EP2720912A1 - Method and apparatus for identifying directional structures on a window of a vehicle - Google Patents
Method and apparatus for identifying directional structures on a window of a vehicleInfo
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- EP2720912A1 EP2720912A1 EP12721289.2A EP12721289A EP2720912A1 EP 2720912 A1 EP2720912 A1 EP 2720912A1 EP 12721289 A EP12721289 A EP 12721289A EP 2720912 A1 EP2720912 A1 EP 2720912A1
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- evaluation
- wiper
- wiping
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- B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
- B60S1/0833—Optical rain sensor
- B60S1/0844—Optical rain sensor including a camera
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
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- B60S1/38—Wiper blades
- B60S2001/3844—Wiper blades equipped with means to indicate wear or usage of blade
Definitions
- the present invention relates to a method and a device for detecting directional structures on a window of a vehicle and to a corresponding computer program product.
- Rain sensors are used in vehicles to detect vehicle windows contaminated with raindrops.
- US 2004/0201483 A1 deals with an automatic control system of a vehicle. It can be used to activate a cleaning system of a windscreen of the vehicle.
- an arrangement such as the front camera arrangement described in DE 10 2009 000 004 A1 can be used.
- Such a camera can be used for the recognition of a disk state, in particular with regard to the question of whether it is wetted or contaminated by rain, as described in DE 10 2009 000 003 A1.
- DE 102 54 684 A1 teaches a system for detecting the state or degree of wear of wiper blades of a windshield wiper on the basis of recognized streaks in an image taken with a camera. The writing, however, owes the technical doctrine, as the streaks are recognized in the image.
- the present invention proposes a method and a device for detecting directional structures on a windshield of a vehicle, and finally a corresponding computer program product according to the independent patent claims.
- Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
- Directed structures such as streaks
- a typical course of the directed structures on the pane can be more easily detected on a window of a vehicle by taking into account a typical course of the directed structures on the pane.
- the course of the directed structures in an evaluation of, for example, a
- the detection and quantification of stripe-like water streaks on a pane, in particular on a motor vehicle front window is made possible.
- Water streaking is usually the windshield wiper.
- the water streaks can lead to a visual impairment when looking through the glass.
- To capture the water streaks is a camera assembly that detects at least a portion of the disk surface.
- the quantification of stripe-like water streaks may be useful for automatic control of the windshield wiper.
- the stripe-like water streaks occur in the ordinary wiping process, because the windshield wiper is not able, the entire amount of water with a wiping cycle, ie a trace and a return flow back to the rest position to move completely from the disc. There remains a small amount of residual water on the disk in the form of small water droplets or fine streaks of water. These usually evaporate within a short time, eg. Eg 300ms. However, this time depends greatly on the amount of water, the ratio of water surface to water volume, the temperature, the humidity, the wind speed on the disk surface and the water contamination, eg. B. by dissolved road salt in winter, and possibly from other factors.
- the wiper control can be designed to be less affected by streaks and more responsive to raindrops.
- the approach of the invention can be applied to other wheels that are mechanically wiped, z. As in ships, aircraft, an airport tower or protective screens for surveillance cameras.
- a quick and objective assessment of the condition of the wiper blade allows.
- an objective and reproducible measure of the wear state of the wiper is provided.
- the state of wear is automatically determined during the wiping operation.
- the vehicle may then prompt the user to change the wiper.
- the information can be stored in the error memory and retrieved at the next inspection.
- a further embodiment of the invention is concerned with a slice state, wiper state and visual disturbance determination with a driver assistance camera.
- Another embodiment of the invention addresses the problem of wiper blade condition assessment both in the case where wiping marks are visually apparent and in the case where the wiping streaks are due to either large darkness in the image or a small number of distinguishing features exhibited by the wiping streaks , are not visible to a DAS driver (DAS) sensor assistance system (DAS).
- DAS DAS driver
- DAS sensor assistance system
- a system is based on a thorough understanding of the photometric properties of wiping strips on vehicle windshields and is directed to photometric effects caused by wiping strips. This is a significant improvement over the state of the art
- a wiper strip may not be visible in an image, either because it is too thin in daylight or because the image was taken at night when a wiper strip, even if it is very thick, can not be detected.
- the detection of the presence of glass scratches is made possible by directly detecting their optical effects, which are mainly diffraction patterns aligned perpendicular to the direction of movement of a wiping wiper blade.
- optical effects are mainly diffraction patterns aligned perpendicular to the direction of movement of a wiping wiper blade.
- the diffraction and refraction properties of wiping strips on a vehicle windshield are exploited to detect such wiping strips and also to obtain information about what condition a wiper blade is in.
- the diffraction pattern caused by a wiper strip or a group of wiping strips is characteristic and directly dependent on the average thickness of each individual such strip and the spacing therebetween. This allows an accurate determination of how worn a wiper is based on the assumption that an immaculate wiper causes an infinite variety of wiping strips having an average thickness approaching zero, while a poor wiper provides thicker wiper strips having a greater spacing between them - see it caused.
- the present invention provides a method for recognizing directional structures on a windshield of a vehicle comprising the following steps:
- the vehicle may be a motor vehicle and the windshield may be a windscreen or a rear window of the vehicle.
- pane In this case, only a partial area of an entire pane can be understood by pane.
- it can be a disk whose surface is swept by a wiper device for wiping the disk and can thus be cleaned.
- a directional structure may be understood to mean an impurity located on the surface of the disk which has an elongate shape.
- the directional structure may be a streak and may be water, for example, or hydrous. A streak can not be amorphous and have a long-range effect. Under the image can a
- the image can be determined from one or more such images.
- the image may have been recorded on a camera arranged in the interior of the vehicle near the pane with an image sensor.
- the image may be before the step of
- the image may be in digital form and have a plurality of pixels.
- Each pixel may include image information representing, for example, a brightness of an area of the disc associated with the pixel.
- the evaluation path may be a streak path, ie a course of a streak.
- the evaluation path can also define an evaluation direction.
- the evaluation path can be determined by a method which may be described by software as follows: First set an angle or a slope of a straight line, the angle or the slope is measured in the image by the choice of two points in the image. The two points are determined according to the wiping direction of the wiper.
- the wiping geometry is known. Since the wiper wipes on a curved line, the directed structures are also correct arcuate. They appear almost straight through the small image section of the camera on the windshield. That is, a fixed slope as a straight line is a possible approximation.
- the slope of the directed structures on one side of the image may be stronger than the slope of the directional structures on another side of the image.
- the line slope is approximated locally.
- the approximation may be refined by circular arc segments, polygons, or the like, rather than by straight lines.
- the evaluation path may be a trajectory on or parallel to which typically a directional structure extends.
- the evaluation path can represent a projection of a real evaluation path on the surface of the disc into the image.
- the pixels arranged along the evaluation path map those areas of the pane over which typically a directional structure extends, provided that a directional structure is present on the pane.
- a pixel arranged along the evaluation path represents an impurity of a portion of the disc represented by the pixel.
- a corresponding evaluation can be carried out for all or for selected pixels lying on the evaluation path.
- a step of performing a further evaluation of pixels of the image of the slice arranged along a further path may be performed.
- a course of the further path can be approximately perpendicular to a course of the evaluation path.
- Step of recognizing may be the directional structure based on the rating and the further evaluation.
- a strip-wise scanning can be performed.
- the two paths may be in a different direction, but not through the same point.
- the further path and the evaluation path thus do not run parallel to one another.
- the further path and the evaluation path can be oriented orthogonally to one another.
- an elongate portion of the disk over which a highly oriented, contiguous structure is likely to extend may be compared to another elongated portion of the disk over which, with a relatively much lower probability, a contiguous directed structure extends.
- a recognition accuracy can be significantly increased.
- a further first pixel arranged along the evaluation path can be assigned to a further first pixel situated on the further path.
- a comparison of the evaluation of the first pixel with the further evaluation of the further first pixel can be performed.
- the directional structure can be detected based on the comparison. It can be assigned to each pixel along the Ausensepfads a pixel along the wider path, so that a plurality of pixel pairs are formed, each comprising different pixels. For example, it can be determined by the comparison on which of the two paths a larger number of impurities are detected. If more impurities are detected on the evaluation path than on the further path, it can be concluded that the impurities on the evaluation path can be assigned to a directional structure.
- the comparison of the pixels can be designed such that refraction and / or diffraction effects or such figures are recognized and analyzed in the image.
- Weak diffraction may indicate thick directional structures (e.g., wiping stripes), weak refraction may indicate thin directed structures.
- the refraction or diffraction can be analyzed depending on the evaluation path.
- the directed structures may be u (fine) scratches or streaks. It can thus the disk state, also fine scratches, to be recognized. In particular, without focusing on the disc, scratches or streaks can be detected.
- the extent, in particular the thickness, of the directed structures is determined.
- the orientation of the directed structures can be determined.
- the distance of the directed structures between each other can be determined, for example the distance of the striae stripes from one another.
- differences may be extracted, for example, components of the streaks, e.g. the thickness of each drop of streak.
- a classification of the directed structures can be carried out, e.g. fine streaks, big streaks, scratches, solid contamination.
- a course of the evaluation path is dependent on a wipe trajectory of a wiping edge of a wiper device for wiping the window.
- wiping for example, streaks are usually expected in the wiping direction. This knowledge can be used for the image analysis.
- a state of the wiping edge may be determined based on information about the directional structure.
- the wiper device may be a windshield wiper and the wiper edge may be an edge of a wiper blade resting on the surface of the disk during operation.
- the directional structure information may include, for example, data about a length, width, consistency, or frequency of the directed structure.
- the information about the directed structure can be compared with predetermined comparison values. From this, it can be determined whether the directional structure has been caused by the wiper edge being in a poor condition and should therefore be renewed.
- a subsequent evaluation of pixels arranged along the evaluation path of a subsequent image of the slice can also be carried out in a step of performing.
- a subsequent directed structure can be recognized based on the subsequent evaluation.
- the state of the wiping edge may be further performed based on information about the subsequent directional structure.
- the subsequent image can image the same area of the disk as the original image, but at a later time. The two images may have been detected between two directly successive wiping operations of the wiper device. In this way, a temporal change of a recognized directional structure in the determination of the state of the wiping edge can be taken into account. This is advantageous because directed structures caused by a wiping edge in good condition typically disappear faster than directed structures caused by a wiping edge in a poor condition.
- the method may include a step of analyzing the pixels of the image of the disk to detect fogging on an inside of the disk. Both the pixels located on the evaluation path and other pixels can be analyzed.
- the fitting may be moisture located on an inner surface of the disk, that is, a surface of the disk facing the interior of the vehicle. Depending on whether a fitting is detected, for example, a ventilation of the disc can be controlled.
- the present invention further provides a method of detecting directional structures on a windshield of a vehicle comprising the steps of:
- a pixel arranged along the evaluation path represents a light diffraction effect in an area of the disc represented by the pixel.
- the light diffraction effect may be a diffraction.
- Diffraction effects on the disk are often caused by directional structures.
- light diffraction effects are also caused by directed structures that are invisible per se. By taking account of light diffraction effects, the recognition accuracy with respect to directed structures can thus be improved. Diffraction occurs in thin streaks. In contrast, a refraction effect occurs with thick streaks, which act like cylindrical lenses.
- the present invention further provides a device for detecting directional structures on a pane of a vehicle, having the following features: a feed-through device for carrying out an evaluation of pixels of an image of the pane arranged along an evaluation path, a course of the evaluation path being dependent on an expected orientation of the pane directed structures on the disc is; and a recognizer for recognizing a directional structure based on the evaluation.
- a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon.
- the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
- the interfaces can be part of a so-called system ASICs be, which includes a variety of functions of the device.
- the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
- the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
- a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer corresponding to a computer is also of advantage Device is running.
- Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention
- Figure 2 is a schematic representation of a disc of a vehicle.
- Fig. 3 is a flowchart of an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 shows a representation of a processing of a detection image
- FIG. 8 shows an illustration of a further processing of a detection image
- 9 shows a detail of a detection image
- 10 shows a section of a further detection image
- Fig. 1 1 shows a section of a further detection image
- FIG. 12 shows a section of a further detection image
- FIG. 13 shows a section of a further detection image
- Fig. 14 is a graph showing a rain amount on a disk
- Fig. 15 is a graph showing a decay behavior of streaks
- Fig. 16 is a graph showing another decay behavior of streaks
- FIG. 18 shows a representation of a further processing of a detection image
- Fig. 19 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
- Fig. 20 is an image of a disk
- Fig. 21 is another image of a disk
- FIG. 22 shows another image of a pane
- Fig. 23 is another image of a disk
- Fig. 24 is an illustration of a disc with highlighted edges
- FIG. 25 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 26 shows another image of a pane;
- FIG. 27 shows another image of a pane
- FIG. Fig. 28 is another image of a disk
- FIG. 29 shows another image of a pane
- Fig. 30 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
- Fig. 31 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 32 is a graph showing a decay behavior of light diffraction effects.
- the vehicle 100 has a disk 102 on which a water droplet 104 is located.
- the vehicle has an image capture device 106, a passage device 108 and a recognition device 110.
- the vehicle 100 may have a lighting device 12 for illuminating the window 102.
- the lighting device 1 12 is arranged inside the vehicle 100 and designed to illuminate the drops 104 on the outside of the pane 102.
- the image capture device 106 is designed to create an image of a portion of the slice 102 and to provide the image to the execution device 108 via an interface.
- the execution device 108 is designed to evaluate the image. These can be individual pixels of the image taken alone or evaluated in relation to other pixels of the image.
- the execution device 108 is designed to provide a result of the evaluation or the evaluations to the recognition device 110 via a further interface.
- the recognition device 110 is designed to detect a streak on the disc 102 based on the information provided by the passage device 108. It can be determined, for example, whether it is the drop 104 is a raindrop, or above the drop 104 is part of a streak.
- part of the pane 102 can be detected by the camera arrangement 106 in a camera image or a camera image detail. Drops 104 on disk 102, even very small drops 104, are visible in this image. The focus is advantageously chosen so that drops 104 or drop edges are displayed sharply while the farther background scene appears blurred.
- This camera arrangement 106 can optionally be supplemented by one or more active radiation sources 112 in order to facilitate or improve the visibility of the drops 104 or to ensure them even in the dark.
- an analysis of the image (follow) signal of the aforementioned camera arrangement 106 for example in the devices 108, 110, can be carried out.
- FIG. 2 shows a schematic representation of a window 102 of a vehicle, for example of the vehicle 100 shown in FIG. 1.
- An outer surface of the window 102 is cleaned by a wiper device 214 having a wiping edge 216.
- a streak 204 remains on the surface of the disk 102 in the area just swept by the wiping edge.
- FIG. 3 shows a flowchart of a method for detecting streaking on a windscreen of a vehicle, according to an embodiment of the present invention.
- the steps of the method may be performed by the devices shown in FIG.
- the streaks shown in FIG. 2 can be recognized.
- a step 308 based on a received image of the disk image evaluated points that are arranged along a Schlieren path. Information about a course of the Schlieren path may have been determined in advance and made available to the method.
- a streak, if any, is detected based on the score performed in step 308. Information about the streak can be output or stored in a memory device for later evaluation.
- Steps 308, 310 may be performed repeatedly. Also, multiple steps 308, 310 may be performed in parallel, for example, for different Schlieren paths.
- FIG. 4 shows an original image section 402 of a camera arrangement between the forward and reverse run of a wiper of the pane.
- the image section 402 may have been detected, for example, with the camera arrangement shown in FIG. 1.
- FIG. 5 shows a detection image 502 which has been determined by suitable image processing from the original image detail 402 or a plurality of original image details.
- detected drops are shown in gray scale. Black means reliable detection of drops and knows that no drop is detected.
- FIG. 6 shows a detection image 602 which is 2.40 seconds older than the detection image 502 and in which only newly encountered raindrops but no streaks are visible.
- the images 402, 502, 602 shown in FIGS. 4 to 6 may each be composed of a plurality of pixels.
- the image 402 was taken between the return and the wiper arm
- the droplets of the streaks are arranged predominantly like a chain along oblique lines.
- the shape of this line is determined by the motion trajectories of the points on the wiper blade lip.
- a point on the wiper lip makes a substantially arcuate motion. Due to the disk inclination relative to the camera orientation and the geometrical distortions along the optical path of disk, refocusing optics and camera optics, the arcuate path is generally imaged in a somewhat more complex path.
- Curvature direction of the arc can also reverse.
- Fig. 5 shows that due to the relatively small sensitive area in this embodiment, the strips 204 are approximately straight. However, the angle of the straight line is not constant, on the left they are a bit steeper here than on the right.
- FIG. 6 also shows an image 602 without streaks for comparison. Here all the streaks had dried off and new raindrops 104 had fallen on the sensitive surface.
