DE602004003912T2

DE602004003912T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Sichtweite

Info

Publication number: DE602004003912T2
Application number: DE602004003912T
Authority: DE
Inventors: c/o C.R.F. Società Consortile per Giulio Vivo; Paola c/o C.R.F. Società Consortile Carrea
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Anas SpA Con Unico Rom/roma It Soc
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2007-10-11
Also published as: ATE349691T1; ES2276263T3; EP1596185A1; EP1596185B1; EP1596185A9; DE602004003912T8; DE602004003912D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sichtmesssystem und -Verfahren.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Messen der Sicht längs eines Weges, wie zum Beispiel einer Straße und/oder einer Hauptstraße, einer Autobahn oder irgendeines Weges in der Richtung, in die das Fahrzeug fährt; auf diese Anwendung bezieht sich die folgende Beschreibung bloß beispielshalber.
Wie bekannt ist, ist schlechte Sicht entlang von Straßen, insbesondere Autobahnen, die von Nebel, Regen oder anderen Wetterbedingungen verursacht wird, heute einer der Hauptgründe von Verkehrsunfällen. Es besteht daher die Notwendigkeit, die Streckensicht zu ermitteln und genau zu messen, um Straßenfahrzeugbenutzer vorab zu warnen, wenn die Sicht unter eine vorgegebene Sicherheitsschwelle fällt.
Sichtmesssysteme, die für andere als Straßenanwendungen, zum Beispiel aeronautische oder meteorologische, verwendet werden, sind bekannt und sie basieren im Wesentlichen auf dem Prinzip des Ausstrahlens eines Lichtstrahls auf den Messbereich und des Verarbeitens des empfangenen Lichtstrahls, um verschiedene Parameter, die die Sicht des Bereichs, der von dem Lichtstrahl durchlaufen wird, kennzeichnen, zu ermitteln. Gegenwärtig verwendete aeronautische oder meteorologische Messsysteme setzen Messausrüstung, wie zum Beispiel Transmissometer, Reflexionsmesser oder Streusensoren ein.
Transmissometer weisen einen Projektor zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls in eine vorbestimmte Richtung und einen Photoempfänger auf, der in einem vorgegebenen Abstand von dem Projektor angeordnet ist und in Richtung des Projektors orientiert ist, um den Lichtstrahl zu empfangen und zu verarbeiten und Informationen, welche die Sicht innerhalb des Raums betreffen, der von dem Lichtstrahl durchlaufen wird, zu liefern.
Solche Informationen werden durch Vergleichen der Intensität des Lichtstrahls, der während der Messung aufgenommen wird, mit der eines Referenzstrahls, der unter normalen Sichtbedingungen, zum Beispiel in einer perfekt klaren, lichtdurchlässigen Atmosphäre, aufgenommen wird, erhalten.
Um das Signal/Rauschverhältnis zu verbessern und den Fehler, der von dem Lichtanteil, der von den Atmosphäreteilchen außerhalb von denen, die von dem Lichtstrahl direkt durchlaufen werden, gestreut wird, zu reduzieren, müssen der Projektor und der Photoempfänger des Transmissometers des obigen Typs perfekt gefluchtet und zueinander ausgerichtet sein, was die Verwendung von äußerst massiven, schweren Haltestrukturen erfordert, die konzipiert sind, die leichteste Bewegung des Projektors und/oder des Photoempfängers von ihrer jeweiligen Anfangs-Lichtstrahlkalibrierung und Anfangs-Orientierungsposition zu verhindern.
Da ferner Messungen, die unter Verwendung von Transmissometern des obigen Typs vorgenommen werden, hoch empfindlich gegenüber Fluktuationen der Lichtintensität in dem Projektor sind, wenn der Lichtstrahl abgestrahlt wird, müssen gegenwärtig verwendete Transmissometer mit komplizierten elektronischen Schaltungen zum Steuern des Projektors und Aufrechterhalten einer stabilen Intensität des Richtstrahls ausgerüstet sein.
Reflektometer unterscheiden sich von den oben beschriebenen Transmissometern hinsichtlich des Projektors und des Photoempfängers, die nebeneinander angeordnet sind, so dass der Photoempfänger die Lichtintensität aufnimmt, die von den Teilchen reflektiert wird, die von dem Lichtstrahl von dem Projektor durchlaufen werden. Der Hauptnachteil von Reflektometern dieser Art ist ihr sehr begrenzter Bereich, das heißt Messbereich, welcher verhindert, dass sie für Sichtmessungen über größere Bereiche verwendet werden.
Streusensoren (für Vorwärtsstreuung und Rückwärtsstreuung) weisen einen Lichtabstrahler zum Erzeugen des Lichtstrahls und einen Photoempfänger auf, welcher üblicherweise dem Abstrahler gegenüberliegend angeordnet ist, nicht mit dem Lichtweg des Lichtstrahls gefluchtet ist oder nahe dem Abstrahler angeordnet ist, um das Licht, das von den Teilchen, die von dem Strahl durchlaufen werden, gestreut wird, zu messen. Wie Reflektometer haben auch Streusensoren einen begrenzten Bereich, welcher auf den Bereich begrenzt ist, in dem der Sensor installiert ist, und deshalb verhindert, dass sie für Sichtmessungen in großen Bereichen, wie zum Beispiel Straßen, verwendet werden.
