CN104471474A - 清洁装置、清洁方法及成像装置 - Google Patents

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Abstract

确定单元31确定通过使用成像光学系统21由成像单元22生成的成像的图像中的异物的图像区域。设置单元32基于确定结果来设置被喷射到异物的空气的压力、喷射时间、喷射方向、通过组合以上各项获得的喷射模式等等。异物去除处理单元33基于所述设置单元32的设置由空气喷射调整单元331来调整空气喷射，并且从空气喷射单元332向成像光学系统21喷射，从而去除附着到成像光学系统21上的异物。根据异物的附着条件来喷射空气，从而可以最优地去除附着到成像光学系统的异物。

Description

清洁装置、清洁方法及成像装置
技术领域
本技术涉及清洁装置、清洁方法及成像装置，并且使得能够最优去除附着于该成像装置的镜头的异物(foreign material)。
背景技术
传统地，成像装置被安装在诸如汽车的车辆上，以在驾驶等中使用该成像装置拍摄的图像。例如，对从驾驶座难以看到的地方成像，使得驾驶员通过使用车载监视器(in-vehicle monitor)等可以容易地对障碍等进行识别。此外，在车身的前面的区域被连续地成像，以基于所成像的图像来避免事故或者在事故发生时验证情况。此外，还存在成像装置被安装在外部，并且该成像装置所拍摄的图像被用作犯罪的证据信息的情况。
当成像装置被安装在户外或者车辆之外时，该成像装置暴露在空气中，并且诸如液滴(droplet)和灰尘的异物附着到镜头部分等，由此使得该成像装置的视野变窄或者使所成像的图像产生模糊(blurring)等。因此，在专利文献1中，基于成像装置所拍摄的图像来确定异物或液滴是否附着到镜头上，从而驱动擦拭物(wiper)。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP 2010-81273A
发明内容
本发明所解决的技术问题
在专利文献1中，根据诸如液滴的异物是否附着而驱动擦拭物，从而执行对异物的去除处理。因此，可能存在根据异物的附着条件的去除处理不是最优的情况。
因此，本技术的目的是提供能够最优地去除附着于成像光学系统的异物的清洁装置、清洁方法和成像装置。
解决问题的技术方案
本技术的第一方面是一种清洁装置，其包括：
确定单元，配置来确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件；
设置单元，配置来基于确定单元的确定结果来设置异物去除操作；以及
异物去除处理单元，配置来基于设置单元的设置来执行所述异物去除操作。
在这个技术中，确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件，并且基于确定结果来设置异物去除操作。例如，确定通过使用成像光学系统生成的成像的图像中的异物的图像区域，并且基于确定结果来设置喷射(inject)到所述异物的气体的压力、喷射时间和喷射方向、由组合以上各项而获得的喷射模式(injection pattern)等等。基于所述确定结果来设置施加到异物所附着的表面上的振动的频率、振幅、波形和振动时间、通过组合以上各项而获得的振动模式等等。向异物喷射气体并且对异物所附着的表面施加振动，并且基于这样的基于确定结果的设置来执行异物去除操作。通过对在成像光学系统中的异物所附着的表面给予防水属性(water-repellent property)，能够容易地确定和去除所附着的异物。
本技术的第二方面是
一种清洁方法，其包括：
确定附着到成像装置的镜头上的异物的附着条件的步骤；
基于附着条件的确定结果来设置异物去除操作的步骤；以及
基于设置来执行所述异物去除操作的步骤。
本技术的第三方面是
一种成像装置，其包括：
成像光学系统；
成像单元，配置来根据由所述成像光学系统形成的光学图像来生成成像的图像的图像信号；
