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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Strukturbildes einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs mittels einer Kamera, wobei die Scheibe die Kamera von einer Umgebung des Kraftfahrzeuges trennt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels einer Beleuchtung der Scheibe ein Hervorheben von in dem Strukturbild vorhandenen Bildstrukturen erfolgt, wobei die Bildstrukturen geeignet sind eine optische Beeinträchtigung einer Durchsicht der Kamera durch die Scheibe zu ermitteln, und wobei die Beleuchtung derart eingerichtet wird, dass diese von einem Fahrer nicht erfasst wird. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Umsetzung des Verfahrens vorgesehen.
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Stand der Technik
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Heutige Kraftfahrzeuge besitzen häufig eine Kamera für Fahrerassistenzfunktionen. Beispielhafte Fahrerassistenzfunktionen, welche unter Verwendung einer Kamera erfolgen, sind: Spurhalteassistent, Verkehrszeichenerkennung, Automatische Notbremsung, Fernlichtassistent, etc. Die Kameras werden als Stereokameras oder Mono-Kameras ausgeführt, welche entsprechend zwei oder nur ein Imager-Modul aufweisen und in einem Gehäuse integriert sind. Diese Kameras sind bspw. in der Fahrzeugkabine, im oberen Bereich der Windschutzscheibe, meist mittig und direkt hinter der Windschutzscheibe positioniert.
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Eine Degradierung der Windschutzscheibe kann dabei zu Leistungsverlusten, insbesondere bei der Validität der Bildanalysen führen. Eine Degradierung kann bspw. aufgrund von Schädigungen der Windschutzscheibe (Kratzer, Steinschläge, etc.) oder jeglicher Änderung in der spektralen Durchlässigkeit der Windschutzscheibe entstehen.
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Eine Degradierung führt dabei zu lokalen Distortionen und/oder zu teilweisen blockierten Lichtpfaden und/oder falschen Farb-Rendering. Hierdurch kommt es zu einer falschen Darstellung der Umgebung des Fahrzeugs in den Bilddaten. Dies kann zu fehlerhaften Analyseergebnissen führen. Eine frühzeitige Erkennung einer wie oben beschriebenen Situation ist wesentlich für die Leistungsfähigkeit des Fahrerassistenzsystems, insbesondere die Validität der Analyseergebnisse, und damit für die Sicherheit des im Fahrverkehr. Dies tritt insbesondere zu Tage bei autonomen Fahrmanövern, bei welchen die Kamera wesentliche Daten zur Steuerung des Fahrzeugs bereitstellt.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Patentanmeldung
DE 10 2012 209 514 A1 der Anmelderin bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Sichtbeeinträchtigung eines Fahrzeuginsassen, insbesondere aufgrund von Regentropfen. Das Verfahren umfasst den Schritt des Entfernens einer Hintergrundhelligkeit aus einem Bild der Scheibe, um ein geeignetes Strukturbild der Scheibe zur Auswertung zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren die Bestimmung einer optischen Beeinträchtigung einer Kamera bei Durchsicht durch eine Scheibe. Hierdurch kann vorteilhaft eine positive Ergebnisgüte bei der Bilderauswertung der Kamera sichergestellt werden. Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Strukturbildes einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs mittels einer Kamera, wobei die Scheibe die Kamera von einer Umgebung des Kraftfahrzeuges trennt, ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Beleuchtung der Scheibe ein Hervorheben von in dem Strukturbild vorhandenen Bildstrukturen erfolgt, wobei die Bildstrukturen geeignet sind eine optische Beeinträchtigung einer Durchsicht der Kamera durch die Scheibe zu ermitteln, und wobei die Beleuchtung derart eingerichtet wird, dass diese im aktivierten Zustand von einem Fahrer nicht erfasst wird.
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Hierunter wird bspw. verstanden, dass die Beleuchtung derart gesteuert wird, dass diese vom Fahrer nicht erfasst wird. Weiterhin ist die Steuerung und die Position und Ausgestaltung der Beleuchtung entsprechend aufeinander abgestimmt, so dass die Beleuchtung vom Fahrer nicht erfasst. Vorteilhaft kann hierdurch eine Blendung des Fahrers vermieden werden und hierdurch die Sicherheit als auch der Komfort optimiert werden. Während im Rahmen der Beschreibung der Erfindung im Wesentlichen eine „Steuerung“ der Beleuchtung beschrieben wird, ist selbstverständlich auch eine „Regelung“ der Beleuchtung von der Erfindung umfasst. Weiterhin wird insbesondere der Fahrer erwähnt, die Ausgestaltung kann sich dabei auf den Fahrzeugführer als auch jeden Fahrzeuginsassen beziehen.
