用于基于图像的视距估计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基于图像的视距估计的方法、一种用于基于图像的视距估计 的相应的设备以及一种相应的计算机程序。
【背景技术】
[0002] 通过传感器和系统的迅速的进一步开发能够实现车辆周围环境的越来越精确的 检测。因此，不同的驾驶员辅助系统可以在其驾驶任务方面支持人类驾驶员和/或完全接 管任务的部分。在此，主动的和被动的不同传感器借助不同的电磁频谱范围工作。在此，根 据频谱范围，由于大气现象（雨、雾……）可能出现较强烈或者较不强烈的衰减效应和散射 效应。对于摄像机而言（大约在可见光的范围中的频谱范围），特别是雾可能通过这种方式 导致视线限制。
[0003] 专利文献EP1 474 652A1描述了一种用于尤其从车辆在场景中进行视距确定的 方法以及一种用于确定雾的存在的方法。
【发明内容】
[0004] 由此借助在此所提出的方案，提出根据主权利要求的用于车辆的用于基于图像的 视距估计的方法、使用所述方法的用于车辆的用于基于图像的视距估计的设备以及相应的 计算机程序。由相应的从属权利要求和随后的说明得到有利的构型。
[0005] 对于车辆中的一些系统而言，当前视距的了解是有利的。由对象在多个不同距离 上的对象光密度可以求取具有与视距的关联的特征参量。在此，可以从图像检测系统或者 图像检测装置的图像获得对象光密度。在所提出的方法的变型方案中，可以改变或者组合 所研究的对象的数量、所分析处理的图像的数量或者所基于的数学模型，以便更稳健地构 型所述方法。
[0006] 提出用于基于图像的视距估计的方法，其中所述方法具有以下步骤：
[0007] 在图像中求取对象的成像，其中图像示出图像检测装置的周围环境的成像；
[0008] 区段化对象的成像，以便得到对象的具有相对于图像检测装置在公差范围方面相 同的第一距离的第一对象区域以及得到对象的具有相对于图像检测装置在公差范围方面 相同的第二距离的第二对象区域，以及确定用于所述第一对象区域的第一对象光密度和用 于所述第二对象区域的第二对象光密度；
[0009] 在使用第一对象光密度、第二对象光密度、第一距离和第二距离的情况下确定大 气消光系数K，其中大气消光系数K与视距存在直接关联。
[0010] 视距可以涉及在周围环境中占主导的视距。图像可以理解为例如车辆的周围环境 的借助图像检测装置获得的成像。在此，对象可以表征图像中的区域，在所述区域中成像来 自周围环境的物体。对象可以具有朝图像检测装置的视向方向的延展。因此，对象可以具 有纵深，由此不同的对象区域可以具有相对于图像检测装置的彼此不同的距离。图像可以 具有不同的强度数据。对象光密度可以理解为对象的强度数据。对象光密度可以取决于对 象光和所散射进来的周围环境光。在区段化的步骤中可以区段化图像，尤其在图像中间的 区域中。在区段化的步骤中得到的对象区域可以通过在公差范围方面相同的对象光密度并 且补充地或替代地通过相对于图像检测装置在公差范围方面相同的距离突出。对于每一个 对象区域可以提供由对象光密度和距离组成的值对。距离可以理解为间距。距离可以代表 图像检测装置与对象或者物体的间距。所述对象可以具有光密度的方向相关性并且可以称 作漫辐射体或者朗伯辐射体。所述对象可以在所有方向上发出同一光密度。所述对象可以 具有朗伯面积单元的特性。
[0011] 所述用于基于图像的视距估计的方法可以用于车辆或者在车辆中使用。可以不取 决于车辆地例如在周围环境中运动的移动摄像机中使用所述用于基于图像的视距估计的 方法。因此，在使用智能手机的情况下例如可以由行人使用所述方法。也可以借助构造用 于从不同的距离拍摄对象的多个摄像机或者图像检测装置使用所述方法。尤其可以在尽可 能近地彼此相邻的时刻检测对象。替代地，可以借助静止的图像检测装置使用所述用于基 于图像的视距估计的方法。
[0012] 在求取的步骤中，可以求取周围环境的对象在图像检测装置的图像中的成像，其 中所述对象具有朝车辆的行驶方向的延展，其中所述图像可以是车辆前方的周围环境的成 像。
[0013] 为了描述雾密度，可以考虑由散射系数1[1/!11]和吸收系数Ka[l/m]组成的消光系 数K=Ka+Ks[l/m]。消光系数例如可以通过气象学视距cU[m]的定义直接与人类的察觉能 力相联系：