确定单元，配置来基于由成像单元所生成的成像的图像的图像信号来确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件；
设置单元，配置来基于确定单元的确定结果来设置异物去除操作；以及
异物去除处理单元，配置来基于设置单元的设置来执行异物去除操作。
本发明的技术效果
根据这个技术，确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件，基于确定结果来设置异物去除操作，并且基于所述设置来执行异物去除操作。因此，变得可以最优地去除附着到成像光学系统上的异物。与此同时，在这个说明书所述的效果仅仅是说明性的，并且效果并不限于此，并可能存在附加的效果。
附图说明
图1是示出第一实施例的配置的视图。
图2是示出第一实施例的清洁操作的流程图。
图3是示出根据异物的附着条件的空气喷射操作的视图。
图4是示出第二实施例的配置的视图。
图5是示出第二实施例的清洁操作的流程图。
图6是示出根据异物的附着条件的振动喷射操作的视图。
具体实施方式
本技术的具体实施方式在下文中描述。注意到，该描述按以下顺序给出。
1.第一实施例
1-1.第一实施例的配置
1-2.第一实施例的清洁操作
2.第二实施例
2-1.第二实施例的配置
2-2.第二实施例的清洁操作
<1.第一实施例>
在第一实施例中描述诸如空气的气体被喷射以去除异物的情况。
[1-1.第一实施例的配置]
图1示出本技术的第一实施例的配置。成像装置10包括成像光学系统21、成像单元22、图像处理单元23、显示单元24、确定单元31、设置单元32以及异物去除处理单元33。
由成像镜头等等形成的成像光学系统21在成像单元22的成像表面上形成对象的光学图像。
成像单元22由诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的成像器件形成。成像器件执行光电转换处理，以将由成像光学系统21在成像表面上形成的光学图像转换为电信号。成像单元22执行例如CDS(correlated double sampling，相关双采样)、增益调整的噪声去除处理，以将该电信号的电平设置为期望的信号电平，并对由成像器件生成的电信号执行A/D转换处理等等。成像单元22输出成像的图像的数字图像信号到图像处理单元23。
图像处理单元23对从成像单元22输出的数字图像信号执行相机信号处理等等。例如，图像处理单元23对图像信号执行例如伽马校正和拐点校正、颜色校正处理、轮廓强调处理之类的非线性处理。图像处理单元23输出处理的图像信号到显示单元24和确定单元31。
显示单元24基于从图像处理单元23输出的图像信号来显示成像的图像。
确定单元31确定附着到成像光学系统21的前表面的异物的附着条件。确定单元31基于成像的图像的图像信号来提取成像的物体的轮廓，从而确定所提取的轮廓是否与异物的轮廓相对应。例如，确定单元31预先存储可能是附着到成像光学系统21上的液滴的轮廓的尺寸，并将所提取的轮廓的尺寸与所存储的轮廓的尺寸进行比较，从而确定小于所存储的轮廓的轮廓为液滴的轮廓。确定单元31不仅可以基于物体的轮廓的尺寸来确定异物，还可以基于以下各项来确定：轮廓的形状、亮度和颜色、图像的模糊和失真等等来确定异物。确定单元31将指示所确定的异物的图像区域(region)尺寸的信息，作为确定结果输出到设置单元32。例如，可以通过在被确定为液滴的区域中对像素的数目进行计数(counting)来计算该区域的尺寸，或者通过圆形来近似(approximating)区域从而使用根据该圆形的直径(半径或直径)计算的范围(area)。同时，可以通过对异物所附着的表面给予防水属性，来使得液滴的区域更近似于圆形，由此准确地和容易地计算该区域尺寸并确定异物。通过对异物所附着的表面给予防水属性，去除液滴变得容易。此外，当多个异物的图像区域被确定时，确定单元31可以将所确定的区域相加以获得异物的图像区域尺寸。