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Durch die Beleuchtung werden Strukturen der Scheibe verstärkt und hervorgehoben. Derartige Strukturen können Beschädigungen der Scheibe sein. Bspw. können dies mechanische Beschädigungen, Risse oder Steinschläge sein. Ebenfalls können auch altersbedingte Verzerrungen oder sonstige Degradationen erkennbar gemacht werden. Das so verstärkte Strukturbild wird mittels der Kamera aufgenommen und einer Bildanalyse unterzogen. Hierbei kann bestimmt werden, ob eine optische Beeinträchtigung vorliegt und in welchem Maße diese vorliegt. Das Verfahren ist geeignet zur Ermittlung von spezifischen mit der Scheibe in Verbindung stehenden Faktoren, welche einen Einfluss auf die Datengüte und damit auch die Validität der Ergebnisse eine Analyse der Videodaten haben. D.h. es kann damit überprüft werden, ob mit der Kamera korrekte Ergebnisse erzielbar sind. Werden wesentliche optische Beeinträchtigungen festgestellt, können entsprechende Gegenmaßnahmen ausgeführt werden.
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In einer möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine lokal begrenzte Ausleuchtung der Scheibe erfolgt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung derart ausgestaltet wird, dass ausschließlich - oder zumindest im Wesentlichen - ein Bereich der Scheibe beleuchtet wird, welcher von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht einsehbar ist. Vorteilhaft wird der dem Sichtfeld des Fahrers entsprechende Bereich der Windschutzscheibe nicht beleuchtet. Insbesondere wird der vollständige Fahrer-Durchsichtbereich der Windschutzscheibe nicht beleuchtet. Als Fahrer-Durchsichtbereich wird der Bereich der Windschutzscheibe definiert, welcher vom Fahrer ggf. auch unter Berücksichtigung einer eventuellen Kopfbewegung eingesehen und durchblickt werden kann. In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren daher dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung in einem Fahrer-Durchsichtbereich nicht erfolgt.
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In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung in einem Durchsichtbereich der Kamera erfolgt. Vorteilhaft wird dabei ausschließlich - oder zumindest im Wesentlichen - der Kamera-Durchsichtbereich der Scheibe beleuchtet. Als Durchsichtbereich der Kamera wird ein Teilbereich der Scheibe definiert, der zur Durchsicht der Kamera durch die Scheibe bestimmt ist. Dieser Bereich ist der Bereich der Scheibe, welcher direkt vor der Kamera befindet. Häufig ist der Kamera-Durchsichtbereich als Aussparung in einem Blackprint der Windschutzscheibe ausgestaltet. Als Blackprint wird ein schwarzer Rahmen im Außenbereich der Windschutzscheibe verstanden. Der Blackprint ist im Wesentlichen undurchsichtig. Insbesondere wird ein Blackprint verwendet, um Komponenten und/oder Klebestellen optisch abzudecken.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten optischen Beeinträchtigung, wenigstens einer der folgenden Schritte ausgeführt wird:
- - Ausgabe einer entsprechenden Information an den Fahrer;
- - Speicherung einer entsprechenden Information in einem fahrzeuginternen Speicher;
- - Kompensation der identifizierten Bildstrukturen bei der Analyse der Bilddaten;
- - Deaktivierung definierter, insbesondere sicherheitsrelevanter, Kamerafunktionen.
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Hierunter ist zu verstehen, dass einer der genannten Schritte ausgeführt wird, wenn eine wesentliche optische Beeinträchtigung der Durchsicht der Kamera durch die Schreibe ermittelt wird. Bspw. ist dies dann der Fall, wenn die ermittelte optische Beeinträchtigung über einem definierten Schwellenwert liegt. Die Ausgabe der Information an den Fahrer kann bspw. visuell auf einem Anzeigeelement oder auch akustische über einen Lautsprecher erfolgen. Neben einer Warnung kann bspw. auch ein Hinweis zum Aufsuchen einer Werkstatt ausgegeben werden. Je nach Art und/oder Stärke der optischen Beeinträchtigung kann eine andere Information an den Fahrer ausgegeben werden. Je nach Art und/oder Stärke der optischen Beeinträchtigung kann ein anderer Verfahrensschritt ausgeführt werden. Unter einer Kompensation ist weiterhin eine Herausrechnung der identifizierten Beeinträchtigungen aus den Bilddaten während der Analyse zu verstehen. Die Herausrechnung kann auch eine Nicht-Beachtung der identifizierten Beeinträchtigung umfassen.
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In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung mittels aufgestrahltem Licht erfolgt, wobei insbesondere die Beleuchtung als Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung oder Auflicht-Hellfeldbeleuchtung ausgestaltet wird.
