CN112351168A - 一种摄像头激光自清洁装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像头激光自清洁装置及系统，将摄像头图像采集模块，摄像头图像处理电路和激光光束发射组件一体化设置，通过采集外部环境图像信息并进行分析确定脏污类型，根据该脏污类型设置对应的激光光束参数，通过控制电路自动控制激光光束的能量密度值在预设范围，确保基底镜片上的多种脏污清洁，又进一步保护镜片不被烧伤，大大提高了清洁的精准度和清洁效率。

Description

一种摄像头激光自清洁装置及系统

技术领域

本发明涉及车载摄像头技术领域，尤其是涉及一种摄像头激光自清洁装置及系统。

背景技术

随着汽车行业的发展，越来越多的汽车配备了车载摄像头，如全景泊车摄像头、倒车后视摄像头。目前行业内车载摄像头工作原理是通过镜头聚焦光信号，再通过CMOSSensor将光信号转换为电信号，最终通过线束将电信号传输至显示屏转换成图像信号显示。由于摄像头作为视觉感知系统必不可少的组成部分，大部分安装在车外，在环境影响下摄像头镜片表面会受到不同程度的脏污。若不能及时清洁脏污，摄像头采集的视觉信息不能反馈真实路况，错误的信息会导致汽车进行错误的执行行为，容易引发交通事故。目前对于摄像头脏污的自动清洁方案主要有：自动喷水清洁方案，通过设计喷水机构安装在摄像头附近，喷水机构通过水路、气路管道与储液箱连接，当识别到摄像头镜头表面脏污，喷水机构通过高压水冲洗脏污，使脏污脱离镜头表面，这就需要增加水路、气路连接，安装空间较大，而且喷水清洗对油污类的脏污清洁效果不好。还有旋转离心清洁方案，通过设计旋转机构安装在摄像头镜头前方，旋转机构中有镜片能挡住外界的脏污，当存在脏污时旋转机构通过旋转的离心力作用，使脏污脱离镜片表面，当脏污的黏度大黏附在镜片表面，通过离心力作用只是部分使脏污脱离，不能实现完全清洁。

发明内容

本发明提出了一种摄像头激光自清洁装置及系统，基于高强度激光光束与脏污相互作用可清除脏污的特性，在摄像头内部设计并安装激光光束发射组件，实现摄像头的自清洁功能。

具体的，本发明所述的一种摄像头激光自清洁装置，包括摄像头前盖，及与所述前盖连接的后盖，还包括：

设置于所述前盖前方的基底镜片，所述基底镜片用于阻挡脏污进入所述前盖中；

设置于所述基底镜片四周的激光光束发射组件；所述激光光束发射组件为环形形状，用于根据控制电路的指令进行激光光束的发射；

所述控制电路与摄像头图像处理电路一侧电信号连接，用于根据所述摄像头图像处理电路识别出摄像头镜头表面脏污状况，调整激光发射组件的光束参数，并控制激光光束的暴露程度；

所述摄像头图像处理模块的另一侧与感光元件贴合连接，并根据所述感光元件采集的环境图像信息进行脏污检测。

所述前盖至少还包括：

镜片组，及设置在所述摄像头前盖与后盖连接处的密封圈。

所述后盖至少还包括：

用于固定安装所述感光元件，摄像头图像处理电路和控制电路的卡扣固定件，或焊接固定点。

优选的，本发明所述的装置还用于与汽车固定连接的安装结构，与汽车配合使用，并安装于车身上任一处位置。

作为优选的，本发明还提供一种摄像头激光自清洁系统，包括：

感光元件，用于采集和记录环境图像信息，进行环境图像信息格式转化，并发至摄像头图像处理模块；

所述摄像头图像处理模块，用于进行脏污状况的检测与判断，并生成对应控制指令发至控制模块；

所述控制模块，用于根据所述指令，调整激光发射模块的光束参数，并控制激光光束的暴露程度；

所述激光发射模块，用于执行激光光束的发射，直至接收到所述控制模块的结束指令，完成脏污清洁，结束发射。

其中，所述摄像头图像处理模块进行脏污状况的检测与判断，还包括：

进行环境图像信息识别，判断是否存在静止不动的图像画面，若存在，则判定为脏污，根据所述脏污形态尺寸识别脏污类型，进而根据所述脏污类型设置激光光束参数。

进一步的，所述控制模块还包括：

判断所述激光光束的能量密度是否超过第一阈值，若超过，判断所述能量密度是否低于第二阈值，若低于，则继续发射激光，否则，暂停发射；若不超过，则重新调整光束参数。

其中，所述第一阈值为根据所述脏污类型预设的激光光束的能量密度值，所述第二阈值为根据所述透光圆片的材质预设的激光光束的能量密度值。

所述脏污类型至少包括油渍、泥土、冰雪。

进一步的，所述控制模块还包括：

清洁效果检测模块，当自动清洁次数达到阈值，或自动清洁持续时间达到阈值时，还接收到来自摄像头图像处理模块处理脏污的电压指令，则发出警报，并判定为透光圆片划痕；否则，发出清洁完成信号。

