[發明專利]成像設備、車載成像系統、路面外觀檢測方法以及目標檢測設備

有效

• 申請號: 201080058630.4
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102668540A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 李雪;橫田聰一郎;平井秀明
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/243
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;張瑛

技術領域

本發明涉及成像設備、包括成像設備的車載成像系統、路面外觀檢測方法以及目標檢測設備

背景技術

存在一種車輛控制系統，利用包括例如車載攝像頭等成像系統能夠識別路上白線（或黃線）的位置，并控制駕駛來將車輛保持在交通線內，并且由此防止例如由于車輛跨過中心線而導致的碰撞或滑離路面等交通事故。

在這個車輛控制系統內，安裝在車輛上的白線識別設備利用CCD攝像機等成像單元獲取車輛前面的道路的圖像，并且基于對應于具有高亮度水平的白線的圖像部分的事實檢測白線。例如，對圖像執行差分處理和二值化來提取邊緣（或者表示邊緣的點的序列），并且確定提取的邊緣是否是白線。在現有的方法中，對提取的邊緣執行線檢測技術的霍夫變換來確定白線的位置。

日本專利申請JP2010-64531公開了一種成像系統，該成像系統通過排列在車輛垂直方向上且具有不同極化方向的極化濾波器獲取車輛前面區域的圖像。甚至當道路表面反射太陽光時，上述公開的圖像系統也能穩定地檢測白線。

由上述公開的成像系統獲取的車輛前面的道路表面的圖像包括對應于極化濾波器的多個掃描線區域。成像系統的白線檢測單元通過檢測掃描線區域來檢測道路表面的白線，在掃描線區域內像素的亮度水平大于閾值。

日本專利申請JP11-175702公開了用于穩定地檢測例如道路圖像的白線的線的白線檢測方法而不管運行環境或成像環境。在公開的方法中，獲取具有不同曝光水平的兩個道路圖像。例如，當車輛在隧道中，通過模板匹配技術基于亮度差使用一個具有高曝光水平的道路圖像檢測白線。

JP11-175702也公開了一種防止將水坑誤識別為白線的方法。在此方法中，得到垂直極化圖像和水平極化圖像，計算垂直極化圖像和水平極化圖像之間的差異來確定入射光是漫射光還是鏡面散射光，并且移除由水坑導致的鏡面散射光。

然而，通過上述方法，需要得到兩個圖像，例如垂直極化圖像和水平極化圖像。如果在自動傳感器系統中使用上述方法，就需要攝像機附加有控制極化濾波器的選擇的機制。由此，上述方法增加了傳感器系統的成本。

因此，在現有技術中，白線檢測設備典型地具有復雜的配置。同樣，在現有技術中，日益增加的檢測精度增加了圖像處理的負載，并且降低圖像處理負載就會降低檢測的精度。此外，在現有技術中，很難正確地在例如多云天氣或隧道內這種進入成像設備的光強度變得不充足的成像環境下，在道路圖像中檢測例如白線等線。

對于車載成像系統，如何在道路圖像中精確地檢測白線是一個需要解決的重要問題。然而，在現有的技術中，例如在下面的情況下很難精確地檢測白線的位置：

（1）當白線在陰影中

在此情形下，由于白線和道路表面之間的亮度水平的差很小，因此很難提取白線的邊緣。

（2）當道路表面背光且反光

在此情形下，由于白線和反射太陽光的道路表面之間的亮度水平的差很小，因此很難提取白線的邊緣。

（3）當在下雨或多云天氣

在此情形下，由于白線和道路表面之間的亮度水平的差很小，因此很難提取白線的邊緣。

（4）下雨以后

在下雨以后，由于道路表面是濕的且反光，以及在道路表面有水坑，因此很難提取白線的邊緣。

（5）當在白線外面有道路路肩或溝

道路路肩或溝的邊緣被誤識別為白線的邊緣。

（6）當在道路上有修復的部分

道路的修復部分被誤識別為白線的邊緣。

為了在道路上安全地駕駛，以及檢測例如道路的中心線和邊線（也可以包括例如禁止掉頭（NO?U-TRUN）線等黃線）的白線，需要正確地檢測道路邊緣，也即道路和與道路表面相鄰并傾斜成一定角度的路邊結構（例如中心隔離帶、邊墻、邊石、植物或者斜坡）的邊界，與道路表面相鄰并傾斜成一定角度。

通常來講，道路表面由瀝青構成并具有光反射率，該光反射能力極大地不同于由樹脂材料構成的白線的光反射率。因此，能夠基于上述的亮度水平檢測白線。然而，與道路表面相鄰并傾斜成一定角度的邊墻等路邊結構由混凝土、磚、土或植物等構成，并且通常具有與道路表面相同的光反射率。因此，與白線相比，難于精確地檢測路邊結構。

特別是在照射光強度不充分的成像環境中（例如在光照或隧道中），更加難于精確地檢測路邊結構。

甚至使用垂直極化圖像和水平極化圖像之間的差異的方法，由于該方法也是基于亮度水平的差異的，因此也難于提高檢測道路邊緣的精度。