- the detection and quantification of stripe-like water streaks is performed on the disk, but drops 104 as in FIG. 6 are not allowed to cause striae detection.
- An inventive algorithm processes the image 502, 602 based on a criterion in two directions, a first direction approximately along the expected Schlieren orientation and a second direction approximately perpendicular thereto.
- Fig. 7 shows the detection image 502 being processed along the Schlieren orientation.
- Fig. 8 shows the detection image 502, which is approximately perpendicular to the
- the results or intermediate results obtained by the two processes are then related to each other.
- the following criterion can be used for this purpose.
- a second accumulator value a 2 is formed on the paths 804 of the group 2 shown in FIG. 8.
- the two accumulator values are then related.
- the difference between the two accumulator values is a measure of the
- ai represents the path 704 of group 1 along the Schlieren orientation. If s is in the clearly positive range, then the typical stripe streaks are present, and the more pronounced the larger s. Values of s less than or near zero can be ignored. Furthermore, care should be taken that the denominator is not too small, z. B. because no drops are present, because then an evaluation does not make sense.
- s is thus a suitable measure for the quantification of stripe-like water streaks, the orientation of the streaks corresponding to an expected orientation, which results from the geometry of the arrangement.
- the orientations of the paths 704, 804 may be calculated in advance from the design data, for example, in a pre-calibration. It is also possible to automatically determine the orientations from data measured during operation, for example during an online calibration.
- the orientations were determined manually from detection images on which streaks were visible.
- the paths 704, 804 it does not matter whether they are processed forwards or backwards, since the results in the exemplary embodiment proposed here are identical. Is an automatic wiper control in addition to a signal to
- Quantifying the amount of water on the disk nor a second signal to quantify the streaks available so can z. B. in light rain after wiping for at least as long to wait until the streaks have subsided until it is wiped again. Since the time course of the decay depends on many factors and is hardly predictable, it is advantageous to measure it. By quantifying the streaks and their time course, the quantification of the newly added amount of water can be improved by new drops, so that there is the possibility to realize a more acceptable for the user or driver wiping behavior.
- a solid geometric arrangement is assumed, so that the strip-like streaks always have a previously known direction.
- the position of the windshield wiper rotation axis with respect to the camera is relevant. If this arrangement were changed, the streaks would have a different direction than the one previously known and would therefore no longer be readily detectable.
- the approach of the present invention can be applied to a camera-based rain sensor that is extended to detect and quantify stripe-like water streaks as compared to a known rain sensor without incurring significant additional costs.
- FIGS. 9 to 18 A further exemplary embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 to 18.
- the embodiment is based on a camera-based indirect wiper state analysis that provides a viable solution for quickly and objectively determining the wiper wear condition.
- the wear is allegedly considerably accelerated by insects on the disc, the hard Chitin tanks can hurt the micro-edge, or by operating the wiper with over-frozen slice or frozen wiper blade.
- This embodiment allows a quantitative determination of a measure of the wear state of the wiper, which relates to the extent of streaking and thus to the size relevant to the driver.
- the description is based on the camera-based detection and quantification of strip-like water streaks on a pane described with reference to FIGS. 4 to 8.
- the wiping cycle consists of a trace and a return of each wiper arm.
- the disc In the trace, the disc is overwhelmed by the first edge of the wiper blade, when returning from the second edge. Since the two edges generally have different damages, theirs are
- FIGS. 9 to 13 different detection images at successive points in time are shown in FIGS. 9 to 13, which were generated with a suitable image processing method.
- FIG. 9 shows, corresponding to FIG. 5, a detection image 502 which was determined by suitable image processing from an original image detail.
- Schlieren 204 can be seen in the detection image 502. Specifically, one is
- FIG. 10 shows another detection image 1002 with streaks 204, 120 ms later
- Fig. 11 shows a further detection image 1 102 with streaks 204. It is the same situation as shown in Fig. 10, but 200 ms after the wiper returns.
- FIG. 12 shows another detection image 1202 with streaks 204. It is the same situation as shown in FIG. 11, but 600 ms after the wiper returns. A dominant streak 204 is still present.
- Fig. 13 shows another detection image 1302 with a streak 204 and raindrops 104. It is a situation at a different time.
- the detection image 1302 is determined by newly encountered raindrops. Although one second has elapsed since the last wipe cycle, there is still a dominant streak at the same location as in FIG. 12.
- the detection image 502 shown in FIG. 9 was taken after the winder's trace, while the detection images 1002, 1102, 1202 shown in FIGS. 10 to 12 were detected after the immediately following return. It is obvious that the streak images differ from the return flow.
- a good, new wiper leaves only very small droplets on the disc, which evaporate accordingly quickly. The view through the disc is thus undisturbed again shortly after the wiping process.
- a windscreen wiper with cracks and other injuries at the wiper edge leaves more or less large droplets. These preferably arrange themselves in lines on the disk, along the movement trajectory of the respective crack across the disk. Sometimes the droplets are also connected to each other and form water strips.
- the image 1202 shown in Fig. 12 indicates that even after 600 ms, a dominant streak 204 has hardly evaporated yet, while most of the smaller streaks have already disappeared.
- Fig. 14 shows a time course of the amount of rain 1418 on the disc. It can be a trace.
- the abscissa shows the time and the ordinate a measure of the amount of rain.
- Issued is a wipe cycle 1420 bounded by a trace 1422 and a subsequent return 1424.
- rainfall 1418 increases from a residual amount 1426 that remains constant over time to be reduced to remainder 1426 by return 1424.
- return 1424 the amount of rain 1418 increases from the residual amount. ge 1426 again to be finally reduced by the trace 1422 back to the residual amount 1426.
- Fig. 14 shows a typical time course of a rainfall 1418 on the disk.
- the disc is wiped twice in succession, in the trace 1422 and in the return 1424.
- There remains a respective amount of residual water 1426 on the disc which is formed from more or less small droplets and perceived as streaks. Because of this residual amount 1426, the dashed marking is not exceeded.
- the amount of rain 1418 on the disc increases approximately linearly, with precipitation assumed to be constant.
- Fig. 15 shows a schematic representation of the decay behavior of the streaks after the return and the wiper blade.
- the curve 1530 indicates a good case with one or more rapidly fading streaks.
- the curve 1630 identifies an unfavorable case with one or more slowly decaying streaks.
- the temporal decay constant can be used for this, ie the time or the number of image cycles that are required until a measure of streakiness has decreased by a specific factor.
- the average decay constant may be periodically, e.g. all n wiping cycles are stored in a permanent memory. Plausibility of the data and long-term analyzes can then be carried out on the data thus stored, e.g. sliding averaging and comparison with at least one threshold for the wear limit in order to determine recommendations for the driver or the workshop.
- the driver can optionally be given feedback on how his behavior, e.g. Manual cleaning or misuse during icing, affects the condition of the wiper blades.
- diversification of the streaks may be performed. With increasing wear, a situation arises in which the resistance of the streaks increases on average and the difference between the streaks also increases.
- the streaks are evaluated on paths approximately along the expected orientation (paths group 1) and approximately perpendicular thereto (paths group 2), as shown in FIG. 17.
- Fig. 17 shows the detection image 502 being processed along the Schlieren orientation.
- a path which is representative of further indicated by arrows paths of a group 1, provided with the reference numeral 704.
- the arrows 704 represent an evaluation direction, but not a streaking path in the sense of actual physical streaks as a visible path.
- FIG. 18 shows the detection image 502, which is approximately perpendicular to the
- the detection image 502 is processed in two directions. Once along the Schlieren orientation and once approximately perpendicular to it.
- the Group 1 paths may be advantageous to divide the Group 1 paths into subgroups, for example, into a first group of paths 804 along which the streaks rapidly decay, for example, where a decay constant is less than a threshold, and a second group of paths 1704, along which the streaks slowly fade away, where, for example, a decay constant is greater than the threshold.
- a first group of paths 804 along which the streaks rapidly decay, for example, where a decay constant is less than a threshold
- a second group of paths 1704 along which the streaks slowly fade away, where, for example, a decay constant is greater than the threshold.
- the first group only one path is provided with the reference numeral 804 for the sake of clarity.
- the state of wear could then be determined by counting, ie the number of paths 1704.
- k groups can also be selected and the evaluation can be done with a histogram with k intervals.
- the person skilled in the art is able to specify further solutions for evaluation with diversification of the streaks.
- a further embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 19 to 22.
- the exemplary embodiment comprises additional functions of a video-based rain sensor focused on the pane.
- Fig. 19 shows an overall information flow system according to an embodiment of the present invention. Shown are a disk 102 and a camera 106 which is completely or partially focused on the disk. In a detection area of the camera 106, there is a fouling 104 or streak on the outside of the pane and a fog 1904 on the inside of the pane. Images of the disk 102 are created by the camera 106 and output to an image processing unit. FIGS. 20 to 22 show examples of corresponding images.
- the image processing unit includes a rain detection unit 1907, a streak detection unit 108, a dirt detection unit 1941, and a strike detection unit 1943.
- the streak detection unit 108 is configured to receive data from the rain detection unit 1907.
- Rain detection unit 1907 is configured to determine whether raindrops 104 are on disk 102 based on the images of camera 106.
- the streak detection unit 108 is configured to determine whether the stains 104 on the disc 102 are part of a streak based on the data of the rain detection unit 1907 and additionally or alternatively based on the images of the camera 106.
- Schlieren detection is further configured to determine, based on information about detected streaks on the disk 102, information for a wiper change and to output to a display instrument 1945.
- the information about the wiper change is also stored in the fault memory of the vehicle.
- the display element 1945 may be configured to respond to a received information for a Wi-Fi. change a signal.
- Schlieren detection may be configured to detect streaks according to the method described with reference to FIGS. 4 to 8 and to determine the information for the wiper change which indicates a state of the wiper in accordance with the method described with reference to FIGS. 9 to 18.
- the contamination detection unit 1941 is configured to determine, based on the images of the camera 106, whether there is a contaminant 104 on the disk 102 and to output a control signal for a wipe-wash function to a wiper controller 1947 in response to a detected contaminant 104 ,
- the wiper controller 1947 is in turn configured to provide information about a wiper position and a wiper passage to the image processing unit.
- the fog detection unit 1943 is configured to determine, based on the images of the camera 106, whether there is a fog 1904 on the inside of the disc 102 and, in response to a detected fog 1904, a control signal for an air conditioner or blower to a controller 1949 the air conditioner or the blower.
- FIGS. 20 to 22 show images captured by a camera shown in FIGS. 1 or 19, for example.
- Fig. 20 shows a recording with streaks
- Fig. 21 is a recording of a soiled disc
- Fig. 22 is a receptacle with dried drops.
- the system shown in Fig. 19 may be a windshield-borne video system in which image processing of sharply focused slice areas occurs.
- Video systems are used to implement driver assistance systems, such as night-vision systems or warning video systems. These systems usually work with rigidly mounted fixed focus cameras focusing on infinity. For certain applications, such as rain sensor or traffic sign recognition, it is desirable to achieve a different focus from the normal focal plane, namely infinite. For this purpose a fixed focus camera, which focuses at a short distance, can be used. Also, partial areas with different focusses can be imaged with a supplementary or additional optics.
- the image of the entire image or partial areas of the captured image area with a short focal plane, typically a few centimeters, allows the use of this imaging information for additional functions.
- the insertion of a very short focused area, which allows the surface of the windshield sharply, can be used in addition to the rain detection for additional functions.
- the sharp image of a section of the disk surface on an image sensor area allows an evaluation of the sharp details of the disk surface.
- other parameters such as soiling, streaking or fogging can be evaluated by image processing.
- additional functions such as detection of the windscreen wiper state or automatic control of the wipe-and-wash function can be realized in order to ensure optimal visibility for the driver.
- Focussing on the pane allows a sharply imaged slice on the image sensor or part of the image sensor.
- this sharply imaged pane area can also be used to acquire further information and functions derived therefrom, as described by way of example with reference to FIG. 19.
- the images can be examined for different characteristics in a further processing step.
- the further image processing can either be integrated directly into the evaluation unit of the camera or executed with an additional control unit.
- the possible additional functions, which can be realized with the aid of the evaluated image data, are described in more detail below.
- the images can be evaluated in terms of Schlieren detection.
- the passage of the windshield wiper can be taken from the image data and / or provided as information from the wiper control unit. Due to the shape, frequency, size and behavior of the streaks over time, the evaluation of the streaks makes it possible to make a statement about the condition of the windshield wipers. For a more detailed analysis, the amount of rain on the disc, which provides the gene detection function, can also be included as additional information. In addition, the characteristic features of the streaks can be stored, so that the development and change over time is included in the evaluation. The result of the Schlieren evaluation can be used for a recommendation for a wiper change.
- the driver can then be informed of the poor condition of the windshield wiper by a display in the instrument cluster / head-up display and by an additional audible warning and asked to change the wiper. Also, the driver can be informed about the condition of the windshield wipers via the on-board diagnostic interface of the vehicle, which can be read in the workshop or by the savvy customer. Such information can also be transmitted to a smartphone, for example. Furthermore, contamination of the disc (due to dried drops, salt residues, insects, etc.) can be detected. For this, the recorded images are evaluated with respect to sharply focused objects on the disc, which are not drops or snowflakes.
- Another function can realize the detection of a fog on the inside of the windshield.
- the images taken with the camera are evaluated in terms of a fog, for example in the form of small droplets in the focused area, which superimposes the images. If such a condition is detected, the air conditioner or the blower can be controlled accordingly to eliminate the fogging and to provide a free driver's view.
- the corresponding command must be sent to the controller of the air conditioner or the blower. By constantly checking the images for the development of the fitting, the air conditioner or the blower can be optimally controlled.
- a disk status, wiper state and visual disturbance determination with a driver assistance camera will be described below with reference to FIGS. 23 to 33.
- Figures 23 and 24 show images 502, 2402 taken, for example, by a camera shown in Figure 1.
- the image 502 shown in Fig. 23 was obtained after a wiping movement of the wiper blade.
- the swipe has left a thick swipe that is invisible to the DAS-Vision camera, as the Canny algorithm confirms, as seen in image 2402 shown in FIG.
- Such invisible wiping strips can be detected according to the exemplary embodiments described below.
- Fig. 25 shows a camera arrangement according to an embodiment of the present invention. Shown is a windshield 102, a DAS camera 106, and a plurality of beam paths through the windshield 102, which are partially deflected by wiping strips 204. Shown is a sketch of light rays refracted by wiping strip 204, looking sideways at the windshield 102. Refraction causes waves at each optical wavelength to propagate in different directions, which in turn results in interference and hence diffraction. For simplicity, the light rays are drawn perpendicular to the windshield 102.
- a wiper strip 204 on a windshield 102 causes light to break through the wiper strip 204 and thus phase shift between different points on a lightwave front impinging on the windshield 102.
- HECHT Huygens-Fresnel principle and the interference theory
- FIG. 26 shows an image 502 of wiping strip caused by a good wiper blade on the windshield, focusing on the windshield. It is important to note the constant parallel alignment of the wiper strips with respect to the wiping direction.
- a proper wiper blade causes a very large number of very fine wiping strips, each having an average thickness of almost zero and between which there is a spacing of nearly zero, with the tangent to a wiper strip at any POI on that wiper strip parallel to the wiping direction of the wiper blade at this point runs.
- a poor wiper blade also causes thick wiping strips having a larger spacing therebetween.
- a good wiper blade causes microscopically thin wiping stripes with microscopic spacing between them during wiping. Wiping marks that are caused by a wiper blade in a bad condition are too thick and too widely spaced to show diffraction effects with respect to the optical center of the DAS camera.
- Fig. 27 shows an image 502 of glass scratches on the windshield of an older vehicle. The glass scratches are aligned in the same direction as the wiper strips, namely parallel to the wiping direction.
- Such glass scratches run parallel to the wiping direction of the wiper blade and thus cause at a POI perpendicular to the wiping direction of the wiper blade extending diffraction patterns.
- Such diffraction figures are visible in a DAS camera, even though the glass scratches that cause them are not visually pronounced enough to show sharp edges in one of the DAS camera images.
- Diffraction wiping strip model detects and detects such photometric effects and determines whether or not they were caused by wiping marks or glass scratches.
- ReDiWiSt is based on the diffraction and refraction properties of wiping marks on the windshield and is also due to the diffraction properties due to glass scratches on the windshield
- Wiper blade as in [DYAR, Melinda; GUNTER, Mickey E .; TASA, Dennis:
- Mineralogy And Optical Mineralogy wipes parallel to the wiping direction of the wiper blade. Without focussing the optics, such microscopic wiping strips are invisible to the DAS camera, as can be seen in FIG. However, their optical effects, in this case diffraction patterns, are nevertheless visually very pronounced, as can also be seen in FIG. 28. And this effect can also be observed at night, as shown in FIG. Such diffraction figures are located at a given POI perpendicular to the wiping stripes that cause them.