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Unter einer Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung (engl. Dark-field) ist zu verstehen, dass aufgestrahltes Licht mit großem Einfallswinkel auf die Scheibenoberfläche trifft. Der Bildkontrast entsteht hauptsächlich aufgrund einer Veränderung der Richtung einiger Lichtstrahlen durch Streuung, Beugung, Brechung und/oder Reflexion. Bei rauen, insb. wenig reflektierende, Oberflächen sorgt die seitliche Anordnung der Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung für lokale Schattenbildung, so dass Oberflächenstrukturen plastischer wirken. Dieser Effekt kann durch eine einseitige Beleuchtung hervorgerufen werden. Unter einer Auflicht-Hellfeldbeleuchtung (engl. Bright-field) ist zu verstehen, dass aufgestrahltes Licht mit geringem, im Wesentlichen senkrechtem, Einfallswinkel auf die Scheibenoberfläche trifft. Der Bildkontrast entsteht hauptsächlich dadurch, dass die Scheibenstrukturen einen Teil des eingestrahlten Lichts absorbiert und so der entsprechende Bereich dunkler erscheint.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist auch denkbar, dass die Beleuchtung mittels in die Scheibe eingekoppeltem Licht erfolgt. Das eingekoppelte Licht setzt sich innerhalb der Scheibe mit Totalreflexion fort. An Beschädigungen oder sonstigen Strukturmerkmalen der Scheiben wird dieses jedoch nicht vollständig reflektiert, sondern teilweise ausgekoppelt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei einer bewegten Beleuchtungsvorrichtung eine Aktivierung der Beleuchtung dann erfolgt, wenn sich die bewegte Beleuchtungsvorrichtung in einem Bereich der Scheibe befindet, welcher vom Fahrer nicht erfasst werden kann, insbesondere, wenn sich die Beleuchtungsvorrichtung über dem Blackprint der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs befindet.
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Hierunter wird verstanden, dass die Beleuchtungsvorrichtung in einer Ausgangsposition ist bspw. in einem vom Fahrer einsehbaren Bereich positioniert. In dieser Ausgangsposition ist die Beleuchtungsvorrichtung regulär nicht beleuchtet. Im Anschluss erfolgt eine Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung aus dem vom Fahrer einsehbaren Bereich in einen vom Fahrer nicht einsehbaren Bereich. Eine Aktivierung der Beleuchtung erfolgt erst dann, wenn die Beleuchtungsvorrichtung vollständig in dem vom Fahrer nicht einsehbaren Bereich eingetaucht ist. Insbesondere erfolgte eine Aktivierung der Beleuchtung dann, wenn die Beleuchtungsvorrichtung sich vollständig über dem Blackprint befindet. Eine Deaktivierung der Beleuchtung erfolgt, bevor die bewegte Beleuchtungsvorrichtung den vom Fahrer nicht einsehbaren Bereich der Scheibe verlässt. Insbesondere erfolgt eine Deaktivierung der Beleuchtung kurz bevor die Beleuchtungsvorrichtung den Blackprint Bereich der Windschutzscheibe verlässt.
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In einer möglichen Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die optische Beeinträchtigung unter Berücksichtigung eines Vergleichs wenigstens zwei beleuchteter Strukturbilder der Scheibe analysiert wird.
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Hierunter wird verstanden, dass die optische Beeinträchtigung unter Berücksichtigung von zwei oder mehr verschiedenen Strukturbildern ermittelt werden. Es erfolgt hierfür jeweils eine Beleuchtung der Scheibe um beleuchtete Strukturbilder zu erzeugen und damit verstärkte Bildstrukturen ermitteln zu können. Anhand der unterschiedlichen Strukturbilder können vorteilhaft die bestehenden Bildstrukturen noch exakter ermittelt werden. Zur Erzeugung des vorteilhaften Unterschieds, kann die Beleuchtung räumlich verändert werden. So ist bspw. denkbar, dass die Kamera mehrere Bilder aufnimmt, während eine in einen Scheibenwischer integrierte Beleuchtungsvorrichtung über den Aufnahmebereich bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Beleuchtung in zeitlichen Abständen erfolgen. So ist bspw. denkbar, dass die Kamera bei jedem Überwischvorgang jeweils ein Bild aufnimmt, wenn eine in einen Scheibenwischer integrierte Beleuchtungsvorrichtung an einer definierten Position ist und diese Bilder miteinander vergleicht. Selbstverständlich wäre auch denkbar, ein Bild der selben Stelle nach einem definierten Zeitrahmen, bspw. 1 Stunden oder nach jedem Startvorgang des Fahrzeugs aufzunehmen und diese Bilder miteinander zu vergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Beleuchtung charakteristisch variiert werden, bspw. hinsichtlich der Lichtwellenlänge. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Beleuchtung sowohl als Dunkelfeldbeleuchtung als auch als Hellfeldbeleuchtung ausgestaltet sind und die jeweils so erzeugten Strukturbilder analysiert werden, um die tatsächlichen Bildstrukturen und damit die optischen Beeinträchtigungen zu ermitteln.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei einer bewegten Beleuchtungsvorrichtung zur Analyse der optischen Beeinträchtigung wenigstens zwei beleuchteter Strukturbilder der Scheibe bei unterschiedlichen Positionen der Beleuchtungsvorrichtung berücksichtigt werden.
