CN102271977A - 用于检测车窗的车窗状态的摄像机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测车窗(1)的车窗状态的摄像机装置(16，16’)，所述摄像机装置至少具有：摄像机(2)，其具有用于检测从车辆周围环境发出的第一辐射(6)以及用于输出图像信号(S1)的图像传感器(4)；和辐射源(3)，其用于发出第二光辐射(7)，其中，可通过所述图像传感器(4)根据车窗状态检测所发出的第二光辐射(7)的至少一部分，根据本发明提出，摄像机装置(16)如此设置，使得可由所述图像信号(S1)确定所述车窗(1)的车窗状态，所述图像信号(S1)由所述图像传感器(4)在通过所述第二光辐射(7)不同地照射所述车窗(1)时的测量中发出。为此优选设有一种用于接收图像信号(S1)以及确定车窗状态的分析处理单元(10)，所述分析处理单元(10)从由图像传感器(4)在测量中发出的图像信号(S1)中确定车窗(1)的车窗状态。在此，尤其是可以在开启和关闭辐射源(3)的情况下进行测量。

Description

用于检测车窗的车窗状态的摄像机装置
技术领域
本发明涉及一种用于检测车窗的车窗状态的摄像机装置。补充地，设有一种具有所述摄像机装置的车辆以及一种用于求得车窗的状态的方法。
背景技术
用于透过车辆的、尤其是机动车的车窗来检测车辆周围环境的摄像机装置尤其是用在驾驶员辅助系统中，例如用在夜视系统的范围内或者用作警告系统。为此，这样的摄像机装置被构造为尤其可以检测机动车前方在行驶方向上的空间。
此外，使用这样的摄像机装置用于次要功能、尤其是用于求得车窗的车窗状态是已知的。在DE 10 2004 015 040 A1中示出了一种这样的用于透过车窗检测车辆周围环境的摄像机装置，所述摄像机装置除主要功能、如夜视支持和/或车道偏离警告和/或交通标志识别和/或倒车辅助外还提供雨水传感器形式的次要功能。为此，所述摄像机装置具有辐射源，其中，由所述辐射源发出的光辐射首先可耦合输入到车窗中并且然后耦合输出，其中，所述光辐射的耦合输出部分可由所述摄像机装置的摄像机的图像传感器检测到。由辐射源发出的辐射被如此耦合输入到车窗中，使得所述辐射在车窗的未润湿状态下在车窗的内部全反射到耦合输出的位置。在车窗被雨水润湿的情况下，所述耦合输入的辐射的全反射部分减少。根据由辐射源发出的辐射的通过这种方式减小的强度，可以借助于所述摄像机装置求得车窗的润湿程度。为了辐射源不干扰借助同一图像传感器执行的车辆周围环境检测，图像传感器划分成用于检测车辆周围环境的第一子区域和用于检测由辐射源发出的辐射的第二子区域，其中，通过使用光阑防止这些区域的重叠。
DE 102 01 522 A1公开了用于透过车窗检测车辆周围环境的另一摄像机装置。除主要功能、如检测对象以外，所述摄像机装置还包括次要功能、如例如通过车窗上的雨滴检测视野妨碍。所述摄像机装置具有聚焦到外部区域上的摄像机。通过测量借助于摄像机的图像传感器检测的图像的模糊来求得所述视野妨碍。在车辆周围环境过少地包含对比度的情况下，例如在夜间，可以短时间地开启车窗照明。于是，可由照射光的散射探测视野妨碍。如果探测到视野妨碍，则可以采取适当的措施，例如开启车窗雨刷器或开启车窗加热装置。
发明内容
因此，根据本发明在借助由辐射源发出的第二光辐射的不同照射的情况下接收和分析图像传感器的测量。尤其是，可以在开启辐射源的情况下、即在通过第二辐射进行照射的情况下接收第一测量，并且在关闭的或在强度方面减小的第二辐射的情况下接收第二测量，并且将图像传感器的图像信号相互比较。在两种测量中，有利地补充接收车辆周围环境的第一光辐射，从而图像信号获得两个辐射的信息。
由于损坏、由于污染或者由于覆盖、尤其是由于雨水润湿，使车窗的车窗状态改变。如果在这样改变的状态下通过辐射源以第二光辐射照射车窗，则这导致借助图像传感器摄取的图像的改变，其中，所述图像与在以更小强度或者根本不用第二光辐射照射车窗的情况下的图像相比含有附加的信息。尤其是通过在第一状态中或在第一测量中发出的图像信号与在第二状态中或在第二测量中发出的图像信号的比较，可以求得车窗的车窗状态，例如车窗通过雨水润湿的强度。例如可以通过摄像机装置的分析处理单元进行这些图像信息的比较。如此求得的车窗状态可以用于措施的引导，例如开启车窗雨刷器。
