(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
夜間視認装置の画像データを表示するための自動車のディスプレイユニットであって、
画像データが供給される画像処理ユニットを備え、該画像処理ユニットは供給された画像データを処理して、
前記画像データの、前以て決められている明るさ限界値より大きな明るさを有している画素を含む画像領域を決定し、
該画像領域の画素の画像データが少なくとも部分的に低減された明るさ値を有している画像データによって置き換えられる
ように構成されており、
前記画像データ処理ユニットから供給された画像データを表示するためのディスプレイを備え、
ディスプレイユニットを制御するための制御ユニットを備えており、
前記画像処理ユニットは、前記画像領域の中央領域および縁領域を決定するためのユニットを有しておりかつ前記画像データの中央領域の画素には低減された明るさを有する画像データを割り当て、これに対して前記画像データの縁領域の画素には中央領域に近付けば近付くほど中央領域の明るさ値に近似する画像データを割り当てるように構成されている
自動車のディスプレイユニット。
【請求項２】
画像処理ユニットには、明るさのダイナミック特性を低減するための圧縮段が前置接続されており、該圧縮段は、明るさ値がＨｍａｘとＨｍｉｎとの間の明るさの範囲に圧縮されるようにするのに適している
請求項１記載の自動車のディスプレイユニット。
【請求項３】
前記画像領域を決定するために前以て決める明るさの限界値として、値Ｈｍａｘが選択されている
請求項２記載の自動車のディスプレイユニット。
【請求項４】
明るさを示す特性曲線が対数曲線である赤外線カメラを備えている請求項１から３までのいずれか１項記載の自動車のディスプレイユニットを備えた自動車の夜間視認装置。
【請求項５】
請求項４記載の自動車の夜間視認装置を備えたまたは請求項１から３までのいずれか１項記載の自動車のディスプレイユニットを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のディスプレイ、自動車の赤外線夜間視認装置およびこの種のものを備えている車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の夜間視認装置はＤＥ３９３２２１６Ｃ２号およびＤＥ４００７６４６Ａ１号から公知である。
【０００３】
これらは、光の可視ではない周波数領域、例えば８００ｎｍおよび２０００ｎｍの間の波長を有している領域に感度を有しているカメラを表している。更にこれらは、周囲を照明するために、偏光されたないし偏光されていない赤外光を送光するための光源を表している。周囲から反射された赤外光は赤外線カメラによって撮影されかつ車両運転者の視界に配置されている、例えばヘッド・アップ・ディスプレイとして実現されている指示装置に結像される。その際カメラによって撮影された画像データは指示装置／ディスプレイにて再生される。
【０００４】
自動車使用のこの形式の夜間視認装置は種々様々な形において既に紹介されている。カメラにおける不都合な効果（「焦点ぼけ」（Blooming）、「スミヤ」）または散乱光効果に基づいて、いわゆる「ハイライト」が生じる可能性がある。このようなハイライトの幾何学的な形状は光源の本来の画像より著しく大きく生じる可能性がある。
【０００５】
自動車の指示ユニットに対する高い最大の輝度に基づいて、自動車における指示部全体の明るさが低減されている場合にすらハイライトから無視することがでない程度の幻惑作用が観察者に対して生じる可能性がある。
【０００６】
