图像速度计算装置和图像速度计算方法制造方法及图纸

提供一种图像速度计算装置和图像速度计算方法。该图像速度计算装置具有照相机、微型计算机和照相机控制器。该照相机具有可控制的曝光时间，并且能够拍摄多个对象图像。该微型计算机耦合到该照相机并被配置成确定该照相机所拍摄的图像中出现的至少一个像素的对象图像流，确定曝光时间以获得预定的图像流以及基于该照相机的曝光时间计算图像速度。该照相机控制器被配置成接收来自该微型计算机的曝光时间信息并控制该照相机的曝光时间。

Image speed calculating device and image speed calculating method

Image speed calculating device and image speed calculating method. The image speed calculating device is provided with a camera, a microcomputer and a camera controller. The camera has a controllable exposure time and is capable of photographing a plurality of object images. The microcomputer is coupled to the camera and the object image stream is configured to at least one pixel image captured by the camera to determine the exposure time, determined to achieve a predetermined image flow and the calculation speed of image based on the exposure time of the camera. The camera controller is configured to receive exposure time information from the microcomputer and control the exposure time of the camera.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及一种图像速度计算装置，更具体地说，本专利技术涉及一种用于计算拍摄图像的速度的。
技术介绍
日本特开平11 -160335号公报描述了一种传统图像速度计算装置。该公报中记载了为了计算图像速度，计算目标对象的光流(optical flow)(即，表示图像移动的矢量)。根据所算出的光流的方向和大小，计算图像速度。为了计算光流，对车载照相机产生的图像应用梯度计算方法。梯度计算方法假定通过求解基于离散采样的图像的联立约束方程可以计算光流。该方法还假定保留目标对象的灰度值。然而，在目标对象快速移动时，该目标对象的灰度值分布显著波动。因此，当目标对象快速移动时，难以精确计算图像速度。因此，需要一种即使当图像速度计算目标高速移动时，仍可以精确计算图像速度的改进型图像速度计算装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种图像速度计算装置，该图像速度计算装置包括照相机；以及耦合到所述照相机的微型计算机，所述微型计算机被配置成基于由所述照相机拍摄的多个图像确定图像流，基于所确定的图像流确定曝光时间，以及基于所确定的曝光时间计算图像速度。根据本专利技术的另一个方面，提供一种图像速度计算装置，该图像速度计算装置包括照相机，其具有可控制的曝光时间并且能够拍摄多个对象图像；耦合到所述照相机的微型计算机，所述微型计算机被配置成确定由所述照相机拍摄的图像中出现的至少一个像素的对象图像流，确定曝光时间以获得预定图像流，以及基于所述照相机的曝光时间计算图像速度；以及照相机控制器，其耦合到所述微型计算机和所述照相机，所述照相机控制器被配置成接收来自所述微型计算机的曝光时间信息并控制所述照相机的曝光时间。根据本专利技术的另一个方面，提供一种图像速度计算装置，该图像速度计算装置包括拍摄单元，用于拍摄多个对象图像；图像流确定单元，用于在所述拍摄单元的曝光期间当所述对象移动时确定在所述拍摄单元拍摄的所述多个图像中所述对象的图像流等于或大于一个像素；以及图像速度计算单元，用于当所述1像素移动确定单元确定所述图像流是1像素流时基于所述拍摄单元的曝光时间计算图像速度。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于确定对象速度的方法，其包括利用照相机拍摄多个对象图像；确定所述对象在所述图像中是否移动了多于预定数目的像素；改变所述照相机的快门速度直到确定所述对象在每个图像中移动不超过所述预定数目的像素；以及基于所述照相机的快门速度计算对象速度。