DE102006016774A1

DE102006016774A1 - Regensensor

Info

Publication number: DE102006016774A1
Application number: DE102006016774A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kariya Tsukamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: KR20060107937A; FR2884316A1; JP2006292543A; KR100741942B1; FR2884316B1; US20060228001A1; US7646889B2; DE102006016774B4; JP4353127B2

Abstract

Ein Regensensor, der in einem Fahrzeug angeordnet ist, umfasst eine Kamera (20) und einen Prozessor (30). Die Kamera (20) nimmt durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs ein Bild einer Szene außerhalb des Fahrzeugs mit einer unendlichen Brennweite auf. Der Prozessor (30) erfasst Regen auf der Grundlage eines Streuungsgrades von Intensitäten von Pixeln in dem Bild gegenüber einer durchschnittlichen Intensität von Pixeln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung von Regen.

In der JP 2001-147278 A ist ein in einem Fahrzeug angeordneter Regensensor offenbart, der mit Hilfe einer Kamera 20, eines Bildprozessors 130, eines Controllers 140 und eines Speichers 150 (siehe 9) Regentropfen erfasst.

Die Kamera 20 nimmt ein Bild von einem vorbestimmten Bereich einer Windschutzscheibe 10 des Fahrzeugs auf. Der Bildprozessor 130 gewinnt durch Verarbeiten des von der Kamera 20 aufgenommenen Bildes ein binarisiertes Bild. Der Controller 140 speichert das binarisierte Bild in dem Speicher 150. Jedesmal, wenn der Bildprozessor 130 ein binarisiertes Bild des vorbestimmten Bereichs gewinnt, bestimmt der Controller 140 eine Regenmenge auf der Windschutzscheibe 10 auf der Grundlage des momentan binarisierten Bildes und eines vorherigen binarisierten Bildes, das in dem Speicher 150 gespeichert ist. Der Controller 140 steuert einen Scheibenwischer 70 mittels eines Motors 60 auf der Grundlage der bestimmten Menge.

Ein Betrieb des herkömmlichen Regensensors ist nachstehend ausführlich beschrieben. Ein ursprüngliches Bild, aufgenommen von der Kamera 20, wird dem Bildprozessor 130 zugeführt. 10A zeigt ein Beispiel des ursprünglichen Bildes. Der Bildprozessor 130 führt dann Rauschverminderung, Edge-Extraction und Binarisierung des ursprünglichen Bildes aus, um ein binarisiertes Bild zu gewinnen.

Das binarisierte Bild wird dem Controller 140 zugeführt. 10B zeigt ein Beispiel eines binarisierten Bildes.

Der Controller 140 bestimmt auf der Grundlage des binarisierten Bildes eine Bestimmung, ob sich externe Substanzen auf der Windschutzscheibe 10 befinden. Wenn die Bestimmung positiv ist (Bestätigung), liest der Controller 140 ein zuvor in dem Speicher 150 gespeichertes Bild ein. Anschließend bestimmt der Controller 140, ob die externen Substanzen Regenwasser sind, indem er das momentan gewonnene binarisierte Bild mit dem zuvor gespeicherten binarisierten Bild vergleicht. Wenn die Bestimmung positiv ist, erfasst der Controller 140 eine Menge der Regentropfen. wenn die erfasste Menge größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, betätigt der Controller 140 mit Hilfe des Motors 60 kontinuierlich die Scheibenwischer 70. Wenn die erfasste Menge kleiner als die vorbestimmte Schwelle ist, betreibt der Controller 140 intermittierend die Scheibenwischer 70. Der Regensensor reduziert somit die Unannehmlichkeit eines Fahrers des Fahrzeugs, da der Fahrer nicht die Regenmenge beurteilen muss, um die Schweibenwischer 70 zu betätigen.

Der oben beschriebene Regensensor erfasst die externen Substanzen auf der Windschutzscheibe 70 durch Edge-Extraction bei dem ursprünglichen Bild. Bei heftigem Regen, wenn die Menge an Regentropfen groß ist, verschwinden die Grenzen zwischen den Regentropfen schnell, so dass die gesamte Windschutzscheibe 70 mit Regen bedeckt ist. In diesem Fall ist es für den Controller schwierig 140, Ränder der Regentropfen zu differenzieren. In einem weiteren Fall, wenn ein Schlammspritzer oder dergleichen ein Anhaften von Schmutz auf der Windschutzscheibe 10 bewirkt, ist es ebenfalls schwierig für den Controller 140, die Ränder des Schmutzes zu differenzieren. In diesem Zu sammenhang bietet der herkömmliche Regensensor Raum für Verbesserungen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Sensor zur exakten Erfassung von Regen (kurz "Regensensor") bereitzustellen.

