光学路径中的周围环境光的重叠来模型化。对象例如可以是地下一一如道路或者道 路上的物体。周围环境光可以是扩散地散射进的日光。散射进的周围环境光可以随着与地 面的距离增大而增多。图像可以是在对象上反射的光。通过位置相关的和替代地或补充地 方向相关的散射进的模型化可以考虑以下：越远地远离地面，雾就越强烈地辐射。
[0017] 在摄像机图像中，处理规则可以反映坐标和雾的消光系数 (Extinktionskoeffizienten)之间的关系，其中消光系数尤其代表雾中的光学对比度的距 离相关的减小。消光系数可以描述雾的密度。消光系数可以与周围环境光无关。消光系数 可以通过气象学阈值直接与气象学视距关联。雾可以通过消光系数简单且准确地特征化。
[0018] 处理规则的结果可以从表、例如查找表中读取。查找表可以是事先确定的并且存 储的查询表。在查找表中可以存储多个参数相关的结果。查找表可以是多维的。通过查找 表可以非常快速地读取结果，而没有时间耗费的计算操作，所述计算操作也可以迭代地实 施。可以内插查找表中的结果。通过内插可以减少查找表中的数据量并且更快速地输出结 果。为了内插，可以选择不同的回归函数（Ansatzfunktionen)。例如可以使用多项式。根 据对雾识别的要求，不同的多项式可以确定雾模型的近似品质。根据要求可以使用匹配的 多项式。
[0019] 此外，可以在使用产生摄像机图像的摄像机的至少一个参数的情况下求取气象学 视距。例如可以考虑至少一个光学参数一一如焦距、行数和/或列数、图像误差、灵敏度下 降。同样可以考虑至少一个机械参数一一如地面上的初始高度、摄像机的初始视角、初始高 度的高度变化、初始视角的视角变化、地平线位置。通过至少一个参数可以稳健地评估处理 规则并且提供更可靠