- Fig. 28 shows an image 502 of a windshield. A wiper blade, even when in good condition, leaves microscopic wiping marks when wiping. Although such strips are invisible to a Universal DAS camera, the diffraction patterns that cause them are visible.
- Fig. 29 shows an image 502 of a windshield. A wiper blade in good condition leaves diffraction figures at night.
- FIG. 30 shows a camera arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention. Shown are a DAS camera 106, microscopic
- Wiper strip 204 a light source 3012 and a gap diffraction 3004 of light from the source 3012.
- the light source 3012 is here outside the vehicle.
- Figure 30 shows a gap bend 3004 caused by microscopic wiping strips 204 caused by a wiper blade in good condition.
- Wiper strip of a bad wiper is visible.
- a wiper blade in poor condition causes thick wiping marks at points in the area it passes over. At such wiping the diffraction is not conspicuous, and the refraction becomes the more pronounced optical effect.
- thick wiper strips break light from a plurality of light sources, which lie opposite the field of view (FOV) of the camera arranged inside the vehicle. If the windshield is focused on for demonstration purposes, the edges of the wiper strips are visible. In a Universal DAS, the windshield is not focused and these edges are visually uncharacteristic, but the refractive figures would still be visually detectable by the DAS and this invention.
- Refraction in thick wiping strips creates optical (refractive) figures that extend along and are disposed within the wiper strips causing them, as opposed to diffraction patterns that are perpendicular to the very thin wiper strips that cause them.
- Fig. 31 shows a camera arrangement according to an embodiment of the present invention. Shown are a DAS camera 106, a light source 3012, thick wiping strips 204 caused by a wiper blade and refracting figures 3004 in a bad state. Shown are refractive figures 3004 caused by thick wiper strips due to a wiper blade in a poor condition. It should be noted how the refractive figures 3004, in contrast to diffraction figures due to microscopically small wiping strips, run parallel to the thick wiping strips 204 which cause them and lie within them in the image plane.
- Fig. 31 shows a model of refraction of light from a source 3012 due to thick wiping strips 204 caused by a wiper blade in a poor condition.
- the edges of a thick wiper strip 204 are curved, causing the refracted light at this boundary line on Snell's law of refraction [KLINGSHIRN, Claus: Semiconductor Optics. 3rd edition. Berlin: Springer Verlag, February 2007], which results in the refractive figure on such wiping strips 204 in the image, while the wiper strip edges are visually uncharacteristic due to the focusing of the DAS camera 106 in the infinity region.
- the wiper strip 204 may not be visible itself, especially at night. However, this does not limit the scope of performance of this embodiment, since a device according to this embodiment merely searches for the optical effects due to wiping stripes 204 caused by the wiping mechanism of the wiper blades.
- ReDiWiSt is based on detecting light streaks in the image. Based on an analysis, such strips, if of interest, i.e., if they are diffraction or refraction figures due to wiping strips, must be either perpendicular or parallel to the wiper strip at the corresponding POIs. When this condition is satisfied, ReDiWiSt then determines whether the figure is bowed or broken by determining whether it is perpendicular or parallel to the wiper strip at the particular point where the figure and the wiper strip intersect. It should be noted that the wiper strip may or may not be visible and its direction is determined only as that which is perpendicular to the wiper blade at the POI.
- a look-up table or mathematical function based on the mechanical configuration of the wiper mechanism and its motor function.
- the specifications for achieving the latter two may be obtained from the manufacturer of the wiper blade system. It also takes into account several wiper blades that cover the same area.
- a temporal equivalent may be included in the ReDiWiSt, in the form of looking for patterns of light immediately after a swipe, since optical effects caused by wiper blades are most apparent and pronounced immediately after the wiping mechanism has taken place.
- Thick wiping strips caused by a wiper blade in a poor state are sufficiently large that refraction effects may be pronounced enough to be detected in an image obtained by the DAS camera.
- thick wiping stripes cause a blurred image in the image 502, as shown in Fig. 23, mainly due to its proximity to the optical center of the DAS camera, since the camera is in focus on the infinity region. This makes the blurred representation a characteristic looking for a search for thick wiping marks.
- a blurred representation can be caused by other objects in the image, such as any smooth surface.
- a wiper strip on the windshield remains mainly in the same position, while other objects causing a blurred image move across the image.
- tracking over a few consecutive frames can be used to exclude them.
- ReDiWiSt can detect thick swipes even if no significant light source is present in the image at a time when a frame sequence is captured and processed in real time. Moreover, from the image 2402 in FIG. 24, where a Canny algorithm has been applied, it can be clearly seen that no wiping edge edges are detected in the image 2402. Experiments with other types of first and second order edge detectors, each of which is applied to different thresholds, give the same result. This shows that it is not possible in the prior art to detect such a thick wiper strip and properly indicate that the wiper blade causing this thick wiper strip is in a poor condition. In turn, according to this embodiment, such a thick wiper strip can be grasped, and this in a rather robust manner, by building upon another optical effect caused by a wiper strip on a windshield.
- the hardware of an inventive system may include a universal monocular DAS camera with an additional optional control unit for synchronizing the wiper blade wiping mechanism.
- the synchronization may be performed such that the wiper blade passes over the area opposite the FOV of the DAS camera immediately prior to frame capture, but not necessarily every single frame. Although not required, it is optimal because, as already mentioned above, the optical effects caused by a wiper blade emerge maximally and most clearly directly after a wiping movement of the wiper blade.
- FIG. 32 shows a diagram in which the time t / t 0 is plotted on the abscissa and the diffraction figure intensity l / l 0 is plotted on the ordinate. Shown is a moment 1422 of the forward wiping movement and a moment 1424 of the backward wiping movement. Between the times 1422, 1424 runs the
- Slope 3351 begins at a
- Slope 3353 begins at a diffraction pattern intensity of 1 and drops to a value of 0. Thus, a deviation of the diffraction pattern intensity with respect to the wiping interval is shown.
- FIG. 32 describes the behavior of the intensity of the caused diffraction figure over time.
- TO is the time it takes for a wiper blade to move over and back over the POI, ie the point at which the diffraction figure is observed in the image.
- V w is the air velocity over a water surface in m / s
- P w is the saturation vapor pressure at the water temperature in mm Hg
- P a is the saturation vapor pressure at the air dew point in mm Hg
- E is a scalar for a set of approximations for the above parameters.
- the intensity pattern also drops linearly to zero as the wiping strips evaporate in a linear fashion (rate of -
- Quartz particles in the dust cause the formation of scratches on the windshield glass resulting from the wiper mechanism of the wiper blades [DYAR, Melinda; GUNTER, Mickey E.; TASA, Dennis: Mineralogy And Optical
- ReDiWiSt concludes that this is similar to diffraction patterns caused by wiper blades during wiping, ie, at any given POI perpendicular to the wiping direction, such diffraction figures are due to a windshield which are in poor condition due to wiping of the wiper blades in an area having a high dust density in the air for a long period of time.
- a valuable function for the DAS is also provided beyond the functionality of the wiper blade and windshield condition assessment. ReDiWiSt captures visual phenomena caused by targets on the windshield and not caused by the scene ahead.
- a stereo vision DAS upon detection of an image containing such microscopic wiping strip-induced or glass scrape-induced diffraction patterns, for example from oncoming vehicle headlights as shown in Figs. 28 and 29, may associate them with disparities indicative of the system Two giant piles are attached to an oncoming vehicle. This wrong assumption can lead to confusion in a DAS and to an abnormal behavior of an otherwise well thought-out system.
- ReDiWiSt provides these systems with a basic understanding of the aforementioned optical effect when detecting these diffraction patterns caused by the microscopic wiping stripes or glass scratches on the windshield, which can eliminate the confusion and resulting errors.
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Abstract
The invention relates to a method for identifying directional structures on a window of a vehicle, which method comprises a step of carrying out (308) an evaluation of pixels of an image on the window, said pixels being arranged along an evaluation path, wherein a profile of the evaluation path is dependent on an expected orientation of the directional structures on the window. The method further comprises a step of identifying (310) a directional structure based on the evaluation.
Description
Beschreibung description
Titel title
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs Method and device for detecting directional structures on a window of a vehicle
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt. The present invention relates to a method and a device for detecting directional structures on a window of a vehicle and to a corresponding computer program product.
Regensensoren werden bei Fahrzeugen genutzt, um mit Regentropfen verunreinigte Fahrzeugscheiben zu erkennen. Rain sensors are used in vehicles to detect vehicle windows contaminated with raindrops.
US 2004/0201483 A1 befasst sich mit einem automatischen Steuersystem eines Fahrzeugs. Es kann genutzt werden, um ein Reinigungssystem einer Scheibe des Fahrzeugs zu aktivieren. US 2004/0201483 A1 deals with an automatic control system of a vehicle. It can be used to activate a cleaning system of a windscreen of the vehicle.
Um einen Alterungszustand eines Scheibenwischers zu erkennen, erfolgt das Aufdrucken eines Farbpunkts auf das Wischblatt. Die Farbe verändert sich mit dem Alterungszustand. Ein brauchbares Maß für den besonders relevanten realen Verschleiß der Wischerkante ist damit aber nicht gegeben. In order to detect an aging condition of a windshield wiper, the printing of a color point on the wiper blade takes place. The color changes with the state of aging. A useful measure of the particularly relevant real wear of the wiper edge is thus not given.
Zur Herstellung eines optischen Abbildes einer Scheibe kann eine Anordnung, wie die in der DE 10 2009 000 004 A1 beschriebene Frontkameraanordnung verwendet werden. Eine solche Kamera kann Anwendung finden, für die Erkennung eines Scheibenzustandes, insbesondere hinsichtlich der Frage, ob diese durch Regen benetzt oder verunreinigt ist, wie in der DE 10 2009 000 003 A1 beschrieben.
Ein System zur Erkennung des Zustande, bzw. Abnutzungsgrads von Wischerblättern eines Scheibenwischers anhand von erkannten Schlieren in einem mit einer Kamera aufgenommenen Bild, lehrt die DE 102 54 684 A1 . Die Schrift bleibt aber die technische Lehre schuldig, wie die Schlieren in dem Abbild erkannt werden. To produce an optical image of a pane, an arrangement such as the front camera arrangement described in DE 10 2009 000 004 A1 can be used. Such a camera can be used for the recognition of a disk state, in particular with regard to the question of whether it is wetted or contaminated by rain, as described in DE 10 2009 000 003 A1. DE 102 54 684 A1 teaches a system for detecting the state or degree of wear of wiper blades of a windshield wiper on the basis of recognized streaks in an image taken with a camera. The writing, however, owes the technical doctrine, as the streaks are recognized in the image.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. DISCLOSURE OF THE INVENTION Against this background, the present invention proposes a method and a device for detecting directional structures on a windshield of a vehicle, and finally a corresponding computer program product according to the independent patent claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Gerichtete Strukturen, beispielsweise Schlieren, können auf einer Scheibe eines Fahrzeugs leichter erkannt werden, wenn ein typischer Verlauf der gerichteten Strukturen auf der Scheibe berücksichtigt wird. Insbesondere kann der Verlauf der gerichteten Strukturen bei einer Auswertung eines beispielsweise von einerDirected structures, such as streaks, can be more easily detected on a window of a vehicle by taking into account a typical course of the directed structures on the pane. In particular, the course of the directed structures in an evaluation of, for example, a
Kamera aufgenommenen Abbildes der Scheibe berücksichtigt werden. Camera recorded image of the disc are taken into account.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren auf einer Scheibe, insbesondere auf einer Kraftfahrzeug-Frontscheibe, ermöglicht. Ursache für die Entstehung solcherAccording to one embodiment of the invention, the detection and quantification of stripe-like water streaks on a pane, in particular on a motor vehicle front window, is made possible. Cause of the emergence of such
Wasserschlieren ist in der Regel der Scheibenwischer. Die Wasserschlieren können zu einer Sichtbeeinträchtigung beim Blick durch die Scheibe führen. Zur Erfassung der Wasserschlieren dient eine Kameraanordnung, die zumindest einen Teil der Scheibenoberfläche erfasst. Water streaking is usually the windshield wiper. The water streaks can lead to a visual impairment when looking through the glass. To capture the water streaks is a camera assembly that detects at least a portion of the disk surface.
Die Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren kann für die automatische Ansteuerung des Scheibenwischers nützlich sein. The quantification of stripe-like water streaks may be useful for automatic control of the windshield wiper.
Die streifenartigen Wasserschlieren entstehen beim gewöhnlichen Wischvorgang, weil der Scheibenwischer nicht in der Lage ist, die gesamte Wassermenge mit einem Wischzyklus, d.h. ein Hinlauf und ein Rücklauf zurück in die Ruhestel-
lung, restlos von der Scheibe zu befördern. Es verbleibt eine geringe Wasser- Restmenge auf der Scheibe in Gestalt von kleinen Wassertröpfchen oder feinen Streifen von Wasser. Diese verdunsten normalerweise innerhalb kurzer Zeit, z. B. 300ms. Diese Zeit hängt jedoch stark von der Wassermenge, dem Verhältnis von Wasseroberfläche zu Wasservolumen, der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit, der Windgeschwindigkeit auf der Scheibenoberfläche und von der Wasser- Verunreinigung, z. B. durch gelöstes Streusalz im Winter, sowie möglicherweise von weiteren Einflussgrößen ab. The stripe-like water streaks occur in the ordinary wiping process, because the windshield wiper is not able, the entire amount of water with a wiping cycle, ie a trace and a return flow back to the rest position to move completely from the disc. There remains a small amount of residual water on the disk in the form of small water droplets or fine streaks of water. These usually evaporate within a short time, eg. Eg 300ms. However, this time depends greatly on the amount of water, the ratio of water surface to water volume, the temperature, the humidity, the wind speed on the disk surface and the water contamination, eg. B. by dissolved road salt in winter, and possibly from other factors.
Je länger die Restwassermenge in Form von Schlieren nach dem Wischvorgang auf der Scheibe verbleibt, desto stärker wird sie störend wahrgenommen. The longer the amount of residual water in the form of streaks remains after the wiping process on the disc, the more it is perceived disturbing.
Auch wenn ein klassischer Regensensor oder ein bekannter kamerabasierter Regensensor die Restmenge Wasser noch messtechnisch erfassen kann, ist es nicht ratsam, den Scheibenwischerzyklus für die Restmenge erneut zu starten, da anschließend wieder eine neue Restmenge verbleiben und die störenden Schlieren sich erneut ausbilden würden. Even if a classic rain sensor or a known camera-based rain sensor can still detect the residual amount of water by measurement, it is not advisable to restart the windshield wiper cycle for the remaining amount, since then again a new residual amount remain and the disturbing streaks would form again.
Deswegen ist es sinnvoll, die Schlieren separat zu erfassen und zu quantifizieren. Mit der so geschaffenen Möglichkeit, die Schlieren von neu auftreffenden Regentropfen zu unterscheiden, kann die Wischersteuerung so ausgeführt werden, dass sie weniger von Schlieren beeinflusst wird und gezielter auf Regentropfen reagiert. Therefore it makes sense to record and quantify the streaks separately. With the ability to differentiate the streaks from newly encountered raindrops, the wiper control can be designed to be less affected by streaks and more responsive to raindrops.
Der erfindungsgemäße Ansatz lässt sich auf andere Scheiben anwenden, die mechanisch gewischt werden, z. B. bei Schiffen, Flugzeugen, einem Flughafentower oder Schutzscheiben bei Überwachungskameras. The approach of the invention can be applied to other wheels that are mechanically wiped, z. As in ships, aircraft, an airport tower or protective screens for surveillance cameras.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine schnelle und objektive Beurteilung des Zustande des Wischerblatts, z. B. im Rahmen der Fahrzeuginspektion, ermöglicht. Dabei wird ein objektives und reproduzierbares Maß für den Verschleiß-Zustand des Wischers zur Verfügung gestellt. Um eine realitätsgetreue Aussage zu erhalten, wird der Verschleißzustand während des Wischbetriebs automatisch ermittelt. Das Fahrzeug kann dann den Benutzer zum Wechsel des Wischers auffordern. Alternativ kann die Information im Fehlerspeicher abgelegt und bei der nächsten Inspektion abgerufen werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung befasst sich mit einer Scheibenzu- stands-, Wischerzustands und Sichtstörungs-Ermittlung mit einer Fahrerassistenzkamera. According to one embodiment of the invention, a quick and objective assessment of the condition of the wiper blade, e.g. B. in the context of vehicle inspection, allows. In this case, an objective and reproducible measure of the wear state of the wiper is provided. In order to obtain a true-to-life statement, the state of wear is automatically determined during the wiping operation. The vehicle may then prompt the user to change the wiper. Alternatively, the information can be stored in the error memory and retrieved at the next inspection. A further embodiment of the invention is concerned with a slice state, wiper state and visual disturbance determination with a driver assistance camera.
