本发明专利技术涉及一种用于识别雨水（4）的装置和方法，包括摄像机（1）和照明光源（3）。摄像机（1）布置在玻璃（2）后面，尤其是在车辆内部挡风玻璃后面，并聚焦于玻璃（2）前方的远程区域。用于产生至少一个射向玻璃（2）光束（h；n）的照明光源（3），至少将一个光束（h；n）射向玻璃（2），以使从玻璃外侧（2.2）反射的至少一个光束（r2；r2’）照射在摄像机（1）上。至少一个射向摄像机（1）的光束（r2；r2’）的光量可由摄像机（1）测量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种借助于照明光源和摄像机来检测窗玻璃上雨滴的装置和方法。
技术介绍
在W02010/072198A1中，借助于用于汽车驾驶员辅助功能的摄像机对下雨识别进行说明。下雨识别是使用一个双焦距透镜组来进行的。这个透镜组能将挡风玻璃的部分区域清晰地投影到摄像机图像芯片或图像传感器的一个部分面积上。此设想的一个缺点在于，需安装一个附加的光学器件，其边缘在图像芯片下雨传感器区域的射束走向以及边缘附近的驾驶员辅助功能区域内引起严重干扰。尤其是使用小尺寸实现时，驾驶员辅助区域和下雨传感器区域的聚焦条件存在极大差异，这必须通过增加光学元件的厚度来加以平衡，并由此导致干扰增大以及边缘周围图像芯片上较宽的不可用区域。另一个缺点是在不同的窗玻璃倾斜度下产生的，不同的倾斜度导致图像芯片上面的下雨传感器探测区域与窗玻璃上对应的下雨传感器表面之间不同的光程。此外，为了确保清晰的光学成像，必须针对各种安装情况的变化，对光学元件的厚度进行调整。为了在夜间也能够识别雨滴，在W02010/072198A1中建议，通过耦合元件将光耦入挡风玻璃，并通过全反射使其射入窗玻璃。通过一个耦出元件，将全反射光在摄像机方向耦出。如果水滴在挡风玻璃上，一部分光将被耦出，并且不再完全反射到耦出元件。在此，也再次产生不利影响，必须针对各窗玻璃倾斜度的变化，对集成摄像机照明装置进行机械调整和匹配。在US7, 259，367B2中，同样建议借助摄像机进行雨水感应。它通过挡风玻璃提供了摄像机视角的穿透窗口的大面积照明。该摄像机几乎聚焦于无穷处，因此可同时用于驾驶员辅助应用。由于在远程区域成像，雨滴只能作为图像干扰被察觉到。通过借助像素时钟同步脉冲或调制的光所拍摄图像的复杂的差值测量来探测这些干扰。然而，从模拟计算和测量中显示，在这类照明装置中，雨滴上只有极小部分的光被反射回摄像机。这一情况导致了糟糕的信噪比，并由此造成雨水识别的不可靠。
技术实现思路
本专利技术的任务是，克服现有技术下已知装置和方法的上述缺点。这一任务通过一种包括摄像机和照明光源来识别雨水的装置完成。摄像机布置在窗玻璃后面，尤其是在车辆的内部，例如挡风玻璃后面，并聚焦于窗玻璃前方的远程区域。摄像机优选包含一个聚焦透镜和一个图像传感器，例如:C⑶或CMOS传感器。用于产生至少一个对准窗玻璃的光束的照明光源，至少将一束光射向窗玻璃，以使至少一个从窗玻璃外侧反射的光束(或射在玻璃上的部分光束)抵达摄像机。照明光源可是一个或多个发光二极管(LED)或光带。可以由摄像机测量抵达摄像机的该至少一个光束的光量。本专利技术说明了一种通过车载摄像机、特别是驾驶员辅助摄像机检测雨水的简单、可靠的方法。因为基本上只需测量一个光量，所以无需复杂的图像处理算法。通过有效照明，这类装置相对容易受到外部干扰，如受太阳反射和投射阴影的影响。