CN110998650A - 具有自动清洁机构的有源环视系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的环视系统，包括邻近车辆车窗的内表面的多个支架。在支架内提供了多个摄像头组件。每个摄像头组件包括具有延伸穿过车窗中的一个车窗的视场的镜头，以捕获车辆外部的图像。镜头通过车窗捕获到的图像被整合在一起以形成车辆外部的360度视图。

Description

具有自动清洁机构的有源环视系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月22日提交的美国专利申请第15/683,177号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及摄像头组件，并且具体地涉及车辆内部的环视系统。

背景技术

车辆摄像头用于多种目的，例如物体检测和识别或辅助在一个或多个方向上移动车辆，例如倒车摄像头。环视摄像头系统可用于构建车辆外部的360°视图。该视图可以作为鸟瞰显示给驾驶员，以例如帮助驾驶员防止撞击车辆周围的物体。由于摄像头系统依赖于单个摄像头单元的视场，因此重要的是在使用过程中保持这些视场不受阻挡，以最大程度地提高可视性。

在现有的环视系统中，摄像头设置在车辆的外部，例如，在后视镜上、在前/后挡风玻璃的外部、在前格栅、在后保险杠上以及沿着外部车辆侧板。因此，现有技术的摄像头组件的镜头暴露于车辆外部，这允许灰尘、碎屑、凝结物、沉淀物等聚集或阻挡摄像头的视野。因此，由任何受阻挡的摄像头获取的图像都是不完整的，或者包括其视场内的实际情况的失真/不准确视图。

此外，暴露的摄像头镜头需要通过驾驶员或车辆乘员用抹布等擦拭、清洁实际的摄像头镜头来手动移除任何镜头障碍，以恢复其视场内的完全清晰度。固定在车辆外部的镜头也暴露于在驾驶期间被扬起的物体，例如石头、垃圾等。因此，镜头可能由于其沿车辆外部的易损性而被损坏。

发明内容

根据本发明，一种用于车辆的环视系统，其包括与车辆的窗户的内表面相邻的多个支架。在支架内提供了多个摄像头组件。每个摄像头组件包括具有延伸穿过车窗中的一个车窗的视场的镜头，以捕获车辆外部的图像。镜头通过车窗捕获到的图像被整合在一起以形成车辆外部的360度视图。

根据本发明的另一方面，一种向车辆的乘员提供环绕视图的方法，该方法包括：将多个摄像头组件被定位为与车窗的内表面相邻。摄像头组件被设置在每个支架内，并且包括具有延伸穿过车窗中的一个车窗的视场的镜头。使用该镜头捕获车辆外部的图像。捕获到的图像被整合在一起以形成车辆外部的360°视图。

其它目的和优点以及对本发明的更全面的理解将从下面的详细描述和附图中得到。

附图说明

图1是根据本发明的车辆环视系统的示意图。

图2是图1的环视系统的视场的示意图。

图3A是图1的车辆的一部分的截面图。

图3B是图3A的一部分的放大图。

图4A是图1的环视系统的摄像头组件的等距视图。

图4B是图4A的摄像头组件沿线4B-4B截取的截面图。

图5是响应于第一摄像头组件障碍的车辆的示意图。

图6是根据本发明的固定到后视镜的摄像头组件的侧视图。

图7是响应于第二摄像头组件障碍的车辆的示意图。

具体实施方式

本发明总体上涉及摄像头组件，并且具体地涉及车辆内部的环视系统。图1-图2示出了根据本发明的环视系统18。

参考图1，在车辆20内实现了环视系统18。车辆20沿中心线22从前端24延伸至后端26。车辆20包括被定位在中心线22的相对侧的驾驶员侧27和乘客侧29。驾驶员侧27包括一对车门28a、28b，每个车门具有相关联的车窗30a、30b。乘客侧29包括一对车门32a、32b，每个车门车具有相关联的车窗34a、34b。然而，驾驶员侧27和乘客侧29中的每一侧均能够包括更多或更少的门和/或车窗。

车辆20的前端24包括通常在驾驶员侧27和乘客侧29之间延伸的前窗或前挡风玻璃40。一个或多个挡风玻璃雨刮器50被设置在前挡风玻璃或前窗40的外部，用于移除前挡风玻璃上的视觉障碍，例如凝结物、沉淀物、灰尘等。车辆20的后端26包括通常在驾驶员侧27和乘客侧29之间延伸的后窗42。一个或多个雨刮器52被设置在后窗42的外部，用于移除后窗上的视觉障碍，例如凝结物、沉淀物、灰尘等。车窗30a、30b、32a、32b、40、42和以及车门28a、28b、32a、32b共同帮助限定了车辆20的内部54。车辆20的外部通常以56表示。