Ein anderes Sichtmesssystem ist in der französischen Patentanmeldung FR 2745915 beschrieben, welche eine Vorrichtung beschreibt und veranschaulicht, die aufweist: eine Lichtquelle; eine Videokamera, die von der Lichtquelle durch einen Zwischenraum getrennt ist, in dem die Sicht gemessen wird; und ein Verarbeitungsmodul, das mit der Videokamera verbunden ist und von ihr ein Signal empfängt, das das erfasste Bild kodiert. Das Signal, das das Bild, das von der Videokamera erzeugt wird, kodiert, wird von dem Verarbeitungsmodul digitalisiert und verarbeitet, welches für das Messen der Änderung der Lichtintensität des Bildes zum Ermitteln, ob die Änderung der Lichtintensität einer vorgegebenen schlechten Sichtbedingung genügt, und wenn das der Fall ist, für das Übertragen des aufgenommenen Bildes und eines Warnsignals an eine entfernte Videoüberwachungseinheit sorgt.
Die Patentübersicht des Patents JP-62069147 offenbart ein Sichtmessverfahren, bei dem eine feste Standkamera mit einer Steuervorrichtung verbunden ist und ein Sichtkörper einen lichtabstrahlenden Teil, einen Teil, der einen annähernd schwarzen Körper darstellt, und einen Beleuchtungsmesser aufweist. Licht von einer Lichtquelle wird in parallelen Strahlen von einer Linse zur Kamera gesendet und es wird ein Bild an die Vorrichtung gesendet, welches von der Kamera aufgenommen wird. In einem solchen Zustand wird die Lichtabstrahlung des lichtabstrahlenden Teils gleich Null gesetzt und es wird die Helligkeit pro Einheitsfläche des Teils, das einen beinahe schwarzen Körper darstellt, und des Hintergrundlichts gemessen. Als Nächstes wird die Lichtabstrahlung von dem lichtabstrahlenden Teil ausgeführt, wird die Helligkeit pro Einheitsfläche des lichtabstrahlenden Teils gemessen und auch die Helligkeit pro Einheitsfläche eines äußeren Lichts wird von dem Beleuchtungsmesser abgeleitet. Diese Werte werden an die Vorrichtung gesendet und die Sichtbarkeit jedes Objekts wird unter Verwendung eines vorgeschriebenen Ausdrucks berechnet.
Die Patentübersicht des Patents JP-2002014038 offenbart eine Messvorrichtung für den Sichtzustand, aufweisend eine Fernsehkamera, welche einen Anzeiger abbildet, welcher an einer Position aufgestellt ist, die in einem vorgeschriebenen Abstand durch die dazwischen liegende Luft getrennt ist. Der Anzeiger weist zwei Bereiche auf, deren Farbart unterschiedlich ist. Auf Basis des Bildsignals von der Fernsehkamera findet ein Prozessor den Sichtbarkeitsgrad auf Basis des Verhältnisses des gefundenen Grades zu dem Grad des Abstandes zwischen den Farbarten der zwei Bereiche bei dem Anzeiger in einem Zustand, der im Wesentlichen von Turbulenzen der Luft nicht beeinflusst wird.
Die Patentübersicht des Patents JP-06308256 offenbart ein Wolkennebel-Detektionsverfahren, wobei z.B. das Überwachungsbild um einen Stahlmast, welcher der Überwachungsbereich ist, der von einer ITV-Kamera photographiert wird, von einer Bildverarbeitungsschaltung verarbeitet wird, das Helligkeitshistogramm gemessen wird und die Helligkeitsverteilung berechnet wird. Bei jedem Punkt des Überwachungsbildes wird die Helligkeit in 256 Stufen eingeteilt, die Helligkeit wird auf der Horizontalachse angezeigt, die Anzahl der Bildelemente wird in dem Helligkeitshistogramm auf der Vertikalachse angezeigt, die Streuung des Helligkeitshistogramms wird in dem Bereich 25-28 erhalten und das Maximum ist in diesem Bereich. Der Stahlmast und der Hintergrund sind unsichtbar mit Ausnahme eines nadelförmigen Bildes nahe der Kamera in dem Überwachungsbild, wenn der Nebel auftritt, liegt die Helligkeitsstreuung in dem Senkenbereich von 20-25, der zwischen zwei Maxima gebildet wird, das Auftreten von Wolkennebel kann detektiert werden, wenn die erhaltene Helligkeitsstreuung damit verglichen wird, die Wirkung des Wolkennebels auf die Eindring- Erfassungsvorrichtung wird beseitigt oder reduziert und die Überwachungsgenauigkeit wird verbessert.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen, das dazu konzipiert ist, bessere und genauere Sichtmessinformationen zu sammeln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Sichtmessverfahren und ein Sichtmesssystem geschaffen, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Eine nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielshalber mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 das Sichtmesssystem gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ein Flussdiagramm der Sichtmessvorgänge zeigt, die von dem System durchgeführt werden;
3 ein Flussdiagramm der erhaltenen Bildverarbeitungsoperationen zeigt, die von dem System durchgeführt werden; und
die 4, 5 und 6 drei Histogramme zeigen, die sich auf drei Bilder beziehen, die von einer Bilderfassungsvorrichtung erfasst wurden, die einen Teil des Systems der 1 bildet.