例如，在多光束照明光源下，可通过外部挡风玻璃所有光反射(在图像传感器上)的光量减少、和/或通过受影响的光反射数量，来测定雨量。在一种优选实施方式中，照明光源所产生光束的入射角设置如下，S卩如果玻璃外侧上没有雨水，抵达玻璃外侧的光束(部分)其反射部分大于从玻璃中出射部分。根据一种有利实施方式，该设备包括分析单元，该分析单元通过在玻璃外侧上反射的光束的所测量的光量来确定玻璃外侧是否有雨水，如果有雨水，则确定有多少雨水。用于测定雨水的分析单元优先将在玻璃外侧上反射的光束的所测量的光量与一个阈值加以比较。该阈值尤其可根据照明强度的变化，和/或摄像机灵敏度的变化进行调整，例如在干燥玻璃上定期校准。另外，也可使用多个阈值。分析单元可有利地确定，摄像机图像传感器所测量的、在玻璃外侧上反射的光束的光值的时间变化。为此，可用摄像机拍摄一系列图像。在一种优选实施方式中，照明光源至少将一束光射向玻璃，以使从玻璃内外侧反射的光束作为至少两个空间分离的光束抵达摄像机。在此情况下，至少两个抵达摄像机的光束的光量可由摄像机测量。(直接)在玻璃内侧上反射、抵达摄像机的光束，此时优选用作参考信号，因为无论玻璃外侧有没有雨滴，该光束的光量保持恒定。采用这里所建议的照明装置探测方式不必依靠摄像机，而是可通过使用各种能测定两个空间分离的光束光量的光学传感器进行测量。相对于传统的二极管下雨传感器，这里介绍的检测方式依据是，无需耦入光学系统，同时存在一个用于比较测量的参考光束。优选方式是，将摄像机用于一个或多个其它基于分析远程范围对焦成像的驾驶员辅助功能。根据本专利技术的一个有利实施方式，照明光源在结构上集成在摄像机或其壳体中。在此，照明光源可优选设置在壳体内部摄像机遮盖板或观察锥(Sichttrichter)下面。在这种情况下，照明光源有利于产生红外波长范围的光，并且遮盖板至少在位于照明光源上方或照明光源照射方向的部分区域，在红外波长范围是透光的。在此情况下，照明光源可尤其是设置在电路载体或摄像机的电路板上。照明光源优选只产生例如在(近)红外波长范围内、具有在特定波长范围内波长的光。在摄像机光路中，第一光谱滤波器被设置在至少两个空间分离的反射光束从中通过的区域内。第一光谱滤波器使具有在此特定波长范围内波长的光至少尽可能大范围穿透匕如:红外线透光装置)。第二光谱滤波器有利地被设置在至少两个空间分离的反射光束未从中通过的光路范围内，其中第二光谱滤波器阻止具有特定波长范围内波长的光(例如，红外光阻波装置)。第一个或两个光谱滤波器优选可被直接安装在摄像机图像传感器的像素上。在一种有利的实施例中，照明光源产生会聚的光束。照明光源所产生的光束优选可借助光导体如光导纤维射向玻璃。此外，本专利技术还涉及一种用于识别玻璃外侧雨水的方法。这方面的前提也是布置在玻璃后面、聚焦玻璃前远程区域的摄像机，以及一个照明光源，其产生至少一个射向玻璃的光束。该光源将该至少一个光束射向玻璃，以使得至少一个从玻璃外侧反射的光束抵达摄像机。使用摄像机可测量该至少一个从玻璃外侧反射的光束的光量。通过对该至少一个从玻璃外侧反射的光束光量的分析，可确定玻璃外侧的雨水。一个用于识别玻璃外侧雨水的本专利技术设备优选使用方法。首先，在照明光源关闭时，用摄像机拍摄第一图像。随后，在照明光源接通时，拍摄第二图像。这样，由第二张和第一张图像形成差分图像。在差分图像中，分析所述至少一个在玻璃外侧上反射的光束的光量，从而检测玻璃外侧上的雨水。在一种可见光作为照明的有利应用方式中，必须确保交通参与者不受可见光的干扰。