环视系统18包括设置在多个车窗附近的摄像头组件70a-70f，用于捕获车辆外部56的图像。如图所示，摄像头组件70a-70d设置在每个车窗30a、30b、32a、32b附近。相机组件70e-70f设置在车窗40、42附近。将理解，可以设置更多或更少的摄像头组件。在任何情况下，所有摄像头组件70a-70f都电连接到车辆20中的控制器76。

参考图2，每个摄像头组件70a-70f具有覆盖车辆外部56的一部分的相关联的视场72a-72f。视场72a-72f共同包围整个车辆20并且彼此重叠。控制器76在相应视场72a-72f内连续接收由摄像头组件70a-70f拍摄的图像。控制器76将图像拼接在一起以形成车辆外部56的360°环绕视图(未示出)。在车辆内部54中的显示器(未示出)上将该环绕视图呈现给车辆20的驾驶员。该环绕视图可以在例如车辆驶出、车辆机动性、避免碰撞等方面帮助驾驶员。

图3A-图3B示出了驾驶员侧车门28a的一部分，其用作车辆内部54和车辆外部56之间的边界。车门28a包括框架80，该框架80具有通过下部面板85连接的内部面板82和外部面板84。面板82、84、85协作以限定通道86。

车窗30a在面板82、84之间延伸并且选择性地阻挡车门28a中的开口31a。车窗30a具有暴露于车辆内部54的内表面92和暴露于车辆外部56的外表面94。

轨道102经由紧固件104固定到内部面板82。轨道102在通道86内延伸以接收车窗30a。车窗30a能够以大体上由双向箭头A指示的方式在轨道102内移动。更具体地，车窗30a可以通过电动机96缩回到通道86中，以减少开口31a的阻塞。车窗30a可以通过电动机96从通道86延伸出，以增加开口31a的阻塞。在轨道102内设有机械止动件110(图3A)，以限制车窗30a可缩回到车门28a中的程度。

尽管示出了驾驶员侧车门28a和相应的车窗30a，但是应当理解，车辆20的每个其他的车门28b、32a、32b和相应的车窗30b、34a、34b都具有基本相同的构造，并且包括用于使车窗移动的相应的电动机96。因此，为了简洁起见，省略了其余的车门28b、32a、32b和车窗30b、34a、34b的细节的描述和描绘。也就是说，应当理解，每个车门28a、28b、32a、32b由耐用材料(例如，金属)形成，并且每个车窗30a、30b、34a、34b、40、42由光学透明的或基本上透明的材料(例如，玻璃或聚合物)形成。

摄像头组件70a被定位在开口31a的与框架80相邻的底部处。摄像头组件70a可以在中心线22(见图1)的方向上沿框架80的长度被定位在任何位置处，并且与车窗30a相邻。每个摄像头组件70a-70d可以被定位为在与任何其他摄像头组件相同的位置处或不同的位置处与相应的车窗30a、30b、34a、34b相邻。

在任何情况下，摄像头组件70a都设置在车辆20的内部54内，并与车窗30a的内表面92相邻。在一个示例中，支架120将摄像头组件70a连接到框架80。支架120还将摄像头组件70a定位为与车窗30a的内表面92相邻。支架120抵接框架80，并通过一个或多个紧固件(未示出)固定到内部面板82。支架120限定用于接收摄像头组件70a的内部或腔122。开口124穿过支架120延伸到腔122。当摄像头组件70a被定位在腔122内时，其延伸到开口124中。

在支架122的开口124附近设置有由例如非磨蚀性材料(诸如由毛毡或橡胶)形成的密封构件130。该密封构件130具有与开口124相同的形状，并且抵接车窗30a的内表面92。密封构件130有助于防止灰尘、碎屑等接触摄像头组件70a。当车窗30a伸出或缩回时，密封构件130保持与内表面92接触。由于这种构造和定位，摄像头组件70a具有大体上由区域72a指示的视场，该区域72a穿过车窗30a延伸到车辆外部56(也参见图2)。

如图4A-图4B所示，摄像头组件70a包括限定内部空间148的壳体140。壳体140可以由诸如塑料、聚合物或金属的耐用材料形成。壳体140从第一端144延伸到第二端146。第一端144限定开口150。第二端146限定另一开口156。盖152经由紧固件154固定到壳体140，以封闭第二端146处的开口156。