Darunter kann eine automatische und objektivierte Ermittlung des Verschleißzustands des oder der Scheibenwischer und insbesondere der Wischblätter verstanden werden. Hiermit kann ein Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit erreicht werden. Da der Verschleiß-Prozess beim Scheibenwischer sehr langsam abläuft, haben viele Fahrer Schwierigkeiten, den korrekten Zeitpunkt für einen Wischerwechsel zu bestimmen. Von solchen Fahrern wird eine korrekter und objektiver Hinweis auf einen notwendigen Wischerblattwechsel vermutlich dankbar angenommen, besonders dann, wenn die Warnung erstmalig zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn der Verschleiß sich für den Fahrer besonders nachteilig bemerkbar macht, z.B. bei einer Fahrt bei Regen in der Nacht. Werkstätten können sich auf die automatische Verschleißerkennung berufen, wenn sie z.B. im Rahmen der Inspektion den Wischerblattwechsel für notwendig erklären. This can be understood as an automatic and objectified determination of the state of wear of the windscreen wiper or windscreen wipers and, in particular, of the wiper blades. This can help to increase traffic safety. As the windshield wiper wear process is very slow, many drivers struggle to determine the correct time to change the wiper. Such drivers will presumably gratefully accept a correct and objective indication of a necessary wiper blade change, especially if the warning occurs for the first time at a time when wear is particularly detrimental to the driver, e.g. when driving in the rain at night. Garages can rely on automatic wear detection when using e.g. as part of the inspection, the wiper blade change to declare necessary.
Ferner kann darunter die automatische und objektivierte Ermittlung des Verschleißzustands der Frontscheibe verstanden werden. Hier gelten die gleichen Aussagen zur Verkehrssicherheit und zu den Vorteilen der Objektivität wie bei der Verschleiß-Ermittlung. Besonders in Ländern mit höherem Anteil von aufgewirbeltem Sand oder Staub ist ein starker Verschleiß der Frontscheibe festzustellen. Dieser Verschleiß wird durch die Nutzung des Scheibenwischers verstärkt. Furthermore, this can be understood as the automatic and objectified determination of the wear state of the windshield. Here, the same statements on traffic safety and the advantages of objectivity apply as in the determination of wear. Particularly in countries with a higher proportion of whirled up sand or dust, a strong wear of the windscreen can be noticed. This wear is amplified by the use of the windshield wiper.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung befasst sich mit der Problematik einer Wischblattzustandsbeurteilung sowohl für den Fall, dass Wischstreifen visuell ersichtlich sind, als auch für den Fall, dass die Wischstreifen aufgrund entweder großer Dunkelheit in dem Bild oder einer geringen Anzahl von Unterscheidungsmerkmalen, die die Wischstreifen aufweisen, für einen DAS-Vision-Sensor (DAS; Driver Assistance System = Fahrerassistenzsystem) nicht sichtbar sind. Another embodiment of the invention addresses the problem of wiper blade condition assessment both in the case where wiping marks are visually apparent and in the case where the wiping streaks are due to either large darkness in the image or a small number of distinguishing features exhibited by the wiping streaks , are not visible to a DAS driver (DAS) sensor assistance system (DAS).
Darunter fällt auch die Problematik einer Windschutzscheibenzustandsbeurtei- lung im Betrieb, basierend auf einer Erfassung des Vorhandenseins von Glaskratzern, unabhängig davon, ob sie für die DAS-Vision-Kamera visuell ausgeprägt genug sind oder nicht.
Gemäß einer Ausführungsform basiert ein System auf einem gründlichen Verständnis der fotometrischen Eigenschaften von Wischstreifen auf Fahrzeugwindschutzscheiben und ist auf durch Wischstreifen verursachte fotometrische Effekte ausgerichtet. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand derThis also includes the problem of a windshield condition assessment in operation, based on detecting the presence of glass scratches, regardless of whether they are visually strong enough for the DAS Vision camera or not. In one embodiment, a system is based on a thorough understanding of the photometric properties of wiping strips on vehicle windshields and is directed to photometric effects caused by wiping strips. This is a significant improvement over the state of the art
Technik in der Hinsicht, dass selbst, wenn ein Wischstreifen in einem Bild nicht sichtbar ist, dessen fotometrische Effekte trotzdem sichtbar sind und, aufgrund ihrer Einzigartigkeit, das Vorhandensein eines derartigen Wischstreifens anzeigen. Beispielsweise kann ein Wischstreifen in einem Bild nicht sichtbar sein, entweder, weil er im Tageslicht zu dünn ist, oder, weil das Bild nachts aufgenommen wurde, wenn ein Wischstreifen, selbst wenn er sehr dick ist, nicht erkannt werden kann. Technique in the sense that even if a wiper strip is not visible in an image whose photometric effects are still visible and, due to their uniqueness, indicate the presence of such a wiper strip. For example, a wiper strip may not be visible in an image, either because it is too thin in daylight or because the image was taken at night when a wiper strip, even if it is very thick, can not be detected.
In ähnlicher Weise wird die Erfassung des Vorliegens von Glaskratzern durch di- rektes Erfassen ihrer optischen Effekte ermöglicht, bei denen es sich hauptsächlich um Beugungsfiguren handelt, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung eines wischenden Wischblatts ausgerichtet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass Glaskratzer, die verursacht werden, indem Quarzpartikel in staubiger Luft über einen längeren Zeitraum durch die Wischblätter über eine Windschutzscheibe gerieben werden, nicht in einer DAS-Kamera sichtbar sind, da sich ihre Dicke im mikroskopischen Bereich befindet und sie wegen ihrer Nähe zu der DAS- Kamera, die im Allgemeinen auf den Unendlichkeitsbereich fokussiert ist, unscharf sind. Die durch diese Glaskratzer verursachten charakteristischen Beugungsfiguren sind hingegen in DAS-Bildern gut wiedergegeben und können so- mit das Vorliegen von Glaskratzer anzeigen. Similarly, the detection of the presence of glass scratches is made possible by directly detecting their optical effects, which are mainly diffraction patterns aligned perpendicular to the direction of movement of a wiping wiper blade. It should be noted that glass scratches caused by rubbing quartz particles in dusty air through the wiper blades over a windshield for an extended period of time are not visible in a DAS camera because their thickness is in the microscopic range and because of them their proximity to the DAS camera, which is generally focused on the infinity area, are out of focus. The characteristic diffraction patterns caused by these glass scratches, on the other hand, are reproduced well in DAS images and can thus indicate the presence of glass scratches.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass keine Fokussierung auf die Windschutzscheibe erforderlich ist. Für gewöhnlich liefern Wischstreifen schwach ausgeprägte Kanten, außer die Kamera des Fahrerassistenzsystems (DAS) fo- kussiert die Windschutzscheibe. Dies würde jedoch aufgrund von inneren Kanten innerhalb des Wischstreifens, die wiederum durch eine Brechung der Szene durch den Wischstreifen verursacht werden, zu weiterer Verwirrung führen. Eine Ausführungsform der Erfindung beschäftigt sich unter Beibehaltung der Fokussierung auf unendlich oder im Unendlichkeitsbereich, wie das bei den meisten DAS-Anwendungen der Fall ist, mit einem Erfassen der fotometrischen Effekte von Wischstreifen und Glaskratzern, die unabhängig davon sichtbar sind, ob die
Wischstreifen und Glaskratzer, die diese verursachen, selbst in dem Bild sichtbar sind oder nicht. Dadurch ist ein solcher Ansatz sehr geeignet für DAS- Anwendungen und ermöglicht eine zuverlässige und robuste Erfassung von Wischstreifen und Glaskratzern auf der Fahrzeugwindschutzscheibe, wodurch eine Beurteilung von Wischblatt- bzw. Windschutzscheibenzuständen ermöglicht wird. Another improvement is that no focusing on the windshield is required. Usually, wiper strips provide weak edges unless the camera of the driver assistance system (DAS) focuses on the windshield. However, this would lead to further confusion due to internal edges within the wiper strip, which in turn are caused by breakage of the scene by the wiper strip. One embodiment of the invention, while maintaining focus on infinity or infinity, as in most DAS applications, deals with detecting the photometric effects of wiping streaks and glass scratches, which are visible regardless of whether the Wiping stripes and glass scratches that cause them, even in the picture are visible or not. As a result, such an approach is very suitable for DAS applications and enables reliable and robust detection of wiping marks and glass scratches on the vehicle windshield, thereby enabling assessment of wiper blade or windshield conditions.
Somit werden die Beugungs- und Brechungseigenschaften von Wischstreifen auf einer Fahrzeugwindschutzscheibe ausgenutzt, um derartige Wischstreifen zu er- fassen und auch eine Information darüber zu gewinnen, in was für einem Zustand sich ein Wischblatt befindet. Das durch einen Wischstreifen oder eine Gruppe von Wischstreifen verursachte Beugungsbild, wie es bei einem Scheibenwischerblatt nach dem Wischen der Fall ist, ist charakteristisch und unmittelbar von der durchschnittlichen Dicke jedes einzelnen solcher Streifen und der Beabstandung zwischen denselben abhängig. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung darüber, wie abgenutzt ein Wischer ist, basierend auf der Annahme, dass ein makelloser Wischer eine unendliche Vielzahl von Wischstreifen mit einer durchschnittlichen Dicke, die auf Null zugeht, verursacht, während ein schlechter Wischer dickere Wischstreifen mit einer größeren Beabstandung zwi- sehen denselben verursacht. Thus, the diffraction and refraction properties of wiping strips on a vehicle windshield are exploited to detect such wiping strips and also to obtain information about what condition a wiper blade is in. The diffraction pattern caused by a wiper strip or a group of wiping strips, as is the case with a wiper blade after wiping, is characteristic and directly dependent on the average thickness of each individual such strip and the spacing therebetween. This allows an accurate determination of how worn a wiper is based on the assumption that an immaculate wiper causes an infinite variety of wiping strips having an average thickness approaching zero, while a poor wiper provides thicker wiper strips having a greater spacing between them - see it caused.
Auch wird auf einer Erfassung der von Glaskratzern verursachten Beugungsfigur aufgebaut, um derartige Kratzer zu erfassen und eine dementsprechende Beurteilung über den Zustand der Fahrzeugwindschutzscheibe zu treffen. Je mehr Kratzer sich auf einer Fahrzeugwindschutzscheibe befinden, umso stärker und ausgeprägter sind die daraus resultierenden Beugungsfiguren. Dies legt die Schlussfolgerung nahe, dass eine Fahrzeugwindschutzscheibe aufgrund extensiven Fahrens in einem Gebiet mit einer hohen Staubdichte in der Luft abgenutzt wird. Also, a detection of the diffraction figure caused by glass scratches is built up to detect such scratches and to make a corresponding judgment on the condition of the vehicle windshield. The more scratches are on a vehicle windshield, the stronger and more pronounced are the resulting diffraction figures. This suggests the conclusion that a vehicle windshield wears due to extensive driving in an area having a high density of dust in the air.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte um- fasst: The present invention provides a method for recognizing directional structures on a windshield of a vehicle comprising the following steps:
Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines Abbilds der Scheibe, wobei ein Verlauf des Auswertepfads ab-
hängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; und Performing an evaluation of image pixels of an image of the slice arranged along an evaluation path, a course of the evaluation path being deviated from. is dependent on an expected orientation of the directed structures on the disk; and
Erkennen einer Schliere basierend auf der Bewertung. Recognize a streak based on the rating.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug und bei der Scheibe um eine Frontscheibe oder eine Heckscheibe des Fahrzeugs handeln. Dabei kann unter Scheibe auch lediglich ein Teilbereich einer gesamten Scheibe verstanden werden. Insbesondere kann es sich um eine Scheibe handeln, deren Oberfläche von einer Wischeinrichtung zum Wischen der Scheibe überstrichen und damit gereinigt werden kann. Unter einer gerichteten Struktur kann eine sich auf der Oberfläche der Scheibe befindliche Verunreinigung verstanden werden, die eine längliche Form aufweist. Die gerichtete Struktur kann eine Schliere sein und beispielsweise aus Wasser bestehen oder wasserhaltig sein. Eine Schliere kann nicht amorph sein und eine Fernwirkung haben. Unter dem Abbild kann eineThe vehicle may be a motor vehicle and the windshield may be a windscreen or a rear window of the vehicle. In this case, only a partial area of an entire pane can be understood by pane. In particular, it can be a disk whose surface is swept by a wiper device for wiping the disk and can thus be cleaned. A directional structure may be understood to mean an impurity located on the surface of the disk which has an elongate shape. The directional structure may be a streak and may be water, for example, or hydrous. A streak can not be amorphous and have a long-range effect. Under the image can a
Aufnahme verstanden werden, die von einer optischen Erfassungseinrichtung aufgenommen wurde. Auch kann das Abbild aus einer oder mehrerer solcher Aufnahmen ermittelt werden. Beispielweise kann das Abbild auf von einer im Inneren des Fahrzeugs in der Nähe der Scheibe angeordneten Kamera mit einem Bildsensor aufgenommen worden sein. Das Abbild kann vor dem Schritt desRecording taken by an optical detection device. Also, the image can be determined from one or more such images. For example, the image may have been recorded on a camera arranged in the interior of the vehicle near the pane with an image sensor. The image may be before the step of
Durchführens der Bewertung einer Bildbearbeitung unterzogen werden, um für die Ermittlung einer gerichteten Strukturrelevante Strukturen in dem Abbild zu verstärken und störende Strukturen, die beispielsweise dem Hintergrund zuzuordnen sind, zu reduzieren. Das Abbild kann in digitaler Form vorliegen und eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweisen. Jeder Bildpunkt kann eine Bildinformation umfassen, die beispielsweise eine Helligkeit eines dem Bildpunkt zugeordneten Bereichs der Scheibe repräsentiert. Durch eine Bewertung eines Bildpunktes kann ermittelt werden, ob sich in dem, dem Bildpunkt zugeordneten Bereich der Scheibe, eine Verunreinigung, beispielsweise in Form von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Scheibe, befindet. Zur Bewertung können geeignete Auswertealgorithmen oder Bilderkennungsalgorithmen eingesetzt werden. Performing the evaluation of an image processing in order to strengthen for the determination of a directed structure relevant structures in the image and to reduce disturbing structures, which are assigned for example to the background. The image may be in digital form and have a plurality of pixels. Each pixel may include image information representing, for example, a brightness of an area of the disc associated with the pixel. By evaluating a pixel, it can be determined whether there is an impurity, for example in the form of moisture, on the surface of the disc in the region of the disc assigned to the pixel. Suitable evaluation algorithms or image recognition algorithms can be used for the evaluation.
Bei dem Auswertepfad kann es sich um einen Schlierenpfad, also einen Verlauf einer Schliere, handeln. Auch kann der Auswertepfad eine Auswerterichtung de- finieren. Der Auswertepfad kann mittels eines Verfahrens, das durch eine Software beschrieben sein kann, folgendermaßen bestimmt werden: Zunächst wird
ein Winkel festgelegt bzw. eine Steigung einer Geraden, Der Winkel bzw. die Steigung wird im Bild durch die Wahl von zwei Punkten im Bild ausgemessen. Die zwei Punkte werden entsprechend der Wischrichtung des Wischers bestimmt. Die Wischgeometrie ist bekannt. Da der Wischer auf einer Bogenlinie wischt, sind die gerichteten Strukturen korrekterweise auch bogenförmig. Sie erscheinen quasi gerade durch den kleinen Bildausschnitt der Kamera auf der Windschutzscheibe. D.h. eine feste Steigung als Gerade ist eine mögliche Näherung. So kann in einem Bild die Steigung der gerichteten Strukturen auf einer Seite des Bilds stärker sein als die Steigung der gerichteten Strukturen auf einer anderen Seite des Bilds. Die Geradensteigung ist lokal approximiert. Die Approximation kann durch Kreisbogensegmente, Polygonzüge, oder ähnliches, anstatt von Geraden verfeinert werden. The evaluation path may be a streak path, ie a course of a streak. The evaluation path can also define an evaluation direction. The evaluation path can be determined by a method which may be described by software as follows: First set an angle or a slope of a straight line, the angle or the slope is measured in the image by the choice of two points in the image. The two points are determined according to the wiping direction of the wiper. The wiping geometry is known. Since the wiper wipes on a curved line, the directed structures are also correct arcuate. They appear almost straight through the small image section of the camera on the windshield. That is, a fixed slope as a straight line is a possible approximation. Thus, in one image, the slope of the directed structures on one side of the image may be stronger than the slope of the directional structures on another side of the image. The line slope is approximated locally. The approximation may be refined by circular arc segments, polygons, or the like, rather than by straight lines.