Um das obige Ziel zu erreichen, umfasst der Regensensor für ein Fahrzeug eine Kamera zur Aufnahme eines Bildes einer Szene außerhalb des Fahrzeugs durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs mit einer "unendlichen", d.h. einer sehr großen, Brennweite und eine Prozessoreinheit zur Erfassung von Regen auf der Grundlage einer Veränderung von Pixelintensitäten, die in dem Bild enthalten sind, gegenüber einer durchschnittlichen Intensität der Pixel.

Der Regensensor kann daher sehr genau erfassen, ob Regen oder dergleichen auftritt oder nicht, selbst wenn der Regen heftig ist oder die Windschutzscheibe stark verschmutzt ist.

Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
1A eine Ansicht und ein Blockdiagramm, das schematisch einen Gesamtaufbau eines Regensensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
1B eine vergrößerte Ansicht einer Kamera des Regensensors und Peripheriegeräten;
2 ein Blockdiagramm des Regensensors und Peripheriegeräten;
3A ein Bild, aufgenommen von der Kamera zu einem momentanen Zeitpunkt, in dem Teilbereiche definiert sind;
3B ein Bild, aufgenommen von der Kamera zu einem vorherigen Zeitpunkt, in dem Teilbereiche definiert sind;
4 ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Erfassung von Regen zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das einen weiteren Prozess zur Erfassung von Regen zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das einen weiteren Prozess zur Erfassung von Regen zeigt;
7 ein Flussdiagramm, das einen weiteren Prozess zur Erfassung von Regen zeigt;
8A ein Bild, aufgenommen von der Kamera zu einem momentanen Zeitpunkt, wobei Teilbereiche definiert sind;
8B ein Bild, aufgenommen zu einem vorherigen Zeitpunkt durch die Kamera, wobei Teilbereiche definiert sind;
9 eine Ansicht und ein Diagramm, das schematisch einen Gesamtaufbau eines herkömmlichen Regensensors zeigt;
10A ein Beispiel eines mit einer Kamera des herkömmlichen Regensensors aufgenommenen ursprünglichen Bildes; und
10B ein Beispiel eines herkömmlichen binarisierten Bildes.
Im Folgenden ist ein Regensensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1A bis 4 beschrieben. Der Regensensor weist eine Struktur auf, die der des in 9 gezeigten herkömmlichen Regensensors ähnlich ist. Jedoch gibt es diverse Unterschiede zwischen dem Regensensor der vorliegenden Erfindung und dem des Standes der Technik, zum Beispiel eine Kamera mit einer "unendlichen" Brennweite, die nachstehend erläutert ist.
Wie es in den 1A, 1B und 2 gezeigt ist, umfasst ein Regensensor dieser Ausführungsform, der für ein Fahrzeug verwendet wird, ein Gehäuse 12, eine Kamera 20, einen Bildprozessor 30 als eine Prozessoreinheit, einen Controller 40 und einen Speicher 50. Das Gehäuse 12 ist zwischen einer Windschutzscheibe 10 und einem Rückblickspiegel 11 angeordnet und an einer Oberfläche der Windschutzscheibe 10 befestigt, die zum Fahrgastraum gerichtet ist. Die Kamera 20 ist in dem Gehäuse 12 installiert und nimmt durch die Windschutzscheibe 10 ein Bild eines Außenbereichs des Fahrzeugs (bzw. eine Szene außerhalb des Fahrzeugs) mit einer "unendlichen" Brennweite auf.