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Unter einer Berücksichtigung kann dabei insbesondere eine Ermittlung und/oder eine Speicherung und/oder eine Auswertung verstanden werden.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass zur Analyse der optischen Beeinträchtigung wenigstens zwei beleuchtete Strukturbilder der Scheibe unterschiedlicher Zeitpunkte berücksichtigt werden, insbesondere bei einer bewegten Beleuchtungsvorrichtung zwei beleuchtete Strukturbilder der Scheibe unterschiedlicher Zeitpunkte bei gleicher Position der Beleuchtungsvorrichtung berücksichtigt werden.
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Hierunter wird verstanden, dass eine Bestimmung und ein Vergleich erfolgt von zumindest zwei verstärkten Strukturbilder bei derselben Position der Lichtquelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Das Verfahren kann dabei den zusätzlichen Verfahrensschritt umfassen: Beleuchtung und Aufnahme zwei beleuchteter Strukturbilder zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass zur Analyse der optischen Beeinträchtigung wenigstens zwei beleuchtete Strukturbilder der Scheibe bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen berücksichtigt werden, insbesondere bei einer bewegten Beleuchtungsvorrichtung zwei beleuchtete Strukturbilder der Scheibe bei gleicher Position der Beleuchtungsvorrichtung mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen berücksichtigt werden.
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Hierunter wird bspw. verstanden, dass eine Bestimmung und ein Vergleich zumindest zwei verstärkter Strukturbilder erfolgt bei derselben Position der Lichtquelle, wobei die Lichtquelle jedoch jeweils mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen arbeitet.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe günstig und mit einer hohen Validität gelöst werden. Als Vorrichtung kann daher angesehen werden: eine Kamera und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung und/oder ein Scheibenwischer, insbesondere ein Scheibenwischer mit integrierter Beleuchtu ngsvorrichtu ng.
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Vorteilhaft ist also eine Vorrichtung als Beleuchtungsvorrichtung ausgestaltet. Vorteilhaft liegt eine Aufteilung der Windschutzscheibe vor in einen vom Fahrer einsehbaren und durchsichtbaren Bereich und einen vom Fahrer durchsicht-geschützten Bereich. Der für den Fahrer durchsichtgeschützte Bereich kann wiederum einen Teilbereich aufweisen, welcher einen Durchsichtbereich für die Kamera erlaubt. Die Beleuchtungsvorrichtung ist dabei derart eingerichtet und/oder positioniert, dass diese bspw. einen Fahrer-Durchsichtbereich der Windschutzscheibe nicht beleuchtet. Vorteilhaft wird der Sichtbereich des Fahrers nicht beleuchtet. Die Vorrichtung ist weiterhin bspw. dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass diese einen Durchsichtbereich der Kamera beleuchtet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens zum Teil auf der Außenseite der Scheibe positioniert ist. Hierunter wird verstanden, dass zumindest Teile der Vorrichtung auf der Außenseite der Scheibe positioniert sind. Als Außenseite der Scheibe wird bspw. der Bereich der Windschutzscheibe verstanden, welcher der Umgebung des Kraftfahrzeugs und nicht dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugerichtet ist. Vorteilhaft kann hiermit eine sehr genaue Ermittlung von optischen Beeinträchtigungen auf der Außenseite der Scheibe erfolgen. Bspw. ist die Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung auf der Außenseite der Windschutzscheibe positioniert. Hierdurch erfolgt auch die Beleuchtung der Windschutzscheibe auf der Außenseite. Da Kratzer und Steinschläge insbesondere auf der Außenseite der Scheibe auftreten, kann durch eine von außen erfolgte Auflicht-Beleuchtung die Mängel valide erkannt werden.
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In einer möglichen Ausgestaltung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens zum Teil in einem Scheibenwischer integriert und/oder an einem Scheibenwischer anbringbar ausgestaltet ist. Hierunter wird bspw. verstanden, dass die Vorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung der Scheibe umfasst. Vorteilhaft wird die Beleuchtungsvorrichtung in einen Scheibenwischer integriert und/oder ist so ausgestaltet, dass diese an einem Scheibenwischer angebracht werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung der Scheibe umfasst, wobei die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Beleuchtung ausschließlich über einen Teilbereich der Scheibe erfolgt.