ＤＥ１００１７１８５Ａ１号から、明るさが著しくダイナミックに変化するシーンに対する可動の観察システムを提供し、しかも観察者の幻惑が生じることがないようにした、画像の撮影および指示装置および方法が公知である。この場合画像処理方法が利用されて、撮影された画像が関連している領域に分割されかつ個々の領域内でそれぞれの明るさのコントラストが指示手段の明るさのダイナミック特性に個別に整合されるようにしている。種々異なっている強さの光を有している領域に画像を分割することは有利には、しきい値を使用するなどの画像処理方法およびアルゴリズムおよび領域指向形セグメンテーション法を用いて行われる。極端な明るさが現れた場合には殊に、視界が見にくくなる。公開公報ＤＥ１９９９５０６８１Ａ１号には、画像スクリーンに表示すべき画像のうち、大きすぎる明るさを有している個別画像部分を完全にまたは部分的に減光することができる画像検出システム、殊に自動車に対する画像検出システムが記載されている。これらの画像領域は、そこに存在している画像情報全体をまとめて消滅させることでフェードアウトされるようにすることができるかまたは択一的に強度を低減させた形で指示されるようにすることができる。
【０００７】
【特許文献１】
ＤＥ３９３２２１６Ｃ２号
【特許文献２】
ＤＥ４００７６４６Ａ１号
【特許文献３】
ＤＥ１００１７１８５Ａ１号
【特許文献４】
ＤＥ１９９９５０６８１Ａ１号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、運転者ないし車両乗員にとって一層良好にないし一層簡単に読み取ることができるないしその情報が一層良好に撮影可能であり、ひいては一層利用価値が高い、自動車のディスプレイないし赤外線夜間視認装置を提供することもしくはこの種の自動車のディスプレイないし赤外線夜間視認装置を備えている車両を提供することである。
【０００９】
【課題解決手段、実施の形態、発明の効果】
この課題は本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成を有する自動車のディスプレイないし請求項４に記載の構成を有する自動車の夜間視認装置および請求項５に記載の構成を有する車両によって解決される。
【００１０】
本発明の有利な改良形態は従属請求項の対象である。
【００１１】
本発明は、例えば夜間視認装置の画像データを表示するのに適している自動車のディスプレイユニットが、ハイライトを識別しかつその画素を、少なくとも部分的に明るさが低減されている画素によって置換する画像処理ユニットを備えていることから出発している。
【００１２】
このためにディスプレイユニットには例えばカメラまたは画像生成レーダセンサまたは別の相応する、ディスプレイユニットの画像源から処理しかつ再生すべき画像データが供給される。画像処理ユニットにおいて画像データが次のように処理される：前以て決められている明るさ限界値より大きな明るさを示している画素を有している、関連した画像データ領域が突き止められる。その際調べる画素に対して関連性解析が行われる。多数の関連性解析法が公知である。例えば、画素の周辺において相応の高さの明るさを有している別の画素が存在しているかどうかが検査されるいわゆる計数法を使用することは実際に効果的に使用されている。明るいと判定された隣接画素が十分な数見つけ出されたならば、この画素は関連する領域の部分と識別されかつ相応にマーキングされる。その他に、ＣＣＣ法のような別の同様適している関連性解析法も公知である。
【００１３】
関連性解析により、供給された画像データ中、ハイライトを表している領域が探し出される。この関連ある領域の画像データは、これらに、比較的僅かな明るさを表している少なくとも部分的に変えられた明るさ値が割り当てられるという仕方で整合される。これにより目的に合わせられて、再生すべき画像のある領域、すなわち自動車のディスプレイユニットのユーザに特別妨害作用を働くおそれのある領域が意図的に暗くされる。
【００１４】
関連のある領域を暗くするのは少なくとも部分的に行われる。それは完全に行う必要はないが、完全に暗くすれば非常に効果的であることが分かっている。
【００１５】
画像データは黒白画像データでもカラー画像データでもまたは、再生すべき明るさに対する情報、例えばグレー値または類似の値を有していると考えられる類似の画像データであってよい。それぞれの画素は、明るさ値を含んでおりかつ更に別の重要な情報、例えばカラー値および相応のＲ−Ｇ−Ｂデータを含んでいる画像データによって表される。
【００１６】
