[发明专利]用于匹配光学系统的图像信息的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于匹配光学系统的图像信息的方法以及一种相应的装置和一种相应的计算机程序产品。

背景技术

在更换光学系统的光学器件或图像转换器(成像器)时，必须从头开始匹配基于图像的测量程序，以便接受光学系统的新的特征，例如图像分辨率(像素/等级、张角...)、图像的对比度特性、摄像机调节的效果等等。可以根据图像将某些算法参数化。但这要求在计算单元中分析当前图像并且将其存储在存储器中，由此随后可以将对图像的处理步骤参数化。这产生了存储器带宽要求和存储器要求，其必须在系统中实现并且产生成本。

目前通过合适的措施来匹配静态范围内(例如死像素)的以及动态范围内(例如固定模式噪声的与温度有关的校正)的图像转换器的特性。然而，这基于光学系统的硬件的分析来实现并且基本上忽略测量程序的方面和要求。

DE 10202163A1公开了用于图像处理的方法和装置以及用于机动车的夜视系统，其中在近红外中敏感的标准摄像机提供图像，在具有比所述摄像机更低的分辨率的显示装置上显示所述图像。图像处理可以借助于图像清晰化方法和/或对比度增强方法来改善传感器的原始图像，从而能够实现显示装置上的显示以由观察者进行观察。

算法(如夜视)在具体应用方面(在此由人观察图像)改善图像。

发明内容

在所述背景下，通过本发明提出了根据独立权利要求所述的用于使光学系统的图像信息匹配于至少一个后处理算法的方法、使用所述方法的装置以及相应的计算机程序产品。由相应的从属权利要求和以下描述得出有利的构型。

本发明基于光学系统与随后的基于图像的测量程序之间的分离的建立。

根据本发明，在系统中引入图像抽象层——即所谓的Image Abstraction Layer(IAL)，其将光学系统与后处理算法分离。在这个意义上，图像抽象层是在最大程度上与光学系统独立地实现的“标准图像”。在此，标准图像不仅理解为一个图像，而且其也可以是由原始图像导出的多个图像。此外，图像不仅可以是典型意义上的图像，而且也可以是预处理级的基于图像的卡(Karte)。

光学系统的输出数据是作为数据流的强度值，其中可以作为流或者与图像宽度结合地作为图像来分析处理所述数据流。在通过IAL算法进行处理之前可以将图像存储在存储器中。替代地，可以直接分析处理像素流。根据特性，这是光学系统(成像器)与IAL之间的接口。IAL的输出数据又是像素流或图像，其可以存储在存储器中或直接随后进行处理。这取决于应用和定时。

IAL不仅可以以硬件实现也可以以软件实现。因为根据应用来使用这些方法，所以例如FPGA形式的可编程逻辑器件适合于硬件实现。在以软件实现时，其通常在可自由编程的微控制器上进行。

标准图像之一可以是透镜误差的重建。在此，通过光学系统的测量来获得描述透镜系统的光学误差的数据。由所述数据可以借助于光学误差的模型来计算用于原始图像的校正规则(例如为像素偏移形式)。在合适的实现中，可以在FPGA中实现所述像素偏移。通过像素偏移形成具有结构化的图像，所述结构化不是源于所观察的场景而是源于像素偏移。因此，在偏移之后计算图像的平滑，例如双线性内插。在所述具体情形中，首先将原始图像存储在存储器中并且随后在FPGA中计算像素偏移。随后直接在FPGA中作为像素流在平滑方面进一步处理图像偏移的结果并且随后将所述结果存储在存储器中。所述标准图像与原始图像的不同在于透镜误差效应。在所述方法的相应设计中在此可以不考虑透镜误差，由此得到IAL的优点。

另一标准图像可以是具有经分析处理的颜色信息的标准图像。为了记录颜色信息，可以在成像器上施加彩色滤镜的图案(模式)，所述图案根据应用可以具有不同的特征。在2×2图像像素区域上可以使用诸如红-强度-强度-强度(无滤镜)(所谓的R3I)、红-绿-蓝-强度(RGBI)、青-强度-强度-强度(C3I)等等的图案。

基于局部白平衡也可以由图案导出例如关于像点的“红(Rotheit)”的信息，也就是说，局部地将白色与红色进行比较以及相对于白色来评价红色。根据所使用的成像器模式，方法是不同的。然而，结果与光学系统无关，由此得出IAL的优点。在具体情形中，根据所使用的模式分析处理一个像点周围或多或少较大的图像区域并且生成红度量(Rotheitsmaβ)。将所述结果数据作为图像存储在存储器中。则后处理算法可以访问所述图像以进行红色分类，例如用于探测交通标志(具有红色边缘的限速标志)的算法可以按像素地基于红图像(Rotheitsbild)来分类探测到的牌子的边缘像素。