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Hierunter wird bspw. verstanden, dass die Beleuchtung in einen Scheibenwischer integriert ist und dass eine Beleuchtung nicht über die gesamte Länge des Scheibenwischers erfolgt. Vorteilhaft erfolgt die Beleuchtung eingeschränkt auf einen Teilbereich des Scheibenwischers und/oder eine Teillänge des Scheibenwischerblatts.
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In einer alternativen Weiterbildung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Lichtquelle umfasst, wobei die Lichtquelle in und/oder an
- - einem Endsteg des Scheibenwischers ausgebildet ist und/oder
- - einem Mittelsteg des Scheibenwischers ausgebildet ist und/oder
- - an einem Rückensteg des Scheibenwischers ausgebildet ist.
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Hierunter wird verstanden, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle zur Beleuchtung umfasst, wobei die Lichtquelle an unterschiedlichen oder mehreren Positionen ausgebildet sein kann. Bspw. wird die Lichtquelle in einem Endsteg und/oder in einem Mittelsteg des Scheibenwischers ausgebildet ist. Hiermit kann insbesondere eine Dunkelfeldbeleuchtung (Dark-field) des Durchsichtbereichs der Kamera ermöglicht werden. Alternativ wird die Lichtquelle in und/oder an einem Rückensteg des Scheibenwischers ausgebildet. Hiermit kann insbesondere eine Hellfeldbeleuchtung (Bright-field) des Durchsichtbereichs der Kamera ermöglicht werden.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Lichtleitmodul umfasst, welches in und/oder an einem Rückensteg des Scheibenwischers ausgebildet ist, und insbesondere das Lichtleitmodul auf Basis einer punktuellen Lichtquelle eine lineare oder flächige Ausleuchtung ermöglicht.
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Hierunter wird verstanden, dass mittels eines Lichtleitmoduls bspw. ein punktuelles Licht einer Lichtquelle - bspw. in einem Endsteg und/oder einem Mittelsteg des Scheinwerfers - in eine lineare oder flächige Beleuchtung der Windschutzscheibe ermöglicht wird. Bspw. kann hiermit auch eine Hellfeldbeleuchtung ermöglicht werden, wenn eine Lichtquelle in einem Endsteg und/oder einem Mittelsteg des Scheibenwischers ausgebildet ist, wobei das Licht von dort mittels des Lichtleitmodul - welches am Rückensteg des Scheibenwischers ausgebildet ist - weitergeleitet wird und eine flächige oder lineare Auflicht-Hellfeldbeleuchtung entlang des Lichtleitmoduls ausbildet. Entsprechend der Länge und Ausrichtung des Lichtleitmoduls kann eine lineare und/oder flächige Ausleuchtung eines Teilbereichs der Windschutzscheibe ermöglicht werden.
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Unter einer Vorrichtung kann ferner ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Als Vorrichtung kann daher zählen ein Steuergerät für die Kamera, ein Steuergerät für die Scheibenwischer, ein Steuergerät für das Fahrerassistenzsystem.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausfü hrungsformen
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
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Von den Figuren zeigt:
- 1 eine Beleuchtungsvorrichtung mit Lichtquelle im Endsteg des Scheibenwischers; und
- 2 eine Beleuchtungsvorrichtung mit zwei Lichtquellen im Endsteg und Mittelsteg des Scheibenwischers; und
- 3 eine Beleuchtungsvorrichtung mit Lichtquellen im Endsteg und Mittelsteg des Scheibenwischers sowie einem Lichtleitmodul; und
- 4 eine Beleuchtungsvorrichtung mit Lichtquelle im Rückensteg des Scheibenwischers sowie einem Lichtleitmodul; und
- 5a und 5b An- und Ausschaltpunkt der Beleuchtung bei einem bewegten Scheibenwischer; und