Nummer 1 in 1 bezeichnet als Ganzes ein Messsystem zum Messen der Sicht in irgendeinem Bereich oder Gebiet oder längs irgendeiner Straße, worauf sich die folgende Beschreibung bloß beispielshalber bezieht.
Das Messsystem 1 weist im Wesentlichen eine Anzahl von Abstrahlquellen, d.h. eine Serie von abstrahlenden Vorrichtungen 2, welche eine nach der anderen in jeweiligen Abständen voneinander längs der Straße angeordnet sind, deren Sichtbarkeit gemessen werden soll, und welche auf Befehl eingeschaltet werden, so dass jeweils Richtstrahlen in eine vorgegebene Richtung abgestrahlt werden; und eine Bildaufnahmevorrichtung 3 auf, die in einem vorgegebenen Abstand von Abstrahlungsvorrichtungen 2 angeordnet ist, um ein Bild zusammenzusetzen und damit zu liefern, das abstrahlende Vorrichtungen 2 enthält.
In dem Beispiel der 1 ist jede Abstrahlungsquelle, d.h. jede Abstrahlungsvorrichtung 2 längs der Straße in einem entsprechenden Abstand D_i (i reicht von 1 bis n) von der Bildaufnahmevorrichtung 3 angeordnet und ist zum Beispiel durch einen Fotoemitter zum Erzeugen des Richtstrahls auf Befehl in einer vorbestimmten Richtung, die bevorzugt in Richtung der Bildaufnahmevorrichtung 3 gerichtet ist.
In dem gezeigten Beispiel wird der Richtstrahl von jeder Abstrahlungsvorrichtung 2 durch einen Lichtstrahl definiert, der bevorzugt, jedoch nicht notwendig, ein Frequenzspektrum im Infrarotbereich (Wellenlänge von 800 nm oder darüber) aufweist.
Wie anhand der obigen Beschreibung klar wird, kann der Richtstrahl offensichtlich ein Lichtfrequenzspektrum im sichtbaren Bereich (400 bis 760 nm) oder im Ultraviolettbereich (ungefähr 300 nm) aufweisen.
Die Bildaufnahmevorrichtung 3 kann durch eine Standkamera oder eine Videokamera oder eine Fernsehkamera oder irgendeine Vorrichtung definiert werden, die eines oder mehrere Bilder in dem gleichen Frequenzspektrum wie dem des Lichtes, das von der Strahlungsquelle abgestrahlt wird, aufnehmen und erfassen kann und es in Form eines kodierten Digitalsignals liefern kann. In dem Beispiel der 1 wird die Bildaufnahmevorrichtung 3 von einer Fernsehkamera – nachstehend mit der Nummer 3 bezeichnet – definiert, die ausgerichtet ist, um die Abstrahlungsvorrichtungen 2 längs der Straße, deren Sicht gemessen werden soll, abzubilden. In dem Beispiel der 1 nimmt auf und erfasst die Fernsehkamera 3 Bilder bevorzugt mit einem Frequenzspektrum im Infrarotbereich, aber es können offensichtlich Bilder mit einem Frequenzspektrum im Ultraviolettbereich und/oder sichtbaren Bereich aufgenommen und erfasst werden.
Insbesondere weist die Fernsehkamera 3 im Wesentlichen eine optische Anordnung 6, deren Größe festgelegt ist und die aufgebaut ist, um bevorzugt Abstrahlungsvorrichtungen 2, die längs der Straße ausgerichtet sind, zu erfassen; einen bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, monochromatischen lichtempfindlichen Sensor 7, zum Beispiel einen CCD- oder CMOS-Sensor zum Empfangen des "Infrarot"-Bildes, das von der optischen Anordnung 6 erfasst und projiziert wird, und zum Bereitstellen davon in Signalform; und eine Verarbeitungseinheit 8 zum Empfangen und geeigneten Verarbeiten des Signals von dem lichtempfindlichen Sensor 7 und wiederum zum Bereistellen des Bildes der Abstrahlungsvorrichtungen 2 in Digitalform auf.
Mit Bezug auf 1 weist das Messsystem 1 auch eine zentrale Verarbeitungseinheit 9 zum Steuern und geeigneten Koordinieren des Ein/Ausschaltens der Abstrahlungsvorrichtungen 2 und der Bildaufnahme durch die Fernsehkamera 3 und zum geeigneten Verarbeiten der erfassten Bilder auf, wie es später ausführlich beschrieben wird, um Informationen, die die längs der Straße gemessene Sicht betreffen, bereitzustellen.