Allgemein kann es sich bei dem Auswertepfad um eine Trajektorie handeln, auf der oder parallel zu der sich typischerweise eine gerichtete Struktur erstreckt. Der Auswertepfad kann eine Projektion eines realen Auswertepfads auf der Oberfläche der Scheibe in das Abbild hinein darstellen. Somit bilden die entlang des Auswertepfads angeordneten Bildpunkte diejenigen Bereiche der Scheibe ab, über die sich typischerweise eine gerichtete Struktur erstreckt, sofern eine gerichtete Struktur auf der Scheibe vorhanden ist. Durch eine Analyse der Bewertungen der Bildpunkte entlang des Auswertepfads kann bestimmt werden, ob sich entlang des Auswertepfads eine gerichtete Struktur befindet, oder nicht. Das Verfahren kann für mehrere parallel, näherungsweise parallel, konzentrisch oder näherungsweise konzentrisch verlaufende Auswertepfade durchgeführt werden. In general, the evaluation path may be a trajectory on or parallel to which typically a directional structure extends. The evaluation path can represent a projection of a real evaluation path on the surface of the disc into the image. Thus, the pixels arranged along the evaluation path map those areas of the pane over which typically a directional structure extends, provided that a directional structure is present on the pane. By analyzing the scores of the pixels along the evaluation path, it can be determined whether or not there is a directed structure along the evaluation path. The method can be carried out for a plurality of parallel, approximately parallel, concentric or approximately concentric evaluation paths.
Somit kann im Schritt des Durchführens der Bewertung bestimmt werden, ob ein entlang des Auswertepfads angeordneter Bildpunkt eine Verunreinigung eines durch den Bildpunkt repräsentierten Bereichs der Scheibe darstellt. Eine entsprechende Bewertung kann für alle oder für ausgewählte der auf dem Auswertepfad liegenden Bildpunkt durchgeführt werden. Thus, in the step of performing the evaluation, it may be determined whether a pixel arranged along the evaluation path represents an impurity of a portion of the disc represented by the pixel. A corresponding evaluation can be carried out for all or for selected pixels lying on the evaluation path.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Schritt des Durchführens einer weiteren Bewertung von entlang eines weiteren Pfads angeordneten Bildpunkten des Abbilds der Scheibe durchgeführt werden. Dabei kann ein Verlauf des weiteren Pfads näherungsweise senkrecht zu einem Verlauf des Auswertepfad sein. ImAccording to one embodiment, a step of performing a further evaluation of pixels of the image of the slice arranged along a further path may be performed. In this case, a course of the further path can be approximately perpendicular to a course of the evaluation path. in the
Schritt des Erkennens kann die gerichtete Struktur basierend auf der Bewertung
und der weiteren Bewertung bestimmt werden. Dabei kann ein streifenweises Scannen durchgeführt werden. Die beiden Pfade können in einer anderen Richtung, aber nicht durch denselben Punkt verlaufen. Der weitere Pfad und der Auswertepfad verlaufen somit nicht parallel zueinander. Beispielsweise können der weitere Pfad und der Auswertepfad orthogonal zueinander ausgerichtet sein.Step of recognizing may be the directional structure based on the rating and the further evaluation. In this case, a strip-wise scanning can be performed. The two paths may be in a different direction, but not through the same point. The further path and the evaluation path thus do not run parallel to one another. For example, the further path and the evaluation path can be oriented orthogonally to one another.
Auf diese Weise kann ein länglicher Bereich der Scheibe über den sich mit hoher Wahrscheinlichkeit eine zusammenhängende gerichtete Struktur erstreckt mit einem weiteren länglichen Bereich der Scheibe verglichen werden, über den sich mit einer im Verhältnis gesehen wesentlich geringeren Wahrscheinlichkeit eine zusammenhängende gerichtete Struktur erstreckt. Dadurch kann eine Erkennungsgenauigkeit wesentlich erhöht werden. In this way, an elongate portion of the disk over which a highly oriented, contiguous structure is likely to extend may be compared to another elongated portion of the disk over which, with a relatively much lower probability, a contiguous directed structure extends. As a result, a recognition accuracy can be significantly increased.
Dabei kann einem entlang des Auswertepfads angeordneter erster Bildpunkt ein auf dem weiteren Pfad gelegener weiterer erster Bildpunkt zugeordnet sein. Im Schritt des Bestimmens kann ein Vergleich der Bewertung des ersten Bildpunkts mit der weiteren Bewertung des weiteren ersten Bildpunks durchgeführt werden. Die gerichtete Struktur kann basierend auf dem Vergleich erkannt werden. Es kann jedem Bildpunkt entlang des Auswertepfads ein Bildpunkt entlang des weiteren Pfads zugeordnet sein, so dass eine Mehrzahl von Bildpunktpaaren gebil- det werden, die jeweils unterschiedliche Bildpunkte umfassen. Durch den Vergleich kann beispielsweise festgestellt werden, auf welchem der beiden Pfade eine größere Zahl von Verunreinigungen erkannt werden. Werden auf dem Auswertepfad mehr Verunreinigungen als auf dem weiteren Pfad festgestellt, so lässt sich daraus schließen, dass die Verunreinigungen auf dem Auswertepfad einer gerichteten Struktur zugeordnet werden können. In this case, a further first pixel arranged along the evaluation path can be assigned to a further first pixel situated on the further path. In the step of determining, a comparison of the evaluation of the first pixel with the further evaluation of the further first pixel can be performed. The directional structure can be detected based on the comparison. It can be assigned to each pixel along the Auswertepfads a pixel along the wider path, so that a plurality of pixel pairs are formed, each comprising different pixels. For example, it can be determined by the comparison on which of the two paths a larger number of impurities are detected. If more impurities are detected on the evaluation path than on the further path, it can be concluded that the impurities on the evaluation path can be assigned to a directional structure.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Vergleich der Bildpunkte dahingehend gestaltet sein, dass Brechungs- und/oder Beugungseffekte, bzw. derartige Figuren im Abbild erkannt und analysiert werden. Eine schwache Beugung kann auf dicke gerichtete Strukturen (z.B. Wischstreifen), eine schwache Brechung auf dünne gerichtete Strukturen hinweisen. Die Brechung, bzw. Beugung kann abhängig von dem Auswertepfad analysiert werden. According to one embodiment, the comparison of the pixels can be designed such that refraction and / or diffraction effects or such figures are recognized and analyzed in the image. Weak diffraction may indicate thick directional structures (e.g., wiping stripes), weak refraction may indicate thin directed structures. The refraction or diffraction can be analyzed depending on the evaluation path.
Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei den gerichteten Strukturen u (feine) Kratzer oder Schlieren handeln. Es kann somit der Scheibenzustand,
auch feine Kratzer, erkannt werden. Insbesondere können, ohne auf die Scheibe zu fokussieren, Kratzer oder Schlieren erkannt werden. According to one embodiment, the directed structures may be u (fine) scratches or streaks. It can thus the disk state, also fine scratches, to be recognized. In particular, without focusing on the disc, scratches or streaks can be detected.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Ausdehnung, insbesondere die Dicke, der gerichteten Strukturen bestimmt. According to one embodiment, the extent, in particular the thickness, of the directed structures is determined.
Falls nicht eine reine Analyse in Richtung des Auswertepfads erfolgt, bzw. umgekehrt zur Festlegung/Bestimmung des Auswertepfads, kann die Orientierung der gerichteten Strukturen bestimmt werden. If not a pure analysis in the direction of the evaluation path, or vice versa for determining / determining the evaluation path, the orientation of the directed structures can be determined.
Weiterhin kann der Abstand der gerichteten Strukturen zwischen einander be- stimmt wird, bspw. der Abstand der Schlierenstreifen voneinander. Ebenso können Unterschiede extrahiert werden, bspw. Bestandteile der Schlieren, z.B. die Dicke der einzelnen Tropfen der Schliere. Furthermore, the distance of the directed structures between each other can be determined, for example the distance of the striae stripes from one another. Likewise, differences may be extracted, for example, components of the streaks, e.g. the thickness of each drop of streak.
Dadurch kann eine Klassifizierung der gerichteten Strukturen durchgeführt werden, z.B. feine Schliere, große Schliere, Kratzer, feste Verunreinigung. Thereby, a classification of the directed structures can be carried out, e.g. fine streaks, big streaks, scratches, solid contamination.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer Wischtrajektorie einer Wischkante einer Wischeinrichtung zum Wischen der Scheibe. Durch das Wischen sind bspw. Schlieren üblicherweise in Wischrichtung zu erwarten. Dieses Wissen kann für die Bildauswertung herangezogen werden. According to one embodiment, a course of the evaluation path is dependent on a wipe trajectory of a wiping edge of a wiper device for wiping the window. By wiping, for example, streaks are usually expected in the wiping direction. This knowledge can be used for the image analysis.
Gemäß einer Ausführungsform kann in einem Schritt des Ermitteins ein Zustand der Wischkante basierend auf einer Information über die gerichtete Struktur ermittelt werden. Bei der Wischeinrichtung kann es sich um einen Scheibenwischer und bei der Wischkante um eine im Betrieb auf der Oberfläche der Scheibe aufliegende Kante eines Wischblatts handeln. Die Information über die gerichtete Struktur kann beispielsweise Daten über eine Länge, Breite, Beständigkeit oder Häufigkeit der gerichteten Struktur umfassen. Die Information über die gerichtete Struktur kann mit vorbestimmten Vergleichswerten verglichen werden. Daraus kann ermittelt werden, ob die gerichtete Struktur dadurch hervorgerufen wurde, dass sich die Wischkante in einem schlechten Zustand befindet und somit erneuert werden sollte. According to an embodiment, in a step of determining a state of the wiping edge may be determined based on information about the directional structure. The wiper device may be a windshield wiper and the wiper edge may be an edge of a wiper blade resting on the surface of the disk during operation. The directional structure information may include, for example, data about a length, width, consistency, or frequency of the directed structure. The information about the directed structure can be compared with predetermined comparison values. From this, it can be determined whether the directional structure has been caused by the wiper edge being in a poor condition and should therefore be renewed.
Dazu kann ferner in einem Schritt des Durchführens eine nachfolgende Bewer- tung von entlang des Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines nachfolgenden Abbilds der Scheibe durchgeführt werden. In einem Schritt des Erken-
nens kann eine nachfolgende gerichtete Struktur basierend auf der nachfolgenden Bewertung erkannt werden. Im Schritt des Ermitteins kann der Zustand der Wischkante ferner basierend auf einer Information über die nachfolgende gerichtete Struktur durchgeführt werden. Das nachfolgende Abbild kann den gleichen Bereich der Scheibe wie das ursprüngliche Abbild abbilden, allerdings zu einem späteren Zeitpunkt. Die beiden Abbilder können zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Wischvorgängen der Wischeinrichtung erfasst worden sein. Auf diese Weise kann eine zeitliche Veränderung einer erkannten gerichteten Struktur bei der Ermittlung des Zustande der Wischkante berücksichtigt werden. Dies ist vorteilhaft, da von einer sich in einem guten Zustand befindlichen Wischkante hervorgerufene gerichteten Strukturen typischerweise schneller verschwinden als von einer sich in einem schlechten Zustand befindlichen Wischkante hervorgerufene gerichteten Strukturen. For this purpose, a subsequent evaluation of pixels arranged along the evaluation path of a subsequent image of the slice can also be carried out in a step of performing. In a step of the recognition In addition, a subsequent directed structure can be recognized based on the subsequent evaluation. In the step of determining, the state of the wiping edge may be further performed based on information about the subsequent directional structure. The subsequent image can image the same area of the disk as the original image, but at a later time. The two images may have been detected between two directly successive wiping operations of the wiper device. In this way, a temporal change of a recognized directional structure in the determination of the state of the wiping edge can be taken into account. This is advantageous because directed structures caused by a wiping edge in good condition typically disappear faster than directed structures caused by a wiping edge in a poor condition.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Analysierens der Bildpunkte des Abbilds der Scheibe umfassen, um einen Beschlag auf einer Innenseite der Scheibe zu erkennen. Dabei können sowohl die sich auf dem Auswertepfad befindlichen Bildpunkte als auch weitere Bildpunkte analysiert werden. Bei dem Beschlag kann es sich um Feuchtigkeit handeln, die sich auf einer inneren Oberfläche der Scheibe befindet, also einer dem Inneren des Fahrzeugs zugewandten Oberfläche der Scheibe. Abhängig davon ob ein Beschlag erkannt wird, kann beispielsweise eine Belüftung der Scheibe gesteuert werden. According to one embodiment, the method may include a step of analyzing the pixels of the image of the disk to detect fogging on an inside of the disk. Both the pixels located on the evaluation path and other pixels can be analyzed. The fitting may be moisture located on an inner surface of the disk, that is, a surface of the disk facing the interior of the vehicle. Depending on whether a fitting is detected, for example, a ventilation of the disc can be controlled.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: The present invention further provides a method of detecting directional structures on a windshield of a vehicle comprising the steps of:
Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines Abbilds der Scheibe, wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; Performing an evaluation of pixels arranged along an evaluation path of an image of the slice, wherein a course of the evaluation path is dependent on an expected orientation of the directed structures on the slice;
Durchführen einer Bestimmung, ob ein entlang des Auswertepfads angeordneter Bildpunkt einen Lichtbeugungseffekt in einem durch den Bildpunkt repräsentierten Bereich der Scheibe darstellt; und
Erkennen einer gerichteten Struktur basierend auf der Bewertung und der Bestimmung. Making a determination as to whether a pixel arranged along the evaluation path represents a light diffraction effect in a region of the disc represented by the pixel; and Detecting a directed structure based on the rating and the determination.
Gemäß dieser Ausführungsform kann in dem Schritt des Bestimmens bestimmt werden, ob ein entlang des Auswertepfads angeordneter Bildpunkt einen Lichtbeugungseffekt in einem durch den Bildpunkt repräsentierten Bereich der Scheibe darstellt. Bei dem Lichtbeugungseffekt kann es sich um eine Diffraktion handeln. Lichtbeugungseffekte auf der Scheibe werden häufig durch gerichtete Strukturen hervorgerufen. Insbesondere werden Lichtbeugungseffekte auch durch gerichtete Strukturen hervorgerufen, die an sich unsichtbar sind. Durch die Berücksichtigung von Lichtbeugungseffekten kann somit die Erkennungsgenauigkeit bezüglich gerichteter Strukturen verbessert werden. Beugung tritt dabei bei dünnen Schlieren auf. Ein Brechungseffekt tritt dagegen bei dicken Schlieren auf, die wirken wie Zylinderlinsen. According to this embodiment, in the step of determining, it may be determined whether a pixel arranged along the evaluation path represents a light diffraction effect in an area of the disc represented by the pixel. The light diffraction effect may be a diffraction. Diffraction effects on the disk are often caused by directional structures. In particular, light diffraction effects are also caused by directed structures that are invisible per se. By taking account of light diffraction effects, the recognition accuracy with respect to directed structures can thus be improved. Diffraction occurs in thin streaks. In contrast, a refraction effect occurs with thick streaks, which act like cylindrical lenses.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: einer Durchführungseinrichtung zum Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines Abbilds der Scheibe, wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; und einer Erkennungseinrichtung zum Erkennen einer gerichteten Struktur basierend auf der Bewertung. The present invention further provides a device for detecting directional structures on a pane of a vehicle, having the following features: a feed-through device for carrying out an evaluation of pixels of an image of the pane arranged along an evaluation path, a course of the evaluation path being dependent on an expected orientation of the pane directed structures on the disc is; and a recognizer for recognizing a directional structure based on the evaluation.
Mittels der Vorrichtung können die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchgeführt bzw. umgesetzt werden. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale 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. By means of the device, the steps of the method according to the invention can be carried out or implemented in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently. In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware-based training, for example, the interfaces can be part of a so-called system ASICs be, which includes a variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird. A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer corresponding to a computer is also of advantage Device is running.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Scheibe eines Fahrzeugs; Figure 2 is a schematic representation of a disc of a vehicle.
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 is a flowchart of an embodiment of the present invention;
Fig. 4 einen Ausschnitt eines Abbilds einer Scheibe; 4 shows a section of an image of a pane;
Fig. 5 einen Ausschnitt eines Detektionsbilds; 5 shows a detail of a detection image;
Fig. 6 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds; 6 shows a section of a further detection image;
Fig. 7 eine Darstellung einer Prozessierung eines Detektionsbilds; FIG. 7 shows a representation of a processing of a detection image; FIG.
