专利名称：尤其在工具机中用于识别对比度过渡的图像处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于识别对比度过渡的图像处理直。
背景技术：
在DE 10 2005 005 348 Al描述了一种机动车中的图像处理装置，通过它来确定 机动车在行驶路线中的位置，其中在离开额定轨迹时发出警告信号。此图像处理装置具 有摄像机，它产生行驶路线的模拟视频信号，此视频信号在分析单元中进行分析。此分 析单元包含带微分器的滤波器，还包含门限电路，其中视频信号为了识别对比度过渡在 微分器中进行微分，并且以这种方式产生的信号在门限电路中与参考值进行比较。如果 微分的信号高于所属的参考值，则识别到对比度过渡，此对比度过渡表明超过了侧面的 行驶路线标记，紧接着产生警告信号。摄像机的使用是一笔很大的花费，因此相应地制约了它的应用可能性。
发明内容
本发明的目的是，利用容易实现的措施提供成本低廉的图像处理装置。此目的按本发明借助权利要求1的前序部分得以实现。从属权利要求说明了适 宜的改进方案。按本发明的图像处理装置用于识别对比度过渡，其中优选的应用领域是工具 机，尤其是手持式工具机(例如手持式竖锯)。借助此图像处理装置，可识别到机器应该 跟随的额定轨迹或额定路线，图像处理装置安装在此机器中。在应用于工具机中时，此 额定轨迹可以是待加工工件上的额定路线或轮廓路线，应沿着此路线借助工具机的工具 来进行加工。相应的，优选的应用在手持式具机中进行，其中原则上也可以考虑半固定 或固定的工具机。其它的应用领域是机动车，尤其通过以下方式来检测额定轨迹，即借助图像处 理装置来识别车道标记。此外还可应用在家用电器中，这些家用电器配属于用于加工物 体的工具，例如电气厨房机器，其中图像处理装置例如识别出切割线和邻接区域之间的 对比度，并在与额定路线有偏差时产生警告信号，此警告信号被显示到显示器上，此外 还可用于将此设备关掉。用于识别对比度过渡的图像处理装置包含光学传感单元，它构造成数字的图像 检测单元，并产生以数字传感信号为形式的行状和列状的数字图像，它们被传输后置的 分析单元中。在此分析单元中对传感信号进行分析，其中尤其求出信号变化，因为它们 表示拍摄的图像上的对比度过渡，此对比度过渡用于识别额定轨迹或额定轨迹的离开。 尤其可考虑将数字摄像机当作数字图像检测单元，由于应用领域受到限制，并由于它的 任务是只需传输对比度，所以它可构造得相对简单。例如，相对较低的分辨率以及更低 的像素就足够了。
由于质量要求较低，所以也可以使用其它的数字图像检测单元，例如光学传感 器(如鼠标传感器)或类似仪器。后置于数字 图像检测单元的分析单元要么可用于处理模拟的输入信号，要么可 用于处理数字的输入信号，其中原则上也考虑二选一或两者都可行的实施方式，既可进 行模拟的信号处理，也可进行数字的信号处理。在信号进行模拟处理的情况下，分析单元具有数字-模拟转换器，图像检测单 元的数字传感信号作为输入量可传输到此数字-模拟转换器中，此数字-模拟转换器将数 字信号转换成模拟信号。它们紧接着以已知的方式在分析单元中进行处理和分析，例如 在从属于分析单元并后置于数字-模拟转换器的微分器中，在此微分器中进行信号的微 分。通过信号的微分可强化亮度过渡，其表示对比度过渡。紧接着在同样从属于分析单 元的比较器中，可将在微分器中求出的信号与参考量进行比较，其中如果信号中的亮度 差别超过了参考值，则识别到对比度过渡。通过改变此参考值，可调节分析的敏感度。在进行数字分析的情况下，可取消数字-模拟转换器，因为传感信号已经以数 字形式出现在光学的图像检测单元的输出端上。在这种情况下，例如通过逻辑门(例如 与门)来在分析单元中进行处理和分析，其中由源自图像检测单元中的不同数字信号以 逻辑方式关联，其中在存在着对比度过渡的情况下，逻辑关联的结果必定相当于确定的 值，或必须处于确定的正常范围之内。但原则上还可在微控制器中处理数字信号，来代 替逻辑门，此微控制器例如配备有改变中断功能(Interrapt-on-change-Funktion)。最后， 也可通过所谓的截止滤波器(它可以是分析单元的组成部分)来分析接收的数字信号。在 各种情况下，通过分析单元中的分析可确定，在观察的图像部分内是否产生了表示额定 轨迹的对比度过渡。在进行数字分析时，也可通过以下方式来调节敏感度，即屏蔽低值 位，这例如可通过三态寄存器中的相应配置在硬件侧上来实施，因此不需要额外的计算 消耗。