附图说明当结合附图进行研究时，本专利技术的目的、特征和附带优点的各种例子，将更容易理解，在全部附图中，同样的附图标记表示相同或者类似的部分，其中图1是示出根据本专利技术的各方面制造的典型图像速度计算装置系统的配置的框图； 图2是示出根据本专利技术第一实施例进行精确图像速度计算的一组步骤的流程图；图3的(a)至(f)是用于图解说明如何利用频率分析来计算精确图像速度的例子的一系列图；图4是示出利用图3的(a)至(f)所示的计算方法进行精确图像速度计算的一组步骤的流程图；图5的(a)至(f)是用于图解说明如何利用边缘分析进行精确图像速度计算的例子的一系列图；图6的(a)示出利用安装在车辆前部的照相机拍摄的车辆前面的图像；图6的(b)示出图6的(a)所示的拍摄图像的图像速度分布；图7是示出当照相机或者其它拍摄装置安装在移动体上时，可以获得精确图像速度计算的一组步骤的流程图；图8的(a)是示出在指定的时刻T0后，在间隔为T的时刻T0-T4，目标相对于照相机的移动的示意图；图8的(b)至(e)示出照相机以不同的曝光时间曝光的一帧内捕获的四个拍摄图像；以及图9示出利用能够以如图8所示的多个不同曝光时间捕获图像的照相机进行精确图像速度计算的一组步骤。具体实施例方式尽管本专利技术能够以各种形式的实施例来实现，但是在附图中示出并在下文中描述了优选实施例，同时应该理解，本公开应当看作是本专利技术的例子，而不是意图将本专利技术局限于所说明的特定实施例。还应该理解，本说明书的本节的标题，即，“具体实施方式”涉及中国专利局的要求，而不是暗示也不应该推断为限制所说明的主题。在本公开中，单词“a”或“an”被认为包括单个和多个二者。反之，提到多个时，根据需要也包括单个。图1是示出根据本专利技术的各方面制造的图像速度计算装置的典型实施例的配置的框图。概括地说，该图像速度计算装置包括拍摄装置、图像存储器、图像流确定装置、曝光时间改变装置、图像速度计算装置。该图像速度计算装置还可以包括例如1个像素移动确定装置等像素移动确定装置、1个像素移动改变装置以及监视器5。拍摄装置可以例如是高速照相机1。可以将图像流确定装置、曝光时间改变装置、图像速度计算装置以及1个像素移动确定装置包含在例如存储器2和微型计算机3中。可以由例如照相机控制部分4来构成1个像素移动改变装置。照相机1用来捕获拍摄图像。图像存储器2将照相机1捕获的图像的亮度级转换为数字值并保存该数字值。微型计算机3对保存在图像存储器2中的图像进行处理，以计算移动区的图像速度。图像速度是移动区的单位时间的移动量，该移动区是对应于在图像上移动的目标的区域。当计算图像速度时，微型计算机3还计算要被设置的照相机1的快门速度，然后，将该快门速度发送到照相机控制部分4。照相机控制部分4控制照相机1的快门速度以获得微型计算机3指示的快门速度。此时，根据照相机1的电子快门或者机械快门的速度确定了曝光时间的长度。照相机的曝光时间与快门速度成反比。具体来说，曝光时间增加时，快门速度降低。反之，曝光时间减少时，快门速度升高。监视器5用于显示存储在图像存储器2中的图像和图像速度信息。图2是示出根据本专利技术第一实施例进行精确图像速度计算的一组步骤的流程图。首先，在S101，拍摄装置获得拍摄图像，在图1所示的实施例中，拍摄装置是高速照相机1。接着，在S102，当拍摄图像中出现图像流时，提取图像流区。在本专利技术的本实施例中，一个像素指构成一个图像的最小单位。图像流是指例如在照相机1曝光期间，拍摄目标对象移动了一个或者多个像素时出现的所谓的图像的流动。例如，行人在车辆前面跑动的情况下，或者从行驶的车辆连续捕获前面的图像时的情况下，图像中的对象可能从中心流向外围。在S103，测量图像流区的曝光时间。接着，在S104，确定图像流区的曝光时间的长度。如果曝光时间长，则执行S105的处理，如果曝光时间不太长，则执行S106的处理。如果曝光时间太长，则在S105将照相机1的曝光时间减小指定值，然后，返回S101。如果曝光时间不太长，则在S106计算当前曝光时间的倒数，以计算图像流区的速度，然后，返回S101。如上所述，因为当拍摄图像中出现图像流时提取图像流区，所以改变照相机1的曝光时间对多个捕获的拍摄图像进行处理。当出现图像流时，缩短曝光时间，并根据缩短后的曝光时间计算目标的图像速度。这样，即使当目标在屏幕上高速移动时，也可以计算该目标的图像速度。图3的(a)至(f)包括用于图解说明如何利用频率分析来计算精确的图像速度的例子的一系列图。图3的(a)示出拍摄图像。位置31表示观测区，而位置32表示图像中的对象。图3的(b)示出利用照相机1捕获一帧图像的拍摄周期。帧是对应于照相机1捕获的一个图像的单位。图3的(c)示出照相机1的曝光时间。图3的(d)示出拍摄图像#1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像速度计算装置，包括：照相机；以及耦合到所述照相机的微型计算机，所述微型计算机被配置成基于由所述照相机拍摄的多个图像确定图像流，基于所确定的图像流确定曝光时间，以及基于所确定的曝光时间计算图像速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西内秀和，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]