综上所述，本发明提供一种摄像头激光自清洁装置及系统，将摄像头图像采集模块，摄像头图像处理电路和激光光束发射组件一体化设置，通过采集外部环境图像信息并进行分析确定脏污类型，根据该脏污类型设置对应的激光光束参数，通过控制电路自动控制激光光束的能量密度值在预设范围，确保基底镜片上的多种脏污清洁，又进一步保护镜片不被烧伤，大大提高了清洁的精准度和清洁效率。

附图说明

图1为一实施例中的摄像头激光自清洁装置结构示意图。

图2为一实施例中的摄像头激光自清洁系统示意图。

图3为一实施例中的摄像头激光清洁的工作流程图。

图4为一实施例中的摄像头自动识别脏污流程图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明的一种摄像头激光自清洁装置及系统，作进一步详细描述。

如图1所示为本发明提供的摄像头激光自清洁装置结构示意图，其中，1-前盖，2-后盖，3-密封圈，11-基底镜片，12-激光发射组件，13-镜片组，21-感光元件，22-感光线路板，23-电源线路板。

具体的：本发明所述的一种摄像头激光自清洁装置，包括摄像头前盖，及与所述前盖固定连接的后盖，可选的采用激光焊接工艺与后盖组件实现密封及固定。还包括：

设置于所述前盖前方的基底镜片，所述基底镜片用于阻挡脏污进入所述前盖中；其中，基底镜片可选为镧系玻璃，树脂镜片等，均不限于此。

设置于所述基底镜片四周的激光光束发射组件；所述激光光束发射组件为环形形状，用于根据控制电路的指令进行激光光束的发射，所述激光光束均匀穿过所述基底镜片，用于去除镜片上的脏污。激光光束发射组件至少包括激光发生器，其中，激光发生器至少为6个，或8个，或12个，均匀分布于基底镜片四周。所述激光发生器还与所述控制电路连接，通过该控制电路保持电源供电，并进一步控制光束参数的

所述控制电路与摄像头图像处理电路一侧电信号连接，用于根据所述摄像头图像处理电路识别出摄像头镜头表面脏污状况，调整激光发射组件的光束参数，并控制激光光束的暴露程度。其中，所述摄像头图像处理电路可选感光芯片（Sensor PCBA）；所述控制电路可选为电源线路板（Power PCBA），所述PCBA（Printed Circuit Board Assembly），即PCB空板经过SMT上件，或经过DIP插件的整个制程获得的线路板。

所述摄像头图像处理模块的另一侧与感光元件贴合连接，并根据所述感光元件采集的环境图像信息进行脏污检测。其中，所述环境图像信息优选为视频。

其中，所述前盖至少还包括：镜片组，及设置在所述摄像头前盖与后盖连接处的密封圈。所述后盖至少还包括：用于固定安装所述感光元件，摄像头图像处理电路和控制电路的卡扣固定件，或焊接固定点。所述密封圈采用橡胶材质，可选为聚四氟乙烯，但不限于此。

本发明所述的装置用于与汽车固定连接的安装结构，与汽车配合使用，并安装于车身上任一处位置。例如安装于汽车车顶，或车前保险盖侧，或车身后端任意出，还可以安装于汽车内部，如挡风玻璃下端。

作为另一优选的，本发明还提供一种摄像头激光自清洁系统（如图2-4所示），包括：

感光元件，用于采集和记录环境图像信息，进行环境图像信息格式转化，并发至摄像头图像处理模块；所述感光元件用于采集并记录视频信息，并将采集的光学信息转为感光芯片可识别格式，进行对应的脏污识别处理。

所述摄像头图像处理模块，用于进行脏污状况的检测与判断，并生成对应控制指令发至控制模块；所述控制指令用于控制所述激光发射模块的工作模式，包括启动，关闭，还包括针对不同脏污类型及脏污程度设置激光光束参数。

所述控制模块，用于根据所述指令，调整激光发射模块的光束参数，并控制激光光束的暴露程度；

所述激光发射模块，用于执行激光光束的发射，直至接收到所述控制模块的结束指令，完成脏污清洁，结束发射。

优选的，所述摄像头图像处理模块进行脏污状况的检测与判断，还包括：

进行环境图像信息识别，判断所采集的视频中是否存在静止不动的图像画面，若存在，则判定为脏污，根据所述脏污形态尺寸识别脏污类型，进而根据所述脏污类型设置激光光束参数。

