DE102004010908B4

DE102004010908B4 - Bildaufnahmevorrichtung und Bildaufnahmeverfahren

Info

Publication number: DE102004010908B4
Application number: DE102004010908A
Authority: DE
Inventors: Shinya Toyota-shi Kawamata; Yasuo Toyota-shi Hagisato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2024-03-06
Also published as: US7577299B2; US20040175053A1; JP2004289786A; DE102004010908A1; JP4798945B2

Abstract

Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d) mit:
– einem Bildaufnahmemittel (2) zum Empfangen eines von einem Bildaufnahmeobjekt einfallenden Lichts und Ausführen einer fotoelektrischen Umwandlung des Lichts; und
– einem Bildverarbeitungsmittel (3) zur Ausführung einer Bildverarbeitung eines von dem Bildaufnahmemittel (2) ausgegebenen aufgenommenen Bildes;
– wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) einen Raumfrequenzfilterungsprozess ausführt, wobei eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente von dem aufgenommenen Bild entfernt wird;
– wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) den Raumfrequenzfilterungsprozess mit einer Grenzfrequenz ausführt, die auf der Grundlage eines Verhältnisses eines Pixelbereichs des Bildaufnahmeobjekts in einem vorbestimmten Abstand zu einem Pixelbereich des aufgenommen Gesamtbildes eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung, die zur Aufnahme von Bildern bei Nacht geeignet ist, und ein Bildaufnahmeverfahren, das diese Vorrichtung verwendet.
Eine bekannte Bildaufnahmevorrichtung ist zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 5-56341 beschrieben, bei der ein auf ein optisches Bildaufnahmesystem einfallendes Licht mit Hilfe einer CCD (charge coupled device) in ein elektrisches Signal umgewandelt und das erzeugte elektrische Signal anschließend ausgegeben wird. Die Bildaufnahmevorrichtung steuert die in das optische Bildaufnahmesystem einfallende Lichtmenge sowie eine Lichtakkumulationszeit von Bildaufnahmeelementen, und steuert variabel die Verstärkung der Bildaufnahmeelemente. Während eines vorbestimmten Bildaufnahmemodus führt die Vorrichtung eine Steuerung aus, bei der die Verstärkung erhöht wird, um die eingestellte Zeit der Lichtakkumulation zu verringern. Somit versucht die Vorrichtung die Belichtungssteuerung unabhängig von Bildaufnahmebedingungen zu optimieren.
Dieser Typ einer Bildaufnahmevorrichtung weist jedoch nach wie vor Probleme auf, wie zum Beispiel das Problem der Lichthofbildung in den aufgenommenen Bildern, welche von der Bildaufnahmeumgebung (d. h. die Umgebung, die aufgenommen werden soll) abhängt. Wenn zum Beispiel eine solche Bildaufnahmevorrichtung als ein Hilfssystem zur visuellen Erkennung verwendet wird, das einen Fahrer eines Fahrzeugs während einer Fahrt des Fahrzeugs bei Nacht bei der visuellen Erkennung unterstützt, ist der Pegel des Ausgangssignals des aufgenommenen Bildes hoch eingestellt, um einen Fußgänger oder dergleichen, der sich im Dunkeln in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindet, visuell gut zu erkennen. Bei einer solchen Einstellung ist jedoch zum Beispiel dann die Lichthofbildung stark ausgeprägt, wenn die Bildaufnahmevorrichtung von den Frontscheinwerfern eines entgegenkommenden Fahrzeugs beleuchtet wird. Daher kann die Bildaufnahmevorrichtung in einem solchen Fall keine geeigneten bzw. erkennbaren Bilder erstellen.
Die Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu beseitigen, und hat zum Ziel, eine Bildaufnahmevorrichtung bereitzustellen, die aufgenommene Bilder entsprechend der jeweiligen Bildaufnahmeumgebung bzw. in Anpassung an die jeweilige Bildaufnahmeumgebung in geeigneter Weise ausgibt, d. h. die Bilder ausgibt, auf denen Details der Bildaufnahmeumgebung in jedem Fall deutlich zu erkennen sind.
In „Digitale Bildverarbeitung; Grundlagen und Anwendung”, von P. Haberäcker, Hanser Verlag, München Wien, 1987, 2. Auflage, Kapitel 2 und 9, welches als nächstliegender Stand der Technik betrachtet wird, ist eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Bildaufnahmemittel zum Empfangen eines von einem Bildaufnahmeobjekt einfallenden Lichts und Ausführen einer fotoelektrischen Umwandlung des Lichts, und einem Bildverarbeitungsmittel zur Ausführung einer Bildverarbeitung eines von dem Bildaufnahmemittel ausgegebenen aufgenommen Bildes, wobei das Bildverarbeitungsmittel einen Raumfrequenzfilterprozess ausführt, wobei eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente von dem aufgenommenen Bild entfernt wird, offenbart. Ferner offenbart die DE 19961313 A1 Hintegrundinformationen, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich sind.
Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Bildaufnahmeabschnitt, der ein von einem Bildaufnahmeobjekt, d. h. dem Objekt, von dem ein Bild aufgenommen werden soll, einfallendes Licht empfängt und eine fotoelektrische Umwandlung des einfallenden Lichts durchführt, und einen Bildverarbeitungsabschnitt, der einen Raumfrequenzfilterungsprozess zur Entfernung einer vorbestimmten Niederfrequenzkompo nente aus dem von dem Bildaufnahmeabschnitt ausgegebenen Bild durchführt.
Gemäß der obigen Ausführungsform der Erfindung verringert das Entfernen bzw. Ausblenden der vorbestimmten Niederfrequenzkomponente aus dem aufgenommenen Bild die Intensität der Bildhöfe in sehr hellen Bereichen des aufgenommenen Bildes und ermöglicht dadurch die Erzeugung geeigneter, d. h. gut erkennbarer Bilder.
Bei der oben beschriebenen Bildaufnahmevorrichtung kann der Bildverarbeitungsabschnitt eine diskrete Fourier-Transformation des aufgenommenen Bildes ausführen, die Niederfrequenzkomponente von dem diskret Fouriertransformierten Bild entfernen und anschließend eine inverse diskrete Fourier-Transformation des Bildes ausführen. Auf diese Weise kann die Lichthofbildung bzw. die Intensität oder Helligkeit der Lichthöre in dem aufgenommenen Bild wirksam verringert werden.
Darüber hinaus kann der Bildverarbeitungsabschnitt bei der obigen Bildaufnahmevorrichtung den Raumfrequenzfilterungsprozess durch Verwenden eines eindimensionalen oder zwei-dimensionalen digitalen Filters ausführen. Somit kann die Niederfrequenzkomponente schnell entfernt werden.
Darüber hinaus kann bei der obigen Bildaufnahmevorrichtung aufgrund des von dem Bildverarbeitungsabschnitts ausgeführten Raumfrequenzfilterungsprozesses ein Pixelhelligkeitswert des aufgenommenen Bildes, der einen Bereich des Bildaufnahmeobjektes zeigt, dessen Abstand von dem Bildaufnahmeabschnitt wenigstens gleich einem vorbestimmten Abstand ist, vergleichsweise größer sein als ein Bildhelligkeitswert des aufgenommenen Bildes, der einen Bereich des Bildaufnahmeobjektes zeigt, der in einer ge ringeren Entfernung als die vorbestimmte Entfernung von dem Bildaufnahmeabschnitt liegt.