暗くすべき画素をその明るさ値が一定の、前以て決められている明るさ値だけ低減される仕方で暗くすると特別有利であることが分かっている。この仕方だと非常に僅かな計算コストにおいて非常に簡単な操作ですむ。更に、暗くすべき画素の明るさ値を前以て決められている係数だけ暗くする、すなわち本来の明るさ値を相対的に低減させる、すなわち本来の明るさ値を所定のパーセンテージまたは前以て決められている係数だけ暗くすることも実際に使用されて効果を発揮している。暗くすべき領域が、前以て決められている一定のまたは前以て決められている相対的な、明るさの低減ではなくて前以て決められている明るさの値を呈している画像データによって置換されることによって、同じように簡単でかつ効果的な暗くする方法が生じる。このような特別有利な形態の低減の他に、種々異なっている別の形態の明るさ低減、例えば明るさ値の制限による低減も可能でありかつ非常に有利である。
【００１７】
メモリテーブルを設け、該テーブルから前以て決められている明るさ値、すなわちその値からは明るさ値を下げるようにすべきであるという値または存在している明るさ値をどの程度下げるべきであるかという値または本来の明るさ値をどの程度下げればいいかという前以て決められている係数を取り出せるようになっている。このようなメモリテーブルにより、例えばハイライトを表している領域の大きさにより、差を付けて明るさを下げることが可能になる。この場合ハイライトの領域の大きさは関連している領域の画素の数から得られる。拡がりの大きい領域を拡がりが比較的小さい領域より強く下げると特別有利であることがわかっている。
【００１８】
関連のある領域を中央領域および縁領域を決定するためのユニットによって中央領域および縁領域に分けさせかつこれらを区別して扱いかつこれにより、ユーザの障害となる幻惑作用を妨げる快適な明るさ低下が行われるようにすると特別有利であることがわかっている。このような区別によって、ユーザにとって非常に快適でかつ簡単な、画像情報の撮影が実現される。その際、関連ある領域の縁領域の明るさ値を変えずにおきかつ中央領域を前以て決められている手法の１つに従って著しく下げると特別有利であることがわかっている。これにより例えば日食の際に生じるようなコロナ表示の形式のハイライト表示が行われることになる。この表示はユーザにとって非常に心地よいことが認められている。更に、中央領域も縁領域も明るさ値を少なくとも部分的に下げるようにすると有利であり、その際中央領域は縁領域より強めに低減される。このことは前以て決められている明るさの係数分の低減によって特別簡単に実現することができる。この場合係数は縁領域の明るさの相対的な低減より中央領域の明るさの相対的な低減に対して大きく選択されている。明るさの低減の特別有利な形態は、縁領域が段階付けられた明るさの低下を示し、つまりこの領域が関連している領域の外側の明るさの低減されない領域から中央領域へ滑らかな移行を示していることによって実現される。これにより、再現すべき画像データの一層快適な表示が行われる。
【００１９】
画像処理ユニットを、それが、非常に小さな大きさ、例えば２０ピクセルを下回る大きさの関連ある領域に対しては明るさの低減を実施しないようになっており、一方ハイライトを表している比較的大きな関連する領域に対しては明るさの低減が実施されるように構成すると有利であることが分かっている。
【００２０】
有利には、画像処理ユニットには、供給された画像データの明るさのダイナミック特性を抑圧するために使用される圧縮段が配属されている。このために、供給された画像データの明るさの値は前以て決められている明るさのレベルに圧縮される。このレベルは最大の明るさの値および最小の明るさの値によって決まってくる。関連する領域における明るさの値の整合と関連して画像データをこのように予め処理することによって、ディスプレイユニットのディスプレイに、非常に快適でありかつユーザにとって特別簡単に受け入れることができることが分かっている画像データを表示することを可能にすることができる。
【００２１】
その際、圧縮間隔の上限値Ｈｍａｘを明るさの限界値と同じに選択することが特別有利であることが分かっており、そうした場合に圧縮に対しても、関連する領域の決定に対しても同一の明るさの値が選択されることになり、このために、圧縮段および画像処理ユニットと、関連する画像領域の明るさの値を低減するためのユニットとが特別効果的に協働できることになる。
【００２２】
