[發明專利]用于提供白天場景和夜間場景的改進的圖像的系統

有效

• 申請號: 201380031880.2
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN104396226B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 約阿夫·格勞爾;奧弗·大衛;亞阿拉·大衛;海姆·加滕;艾倫·克雷勃伊姆;莎倫·利夫希茨;奧倫·謝赫
• 申請（專利權）人: 布萊特瓦維森有限公司
• 主分類號: H04N3/14
• 分類號: H04N3/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 周靖,鄭霞

技術領域

本發明涉及成像系統領域，并且，更具體地涉及通過每次讀出幀多個柵控低噪聲像素進行有源和/或無源成像的方法。

背景技術

名稱為“vehicle mounted night vision imaging system and method(車載夜視成像系統和方法)”的第US 7,733,464 B2號美國專利，教導了一種用于改善機動交通工具在低能見度環境期間(夜間或例如雨和雪等低能見度情況的夜間)能見度情況的裝置和方法。在前述專利中描述的系統是基于柵控成像技術(即成像傳感器利用反射的光信號)。另外，上述系統執行基于使用光電陰極和/或微通道板的圖像增強技術的傳感器。這種類型的圖像增強技術在交通工具環境中具有固有的缺點；由于高溫(高于50攝氏度)導致靈敏度喪失，由于太陽輻射照度導致靈敏度喪失，由于投影到光電陰極的恒定靜態圖像，暫態噪聲和50dB以上的場景間動態范圍內高光溢出(色飽和度)導致灼傷影響。這種類型的圖像增強技術根據WASSENAAR安排或導致在例如高級駕駛員輔助系統(ADAS)的民用應用中的困難的等效出口控制權也被定義為出口控制項目。另外，上述專利中描述的系統由于上述缺點不提供給駕駛員任何白天成像能力。

名稱為“measuring distances with a camera(用攝像機測量距離)”的第EP 1 118 208 B1號歐洲專利教導了一種關于使用被稱為“3D攝像機”的攝像機進行測量距離的裝置和方法。用復位開關和至少一個單柵極開關或通過場效應晶體管(FET)用復位開關和至少一個單調制器對多個柵控像素設計進行描述。這些像素設計具有包含儲能電容器和放大器的積分器。這些在'208 B1專利中描述的這些柵控像素設計由于復位噪聲電平(也稱為“KTC”噪聲)在低亮度級信號方面(如在柵控成像交通工具應用方面)具有低性能，復位噪聲電平在用像素中的放大器反饋呈現的積分器機械裝置中是固有的。另外，在像素積分器中的噪聲電平和信號累積當在上述專利中斷開時沒有被提到。像素到像素分離之間的抗高光溢出比率是基于耦合和同步到光源上的柵控像素陣列的成像傳感器中的重要特征。在這種系統結構中，柵控像素由于在觀察和/或測量的場景中的高反射物體(即后向反射器，垂直于成像傳感器/光源的反射鏡等)可為高光溢出的(即飽和的，甚至高達超過標稱未飽和信號三個量級以上)。在上述專利中并未描述像素到像素分離之間的抗高光溢出比率。

發明內容

本發明的一個方面提供了一種用于為觀看者提供日間和夜間場景的改進的圖像的系統。根據本發明實施例的系統可以可操作地與任何移動平臺相關聯。在一個非限制性的實施例中，運動平臺為交通工具。然而據了解，本文中交通工具的任何敘述可表明與任何移動平臺一起使用。在一個實施例中，該系統位于交通工具內。該系統可以包括：在單像素級具有完全掩蔽的柵極關閉能力的像素陣列傳感器，其中，像素陣列傳感器在單像素級被設置有固有的抗高光溢出能力；其中，通過相應的具有高轉移柵極效率的轉移柵極晶體管對每個像素進行柵控。該系統還包括柵控單元，該柵控單元被配置為用脈沖或連續調制的波的有源光源(即如激光，LED，人工光源等的柵控系統的光源部分)和無源光源(即在無源這個意義上，光源不是如LED，人工光源等的柵控系統的一部分，但都位于柵控系統視場[FOV])控制轉移柵極晶體管以從傳感器產生同步傳感信號，其中通過有源光源的單個脈沖足以覆蓋傳感器的整個視場和照明的場景的領域的整個深度；和處理單元，其被配置為接收同步的感測信號并對其進行處理，以產生改進的場景圖像。在一些實施例中，像素陣列傳感器可位于交通工具內，并且因此通過交通工具的擋風玻璃衰減來自場景的反射。

本發明的另一個方面提供了一種用于增強安裝在適用于不同的光照條件下的交通工具上的成像系統的方法。該方法包括控制同步至柵控照射源的至少單像素的“開啟”和“關閉”時間，所述照射源可以是有源(即系統的部分)或無源(即在無源這個意義上，光源不是如LED，人工光源等的柵控系統的部分，但位于柵控成像系統FOV內)。在本技術中，當像素處于“開啟”的持續時間，它將累積從所需物體中傳播的光脈沖并且當變為“關閉”持續時間時將忽略源自雜波源(如背景，高反射率物體，特定調制等)的脈沖。一旦光的所有所需脈沖在像素浮動擴散區(FD)中累積或采用像素存儲的其它方法，那么信號被讀出以提供單個幀圖像。所公開的技術提供了許多優于現有技術的優點，優點當中的一部分優點是：

通過所需的光信號(脈沖或調制)的累積和減少背景信號的累積具有較好的信噪比(SNR)圖像。