本发明的一个有利的改进方案规定：借助于图像传感器的至少一个子区域可共同检测第一光辐射和第二光辐射。优选地，借助整个图像传感器可共同检测第一光辐射和第二光辐射。因此，可以充分利用整个图像传感器来检测车辆环境以及用于求得车窗状态。
为了确保借助图像传感器摄取的车辆环境的图像信息不受辐射源的第二光辐射干扰，优选地不在图像传感器的每个图像摄取循环周期中激活辐射源，而是例如仅仅在每第n个图像摄取循环周期中激活辐射源。尤其是可以根据情况匹配通过第二光辐射照射车窗的频率、持续时间和/或亮度，例如根据外部光照度来选择。因此，在夜间，可以比白天更频繁地激活辐射源，以便在白天确保车辆环境的高图像检测率。
本发明的另一有利的改进方案规定：在不存在第二光辐射的情况下曝光图像传感器的第一子区域，并且借助第二光辐射曝光图像传感器的第二子区域。例如，可以在图像传感器的第一子区域的曝光结束时才开启辐射源。借助第一光辐射和第二光辐射共同曝光图像传感器的第二子区域。这样的图像检测尤其是可用于能够实现像素/像点的在时间上错开的曝光的图像传感器。
附图说明
图1示出第一实施方式的摄像机装置的剖面图；以及
图2示出第二实施方式的摄像机装置的剖面图。
在附图中，相同或彼此相应的组件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性地示出用于检测车窗的车窗状态的摄像机装置16的第一实施方式。
摄像机装置16包括具有仅仅简略示出的摄像机壳体11的摄像机2，所述摄像机2在未详细示出的车辆的车辆内部空间中设置在车窗1、在此为挡风玻璃上。摄像机2包括图像传感器4和设置在图像传感器4前面的、在此通过透镜表示的摄像机光学器件12。图像传感器4是基于半导体构造的，尤其是构造为CMOS传感器或CCD传感器，并且输出图像信号S1。
此外，摄像机装置16具有用于接收和分析处理图像信号S1的分析处理单元10。摄像机2被如此设置，使得由车辆周围环境产生的第一光辐射6可通过车窗1并且通过摄像机光学器件12由图像传感器4检测。摄像机光学器件12的焦点优选位于无穷远，从而车辆周围环境在保证足够的景深的情况下清晰地在图像传感器4上成像。
此外，摄像机装置16包括用于发出第二光辐射7的辐射源3。辐射源3例如具有一个或多个LED并且被如此设置在摄像机壳体11内或摄像机壳体11上，使得车窗1的至少一个区段A可由第二光辐射7照射，但是例如借助屏蔽元件13来防止第二光辐射7直接照射摄像机光学器件12和图像传感器4。车窗1的可借助辐射源3照射的区段A位于摄像机光学器件12的检测范围内，使得第二光辐射7的一部分可通过照射车窗1的区段A间接地由图像传感器4检测。在所述实施例中照射车窗1的足够大的区段A，使得借助于整个图像传感器4可共同检测第一光辐射6以及第二光辐射7的一部分，其中，第二光辐射7的由图像传感器4检测的份额取决于外部或位于外部的车窗表面9的状态。
如果车窗1受到污染，例如车窗表面9上的雨水滴8位于区段A的范围内，则所述污染尤其是通过散射、反射和/或折射导致光辐射7的改变的光路和/或改变的光谱。因此，在通过辐射源3照射的状态下由图像传感器4发出的图像信号S1与在车窗1未受污染并且未通过雨水润湿的车窗1状态下所接收的图像信号S1不同。在附图中，清楚起见，省略了第二光辐射7的经散射或在界面上经反射的份额的示图。
辐射源3例如由分析处理单元10通过控制信号S2来控制。在此，根据本发明尤其是可以调节辐射源3的至少两个状态，在所述至少两个状态中辐射源3发出不同的两个辐射7，也就是说，两个辐射7尤其是在强度方面具有差别，但是替代地或附加地在光谱组成和/或角度分布和/或极性方面具有差别。在这两个状态下，分别借助摄像机2实施测量，并且由分析处理单元10接收和分析处理摄像机2的图像信号S1。在此，重要的是所获取的图像信号S1与不同的测量的对应；在此，辐射源3也可以由另一控制单元通过控制信号S2来控制，并且分析处理单元从所述控制单元获得用于同步的相应信号；在这种情况下，另一控制单元与实施分析处理或评估的装置的组合对应于图1、2中所示的分析处理单元10。