Bezüglich des Ausschnitts des aufgenommenen Bildes, der Bereiche des Bildaufnahmeobjekts zeigt, die einen Abstand von dem Bildaufnahmeabschnitt von weniger als dem vorbestimmten Abstand haben, so kann der Bildverarbeitungsabschnitt den Pixelhelligkeitswert mit Zunahme dieses Abstandes erhöhen. Ferner kann der Bildverarbeitungsabschnitt den Raumfrequenzfilterungsprozess mit einer Grenzfrequenz ausführen, die auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen einem Pixelbereich des Bildaufnahmeobjekts bei dem vorbestimmten Abstand und einem Pixelbereich des gesamten aufgenommenen Bildes festgelegt wird.
Folglich wird, da der Pixelhelligkeitswert des Aufnahmeobjekts, das von dem Bildaufnahmeabschnitt um wenigstens den vorbestimmten Abstand angeordnet ist, relativ hoch eingestellt ist, das entfernte Objekt in dem Bildaufnahmeobjekt deutlicher bzw. heller dargestellt, so dass sich die Sichtbarkeit bzw. Erkennbarkeit des entfernten Objekts verbessert.
Bei der obigen Bildaufnahmevorrichtung kann der Bildverarbeitungsprozess den Raumfrequenzfilterungsprozess mit Hilfe eines Raumfrequenzfilters einer vorbestimmten Grenzfrequenz, die entsprechend einer äußeren Umgebung eingestellt ist, ausgeführt werden. Folglich kann, da die Grenzfrequenz zur Entfernung der Niederfrequenzkomponente von dem aufgenommenen Bild entsprechend der äußeren Umgebung eingestellt wird, die Lichthofbildung in einem sehr hellen Bereich des aufgenommenen Bildes reduziert werden, und das aufgenommene Bild kann entsprechend der bzw. in Anpassung an die Umgebung in geeigneter Weise angezeigt werden, so dass die Sichtbarkeit bzw. Erkennbarkeit des Bildaufnahmeobjekts verbessert ist.
Darüber hinaus kann bei der Bildaufnahmevorrichtung der Bildaufnahmeabschnitt die Grenzfrequenz auf der Grundlage einer Helligkeit der äußeren Umgebung einstellen. Der Bildverarbeitungsabschnitt kann ferner die Grenzfrequenz umso höher einstellen, je heller die äußere Umgebung ist. Ferner kann die Bildaufnahmevorrichtung einen Lichtintensitätssensor umfassen, der die Helligkeit der äußeren Umgebung erfasst, wobei der Bildverarbeitungsabschnitt die Grenzfrequenz auf der Grundlage der durch den Lichtintensitätssensor erfassten Helligkeit der Umgebung einstellt.
Da die Grenzfrequenz auf der Grundlage der Helligkeit der äußeren Umgebung eingestellt wird, kann die Umgebungshelligkeit gedämpft werden, um das aufgenommene Bild in geeigneter Weise anzuzeigen.
Darüber hinaus kann der Bildverarbeitungsabschnitt bei der Bildaufnahmevorrichtung die Grenzfrequenz auf der Grundlage einer Wetterbedingung bzw. Wettersituation einstellen. Ferner kann die Bildaufnahmevorrichtung darüber hinaus einen Regensensor umfassen, der die Wetterbedingung erfasst, wobei der Bildverarbeitungsabschnitt die Grenzfrequenz auf der Grundlage der von der Regensensor erfassten Wetterbedingung einstellt. Der Bildverarbeitungsabschnitt kann z. B. die Grenzfrequenz für ein regnerisches Wetter niedriger einstellen als für ein klares Wetter.
Da die Grenzfrequenz auf der Grundlage der Wetterbedingung eingestellt wird, kann der Einfluss der Wetterbedingung zum Zeitpunkt der Bildaufnahme verkleinert werden, so dass das aufgenommene Bild in geeigneter Weise angezeigt werden kann.
Darüber hinaus kann der Bildaufnahmeabschnitt bei der Bildaufnahmevorrichtung in einem Fahrzeug angeordnet sein und ein Bild von einem Aufnahmeobjekt aufnehmen, das sich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindet. Darüber hinaus kann die Bildaufnahmevorrichtung in einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung verwendet werden, die einen Fahrer während einer Fahrt eines Fahrzeugs bei Nacht bei der visuellen Erkennung unterstützt.
Bei einem Bildaufnahmeverfahren gemäß der Erfindung, bei dem eine Bildaufnahmevorrichtung verwendet wird, die einen Bildaufnahmeabschnitt umfasst, der ein von einem Bildaufnahmeobjekt einfallendes Licht empfängt und eine fotoelektrische Umwandlung des Lichts vornimmt, und die einen Bildverarbeitungsabschnitt umfasst, der eine Bildverarbeitung eines aufgenommenen Bildes durchführt, gibt der Bildaufnahmeabschnitt das aufgenommene Bild aus, und der Bildverarbeitungsabschnitt führt einen Raumfilterprozess des aufgenommenen Bildes aus, um eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente des von vom Bildaufnahmeabschnitt ausgegebenen Bildes zu entfernen.
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Darstellung, die einen von der in 1 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung ausgeführten Bildverbeitungsprozess veranschaulicht.
3 ist eine Darstellung, die einen von der in 1 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung ausgeführten Bildverbeitungsprozess veranschaulicht.
4 ist eine Darstellung eines Bildaufnahmesystems, das die in 5 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung enthält.
5 zeigt von der Bildaufnahmevorrichtung der 1 aufgenomme Bilder.
6 ist ein Diagramm, das eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 zeigt Bilder, die von der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemacht wurden.
9 zeigt von der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemachte Bilder.
10 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 zeigt mit der in 11 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung gemachte Bilder.
13 zeigt mit der in 11 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung gemachte Bilder.
14 ist ein Diagramm, dass die Einstellung einer Grenzfrequenz einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 zeigt von der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemachte Bilder.
16 zeigt von der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemachte Bilder.
17 zeigt von der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemachte Bilder.
18 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen dem Abstand eines Menschen und dem Pixelhelligkeitswert in Bildern zeigt, die mit der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform aufgenommen wurden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
Die 5, 8, 9 und 12 bis 17 sind Versuche, Graustufen-Displayanzeigen zeichnerisch darzustellen. Da dies grundsätzlich nur bedingt möglich ist, wird im Falle etwaiger Unklarheiten auf die zugehörige Beschreibung verwiesen.
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1 umfasst eine Bildaufnahmevorrichtung 1 einen Bildaufnahmeabschnitt 2 und einen Bildverarbeitungsabschnitt 3. Der Bildaufnahmeabschnitt 2 empfängt ein von einem Bildaufnahmeobjekt einfallendes Licht, führt eine fotoelektrische Umwandlung des empfangenen Lichts durch und ist z. B. aus einer CCD(charge coupled device)-Kamera gebildet. Im Falle einer CCD-Kamera enthält Der Bildaufnahmeabschnitt 2 als Bildaufnahmeelement ein CCD, und In Einfallsrichtung vor dem CCD befindet sich ein optisches Abbildungssystem.
