用于车辆的图像处理的装置和方法
【专利摘要】本发明提供一种图像处理装置，包括：照明开关，基于从外部输入的控制信号接通或关断，从而选择性地使光照射至识别目标的物体。第一扩散器，连接至上述照明开关，并且将上述照明开关照射的光传播至上述物体。图像收集器，在上述照明开关的接通状态下收集上述物体的第一图像，在上述照明开关的关断状态下收集上述物体的第二图像。图像处理器，通过从上述第一图像减去上述第二图像，获得全景图像，从而识别上述物体的姿势。
【专利说明】用于车辆的图像处理的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于车辆的图像处理的装置和方法，更具体地，涉及一种具有不 需要进行复杂图像处理就能够提取全景图像的优点的用于车辆的图像处理的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 当图像，例如车辆中的驾驶者姿势（gesture)或驾驶者监控，通过图像处理被识 别时，需要从图像中除去除识别物体（即，全景图像、手、脸等）之外的背景。当从图像中除 去了背景后，能够只监控识别物体。因此，能够获得识别性能。
[0003] 如上所述，从图像中除去背景是一个重要的处理，但是由于背景的亮度、颜色或文 本，难以从背景中分离出识别物体。而且，需要很多系统资源，以便利用纯图像处理方法除 去背景图像，从而增加了成本。
[0004] 在本【背景技术】部分公开的上述信息仅用于增强对本发明的【背景技术】的理解，因此 其可能包含不构成本国本领域技术人员所已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种具有不需要进行复杂图像处理就能提取全景（panoramic)图像 的优点的用于车辆的图像处理的装置和方法。
[0006] 本发明的一示例性实施例的图像处理装置包括：照明开关，基于从外部输入的控 制信号接通或关断，从而选择性地使光照射至识别目标的物体。第一扩散器，连接至所述照 明开关，并且将所述照明开关照射的光传播至所述物体。图像收集器，在所述照明开关的接 通状态下收集所述物体的第一图像，在所述照明开关的关断状态下收集所述物体的第二图 像。图像处理器，通过从所述第一图像减去所述第二图像，获得全景图像，从而识别所述物 体的姿势。
[0007] 上述图像处理装置还包括：第二扩散器，安装至所述图像收集器，所述第二扩散器 在光从所述物体反射而来时，接收光，并且除去存在于所述图像收集器的识别区域外部的 图像。滤光器（filter)，安装在所述图像收集器与所述第二扩散器之间，用于增加由所述第 二扩散器降低的图像的分辨率。
[0008] 图像处理装置还包括：照明控制器，基于所述图像处理器生成的所述控制信号控 制所述照明开关接通或关断。
[0009] 本发明的另一实施例的由图像处理装置执行的图像处理方法包括：根据控制信 号，将光照射至识别物体。当所述光被照射至所述物体时，获得所述物体的第一图像。根据 所述控制信号关断所述光并获得所述物体的第二图像。基于所述第一图像和所述第二图像 获得全景图像，以及从所获得的全景图像识别所述物体的姿势。
[0010] 所述全景图像是通过获取所述全景图像同时从所述第一图像除去所述第二图像 而获取的。
[0011] 根据本发明，利用低的材料成本和简单的结构，就能够获得高分辨率全景图像，而 不需要在车辆中进行复杂的图像处理过程。
[0012] 由于能够降低处理能力，因此能够使用低成本处理器并且能够有效除去背景图 像，从而提高了识别性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1示出现有技术的图像识别的一般过程。
[0014] 图2示出现有技术的图像识别的另一一般过程。
[0015] 图3示出用于配置本发明的一示例性实施例的图像处理装置的图。
[0016] 图4示出本发明的一示例性实施例的图像处理装置。
[0017] 图5示出本发明的一示例性实施例的图像处理方法的流程图。
[0018] 图6示出本发明的一示例性实施例的除去了背景图像的示例图。
【具体实施方式】
[0019] 在以下详细描述中，简单地以例证的方式，仅示出和描述本发明的某些示例性实 施例。本领域技术人员可以理解，所描述的实施例能够以各种不同方式修改，而均不背离本 发明的精神或范围。相应地，附图和说明本质上也应视为是说明性的，而不是限制性的。在 说明书全文中，相同的附图标记指代相同的元件。
[0020] 在接下来的说明书和权利要求全文中，除非明确地有相反的描述，术语"包括"及 变形例如"包含"或"含有"应被理解为意在包括所述元件，但不排除任何其他元件。
[0021] 在下文中，参照附图，描述本发明的示例性实施例的车辆的图像处理装置和方法。 在描述本发明的示例性实施例之前，接下来参考图1和图2,描述图像识别的一般过程。
[0022] 图1示出现有技术的图像识别的一般过程，图2示出图像识别的另一一般过程。
[0023] 图1示出使用常规二维摄像机的图像识别的一般过程。如图1 (a)所示，当由常规 二维摄像机拍摄的图像被获取时，如图1(b)所示，背景从图像中除去。因此，使用下列两种 方法，如图1(c)所示，从图像中提取全景图像。第一种方法是使用像素信息（例如，亮度或 颜色）除去背景图像，第二种方法是限制环境（例如，在工作室内拍摄，或者安装黑视屏幕 (blackout screen))。