Spezieller weist die zentrale Verarbeitungseinheit 9 im Wesentlichen einen Steuerbereich 10 auf, der mit jeder Abstrahlungsvorrichtung 2, um das Ein/Ausschalten der Abstrahlungsvorrichtung 2 zu steuern, und mit der Fernsehkamera verbunden ist, um die Erfassung des Bildes zu steuern, das die Abstrahlungsvorrichtungen 2 zeigt.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 9 weist auch einen Verarbeitungsbereich 11 zum Durchführen verschiedener Verarbeitungsvorgänge an dem Digitalbild von der Fernsehkamera 3 und zum Liefern von Informationen auf, die die Sicht längs der Straße betreffen.
2 zeigt ein Flussdiagramm der Sichtmessvorgänge, die von dem System 1 durchgeführt werden.
Zuerst führt das System 1 eine Anzahl von Analyse- und Aufteilungsvorgänge durch, um innerhalb des von der Fernsehkamera 3 aufgenommenen Bildes die Teilbilder festzulegen, die zu den Abstrahlungsvorrichtungen 2 gehören.
D.h. mit Bezug auf die 4, 5 und 6 weist jedes Teilbild einen inneren Abschnitt, der das Bild der Abstrahlungsvorrichtung 2 zeigt, und einen äußeren Rand auf, der das Bild um die Abstrahlungsvorrichtung 2 herum zeigt. Mittels des Analyse- und Aufteilungsvorgangs, kann das Messsystem 1 jedes Teilbild festlegen und vorteilhaft das Verarbeiten des Hauptbildes auf die Bildpunkte in dem aufgenommenen Bild beschränken, die die Informationen enthalten, die die Sichtmessung betreffen.
Nach der Analyse und der Einteilung der Teilbilder schaltet der Steuerbereich 10 jede Abstrahlungsvorrichtung 2 aus (Block 110) und aktiviert die Fernsehkamera 3, welche ein erstes Bild erfasst, das die ausgeschalteten Abstrahlungsvorrichtungen 2 zeigt (Block 120), und das erste Bild dem Verarbeitungsbereich 11 zuführt, durch den es vorübergehend gespeichert wird.
Ist das erste Bild einmal erfasst, schaltet der Steuerbereich 10 jede Abstrahlungsvorrichtung 2 ein (Block 130) und aktiviert die Fernsehkamera 3, um ein zweites Bild aufzunehmen, das die Abstrahlungsvorrichtungen 2 eingeschaltet zeigt und welches dem Verarbeitungsbereich 11 zugeführt und von ihm temporär gespeichert wird (Block 140). Bei diesem Schritt kann der Steuerbereich 10 alle Abstrahlungsvorrichtungen 2 gleichzeitig einschalten, um ein Bild zu erfassen, das alle Abstrahlungsvorrichtungen 2 eingeschaltet zeigt.
Es ist zu betonen, dass jedes Bild von dem Verarbeitungsbereich 11 in eine zugehörige Matrix von Bildpunkten kodiert wird, von denen jeder durch einen diskreten Zahlenwert gekennzeichnet ist, der ein vorgegebenes Intensitäts-"Niveau" des Richtstrahls in dem Bereich anzeigt, der zu dem Bildpunkt in dem Bild gehört, das von der Fernsehkamera 3 aufgenommen wird. Das Bild kann zum Beispiel gemäß einer Intensitätsniveauskala kodiert werden, in der der diskrete Wert jedes Bildpunktes in der Matrix zwischen einem maximalen numerischen Wert und einem minimalen numerischen Wert schwanken kann.
Der Einfachheit halber verwendet die folgende Beschreibung die Terminologie, die normalerweise beim Verarbeiten von Bildern verwendet wird, die von herkömmlichen Fernsehkameras aufgenommen werden (die im sichtbaren Bereich arbeiten) und bei denen das Bild gemäß einer Graustufenskala kodiert wird. Spezieller kann der diskrete Wert von jedem Bildpunkt in der Matrix von einem maximalen numerischen Wert (z.B. 256) bis zu einem minimalen numerischen wert (üblicherweise 0) entsprechend "weißen" bzw. "schwarzen" Helligkeitsniveaus reichen. Die Technik des Kodierens eines Bildes in Matrixzahlenform ist bekannt und wird daher nicht weiter detailliert beschrieben.
An diesem Punkt verarbeitet der Verarbeitungsbereich 11 das erste und das zweite Bild, um Informationen über die Sicht in dem Messvolumen zwischen jeder Abstrahlungsvorrichtung 2 und der Fernsehkamera 3 zu erhalten (Block 150). Spezieller berechnet der Verarbeitungsbereich 11 ein drittes Bild durch Berechnen der Differenz zwischen dem numerischen Wert jedes Bildpunkts in der ersten Matrix des ersten Bildes und dem numerischen Wert des zugehörigen Bildpunkts in der zweiten Matrix des zweiten Bildes und durch Zuordnen der sich ergebenden Zahl, d.h. des diskreten Wertes des sich ergebenden Intensitätsniveaus, zu einem zugehörigen Bildpunkt in einer dritten Matrix, die sich auf das dritte Bild bezieht. Die dritte Matrix kodiert somit ein Bild, das von der "Differenz" zwischen dem ersten und dem zweiten Bild, die von der Fernsehkamera 3 aufgenommen werden, gebildet wird.