Der Bildverarbeitungsabschnitt 3 führt die Bildverarbeitung eines von dem Bildaufnahmeabschnitt 2 ausgegebenen Bildes aus und ist zum Beispiel aus einem Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 und einem D/A-Wandlerabschnitt 5 gebildet. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 entfernt eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente von den Raumfrequenzen eines Bildsignals, um die Lichthofbildung zu verringern, d. h. um die Helligkeit sehr heller Bereiche eines Bildes zu reduzieren. Der D/A-Wandlerabschnitt 5 führt eine Digital-Analog-Umwandlung der Ausgangssignale des Raumfrequenzfilterungsabschnitts 4 aus und gibt die umgewandelten Signale als Bildsignale aus.
2 zeigt einen durch den Raumfrequenzfilterungsabschnitt ausgeführten Raumfrequenzfilterungsprozess. Der bei dieser Ausführungsform verwendete Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 ist zum Beispiel ein Raumfrequenzfilter, das eine diskrete Fourier-Transformation, einen Niederfrequenz-Entfernungsprozess und eine inverse diskrete Fourier-Transformation ausführt (in dieser Reihenfolge). Wie in 2 gezeigt, wird bei der diskreten Fourier-Transformation ein Originalbild 10 in ein Raumfrequenz bild 20 transformiert bzw. umgewandelt. Das Originalbild 10 ist hierbei ein Bild, das auf Bildsignalen basiert, die von dem Bildaufnahmeabschnitt 2 ausgegebenen werden. Bei dem in 2 gezeigten Originalbild 10 ist um Frontscheinwerfer 11 eines Fahrzeuges ein Lichthofbereich 12 ausgebildet.
In dem Raumfrequenzbild 20 ist ein zentraler Abschnitt eine Nullkomponente 21, bei der die Raumfrequenz Null ist. Um die Nullkomponente 21 herum befinden sich – von innen nach außen in dieser Reihenfolge – eine Niederfrequenzkomponente 22, eine Mittelfrequenzkomponente 23, einer Komponente 24 mit etwas höherer Frequenz und eine Hochfrequenzkomponente 25.
Der Prozess zur Entfernung niedriger Frequenzen ist ein Prozess, bei dem die Niederfrequenzkomponente 22 von dem Raumfrequenzbild 20 entfernt wird, so dass das Bild 30 entsteht. Der Bereich der Niederfrequenzkomponente wird so eingestellt, dass die Lichthofbildung eines hellen Bereichs eines Bildaufnahmeobjekts ausreichend reduziert wird.
Bei der inversen Fourier-Transformation wird das Bild 30, von dem die Niederfrequenzkomponente entfernt wurde, in ein Bild 40 umgewandelt, von dem eine Komponente mit niedriger Raumfrequenz entfernt wurde.
Bei dem so gewonnenen Bild 40 verändert sich die Helligkeit des Lichthofabschnitts 12 aufgrund der Entfernung der Komponente mit niedriger Raumfrequenz allmählich. Wenn der Helligkeitspegel des Gesamtbildes 40 durch das Entfernen der Niederfrequenzkomponente reduziert wurde, ist es vorteilhaft, anschließend die Gesamthelligkeit des Bildes zu anzuheben.
3 ist ein Schaubild, das Bildsignale des Originalbildes 10 und des durch Entfernen niedriger Raumfrequenzen gewonnenen Bildes 40 zeigt. Wie in 3 gezeigt ist, verringert die Entfernung der Niederfrequenzkomponente von dem Originalbild 10 die Helligkeitspegel des Frontlichtabschnitts 11 eines entgegenkommenden Fahrzeugs sowie des Lichthofbereichs 12 (siehe 2) erheblich. Darüber hinaus wird dadurch auch der Helligkeitspegel eines Landschaftskulissenabschnitts, der den Hintergrund bildet, abgesenkt. Anschließend, nachdem der Helligkeitspegel des Gesamtbildes, ausgehend von dem durch das Entfernen der Niederfrequenzkomponente bewirkten reduzierten Helligkeitspegel, wieder angehoben wurde, ist der Helligkeitspegel der Frontscheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs immer noch niedriger als in dem Originalbild 10, und der Helligkeitspegel der Hintergrundszenerie entspricht im Wesentlichen dem Originalbild 10. Umgekehrt werden die Helligkeitspegel eines Menschen 13 und weißer Linien 14, das heißt der hochfrequenten Komponenten auf der Straße (siehe 2), gegenüber jenen des Originalbilds 10 angehoben, so dass der Mensch 13 und die weißen Linien 14 schärfer und deutlicher erscheinen.
4 ist eine Darstellung eines Bildaufnahmesystems, das eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform enthält. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist ein Bildaufnahmesystem 50 innerhalb einer Fahrgastzelle angeordnet, um Bilder von außerhalb des Fahrzeugs durch die Glasscheibe 51 aufzunehmen, und ist zum Beispiel bei einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung anwendbar, das einen Fahrer eines Fahrzeugs während einer Nachtfahrt bei der visuellen Erkennung unterstützt.
Bei dem Bildaufnahmesystem 50 wird die Bildaufnahmevorrichtung 11 als Mittel zur Aufnahme von Bildern von außerhalb des Fahrzeugs verwendet. Die Bildaufnahmevor richtung 1 ist innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet, um durch die Glasscheibe 51 Bilder von dem Umfeld außerhalb des Fahrzeugs aufzunehmen. Die bei diesem System verwendete Bildaufnahmevorrichtung 1 ist zum Beispiel eine Vorrichtung mit einer Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich. Durch Anordnen eines Filters zur Ausblendung von sichtbarem Licht in dem optischen Bildaufnahmesystem des Bildaufnahmeabschnitts 2 der Bildaufnahmevorrichtung 2, lassen sich Bilder erhalten, die im Wesentlichen nur aus einer Komponente im nahen Infrarotbereich aufgebaut sind. Hierbei ist unter der Infrarotstrahlung ein Licht zu verstehen, dessen Wellenlängen zwischen 780 nm und 1500 nm liegen.
Die Ausgangsseite der Bildaufnahmevorrichtung 1 ist mit einem Steuerungsabschnitt 52 verbunden. Die von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommenen Bildsignale werden dem Systemsteuerungsabschnitt 52 zugeführt. Der Systemsteuerungsabschnitt 52 ist ein Abschnitt, der das Gesamtsystem steuert, und umfasst zum Beispiel eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Eingangssignalschaltung, eine Ausgangssignalschaltung und eine Leistungsschaltung.
Das Bildaufnahmesystem 50 enthält einen Nahinfrarot-Projektor 53. Der Nahinfrarot-Projektor 53 ist ein Projektionsmittel zur Projektion einer Infrarotstrahlung nach vorn bezüglich des Fahrzeugs. Der Nahinfrarot-Projektor 53 empfängt Steuersignale zur Steuerung der Projektion von dem Systemsteuerungsabschnitt 52. Der Nahinfrarot-Projektor 53 ist so aufgebaut, dass er Licht im nahen Infrarotbereich in einen Bestrahlungsbereich aussendet, der zum Beispiel dem Fernlicht von Frontscheinwerfern entspricht.