设置单元32基于确定单元31的确定结果来设置异物去除操作。当异物去除处理单元33喷射空气以执行异物去除操作时，设置单元32设置将喷射的空气的压力和/或喷射时间等等，并向异物去除处理单元33输出设置信息。
异物去除处理单元33包括空气喷射调整单元331和空气喷射单元332。空气喷射调整单元331允许空气喷射单元332以由从设置单元32提供的设置信息所指示压力和/或喷射时间等来喷射空气，从而去除附着在成像光学系统21的前表面上的异物。
[1-2.第一实施例的清洁操作]
图2是示出第一实施例的清洁操作的流程图。在步骤ST1，确定单元31确定成像的图像中的异物的图像区域。确定单元31通过使用从图像处理单元23提供的图像信号来确定异物的图像区域。例如，确定单元31提取轮廓并基于所提取的轮廓的尺寸来确定液滴等等。与此同时，确定单元31还可以基于轮廓的形状、亮度和颜色、图像的模糊和失真等等来确定异物。确定单元31确定异物的图像区域并转到步骤ST2。
在步骤ST2，确定单元31确定异物的图像区域是否被包括在成像的图像中。确定单元31在包括异物的图像区域时转到步骤ST3，并在不被包括异物的图像区域时返回步骤ST1。
在步骤ST3，确定单元31计算异物的图像区域的尺寸。确定单元31计算(例如异物的图像区域中的像素的数目的)异物的图像区域的尺寸并转到步骤ST4。
在步骤ST4，设置单元32配置空气喷射设置。在步骤ST3，设置单元32基于所计算的区域尺寸来设置将被喷射的空气的压力和/或喷射时间。例如，随着区域尺寸变大，压力增大或者喷射时间变长，使得可以更可靠地去除异物。设置单元32以这个方式来配置喷射设置并转到步骤ST5。
在步骤ST5，异物去除处理单元33执行异物的去除处理。异物去除处理单元33基于在步骤ST4处的空气喷射设置来向异物喷射空气从而去除附着的异物，并且转到步骤ST6。
在步骤ST6，成像装置11确定操作是否结束。例如，当成像装置11被安装在例如汽车的车辆上时，成像装置11在驾驶结束时确定操作结束，从而结束清洁操作。在驾驶期间，成像装置11确定操作没有结束并返还步骤ST1。
以这种方式，通过根据异物的附着条件来调整将被喷射的空气的压力和/或喷射时间，可以在不浪费的情况下有效地去除异物。
图3示出根据异物的附着条件的空气喷射操作。当根据异物的附着条件来调整将被喷射的空气的压力时，设置单元32随着异物的图像区域尺寸变大而增加压力。例如，设置单元32参照异物的图像区域尺寸(图像区域的范围)来线性地改变压力。因此，当异物的图像区域尺寸很小时，如图3A中所示空气的压力被设置得很低，而随着异物的图像区域尺寸变大如图3B中所示空气的压力被设置得更高。
当根据异物的附着条件来调整将被喷射的空气的喷射时间时，设置单元32随着异物的图像区域尺寸变大而延长喷射时间。因此，当异物的图像区域尺寸很小时，如图3C中所示的空气喷射时间被设置得很短，而随着异物的图像区域尺寸变大如图3D中所示的空气喷射时间被设置得更长。
此外，还可以根据异物的附着条件来切换(switch)通过组合空气的压力和喷射时间而获得的喷射模式。例如，当异物的图像区域尺寸很小时，图3E中所示的喷射模式被使用，而当异物的图像区域尺寸很大时，如图3F中所示的喷射模式被使用。如果在喷射的初始阶段压力被设置得很高而之后减少，则异物更有效地被去除。以这种方式，通过根据异物的附着条件来切换喷射模式，可以在不浪费的情况下更有效地去除异物。同时，图3E和图3F中的喷射模式仅仅是说明性的，并且喷射模式不限于附图中所示的那些。
在其中空气的喷射方向可以被控制的配置中，可以根据异物的附着条件来设置空气的喷射方向以及针对每个喷射方向的压力和喷射时间。例如，当可以改变空气的喷射方向的喷嘴被使用时，或者当具有不同空气的喷射方向的多个喷嘴被提供时，例如，可以根据异物的附着条件来设置包括空气的喷射方向的喷射模式从而切换喷射模式。
在这种情况下，可以将异物的图像区域划分为多个区域，并针对每个区域设置喷射模式或者针对所确定的异物中的每一个设置喷射模式。例如通过以这种方式的设置，可以从最接近附着的异物的喷嘴喷射空气从而去除该异物。还可以通过以下方式来去除无法通过来自最接近异物的喷嘴的空气去除的异物：从那以后，通过从另一方向喷射的空气和通过从另一喷嘴喷射空气。
