優化已知光源的檢測的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像處理領域，并且更具體地，涉及光源檢測。
[0002] 發明背景
[0003] 檢測光源可能是一個關鍵的圖像處理問題，正如例如檢測跑道燈而不管強烈的太 陽輻射的情況。
[0004] 美國專利公開號2012007979公開了一種用于檢測機場光發射器的裝置，該裝置 具有光檢測攝像頭和處理器，每個光檢測攝像頭檢測電磁頻譜內的至少一個單獨波段的電 磁輻射，每個光檢測攝像頭產生多個相應的頻譜圖像，處理器與光檢測攝像頭耦合，由此從 頻譜圖像產生機場光發射器的多頻譜圖像。多頻譜圖像包括多維頻譜值集合，其中處理器 還通過識別對應于多維頻譜值集合的特定頻譜特征來確定對應于機場光發射器的不同光 發射特性的多維頻譜值集合的組合，其中，處理器根據對應于所確定的組合的多維頻譜值 集合中的那些頻譜值產生增強圖像。US2012007979需要維護機場光發射器和光發射器的特 定頻譜特征這兩者的數據庫，以完成識別。此外，該裝置必須在實施識別過程之前執行其相 對于機場的位置的登記過程。
【發明內容】
[0005] 本發明的一個方面提供了優化對已知光源（如跑道燈）的檢測的方法，包括：⑴ 放置多個具有不同頻譜帶的攝像頭以獲得相對于包含光源的視野至少部分相同的視場； (ii)由攝像頭在不同頻譜帶捕獲光源圖像；（iii)針對每個像素和本過程中涉及的所有攝 像頭，估計所采集的陽光和所采集的光源的相對比例（fraction)值；及（iv)針對每個像 素，通過對每個像素最小化整體輻射相對于所估計的相對比例值的均方誤差估計，獲得陽 光和光源的最佳比例值。
[0006] 在實施例中，所捕獲的圖像可以是視頻信號的一部分，該視頻信號的大小可以設 置成使得本過程中涉及的所有不同攝像頭的所有像素的瞬時視場將具有相同值。此外，本 過程中涉及的所有攝像頭的所捕獲的圖像（例如作為視頻信號的一部分）可以被歸一化， 使得電壓信號與光采集功率的轉換率對所有攝像頭都是相等的。校準和歸一化可以顧及每 個攝像頭的曝光時間。
[0007] 本發明的這些、附加的和/或其他的方面和/或優點：在下面的詳細描述中進行了 闡述；可能從詳細描述可推理；和/或通過本發明的實踐可學習。
【附圖說明】
[0008] 為更好地理解本發明的實施例，以及示出該實施方式可以如何被付諸實施，現在 將純粹以舉例的方式參考附圖，整個附圖中類似的標號表示相應的元件或部分。
[0009] 在附圖中：
[0010] 圖1是根據本發明的一些實施例的、用于檢測已知光源的系統的高級示意性框 圖；
[0011] 圖2A和2B分別是根據本發明的一些實施例的、陽光和來自光源的光的相對于攝 像頭帶寬的頻譜示意圖；
[0012] 圖3是根據本發明的一些實施例的、示出優化對已知光源的檢測的方法的示意性 尚級流程圖；
[0013] 圖4A描述了根據本發明的一些實施例的所使用的攝像頭輸出上的視頻信號的概 率密度函數；以及
[0014] 圖4B描述了根據本發明的一些實施例的采集到的陽光比例"a"的估計的概率密 度函數。
【具體實施方式】
[0015] 現在詳細地具體參考附圖，要強調的是所示的細節是通過舉例的方式以及僅僅出 于對本發明優選實施例進行說明性討論的目的，并且是為了提供本發明的原理和概念方面 的被認為是最有用和容易理解的描述而提出。在這一點上，沒有試圖比對基本理解本發明 而言必要的詳細程度更加詳細地說明本發明的結構細節，結合附圖作出的描述使本領域技 術人員明白，本發明的幾種形式可以如何在實踐中被實施。
[0016] 在詳細地解釋本發明的至少一個實施例之前，應當理解的是，本發明在其應用上 并不限于如下描述中闡述的或附圖中所示的構造細節和部件布置。本發明適用于其它實施 例或正在以各種方式被實踐或執行的其它實施例。此外，要理解，這里采用的措辭和術語是 為了描述的目的，而不應被視為限制。
[0017] 圖1是根據本發明的一些實施例的用于已知光源90的檢測的系統100的高級示 意性框圖。在圖示的例子中，光源90是著陸區91的跑道燈。光源90可以是白熾燈，或者 可以通過其他裝置例如LED來產生光。相對于諸如從周圍反射的陽光、月光等環境光或其 它人工或自然光源檢測光源90。
[0018] 系統100包括多個具有不同頻譜帶的、定位成獲得相對于包含光源90的視野至少 部分相同的視場115的攝像頭110。在視場僅部分重疊的情況下，這種重疊被用于分析。