Das Bildaufnahmesystem 50 umfasst einen Anzeigeabschnitt 54. Der Anzeigeabschnitt 54 ist ein Anzeigemittel zur Anzeige von Bildern, die mit der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommen werden, und ist so ausgelegt, dass der Fahrer die von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommenen Bilder sehen kann. Das Bildaufnahmesystem 50 umfasst ferner Schalter 55, um zum Beispiel das System ein- und auszuschalten.
Während einer Fahrt mit dem Fahrzeug bei Nacht projiziert das Bildaufnahmesystem 50 Licht im nahen Infrarotbereich mit Hilfe des Nahinfrarot-Projektors 53 bezüglich des Fahrzeugs nach vorn. Das Nahinfrarotlicht wird somit bezüglich des Fahrzeugs nach vorn abgestrahlt, und die Bildaufnahmevorrichtung 1, die eine Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich hat, nimmt Bilder von mit Licht im nahen Infrarotbereich bestrahlten Objekten vor dem Fahrzeug auf.
Anschließend werden Signale von der Bildaufnahmevorrichtung 1 dem Systemsteuerungsabschnitt 52 zugeführt. Der Systemsteuerungsabschnitt 52 gibt Bildsignale an den Anzeigeabschnitt 54 aus, so dass der Anzeigeabschnitt 54 Bilder auf der Grundlage der Bildsignale anzeigt. Da Bilder in einem Infrarotbestrahlungszustand angezeigt werden, ermöglicht der Anzeigeabschnitt 54 eine leichtere Erfassung von vor dem Fahrzeug befindlichen Objekten wie z. B. Fußgängern als bei der direkten Betrachtung durch den Fahrer. Somit kann das Bildaufnahmesystem 50 den Fahrer bei der visuellen Erkennung von vor ihm befindlichen bzw. auftauchenden Objekten unterstützen. Da darüber hinaus das projizierte Licht ein Licht im nahen Infratorbereich ist, ist die Beeinträchtigung der Sicherheit entgegenkommender Fahrzeuge durch das projizierte Licht minimal.
Da die Bildaufnahmevorrichtung 1 die Raumfrequenzfilterung zur Entfernung einer vorbestimmten Niederfrequenz komponente von den aufgenommenen Bildsignalen ausführt, kann die Bildaufnahmevorrichtung 1 darüber hinaus Bilder mit einer verringerten Lichthofbildung um Bereiche ausgeben, die normalerweise (d. h. unverarbeitet) sehr hell sind. Daher zeigt der Anzeigeabschnitt 54 Bilder mit reduzierter Lichthofbildung von den Scheinwerfern entgegenkommender Fahrzeuge an, so dass Fußgänger und dergleichen visuell leicht erkannt werden können.
5 zeigt von der Bildaufnahmevorrichtung 1 aufgenommene Bilder. Die Bilder auf der linken Seite der 5 sind Originalbilder 10 vor dem Filteungsprozess, das heißt Bilder, von denen die Niederfrequenzkomponente des Raumfrequenzspektrums noch nicht entfernt wurde. Die Bilder auf der rechten Seite in 5 sind Bilder 40 nach dem Filterprozess, das heißt Bilder, von denen die Niederfrequenzkomponente bereits entfernt wurden.
Die oberste Reihe in 5 zeigt Bilder einer Frontalbeleuchtung durch Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Ein Vergleich des linken mit dem rechten Bild in der obersten Reihe in 5 zeigt, dass die durch die Scheinwerfer verursachten Lichthöfe in dem linken Bild, d. h. dem Originalbild 10, in dem rechten Bild, d. h. dem Bild 40 erheblich reduziert sind. Die Bildverarbeitung bewirkt, dass der Fußgänger an einem Straßenrand sowie die weißen Markierungslinien auf der Straße nach der Bildverarbeitung deutlich erkennbar sind.
Die mittlere Reihe in 5 zeigt bei regnerischem Wetter aufgenommene Bilder. Ein Vergleich des linken Bildes mit dem rechten Bild zeigt, dass die Reflexionen von der Leitplanke (in Bild 10 (linkes Bild) gestrichelt dargestellt) in Bild 40 (rechtes Bild) reduziert sind, so dass der Fußgänger in der Bildmitte, der einen Schrim trägt, in Bild 40 leicht erkennbar ist.
Die untere Reihe in 5 zeigt bei Schneewetter aufgenommene Bilder. Ein Vergleich des rechten Bildes mit dem linken Bild zeigt, dass die Reflexionen von der Schneeoberfläche am unteren Rand des Bildes 10 (linkes Bild) in Bild 40 (rechtes Bild) stark reduziert ist, so dass der Fußgänger auf der Straße in Bild 40 deutlich zu sehen ist.
Wie oben beschrieben, kann die Bildaufnahmevorrichtung 1 dieser Ausführungsform durch Entfernen einer vorbestimmten Niederfrequenzkomponente von dem aufgenommenen Bild die Intensität der Lichthöfe um einen Bereich hoher Helligkeit in dem aufgenommenen Bild reduzieren und somit ein geeignetes und gut erkennbares Bild erzeugen.
Ferner, durch die diskrete Fourier-Transformation eines Bildes, gefolgt von der Entfernung einer Niederfrequenzkomponente von dem Bild und der anschließenden inversen Fourier-Transformation kann die Lichthofbildung in den aufgenommenen Bildern wirksam reduziert werden.
Ferner, die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann als Bildaufnahmevorrichtung verwendet werden, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, um Bilder von außerhalb des Fahrzeugs aufzunehmen. Obwohl die Bildaufnahmeumgebung in diesem Fall stark variiert, ist es möglich, geeignete Bilder aufzunehmen, wobei Änderungen der Umgebung berücksichtigt werden. Insbesondere ist die Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung als ein Bildaufnahmemittel in einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung optimal, da die Vorrichtung Bilder in geeigneter Weise anzeigen kann, selbst wenn sich die Bildaufnahmeumgebung stark ändert.
Nachfolgend ist eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die Bildauf nahmevorrichtung der zweiten Ausführungsform umfasst im Wesentlichen den gleichen Hardware-Aufbau wie die in 1 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung der ersten Ausführungsform. Jedoch ist der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 kein Filter, der die diskrete Fourier-Transformation und dergleichen ausführt, sondern ist aus einem eindimensionalen digitalen Filter oder einem zweidimensionalen digitalen Filter gebildet, um eine Niederfrequenzkomponente von dem Raumfrequenzspektrum eines aufgenommenen Bildes zu entfernen.
Zum Beispiel wird ein zweidimensionales Filter, wie es in 6 gezeigt ist, verwendet, um eine Niederfrequenzkomponente von aufgenommenen Bildern zu entfernen. Es ist auch möglich, ein eindimensionales Filter zu verwenden, wie es in 7 gezeigt ist, um eine Niederfrequenzkomponente von aufgenommenen Bildern zu entfernen. Obwohl bei jedem der in den 6 und 7 gezeigten Filtern die Anzahl von Spalten 3 ist, ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Spalten von jedem Filter so groß wie möglich ist.