Ist das dritte Bild einmal berechnet, analysiert der Verarbeitungsbereich 11 die dritte Matrix (Block 160), um Informationen über die "visuelle Wahrnehmung" jeder Abstrahlungsvorrichtung 2 in dem dritten Bild zu erhalten und dementsprechend die Sicht längs der Straße oder in dem Bereich, in dem die Abstrahlungsvorrichtungen 2 installiert sind, zu messen. Insbesondere liefert der Verarbeitungsbereich 11 mittels der obigen Analyse Informationen bezüglich der Richtstrahlenergieabsorption, die von Teilchen (zum Beispiel Dampfteilchen oder anderen trübenden Elementen) verursacht wird, die in dem Messvolumen zwischen jeder Abstrahlungsvorrichtung 2 und der Fernsehkamera 3 schweben, und bezüglich des Vorwärtsstreuens des Richtstrahls, das von den gleichen Teilchen oder anderen ablenkenden Elementen verursacht wird.
Insbesondere werden die Bildanalysevorgänge, die von dem Verarbeitungsbereich 11 an dem dritten Bild vorgenommen werden, in dem Flussdiagramm der 3 gezeigt, und sie basieren im Wesentlichen auf dem Analysieren eines Histogramms der Intensitätsniveaus der Bildpunkte, die jedes Teilbild definieren, um die Änderung in der Sicht des Teilbilds innerhalb des Messvolumens zwischen der Fernsehkamera 3 und der Abstrahlvorrichtung 2 zu ermitteln und somit die Sichtbedingung zu ermitteln. Im Fall der schlechten Sicht wird ein Wert ermittelt, der sich auf die Vorwärtsstreuung des Richtstrahls bezieht, um den Grund der Änderung der Sicht festzustellen.
Mit Bezug auf 3 ermittelt der Verarbeitungsbereich 11, wenn das dritte Bild analysiert wird (Block 160 in 2), ein Histogramm 14 der Bildpunkte als Ganzes, welche das Teilbild 15 bilden (Block 300 in 3).
Die 4, 5 und 6 zeigen drei Beispiele von Histogrammen 14, die durch Verarbeiten von drei Teilbildern 15 erhalten wurden und in denen jeder Wert auf der Y-Achse der Zahl von Bildpunkten in dem zugehörigen Teilbild 15 entspricht, die denselben numerischen Wert, d.h. denselben Graupegel haben, und die X-Achse zeigt die Graupegel. Insbesondere weist in den gezeigten Beispielen jedes Histogramm 14 zwei Maxima auf: ein erstes Maximum 16 (bei den Graupegeln um das Nullniveau), das zu den Bildpunkten in dem äußeren Rand des Teilbilds gehört (die dunklen Bildpunkte in jedem "Differenz"-Bild, d.h. die Graupegel nahe bei Null, die den Teilbildbereichen entsprechen, deren Helligkeit zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild unverändert ist); und ein zweites Maximum 17 (das nahe bei den helleren Graupegeln ist), das zu den Bildpunkten in dem zentralen Bereich gehört, der die Abstrahlungsvorrichtung 2 zeigt. In dem gezeigten Beispiel werden die hohen Graupegel durch eine scharfe Änderung der Helligkeit (Einschalten der Abstrahlungsvorrichtung 2) zwischen dem ersten und dem zweiten Bild verursacht.
Ist einmal das Teilbild-Histogramm ermittelt, ermittelt der Verarbeitungsbereich 11 die Verschiebung ΔL des zweiten Maximums 17 in dem Histogramm 14 bezüglich einer Bezugsposition, die in 4 mit REF bezeichnet ist, und die die Position des zweiten Maximums 17 in einem Referenzhistogramm anzeigt, das sich auf eine perfekte Sichtbedingung bezieht. Die Referenzposition REF in dem Histogramm kann offensichtlich ermittelt werden, wenn das System mit optimaler Sicht in dem Messvolumen kalibriert wird. 4 zeigt ein Beispiel-Histogramm 14, das zu einem Teilbild 15 mit optimaler Sichtbedingung gehört.
Ist einmal die Verschiebung ΔL des zweiten Maximums 17 bezüglich des Referenzpunkts REF ermittelt, berechnet der Verarbeitungsbereich 11 die Änderung der Sicht ΔV in dem Messvolumen zwischen der Fernsehkamera 3 und der Abstrahlungsvorrichtung 2, die zu dem verarbeiteten Teilbild gehört (Block 320). In dem gezeigten Beispiel wird die Änderung der Sicht ΔV gemäß der Gleichung berechnet: ΔV = α·ΔLwobei α die Transformationsfunktion zwischen einem Histogramm-Helligkeitsniveau-Bereich und dem Sichtbereich ist.