Fig. 8 eine Darstellung einer weiteren Prozessierung eines Detektionsbilds; 8 shows an illustration of a further processing of a detection image;
Fig. 9 einen Ausschnitt eines Detektionsbilds;
Fig. 10 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds; 9 shows a detail of a detection image; 10 shows a section of a further detection image;
Fig. 1 1 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds; Fig. 1 1 shows a section of a further detection image;
Fig. 12 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds; FIG. 12 shows a section of a further detection image; FIG.
Fig. 13 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds; FIG. 13 shows a section of a further detection image; FIG.
Fig. 14 eine graphische Darstellung einer Regenmenge auf einer Scheibe; Fig. 14 is a graph showing a rain amount on a disk;
Fig. 15 eine graphische Darstellung eines Abklingverhaltens von Schlieren; Fig. 15 is a graph showing a decay behavior of streaks;
Fig. 16 eine graphische Darstellung eines weiteren Abklingverhaltens von Schlieren; Fig. 16 is a graph showing another decay behavior of streaks;
Fig. 17 eine Darstellung einer Prozessierung eines Detektionsbilds; 17 shows a representation of a processing of a detection image;
Fig. 18 eine Darstellung einer weiteren Prozessierung eines Detektionsbilds; FIG. 18 shows a representation of a further processing of a detection image; FIG.
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 19 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention;
Fig. 20 ein Abbild einer Scheibe; Fig. 20 is an image of a disk;
Fig. 21 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 21 is another image of a disk;
Fig. 22 ein weiteres Abbild einer Scheibe; FIG. 22 shows another image of a pane; FIG.
Fig. 23 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 23 is another image of a disk;
Fig. 24 ein Abbild einer Scheibe mit hervorgehobenen Kanten; Fig. 24 is an illustration of a disc with highlighted edges;
Fig. 25 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 26 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 25 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention; FIG. 26 shows another image of a pane; FIG.
Fig. 27 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 28 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 29 ein weiteres Abbild einer Scheibe; FIG. 27 shows another image of a pane; FIG. Fig. 28 is another image of a disk; FIG. 29 shows another image of a pane; FIG.
Fig. 30 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 30 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention;
Fig. 31 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und Fig. 31 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 32 eine graphische Darstellung eines Abklingverhaltens von Lichtbeugungseffekten. FIG. 32 is a graph showing a decay behavior of light diffraction effects. FIG.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 weist eine Scheibe 102 auf, auf der sich ein Wassertropfen 104 befindet. Das Fahrzeug weist eine Bilderfassungseinrichtung 106, eine Durchführungseinrichtung 108 und eine Erkennungseinrichtung 1 10 auf. Ferner kann das Fahrzeug 100 eine Beleuchtungseinrichtung 1 12 zum Beleuchten der Scheibe 102 aufweisen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungseinrichtung 1 12 im Inneren des Fahrzeugs 100 angeordnet und ausgebildet, um die Tropfen 104 auf der Außenseite der Scheibe 102 zu beleuchten. 1 shows a schematic representation of a vehicle 100, according to an embodiment of the present invention. The vehicle 100 has a disk 102 on which a water droplet 104 is located. The vehicle has an image capture device 106, a passage device 108 and a recognition device 110. Furthermore, the vehicle 100 may have a lighting device 12 for illuminating the window 102. According to this exemplary embodiment, the lighting device 1 12 is arranged inside the vehicle 100 and designed to illuminate the drops 104 on the outside of the pane 102.
Die Bilderfassungseinrichtung 106 ist ausgebildet, um ein Abbild eines Teilbereichs der Scheibe 102 zu erstellen und das Abbild über eine Schnittstelle an die Durchführungseinrichtung 108 bereitzustellen. Die Durchführungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um das Abbild auszuwerten. Dazu können einzelne Bildpunkte
des Abbilds für sich alleine genommen oder in Bezug zu anderen Bildpunkten des Abbilds bewertet werden. Die Durchführungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um ein Ergebnis der Bewertung oder der Bewertungen über eine weitere Schnittstelle an die Erkennungseinrichtung 1 10 bereitzustellen. Die Erkennungseinrich- tung 1 10 ist ausgebildet, um basierend auf den von der Durchführungseinrichtung 108 bereitgestellten Informationen eine Schliere auf der Scheibe 102 zu erkennen. Dabei kann beispielsweise festgestellt werden, ob es sich bei dem Tropfen 104 um einen Regentropfen handelt, oder ober der Tropfen 104 Teil einer Schliere ist. The image capture device 106 is designed to create an image of a portion of the slice 102 and to provide the image to the execution device 108 via an interface. The execution device 108 is designed to evaluate the image. These can be individual pixels of the image taken alone or evaluated in relation to other pixels of the image. The execution device 108 is designed to provide a result of the evaluation or the evaluations to the recognition device 110 via a further interface. The recognition device 110 is designed to detect a streak on the disc 102 based on the information provided by the passage device 108. It can be determined, for example, whether it is the drop 104 is a raindrop, or above the drop 104 is part of a streak.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann von der Kameraanordnung 106 in einem Kamerabild oder einem Kamerabildausschnitt ein Teil der Scheibe 102 er- fasst werden. Auf der Scheibe 102 befindliche Tropfen 104, auch sehr kleine Tropfen 104, sind in diesem Bild sichtbar. Die Fokussierung ist vorteilhafterweise so gewählt, dass Tropfen 104 bzw. Tropfenränder scharf abgebildet werden, während die weiter entfernte Hintergrund-Szene unscharf erscheint. Diese Kameraanordnung 106 kann optional durch eine oder mehrere aktive Strahlungsquellen 1 12 ergänzt werden, um die Erkennbarkeit der Tropfen 104 zu erleichtern oder zu verbessern oder auch bei Dunkelheit zu gewährleisten. Mittels eines er- findungsgemäßen Verfahrens kann eine Analyse des Bild(folgen)signals der vorgenannten Kameraanordnung 106, beispielsweise in den Einrichtungen 108, 1 10, durchgeführt werden. According to one exemplary embodiment, part of the pane 102 can be detected by the camera arrangement 106 in a camera image or a camera image detail. Drops 104 on disk 102, even very small drops 104, are visible in this image. The focus is advantageously chosen so that drops 104 or drop edges are displayed sharply while the farther background scene appears blurred. This camera arrangement 106 can optionally be supplemented by one or more active radiation sources 112 in order to facilitate or improve the visibility of the drops 104 or to ensure them even in the dark. By means of a method according to the invention, an analysis of the image (follow) signal of the aforementioned camera arrangement 106, for example in the devices 108, 110, can be carried out.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Scheibe 102 eines Fahrzeugs, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs 100. Eine äußere Oberfläche der Scheibe 102 wird durch eine Wischeinrichtung 214 mit einer Wischkante 216 gereinigt. Beim Überstreichen der Scheibe 102 durch die Wischkante 216 ist in dem gerade durch die Wischkante überstrichenen Bereich eine Schliere 204 auf der Oberfläche der Scheibe 102 verblieben. 2 shows a schematic representation of a window 102 of a vehicle, for example of the vehicle 100 shown in FIG. 1. An outer surface of the window 102 is cleaned by a wiper device 214 having a wiping edge 216. When sweeping the disk 102 by the wiping edge 216, a streak 204 remains on the surface of the disk 102 in the area just swept by the wiping edge.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung von Schlieren auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise von den in Fig. 1 gezeigten Einrichtungen ausgeführt werden. Mittels des Verfahrens kann beispielsweise die in Fig. 2 gezeigte Schliere erkannt werden. Dazu werden in einem Schritt 308 basierend auf einem empfangenen Abbild der Scheibe Bild-
punkte bewertet, die entlang eines Schlierenpfads angeordnet sind. Eine Information über einen Verlauf des Schlierenpfads kann im Vorfeld bestimmt worden sein und dem Verfahren zur Verfügung gestellt sein. In einem Schritt 310 wird eine Schliere, sofern vorhanden, basierend auf der im Schritt 308 durchgeführten Bewertung erkannt. Eine Information über die Schliere kann ausgegeben werden oder in einer Speichereinrichtung für eine spätere Auswertung hinterlegt werden. Die Schritte 308, 310 können wiederholt ausgeführt werden. Auch können mehrere Schritte 308, 310 parallel ausgeführt werden, beispielsweise für unterschiedliche Schlierenpfade. 3 shows a flowchart of a method for detecting streaking on a windscreen of a vehicle, according to an embodiment of the present invention. For example, the steps of the method may be performed by the devices shown in FIG. By means of the method, for example, the streaks shown in FIG. 2 can be recognized. For this purpose, in a step 308 based on a received image of the disk image evaluated points that are arranged along a Schlieren path. Information about a course of the Schlieren path may have been determined in advance and made available to the method. In a step 310, a streak, if any, is detected based on the score performed in step 308. Information about the streak can be output or stored in a memory device for later evaluation. Steps 308, 310 may be performed repeatedly. Also, multiple steps 308, 310 may be performed in parallel, for example, for different Schlieren paths.
Anhand der Figuren 4 bis 8 wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. An embodiment of the present invention will be described with reference to Figs.
Fig. 4 zeigt einen Original-Bildausschnitt 402 einer Kameraanordnung zwischen Hin- und Rücklauf eines Wischers der Scheibe. Der Bildausschnitt 402 kann beispielsweise mit der in Fig. 1 gezeigten Kameraanordnung erfasst worden sein. FIG. 4 shows an original image section 402 of a camera arrangement between the forward and reverse run of a wiper of the pane. The image section 402 may have been detected, for example, with the camera arrangement shown in FIG. 1.
Fig. 5 zeigt ein Detektionsbild 502, das durch eine geeignete Bildverarbeitung aus dem Original-Bildausschnitt 402 oder mehreren Original-Bildausschnitten bestimmt wurde. In dem Detektionsbild 502 sind detektierten Tropfen in Graustufen dargestellt. Dabei bedeutet schwarz eine sichere Detektion von Tropfen und weiß, dass kein Tropfen detektiert ist. 5 shows a detection image 502 which has been determined by suitable image processing from the original image detail 402 or a plurality of original image details. In the detection image 502, detected drops are shown in gray scale. Black means reliable detection of drops and knows that no drop is detected.
Fig. 6 zeigt zum Vergleich ein im Verhältnis zum Detektionsbild 502 um 2,40 Sekunden älteres Detektionsbild 602, bei dem nur neu aufgetroffene Regentropfen, jedoch keine Schlieren sichtbar sind. For comparison, FIG. 6 shows a detection image 602 which is 2.40 seconds older than the detection image 502 and in which only newly encountered raindrops but no streaks are visible.
Die in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Abbilder 402, 502, 602 können jeweils aus einer Vielzahl von Bildpunkten zusammengesetzt sein. The images 402, 502, 602 shown in FIGS. 4 to 6 may each be composed of a plurality of pixels.
Das Bild 402 wurde zwischen Hin- und Rücklauf des Wischerarms aufgenommen The image 402 was taken between the return and the wiper arm
Es ist zu erkennen, dass die die Tröpfchen der Schlieren überwiegend kettenartig entlang von schrägen Linien angeordnet sind. Die Form dieser Linie ist bestimmt durch die Bewegungstrajektorien der Punkte auf der Wischerblattlippe. Bei Scheibenwischern mit einfacher Drehmechanik, also Drehung um einen Punkt,
wie es der Normalfall ist, vollzieht ein Punkt auf der Wischerlippe eine im Wesentlichen bogenförmige Bewegung. Durch die Scheibeninklination relativ zur Kameraorientierung und die geometrischen Verzerrungen entlang des optischen Pfads aus Scheibe, Umfokussierungsoptik und Kameraoptik, wird der bogenför- mige Pfad im Allgemeinen in einen etwas komplexeren Pfad abgebildet. DieIt can be seen that the droplets of the streaks are arranged predominantly like a chain along oblique lines. The shape of this line is determined by the motion trajectories of the points on the wiper blade lip. In windshield wipers with a simple twist mechanism, ie rotation around a point, As is the normal case, a point on the wiper lip makes a substantially arcuate motion. Due to the disk inclination relative to the camera orientation and the geometrical distortions along the optical path of disk, refocusing optics and camera optics, the arcuate path is generally imaged in a somewhat more complex path. The
Krümmungsrichtung des Bogens kann sich dabei auch umkehren. Curvature direction of the arc can also reverse.
Fig. 5 zeigt jedoch, dass aufgrund der relativ kleinen sensitiven Fläche in diesem Ausführungsbeispiel die Streifen 204 näherungsweise gerade verlaufen. Aller- dings ist der Winkel der Geraden nicht konstant, links verlaufen sie hier etwas steiler als rechts. However, Fig. 5 shows that due to the relatively small sensitive area in this embodiment, the strips 204 are approximately straight. However, the angle of the straight line is not constant, on the left they are a bit steeper here than on the right.
Fig. 6 zeigt zum Vergleich auch ein Bild 602 ohne Schlieren. Hier waren alle Schlieren inzwischen abgetrocknet und neue Regentropfen 104 auf die sensitive Fläche gefallen. FIG. 6 also shows an image 602 without streaks for comparison. Here all the streaks had dried off and new raindrops 104 had fallen on the sensitive surface.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren auf der Scheibe durchgeführt, wobei Tropfen 104 wie in Fig. 6 jedoch nicht zu einer Schlierendetektion führen dürfen. In accordance with this embodiment, the detection and quantification of stripe-like water streaks is performed on the disk, but drops 104 as in FIG. 6 are not allowed to cause striae detection.
Eine zunächst scheinbar naheliegende Unterscheidung anhand der Tropfengröße ist ungeeignet, da bei Sprühregen und Nebel auch sehr kleine Tröpfchen auftreten. Es wird daher die Orientierung der Streifen 204 als Unterscheidungskriterium genutzt. A seemingly obvious difference based on droplet size is unsuitable, as even very small droplets occur with drizzle and fog. Therefore, the orientation of the stripes 204 is used as a distinguishing criterion.
Der Vergleich der Bilder 502, 602 offenbart, das rein natürlich auftreffende Tropfen 104 rein statistisch zufällig örtlich verteilt sind. Es besteht normalerweise keine statistische Abhängigkeit zwischen der Position eines ersten Tropfens und der Position eines zweiten Tropfens, außer wenn diese sich verbinden und ineinander überlaufen. The comparison of images 502, 602 reveals that purely naturally incident drops 104 are randomly randomly distributed locally. There is usually no statistical dependency between the position of a first drop and the position of a second drop unless they are connecting and overflowing.
Bei einem Tropfen, der zu einer Wasserschliere 204 gehört, ist dies jedoch anders. Entlang der vorab bekannten Richtung besteht eine hohe Verbundwahrscheinlichkeit. Ist ein Tropfen vorhanden, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch,
dass entlang der bekannten Richtung weitere Tropfen anzutreffen sind. Umgekehrt gilt, ist an einem Ort kein Tropfen vorhanden, so besteht entlang der bekannten Richtung ebenfalls eine geringe Wahrscheinlichkeit, Tropfen anzutreffen. However, this is different for a drop belonging to a water streak 204. Along the previously known direction there is a high compound probability. If there is a drop, the probability is high that along the known direction more drops are encountered. Conversely, if there is no drop at one location, there is also a low probability of dropping along the known direction.
Ein erfindungsgemäßer Algorithmus prozessiert das Bild 502, 602 anhand eines Kriteriums in zwei Richtungen, eine erste Richtung etwa entlang der erwarteten Schlierenorientierung und eine zweite Richtung etwa senkrecht dazu. An inventive algorithm processes the image 502, 602 based on a criterion in two directions, a first direction approximately along the expected Schlieren orientation and a second direction approximately perpendicular thereto.
Fig. 7 zeigt das Detektionsbild 502, das entlang der Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 1 steht, mit dem Bezugszeichen 704 versehen. Fig. 7 shows the detection image 502 being processed along the Schlieren orientation. In this case, a path which is representative of further indicated by arrows paths of a group 1, provided with the reference numeral 704.
Fig. 8 zeigt das Detektionsbild 502, das etwa senkrecht zu der Fig. 8 shows the detection image 502, which is approximately perpendicular to the
Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 2 steht, mit dem Bezugszeichen 804 versehen. Schlieren orientation is processed. In this case, a path which is representative of further indicated by arrows paths of a group 2, provided with the reference numeral 804.