Diese Bildaufnahmevorrichtung kann, ebenso wie die Bildaufnahmevorrichtung der erste Ausführungsform, die Lichthofbildung in aufgenommenen Bildern reduzieren. Ferner, da die Bildverarbeitung vereinfacht werden kann, ist die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform in der Lage, die Bildverarbeitung schnell auszuführen.
Nachfolgend ist eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die Bildverarbeitungsvorrichtung der dritten Ausführungsform weist im Wesentlichen den gleichen Hardware-Aufbau wie die in 1 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung 1 der ersten Ausführungsform auf. Jedoch weist der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 eine Mehrzahl von Raumfrequenzfiltern mit un terschiedlichen Grenzfrequenzen auf. Der Raumfrequenzfilterabschnitt 4 empfängt ein Verschlussgeschwindigkeitssignal einer Kamera von dem Bildaufnahmeabschnitt 2 und führt einen Raumfrequenzfilterungsprozess aus, wobei ein optimaler Raumfrequenzfilter verwendet wird, der auf der Grundlage des Verschlussgeschwindigkeitssignals ausgewählt wird.
Der Bildaufnahmeabschnitt 2 ist ausgelegt, um das Verschlussgeschwindigkeitssignal sowie Bildsignale an den Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 zu übertragen. Das Verschlussgeschwindigkeitssignal ist ein Signal, das die Verschlussgeschwindigkeit eines elektronischen Verschlusses einer CCD-Kamera oder dergleichen angibt und von dem Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 bei der Bildaufnahme als Signal zur Erfassung von Hell/Dunkel-Umgebungen verwendet wird.
Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 umfasst Filterkoeffizienten für unterschiedliche Grenzfrequenzen von zum Beispiel 10, 20, 30, ..., N, und ist zur Ausführung des Raumfrequenzfilterprozesses mit verschiedenen Grenzfrequenzen in der Lage. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 stellt einen Filterkoeffizienten auf der Grundlage des Verschlussgeschwindigkeitssignals ein und führt einen Raumfrequenzfilterungsprozess aus, der für die Bildaufnahmeumgebung optimal ist. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 führt den Raumfrequenzfilterungsprozess aus, indem er bei der Bildaufnahme einen Raumfrequenzfilter verwendet, dessen Grenzfrequenz höher ist, wenn die Kameraverschlussgeschwindigkeit höher ist oder wenn die Bildaufnahmeumgebung hell ist.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform wird der Raumfrequenzfilterungsprozess ausgeführt, indem eine geeignete, der Helligkeit der Bildaufnahmeum gebung entsprechende Grenzfrequenz ausgewählt wird. Daher ist es möglich, aufgenommene Bilder in Abhängigkeit von der Bildaufnahmeumgebung in geeigneter Weise anzuzeigen.
Zum Beispiel wird bei einer Anwendung der Bildaufnahmevorrichtung in Verbindung mit einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung zur Unterstützung eines Fahrers eins Fahrzeugs bei der visuellen Erkennung während einer Fahrt des Fahrzeugs bei Nacht ein Filterkoeffizient für eine niedrige Grenzfrequenz für den Raumfrequenzfilterungsprozess gesetzt, wenn kein Fahrzeug entgegenkommt und die Bildaufnahmeumgebung daher dunkel ist. Als Folge davon wird ein Bild, nachdem es eine Bildverarbeitung erfahren hat, in einem hellen Zustand angezeigt, so dass der Fahrer des Fahrzeugs Dinge vor dem Fahrzeug visuell gut erkennen kann. Umgekehrt, wenn ein Fahrzeug entgegenkommt und die Bildaufnahmeumgebung daher hell ist, wird ein Filterkoeffizient für eine hohe Grenzfrequenz gesetzt bzw. eingestellt. Daher wird ein Bild, nachdem es eine Bildverarbeitung erfahren hat, in einem dunklen Zustand angezeigt, so dass die Lichthofbildung, hervorgerufen durch die Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs, reduziert ist, so dass der Fahrer des Fahrzeugs Dinge in Sichtweite vor dem Fahrzeug visuell leicht erkennen kann.
8 zeigt Bilder, die eine Situation zeigen, in der während einer Fahrt bei Nacht ein Fahrzeug entgegenkommt. 9 zeigt Bilder, die eine Situation zeigen, in der während einer Fahrt bei Nacht kein Fahrzeug entgegenkommt. Das obere Bild in 8 ist ein Bild, das eine Situation zeigt, in der bei Nacht auf einer Straße ein Fahrzeug entgegenkommt, wobei das aufgenommene Bild einen Raumfrequenzfilterungsprozess mit einem Raumfrequenzfilter niedriger Grenzfrequenz erfahren hat. Durch das entgegenkommende Fahrzeug ist die Bildaufnahmeumgebung hell, und durch die Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahr zeugs werden Lichthöfe erzeugt. In diesem Fall ist die Kameraverschlussgeschwindigkeit des Bildaufnahmeabschnitts 2 hoch. Indem auf der Grundlage des Kameraverschlussgeschwindigkeitssignals ein Raumfrequenzfilter mit einer hohen Grenzfrequenz eingestellt wird, erhält man ein dunkles Gesamtbild, wie es in 8 unten gezeigt ist. Das heißt, ein aufgenommenes Bild kann in einem Zustand angezeigt werden, in dem die von den Scheinwerfern des entgegenkommden Fahrzeugs verursachten Lichthöfe reduziert sind. Ferner kann ein Fußgänger am Straßenrand deutlich erkannt werden.
Das obere Bild in 9 ist ein Bild, das ein Situation bei Nacht zeigt, in der kein Fahrzeug entgegenkommt, wobei das aufgenommene Bild eine Bildverarbeitung (Raumfrequenzfilterung) mittels eines Raumfrequenzfilters hoher Grenzfrequenz erfahren hat. Da kein Fahrzeug entgegenkommt, ist die Bildaufnahmeumgebung dunkel, was durch die Schraffur angedeutet ist. In diesem Fall ist die Kameraverschlussgeschwindigkeit des Bildaufnahmeabschnitts 2 niedrig. Durch Einstellen eines Raumfrequenzfilters mit einer niedrigen Grenzgeschwindigkeit auf der Grundlage des Signals der niedrigen Kameraverschlussgeschwindigkeit wird das gesamte Bild in einem hellen Zustand angezeigt, wie es in 9 unten gezeigt ist, so dass der Fahrer die Straße vor sich gut erkennen kann.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform kann die Helligkeit der Bildaufnahmeumgebung über das Kameraverschlussgeschwindigkeitssignal des Bildaufnahmeabschnitts 2 ermittelt werden. Daher kann ein geeignetes Bild aufgenommen werden, das der Bildaufnahmeumgebung entspricht, ohne einen externen Sensor zum Erfassen der Umgebungshelligkeit vorzusehen.
