尤其用于车辆的摄像机系统以及用于求取时间脉冲信号源的图像信息的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尤其可用于车辆中的摄像机系统以及一种用于求取时间脉冲信号源、尤其变换交通标识的图像信息的方法。
【背景技术】
[0002]车辆的摄像机系统一方面用于生成例如可以在显示装置上显示的图像。此外，这种摄像机系统也用于自主地检测以及分析处理交通标识，其中例如可以向驾驶员显示所求取的交通信息或者也可以自主地在行驶动态性调节或驾驶员辅助功能中使用所述交通信息。
[0003]为了动态交通引导，尤其在高速公路上经常安装有变换交通标识(WVZ，VariableMessage Signs，VMS)，其根据交通或环境情况显示不同的交通标识、尤其速度限制。
[0004]为了使变换交通标识匹配于其周围环境亮度，这些变换交通标识经常是脉冲式的，即以例如10Hz的信号频率f或者信号周期T= Ι/f接通和关闭这些变换交通标识(激活阶段和非激活阶段)。这些转换过程如此快地进行，使得其对于人眼而言是不可识别的。
[0005]然而，基于摄像机的驾驶员辅助系统以尽可能短的曝光时间拍摄图像以减少运动模糊。对于例如低于Ims的短曝光时间以及例如每秒30个图像的读取速率(拍摄频率)，曝光的全部拍摄时间段可能如此，使得变换交通标识在所述时间内是关闭的或者在激活阶段中。因此，摄像机可能无法检测变换交通标识。有时也局部脉冲地曝光变换交通标识，使得摄像机可能仅仅检测变换交通标识的部分区域。
[0006]因此，为了可靠地识别变换交通标识，通常进行很多依次的拍摄，即以图像传感器的高读取速率，以便在所拍摄的图像之一中完整地识别变换交通标识。
[0007]然而，即使在高读取速率下，有时在求取变换交通标识时仍然出现问题。变换交通标识可能具有例如10Hz的周期持续时间，从而图像传感器以< Ims的典型曝光持续时间以及例如每秒30个图像一一即30Hz的读取速率或拍摄频率往往无法在其激活时间段内检测到变换交通标识，尤其当变换交通标识仅仅短时间地位于摄像机的视野内或者车辆快速运动时。
[0008]对于更高的曝光持续时间，虽然可以提高用于识别变换交通标识的概率，但图像也变得更亮，使得图像传感器可能会进入饱和，从而不在能够求取细节。
[0009]DE 10 2010 024 415 Al建议图像传感器以最大读取时间持续地或连续地检测入射光；由此应防止通过摄像机系统检测的LED的闪烁。图像传感器不将入射光转换成电信号或不是光敏感的暂停时间选择得小于一个检测脉冲持续时间的光脉冲，从而传感器不会“忽视”任何光脉冲。为了不使传感器过度曝光或者进入饱和，设有衰减滤光器或光阑，其可以根据光照条件一一尤其是日间或夜间进行匹配。
[0010]因此使用附加光学元件，以便检测高频信号源。然而，对于信号源的高频率，仍然需要相应高的衰减，其又可以导致进一步的图像检测和图像分析处理的质量损失。
[0011]DE 10 2005 033 863 Al示出一种图像拍摄系统，在所述图像拍摄系统中除摄像机以外还设有辐射传感器，所述辐射传感器求取图像场景的平均亮度水平并且将其与通过摄像机拍摄的图像的亮度进行比较。通过更长的读取时间，所述辐射传感器也感测脉冲光源。如果得出两个亮度之间的差异，则输出警告信号:在显示屏显示中存在缺陷；使摄像机的曝光阶段和脉冲光源的接通阶段同步，或者通过相应更长时间曝光的区域取代在显示屏上显示的图像的区域。
[0012]这种解决方案的缺点在于需要另一个辐射源，其必须与摄像机同步，由此制造开销和成本开销增加。