[0024] 当使用第一种方法时，计算量增多，因此需要更昂贵的处理器。此外，根据像素信 息的特性，无法完全分离出背景。在使用第二种方法的情况下，能够完全除去背景，但是增 加了环境限制，因此难以应用于户外或车辆周围环境中。
[0025] 图2示出使用三维摄像机的图像识别的另一一般过程。如图2所示，当使用三维 摄像机时，如图2(a)所示，能够获取深度图（depth map),因此背景容易被除去。
[0026] S卩，如图2(a)所示，当使用三维摄像机拍摄物体时，获取深度图图像，该深度图图 像随着距物体的距离减小而变亮，并随着距物体的距离增加而变暗。当以曲线图显示图 2(a)中的红线部分的深度图时，能够显示如图2(b)所示。此处，当图像只有左右深度区域 被滤光（filter)时，如图2(c)所示，能够获取手附近具有深度的区域。
[0027] 然而，如果使用立体摄像机，需要更大的计算量来获取深度图。在使用Kinect或 飞行时间法（TOF:Time-〇f-fight)摄像机的情况下，不需要额外的计算来获得深度图。然 而，三维摄像机很昂贵，因此，难以配置成一系统。
[0028] 根据本发明的一示例性实施例，描述一种使用扩散器（diffuser)的图像处理装 置及其方法。
[0029] 图3示出本发明的一示例性实施例的图像处理装置的结构的示意图。如图3所 示，本发明的一示例性实施例的图像处理装置1〇〇包括图像处理器110、照明控制器（light controller) 150、图像收集器120、滤光器130、第一扩散器170、第二扩散器140和照明开关 160。
[0030] 照明控制器150控制光（照明），使其在后述的照明开关160中接通/关断。根据 本发明的一示例性实施例，照明控制器150从图像处理器110接收用于控制照明开关160 的信号，但是不限于此。即，照明控制器150基于信号控制照明开关160,该信号包括用于在 图像收集器120被激活而收集图像后的预定时间使光（照明）接通的预定信息和用于在使 光（照明）接通后的预定时间使光（照明）关断的预定信息。
[0031] 图像收集器120在光被照射时收集物体的第一图像，而在光被关断时收集物体的 第二图像。此处，作为示例，将描述在图像收集器120中使用二维摄像机的情形，但不限于 此。
[0032] 在图像收集器120与第二扩散器140之间，设置有滤光器130。当分辨率因第二扩 散器140而降低时，滤光器130输出物体的高分辨率图像。即，当第二扩散器140安装至图 像收集器120时，分辨率降低。具体而言，随着距物体的距离增加，分辨率降低。为了增加 分辨率，滤光器130被安装至图像收集器120。可使用各种类型的滤光器130,本发明的一 示例性实施例不限于特定类型。
[0033] 第二扩散器140设置于图像控制器120并且与滤光器130相邻。
[0034] 当来自后述的照明开关160的光从识别物体反射时，图像收集器120接收经反射 的光，而且存在于识别区域外部的图像变模糊并被除去。
[0035] 图像处理器110确认图像收集器120的操作，生成控制信号，并将控制信号发送至 照明控制器150。用于确认图像收集器120的操作的方法可很多。在本发明的一示例性实 施例中，不限于特定的方法。
[0036] 图像处理器110处理由图像收集器120收集的分辨率提高后的图像，从而识别物 体的图像或姿势。通过从第一图像中除去第二图像，获得全景图像，即物体。此处，当照明 开关160接通时获得第二图像，而当照明开关160关断时获得第一图像。图像处理器110 从所获取的全景图像中识别物体的图像或姿势。
[0037] 第一扩散器170设置于照明开关160并均匀地传播从照明开关160照射的光。即， 第一扩散器170增加光的扩散效应。由照明开关160照射的光是窄宽的直线或者圆锥光。 在这种情况下，光仅被照射到预定区域。由窄宽的图像收集器120识别的识别区域会降低 图像质量，因此安装到照明开关160的第一扩散器170用于使由照明开关160照射的光均 匀地传播至物体。
[0038] 为了从图像处理装置100识别物体，照明开关160使光照射至该物体。在预定时间 后，根据照明控制器150,关断照明开关160。在本发明的一示例性实施例中，照明开关160 例如是红外光，但本发明不限于此。
[0039] 参照图4,描述图像处理装置100的示例性实施例。
[0040] 图4示出本发明的一示例性实施例的图像处理装置。如图4所示，图像处理器110 连接至二维摄像机的图像收集器120和红外光照明控制器150,红外光照明开关160连接至 照明控制器150。照明开关160将红外线照射至物体，并且由于第一扩散器170设置于照明 开关160,红外线被均匀地传播至该物体。
[0041] 图像收集器120收集从该物体反射的图像，而且能够通过滤光器130和安装至图 像收集器120的第二扩散器140,收集高分辨率图像，该高分辨率图像在识别区域外部是模 糊的。
[0042] 参考图5,描述由如上所述的图像处理装置100执行的无需复杂图像处理就能光 学提取全景图像的图像处理方法。