[0014]
[0015] 得到气象学的视距作为仍能够以其原始对比度的5%察觉对象的距离。
[0016] 出于不同的原因感兴趣的是，可以估计消光系数K。例如，当驾驶员以与视距不匹 配的速度行驶时，可以警告驾驶员。甚至可以根据视距自动匹配速度。此外，对于在由于 雾强烈衰减的范围范围中工作的传感器和系统（例如摄像机、激光雷达）而言，雾密度是 感兴趣的参量。这些传感器以及人类在其气象学的有效距离以上不再能够作出可靠的陈 述。因此，例如在视距50m时不意味着，当在前方75米内没有探测到对象时没有对象位于那 里。不同的算法参数可以匹配能见度条件。另一个应用可以是雾前照灯的控制，在雾的情 况下为了更高的舒适度可以接通所述雾前照灯，或者可以是后雾灯的控制，根据法律规定、 如StVo(道路交通规则，Strassenverkehrsordnung)或者为了提高安全性，在视距50m以 下必须或者应当接通后雾灯。
[0017] 在此提出一种方法和一种设备，它们尤其在日光时可以特别快速地或者实时地由 部分区段化的表面和摄像机的距离数据估计消光系数K。
[0018] 在确定的步骤中，可以在使用一维公式的情况下确定消光系数K。可以在使用用于 通过大气气溶胶进行光传输的模型的情况下确定消光系数K。有利地，一维公式和补充地或 替代地水平视线的模型能够实现消光系数K的快速确定。可以将所述水平视线的模型表达 为一维公式。
[0019] 在确定的步骤中，可以在使用估计方法的情况下由所述一维公式确定消光系数K。 因此，可以近似地且非常快速地确定消光系数K。可以迭代地实施所述估计方法并且在每一 次迭代时使所确定的消光系数K趋近于目标泛函的临界消光系数K。有利地，可以实施至 少三次迭代。有利地，小于5次迭代足以使所确定的消光系数K在有利的公差范围内趋近 于目标泛函的临界消光系数K。临界消光系数K可以不同于周围环境的"真正的"消光系数 K，其中临界消光系数K当然作为目标泛函的最小值可以是尽可能好的估计。
[0020] 在确定的步骤中，可以在使用迭代的牛顿方法的情况下确定消光系数K。有利地， 使用平常的方法来确定消光系数K。因此，可以实现消光系数K的实时确定。
[0021] 在区段化的步骤中，可以区段化对象的成像，以便得到具有相对于图像检测装置 在公差范围方面相同的第三距离的第三对象区域，以及确定用于所述第三对象区域的第三 对象光密度。在此，在区段化的步骤中，在使用第三对象光密度和第三间距的情况下确定大 气消光系数K。
[0022] 在一种实施方式中，所述方法包括在使用图像检测装置、尤其车辆的图像检测装 置的情况下检测图像的步骤。在此，所述图像是周围环境的对象在图像中的成像。所述对 象可以具有距离方面的延展并且补充地或替代地具有相对于图像检测装置的纵深方面的 延展。对象可以具有朝车辆的行驶方向的延展。因此有利地，可以直接检测用于视距估计 的图像。
[0023] 可以对于另一个图像实施求取的步骤和区段化的步骤。对于另一个图像可以确定 至少一个另外的对象光密度和分配给所述另一个对象光密度的成像的另一个距离。在确定 的步骤中，可以在使用至少一个另外的对象光密度和分配给所述另一个对象光密度的另一 个距离的情况下确定大气消光系数K。可以在第一时刻检测所述图像。可以在另一个时刻 检测所述另一个图像。因此，可以在使用检测所述图像的第一时刻和检测所述另一个图像 的另一个时刻的情况下确定大气消光系数K。
[0024] 在此所提出的方案还实现一种设备，其构造用于在相应的装置中实施、控制或者 实现在此所提出的方法的一种变型方案的步骤。通过本发明的以设备形式的所述实施变型 方案也可以快速且有效地解决本发明所基于的任务。
[0025] 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框并存的软件模框。
[0026] 计算机程序产品或者计算机程序也是有利的，其具有程序代码，其可以存储在机 器可读的载体或者存储介质一一例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且用于 尤其当在计算机或设备上实施所述程序产品或程序时实施、实现和/或控制根据以上所描 述的实施方式中任一种所述的方法的步骤。
【附图说明】
[0027] 以下根据附图示例性地进一步阐述在此所提出的方案。附图示