Der Bildprozessor 30 unterteilt ein von der Kamera 20 aufgenommenes Bild in einige (neun) Teilbilder, die neun Teilbereichen entsprechen, welche durch Unterteilung des mit der Kamera 20 aufgenommenen (Außen-) Bereichs definiert sind. Der Bildprozessor 30 berechnet ferner eine Varianz für Informationen von jedem der Teilbilder. Für jeden der Teilbereiche berechnet der Bildprozessor einen Moment-zu-Moment-Übergang (eine Differenz), d.h. eine Differenz zweier Varianzen, die für die Information von jedem der zu einem momentanen Zeitpunkt und zu einem vor herigen Zeitpunkt aufgenommenen Teilbilder berechnet werden. Der Bildprozessor 30 verarbeitet anschließend in einer vorbestimmten Weise die Moment-zu-Moment-Differenzen, um die Gesamtsumme der verarbeiteten Moment-zu-Moment-Differenzen über alle Teilbereiche zu berechnen, was nachstehend ausführlicher erläutert ist.
Der Controller 40 empfängt die Gesamtsumme von dem Bildprozessor 30 und bestimmt dann, ob es regnet oder nicht. Der Controller 40 betätigt ferner einen Scheibenwischer 70 mit Hilfe eines Motors 60, indem er ein Scheibenwischersteuersignal in Abhängigkeit von der Bestimmung an den Motor 60 ausgibt.
Der Speicher 50 speichert zeitweise die Teilbilder, in die das von der Kamera 20 aufgenommene ursprüngliche Bild unterteilt ist.
In dieser Ausführungsform dient eine CCD- (charge coupled device) Kamera mit einem Objektiv und einer CCD als ein Beispiel der Kamera 20. Da die Brennweite der Kamera 20 "unendlich" ist, erfolgt eine Fokussierung auf eine Szene bzw. Ansicht im Bereich außerhalb des Fahrzeugs und nicht auf Substanzen (z.B. Regentropfen) auf der Windschutzscheibe 10.
Die an der Windschutzscheibe 10 anhaftenden Regentropfen wirken generell als Linsen, wodurch Reflexionen und Refraktionen von Licht erzeugt werden. Daher ist ein von der Kamera 20 aufgenommenes Bild in einem Bereich, der den Regentropfen entspricht, unscharf bzw. verschwommen. Eine Unschärfe in einem Bild erhöht eine Streuung (Abweichung oder Varianz) der Intensitäten von Pixeln. Daher ist eine Varianz von Intensitäten der Pixel in dem Bild, das eine Unschärfe enthält, größer als die in einem Bild, das keine Unschärfe enthält. Ferner nimmt die Vari anz mit zunehmender Anzahl an Regentropfen auf der Windschutzscheibe 10 zu. Zum Beispiel nimmt die Varianz als ein positiver Wert von dem vorherigen Zeitpunkt zu dem momentanen Zeitpunkt zu, wenn sich kein Regentropfen auf der Windschutzscheibe 10 befand, als die Kamera 20 zu dem vorherigen Zeitpunkt ein Bild aufnahm, und dann Regentropfen auf der Windschutzscheibe 10 vorhanden sind, wenn die Kamera 20 ein Bild zu dem momentanen Zeitpunkt (jetzt) aufnimmt.
Um einen Moment-zu-Moment-Übergang (einen zeitlichen Übergang) der Varianz zu erfassen, unterteilt der Bildprozessor 30, wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, jedes der von der Kamera 20 aufgenommenen Bilder (IMGP und IMGO) in neun Teilbilder W1 bis W9, die neun Teilbereichen eines gesamten Bereichs, der in den Bildern enthalten ist, entsprechen. Um einen Moment-zu-Moment-Übergang (d.h. von dem vorherigen Zeitpunkt zu dem momentanen Zeitpunkt) der Varianz bezüglich jedes Teilbereichs zu erfassen, führt der Bildprozessor 30 im Wesentlichen die nachstehend beschriebenen Prozesse (A) bis (C) aus:

(A) Der Bildprozessor 30 gewinnt einen Moment-zu-Moment-Übergang bezüglich jedes der Teilbereiche durch Berechnen einer Differenz (als Moment-zu-Moment-Übergang) zwischen einer momentanen Varianz und einer vorherigen Varianz bezüglich jedes der Teilbereiche. Die momentane Varianz ist eine Varianz bezüglich jedes Teilbildes eines Bildes, das zuletzt von der Kamera 20 gewonnen wurde. Die vorherige Varianz ist eine Varianz bezüglich jedes Teilbildes in einem weiteren Bild, das zuvor von der Kamera 20 gewonnen und in dem Speicher 50 gespeichert wurde.
(B) Der Bildprozessor 30 wählt aus den Differenzen bezüglich aller Teilbereiche, berechnet in dem Prozess (A), Differenzen aus, die größer als ein Schwellenwert sind, und verarbeitet diese ausgewählten Differenzen weiter.
(C) Der Bildprozessor 30 berechnet eine Summe von in dem Prozess (B) bezüglich der ausgewählten Differenzen gewonnenen Ergebnissen.

Insbesondere berechnet der Bildprozessor 30 in dem Prozess (A) zuerst bezüglich jedes der Teilbereiche eine durchschnittliche Intensität Ai (i = 1, 2, ..., 9) von Pixeln in jedem der zugehörigen Teilbilder Wi (i = 1, 2, ..., 9) unter Verwendung einer Gleichung (1): Ai = {ΣΣI(x, y)}/Ni (1)
Hier ist I(x, y) eine Intensität jedes Pixels, und Ni ist die Anzahl der Pixel, die das Teilbild Wi umfasst.
Der Bildprozessor 30 berechnet anschließend eine Varianz VPi (i = 1, 2, ..., 9) unter Verwendung einer Gleichung (2): VPi = [Σ{I(x, y) – Ai}2]/Ni (2)
Hier sind, wenn die berechneten Varianzen VPi zeitweise in dem Speicher 50 gespeichert sind, die gespeicherten berechneten Varianzen beim nächsten Mal als vorherige Varianzen VOi (I = 1, 2, ..., 9) zu verwenden.
Der Bildprozessor 30 berechnet dann Differenzen Di (I = 1, 2, ..., 9) zwischen den zu dem momentanen Zeitpunkt berechneten Varianzen VPi und den aus dem Speicher 50 gelesenen, entsprechenden vorherigen Varianzen VOi unter Verwendung einer Gleichung (3): Di = VPi – VOi (3)
In einem in den 3A und 3B gezeigten Beispiel weist das Teilbild W9 zum momentanen Zeitpunkt eine Unschärfe RT auf, die einem Regentropfen entspricht, wie es in 3A gezeigt ist, während das Teilbild W9 zu dem vorherigen Zeitpunkt keine Unschärfe aufweist, wie es in 3B gezeigt ist. In diesem Fall sind die Differenzen D1 bis D8 Null, da keine Differenzen zwischen Varianzen VP1 bis VP8 und entsprechenden vorherigen Varianzen VO1 bis VO8 bestehen. Im Gegensatz dazu hat die Differenz D9 für das Teilbild W9 einen positiven Wert, da eine beträchtliche Differenz zwischen der Varianz VP9 und der vorherigen Varianz VO9 besteht. Der Regen kann somit durch Berechnung der Differenz Di erfasst werden.
In dem Prozess (B) wählt der Bildprozessor 30 von den Differenzen D1 bis D9 Differenzen Di aus, die größer als ein konstanter Schwellenwert Dth sind. Insbesondere bestimmt der Bildprozessor 30 für jede der in dem Prozess (A) berechneten Differenzen D1 bis D9, ob die Differenz Di größer als der Schwellenwert Dth ist. Wenn die Bestimmung positiv ist (Bestätigung), setzt der Bildprozessor 30 ein Flag FWi (i = 1, 2, ..., 9), das der Differenz Di entspricht, auf "1" (AN). Mit anderen Worten, der Bildprozessor 30 setzt die Flags FW1 bis FW9 auf "1" (AN) oder "0" (AUS), je nachdem, ob die jeweiligen Differenzen D1 bis D9 größer als der Schwellenwert Dth sind oder nicht.