Die durch die beiden Prozessierungen gewonnen Ergebnisse oder Zwischenergebnisse werden dann zueinander in Beziehung gesetzt. Man kann hier auch von zwei Gruppen von Pfaden 704, 804 sprechen, entlang derer zum Beispiel jeweils möglichst alle Pixel des Detektionsbildes 502 abgearbeitet werden. The results or intermediate results obtained by the two processes are then related to each other. One can also speak here of two groups of paths 704, 804, along which, for example, as far as possible all the pixels of the detection image 502 are processed.
Die streifenartigen Schlieren führen zu zwei deutlich unterschiedlichen Ergebnissen auf den beiden Gruppen von Pfaden 704, 804, während Regentropfen unabhängig von der Pfad-Gruppe zum ungefähr gleichen Ergebnis führen. Damit wird die angestrebte Unterscheidbarkeit erreicht. The stripe-like streaks lead to two distinctly different results on the two groups of paths 704, 804, while raindrops lead to approximately the same result regardless of the path group. This achieves the desired distinctness.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dazu folgendes Kriterium verwendet werden. Entlang des jeweiligen Pfades 704, 804, beispielsweise aus der in Fig. 7 gezeigten Gruppe 1 , wird zu jedem Pixel das Detektionsergebnis mit dem Detek- tionsergebnis des n Pixel in Pfadrichtung entfernten Pixels verglichen. Wird an beiden Pixeln ein Tropfen festgestellt, so wird ein Akkumulatorwert ai für die Pfade 704 der Gruppe 1 inkrementiert, beispielsweise gewichtet mit dem Abstand der beiden betrachteten Pixel. Dies wird für Werte von n = 1 bis z.B. nmax = 20 durchgeführt. Dabei richtet sich die Wahl von nmax nach der According to one embodiment, the following criterion can be used for this purpose. Along the respective path 704, 804, for example from the group 1 shown in FIG. 7, the detection result is compared with the detection result of the pixel removed in the path direction for each pixel. If a drop is detected at both pixels, an accumulator value ai for the paths 704 of group 1 is incremented, for example, weighted with the distance of the two pixels considered. This is done for values from n = 1 to eg n max = 20. The choice of n max depends on the
Schlierentröpfchengröße im Bild 502.
Dieser Ansatz funktioniert sowohl bei Schlieren aus einzelnen Wassertröpfchen als auch bei Schlieren aus langgezogen Wasserstreifen bzw. untereinander verbundenen Tröpfchen. Schlier droplet size in picture 502. This approach works both with streaks of individual water droplets and with streaks of elongated water strips or interconnected droplets.
In gleicher weise wird auf den Pfaden 804 der in Fig. 8 gezeigten Gruppe 2 ein zweiter Akkumulatorwert a2 gebildet. In the same way, a second accumulator value a 2 is formed on the paths 804 of the group 2 shown in FIG. 8.
Die beiden Akkumulatorwerte werden dann miteinander in Beziehung gesetzt. Der Unterschied zwischen beiden Akkumulatorwerten ist ein Maß für die The two accumulator values are then related. The difference between the two accumulator values is a measure of the
Schlierenhaftigkeit. Um eine sinnvolle Normierung zu erhalten, bietet sich folgende Definition für die Schlierenhaftigkeit s an: Schlierenhaftigkeit. In order to obtain a meaningful normalization, the following definition for the streakiness s offers itself:
a + a2 wobei ai für die Pfade 704 der Gruppe 1 entlang der Schlierenorientierung steht. Liegt s im deutlich positiven Bereich, so sind die typischen streifen haften Schlieren vorhanden, und zwar umso ausgeprägter, je größer s ist. Werte von s kleiner als oder nahe Null können ignoriert werden. Weiterhin sollte noch darauf geachtet werden, dass der Nenner nicht zu klein wird, z. B. weil keine Tropfen vorhanden sind, denn dann ist eine Auswertung nicht sinnvoll. a + a 2 where ai represents the path 704 of group 1 along the Schlieren orientation. If s is in the clearly positive range, then the typical stripe streaks are present, and the more pronounced the larger s. Values of s less than or near zero can be ignored. Furthermore, care should be taken that the denominator is not too small, z. B. because no drops are present, because then an evaluation does not make sense.
Somit ist s also ein geeignetes Maß für die Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren, wobei die Orientierung der Schlieren einer erwarteten Orientierung entspricht, die sich aus der Geometrie der Anordnung ergibt. Thus, s is thus a suitable measure for the quantification of stripe-like water streaks, the orientation of the streaks corresponding to an expected orientation, which results from the geometry of the arrangement.
Die Geometrie der Anordnung kann als bekannt vorausgesetzt werden. Bei einem Kraftfahrzeug können die Orientierungen der Pfade 704, 804 vorab aus den Konstruktionsdaten berechnet werden, beispielsweise bei einer Vorab- Kalibrierung. Es ist auch möglich, die Orientierungen aus im Betrieb gemessenen Daten automatisch zu ermitteln, beispielsweise bei einer Online-Kalibrierung. The geometry of the arrangement can be assumed to be known. In a motor vehicle, the orientations of the paths 704, 804 may be calculated in advance from the design data, for example, in a pre-calibration. It is also possible to automatically determine the orientations from data measured during operation, for example during an online calibration.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wurden die Orientierungen manuell aus De- tektionsbildern ermittelt, auf denen Schlieren sichtbar waren.
Bei den Pfaden 704, 804 spielt es im Übrigen keine Rolle, ob sie vorwärts oder rückwärts prozessiert werden, da die Ergebnisse bei dem hier vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel identisch ist. Steht einer automatischen Wischersteuerung zusätzlich zu einem Signal zurAccording to one embodiment, the orientations were determined manually from detection images on which streaks were visible. Incidentally, in the case of the paths 704, 804, it does not matter whether they are processed forwards or backwards, since the results in the exemplary embodiment proposed here are identical. Is an automatic wiper control in addition to a signal to
Quantifizierung der Wassermenge auf der Scheibe noch ein zweites Signal zur Quantifizierung der Schlieren zu Verfügung, so kann z. B. bei leichtem Regen nach dem Wischen mindestens so lange abgewartet werden, bis die Schlieren abgeklungen sind, bis erneut gewischt wird. Da der Zeitverlauf des Abklingens von vielen Faktoren abhängt und kaum vorhersagbar ist, ist es vorteilhaft ihn zu messen. Durch die Quantifizierung der Schlieren und ihres zeitlichen Verlaufs kann auch die Quantifizierung der neu hinzugekommenen Wassermenge durch neue Tropfen verbessert werden, so dass sich damit die Möglichkeit ergibt, ein für den Benutzer oder Fahrer akzeptableres Wischverhalten zu realisieren. Quantifying the amount of water on the disk nor a second signal to quantify the streaks available, so can z. B. in light rain after wiping for at least as long to wait until the streaks have subsided until it is wiped again. Since the time course of the decay depends on many factors and is hardly predictable, it is advantageous to measure it. By quantifying the streaks and their time course, the quantification of the newly added amount of water can be improved by new drops, so that there is the possibility to realize a more acceptable for the user or driver wiping behavior.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird von einer festen geometrischen Anordnung ausgegangen, so dass die streifenartigen Schlieren immer eine vorab bekannte Richtung aufweisen. Insbesondere die Lage der Scheibenwischerdrehachse in Bezug auf die Kamera ist dabei relevant. Bei Änderung dieser Anord- nung würden die Schlieren eine andere als die vorab bekannte Richtung aufweisen und wären damit nicht mehr ohne Weiteres detektierbar. According to this embodiment, a solid geometric arrangement is assumed, so that the strip-like streaks always have a previously known direction. In particular, the position of the windshield wiper rotation axis with respect to the camera is relevant. If this arrangement were changed, the streaks would have a different direction than the one previously known and would therefore no longer be readily detectable.
Der erfindungsgemäße Ansatz kann bei einem kamerabasierten Regensensor eingesetzt werden, der im Vergleich zu einem bekannten Regensensor um die Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren erweitert ist, ohne dabei signifikante zusätzliche Kosten zu verursachen. The approach of the present invention can be applied to a camera-based rain sensor that is extended to detect and quantify stripe-like water streaks as compared to a known rain sensor without incurring significant additional costs.
Anhand der Figuren 9 bis 18 wird im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Ausführungsbeispiel basiert auf ei- ner kamerabasierten indirekten Wischerzustandanalyse, die eine brauchbare Lösung zur schnellen und objektiven Feststellung des Wischerverschleißzustands zur Verfügung stellt. A further exemplary embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 to 18. The embodiment is based on a camera-based indirect wiper state analysis that provides a viable solution for quickly and objectively determining the wiper wear condition.
Entscheidend für die Wischqualität ist, neben unter anderem Gummi-Qualität, Andruckkraft und Winkel von Wischerarm zur Scheibe, die Unversehrtheit der Wischerkante.
Durch den Verschleiß entstehen an der Wischerkante feine Risse und die ursprünglich scharfen Kanten werden abgerundet. Das Wasser wird dann nicht mehr vollständig und gleichmäßig in einem Wischzyklus von der Scheibe abgetragen. Es entstehen Schlieren auf der Scheibe, die zu einer Sichtbeeinträchtigung führen. Decisive for the wiping quality is, among other things rubber quality, pressure force and angle of wiper arm to the disc, the integrity of the wiper edge. The wear causes fine cracks at the wiper edge and the originally sharp edges are rounded off. The water is then no longer completely and evenly removed in a wiping cycle of the disc. It creates streaks on the disc, which lead to a visual impairment.
Der Verschleiß wird angeblich erheblich beschleunigt durch Insekten auf der Scheibe, deren harte Chitin-Panzer die Mikrokante verletzen können, oder durch Betätigung des Wischers bei überfrorener Scheibe bzw. angefrorenem Wischerblatt. The wear is allegedly considerably accelerated by insects on the disc, the hard Chitin tanks can hurt the micro-edge, or by operating the wiper with over-frozen slice or frozen wiper blade.
Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt eine quantitative Bestimmung eines Maßes für den Verschleißzustand des Wischers, welches sich auf das Ausmaß der Schlierenbildung und damit auf die für den Fahrer relevante Größe bezieht. This embodiment allows a quantitative determination of a measure of the wear state of the wiper, which relates to the extent of streaking and thus to the size relevant to the driver.
Aufgebaut wird auf die anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebene Kamerabasierten Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren auf einer Scheibe. The description is based on the camera-based detection and quantification of strip-like water streaks on a pane described with reference to FIGS. 4 to 8.
Der Wischzyklus besteht aus einem Hinlauf und einem Rücklauf des jeweiligen Wischerarms. Beim Hinlauf wird die Scheibe von der ersten Kante des Wischerblatts überwischt, beim Rücklauf von der zweiten Kante. Da die beiden Kanten im Allgemeinen unterschiedliche Beschädigungen aufweisen, sind ihre The wiping cycle consists of a trace and a return of each wiper arm. In the trace, the disc is overwhelmed by the first edge of the wiper blade, when returning from the second edge. Since the two edges generally have different damages, theirs are
Schlierenbilder entsprechend unterschiedlich. Streaks images accordingly different.
Entsprechend ist es sinnvoll, beide Schlierenbilder getrennt zu analysieren. Wenigstens sollte das Schlierenbild nach dem Rücklauf analysiert werden, da es wesentlich wichtiger für die empfundene Sichtbeeinträchtigung ist, da der Zeitabstand wischen Rücklauf und nächstem Hinlauf meistens wesentlich länger ist als der Zeitabstand zwischen Hinlauf und Rücklauf. Accordingly, it makes sense to analyze both streak images separately. At least the streaking image should be analyzed after rewind, since it is much more important for the perceived visual impairment, since the time interval between return and next trace is usually much longer than the time between trace and rewind.
Zum besseren Verständnis sind in den Figuren 9 bis 13 verschiedene Detekti- onsbilder zu aufeinander folgenden Zeitpunkten gezeigt, die mit einem geeigneten Bildbearbeitungsverfahren erzeugt wurden. Die detektierten Tropfen sind dabei in Grauwerten dargestellt (schwarz = sichere Detektion, weiß = kein Tropfen).
Fig. 9 zeigt entsprechend zu Fig. 5 ein Detektionsbild 502, das durch eine geeignete Bildverarbeitung aus einem Original-Bildausschnitt bestimmt wurde. In dem Detektionsbild 502 sind Schlieren 204 zu erkennen. Konkret ist eine For a better understanding, different detection images at successive points in time are shown in FIGS. 9 to 13, which were generated with a suitable image processing method. The detected drops are shown in gray values (black = reliable detection, white = no drops). FIG. 9 shows, corresponding to FIG. 5, a detection image 502 which was determined by suitable image processing from an original image detail. Schlieren 204 can be seen in the detection image 502. Specifically, one is
Schlierenbildung 400 ms nach dem Hinlauf des Wischers, verursacht von der ersten Wischerkante gezeigt. Links im Bild 502 ist die Steigung der Schlieren 204 stärker als die Steigung der Schlieren 204 rechts im Bild 502. Dies resultiert aus der Bogenbahn des Wischers, ggf. ist aber eine lineare Approximation möglich. Fig. 10 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1002 mit Schlieren 204, 120 ms späterStreaking occurs 400 ms after the wiper has traced, caused by the first wiper edge. On the left in the image 502 the slope of the streaks 204 is stronger than the slope of the streaks 204 on the right in the image 502. This results from the arc of the wiper, but if necessary a linear approximation is possible. FIG. 10 shows another detection image 1002 with streaks 204, 120 ms later
(als Fig. 9). Gezeigt ist eine Schlierenbildung 40 ms nach dem Rücklauf des Wischers, verursacht von der zweiten Wischerkante. (as Fig. 9). Shingling is shown 40 ms after the return of the wiper caused by the second wiper edge.
Fig. 1 1 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1 102 mit Schlieren 204. Es ist dieselbe Situation wie in Fig. 10 gezeigt, jedoch 200 ms nach dem Rücklauf des Wischers. Fig. 11 shows a further detection image 1 102 with streaks 204. It is the same situation as shown in Fig. 10, but 200 ms after the wiper returns.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1202 mit Schlieren 204. Es ist dieselbe Situation wie in Fig. 1 1 gezeigt, jedoch 600 ms nach dem Rücklauf des Wischers. Eine dominante Schliere 204 ist noch immer vorhanden. FIG. 12 shows another detection image 1202 with streaks 204. It is the same situation as shown in FIG. 11, but 600 ms after the wiper returns. A dominant streak 204 is still present.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1302 mit einer Schliere 204 und Regentropfen 104. Es ist eine Situation zu einem anderen Zeitpunkt. Das Detektionsbild 1302 ist von inzwischen neu aufgetroffenen Regentropfen bestimmt. Obwohl seit dem letzten Wischzyklus eine ganze Sekunde vergangen ist, ist immer noch eine dominante Schliere vorhanden, und zwar am selben Ort wie in Fig. 12. Fig. 13 shows another detection image 1302 with a streak 204 and raindrops 104. It is a situation at a different time. The detection image 1302 is determined by newly encountered raindrops. Although one second has elapsed since the last wipe cycle, there is still a dominant streak at the same location as in FIG. 12.
Das in Fig. 9 gezeigte Detektionsbild 502 wurde nach dem Hinlauf des Wischers aufgenommen, während die in den Figuren 10 bis 12 gezeigten Detektionsbilder 1002, 1 102, 1202 nach dem unmittelbar darauf folgenden Rücklauf erfasst wurden. Es ist offensichtlich erkennbar, dass sich die Schlierenbilder von Hin- und Rücklauf unterscheiden. The detection image 502 shown in FIG. 9 was taken after the winder's trace, while the detection images 1002, 1102, 1202 shown in FIGS. 10 to 12 were detected after the immediately following return. It is obvious that the streak images differ from the return flow.
Bei aufmerksamer Betrachtung der Bilder 1002, 1 102, 1202, die in den zeitlichen Abständen von 40 ms, 200 ms und 600 ms nach dem Rücklauf des Wischers aufgenommen wurden, ist zu erkennen, wie die kleinen Tröpfchen nach und nach verdunsten, während die größeren Tröpfchen länger bestehen bleiben.
Das Wasservolumen, das pro Zeiteinheit aus einem Tropfen verdunstet, ist ungefähr proportional zur Luft-Wasser-Oberfläche des Tropfens. Damit ist die Zeit bis zur vollständigen Verdunstung näherungsweise proportional zur Tropfendicke. With close inspection of the images 1002, 1, 102, 1202 taken at intervals of 40 ms, 200 ms and 600 ms after the wiper returns, it can be seen how the small droplets gradually evaporate, while the larger ones Droplets persist longer. The volume of water that evaporates from one drop per unit time is approximately proportional to the air-water surface of the drop. Thus, the time to complete evaporation is approximately proportional to the drop thickness.