[0043] 图5示出本发明的一示例性实施例的图像处理方法的流程图。如图5所示，当在 步骤S100,图像处理器110确认图像收集器120的操作时，图像处理器110生成照明开关 160的控制信号并将该控制信号发送至照明开关160。在步骤S110,照明开关160根据图像 处理器110将光照射至物体，而且图像收集器120获得来自被光照射的物体的第一图像。
[0044] 由于第一光扩散器170被安装至照明开关160,从照明开关160照射的光被均匀地 传播。第二扩散器140和滤光器130被安装至图像收集器120,因此图像收集器120能够获 取高分辨率图像。
[0045] 在步骤S120,图像收集器120获得第一图像后，照明开关160根据照明控制器150 的控制使光（照明）关断。当光（照明）被关断时，图像收集器120获得该物体的第二图 像。
[0046] 图像处理器110处理由图像收集器120在步骤S120和S140获得的第一图像和第 二图像，从而获得全景图像。图像处理器110从所获得的全景图像中识别该物体的图像或 姿势，从而与该物体的图像或姿势对应。
[0047] 此处，参考图6,描述在步骤S160中获得除去了背景图像的全景图像的方法。图6 示出本发明的一示例性实施例的除去了背景图像的示例图。
[0048] 当照明开关160根据照明控制器150的控制使光照射时，图像收集器120收集如 图6所示的第一图像。当照明开关160关断时，图像收集器120收集如图6所示的第二图 像。第一图像包括物体和背景，第二图像仅包括除有待获取的物体外的背景。
[0049] 当使用扩散器140和170时，为了识别物体而安装的照明开关160的照射区域和 输入区域外部的背景图像的大部分被除去，或者照射区域和大部分背景图像的分辨率被降 低。因此，自然地除去了背景图像。然而，室内照明或自发光物体被输入到图像收集器120 并作为噪声起作用。
[0050] 因此，根据本发明的一示例性实施例，当图像收集器120拍摄并获得图像时，照明 控制器150控制照明定时（illumination timing)。例如，根据本发明的一示例性实施例， 当拍摄奇数图像时，在照明接通时获得第一图像，并且当拍摄偶数图像时，在照明关断时获 得第二图像。
[0051] 图像处理器110通过从第一图像减去第二图像来检测差分图像。相应地，能够获 得由于实际内部照明而产生的反射图像。在差分图像中，仅剩下除去了外部噪声的全景图 像（即，物体的图像）。图像处理器110分析该全景图像，获得该全景图像的特征点，并使用 该特征点识别图像或姿势。
[0052] 尽管已经结合目前认为实用的示例性实施例描述了本发明，但是，应当理解，本发 明不限于所公开的实施例，相反地，本发明意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之 内的各种修改和等同配置。
【权利要求】
1. 一种图像处理装置，其特征在于，包括： 照明开关，基于从外部输入的控制信号接通或关断，从而选择性地使光照射至识别目 标的物体； 第一扩散器，连接至所述照明开关，并且将所述照明开关照射的光传播至所述物体； 图像收集器，在所述照明开关的接通状态下收集所述物体的第一图像，在所述照明开 关的关断状态下收集所述物体的第二图像；以及 图像处理器，通过从所述第一图像减去所述第二图像，获得全景图像，从而识别所述物 体的姿势。
2. 如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，还包括： 第二扩散器，安装至所述图像收集器，所述第二扩散器在光从所述物体反射而来时，接 收光，并且除去存在于所述图像收集器的识别区域外部的图像；以及 滤光器，安装在所述图像收集器与所述第二扩散器之间，用于增加由所述第二扩散器 降低的图像的分辨率。
3. 如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，还包括： 照明控制器，基于所述图像处理器生成的所述控制信号控制所述照明开关接通或关 断。
4. 如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于： 所述照明开关发出红外光，所述滤光器为红外滤光器。
5. -种由图像处理装置执行的图像处理方法，其特征在于，包括： 根据控制信号，将光照射至识别物体的步骤； 当所述光被照射至所述物体时，获得所述物体的第一图像的步骤； 根据所述控制信号关断所述光并获得所述物体的第二图像的步骤： 基于所述第一图像和所述第二图像获得全景图像的步骤；以及 从所获得的全景图像识别所述物体的姿势的步骤。
6. 如权利要求5所述的图像处理方法，其特征在于，还包括： 在所述光被照射至所述物体之前，生成控制所述光的所述控制信号的步骤。
7. 如权利要求5所述的图像处理方法，其特征在于： 在获取所述全景图像时，通过从所述第一图像除去所述第二图像来获取所述全景图 像。
8. 如权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于： 所述第一图像包括所述物体和背景的图像，所述第二图像仅包括所述物体的图像。
【文档编号】G06K9/80GK104143103SQ201310757128
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年5月10日
【发明者】申东洙, 金圣云 申请人:现代自动车株式会社