An dieser Stelle ermittelt der verarbeitende Bereich 11, ob die Änderung der Sicht ΔV einer vorgegebenen Beziehung zwischen einer vorbestimmten Sichtbarkeitsschwelle ΔVR genügt (Block 330). Die vorbestimmte Sichtbarkeitsschwelle ΔVR kann zum Beispiel eine Grenzsichtbarkeitsbedingung sein und die Beziehung kann erfüllt sein, wenn ΔV unter und/oder gleich der vorbestimmten Schwelle ΔVR ist.
Falls eine positive Antwort (Ja-Ausgabe des Blocks 330) gegeben wird, d.h., wenn die Beziehung zwischen der Änderung der Sicht und der vorbestimmten Sichtbarkeitsschwelle erfüllt ist, zeigt der Verarbeitungsbereich 11 eine ausreichende oder akzeptable Sichtbedingung (Block 340) in dem Messvolumen zwischen der Fernsehkamera 3 und der analysierten Abstrahlungsvorrichtung 2 an (in 4 gezeigte Bedingung). Falls umgekehrt eine negative Antwort gegeben wird (Nein-Ausgabe des Blocks 330), ermittelt der Verarbeitungsbereich 11 eine schlechte Sichtbedingung und führt eine Serie von Operationen durch, um zwischen einem Zustand, in dem die schlechte Sicht durch die Anwesenheit von ablenkenden Elementen, wie zum Beispiel Nebel und/oder Dampf in dem Messvolumen verursacht wird, und einem Zustand zu unterscheiden, in dem die schlechte Sicht durch trübende Elemente, die in dem Arbeitsvolumen vorhanden sind oder von der Atmosphäre auf der optischen Anordnung 6 der Fernsehkamera 3 oder auf den optischen Elementen (nicht gezeigt) der Abstrahlungsvorrichtungen 2 abgeschieden werden, verursacht wird. Die 5 und 6 zeigen zwei Histogramme und zugehörige Teilbilder, wobei jedes zu einer schlechten Sichtbedingung gehört.
Die genannte Unterscheidung wird als Funktion der Breite des zweiten Maximums 17 in dem Histogramm durchgeführt.
Insbesondere führt bei diesem Schritt (Block 350) der Verarbeitungsbereich 11 die folgenden Operationen durch: Es wird die Breite L des zweiten Maximums gemessen; und es wird die Breite L bezüglich der Abmessung des Analysebereichs des Teilbildes mittels der folgenden Gleichung normiert: B = L(μ + 3σ) – L(μ – 3σ)wobei B die normierte Breite, μ und σ die mittlere Abweichung bzw. die Standardabweichung des zweiten Maximums in dem Histogramm sind und L(x) der Graupegel ist, der an der Position x in dem Histogramm ermittelt wurde. Es ist zu betonen, dass sich die normierte Breite B auf die Stärke der Ablenkung des Richtstrahls in Vorwärtsrichtung bezieht.
Im Anschluss an die obige Berechnung ermittelt der Verarbeitungsbereich 11, ob die normierte Breite B eine vorgegebene Beziehung mit einem vorbestimmten Wert K erfüllt, der sich auf eine vorbestimmte Ablenkungsschwelle bezieht (Block 360). Die Beziehung kann z.B. erfüllt sein, wenn die normierte Breite größer oder gleich dem vorbestimmten Wert K ist.
Im Fall einer positiven Antwort (Ja-Ausgabe von Block 360), d.h., wenn die normierte Breite B größer oder gleich dem vorbestimmten Wert K ist (in 6 gezeigtes Beispiel), zeigt der Verarbeitungsbereich 11 eine schlechte Sicht in dem Messvolumen an, die durch die Anwesenheit von trübenden Elementen in dem Arbeitsvolumen oder durch trübende Elemente verursacht wird, die auf der optischen Anordnung 6 der Fernsehkamera 3 oder an den optischen Elementen (nicht gezeigt) der Abstrahlungsvorrichtungen 2 abgeschieden oder angesammelt werden.
Umgekehrt, im Fall einer negativen Antwort (Nein-Ausgabe von Block 360), d.h., wenn die normierte Breite B unterhalb des vorbestimmten Wertes K liegt (in 5 gezeigtes Beispiel), zeigt der Verarbeitungsbereich 11 eine schlechte Sicht in dem Messvolumen aufgrund der Anwesenheit von ablenkenden Elementen, wie z.B. Dampf, Nebel, etc., in dem Arbeitsvolumen an.
Da es ferner durch Verwenden von allgemein verwendeten Vorrichtungen und Ausrüstungen äußerst einfach herzustellen ist, hat das System 1, das oben beschrieben wurde, auch den Vorteil des genauen Ermittelns der Sichtbedingung längs des Straßenabschnitts zwischen jeder Abstrahlungsvorrichtung 2 und der Fernsehkamera 3.
