Procedimiento, dispositivo y cámara para la detección de objetos a partir de imágenes digitales.

Procedimiento de asistencia a la conducción de un vehículo automóvil mediante la detección de objetos en unaimagen digital de una escena de carretera,

que comprende las etapas de:

- adquisición (E1) por medio de un dispositivo digital de captación de una imagen digital con aberración (IM) de unaescena de carretera, incorporando dicha imagen digital al menos una primera (ZC) y una segunda (ZB) zona deimágenes, presentando dicha primera y dicha segunda zonas de imagen (ZC, ZB) respectivamente al menos unaprimera resolución y al menos una segunda resolución, siendo diferentes dicha primera y dicha segundaresoluciones,

- cálculo (E2) de una imagen digital desplegada (IMD), mediante el despliegue de al menos una zona (ZB) de dichaimagen digital con aberración (IM),

- aplicación (E3a, E3b) de un algoritmo de detección de objetos (A) en dicha imagen digital desplegada (IMD), y

- suministro (E4) de informaciones (INF) sobre cada objeto detectado en dicha imagen digital desplegada (IMD);y en el que dicha etapa de adquisición de imagen (E1) se realiza por medio de un dispositivo digital de captación deimágenes (10) equipado con un objetivo anamórfico (21) que comprende una multitud de microlentes (60B)repartidas en un primer tipo y en un segundo tipo a los que corresponden respectivamente una primera (F1) y unasegunda (F2) distancias focales, agrupando el primer tipo de microlentes las lentes de la primera zonas (ZC),denominada central, de la imagen, que tienen todas la misma distancia focal (F1), agrupando el segundo tipo demicrolentes las lentes de la segunda zona (ZB), denominada de borde, de la imagen que tienen todas la mismasegunda distancia focal (F2) inferior a la primera distancia focal (F1), asociándose dichas microlentes (60B)respectivamente a una multitud de píxeles de dicho captador de imagen (61B), disponiéndose dichas microlentes(60B) y dichos píxeles (61A) según unos pasos constantes diferentes, siendo inferior el paso de los píxeles al pasode las microlentes, predeterminándose dicha aberración de tal modo que se obtenga una primera resolución angularsustancialmente constante (Pc) para un primer sector (SC) del campo de apertura óptica de dicho objetivoanamórfico (21) correspondiente a dicha primera zona de imagen (ZC) y una segunda resolución angular variable(Pv) para un segundo sector (SB) del campo de apertura óptica de dicho objetivo anamórfico (21) correspondiente adicha segunda zona de imagen (ZB), siendo superior dicha primera resolución angular (Pc) a dicha segundaresolución angular (Pv).

Procedimiento, dispositivo y cámara para la detección de objetos a partir de imágenes digitales La invención se refiere de manera general al campo de la asistencia a la conducción de un vehículo automóvil. De manera más particular, la invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de detección de objetos en una imagen digital de una escena de carretera, como por ejemplo unos peatones o unos paneles de señalización vial. La invención también se refiere a un dispositivo digital de captación de imágenes, como una cámara, adaptado para la aplicación del mencionado procedimiento de detección de objetos.

Se conocen en el estado de la técnica diferentes sistemas de asistencia a la conducción de un vehículo automóvil que utilizan una o varias cámaras o captadores de imagen.

En estos sistemas conocidos, las cámaras están por lo general dedicadas a aplicaciones específicas. Dicho de otro modo, es necesaria una cámara para cada tipo de aplicación, por ejemplo, una primera cámara para una captación de imágenes en el campo visible y una segunda cámara para una captación de imágenes en el campo del infrarrojo cercano.

Por otra parte, la detección de un objeto a lo lejos, en el centro de la imagen, y de un objeto cercano en el borde del campo rara vez es compatible con el uso de una única cámara.

En efecto, un objeto a lo lejos y en el centro de la imagen solo representa unos pocos píxeles con respecto a un objeto en el borde de la imagen y cerca del objetivo de la cámara.

Un reducido campo de apertura permite la detección de un objeto presente a lo lejos y en el centro de la imagen, pero no permite detectar un objeto cerca del vehículo y ligeramente a un lado. A la inversa, un ángulo de apertura más grande permite la detección de un objeto en los bordes, pero no permite la detección de un objeto a lo lejos, ya que entonces el objeto se representa por un reducido número de píxeles.

Las soluciones disponibles recomiendan, en los casos anteriores, el uso de un captador de imagen caro que tiene un elevado número de píxeles, o bien, un zoom, en detrimento de la disponibilidad simultanea de las imágenes para diferentes campos de apertura.

Las técnicas actuales no facilitan el diseño de dispositivos compactos y económicos que se adapten bien a las importantes exigencias de robustez y de coste, por lo general impuestas en el campo del automóvil, y sean capaces de proporcionar a los sistemas de asistencia a la conducción las informaciones de diferentes tipos que demandan las aplicaciones implantadas en estos sistemas.