自動車の夜間視認装置に、上で述べた画像処理ユニットを有しかつ殊に上に説明したような圧縮段が配属されている自動車のディスプレイユニットを備えると特別有利であることが分かっている。というのは、これらの自動車の夜間視認装置にまさに、非常に大きな明るさのダイナミック特性領域を有する画像データが供給されて来、これら画像データは、大きな強さの光、ひいては大きな明るさおよびコントラスト値を有するディスプレイの使用によってまさに、相応の本発明の事前措置なしだと結果的にユーザが幻惑されることになるからである。有利には対数的な明るさの特性曲線を有する赤外線カメラを備えている自動車の夜間視認装置のようなものもしくはその部分として自動車のディスプレイユニットを本発明のように構成することに基づいて、ユーザの所望しない幻惑が少なくとも低減されるまたは場合により完全に妨げられることになる。
【００２３】
本発明の別の形態は、上で説明したように、自動車のディスプレイユニットないし自動車の夜間視認装置を備えている車両である。このような自動車によりユーザは、その周囲を非常に簡単かつ申し分なく受け入れ可能に知覚しないし付加的に、温度、車両速度のような重要な測定データおよびその走行判断のために使用することができる類似のものを得ることができる。
【００２４】
【実施例】
次に本発明を自動車の夜間視認装置の例に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図示の発明は自動車に使用される夜間視認装置に関連している。
【００２６】
カメラにおける不都合な効果（「焦点ぼけ」、「スミヤ」）または散乱光に基づいて、いわゆる「ハイライト」が生じる可能性があり、その際この幾何学的な形状は光源の本来の画像より著しく大きくなる可能性がある。このようなハイライトの例は図２に再現されている。
【００２７】
本発明は、観察者（自動車の運転者）に細部に富み、鮮明でかつまぶしくない画像を表し示すことを可能にするものである。本発明の自動車の夜間視認装置は図１に示されているように構成されている。
【００２８】
自動車の指示ユニットに対する最高の輝度に基づいて、指示の明るさ全体が低減されている場合ですらハイライトから相当の幻惑効果が観察者に向かってでてくる可能性がある。本発明により、ハイライトを識別しかつハイライトのグレー値を明るさが低減されるように任意に変化することができ、夜間視認装置のそれぞれの構成または使用に依存してその都度別個に構成することができる方法および装置が提案される。
【００２９】
これによれば、高感度で、ダイナミック特性が高い電子カメラを用いて車両の外部の周囲が撮影される（１，１）。ダイナミック特性幅を高めるためにカメラの個々の画素を回路技術的に光に依存して変化する特性曲線を有する受信機として実現することができる。典型的にはここでは線形または対数特性曲線である。カメラは撮影された画像をその特性曲線に応じてグレー値のフィールド（「デジタル画像」）に変換する。カメラの要求される高いダイナミック特性に基づいて、コントラスト範囲を表示するために少なくとも８ビット、しかし大抵は１０または１２ビットが使用される。
【００３０】
画像処理ユニット（１，２）において画像は、それらがディスプレイ（１，３）での表示に適しているように調製される。この調製は数多くのステップを含んでいることができるが、従来技術の場合のように画像の簡単な「通し」（Durchreichen, とりあえず見えるようにすること）で済ませることもできる。
【００３１】
ディスプレイユニットは処理された画像を可視光に変換しかつそれを観察者が知覚できるようにする。ディスプレイは例えば管状画像スクリーン、ＬＣＤまたはＴＦＴ指示部、投写モジュール（ヘッド・アップ・ディスプレイ）としてまたは別の形で実現されていてよい。すべての変形形態において典型的に共通していることは、これらが技術的な理由から普通、６ビット、最大でも８ビットのコントラスト範囲しか表示することができないことである。同時に、別の表示に対する識別を確実にする理由から、最大の明るさの領域に大きな輝度が要求されている。
【００３２】