- 6 eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Gezeigt ist dabei eine Kamera 2 sowie eine Scheibe 3 eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs 1. Die Scheibe 3 weist einen undurchsichtigen Aufdruck 4 aus, einen sogenannten Blackprint. Der verbleibende Bereich der Schreibe 3 kann als Fahrer-Durchsichtbereich 3b definiert werden. Der Blackprint 4 spart einen Bereich aus, den Durchsichtbereich 3a für die Kamera 2. Dieser Kamera-Durchsichtbereich 3a ist ebenfalls für den Fahrer nicht einsehbar, da er durch das auf der Innenseite der Scheibe angebrachte Kameramodul abgedeckt ist. Weiterhin ist ein Scheibenwischer 6 gezeigt, welcher eine Beleuchtungsvorrichtung 5 umfasst. Selbstverständlich umfasst der Scheibenwischer 6 auch ein Scheibenwischblatt 7. Der Scheibenwischer 6 weist einen Rückensteg 10 sowie eine Endsteg 8 auf. Die Beleuchtungsvorrichtung 5 umfasst eine Lichtquelle 11. Die Lichtquelle 11 ist in den Endsteg 8 integriert. Die Lichtquelle 11 ist insbesondere als LED-Lichtstrahler ausgebildet. Die Lichtquellen 11 strahlen in die Beleuchtungsrichtung RL und beleuchten einen Beleuchtungsbereich 13. Dieser Beleuchtungsbereich 13 kann auch als Prüfbereich der Scheibe 3 angesehen werden. Aufgrund der Bewegung des Scheibenwischers 6 und der damit verbundenen Beleuchtungsvorrichtung 5, verändert sich auch der Prüfbereich 13 entsprechend der Bewegung des Scheibenwischers 6 bei aktivierter Lichtquelle 11. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtung als Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung ausgestaltet. Das Licht aus den Lichtquellen 11 fällt hierbei in großem Einfallswinkel auf die Scheibe 3. Dabei entsteht ein hoher Bildkontrast aufgrund Veränderung der Richtung einiger Lichtstrahlen durch Streuung, Beugung, Brechung und/oder Reflexion. Bei rauen, wenig reflektierende Oberflächen sorgt die seitliche Anordnung der Auflicht-Dunkelfeldbeleuchtung für lokale Schattenbildung, so dass Oberflächenstrukturen plastischer wirken. Derartige Oberflächenstrukturen können entstehen durch Risse oder Steinschläge in der Scheibe oder altersbedingte Degradierung der Scheibe. Die Kamera 2 nimmt die mittels Beleuchtung verstärkten Oberflächenstrukturen aus. In der Analyse und Auswertung der Bilddaten der Kamera 2 mittels einem nicht gezeigten Steuergerät 14, wird eine Evaluierung vorgenommen, ob die bestehende optische Beeinträchtigung durch die Oberflächenstrukturen akzeptabel sind oder ein Risiko einer falschen Bildauswertung darstellen können. Bei einem erkannten Risiko werden weitere Schritte eingeleitet.
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Zur Optimierung des Beleuchtungsbereichs 13 kann ein Lichtformungselement (light shaping element) vor die Lichtquelle platziert werden. Hierbei sind bspw. Linsen oder Blenden geeignet. Derartige Lichtformungselemente ermöglichen es die Lichtstrahlen zu bündeln und den Kantenbeleuchtungseffekt zu verbessern sowie Lichtreflexionen von anderen Teilen des Scheibenwischers 6 zu verringern oder zu vermeiden.
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2 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit zwei Lichtquellen. Hierzu wird im Wesentlichen auf die Ausführungen zu 1 verwiesen und nachfolgend die bestehenden Unterschiede dargestellt. Der Scheibenwischer 6 weist hierbei neben einem Rückensteg 10 sowie eine Endsteg 8 auch einen Mittelsteg 9 auf. Die Beleuchtungsvorrichtung 5 umfasst zwei Lichtquellen 11. Eine erste Lichtquelle ist in den Endsteg 8 integriert. Eine weitere Lichtquelle ist in den Mittelsteg 9 integriert. Die Lichtquellen 11 strahlen jeweils in die Beleuchtungsrichtung RL und beleuchten einen Beleuchtungsbereich 13. Hierdurch kann sowohl die Beleuchtungsintensität als auch die Fokussierung der Beleuchtung optimiert werden.
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Weiterhin kann zur Optimierung der Beleuchtung ein Lichtbegrenzungselement (light barrier) ausgebildet sein. Dieses ist vorteilhaft so ausgestaltet und angeordnet, dass es verhindert, dass ein von einer Lichtquelle 11 emittierter Lichtstrahl in den Fahrer-Durchsichtbereich 3b trifft. Bspw. kann der Mittelsteg 9 des Scheibenwischers 6 so ausgestaltet sein, dass dieser als Begrenzungselement für Lichtstrahlen dient, welche von der im Endsteg 8 des Scheibenwischers 6 integrierten Lichtquelle 11 ausgestrahlt werden. Vorteilhaft ist das Lichtbegrenzungselement in etwa an der Stelle positioniert, an welcher der Blackprint endet. So kann vorteilhaft eine Blendung des Fahrers vermieden werden.