在其它的权利要求、附图描述和附图中得出其它优点和适宜的实施方式。其 中图1在透视图中示出了构造成手持式竖锯的工具机，它配有用于识别额定路线 的图像处理装置，竖锯的工具应该跟随此额定路线；图2在示意图中示出了车道的一部分，其具有不同强度的对比度和图像处理装 置的所属信号；图3通过模拟的分析单元来分析在数字摄像机中产生的传感信号；图4在数字分析单元中分析数字的传感信号。
具体实施例方式图1所示的工具机1是指手持式竖锯2，它在外壳3中具有电驱动电动机，用于 驱动构造成锯片8的工作工具7，其中锯片8执行按箭头16所示的往复运动。此锯片8 通过底板4进行引导，此底板4与外壳3相连并在加工时安放在待加工的工件5上。此 工件5设置有标记9，它代表轮廓路线或额定路线，应该沿着它通过竖锯2进行加工。为了固定竖锯2，在外壳3上设置有握把10，它通过开关11来执行接通和关停。此锯片8 固定在工具容纳部12中。在外壳3的前方区域中设置有数字摄像机18，通过它可检测直接位于锯片8前 面的工作区域。借助箭头16标出进给或工作方向，由数字摄像机18检测的区域在箭头 6的方向上看相应地位于锯片8之前。此竖锯2构造成半自动化的工具，它除了电驱动电动机以外(它用于锯片8的往 复运动)，还具有用于调节锯片的其它执行机构13和14，因此锯片在调节可能性的框架 内可自动地跟随工件5上的额定路线9。第一执行机构13在外壳3的上部中位于工具容 纳部12上方，可使锯片8围绕着锯片纵轴线按箭头15进行旋转或摆转。第二执行机构 14位于竖锯2的下方区域中，可使锯片8横向于进给方向6进行平移的和/或旋转的运 动，因此可调节锯片的摆动运动。竖锯2中的所有执行机构，即电驱动电动机以及两个执行机构13、14都通过闭 环或开环控制单元17的控制信号进行控制，此闭环或开环控制单元17作为输入端接收数 字摄像机18的信号，或从接收到信号中产生控制信号，用于对驱动电动机或执行机构进 行加载。通过数字摄像机18 (它是传感装置)、闭环或开环控制单元17、起致动器作用 的执行机构13和14以及驱动电动机，形成了封闭的控制回路。在竖锯的运行过程中，通过数字摄像机18探测额定路线9，此额定路线9标在工 件5的上表面上。此数字摄像机18与闭环或开环控制单元17 —起构成图像处理装置， 用于在额定路线9和工件5的邻接区域之间进行对比度过渡识别。替代作为数字摄像机，也可以使其它的光学图像检测单元，它构造成数字的并 提供相应数字信号。这种额外的数字传感器示例性地用参考标记19来表示。图2示出了竖锯的工作区域的一部分，其直接位于锯片的前面。此工作区域位 于待加工工件5的上表面上，其中表示工具的额定路线的标记用参考标记9表示。相对 于工件5的紧邻的周围区域，此额定路线9具有强烈的对比度。此外，在工件5的上表面上具有与额定路线9平行的条纹30，此条纹30相对于 工件5的上表面的周围区域具有比额定路线9更低的对比度。此条纹30例如指工件表面 中的干扰，它也可以是指阴影或类似情况。下面借助额定路线9和条纹30的不同对比 度，描述了功能原理。此工作区域由数字图像检测单元拍摄，它提供各种不同的信号，它们在分 析单元中进行处理和分析。一方面借助YO(LSB)至Y7(MSB)代表在一行内的位值 (Bitwertigkeit)，另一方面借助数字1至95代表不同的列，数字的图像检测单元提供数字 的、行状和列状的栅格，其中每个栅格位置都被值“0”或值“1”占据。“1”在此 指已识别的对比度，“0”可以指未探测到对比度。额定路线9由于在整个宽度上具有 相对强烈的对比度，于是在所有Y值处配属值“1”。相反，条纹30只在Y值Y0、Yl 和Y2中配属于值“1”。相反，其余的Y值Y3至Y7是值“0”。 图3示出了由图2求出的数据记录，它输入到模拟工作的分析单元31中。此分 析单元31尤其是闭环或开环控制单元17的组成部分(图1)。按照图3，分析单元31包括处理器或锁存器32、数字-模拟转换器33以及微分 器34。传输到分析单元31中的数字数据在数字_模拟转换器33中转换成模拟信号，此模拟信号紧接着在后置的微分器34中进行微分。