为此，建议使用一个短的、与外部光亮强度相匹配的可见光脉冲。下雨传感器图像只需很短的曝光时间和拍照时间，对驾驶员辅助功能没有什么影响。如果直视此照明，此类光脉冲只有在日光下才能看到。夜间只需很少的光线进行雨水检测。在此，强度可以相应地减弱，使得光线在夜间也不会形成干扰作用。光照强度的一种优选匹配(不取决于所使用的波长范围)还有另一个优点。下雨传感器的光反射在白天也清晰可见，并在夜间避免图像处于饱和状态而阻止定量分析。照明可有利地通过例如串联排列的各个发光二极管来加以实现。也可用光带进行替代。在此情况下，优选确保例如小于±20°的充分定向反射特征。附图说明下文中，将通过附图和实施例对本专利技术做进一步说明。其中，图1示意性地示出了一种具有干燥玻璃情况下的光路的照明光源和摄像机的可能布置的基本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.30 DE 102010052968.01.用于识别雨水(4)的装置包括: -布置在玻璃(2)后面的摄像机(1)，其中摄像机聚焦于位于玻璃(2)前方的远程区域， -照明光源(3)，用于产生射向玻璃的至少一个光束(h;n)，其中照明光源(3)将所述至少一个光束(h ；n)如此射向玻璃(2)，使得至少一个从玻璃(2)外侧(2.2)反射的光束(r2 ；r2’)抵达摄像机(1)，并且能够由摄像机(I)测量抵达摄像机(I)的该至少一个光束(r2;r2’)的光量。2.如权利要求1所述的装置，其中设置由照明光源(3)产生的光束(h;n)的入射角，使得如果玻璃(2)外侧(2.2)上没有雨水(4)，则抵达玻璃(2)外侧(2.2)的光束(tl)中发生反射的部分大于从玻璃出射的部分(t2)。3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述装置包括分析单元，该分析单元通过在玻璃(2)外侧(2.2)上反射的光束(r2 ;r2’ )的所测量的光量来确定玻璃(2)外侧(2.2)是否有雨水(4)。4.根据权利要求3所述的装置，其中分析单元将在玻璃(2)外侧(2.2)上反射的光束(r2;r2’)的所测量的光量与一个阈值作比较。5.如权利要求3或4所述的装置，其中分析单元测定由摄像机(I)的图像传感器(5)所测量的在玻璃(2)外侧(2.2)上反射的光束(r2 ;r2’)的光值随时间的变化。6.如上述权利要求之一所述的装置，其中照明光源(3)将所述至少一个光束(h;n)如此射向玻璃(2)，使得从玻璃内侧(2.1)和外侧(2.2)反射的光束(rI ;r2或r2’)作为至少两个空间分离的光束( rl ;r2或r2’)抵达摄像机(1)，并且能够由摄像机(I)测量抵达摄像机(I)的该至少两个光 束(rl ;r2或r2’)的光量。7.如上述权利要求之一所述的装置，其中照明光源(3)在结构上集成在摄像机(I)的壳体中。8.如权利要求7所述的装置，其中照明光源(3)被布置在摄像机(I)的遮盖板(11)的下方。9.如权利要求8所述的装置，其中照明光源(3)产生红外波长范围内的光，并且遮盖板(11)至少在位于照明光源(3 )上方的部分区域中在红外波长范围是可透光的。10....
【专利技术属性】
技术研发人员：D·克勒克尔，R·希夫库拉，
申请(专利权)人：康蒂特米克微电子有限公司，
类型：
国别省市：
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