Nachfolgend ist eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 10 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Wie in 10 gezeigt ist, weist die Bildaufnahmevorrichtung 1c dieser Ausführungsform im Wesentlichen den gleichen Hardware-Aufbau auf wie die in 1 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch darin, dass die Bildaufnahmevorrichtung 1c ferner einen Lichtintensitätssensor 61 zur Erfassung der Helligkeit der Bildaufnahmeumgebung umfasst. Bei der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform weist der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 eine Mehrzahl von Raumfrequenzfiltern mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen auf. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 empfängt ein Erfassungssignal von dem Lichtintensitätssensor 61 und führt mit Hilfe eines optimalen Raumfrequenzfilters auf der Grundlage des Erfassungssignals einen Raumfrequenzfilterungsprozess aus.
Der Lichtintensitätssensor 61 erfasst den Hell/Dunkel-Zustand der Bildaufnahmeumgebung. Der Lichtintensitätssensor 61 ist mit dem Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 verbunden und überträgt das Erfassungssignal an den Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 ist mit Filterkoeffizienten für unterschiedliche Grenzfrequenzen wie zum Beispiel 10, 20, 30, ..., N, versehen und ist in der Lage, den Raumfrequenzfilterungsprozess mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen auszuführen. Der Raumfrequenzfilterungsprozess 4 stellt einen Filterkoeffizienten auf der Grundlage des Erfassungssignals von dem Lichtintensitätssensor 61 ein, um einen im Hinblick auf die Bildaufnahmeumgebung optimalen Raumfrequenzfilterungsprozess auszuführen. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 führt den Raumfrequenzfilterungsprozess aus, indem er einen Raumfrequenzfilter verwendet, der eine höhere Grenzfrequenz hat, wenn die Bildaufnahmeumgebung heller ist.
Die Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform führt, ebenso wie die Bildaufnahmevorrichtung der dritten Ausführungsform, den Raumfrequenzfilterungsprozess aus, indem sie eine der Helligkeit der Bildaufnahmeumgebung entsprechende geeignete Grenzfrequenz auswählt. Daher können geeignete, der jeweiligen Bildaufnahmeumgebung Rechnung tragende Bilder angezeigt werden.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, dem Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 ein Kameraverschlussgeschwindigkeitssignal von dem Bildaufnahmeabschnitt 2 zuzuführen, und zur Aufnahme eines Bildes entsprechend der Bildaufnahmeumgebung genügt die Eingabe von Bildsignalen.
Nachfolgend ist eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 11 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Wie in 11 gezeigt ist, umfasst die Bildaufnahmevorrichtung 1d im Wesentlichen den gleichen Hardware-Aufbau wie die in 1 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung der erste Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch darin, dass die Bildaufnahmevorrichtung 1d einen Regensensor 62 zur Erfassung der Wetterbedingung umfasst. Bei der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform umfasst der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 eine Mehrzahl von Raumfrequenzfiltern unterschiedlicher Grenzfrequenz. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 führt den Raumfrequenzfilterungsprozess aus, indem er entsprechend der Wetterbedingung zum Zeitpunkt der Bildaufnahme einen Raumfrequenzfilter auswählt.
Der Regensensor 62 erfasst die Wetterbedingung zum Zeitpunkt der Bildaufnahme und ist in der Lage, zu erfassen, ob es regnet. Der Regensensor 62 ist mit dem Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 verbunden und überträgt ein Erfassungssignal an den Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 weist wenigstens einen Filterkoeffizienten für eine niedrige Grenzfrequenz für das regnerische Wetter und einen Filterkoeffizienten für eine hohe Grenzfrequenz für klares Wetter auf, und ist daher in der Lage, den Raumfrequenzfilterungsprozess durch Auswählen einer Raumfrequenzfilters mit einer Grenzfrequenz, die der Wetterbedingung entspricht, auszuführen. Der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 stellt einen Filterkoeffizienten auf der Grundlage des Erfassungssignals von dem Regensensor 62 ein, um einen im Hinblick auf die Bildaufnahmeumgebung optimalen Raumfrequenzfilterungsprozess auszuführen.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform wird der Raumfrequenzfilterungsprozess ausgeführt, indem eine entsprechend der Wetterbedingung zum Zeitpunkt der Bildaufnahme geeignete Grenzfrequenz ausgewählt wird, so das in Übereinstimmung mit der Bildaufnahmeumgebung geeignetes Bild angezeigt werden kann.
12 zeigt in einer klaren Nacht aufgenommene Bilder. 13 zeigt in einer regnerischen Nacht aufgenommen Bilder. Das obere Bild in 12 ist ein Bild einer Staße bei Nacht, das mittels eines Raumfrequenzfilters niedriger Grenzfrequenz, welches für regnerisches Wetter geeignet ist, eine Bildverarbeitung erfahren hat, obwohl eigentlich der Himmel klar ist. Da die ausgewählte Grenzfrequenz nicht passend bzw. geeignet ist, ist das Bild übermäßig hell, und die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs verursachen eine Lichthofbildung. Somit sollte bei klarem Wetter ein Raumfrequenzfilter hoher Grenzfrequenz zur Bildverarbeitung verwendet werden, wie es in dem unteren Bild der 12 gezeigt ist, wo die durch die Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs verursachten Lichthöfe abgeschwächt oder ausgelöscht sind, so dass die Straße deutlich zu sehen ist.
Das obere Bild in 13 ist ein Bild einer Straße bei Nacht, das mit einem Raumfrequenzfilter hoher Grenzfrequenz bearbeitet wurde, das für klares Wetter geeignet ist, obwohl eigentlich regnerisches Wetter herrscht. Da die ausgewählte Grenzfrequenz nicht geeignet ist, ist das Bild übermäßig dunkel, und die Straße und Objekte auf der Straße sind schlecht zu erkennen. Demgegenüber liefert die Bildverarbeitung mittels eines Raumfrequenzfilters niedriger Grenzfrequenz, das für regnerisches Wetter geeignet ist, ein Bild wie es in 13 unten gezeigt ist, bei dem die gesamte Straße hell angezeigt wird, so dass die sie deutlich zu sehen ist.
Obwohl bei dieser Ausführungsform der Regensensor 62 verwendet wird, um die Wetterbedingung zu erfassen, kann die Wetterbedingung auch auf der Grundlage eines Scheibenwischersignals erfasst werden. Es ist darüber hinaus möglich, eine Wetterbedingung auf der Grundlage einer von einer externen Vorrichtung empfangenen Wetterinformation zu erhalten. Diese Modifikationen erreichen im Wesentlichen die gleiche Funktion und die gleichen Vorteile wie die Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform.
Obwohl die Raumfrequenzfiltergrenzfrequenz bei dieser Ausführungsform geändert wird, je nachdem, ob es regnet oder nicht, kann die Raumfrequenzfiltergrenzfrequenz auch in Abhängigkeit davon geändert werde, ob eine Schneedecke vorhanden ist. Zum Beispiel wird das Vorliegen einer Schneedecke erfasst, und eine Grenzfrequenz wird auf der Grundlage des ”Schneezustandes” eingestellt, und die so eingestellte Grenzfrequenz wird für den Raumfrequenzfil terungsprozess verwendet. Auf diese Weise ist es möglich, ein in Einklang mit dem ”Schneezustand” geeignetes Bild anzuzeigen.