Anschließend berechnet der Bildprozessor 30 in dem Prozess (C) eine Gesamtsumme S der Flags FW1 bis FW9, die in dem Prozess (B) gesetzt wurden, unter Verwendung einer Gleichung (4): S = ΣFwi (4)
Somit ist die Gesamtsumme S die Anzahl der Teilbilder Wi, die Differenzen Di aufweisen, die größer als der Schwellenwert Dth sind.
In dem in den 3A und 3B gezeigten Beispiel ist die Gesamtsumme S gleich eins, da nur die Differenz D9 größer als der Schwellenwert Dth ist.
Der Controller 40 bestimmt, ob die berechnete Gesamtsumme S größer als ein konstanter Schwellenwert Nth ist. Wenn die Bestimmung positiv ist (Bestätigung), bestimmt der Controller 40, dass Regen oder Schmutzspritzer vorhanden sind. Wenn die Bestimmung negativ ist (keine Bestätigung), bestimmt der Controller 40, dass keines von beiden vorhanden ist. Wenn der Controller 40 bestimmt, dass es regnet oder Schmutzspritzer vorhanden sind, betätigt der Controller 40 den Scheibenwischer 70 mit Hilfe des Motors 60, um die Windschutzscheibe 10 zu reinigen.
Nachfolgend ist der Betrieb des Regensensors mit Bezug auf das Flussdiagramm in 4 ausführlicher beschrieben.
In einer Situation, in der ein Modus durch einen (nicht gezeigten) Scheibenwischerschalter ausgewählt ist, und zwar der Modus, in dem der Scheibenwischer 70 durch den Regensensor gesteuert wird, liest der Bildprozessor 30 in Schritt S101 ein von der Kamera 20 aufgenommenes Bild IMGP. Das Bild IMGP wird durch den Bildprozessor 30 in die Teilbilder Wi unterteilt.
Die Varianzen VPi werden in Schritt S102 für die jeweiligen in Schritt S101 gewonnenen Teilbilder Wi durch die Gleichung (2) berechnet. Die berechneten Varianzen VPi werden zeitweise in dem Speicher 50 gespeichert.
Der Bildprozessor 30 liest in Schritt S103 die vorherigen Varianzen VOi, die einem in dem Speicher 50 zeitweise gespeicherten Bild IMGO entsprechen. In Schritt S103 berechnet der Bildprozessor 30 ferner unter Verwendung der Gleichung (3) die Differenzen zwischen den momentanen Varianzen VPi, die dem Bild IMGP entsprechen, und den vorherigen Varianzen VOi, die dem Bild IMGO entsprechen.
In Schritten S104 und S105 bestimmt der Bildprozessor 30, ob die jeweiligen berechneten Differenzen Di größer als der Schwellenwert Dth sind. Wenn eine erste Differenz Di größer als der Schwellenwert Dth ist, wird ein Flag Fwi, das der ersten Differenz Di entspricht, auf eins gesetzt (Fwi = 1). Wenn eine zweite Differenz Di nicht größer als der Schwellenwert Dth ist, wird ein Flag Fwi, das der zweiten Differenz Di entspricht, auf Null gesetzt (Fwi = 0). Anschließend wird in Schritt S106 die Anzahl von Teilbildern Wi, deren Flag Fwi = 1 ist, als die Gesamtsumme S über die Gleichung (4) berechnet.
In Schritt S107 bestimmt der Controller 40, ob die Gesamtsumme größer als der Schwellenwert Nth ist. Wenn die Gesamtsumme S größer als der Schwellenwert Nth ist, bestimmt der Controller 40 in Schritt S108, dass es regnet oder sich Schmutzspritzer auf der Windschutzscheibe befinden, und bewirkt daher in Schritt S109, dass der Scheibenwischer 70 mit Hilfe des Motors 60 die Windschutzscheibe 10 reinigt. Wenn die Gesamtsumme S nicht größer als der Schwellenwert Nth ist, bestimmt der Controller 40 in Schritt S110, dass es weder regnet noch Schmutzspritzer auf der Windschutzscheibe 10 vorhanden sind.
Der Regensensor dieser Ausführungsform besitzt die folgenden Eigenschaften:

(1) Der Regensensor umfasst die Kamera 20 mit der "unendlichen" Brennweite. Zusätzlich erfasst der Regensensor Regen (bzw. Niederschlag) auf der Grundlage einer Varianz Vi, die einen Grad einer Streuung (bzw. Streuungsgrad) von Intensitäten von Pixeln gegenüber einer durchschnittlichen Intensität von Pixeln anzeigt, die in dem von der Kamera 20 aufgenommenen Bild enthalten sind. Der Regensensor ist daher dazu geeignet, durch einfache Berechnungen der Varianz Vi Regen oder dergleichen zu erfassen, selbst wenn es heftig regnet oder sich Schmutzspritzer auf der Windschutzscheibe befinden, was die Erfassung (bzw. Extrahierung) von Rändern von Regentropfen auf der Windschutzscheibe 10 erschwert. Außerdem kann die Kamera 20, die die "unendliche" Brennweite aufweist, als eine Kamera für ein weiteres System dienen, das einen Tunnel, ein Hindernis, eine weiße Linie auf einer Straße und so weiter erfasst.
(2) Ferner wird die Varianz für jedes der neun Teilbilder, in die das von der Kamera 20 aufgenommene Bild unterteilt wird, berechnet. Der Regensensor ist daher dazu geeignet, Regen oder dergleichen zu erfassen, wobei Einflüsse von einer kleinen und vorübergehenden Störung wie etwa an einem Gebäude reflektierte Sonnenstrahlen oder einem vor dem Fahrzeug vorbei fliegenden Vogel minimiert sind.
(3) Ferner berechnet der Regensensor, um einen Moment-zu-Moment-Übergang der Varianzen Vi zu gewinnen, für jedes der Teilbilder Wi die Differenz Di zwischen der Varianz VPi zu dem momentanen Zeitpunkt und der Varianz VOi zu dem vorherigen Zeitpunkt. Der Regensensor ist daher dazu geeignet, Regen durch die einfachen Differenzberechnungen zu erfassen.
(4) Ferner erfasst der Regensensor Regen auf der Grundlage der Anzahl oder Summe S der Teilbilder, die die Differenzen Di aufweisen, die größer als der Schwellenwert Dth sind. Der Regensensor ist somit dazu geeignet, Regen durch einfache Berechnungen zu erfassen, wobei Einflüsse von äußeren Störungen minimiert sind.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben ausgeführte und in den Figuren gezeigte Ausführungsform begrenzt, sondern kann auf verschiedene Weise implementiert sein, ohne den Schutzumfang der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist zu verlassen.
Zum Beispiel kann eine CMOS- (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Kamera als die Kamera 20 dienen.
Wie es in den Schritten S204 bis S206 in 5 gezeigt ist, kann der Regensensor eine weitere Gesamtsumme S berechnen, welche die Anzahl der Teilbilder Wi ist, die jeweils eine Differenz Di besitzen, die größer als ein Schwellenwert Dthi (i = 1, 2, ...) ist, die für jedes Teilbild Wi eindeutig definiert ist. Und zwar sind die Werte der Schwellenwerte Dth1 bis Dth9 für die neun Teilbereiche so definiert, dass sie voneinander verschieden sind.
Der Regensensor mit der Modifikation ist dazu geeignet, durch einfache ergänzende Berechnungen Regen mit hoher Genauigkeit zu erfassen, und zwar beispielsweise durch Verringerung eines Schwellenwertes Dthi für einen bestimmten Teilbereich, der zur Gewährleistung der Sicht des Fahrers bedeutsam ist, oder durch Erhöhung eines weiteren Schwellenwertes Dthi für einen weiteren bestimmten Teilbereich, der leicht äußeren Störungen ausgesetzt ist. In 5 sind die Schritte außer den Schritten S204 bis S206 die gleichen wie die entsprechenden Schritte in 4.
Generell hat ein von der Kamera 20 aufgenommenes Bild in der Nähe der Mitte der Windschutzscheibe eher einen kleinen Moment-zu-Moment-Übergang von Intensitäten von Pixeln in dem Bild. Jedoch ist der mittlere Abschnitt für die Gewährleistung der Sicht des Fahrers wichtig. Im Gegensatz dazu hat ein von der Kamera 20 aufgenommenes Bild an einem der Endabschnitte der Windschutzscheibe eher einen großen Moment-zu-Moment-Übergang von Intensitäten, was durch die Bewegung des Fahrzeugs hervorgerufen wird. Doch selbst, wenn Regentropfen oder dergleichen auf den seitlichen Endabschnitten (oder unteren Endabschnitten) der Windschutzscheibe anhaften, ist die Sicht des Fahrers nicht nennenswert behindert.
Demzufolge kann der Regensensor, wie es in Schritt S306 in 6 gezeigt ist, eine gewichtete Summe S berechnen, die eine Summe der Flags Fwi, gewichtet (multipliziert) mit jeweiligen Werten Pi (i = 1, 2, ...), ist. Die Werte P1, P2, ... sind Gewichtungsfaktoren, die jeweils Teilbereichen entsprechen, und können voneinander verschieden sein.