在微分的过程中，在信号曲线发生变化 时会强化差别，然而不变的信号在微分时不会提供输出值。因此，获得了用“状态”表 示的信号曲线，它分别在条纹30或额定路线9与工件表面的直接相邻的区域之间的过渡 区域中具有变幅(Ausschlag)。因为条纹30的对比度小于额定路线9的对比度，所以从属 于条纹30的变幅相应地小于从属于额定路线9的变幅。通过比较器(来自微分器34的 信号传输到比较器中，并且比较器同样是分析单元的一部分)能以下述方式分析信号， 即通过确定变幅是足够大到能够识别为配属给额定路线的对比度。相反如果信号较小， 则对比度也相应地更小，并可相应地确定此对比度不属于额定路线。
图4示出了分析单元31的另一实施例，但它与图3的区别在于，不是在模拟的 基础上工作，而是在数字的基础上工作。分析单元31替代地要么具有逻辑门35，要么具 有微控制器36。此逻辑门示例性地构造成与门，如果所有的Y值都占据值“1”，则此 与门只导致结果“1”。因为这一点关于条纹30不是这种情况，逻辑门35为条纹30提 供结果值“0”，相反为额定路线9提供结果值“1”，因为额定路线的所有Y值也占据 值“1”。以这种方式，可在足够的对比度(关于额定路线9)和不充分的对比度(关于 条纹30)之间进行微分。在构造成微控制器36时，信号被加工成数字的方式。因此可预先设定参考值， 其中通过参考值的大小来调节灵敏度。作为另外的可能性，也可考虑具有截止滤波器的数字分析单元31。
权利要求
1.一种图像处理装置，用于尤其在工具机(1)中识别对比度过渡，其具有光学传感单 元，它的传感信号可传输到分析单元(31)中，在此分析单元(31)中可求出用于识别对比 度过渡的信号变化，其特征在于，光学的传感单元构造成数字的图像检测单元(18)，它 的数字传感信号在分析单元(31)中进行处理。
2.按权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，数字的图像检测单元是数字摄像 机(18)。
3.按权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，分析单元(31)具有数字-模 拟转换器(33)，在此数字-模拟转换器(33)中可将数字传感信号转换成模拟信号。
4.按权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，分析单元(31)具有后置于数 字-模拟转换器(33)的微分器(34)。
5.按权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，微分器(34)配有比较器，通过 此比较器可将在微分器(34)中求出的信号与参考量进行比较。
6.按权利要求1至5中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，分析单元(31)包 括逻辑门(35)，在此逻辑门(35)中分析数字的传感信号。
7.按权利要求1至6中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，分析单元(31)具 有微控制器(36)，在此微控制器(36)中分析数字的传感信号。
8.按权利要求1至7中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，分析单元(31)具 有截止滤波器，在此截止滤波器中分析数字的传感信号。
9.按权利要求1至8中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，在配属于数字传感 信号的分析单元(31)中以可调节的方式屏蔽低值位。
10.一种用于运行按权利要求1至9中任一项所述的图像处理装置的方法，其中应用 了对比度过渡识别来探测额定轨迹。
全文摘要
一种用于识别对比度过渡的图像处理装置，其具有数字的图像检测单元作为光学的传感单元，它的数字传感信号在分析单元中进行处理。
文档编号G06T7/00GK102027506SQ200980117114
公开日2011年4月20日 申请日期2009年3月16日 优先权日2008年5月14日
发明者J·普拉策, T·科德, W·尼森 申请人:罗伯特.博世有限公司