[0019] 攝像頭110被設置以在不同的頻譜帶捕獲光源90的圖像。攝像頭110的圖像可以 相對于增益和量子效率進行歸一化，并針對幾何效應校正。該圖像可以進一步相對于不同 攝像頭110的像素大小進行歸一化。所捕獲的圖像可以被調整大小以在所有攝像頭110上 產生每個相應像素的相等的瞬時視場。所捕獲的圖像可以被歸一化以產生所有攝像頭Iio 的相等的傳感器輸出電壓對光能量輸入的轉換率。在實施例中，所捕獲的圖像可以是可被 校準和歸一化以顧及到每個攝像頭的曝光時間的視頻信號的一部分。
[0020] 在實施例中，一些攝像頭光學器件可以是通用的，如一些攝像頭110可以具有一 組光學器件和若干檢測器。例如，攝像頭110可以具有共同的頻譜反射/透射光學元件，其 將光分離到不同的檢測器。可以通過具有多個共享光學器件的檢測器來實現多個攝像頭 110。例如，如果視野正緩慢變化，單個攝像頭110可以用于獲取幾個頻譜帶，通過使用例如 具有帶通濾波器的旋轉輪或諸如法布里一珀羅干涉儀的干涉裝置來獲取。攝像頭110可以 包括一個或多個視頻攝像頭。術語"攝像頭"的使用因此不限于整個裝置，而是涉及所測量 的頻譜范圍。
[0021] 系統100還包括處理器120,該處理器120配置成如下面所說明的針對每個像素和 所有攝像頭110,通過對每個像素最小化整體輻射相對于所估計的相對比例值的均方誤差 估計，估計所采集的諸如陽光85 (例如從地面反射的）的環境光和來自人工人造光源90的 采集光95的相對比例值。
[0022] 處理器120還被配置成針對每一個像素，基于最小化獲得諸如陽光85的環境光和 來自人造光源90的光95的最佳比例值（稱為最小均方誤差），并且通過應用所獲得的最 佳比例值來檢測光源90。處理器120可以識別以衰減或忽略具有最低信噪比的攝像頭110 以獲得最佳比例值。具有最低信噪比的攝像頭對結果的影響最大，因為它是計算鏈中最薄 弱的環節。它具有所提供的值的最高誤差，且因此可能被衰減或忽略以改善估計。在這種 情況下，整個計算過程使用新數據反復進行。
[0023] 處理器120可以進一步被布置成使用最佳值來增強任何一個攝像頭的成像。處理 器120可以進一步被布置成在不同的光譜范圍內使用最佳值來增強攝像頭在不同的頻譜 范圍內的成像。
[0024] 在實施例中，處理器120還可以被布置為使用最佳值以增強圖像融合，例如由攝 像頭110捕獲的圖像的圖像融合，和/或這些圖像中的一些與附加圖像或數據的圖像融合。
[0025] 在以下非限制性例子中，系統100和方法200(圖3)被示出用于具有互斥的頻譜 范圍的四個攝像頭110。
[0026] 圖2A和2B分別是根據本發明的一些實施例的、陽光85和來自光源90的光95相 對于攝像頭110的帶寬的頻譜示意圖。在該非限制性例子中，第一攝像頭110在可見頻譜 帶內，而三個攝像頭110則在不同的近紅外（NIP)頻譜帶中。頻譜帶分別表示為. lam-2、lam-3·· lam-4、lam-5·· lam-6、lam-7·· lam-8〇
[0027] 圖3是根據本發明一些實施例的、示出優化對已知光源的檢測的方法200的示意 性高級流程圖。
[0028] 方法200包括以下階段：放置幾個具有不同頻譜帶的攝像頭以獲得最大共同視場 (階段210);由攝像頭在不同頻譜帶捕獲跑道光的圖像（階段220);使用先前對每個攝像 頭和每個光源估計或測量的相對比例值（階段225)或可選地針對每個像素和所有攝像頭 估計所采集的陽光和所采集的跑道燈的相對比例值（階段230);針對每個像素，最小化整 體輻射相對于所估計的比例值的均方誤差估計（階段240);以及針對每個像素，基于最小 化獲得陽光和跑道燈的最佳比例值（階段250)。
[0029] 方法200還可以包括對從不同攝像頭捕獲的圖像（例如，作為視頻信號的一部分） 調整大小，以在所有攝像頭上產生每個相應像素的相等的瞬時視場（階段212)。
[0030] 方法200還可以包括歸一化所捕獲的圖像（例如作為視頻信號的一部分），以產生 所有攝像頭的相等的傳感器輸出電壓對光能量輸入的轉換率（階段214)。
[0031] 方法200還可以包括識別以及衰減或忽略具有最低信噪比的攝像頭以獲得最佳 比例值（階段255)。如果執行階段255,整個計算過程使用新數據反復進行。
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