También se conoce por la publicación « A wide angle vision sensor with high distorsion lens - detection of camera location and gaze distorsion lens based on two parallel line algorithm » de Shimizu y otros (Industrial Electronics, control and instrumentation 1996, proceedings of the 1996 IEEE IECON 22º International Conference on Taipai, Taiwan 5-10 de agosto de 1996, New York NY, USA, IEEE, US, vol. 3, 5 de agosto de 1996, páginas 1.600-1.605) un estudio de un nuevo procedimiento para detectar la posición de una cámara siguiendo dos líneas límites paralelas de una carretera proyectada en la zona periférica, por medio de una nueva lente anamórfica que permite 45 un campo de visión de 120º.

Se conoce por el documento WO 00/64146 (Infineon Technologies AG) la realización de un captador de imágenes con una red de microlentes. Este documento enseña que se pueden utilizar lentes con distancias focales diferentes. También se propone realizar un captador con una resolución variable, con la evaluación de un número reducido de detectores por unidad de superficie en las zonas que corresponden a los márgenes de la imagen.

La presente invención pretende resolver los inconvenientes de la técnica anterior expuestos con anterioridad, ofreciendo un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado con anterioridad que permiten una detección a la vez alejada y amplia de los objetos y esto con un único captador de imagen que se puede realizar con un coste 55 moderado.

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención ofrece un procedimiento de detección de objetos en una imagen digital de acuerdo con el objeto de la reivindicación 1.

De acuerdo con una característica particular del procedimiento de la invención, la primera zona de la imagen es una zona central de la imagen digital y la segunda zona de la imagen es una zona del borde de la imagen digital, y la primera resolución se selecciona superior a la segunda resolución.

De acuerdo con un modo particular de realización, la etapa de adquisición de imagen se realiza por medio de un 65 dispositivo digital de captación de imágenes equipado con un objetivo anamórfico, y la aberración introducida en la imagen está predeterminada de tal modo que se obtenga una primera resolución angular sustancialmente constante para un primer sector de campo de apertura óptica del objetivo anamórfico correspondiente a la primera zona de la imagen y una segunda resolución angular variable para un segundo sector del campo de apertura óptico del objetivo anamórfico correspondiente a la segunda zona de la imagen, siendo superior la primera resolución angular a la segunda resolución angular.

De acuerdo con otra característica particular, el dispositivo digital de captación de imágenes de acuerdo con la invención también comprende un filtro de infrarrojos dispuesto en un plano de imagen o en un plano de imagen intermedio del dispositivo.

De preferencia, el filtro de infrarrojos comprende al menos dos zonas en las que se garantizan unos filtrados diferentes, una primera zona que corresponde a la parte superior de la imagen y en la cual los rayos infrarrojos no son prácticamente objeto de ningún filtrado y una segunda zona que corresponde a la parte inferior de la imagen y en la cual los rayos infrarrojos se filtran prácticamente en su totalidad.

Además, el filtro de infrarrojos se puede prever de tal modo que garantice el filtrado de los rayos infrarrojos que aumenta de forma progresiva desde la parte superior hacia la parte inferior de la imagen digital.

De acuerdo con las aplicaciones de la invención, el captador de imagen puede ser de tipo CCD o CMOS.

En consecuencia, la invención también se refiere a un dispositivo de detección de objetos en una imagen digital tal y como se define en la reivindicación 3.

De acuerdo con otra característica particular, el dispositivo de acuerdo con la invención también comprende una pantalla de visualización y la unidad de tratamiento comprende unos medios adaptados para corregir la imagen digital para producir una imagen digital corregida que restaura la escena tomada por el dispositivo digital de captación de imágenes, destinándose la imagen digital corregida a su visualización en la pantalla.

De preferencia, el dispositivo también comprende unos medios para proporcionar informaciones sobre cada objeto detectado.

La invención también se refiere a un medio de almacenamiento de información y a un programa de ordenador cuya ejecución permite una implementación del procedimiento de acuerdo con la invención.

Se mostrarán otros aspectos y ventajas de la presente invención de manera más clara con la lectura de la descripción de unos modos y formas particulares de realización que se ofrece a continuación, dándose esta descripción a título de ejemplo no excluyente y en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra la estructura general de una forma preferente de realización del dispositivo de detección de objetos de acuerdo con la invención;

la figura 2 es un diagrama teórico que muestra un ejemplo de distribución de resoluciones angulares en un dispositivo digital de captación de imágenes;

las figuras 3A y 3B muestran respectivamente un ejemplo de escena y una imagen correspondiente con aberración 45 tal y como se obtiene de acuerdo con la invención;

la figura 4 es una algoritmo que muestra diferentes etapas del procedimiento de detección de objetos de acuerdo con la invención;

la figura 5 muestra una configuración del equipo de una unidad de tratamiento comprendida en un dispositivo de detección de objetos de acuerdo con la invención;

las figuras 6A y 6B muestran una primera y una segunda formas particulares de realización de un dispositivo digital de captación de imágenes, la figura 6B muestra una realización de acuerdo con la invención;

la figura 6C muestra un caso de limitación angular que hay que evitar en un dispositivo digital de captación de imágenes de acuerdo con la invención; y

la figura 7 muestra, de forma simplificada,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de asistencia a la conducción de un vehículo automóvil mediante la detección de objetos en una imagen digital de una escena de carretera, que comprende las etapas de: 5