夜間の交通シーンにおいて殊に、暗い、照明されていない周囲および能動的な光源（例えば別の車両のヘッドライト）の存在から、極端に高いシーンコントラストが生じ、これは８０ｄＢ（１：１００００）をゆうに上回る可能性がある。センサの感度で必要なのは、外部の光源によって照明されない領域において受動的な（発光しない）物体も十分なコントラストで表示することができることである。高いダイナミック領域は能動的な光源の尤もらしい存在から生じる。受動的な物体を付加的に明るくするために、夜間視認システムを持つ車両自体が照明器を使用できるようにすることが可能である。
【００３３】
上で述べたことから、画像処理ユニット（１，２）が夜間シーンにおいて殊に、カメラから供給される、１０〜１２ビットを有する画像を６（または８）ビットの指示すべき画像に圧縮しなければならないことが起こるが、この場合も種々様々な方法（非線形の特性曲線）を使用することができる。
【００３４】
本発明の方法の要部は、画像データを所望のグレー値領域に圧縮した後で使用される。それは図３に示されているステップから成っている。グレー値画像（３，１）は最大の明るさの関連している領域について調べられ（関連性解析；３，２）、その際所定のサイズに至らない領域は無視することができる。関連するグレー値の領域は少なくとも２つの、同じグレー値団の画素から成っている。見つけられた領域において中央領域および縁領域が決定される（縁領域サーチ；３，３）。引き続いて、中央または縁領域にある画素が用途の要求に相応して操作される（グレー値操作）。グレー値の操作は中央および縁領域において違っていて構わない。操作されたグレー値（３，５）はそれから、指示部へと送られる。
【００３５】
操作は例えば、中央領域において画素のグレー値が所定の、固定の値だけ低減され、これによりこの領域の幻惑効果が和らげられるように行うことができる。択一的に、当該画素のグレー値を、幻惑作用が発生しないように選択されている固定値によって置換することもできる。操作は、中央領域および縁領域の区別なく、一気に始めることができるか、または縁領域において実際のグレー値から中央領域の操作されたグレー値への滑らかな移行が形成されるようにすることができる。グレー値を操作するための適当な値の選択はそれ自体適当な方法によって行うことができるが、適当な計数値（平均値、グレー値合計、計数ウィンドウにおける所定のグレー段階のピクセルの数）によって指示される値をテーブルから読み出すようにしてもよい。
【００３６】
図示されているような自動車の夜間視認システムは、高感度でしかも高ダイナミックな（場合によっては対数的な）画像センサ／カメラによって実現される。その際通例は、センサによって処理可能なグレー値領域はディスプレイの能力を数倍上回る。それ故に、センサグレー値領域の部分領域を指示のために選択することが必要であり、その際へこんでいるおよび突出しているグレー値は最小値ないし最大値にセットされる（圧縮）。最大値の領域において特別に、最大の明るさの閉じられた島が生じ、そこから観察者に対して幻惑作用が出てくる。最大の明るさの関連する領域におけるグレー値はもう一度低減されなければならない（明るさはグレー値に比例している）。このために、領域の形状パラメータ（例えば大きさおよび／または周囲）に依存して、明るさの印象が変化する新しいグレー値が決定されかつ当該の領域は全体がまたは部分的にこのグレー値によって充填される。このグレー値の決定はその都度の用途の要求に従って行われる。これにより指示部における最大の明るさの関連している領域の幻惑作用は低減されるまたは完全に回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の夜間視認装置の構成を示す略図である。
【図２】ハイライトのある夜間視認シーンの例の略図である。
【図３】画像処理ユニットの機能の略図である。
【符号の説明】
１，１  カメラ、  １，２  処理ユニット、  １，３  指示ユニット、  ３，１  グレー値像、  ３，２  関連性解析、  ３，３  縁領域サーチ、  ３，４  グレー値操作、  ３，５  操作されたグレー値像
【図１】
0004399174.tif 000002
【図２】
0004399174.tif 000003
【図３】
0004399174.tif 000004