尤其是可以在辐射源3激活的情况下、即以被照射的区段A实施第一测量，并且在不照射区段A的情况下、尤其是在辐射源3关断的情况下实施第二测量。对于在通过第二光辐射7照射车窗1的区段A的情况下的第一测量，在每第n个图像摄取循环周期中在整个图像摄取循环周期上开启辐射源3，也就是说，输出(至少)一帧，其中，n是＞1、优选大于10的数。在其余的图像摄取循环周期中，禁用辐射源3。因此，每第n个图像或帧的图像信号S1包括再现第一和第二光辐射6、7的叠加的图像信息。其余的图像包括在不存在第二光辐射7的情况下基于第一光辐射6的图像信号S1中的图像信息，即在没有通过第二光辐射7造成的干扰的情况下再现车辆周围环境。
此外，可以根据情况来匹配通过第二光辐射7照射车窗1的频率、亮度和/或持续时间。因此，例如可以根据车辆周围环境的光照度来提高或降低在通过第二光辐射7照射车窗1时摄取图像的速率。此外，可以在激活辐射源3的情况下相继地摄取多个图像。这些措施尤其是在光照度差的情况下、例如在夜间是有利的，其中，可以争取在没有由第二光辐射7造成的干扰的情况下再现车辆周围环境的图像的较小图像速率。辐射源3的亮度的变化是有利的，以便考虑第一光辐射6的亮度的变化，例如以便为了有利的分析处理而实现第一光辐射6与第二光辐射7的可识别的叠加，但避免过度辐射。
在一种替代的实施方式中，不是在整个图像摄取循环周期上、而是在仅仅一个时间段上激活辐射源3，由此导致：借助第一光辐射6和第二光辐射7曝光图像传感器4的第一子区域，而在不存在第二光辐射7的情况下曝光第二子区域。对此，图像传感器4被构造成在时间上错开地曝光或读取像点/像素的图像传感器4。这样的借助图像传感器4摄取的单个图像因此含有如下图像信息：所述图像信息不仅基于不存在第二光辐射7的情况下的第一光辐射6，而且基于与第二光辐射7叠加的第一光辐射6。为了检测车辆周围环境，可以分析处理没有受第二光辐射7影响的图像信息。为了例如如以上所述那样通过与在禁用车窗1的照射时的图像信息的比较来确定车窗状态，可以确定其他图像信息。
图2以示意图示出根据本发明的摄像机装置16’的第二实施例，所述摄像机装置16’具有用于检测车窗1的车窗状态的摄像机2’。根据第二实施例的摄像机装置16’在基本要点方面相应于在图1中示出的摄像机装置16’的第一实施例，其中，以下仅仅深入探讨区别。与第一实施方式不同，第二摄像机装置16’除摄像机光学器件12外还具有摄像机附加光学器件，所述摄像机附加光学器件的焦点位于车窗1的区段A的范围内，使得区段A在图像传感器4上清晰地成像。摄像机附加光学器件包括凹面镜14和偏转镜15。凹面镜14位于摄像机光学器件12的检测范围内。此外，使车窗1的可借助辐射源3照射的区段A在图像传感器4的第二子区域5b上成像，其中，构成子区域5a的其余图像传感器4不可通过第二光辐射7照射。替代地，第二摄像机装置可以与第一摄像机装置类似地如此构造，使得为了检测第一光辐射6和第二光辐射7而检测整个图像传感器4。车窗1的区段A的聚焦尤其是能够实现车窗1上的细节的分析，例如划痕的检测。可以与摄像机装置16的第一实施例类似地实施图像摄取和分析处理。替代地，摄像机光学附加器件也可以由其他光学元件构成或者包括其他光学元件、例如透镜或光栅。

Claims (15)

1.用于检测车窗(1)的车窗状态的摄像机装置(16，16’)，所述摄像机装置至少具有：
摄像机(2，2’)，其具有用于检测从车辆周围环境发出的第一辐射(6)以及用于输出图像信号(S1)的图像传感器(4)；和
辐射源(3)，其用于发出第二光辐射(7)，其中，可通过所述图像传感器(4)根据车窗状态检测所发出的第二光辐射(7)的至少一部分；
其特征在于，
摄像机装置(16，16’)被如此设置，使得可由所述图像信号(S1)确定所述车窗(1)的车窗状态，所述图像信号(S1)由所述图像传感器(4)在通过所述第二光辐射(7)不同地照射所述车窗(1)时的测量中发出。
2.根据权利要求1所述的摄像机装置，其特征在于，所述摄像机装置具有分析处理单元(10)，所述分析处理单元用于接收所述图像信号(S1)以及求得车窗状态，其中，所述分析处理单元(10)由所述图像信号(S1)确定所述车窗(1)的车窗状态，所述图像信号(S1)由所述图像传感器(4)在通过所述第二光辐射(7)不同地照射所述车窗(1)时的测量中发出。