第一电路板170和第二电路板174设置在壳体140内并连接到壳体140。第一电路板170和第二电路板174通过一根或多根电线176电连接在一起。图像传感器180设置在面对壳体140中的开口150的第二电路板174上。镜头190通过保持镜头与图像传感器180对准的紧固件192连接到第二电路板174。镜头190延伸穿过壳体140中的开口150，并限定了摄像头组件70a的视场72a。镜头190将视场72a内的入射光聚焦到图像传感器180上，以在车辆外部56周围的视场内捕获/产生图像。

支架120被固定到车门框架80的内部，使得摄像头镜头190被定位为与车窗30a的内表面92相邻。镜头190被定位为足够靠近车窗30a以最大化穿过车窗的视场72a，但是不防止或阻碍车窗移入和移出车门框架80。换句话说，支架120以允许车窗30a与摄像头组件之间的不受阻碍的相对移动的方式定位摄像头组件70a。

摄像头组件70a还包括用于将壳体140固定到支架120的紧固件200(见图3B和图4A)。在一个示例中，紧固件200是钩形的，并且与支架120中的相应开口128协作以将摄像头组件70a固定到支架。紧固件200可以具有适于可靠地将壳体140固定到支架120的任何替代形状或构造。

尽管仅示出和详细描述了摄像头组件70a，但是应当理解，每个摄像头组件70a-70f具有基本相同的构造。因此，为了简洁起见，省略了其余摄像头组件70b-70f的细节的描述和描绘。

每个摄像头组件70a-70f的镜头190被配置为在其各自的视场72a-72f内捕获并记录车辆外部56的图像。在一个示例中，每个镜头190的视场72a-72f、车辆20上的摄像头组件的数量和/或每个摄像头组件沿其各自的车窗30a、30b、34a、34b、40、42的放置被配置为允许控制器76向车辆乘员提供车辆20的360°环绕视图。为此，控制器76在每个镜头190的视场72a-72f内接收车辆外部56的实时图像，并以已知的方式将图像修补或拼接在一起以形成环绕视图(见图2)。

本发明的摄像头系统通过将可用的车辆部件集成到系统中并利用这些部件自动移除视场72a-72f中的任何障碍，来减轻对手动去除障碍的需求。在一示例中，本发明的照相机系统使用可移动车窗30a、30b、34a、34b和/或雨刮器50、52来自动移除与该特定车窗相关联的摄像头组件70a-70f的镜头190障碍。

再次参考图3A，控制器76被配置为感测在镜头190的视场72a内是否存在视觉障碍O1，例如灰尘、碎屑、凝结物等。为此，控制器76被编程为具有与车窗30a的透明度或光学清晰度相关联的预定阈值。任何超出阈值的影响视场72a内的车窗30a的光学清晰度的障碍O1都将会使得控制器76断定存在视觉障碍。应当理解，控制器76同样被编程为基于从与车窗30b-30d相关联的摄像头组件70b-70d所接收的图像来感测相应车窗30b-30d上的障碍。如果基于从任何摄像头组件70a-70d接收的图像未超过阈值，则除了将图像拼接在一起之外，不采取进一步的动作。

响应于由摄像头组件70a传输的图像，控制器76致动一个或多个车辆功能以减轻来自车窗30a的障碍O1。在图5所示的示例中，控制器76评估由摄像头组件70a中的图像传感器180生成的图像，并确定存在障碍01。结果，控制器76将致动信号发送到与被阻挡的车窗30a相关联的电动机96，以沿方向A上下滚动车窗。该移动有助于使用固定的门框80移除/擦拭掉障碍O1。轨道102内的机械止动件110(见图3A)防止车窗30a向下滚动到密封构件130下方的位置处，即滚动到将镜头190暴露于车辆外部56的位置处。这有助于防止碎屑进入支架120中的开口124，并有助于防止损坏镜头190。

车窗30a的电动机96被致动，直到控制器76基于从摄像头组件70a发送的图像确定障碍O1被减轻或移除到令人满意的程度为止。换句话说，电动机96使车窗30a在向下的方向A上移动，直到控制器76从由摄像头组件70a发送的图像中确定该车窗在视场72a内显示出足够程度的光学清晰度。一旦发生这种情况，控制器76就向电动机96发送信号，以使车窗30a返回到在检测到障碍O1之前或者完全关闭车窗之前相对于车门28a的位置处。在车辆20的操作过程中，对每个其他的摄像头组件70b-70d进行相同的处理，即，每个图像传感器180生成被发送到控制器76的图像，该控制器76监视图像，并且在适当时将信号发送到相应的电动机96，直到障碍被移除。