Der Regensensor mit der Modifikation ist dazu geeignet, mit hoher Genauigkeit und durch einfache ergänzende Berechnungen Regen zu erfassen, beispielsweise indem einem Gewichtungsfaktor Pi für einen Teilbereich, der zur Gewährleistung der Sicht des Fahrers bedeutsam ist, ein größerer Wert verliehen wird, oder indem einem Gewichtungsfaktor Pi für einen Teilbereich, der eher unter externen Störungen leidet, ein kleinerer Wert zugeordnet wird. In 6 sind die Schritte außer Schritt S306 die gleichen wie die entsprechenden Schritte in 4. Ferner kann der Regensensor, wie es in den Schritten S404 bis S406 in 7 gezeigt ist, eine gewichtete Summe S der Teilbilder Wi berechnen, von denen jedes eine Differenz Di aufweist, die gröber als ein Schwellenwert Dthi (i = 1, 2, ...) ist, spezifisch bzw. eindeutig für jeden Teilbereich oder jedes Teilbild Wi. Insbesondere ist die gewichtete Summe S eine Gesamtsumme der mit den jeweiligen Werten Pi (i = 1, 2, ...) gewichteten Flags FWi. Die Werte P1, P2, ... sind Gewichtungsfaktoren, die jeweils Teilbereichen entsprechen, und können voneinander verschieden sein.
Der Regensensor mit der Modifikation ist ebenfalls dazu geeignet, mit einer hohen Genauigkeit und durch einfache ergänzende Berechnungen Regen zu erfassen. In 7 sind die Schritte außer den Schritten S204 bis S406 die gleichen wie die entsprechenden Schritte in 4.
Der Regensensor ist nicht auf solche begrenzt, die ein Bild in Teilbilder unterteilen. Wie es in den 8A und 8B gezeigt ist, kann der Regensensor Regen durch Berechnen eines Moment-zu-Moment-Übergangs einer Varianz eines von einer Kamera aufgenommenen Gesamtbildes erfassen. In diesem Fall weist der Regensensor immer noch den oben beschriebenen Effekt (1) auf.
Der Regensensor kann ein Änderungsverhältnis der momentanen Varianz VPi zu der entsprechenden vorherigen Varianz VOi statt der Differenz Di zwischen der momentanen Varianz VPi und der entsprechenden vorherigen Varianz VOi verwenden. Die Differenz kann durch jeden anderen Wert ersetzt werden, der einen Moment-zu-Moment-Übergang der Varianz repräsentiert.
Der Regensensor kann eine Gleichung (5) statt der Gleichung (2) verwenden: Vi = [Σ|I(x, y) – Ai|]/Ni (5)
Und zwar kann der Regensensor die Berechnung von Varianzen der Teilbilder durch Berechnungen jedweder Art wie etwa Berechnungen von Standardabweichungen der Intensitäten von Pixeln in den Teilbildern von einer durchschnittlichen Intensität der Pixel ersetzen.
Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Regensensor für ein Fahrzeug, mit: – einer in dem Fahrzeug angeordneten Kamera (20) zur Aufnahme eines Bildes einer Szene außerhalb des Fahrzeugs durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs mit einer unendlichen Brennweite; und – einer Prozessoreinheit (30) zur Erfassung von Regen auf der Grundlage eines Streuungsgrades von Intensitäten von Pixeln, die in dem Bild enthalten sind, gegenüber einer mittleren Intensität der Pixel.
Regensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (30): – ein von der Kamera (20) aufgenommenes Bild entsprechend einer Mehrzahl von Teilbereichen, die in einem Bereich des Bildes definiert sind, in Teilbilder unterteilt; – bezüglich jedes der Mehrzahl von Teilbereichen einen Moment-zu-Moment-Übergang eines Streuungsgrades von Intensitäten von Pixeln, die in jedem der Mehrzahl von Teilbereichen enthalten sind, gegenüber einer durchschnittlichen Intensität der in jedem der Mehrzahl von Teilbereichen enthaltenen Pixeln berechnet; und – Regen auf der Grundlage des Moment-zu-Moment-Übergangs erfasst.
Regensensor nach Anspruch 2, der ferner umfasst: – einen Speicher (50) zum zeitweisen Speichern bezüglich jedes der Mehrzahl von Teilbereichen einen ersten Streuungsgrad von Intensitäten von in jedem der Mehrzahl von Teilbereichen eines von der Kamera zu einem ersten Zeitpunkt, der vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, aufgenommenen Bildes; wobei – die Prozessoreinheit (30) bezüglich jedes der Mehrzahl von Teilbereichen einen Moment-zu-MomentÜbergang berechnet, indem sie eine Differenz zwischen (i) dem in dem Speicher gespeicherten ersten Streuungsgrad und (ii) einem zweiten Streuungsgrad von Intensitäten von Pixeln, die in jedem der Mehrzahl von Teilbereichen eines von der Kamera zu dem zweiten Zeitpunkt aufgenommenen Bildes enthalten sind, berechnet.
Regensensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (30): – einen gegebenen Prozess auf eine Differenz anwendet, die zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad bezüglich jedes des Mehrzahl von Teilbereichen berechnet wird, um der Differenz einen gegebenen wert zuzuordnen; und – Regen auf der Grundlage eines Ergebnisses der Einbeziehung gegebener Werte erfasst, die aus dem gegebenen Prozess bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen sind.
Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gegebenen Prozess: – wenn eine Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad nicht größer als ein Schwellenwert ist, der Differenz Null als ein gegebener Wert zugeordnet wird, und – das Ergebnis der Einbeziehung gegebener Werte als eine Summe gegebener Werte bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen wird.
Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gegebenen Prozess: – wenn eine erste Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad größer als ein Schwellenwert ist, der ersten Differenz Eins als ein gegebener Wert zugeordnet wird, und – wenn eine zweite Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad nicht größer als der Schwellenwert ist, der zweiten Differenz Null als ein gegebener Wert zugeordnet wird; und – das Ergebnis der Einbeziehung gegebener Werte als eine Summe gegebener Werte bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen wird.
Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gezeichnet, dass in dem gegebenen Prozess: – wenn eine Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad nicht größer als ein Schwellenwert ist, der eindeutig für jeden der Mehrzahl von Teilbereichen ist, der Differenz Null als ein gegebener Wert zugeordnet wird; und – das Ergebnis der Einbeziehung gegebener Werte als eine Summe gegebener Werte bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen wird.
Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gegebenen Prozess: – wenn eine erste Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad bezüglich jedem der Mehrzahl von Teilbereichen größer als ein Schwellenwert ist, der eindeutig für jeden der Mehrzahl von Teilbereichen ist, der ersten Differenz Eins als ein gegebener Wert zugeordnet wird; – wenn eine zweite Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad bezüglich jedem der Mehrzahl von Teilbereichen nicht größer als ein Schwellenwert ist, der eindeutig für jeden der Mehrzahl von Teilbereichen ist, der zweiten Differenz Null als ein gegebener Wert zugeordnet wird; und – das Ergebnis der Einbeziehung gegebener Werte als eine Summe gegebener Werte bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen wird.
Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gegebenen Prozess: – ein gegebener Wert gewonnen wird, indem eine Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad bezüglich jedem der Mehrzahl von Teilbereichen gewichtet wird, wobei ein Wert verwendet wird, der für jeden der Mehrzahl von Teilbereiche definiert ist; und – das Ergebnis der Einbeziehung gegebener Werte als eine Summe gegebener Werte bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen wird.
Regensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gegebenen Prozess: – wenn eine erste Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad bezüg lich jedem der Mehrzahl von Teilbereichen nicht größer als ein Schwellenwert ist, der für jeden der Mehrzahl von Teilbereichen eindeutig ist, der ersten Differenz Null als ein gegebener Wert zugeordnet wird; – wenn eine zweite Differenz zwischen dem ersten Streuungsgrad und dem zweiten Streuungsgrad bezüglich jedem der Mehrzahl von Teilbereichen größer als der Schwellenwert ist, der für jeden der Mehrzahl von Teilbereichen eindeutig ist, die zweite Differenz ferner unter Verwendung eines Wertes gewichtet wird, der für jeden der Mehrzahl von Teilbereichen definiert ist, um einen gegebenen Wert zu erhalten; und – das Ergebnis der Einbeziehung gegebener Werte als eine Summe gegebener Werte bezüglich aller der Mehrzahl von Teilbereichen gewonnen wird.
Regensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst: – einen Speicher (50) zum zeitweisen Speichern eines ersten Streuungsgrades von Intensitäten von Pixeln, die in einem von der Kamera zu einem ersten Zeitpunkt, der vor einem zweiten Zeitpunkt liegt, aufgenommenen Bild enthalten sind, wobei die Prozessoreinheit: – einen Moment-zu-Moment-Übergang berechnet, indem sie eine Differenz zwischen (i) dem in dem Speicher gespeicherten ersten Streuungsgrad und (ii) einem zweiten Streuungsgrad von Intensitäten von Pixeln berechnet, die in einem von der Kamera zu dem zweiten Zeitpunkt aufgenommenen Bild enthalten sind; und – Regen auf der Grundlage des Moment-zu-Moment-Übergangs erfasst.
Regensensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Streuungsgrad wenigstens entweder eine Varianz oder eine Standardabweichung bezüglich von Intensitäten von Pixeln umfasst, die in einem von der Kamera aufgenommenen Bild enthalten sind.