<2.第二实施例>
将振动施加到异物所附着的表面以去除异物的情况在第二实施例中描述。
[2-1.第二实施例的配置]
图4示出本技术的第二实施例的配置。成像装置10包括成像光学系统21、成像单元22、图像处理单元23、显示单元24、确定单元31、设置单元35以及异物去除处理单元36。
由成像镜头等等形成的成像光学系统21在成像单元22的成像表面上形成对象的光学图像。
成像单元22由诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的成像器件形成。该成像器件执行光电转换处理，从而将由成像光学系统21在成像表面上形成的光学图像转换为电信号。成像单元22执行例如CDS(相关双采样)、增益调整的噪声去除处理以将该电信号的电平设置为期望的信号电平，并对由成像器件生成的电信号执行A/D转换处理等等。成像单元22输出成像的图像的数字图像信号到图像处理单元23。
图像处理单元23对从成像单元22输出的数字图像信号执行相机信号处理等等。例如，图像处理单元23对该图像信号执行例如伽马校正和拐点校正、颜色校正处理、轮廓强调处理等非线性处理。图像处理单元23输出所处理图像信号到显示单元24和确定单元31。
显示单元24基于从图像处理单元23输出的图像信号来显示成像的图像。
确定单元31确定附着到成像光学系统21的前表面的异物的附着条件。确定单元31基于所成像的图像的图像信号来提取成像的物体的轮廓，从而确定所提取的轮廓是否与异物的轮廓相对应。例如，确定单元31预先存储很可能是附着到成像光学系统21上的液滴的轮廓的尺寸，并将所提取的轮廓的尺寸与所存储的轮廓的尺寸进行比较，从而确定小于所存储的轮廓的轮廓为液滴的轮廓。确定单元31不仅可以基于对象的轮廓的尺寸来确定异物，还可以基于以下各项来确定：轮廓的形状、亮度和颜色、图像的模糊和失真等等。确定单元31将指示所确定的异物的图像区域尺寸的信息，作为确定结果输出到设置单元32。计算区域尺寸的方法与第一实施例中的计算方法类似。通过对异物所附着的表面给予防水属性，如上所述，确定并去除附着的异物变得容易。当多个异物的图像区域被确定时，确定单元31可以将所确定的区域相加以获得异物的图像区域尺寸。
设置单元35基于确定单元31的确定结果来设置异物去除操作。当异物去除处理单元36将振动施加到异物所附着的表面以执行异物去除操作时，设置单元35设置振动的频率、振幅、振动时间等等，并将设置信息输出到异物去除处理单元36。
异物去除处理单元36包括振动调整单元361和振动单元362。振动调整单元361使得振动单元362以由从设置单元32提供的设置信息所指示频率、振幅、振动时间等来振动异物所附着的表面，从而去除附着在成像光学系统21的前表面上的异物。同时，振动单元362由压电设备等形成，并且被安装以便成像光学系统21中的、异物所附着的前表面振动。例如，在成像光学系统21中，如果在成像镜头的前表面上提供镜头盖和镜头护镜并且当异物附着到该镜头盖和镜头护镜时，振动单元362被提供在镜头盖和镜头护镜上。
[2-2.第二实施例的清洁操作]
图5是示出第二实施例的清洁操作的流程图。在步骤ST11，确定单元31确定成像的图像中的异物的图像区域。确定单元31通过使用从图像处理单元23提供的图像信号来确定异物的图像区域。例如，确定单元31提取轮廓并给予所提取的轮廓来确定液滴等等。同时，确定单元31还可以基于轮廓的形状、亮度和颜色、图像的模糊和失真等等来确定异物。确定单元31确定异物的图像区域并转到步骤ST12。
在步骤ST12，确定单元31确定异物的图像区域是否被包括在成像的图像中。确定单元31在异物的图像区域被包括时转到步骤ST13，并在异物的图像区域不被包括时返回步骤ST11。
在步骤ST13，确定单元31计算异物的图像区域的尺寸。确定单元31计算例如异物的图像区域中的像素的数据的异物的图像区域的尺寸并转到步骤ST14。