图6至图7示出了在前挡风玻璃40上检测到障碍02时的场景。参考图6，与前挡风玻璃或车窗40相关联的摄像头70e通过容纳倾斜的前挡风玻璃40的支架120'连接到后视镜210。更具体地，后视镜210包括使用粘合剂固定到挡风玻璃40的内表面44的基座或支撑构件212。摄像头组件70e上的紧固件200以将密封构件130抵靠内表面44定位并且将镜头190邻近内表面定位的方式被固定到支撑构件212。类似地，后窗42上的摄像头组件70f可以包括用于将摄像头组件固定到后窗的改进的支架(未示出)，使得镜头190被定位为与后挡风玻璃的内表面相邻(见图1)。可替代地，后窗42上的摄像头组件70f可以包括用于将摄像头组件固定到后窗的外表面(未示出)的支架。

当前挡风玻璃40上的控制器76在视场72e内检测到视觉障碍O2(例如灰尘、碎屑、凝结物等)时，控制器确定障碍是否超过与摄像头组件相关联的光学阈值70e。如果未超过阈值，则不会采取进一步的动作。然而，如果超过阈值，则控制器76会将致动信号发送到一个或多个车辆系统以减轻来自前挡风玻璃40的障碍02。

在一个示例中，控制器76向与雨刮器50相关联的电动机53发送致动信号，以使雨刮器在前挡风玻璃40上沿方向D来回移动(图7)，从而尝试从前挡风玻璃上取下/擦去障碍02。液体分配器60也可以由控制器76致动，以将雨刮液62喷洒到前挡风玻璃40上，以帮助去除障碍O2。致动雨刮器50，直到控制器76确定障碍02被减轻或移除到令人满意的程度，即，在视场72f内实现了足够的光学清晰度。该确定基于由摄像头组件70e的图像传感器180生成的图像，该图像由控制器76接收。一旦障碍O2被适当地移除，控制器76就向液体分配器60发送停用信号，并且向电动机53发送使雨刮器50返回到图1所示的位置的信号。

从以上内容可以清楚地看出，取决于哪个车窗30a、30b、34a、34b、40、42在它们的视场72a-72f内被阻挡，控制器76自动引导车辆部件以减轻障碍。如果控制器76在驾驶员侧车窗30a、30b或乘客侧车34a、34b中的任何一个上检测到障碍，则控制器致动与每个被阻挡的车窗相关联的电动机96。作为响应，被阻挡的车窗30a、30b、34a或34b在方向A上上下滚动，直到控制器76基于相关联的摄像头组件70a-70d的图像传感器180生成的图像确定以预定程度移除了障碍为止。一旦发生这种情况，控制器76就致动电动机96，以使车窗30a、30b、34a或34b返回到在检测到障碍之前或完全关闭车窗之前相对于车门28a、28b、32a、32b的位置处。

如果控制器76在前挡风玻璃40上检测到障碍，则控制器自动致动前挡风玻璃雨刮器50和洗涤液分配器60以清洁前挡风玻璃的障碍或以预定程度移除障碍。当障碍不再成问题时，分配器60被停用，并且前挡风玻璃雨刮器50从摄像头组件70e的视场72e返回到其未被致动的状态。

如果控制器76在后窗42上检测到障碍，则控制器自动为雨刮器52致动电动机53，以清除后窗42的障碍或以预定程度移除障碍。当障碍不再成问题时，雨刮器52从摄像头组件70f的视场72f返回到其未被致动的状态。

可替代地或另外地，当障碍不再成问题时，控制器76可以致动车辆HVAC(暖通空调系统)系统以帮助减轻归因于凝结的车窗障碍，并且与摄像头组件70a-70f进行通信以关闭HVAC系统。为此，控制器76可以致动与前挡风玻璃40的内部相邻的仪表板通风口220(见图7)，以将热风或冷风引导到前挡风玻璃上，以帮助减轻视场72e内的凝结物或沉淀物。将理解，当需要时，控制器76可以致动HVAC系统(未示出)中的靠近被阻挡的车窗70的其他通风口。

控制器76还可以在车辆20点火时与摄像头组件70a-70f进行通信，并在车辆运动前先行减轻车窗障碍。为此，当驾驶员启动车辆20点火时，控制器76评估从所有图像传感器180接收的图像，确定是否有车窗30a、30b、34a、34b、40、42被阻挡，并致动车窗电动机96，雨刮器50、52和/或分配器60和/或通风口220中的任一个，直到障碍被减轻或通过被阻挡的车窗获得的光学清晰度达到预定程度为止。一旦车辆20处于运动/使用中，控制器76就连续监控摄像头组件70a-70f的视场72a-72f，并自动采取适当的措施移除视场内的障碍，以确保向驾驶员呈现的360°环绕视图是清晰且准确的。