Ein anderer bedeutender Vorteil ist der des Unterscheidens zwischen den zwei Bedingungen, die schlechte Sicht ergeben, d.h. dem Zustand, bei dem schlechte Sicht durch die Anwesenheit von trübenden Elementen in dem Messvolumen, wie z.B. Rauch oder Schwebstoffen, oder durch trübende Elemente, die sich auf den optischen Komponenten der Fernsehkamera oder der Abstrahlungsvorrichtungen ansammeln, erzeugt wird, und dem Zustand, bei dem die schlechte Sicht durch die Anwesenheit von ablenkenden Elementen, wie z.B. Nebel oder Dampf, in dem Messvolumen verursacht wird.
Ein anderer Vorteil des Systems 1 ist der des Ermöglichens von Sichtmessungen innerhalb eines großen Arbeitsvolumens, das ausgedehnte Bereiche, wie z.B. lange Straßenabschnitte, erfasst.
Offensichtlich können Änderungen an dem System 1, wie es hierin beschrieben und dargestellt wurde, ohne jedoch von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, vorgenommen werden.
Insbesondere schaltet in einer nicht gezeigten Änderung der Block 130 die Abstrahlungsvorrichtungen 2, im Gegensatz zu gleichzeitig, nacheinander ein und das entsprechende zweite Bild wird aufgenommen (Block 140), wenn jede eingeschaltet ist. Die darauf folgenden Operationen, um das dritte Bild als eine Funktion jedes ersten und zweiten Bildes zu ermitteln und jedes dritte Bild zu bearbeiten, sind offensichtlich die gleichen wie die oben beschriebenen.

Claims

Sichtmessverfahren, aufweisend: Bereitstellen mindestens einer Strahlungsquelle (2), die dazu konfiguriert ist, einen Richtstrahl auszustrahlen; Bereitstellen einer Bildaufnahmevorrichtung (3) in einem vorgegebenen Abstand (D_i) zu der Strahlungsquelle (2), die ausgerichtet ist, um auf Befehl ein Bild aufzunehmen, das die Strahlungsquelle (2) enthält; Ausschalten (110) der Strahlungsquelle (2) und Aufnehmen (120) eines ersten Bilds der ausgeschalteten Strahlungsquelle (2); Einschalten (130) der Strahlungsquelle (2) und Aufnehmen (140) eines zweiten Bildes der eingeschalteten Strahlungsquelle (2); und Verarbeiten (150) des ersten Bildes und des zweiten Bildes, um die Sicht in dem Messvolumen zwischen der Strahlungsquelle (2) und der Bildaufnahmevorrichtung (3) zu ermitteln; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verarbeiten des ersten Bildes und des zweiten Bildes aufweist: Ermitteln (150) eines dritten Bildes als Differenz zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild; Ermitteln (300) eines Histogramms (14) der Pixel in dem dritten Bild; Ermitteln einer Verschiebung (ΔL) eines Maximums (17) in dem Histogramm bezüglich einer Referenzposition (REF); und Ermitteln einer Änderung der Sicht (ΔV) in dem Messvolumen als Funktion der Verschiebung (ΔL).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Änderung der Sicht (ΔV) gemäß der folgenden Gleichung ermittelt wird: ΔV = α·ΔL wobei α eine Transformationsfunktion zwischen einem Helligkeitsniveau-Bereich des Histogramms und einem Sichtbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: Ermitteln (330), ob die Änderung der Sicht (ΔV) eine vorgegebene Beziehung mit einer vorbestimmten Änderungsschwelle erfüllt; und Ermitteln (340, 350, 360, 370, 380) einer korrekten Sichtbedingung in dem Messvolumen, wenn die Beziehung erfüllt ist, und einer schlechten Sichtbedingung in dem Messvolumen, wenn die Beziehung nicht erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend: Messen (350) einer Breite des Maximums (17); und Ermitteln eines Sichtzustandes, der die schlechte Sichtbedingung verursacht, als Funktion der Breite des Maximums.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Messen der Breite des Maximums aufweist: Ermitteln eines ersten Wertes, der mit der Breite gemäß der folgenden Gleichung in Beziehung steht: B = L (μ + 3σ) – L (μ – 3σ)wobei B eine normierte Breite ist, μ und σ die mittlere Abweichung bzw. die Standardabweichung des Maximums in dem Histogramm sind und L(x) ein Intensitätsniveau ist, das an einer Position x in dem Histogramm ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ermitteln des Sichtzustandes aufweist: Ermitteln, ob der erste Wert, der mit der Breite in Beziehung steht, eine vorgegebene Beziehung mit einer vorbestimmten Referenzschwelle erfüllt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen mindestens einer Strahlungsquelle aufweist: Bereitstellen einer Anzahl von Strahlungsquellen (2) in verschiedenen Abständen zu der Bildaufnahmevorrichtung (3).