在步骤ST14，设置单元35配置振动设置。设置单元35基于在步骤ST13处所计算的区域尺寸来设置施加到异物所附着的表面的振动的频率、振幅和振动时间等等。例如，随着区域尺寸变大，振幅增大和振动时间变长，使得可以更可靠地去除异物。设置单元35以这个方式来配置振动设置并转到步骤ST15。
在步骤ST15，异物去除处理单元36执行异物的去除处理。异物去除处理单元36基于在步骤ST14处的所述振动设置使得异物所附着的表面振动从而去除附着的异物并且转到步骤ST16。
在步骤ST16，成像装置11确定操作是否结束。例如，当成像装置11被安装在例如汽车的车辆上时，成像装置11在驾驶结束时确定操作结束，从而结束清洁操作。在驾驶期间，成像装置11确定操作没有结束并返还步骤ST11。
以这种方式，通过根据异物的附着条件来调整施加到异物所附着的表面的振动的频率、振幅和振动时间，可以在不浪费的情况下有效地去除异物。
图6示出根据异物的附着条件的振动操作。同时，当根据异物的附着条件的振动操作被执行时，难以对异物所附着的表面的各个部分施加不同的振动。因此，振动通过使用由确定单元31所计算的异物的图像区域尺寸的总和来进行设置。
当根据异物的附着条件来调整振幅时，设置单元35随着异物的图像区域尺寸变大而增大振幅。因此，当异物的图像区域尺寸很小时，如图6A中所示的振幅被设置得很小，而随着异物的图像区域尺寸变大如图6B中所示的振幅被设置得更大。
当根据异物的附着条件来调整振动时间时，设置单元32随着异物的图像区域尺寸变大而延长振动时间。因此，当异物的图像区域尺寸很小时，如图6C中所示的振动时间被设置得很短，而随着异物的图像区域尺寸变大如图6D中所示的振动时间被设置得更长。
此外，还可以根据异物的附着条件来调整振动的频率和波形，并且根据异物的附着条件来切换由组合振幅、频率、波形和振动时间所获得的振动模式。例如，当异物的图像区域尺寸很小时，使用图6E中所示的振动模式，而当异物的图像区域尺寸很大时，使用如图6F中所示的振动模式。若在振动的初始阶段振幅被设置得很大而之后减少，则异物更有效地被去除。以这种方式，通过根据异物的附着条件来切换振动模式，可以在不浪费的情况下更有效地去除异物。与此同时，图6E和图6F中的振动模式仅仅是说明性的，并且振动模式不限于附图中所示的那些。
本技术不应被理解为限制于以上描述的本技术的实施例。本技术的实施例作为示例公开了本技术，并且显而易见的是，本领域技术人员可以在不脱离本技术的范围的情况下改变或替换实施例。也就是说，为了确定本技术的范围，应考虑到权利要求。
本技术的清洁装置还可以具有以下配置。
(1)一种清洁装置包括：
确定单元，配置来确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件；
设置单元，配置来基于所述确定单元的确定结果来设置异物去除操作；以及
异物去除处理单元，配置来基于所述设置单元的设置来执行所述异物去除操作。
(2)根据(1)所述的清洁装置，其中所述确定单元将在所述成像装置所生成的成像的图像中的异物的图像区域确定为附着条件。
(3)根据(1)或(2)所述的清洁装置，其中，所述异物去除处理单元通过喷射气体执行所述异物去除操作。
(4)根据(3)所述的清洁装置，其中，所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来设置所述气体的压力或喷射时间。
(5)根据(4)所述的清洁装置，其中，所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来切换所述气体的喷射模式。
(6)根据(3)至(5)中任一个所述的清洁装置，其中所述异物去除处理单元从不同方向向所述成像光学系统喷射气体，并且所述设置单元根据由所述确定单元确定的异物的附着条件来设置所述气体的喷射方向。
(7)根据(1)至(6)中任一个所述的清洁装置，其中，所述异物去除处理单元通过将振动施加到异物所附着的表面来执行所述异物去除操作。