所述脏污类型至少包括油渍、泥土、冰雪。

优选的，所述控制模块还包括：

判断所述激光光束的能量密度是否超过第一阈值，若超过，判断所述能量密度是否低于第二阈值，若低于，则继续发射激光，否则，暂停发射；若不超过，则重新调整光束参数。

其中，所述第一阈值为根据所述脏污类型预设的激光光束的能量密度值，所述第二阈值为根据所述透光圆片的材质预设的激光光束的能量密度值。

优选的，所述控制模块还包括：

清洁效果检测模块，当自动清洁次数达到阈值，或自动清洁持续时间达到阈值时，还接收到来自摄像头图像处理模块处理脏污的电压指令，则发出警报，并判定为透光圆片划痕；否则，发出清洁完成信号。

如图3所示为另一实施例中的摄像头激光清洁的工作流程，包括：

步骤一：图像采集与识别；

步骤二：检测与判断脏污状况；

步骤三：控制电路进行光速参数调整，并控制光束暴露程度；

步骤四：判断光束能量密度是否超过第一阈值，若是，则判断所述光束密度是否低于第二阈值；否则，重新调整光束参数；若所述光束密度是否低于第二阈值，则发射激光，否则，重新调整光束参数；

步骤五，确认脏污被清除干净，完成脏污处理。

如图4所示为另一实施例中的摄像头自动识别脏污的工作流程，包括：

步骤一：进行图像识别；

步骤二：判断是否存在静止图像，若是，则判定为脏污，并识别其脏污形态尺寸；否则，继续采集并识别图像；

步骤三：根据所述脏污形态尺寸判断出脏污类型，并输出设置的激光光束参数值；

步骤四：执行自动清洁模式；

步骤五：判断预设时间内，清洁效果是否合格；若经预设时间后，依旧存在脏污，则判定为划痕，并发出报警信号；否则，不存在脏污，发出清洁完成信号。

进一步的，本发明所述的系统还用于与移动客户终端通信，或车载中控端通信，并通过移动客户终端或车载中控端呈现摄像头清洁结果及状态信息。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种摄像头激光自清洁装置，包括摄像头前盖，及与所述前盖连接的后盖，其特征在于，还包括：

设置于所述前盖前方的基底镜片，所述基底镜片用于阻挡脏污进入所述前盖中；

设置于所述基底镜片四周的激光光束发射组件；所述激光光束发射组件为环形形状，用于根据控制电路的指令进行激光光束的发射；

所述控制电路与摄像头图像处理电路一侧电信号连接，用于根据所述摄像头图像处理电路识别出摄像头镜头表面脏污状况，调整激光发射组件的光束参数，并控制激光光束的暴露程度；

所述摄像头图像处理模块的另一侧与感光元件贴合连接，并根据所述感光元件采集的环境图像信息进行脏污检测。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前盖至少还包括：

镜片组，及设置在所述摄像头前盖与后盖连接处的密封圈。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述后盖至少还包括：

用于固定安装所述感光元件，摄像头图像处理电路和控制电路的卡扣固定件，或焊接固定点。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

用于与汽车固定连接的安装结构，与汽车配合使用，并安装于车身上任一处位置。

5.一种摄像头激光自清洁系统，其特征在于，包括：

感光元件，用于采集和记录环境图像信息，进行环境图像信息格式转化，并发至摄像头图像处理模块；

所述摄像头图像处理模块，用于进行脏污状况的检测与判断，并生成对应控制指令发至控制模块；

所述控制模块，用于根据所述指令，调整激光发射模块的光束参数，并控制激光光束的暴露程度；

所述激光发射模块，用于执行激光光束的发射，直至接收到所述控制模块的结束指令，完成脏污清洁，结束发射。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述摄像头图像处理模块进行脏污状况的检测与判断，还包括：

进行环境图像信息识别，判断是否存在静止不动的图像画面，若存在，则判定为脏污，根据所述脏污形态尺寸识别脏污类型，进而根据所述脏污类型设置激光光束参数。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括：

判断所述激光光束的能量密度是否超过第一阈值，若超过，判断所述能量密度是否低于第二阈值，若低于，则继续发射激光，否则，暂停发射；若不超过，则重新调整光束参数。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一阈值为根据所述脏污类型预设的激光光束的能量密度值，所述第二阈值为根据所述透光圆片的材质预设的激光光束的能量密度值。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述脏污类型至少包括油渍、泥土、冰雪。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括：

清洁效果检测模块，当自动清洁次数达到阈值，或自动清洁持续时间达到阈值时，还接收到来自摄像头图像处理模块处理脏污的电压指令，则发出警报，并判定为透光圆片划痕；否则，发出清洁完成信号。

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