Verfahren nach Anspruch 7, ferner aufweisend: Ausschalten (110) jeder Strahlungsquelle (2) und Aufnehmen (120) eines ersten Bildes jeder ausgeschalteten Strahlungsquelle (2); und Einschalten (130) jeder Strahlungsquelle (2) und Aufnehmen (140) eines zweiten Bildes jeder eingeschalteten Strahlungsquelle (2).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ausschalten jeder Strahlungsquelle aufweist: Gleichzeitiges Ausschalten (110) aller Strahlungsquellen (2); und wobei das Einschalten jeder Strahlungsquelle aufweist: Gleichzeitiges Einschalten (130) aller Strahlungsquellen (2).
Sichtmesssystem (1) aufweisend: mindestens eine Strahlungsquelle (2), die dazu konfiguriert ist, einen Richtstrahl auszustrahlen; eine Bildaufnahmevorrichtung (3), die in einem vorgegebenen Abstand (D_i) zu der Strahlungsquelle (2) bereitgestellt ist und ausgerichtet ist, um auf Befehl ein Bild aufzunehmen, das die Strahlungsquelle (2) enthält; Steuermittel (10), die konfiguriert sind, um die Strahlungsquelle (2) und die Bildaufnahmevorrichtung (3) zu steuern, um die Strahlungsquelle (2) auszuschalten und ein erstes Bild der ausgeschalteten Strahlungsquelle (2) aufzunehmen und um die Strahlungsquelle (2) einzuschalten und ein zweites Bild der eingeschalteten Strahlungsquelle (2) aufzunehmen; und Verarbeitungsmittel (11), die konfiguriert sind, um das erste Bild und das zweite Bild zu verarbeiten, um die Sicht in dem Messvolumen zwischen der Strahlungsquelle (2) und der Bildaufnahmevorrichtung (3) zu ermitteln; wobei das Sichtmesssystem (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verarbeitungsmittel (11) dazu konfiguriert sind: ein drittes Bild als Differenz zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild zu ermitteln (150); ein Histogramm (14) von Pixeln in dem dritten Bild zu ermitteln; und eine Verschiebung (ΔL) eines Maximums (17) in dem Histogramm bezüglich einer Referenzposition (REF) zu ermitteln; und eine Änderung der Sicht (ΔV) in dem Messvolumen als Funktion der Verschiebung (ΔL) zu ermitteln.
System nach Anspruch 10, wobei die Änderung der Sicht (ΔV) gemäß der folgenden Gleichung ermittelt wird: ΔV = α·ΔLwobei α eine Transformationsfunktion zwischen einem Helligkeitsniveau-Bereich des Histogramms und einem Sichtbereich ist.
System nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Verarbeitungsmittel (11) ferner dazu konfiguriert sind: Zum Ermitteln (330), ob die Änderung der Sicht (ΔV) eine vorgegebene Beziehung mit einer vorbestimmten Änderungsschwelle erfüllt; und Zum Ermitteln (340, 350, 360, 370, 380) einer korrekten Sichtbedingung in dem Messvolumen, wenn die Beziehung erfüllt ist, und einer schlechten Sichtbedingung in dem Messvolumen, wenn die Beziehung nicht erfüllt ist.
System nach Anspruch 12, wobei die Verarbeitungsmittel (11) ferner dazu konfiguriert sind: Zum Messen einer Breite des Maximums (17); und Zum Ermitteln eines Sichtzustands, der die schlechte Sichtbedingung verursacht, als Funktion der Breite des Maximums.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verarbeitungsmittel (11) ferner dazu konfiguriert sind: Zum Ermitteln eines ersten Werts, der mit der Breite gemäß der folgenden Gleichung in Beziehung steht: B = L (μ + 3σ) – L (μ – 3σ)wobei B eine normierte Breite ist, μ und σ die mittlere Abweichung bzw. die Standardabweichung des Maximums in dem Histogramm sind, und L(x) ein Intensitätsniveau ist, das an einer Position x in dem Histogramm ermittelt wird.
System nach Anspruch 14, wobei die Verarbeitungsmittel (11) ferner dazu konfiguriert sind: Zum Ermitteln, ob der erste Wert, der mit der Breite in Beziehung steht, eine vorgegebene Beziehung mit einer vorbestimmten Referenzschwelle erfüllt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 15, ferner aufweisend: Bereitstellen einer Anzahl von Strahlungsquellen (2) in verschiedenen Abständen zu der Bildaufnahmevorrichtung (3).
System nach Anspruch 16, wobei die Steuermittel (10) ferner dazu konfiguriert sind, die Strahlungsquellen (2) und die Bildaufnahmevorrichtung (3) zu steuern, um: jede Strahlungsquelle (2) auszuschalten (110) und ein erstes Bild jeder ausgeschalteten Strahlungsquelle (2) aufzunehmen (120); und jede Strahlungsquelle (2) einzuschalten (130) und ein zweites Bild jeder eingeschalteten Strahlungsquelle (2) auf zunehmen (140).
System nach Anspruch 17, wobei die Steuermittel (10) ferner dazu konfiguriert sind, die Strahlungsquellen (2) und die Bildaufnahmevorrichtung (3) zu steuern, um: alle Strahlungsquellen (2) gleichzeitig auszuschalten (110); und alle Strahlungsquellen (2) gleichzeitig einzuschalten (130).