[0013]此外已知多模态摄像机调节，尤其也作为高动态范围(High Dynamic Range:HDR)摄像机系统，其中以不同的参数调节、尤其以不同的曝光时间依次产生图像。DE 698 08024 B2描述一种这样的系统。随后可以由不同亮度的图像区域生成经优化的图像，其方式是，例如采用较长时间曝光的图像中的暗区域和较短时间曝光的图像中的亮区域。为此可以如此控制图像传感器，使得其交替地以不同的曝光时间进行拍摄并且因此所输出图像信号显现出具有不同曝光时间的帧的多个交替的子序列。
【发明内容】
[0014]根据本发明，图像传感器设有滤光掩膜。因此，在各个传感器像素上设有不同的滤光器；在此，所述滤光掩膜也具有衰减滤光器，其中在其前面设置有衰减滤光器的传感器像素构成衰减像素并且输出衰减像素信号；控制与分析处理装置将所述衰减像素信号用于分析处理。
[0015]与滤光掩膜的其他滤光器相比，衰减滤光器尤其能够更强地衰减入射的白色光；这意味着:与滤光掩膜的其他滤光器相比，通过衰减滤光器更强地衰减在整个光学可见范围内具有强度分量、尤其具有在光谱范围上基本上相同或能量相同的强度分布的白色光。
[0016]衰减滤光器尤其可以是优选使下方波长范围或者具有较短波长的光通过的蓝色颜色滤光器，即蓝色滤光器。因此以下将下方波长范围的所述光称作蓝色光，将蓝色滤光器后面的传感器像素称作蓝色像素，并且将其像素信号称作蓝色像素信号。这样的蓝色滤光器尤其可以是RGB系统的B滤光器，但例如也可以是CMY系统或CMYK系统的青色滤光器，其在其相应的系统中使短波长光分量通过。
[0017]以不同的曝光时间、尤其交替地读取图像传感器，从而形成具有不同曝光时间的帧的两个或更多个子序列。在此，分析处理以较长的第二曝光时间拍摄的第二子序列的衰减像素信号。
[0018]由此可以实现以下优点:
[0019]本发明基于以下构思:衰减像素、尤其蓝色像素一一即设有蓝色滤光器的传感器像素具有比其他传感器像素小得多的灵敏度。对于一个滤光器，蓝色像素具有尤其比绿色像素或透明像素(Clear-Pixel，C-Pixel)小得多也比红色像素更小的灵敏度。一般来说，几乎不或完全不将蓝色像素用于图像分析处理。
[0020]通过现在根据本发明以不同的曝光时间拍摄一些帧，可以选择具有较长曝光时间的帧的子序列，其中设有衰减滤光器的传感器像素、尤其蓝色像素尚未进入饱和。其他像素在此尤其饱和并且因此优选不继续进行分析处理。
[0021]相反，蓝色像素提供具有明显信息内容的信号。由于蓝色像素对例如白色光的较小灵敏度以及因此可达到的非常长的曝光时间，能够可靠地识别具有高信号频率或者短信号周期的变换交通标识或者信号源。
[0022]因此可以由第二子序列的衰减像素信号生成二维子图像，随后可以分析处理所述二维子图像，例如用于图像识别，以便检测并且优选也分析处理较高频率的信号源。
[0023]在此，根据本发明也识别变换交通标识通常包含白色光，从而衰减像素、尤其是蓝色像素具有足够的灵敏度，以便通过较大的曝光时间保证图像检测和可靠的分析处理。
[0024]作为滤光掩膜尤其可以使用颜色滤光掩膜--例如RGGB模式或Bayer模式或者也可以使用除蓝色滤光器和例如红色滤光器以外还具有例如透明值或强度值的部分颜色滤光掩膜。
[0025]除具有短的第一曝光时间并且通常可以用于图像识别和图像分析处理、尤其也可以用于彩色图像分析处理的第一子序列以外，尤其还选择长的曝光时间作为第二子序列。
[0026]至少两个子序列在此可以交替。然而，也能够实现子序列不交替的构造方案，从而例如第一子序列的两个帧用于普通的图像分析处理而第二子序列的一个帧用于检测变换交通标识。
[0027]还可以根据是否预期有变换交通标识来改变子序列的关系。
[0028]本发明