- adquisición (E1) por medio de un dispositivo digital de captación de una imagen digital con aberración (IM) de una escena de carretera, incorporando dicha imagen digital al menos una primera (ZC) y una segunda (ZB) zona de imágenes, presentando dicha primera y dicha segunda zonas de imagen (ZC, ZB) respectivamente al menos una primera resolución y al menos una segunda resolución, siendo diferentes dicha primera y dicha segunda resoluciones,

- cálculo (E2) de una imagen digital desplegada (IMD) , mediante el despliegue de al menos una zona (ZB) de dicha imagen digital con aberración (IM) ,

- aplicación (E3a, E3b) de un algoritmo de detección de objetos (A) en dicha imagen digital desplegada (IMD) , y

- suministro (E4) de informaciones (INF) sobre cada objeto detectado en dicha imagen digital desplegada (IMD) ;

y en el que dicha etapa de adquisición de imagen (E1) se realiza por medio de un dispositivo digital de captación de imágenes (10) equipado con un objetivo anamórfico (21) que comprende una multitud de microlentes (60B) repartidas en un primer tipo y en un segundo tipo a los que corresponden respectivamente una primera (F1) y una segunda (F2) distancias focales, agrupando el primer tipo de microlentes las lentes de la primera zonas (ZC) , denominada central, de la imagen, que tienen todas la misma distancia focal (F1) , agrupando el segundo tipo de microlentes las lentes de la segunda zona (ZB) , denominada de borde, de la imagen que tienen todas la misma segunda distancia focal (F2) inferior a la primera distancia focal (F1) , asociándose dichas microlentes (60B) respectivamente a una multitud de píxeles de dicho captador de imagen (61B) , disponiéndose dichas microlentes (60B) y dichos píxeles (61A) según unos pasos constantes diferentes, siendo inferior el paso de los píxeles al paso de las microlentes, predeterminándose dicha aberración de tal modo que se obtenga una primera resolución angular sustancialmente constante (Pc) para un primer sector (SC) del campo de apertura óptica de dicho objetivo anamórfico (21) correspondiente a dicha primera zona de imagen (ZC) y una segunda resolución angular variable (Pv) para un segundo sector (SB) del campo de apertura óptica de dicho objetivo anamórfico (21) correspondiente a dicha segunda zona de imagen (ZB) , siendo superior dicha primera resolución angular (Pc) a dicha segunda resolución angular (Pv) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera zona de imagen es una zona central (ZC) de dicha imagen digital (IM, IMD) y dicha segunda zona de imagen es una zona de borde (ZB) de dicha imagen digital (IM, IMD) .

3. Dispositivo de detección de objetos en una imagen digital, adaptado para estar instalado a bordo de un vehículo automóvil, que comprende un dispositivo digital de captación de imágenes (10) y una unidad de tratamiento (11) , caracterizado porque dicho dispositivo (10) y dicha unidad de tratamiento (11) comprenden unos medios (21, 20; 60A, 61A; 60B, 61B; 110; 111) que permiten una aplicación del procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque también comprende un pantalla de visualización (12) y porque dicha unidad de tratamiento (11) comprende también unos medios (111) adaptados para corregir dicha imagen digital (IM, IMD) para producir una imagen digital corregida (IMV) que restaura la escena tomada por dicho dispositivo digital de captación de imágenes (10) , destinándose dicha imagen digital corregida (IMV) para una visualización de dicha pantalla (12) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque las microlentes del primer tipo (F1) están situadas en al menos una zona central (ZC) de dicho objetivo anamórfico (60B) y las microlentes del segundo tipo (F2) están situadas en al menos una zona de borde (ZB) de dicho objetivo anamórfico (60B) .

6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque también comprende un filtro de infrarrojos (62) dispuesto en un plano de imagen o en un plano de imagen intermedio de dicho dispositivo.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho filtro de infrarrojos (62) comprende al menos dos zonas (70, 71) en las cuales se garantizan unos filtrados distintos, una primera zona (70) que corresponde a la parte superior de la imagen y en la cual los rayos de infrarrojos no son objeto prácticamente de ningún filtrado y una segunda zona (71) que corresponde a la parte inferior de la imagen y en la cual los rayos infrarrojos se filtran prácticamente en su totalidad.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho filtro de infrarrojos (62) está adaptado para garantizar un filtrado de los rayos infrarrojos que aumenta de forma progresiva desde la parte superior hacia la

parte inferior de la imagen digital.

9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado porque el captador de imagen (20, 61A, 61B) es de tipo CCD o CMOS.