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3 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung mit Lichtquellen im Endsteg und Mittelsteg des Scheibenwischers sowie einem Lichtleitmodul. Hierzu wird im Wesentlichen auf die Ausführungen zu 1 verwiesen und nachfolgend die bestehenden Unterschiede dargestellt. Hierbei ist weiterhin eine Lichtquelle 11 im Endsteg 8 des Scheibenwischers 6 integriert. Jedoch strahlt diese Lichtquelle nicht direkt auf den Kamera-Durchsichtbereich 3a. Vielmehr ist weiterhin ein Lichtleitmodul 12 vorhanden, welches die emittierten Lichtstrahlen aufnimmt und weiterleitet. Die Lichtstrahlen werden über das Lichtleitmodul 12 entsprechend so ausgekoppelt, dass diese verteilt über die Länge des Lichtleitmoduls 12 wieder austreten. Weiterhin ist das Lichtleitmodul 12 so ausgestaltet, dass die ausgekoppelten Lichtstrahlen in einem niedrigen Einfallswinkel auf den Kamera-Durchsichtbereich 3a fallen. Die Beleuchtungsrichtung ist mittels der Richtungspfeile RL visualisiert. Entsprechend wird hierdurch eine Auflicht-Hellfeldbeleuchtung ermöglicht. Vorteilhaft wird hierdurch die vorhandenen Bildstrukturen verstärkt. Vorteilhaft wird hiermit eine gleichmäßige Beleuchtung ermöglicht. Ebenfalls kann hiermit eine exakte Längenbegrenzung der Beleuchtung ermöglicht werden.
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In einer bevorzugten Ausführung sind - wie auch in 3 gezeigt - zwei Lichtquellen 11 eingesetzt. Die erste Lichtquelle ist in dem Endsteg 8 des Scheibenwischers 6 integriert. Die zweite Lichtquelle 11 ist in dem Mittelsteg 9 des Scheibenwischers 6 integriert. Beide Lichtquellen 11 sind mit dem Lichtleitmodul 12 verbunden, so dass beide Lichtquellen 11 in das Lichtleitmodul 12 Licht einkoppeln. Das Lichtleitmodul 12 wirkt wie bereits beschrieben. Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung über die Länge des Lichtleitmoduls 12 ermöglicht.
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4 zeigt eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Lichtquelle im Rückensteg des Scheibenwischers sowie einem Lichtleitmodul. Hierzu wird im Wesentlichen auf die Ausführungen zu 3 verwiesen und nachfolgend die bestehenden Unterschiede dargestellt. In einer alternativen Ausführung ist die Lichtquelle 11 in den Rückensteg 10 des Scheibenwischers 6 integriert. Die Lichtquelle 11 kann hierbei punktförmig oder flächenförmig ausgestaltet sein. Insbesondere bei punktförmigen Lichtquellen ist eine Kombination mit einem Lichtleitmodul 12 vorteilhaft, mittels welchem eine gleichmäßig über eine bestimmte Länge verteilte Beleuchtung ermöglicht wird. Durch die Positionierung der Lichtquelle 11 im Rückensteg 10 - sowie bzw. durch die Verwendung des Lichtleitmoduls 12 - wird wiederum eine Auflicht-Hellfeldbeleuchtung ermöglicht.
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In 5a und 5b zeigt eine Vorrichtung bei Ausführung eines Verfahrens gem. einer Ausführung der Erfindung. Zur allgemeinen Beschreibung der Vorrichtung wird auf die bisherigen Ausführungen verwiesen. Weiterhin sind schematisch ein Steuergerät 14 zur Steuerung der Kamera und/oder der Beleuchtungsvorrichtung und/oder des Scheibenwischers gezeigt. Weiterhin ist ein fahrzeuginterner Fehlerspeicher 15 dargestellt. Ebenso ist eine Ausgabevorrichtung 16 dargestellt, mit welcher eine Information an einen Fahrer ausgegeben werden kann. Eine Ausgabe kann bspw. visuell und/oder akustisch erfolgen.
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In 5a ist gezeigt, zu welchem Zeitpunkt die Beleuchtungsvorrichtung 5 aktiviert wird. Die Beleuchtungsvorrichtung ist in der Ausgangsposition des Scheibenwischers 6 deaktiviert. Im Folgenden wird bspw. der Scheibenwischer 6 aktiviert und in Bewegungsrichtung RX bewegt. Die Aktivierung der Beleuchtung erfolgt vorteilhaft dann, wenn sich die Beleuchtungsvorrichtung 5 vollständig über dem Blackprint 4 befindet. Bei der weiteren Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung 5 über den Kamera-Durchsichtbereich 3a bleibt die Beleuchtung bspw. aktiviert. Durch die Beleuchtung ergibt sich wie bereits beschrieben ein Beleuchtungsbereich, bzw. der Prüfbereich. Durch die Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung 5 wird kontinuierlich der Beleuchtungsbereich, bzw. Prüfbereich, verschoben, so dass nach einem gewissen Bewegungsbereich eine vollständige Abdeckung, bzw. Prüfung, des Kamera-Durchsichtbereichs 3a ermöglicht wird.