(8)根据(7)所述的清洁装置，其中，所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来设置所述振动的频率、振幅、波形或振动时间。
(9)根据(8)所述的清洁装置，其中，所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来切换所述振动的喷射模式。
(10)根据(1)至(9)中任一个所述的清洁装置，其中，所述成像光学系统中的、所述异物所附着的表面具有防水属性。
工业实用性
在这个技术的清洁装置、清洁方法和成像装置中，确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件。基于确定结果来设置异物去除操作并且基于设置来执行该异物去除操作。因此，就能够最优地去除附着到成像光学系统上的异物。因此，这个技术的清洁装置、清洁方法和成像装置适用于其中例如液滴的异物被附着到成像光学系统的成像装置，例如车载相机、监控相机等等。
参考标记列表
10，11 成像装置
21 成像光学系统
22 成像单元
23 图像处理单元
24 显示单元
31 确定单元
32，35 设置单元
33，36 异物去除处理单元
331 空气喷射调整单元
332 空气喷射单元
361 振动调整单元
362 振动单元

Claims (12)

1.一种清洁装置，包括：
确定单元，配置来确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件；
设置单元，配置来基于所述确定单元的确定结果来设置异物去除操作；以及
异物去除处理单元，配置来基于所述设置单元的设置来执行所述异物去除操作。
2.如权利要求1所述的清洁装置，其中
所述确定单元确定通过使用所述成像光学系统生成的成像的图像中的异物的图像区域。
3.如权利要求1所述的清洁装置，其中
所述异物去除处理单元通过喷射气体来执行所述异物去除操作。
4.如权利要求3所述的清洁装置，其中
所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来设置所述气体的压力或喷射时间。
5.如权利要求4所述的清洁装置，其中
所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来切换所述气体的喷射模式。
6.如权利要求3所述的清洁装置，其中
所述异物去除处理单元从不同方向对所述成像光学系统喷射气体，并且
所述设置单元根据由所述确定单元确定的异物的附着条件来设置对所述异物的气体的喷射方向。
7.如权利要求1所述的清洁装置，其中
所述异物去除处理单元通过对所述异物所附着的表面施加振动来执行所述异物去除操作。
8.如权利要求7所述的清洁装置，其中
所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来设置所述振动的频率、振幅、波形或振动时间。
9.如权利要求8所述的清洁装置，其中
所述设置单元根据由所述确定单元所确定的异物的附着条件来切换所述振动的振动模式。
10.如权利要求1所述的清洁装置，其中
在所述成像光学系统中所述异物所附着的表面具有防水属性。
11.一种清洁方法，包括：
确定附着到成像光学系统上的异物的附着条件的步骤；
基于所述附着条件的确定结果来设置异物去除操作的步骤；以及
基于所述设置来执行所述异物去除操作的步骤。
12.一种成像装置，包括：
成像光学系统；
成像单元，配置来根据由所述成像光学系统所形成的光学图像来生成成像的图像的图像信号；
确定单元，配置来基于由所述成像单元所生成的成像的图像的图像信号来确定附着到所述成像光学系统上的异物的附着条件；
设置单元，配置来基于所述确定单元的确定结果来设置异物去除操作；以及
异物去除处理单元，配置来基于所述设置单元的设置来执行所述异物去除操作。
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