Die Grenzfrequenz kann auch in Abhängigkeit von zeitlichen Änderungen der Umgebungshelligkeit geändert werden. Zum Beispiel wird ein Zeitinformation erfasst, eine Grenzfrequenz wird auf der Grundlage der Zeitinformation eingestellt und der Raumfrequenzfilterungsprozess wird mit der eingestellten Grenzfrequenz ausgeführt. Somit können Bilder im Einklang mit Änderungen der Umgebungshelligkeit in geeigneter Weise angezeigt werden, wenn es zum Beispiel während des Abenddämmerung langsam dunkel wird.
Nachfolgend ist eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform weist um Wesentlichen den gleichen Hardware-Aufbau auf wie die in 1 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung der ersten Ausführungsform. Bei der sechsten Ausführungsform führt der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 einen Raumfrequenzfilterungsprozess aus, bei dem eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente von einem aufgenommenen Bild entfernt wird, so dass in dem verarbeiteten Bild der Pixelhelligkeitswert eines Objektes, das sich wenigstens in einem vorbestimmten Abstand von dem Bildaufnahmemittel befindet, höher als der Pixelhelligkeitswert eines Objektes ist, das sich innerhalb des vorbestimmten Abstandes von dem Bildaufnahmemittel befindet.
Bei der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform umfasst der Raumfrequenzfilterungsabschnitt 4 Grenzfrequenzen, die auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem Pixelbereich eines Bildaufnahmeobjektes, das sich in einem vorbestimmten Abstand befindet, und dem Pi xelbereich des gesamten aufgenommenen Bildes eingestellt werden. Wenn des Bildaufnahmeobjekt ein Mensch ist, wird die Grenzfrequenz auf der Grundlage des Verhältnisses des Pixelbereichs des Menschen, der sich in dem vorbestimmten Abstand von dem Bildaufnahmeabschnitt 2 befindet, zu dem Pixelbereich des gesamten erfassten Bildes eingestellt.
In dem in 14 gezeigten Fall zum Beispiel, in dem die horizontal gezählte Anzahl von Pixels eines Menschen 71, der sich in einem vorbestimmten Abstand von der Bildaufnahmevorrichtung befindet, a beträgt und die horizontal gezählte Anzahl von Pixeln des Gesamtbildes 70 b beträgt, wird die Raumfrequenzfilterungsgrenzfrequenz auf der Grundlage des Verhältnisses b/a der Anzahl von Pixeln eingestellt. Der vorbestimmte Abstand wird hierbei entsprechend dem Abstand eines entfernten Objekts eingestellt, wenn eine deutlichere Anzeige des entfernten Objekts durch die Bildaufnahmevorrichtung erwünscht ist. Es ist klar, dass die Anzahl a von Pixeln des Menschen 71 mit zunehmender Entfernung des Menschen 71 abnimmt. Mit Zunahme des Abstandes nimmt das Verhältnis b/a der Grenzfrequenzen zu, da die Anzahl a abnimmt.
Indem die Grenzfrequenz auf diese Weise eingestellt wird, wird der Pixelhelligkeitswert eines Bildausschnitts, der größer angezeigt wird, verringert. Daher wird, obwohl ein Mensch, der sich weiter als der vorbestimmte Abstand befindet, auf der Anzeige kleiner als erscheint ein Mensch, der sich in dem vorbestimmten Abstand befindet, der Pixelhelligkeitswert des entfernten Menschen vergleichsweise groß, so dass der entfernte Mensch deutlicher dargestellt wird. Wenn daher die Bildaufnahmevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform als Bildaufnahmemittel eines Hilfssystems zur visuellen Erkennung wie oben erwähnt eingesetzt wird, so ist die Vorrichtung auf grund ihrer Fähigkeit, einen entfernten Menschen oder dergleichen deutlicher darzustellen, besonders nützlich.
Die 15 bis 17 zeigen Bilder vor und nach dem Raumfrequenzfilterungsprozess mit Hilfe der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform. Das obere Bild der 15 ist ein Bild vor Ausführen eines Raumfrequenzfilterprozesses, das ein Bild eines Menschen enthält, der sich in einem Abstand von 40 Metern befindet. Das untere Bild der 15 ist ein Bild nach Ausführen eines Raumfrequenzfilterprozesses, das ein Bild eines Menschen enthält, der sich in einem Abstand von 40 Metern befindet. Der Raumfrequenzfilterungsprozess ist mit einer Grenzfrequenz durchgeführt, die für eine deutlichere Anzeige eines Bildaufnahmeobjekts, das sich in einem Abstand von 40 Metern befindet, eingestellt ist. In dem oberen und dem unteren Bild der 15 ist der Mensch realito in etwa der gleichen Helligkeit angezeigt.
Das obere Bild in 16 ist ein Bild vor Ausführen eines Raumfrequenzfilterprozesses, das ein Bild eines Menschen enthält, der sich in einem Abstand von 100 Metern befindet, und das untere Bild in 6 ist ein Bild nach Ausführen eines Raumfrequenzfilterprozesses, das ein Bild des Menschen zeigt, der sich in dem Abstand von 100 Metern befindet. Die Anzeige des Menschen ist realito etwas klarer in dem unteren Bild als in dem oberen Bild in 16.
Das obere Bild in 17 ist ein Bild vor Ausführen eines Raumfrequenzfilterungsprozesses, das ein Bild eines Menschen enthält, der sich in einem Abstand von 150 Metern befindet, und das untere Bild in 17 ist ein Bild nach Ausführen eines Raumfrequenzfilterprozesses, das ein Bild des Menschen enthält, der sich in dem Abstand von 150 Metern befindet. Die Anzeige des Menschen ist realito in dem unteren Bild klarer als in dem oberen Bild in 17.
18 ist ein Schaubild, das Beziehungen zwischen dem Abstand eines Menschen und der Pixelhelligkeit zeigt, vor und nach dem Raumfrequenzfilterungsprozess, wobei die Grenzfrequenz so eingestellt wurde, dass die Objekte, die weiter als eine Referenzdistanz A entfernt sind, verdeutlicht werden.
In 18 weist der Mensch, der sich in einem Abstand A befindet, vor und nach dem Prozess im Wesentlichen die gleichen Werten für die Pixelhelligkeit auf. Jedoch nimmt der Pixelhelligkeitswert des Menschen mit der Zunahme von dessen Abstand A bei den Bildern vor dem Raumfrequenzfilterungsprozess ab. Im Gegensatz dazu nimmt bei den Bildern nach dem Raumfrequenzfilterungsprozess der Pixelhelligkeitswert des Menschen nicht ab, sondern ist auch bei zunehmendem Abstand des Menschen gleich hoch. Daraus ergibt sich, dass in den Bildern nach Ausführen des Raumfrequenzfilterprozessese die angezeigten Bildern des Menschen, der sich weiter als der Abstand A befindet, heller und klarer sind, so dass deren Sichtbarkeit bzw. Erkennbarkeit durch den Prozess verbessert ist. Ferner nimmt, wie es in 18 gezeigt ist, der Pixelhelligkeitswert des Menschen mit zunehmendem Abstand des Menschen bei den Bildern nach Ausführen des Raumfrequenzfilterungsprozesses zu, vorausgesetzt der Abstand ist geringer als der Referenzabstand A.