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In 5b ist gezeigt, zu welchem Zeitpunkt die Beleuchtungsvorrichtung 5 deaktiviert wird. So erreicht der Scheibenwischer 6 bei einer weiteren Bewegung in Bewegungsrichtung RX einen Punkt an welchem die Beleuchtungsvorrichtung 5 an den äußeren Randbereich des Blackprints 4 angelangt ist. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt eine Deaktivierung der Beleuchtung, um eine Blendung des Fahrers zu vermeiden, welche eintreten könnte, wenn die Beleuchtung im Fahrer-Durchsichtbereich 3b auf die Scheibe 3 treffen würde. Weiterhin ist der Blackprint 4 sowie die Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung 5 in dem Scheibenwischer 6 so aufeinander abgestimmt, dass an dem Deaktivierungspunkt der Kamera-Durchsichtbereich 3a vollständig überstrichen und geprüft worden ist.
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In 6 ist eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es handelt sich dabei um einen Test zur Überprüfung einer möglichen optischen Beeinträchtigung einer Kamera aufgrund von Mängeln in einem Kamera-Durchsichtbereichs. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 der Start des Verfahrens, bspw. mit dem Start des Kraftfahrzeugs. In einem zweiten Schritt S2 erfolgt die Ausführung einer Fahrerassistenzfunktion mit Unterstützung durch die Kamera 2. Nachfolgend wird in einer Bedingung B1 überprüft, ob die Bedingungen zur Ausführung eines Testes vorliegen. Bspw. kann es vorteilhaft sein, die Prüfung kontinuierlich oder nur nach einer gewissen Zeitdauer auszuführen. Ist die Bedingung noch nicht erfüllt (N-Abzweig), wird die Fahrerassistenzfunktion ohne Prüfung weiter ausgeführt. Ist die Bedingung B1 hingegen erfüllte (Y-Abzweig), wird der Test auf optische Beeinträchtigungen ausgeführt. Hierfür wird in einem Schritt S3 die Scheibenwischer aktiviert. Bei trockenen Verhältnissen kann dabei ebenfalls eine Aktivierung der Scheibenwischsprühanlage erfolgen, um das Gleiten der Scheibenwischer zu unterstützen. In einem nächsten Schritt wird die Fokussierung der Kamera temporär verändert. Während die Fokussierung normalerweise auf einen Punkt eingestellt ist, welcher eine gewisse Distanz vor der Windschutzscheibe liegt, so wird nun die Fokussierung im Wesentlichen auf die zu überprüfende Windschutzscheibe eingestellt. Dies kann bspw. mittels einem Linsensystem oder ggf. auch mittels Software erfolgen. Sobald der Scheibenwischer den Beleuchtungs-Aktivierungspunkt erreicht hat wird in einem Schritt S5 die Beleuchtung aktiviert. In einem Schritt S6 erfolgt die Aufnahme und Auswertung der Bilddaten. Hierbei kann lediglich 1 Bild erzeugt und ausgewertet werden. Alternativ können mehrere Bilder erzeugt und ausgewertet werden, so dass der gesamte Kamera-Durchsichtbereich analysiert werden kann. Bei der Auswertung kann auch ein Vergleich mit früheren Aufnahmen und/oder sonstigen Referenzbildern erfolgen. Mittels der nachfolgenden Bedingung B2 wird überprüft, ob Beeinträchtigungen ermittelt worden sind und ob diese Beeinträchtigungen über einem definierten Schwellenwert liegen. Ist die nicht der Fall (N-Abzweig) so wird von einem mangelfreien System ausgegangen und die Fahrerassistenzfunktion weiter ausgeführt. Wird jedoch ein definierter Schwellenwert überschritten (Y-Abzweig), so wird von einer optischen Beeinträchtigung der Kamera aufgrund einer mangelhaften Kamera-Durchsichtbereichs ausgegangen. In diesem Fall erfolgt in einem nächsten Schritt S7 eine Deaktivierung der Fahrerassistenzfunktion. Weiterhin kann in diesem Schritt eine entsprechende Rückmeldung (bspw. akustisch und/oder visuell) an den Fahrer erfolgen. Weiterhin kann in diesem Schritt ein entsprechender Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgen. Mit anschließendem Schritt S8 wird das Verfahren beendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012209514 A1 [0005]