从以上内容可以清楚地看出，本发明的环视系统通过将可用的车辆部件集成到系统中并利用这些部件自动移除其相应视场内的任何镜头障碍来减轻在摄像头组件上手动移除障碍的需求。

以上已经描述的是本发明的示例。当然，不可能为了描述本发明而描述部件或方法的每种可能的组合，但是本领域的普通技术人员将认识到，本发明的许多其他组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变化。

Claims (19)

1.一种用于车辆的环视系统，包括：

多个支架，所述多个支架与所述车辆的车窗的内表面相邻；以及

在所述支架内的多个摄像头组件，每个摄像机组件包括镜头，所述镜头具有延伸穿过所述车窗中的一个车窗的视场以获取车辆外部的图像，由所述镜头通过所述车窗获取到的所述图像被整合在一起以形成所述车辆外部的360°视图。

2.根据权利要求1所述的环视系统，还包括：控制器，所述控制器从每个镜头接收所述图像，并且响应于基于所接收到的图像在所述车窗中的一个车窗上检测到视觉障碍，使具有所述视觉障碍的所述车窗相对于所述摄像头组件移动，从而以预定程度移除所述视觉障碍。

3.根据权利要求2所述的环视系统，其中，防止具有所述视觉障碍的所述车窗向下移动到将所述镜头暴露于所述车辆外部的位置处。

4.根据权利要求2所述的环视系统，其中，所述控制器在车辆点火时检测所述车窗上的视觉障碍。

5.根据权利要求1所述的环视系统，还包括：控制器，所述控制器从每个镜头接收所述图像，并且响应于基于所接收到的图像在所述车窗中的一个车窗上检测到视觉障碍而致动所述车辆的HVAC系统，从而以预定程度移除所述视觉障碍。

6.根据权利要求1所述的环视系统，还包括：控制器，所述控制器从每个镜头接收所述图像，并且响应于基于所接收到的图像在所述车窗中的一个车窗上检测到视觉障碍而使挡风玻璃雨刮器相对于具有所述视觉障碍的所述车窗移动，从而以预定程度移除所述视觉障碍。

7.根据权利要求6所述的环视系统，其中，所述控制器在车辆点火时检测所述车窗上的所述视觉障碍。

8.根据权利要求1所述的环视系统，还包括：密封构件，所述密封构件被固定到所述支架以与所述车窗的所述内表面接合。

9.根据权利要求1所述的环视系统，其中，所述支架中的至少一个被固定到所述车辆的车门。

10.一种向车辆的乘员提供环绕视图的方法，包括：

将多个支架定位为与车窗的内表面相邻，摄像头组件被设置在每个支架内并且包括具有延伸穿过所述车窗中的一个车窗的视场的镜头；

用所述镜头捕获车辆外部的图像；以及

将所捕获到的图像整合在一起以形成所述车辆外部的360°视图。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述支架被固定到驾驶员侧车窗、乘客侧车窗、前挡风玻璃和后窗中的至少一个的内表面上。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：

基于由所述镜头获取的所述图像来检测所述车窗中的一个车窗上的视觉障碍；以及

致动电动机以使具有所述视觉障碍的所述车窗相对于捕获到所述视觉障碍的所述镜头移动，从而以预定程度移除所述视觉障碍。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：防止具有所述视觉障碍的所述车窗向下移动到将捕获到所述视觉障碍的所述镜头暴露到所述车辆外部的位置处。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括：在车辆点火时检测所述车窗上的所述视觉障碍。

15.根据权利要求10所述的方法，还包括：

基于由所述镜头获取的所述图像来检测所述窗口中的一个车窗上的视觉障碍；以及

致动所述车辆的HVAC系统从而以预定程度移除所述视觉障碍。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括：

基于由所述镜头获取的所述图像来检测所述车窗中的一个车窗上的视觉障碍；以及

使雨刮器相对于具有所述视觉障碍的所述车窗移动从而以预定程度移除所述视觉障碍。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：在车辆点火时检测所述车窗上的所述视觉障碍。

18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述支架中的至少一个被固定到所述车辆的车门。

19.根据权利要求10所述的方法，其中，还包括：将密封构件固定到所述支架以与所述车窗的所述内表面接合。

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