3.根据权利要求2所述的摄像机装置，其特征在于，所述分析处理单元(10)从所述图像传感器(4)接收来自至少一个第一测量和第二测量的图像信号(S1)，在这些测量中，所述辐射源(3)发出具有不同强度和/或不同光谱组成和/或不同辐射特性和/或不同极性的第二光辐射。
4.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其特征在于，借助于所述图像传感器(4)的至少一个子区域(5b)可共同检测所述第一光辐射(6)和所述第二光辐射(7)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其特征在于，所述摄像机装置被如此设置，使得所述第二光辐射(7)的至少一部分在通过所述图像传感器(4)检测前局部地穿过所述车窗(1)的内部传导。
6.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其特征在于，所述辐射源(3)被如此设置，使得所述第二光辐射(7)在这样的角度范围内入射到所述车窗(1)中，使得在未润湿的车窗状态下在所述车窗(1)内所述第二光辐射(7)的至少一部分不被全反射。
7.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其中，所述辐射源(3)被如此设置，使得所述车窗(1)可从车辆内部空间由所述第二光辐射(7)照射。
8.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其特征在于，所述摄像机装置被如此设置，使得在至少一个图像摄取循环周期内在不存在所述第二光辐射(7)的情况下以所述第一光辐射(6)曝光所述图像传感器(4)的至少一个子区域，并且在时间上与此错开地借助所述第一光辐射(6)和所述第二光辐射(7)曝光所述图像传感器(4)的至少一个子区域。
9.根据权利要求8所述的摄像机装置，其特征在于，在所述图像摄取循环周期内，所述图像传感器(4)的第一子区域和第二子区域被构造用于在时间上彼此错开地进行曝光，其中，在不存在所述第二光辐射(7)的情况下所述第一子区域被曝光，而在存在所述第二光辐射(7)的情况下所述第二子区域被曝光。
10.根据权利要求8所述的摄像机装置，其特征在于，在一个第一图像摄取循环周期内，在不存在所述第二光辐射(7)的情况下所述图像传感器(4)被曝光，并且在一个第二图像摄取循环周期内，在存在所述第二光辐射(7)的情况下所述图像传感器(4)被曝光。
11.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其特征在于，所述摄像机装置被如此设置，使得根据情况、尤其是根据所述车辆周围环境的光照度来匹配通过所述第二光辐射(7)照射所述车窗(1)的频率、持续时间和/或亮度。
12.根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置，其特征在于，所述摄像机装置被如此设置，使得所述车窗(1)的至少一个可借助所述第二光辐射(7)照射的区段(A)可在所述图像传感器(4)上清晰地成像。
13.根据权利要求12所述的摄像机装置，其特征在于，所述摄像机装置除摄像机光学器件(12)外还具有附加光学器件，所述附加光学器件的焦点位于所述车窗(1)的所述区段(A)的范围内。
14.具有车窗(1)和根据以上权利要求中任一项所述的摄像机装置的车辆，其中，所述摄像机装置设置或安装在所述车窗(1)上。
15.用于求得车窗的状态的方法，其中，由图像传感器(4)检测车辆周围环境的穿过车窗(1)的第一光辐射(6)，由一辐射源如此发出第二光辐射(7)，使得通过所述图像传感器(4)根据车窗状态可检测所发出的第二光辐射(7)的至少一部分；
其特征在于，
在通过所述第二光辐射(7)不同地照射所述车窗(1)的情况下实施所述图像传感器(4)的至少两个测量；以及
由所述图像传感器(4)的在所述测量中发出的图像信号(S1)确定所述车窗(1)的车窗状态。
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