Gemäß der Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform ist der Pixelhelligkeitswert eines Bildaufnahmeobjekts, das sich mindestens in einem vorbestimmten Abstand von dem Bildaufnahmeobjekt 2 befindet, groß gemacht, so dass das entfernte Objekt deutlicher in dem aufgenommenen Bild angezeigt wird. Die Bildaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform ist besonders nützlich bei der Anwendung in einem Hilfssystem zur visuellen Erkennung, das einen Fahrer eines Fahrzeugs während einer Fahrt des Fahrzeugs bei Nacht bei der visuellen Erkennung unterstützt.
Obwohl die Bildaufnahmevorrichtung bei den vorangehenden Ausführungsformen auf ein Hilfssystem zur visuellen Erkennung angewendet wird, das einen Fahrer eines Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs bei Nacht bei der visuellen Erkennung unterstützt, ist die Bildaufnahmevorrichtung nicht hierauf begrenzt, sondern ist auch auf andere Systeme anwendbar bzw. übertragbar, wie etwa ein System zur Erkennung der weißen Linien einer Straße oder dergleichen. Darüber hinaus kann die Bildaufnahmevorrichtung der Erfindung auch auf Vorrichtungen angewendet werden, die anderen Zwecken als Fahrzeugzwecken dienen.

Claims

Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d) mit: – einem Bildaufnahmemittel (2) zum Empfangen eines von einem Bildaufnahmeobjekt einfallenden Lichts und Ausführen einer fotoelektrischen Umwandlung des Lichts; und – einem Bildverarbeitungsmittel (3) zur Ausführung einer Bildverarbeitung eines von dem Bildaufnahmemittel (2) ausgegebenen aufgenommenen Bildes; – wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) einen Raumfrequenzfilterungsprozess ausführt, wobei eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente von dem aufgenommenen Bild entfernt wird; – wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) den Raumfrequenzfilterungsprozess mit einer Grenzfrequenz ausführt, die auf der Grundlage eines Verhältnisses eines Pixelbereichs des Bildaufnahmeobjekts in einem vorbestimmten Abstand zu einem Pixelbereich des aufgenommen Gesamtbildes eingestellt wird.
Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d) mit: – einem Bildaufnahmemittel (2) zum Empfangen eines von einem Bildaufnahmeobjekt einfallenden Lichts und Ausführen einer fotoelektrischen Umwandlung des Lichts; und – einem Bildverarbeitungsmittel (3) zur Ausführung einer Bildverarbeitung eines von dem Bildaufnahmemittel (2) ausgegebenen aufgenommenen Bildes; – wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) einen Raumfrequenzfilterungsprozess ausführt, wobei eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente von dem aufgenommenen Bild entfernt wird; – wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) den Bildverarbeitungsprozess über ein Raumfrequenzfilter mit einer vorbestimmten Grenzfrequenz ausführt, das entsprechend einer Bildaufnahmeumgebung eingestellt wird.
Bildaufnahmevorrichtung (1c) nach Anspruch 2, wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) die Grenzfrequenz auf der Grundlage einer Helligkeit der Bildaufnahmeumgebung einstellt.
Bildaufnahmevorrichtung (1c) nach Anspruch 3, wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) die Grenzfrequenz umso höher einstellt, je heller die Bildaufnahmeumgebung ist.
Bildaufnahmevorrichtung (1c) nach Anspruch 3 oder 4, die ferner einen Beleuchtungsintensitätssensor 61 zur Erfassung der Helligkeit der Bildaufnahmeumgebung umfasst, wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) die Grenzfrequenz auf der Grundlage der durch den Beleuchtungsintensitätssensor (61) erfassten Helligkeit der äußeren Umgebung einstellt.
Bildaufnahmevorrichtung (1d) nach Anspruch 2, wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) die Grenzfrequenz auf der Grundlage einer Wetterbedingung einstellt.
Bildaufnahmevorrichtung (1d) nach Anspruch 6, wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) die Grenzfrequenz für ein regnerisches Wetter niedriger als für ein klares Wetter einstellt.
Bildaufnahmevorrichtung (1d) nach Anspruch 6 oder 7, die ferner einen Regensensor (62) zur Erfassung der Wetterbedingung umfasst, wobei das Bildverarbeitungsmittel (3) die Grenzfrequenz auf der Grundlage der durch den Regensensor (62) erfassten Wetterbedingung einstellt.
Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bildaufnahmemittel (2) in einem Fahrzeug angeordnet ist und ein Bild von dem Bildaufnahmeobjekt aufnimmt, das sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs befindet.
Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d) in einem Hilfssystem zur visuellen Er kennung verwendet wird, das einen Fahrer eines Fahrzeugs während einer Fahrt des Fahrzeugs bei Nacht bei der visuellen Erkennung unterstützt.
Bildaufnahmeverfahren für eine Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d), die ein Bildaufnahmemittel (2) zum Empfangen eines von einem Bildaufnahmeobjekt einfallenden Lichts und zum Ausführen einer fotoelektrischen Umwandlung des Lichts und ein Bildverarbeitungsmittel (3) zur Durchführung einer Bildverarbeitung des aufgenommenen Bildes umfasst, wobei: – das Bildaufnahmeverfahren die Schritte umfasst: – Ausgeben des aufgenommenen Bildes; und – Ausführen eines Raumfrequenzfilterungsprozesses, bei dem eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente mit Hilfe des Bildaufnahmemittels (2) von dem aufgenommenen Bild entfernt wird; – und das Bildverarbeitungsmittel (3) den Raumfrequenzfilterungsprozess mit einer Grenzfrequenz ausführt, die auf der Grundlage eines Verhältnisses eines Pixelbereichs des Bildaufnahmeobjekts in einem vorbestimmten Abstand zu einem Pixelbereich des aufgenommen Gesamtbildes eingestellt wird.
Bildaufnahmeverfahren für eine Bildaufnahmevorrichtung (1, 1c, 1d), die ein Bildaufnahmemittel (2) zum Empfangen eines von einem Bildaufnahmeobjekt einfallenden Lichts und zum Ausführen einer fotoelektrischen Umwandlung des Lichts und ein Bildverarbeitungsmittel (3) zur Durchführung einer Bildverarbeitung des aufgenommenen Bildes umfasst, wobei: – das Bildaufnahmeverfahren die Schritte umfasst: – Ausgeben des aufgenommenen Bildes; und – Ausführen eines Raumfrequenzfilterungsprozesses, bei dem eine vorbestimmte Niederfrequenzkomponente mit Hilfe des Bildaufnahmemittels (2) von dem aufgenommenen Bild entfernt wird; – und das Bildverarbeitungsmittel (3) den Bildverarbeitungsprozess über ein Raumfrequenzfilter mit einer vorbestimmten Grenzfrequenz ausführt, das entsprechend einer Bildaufnahmeumgebung eingestellt wird.