Ein guter, neuer Scheibenwischer hinterlässt nur sehr kleine Tröpfchen auf der Scheibe, die entsprechend schnell verdunsten. Die Sicht durch die Scheibe ist damit kurz nach dem Wischvorgang wieder ungestört. A good, new wiper leaves only very small droplets on the disc, which evaporate accordingly quickly. The view through the disc is thus undisturbed again shortly after the wiping process.
Ein Scheibenwischer mit Rissen und sonstigen Verletzungen an der Wischkante hinterlässt mehr oder weniger große Tröpfchen. Diese ordnen sich bevorzugt in Linien auf der Scheibe an, und zwar entlang der Bewegungstrajektorie des jeweiligen Risses über die Scheibe. Mitunter sind die Tröpfchen auch miteinander verbunden und bilden Wasserstreifen. A windscreen wiper with cracks and other injuries at the wiper edge leaves more or less large droplets. These preferably arrange themselves in lines on the disk, along the movement trajectory of the respective crack across the disk. Sometimes the droplets are also connected to each other and form water strips.
Das in Fig. 12 gezeigte Bild 1202 lässt erkennen, dass selbst nach 600 ms eine dominante Schliere 204 noch kaum verdunstet ist, während die meisten kleineren Schlieren bereits verschwunden sind. The image 1202 shown in Fig. 12 indicates that even after 600 ms, a dominant streak 204 has hardly evaporated yet, while most of the smaller streaks have already disappeared.
Zu einem anderen Zeitpunkt, bei etwas stärkerem Niederschlag wurde das in Fig. 13 gezeigte Bild 1302 aufgezeichnet, und zwar eine Sekunde nach dem Rücklauf des Wischers. Es ist zu erkennen, dass sich auch hier noch eine dominante Schliere 204 befindet, am selben Ort wie in Bild 1202. At another time, with more severe precipitation, the image 1302 shown in Figure 13 was recorded, one second after the wiper returned. It can be seen that here too there is a dominant streak 204, in the same place as in picture 1202.
Eine Beschädigung des Wischers führt also zu örtlich persistenten Schlieren. Dieser Umstand kann bei der Analyse optional genutzt werden. Damage to the wiper thus leads to locally persistent streaks. This circumstance can optionally be used in the analysis.
Fig. 14 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Regenmenge 1418 auf der Scheibe. Es kann sich dabei um eine Messkurve handeln. Auf der Abszisse ist die Zeit und auf der Ordinate ein Maß für die Regenmenge aufgetragen. Herausgestellt ist ein Wischzyklus 1420, der durch einen Hinlauf 1422 und einen nachfolgenden Rücklauf 1424 begrenzt wird. Nach dem Hinlauf 1422 steigt die Regenmenge 1418 ausgehend von einer über die Zeit konstant bleibenden Restmenge 1426 an, um durch den Rücklauf 1424 wieder auf die Restmenge 1426 reduziert zu werden. Nach Rücklauf 1424 steigt die Regenmenge 1418 ausgehend von der Restmen-
ge 1426 erneut an, um schließlich durch den Hinlauf 1422 wieder auf die Restmenge 1426 reduziert zu werden. Fig. 14 shows a time course of the amount of rain 1418 on the disc. It can be a trace. The abscissa shows the time and the ordinate a measure of the amount of rain. Issued is a wipe cycle 1420 bounded by a trace 1422 and a subsequent return 1424. After trace 1422, rainfall 1418 increases from a residual amount 1426 that remains constant over time to be reduced to remainder 1426 by return 1424. After return 1424, the amount of rain 1418 increases from the residual amount. ge 1426 again to be finally reduced by the trace 1422 back to the residual amount 1426.
Fig. 14 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf einer Regenmenge 1418 auf der Scheibe. Beim Wischzyklus 1420 wird die Scheibe zweimal hintereinander gewischt, beim Hinlauf 1422 und beim Rücklauf 1424. Es verbleibt jeweils eine Restwassermenge 1426 auf der Scheibe, die aus mehr oder weniger kleinen Tröpfchen gebildet und als Schlieren wahrgenommen wird. Wegen dieser Restmenge 1426 wird die gestrichelte Markierung nicht unterschritten. In den übrigen Zeiten steigt die Regenmenge 1418 auf der Scheibe etwa linear an, bei als konstant angenommenem Niederschlag. Fig. 14 shows a typical time course of a rainfall 1418 on the disk. In the wiping cycle 1420, the disc is wiped twice in succession, in the trace 1422 and in the return 1424. There remains a respective amount of residual water 1426 on the disc, which is formed from more or less small droplets and perceived as streaks. Because of this residual amount 1426, the dashed marking is not exceeded. In the other times, the amount of rain 1418 on the disc increases approximately linearly, with precipitation assumed to be constant.
Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung des Abklingverhaltens der Schlieren nach dem Hin- und Rücklauf des Wischerblatts. Die Kurve 1530 kennzeichnet einen guten Fall mit einer oder mehreren schnell abklingende Schlieren. Fig. 15 shows a schematic representation of the decay behavior of the streaks after the return and the wiper blade. The curve 1530 indicates a good case with one or more rapidly fading streaks.
Gezeigt ist zusätzlich zur Regenmenge 1418 noch ein Maß für die Shown in addition to the amount of rain 1418 nor a measure of the
Schlierenhaftigkeit in Form der Kurve 1530, das gemäß dem anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebenen Verfahren ermittelt werden kann. Es ist zu erkennen, dass beim Hinlauf und Rücklauf jeweils Schlieren entstehen, die anschließend aber schnell wieder abklingen. Die Sichtbeeinträchtigung dauert also nur kurz an. Die Restmenge 1426 nach dem Überwischen ist gering. Das Abklingen erfolgt ungefähr linear, wenn die Tröpfchen etwa einheitliche Größen ausweisen. Schlierenhness in the form of the curve 1530, which can be determined according to the method described with reference to FIGS. 4 to 8. It can be seen that in the trace and return each streaks occur, but then decay quickly. The visual impairment thus lasts only briefly. The remainder 1426 after the overflow is low. The decay occurs approximately linearly when the droplets show approximately uniform sizes.
Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung des Abklingverhaltens der Schlieren nach dem Hin- und Rücklauf des Wischerblatts. Die Kurve 1630 kennzeichnet einen ungünstigen Fall mit einer oder mehreren langsam abklingende Schlieren. 16 shows a schematic representation of the decay behavior of the streaks after the return and the wiper blade. The curve 1630 identifies an unfavorable case with one or more slowly decaying streaks.
In Fig. 16 stellt sich die Situation im Sinn der Sichtbeeinträchtigung, im Vergleich zu der in Fig. 15 gezeigten Situation, erheblich ungünstiger dar, weil die beim Wischvorgang gebildeten Schlieren wesentlich langsamer abklingen. Auch ist die Restmenge 1426 größer. Die Ursache liegt im Vorhandensein größerer Tropfen in den Schlieren, deren Abtrocknen mehr Zeit benötigt. Bei einem verschlissenen Wischerblatt entstehen kleinere und größere Tröpfchen gleichzeitig mit entsprechend unterschiedlichen Verdunstungszeiten. Dies erklärt den leicht konkav gekrümmten Abklingverlauf: Anfangs sind große und kleine Tröpfchen gleichzeitig
vorhanden, wodurch sich ein steileres Abklingen ergibt, später nur noch größere Tröpfchen, die zu einem flacheren Abklingen führen. In FIG. 16, the situation in terms of visual impairment, as compared to the situation shown in FIG. 15, is considerably less favorable because the streaks formed during the wiping process decay much more slowly. Also, the residual amount 1426 is larger. The cause is the presence of larger drops in the streaks, which take longer to dry. With a worn wiper blade, smaller and larger droplets emerge simultaneously with correspondingly different evaporation times. This explains the slightly concave curve of the decay: Initially, large and small droplets are simultaneously present, resulting in a steeper subsidence, later only larger droplets that lead to a flatter decay.
Der Vergleich einzelner Abklingverläufe 1530, 1630 aus den Figuren 15 und 16 lässt also bereits sehr schnell einen ersten Rückschluss auf den Verschleißzustand des Wischerblatts zu. The comparison of individual Abklingverläufe 1530, 1630 of Figures 15 and 16 can thus very quickly a first conclusion on the state of wear of the wiper blade to.
Beispielsweise kann hierfür die zeitliche Abklingkonstante herangezogen werden, also die Zeit oder die Anzahl Bildzyklen, die erforderlich sind, bis ein Maß für die Schlierenhaftigkeit um einen bestimmten Faktor abgenommen hat. For example, the temporal decay constant can be used for this, ie the time or the number of image cycles that are required until a measure of streakiness has decreased by a specific factor.
Weil die Zunahme des Verschleißes ein sehr langsamer Prozess ist, der sich über viele Wischer-Betriebsstunden hinziehen kann, ist es sinnvoll, die verfügbare Zeit zu nutzen und die gewonnenen Maße über angemessen lange Zeiträume zu mittein. Because the increase in wear is a very slow process that can go on for many wiper hours, it makes sense to use the available time and measure over a reasonable period of time.
Dies ist insbesondere auch deshalb sinnvoll, weil die wechselnden Umgebungsbedingungen Einfluss auf die Abklingkonstante haben. Dies hängt z.B. von der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit, der Windgeschwindigkeit auf der Scheibenoberfläche und/oder dem Grad der Wasser-Verunreinigung , z.B. durch gelöstes Streusalz im Winter, ab. This is especially useful because the changing environmental conditions influence the decay constant. This depends e.g. temperature, humidity, wind speed on the disk surface and / or the degree of water contamination, e.g. by dissolved road salt in winter, from.
Beispielsweise kann die mittlere Abklingkonstante in regelmäßigen Abständen, z.B. alle n Wischzyklen, in einem permanenten Speicher abgelegt werden. Auf den so abgelegten Daten können dann Plausibilisierung der Daten und Langzeitanalysen durchgeführt werden, z.B. gleitende Mittelung und Vergleich mit mindestens einem Schwellwert für die Verschleiß-Grenze, um daraus Empfehlungen für den Fahrer oder die Werkstatt zu ermitteln. For example, the average decay constant may be periodically, e.g. all n wiping cycles are stored in a permanent memory. Plausibility of the data and long-term analyzes can then be carried out on the data thus stored, e.g. sliding averaging and comparison with at least one threshold for the wear limit in order to determine recommendations for the driver or the workshop.
Außerdem kann dem Fahrer optional eine Rückmeldung gegeben werden, wie sich sein Verhalten, z.B. manuelle Reinigung oder Missbrauch bei Vereisung, auf den Zustand der Wischerblätter auswirkt. In addition, the driver can optionally be given feedback on how his behavior, e.g. Manual cleaning or misuse during icing, affects the condition of the wiper blades.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Diversifizierung der Schlieren durchgeführt werden.
Mit zunehmendem Verschleiß stellt sich eine Situation ein, bei der die Beständigkeit der Schlieren im Mittel zunimmt und die Unterschiedlichkeit zwischen den Schlieren ebenfalls. According to one embodiment, diversification of the streaks may be performed. With increasing wear, a situation arises in which the resistance of the streaks increases on average and the difference between the streaks also increases.
Bei dem anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebenen Verfahren werden die Schlieren auf Pfaden etwa entlang der erwarteten Orientierung (Pfade Gruppe 1 ) und etwa senkrecht dazu (Pfade Gruppe 2) ausgewertet, wie es in Fig. 17 gezeigt ist. In the method described with reference to FIGS. 4 to 8, the streaks are evaluated on paths approximately along the expected orientation (paths group 1) and approximately perpendicular thereto (paths group 2), as shown in FIG. 17.
Fig. 17 zeigt das Detektionsbild 502, das entlang der Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 1 steht, mit dem Bezugszeichen 704 versehen. Dabei stellen die Pfeile 704 eine Auswerterichtung, jedoch keinen Schlierenpfad im Sinne von tatsächlichen physikalischen Schlieren als sichtbarer Pfad dar. Fig. 17 shows the detection image 502 being processed along the Schlieren orientation. In this case, a path which is representative of further indicated by arrows paths of a group 1, provided with the reference numeral 704. The arrows 704 represent an evaluation direction, but not a streaking path in the sense of actual physical streaks as a visible path.
Fig. 18 zeigt das Detektionsbild 502, das in etwa senkrecht zu der FIG. 18 shows the detection image 502, which is approximately perpendicular to the
Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 2 steht, mit dem Bezugszeichen 804 versehen. Schlieren orientation is processed. In this case, a path which is representative of further indicated by arrows paths of a group 2, provided with the reference numeral 804.
Somit wird das Detektionsbild 502 in zwei Richtungen prozessiert. Einmal etwa entlang der Schlierenorientierung und einmal etwa senkrecht dazu. Thus, the detection image 502 is processed in two directions. Once along the Schlieren orientation and once approximately perpendicular to it.
Für die Analyse des Wischerblattzustands kann es von Vorteil sein, die Pfade der Gruppe 1 in Untergruppen aufzuteilen, beispielsweise in eine erste Gruppe von Pfaden 804 entlang derer die Schlieren schnell abklingen, bei denen beispielsweise eine Abklingkonstante kleiner als eine Schwelle ist, und eine zweite Gruppe von Pfaden 1704, entlang derer die Schlieren langsam abklingen, bei denen beispielsweise eine Abklingkonstante größer als die Schwelle ist. Von der ersten Gruppe ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Pfad mit dem Bezugszeichen 804 versehen. For wiper blade state analysis, it may be advantageous to divide the Group 1 paths into subgroups, for example, into a first group of paths 804 along which the streaks rapidly decay, for example, where a decay constant is less than a threshold, and a second group of paths 1704, along which the streaks slowly fade away, where, for example, a decay constant is greater than the threshold. Of the first group, only one path is provided with the reference numeral 804 for the sake of clarity.
Der Verschleißzustand könnte dann anhand von Abzählen, also der Anzahl der Pfade 1704, ermittelt werden.
Statt zwei Gruppen können auch k Gruppen gewählt werden und die Auswertung mit einem Histogramm mit k Intervallen erfolgen. Der Fachmann ist in der Lage weitere Lösungen zur Auswertung mit Diversifizierung der Schlieren anzugeben. Anhand der Figuren 19 bis 22 wird im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Ausführungsbeispiel umfasst Zusatzfunktionen eines videobasierten auf die Scheibe fokussierten Regensensors. The state of wear could then be determined by counting, ie the number of paths 1704. Instead of two groups, k groups can also be selected and the evaluation can be done with a histogram with k intervals. The person skilled in the art is able to specify further solutions for evaluation with diversification of the streaks. A further embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 19 to 22. The exemplary embodiment comprises additional functions of a video-based rain sensor focused on the pane.
Fig. 19 zeigt ein Gesamtsystem mit Informationsflüssen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Scheibe 102 und eine Kamera 106, die vollständig oder teilweise auf die Scheibe fokussiert ist. In einem Erfassungsbereich der Kamera 106 befinden sich eine Verschmutzung 104 oder Schlieren auf der Scheibenaußenseite und ein Beschlag 1904 auf der Scheibeninnenseite. Von der Kamera 106 werden Abbilder der Scheibe 102 erstellt und an eine Bildverarbeitungseinheit ausgegeben. Die Figuren 20 bis 22 zeigen beispielhaft entsprechende Abbilder. Die Bildverarbeitungseinheit weist eine Einheit 1907 zur Regendetektion, eine Einheit 108 zur Schlierenerkennung, eine Einheit 1941 zur Verschmutzungsdetektion und eine Einheit 1943 zur Be- schlagdetektion auf. Fig. 19 shows an overall information flow system according to an embodiment of the present invention. Shown are a disk 102 and a camera 106 which is completely or partially focused on the disk. In a detection area of the camera 106, there is a fouling 104 or streak on the outside of the pane and a fog 1904 on the inside of the pane. Images of the disk 102 are created by the camera 106 and output to an image processing unit. FIGS. 20 to 22 show examples of corresponding images. The image processing unit includes a rain detection unit 1907, a streak detection unit 108, a dirt detection unit 1941, and a strike detection unit 1943.
Die Einheit 108 zur Schlierenerkennung ist ausgebildet, um Daten von der Einheit 1907 zur Regendetektion zu empfangen. Die Einheit 1907 zur Regendetektion ist ausgebildet, um basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmten, ob sich Regentropfen 104 auf der Scheibe 102 befinden. The streak detection unit 108 is configured to receive data from the rain detection unit 1907. Rain detection unit 1907 is configured to determine whether raindrops 104 are on disk 102 based on the images of camera 106.
Die Einheit 108 zur Schlierenerkennung ist ausgebildet, um basierend auf den Daten der Einheit 1907 zur Regendetektion und zusätzlich oder alternativ basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmen, ob die Verschmutzungen 104 auf der Scheibe 102 Teil einer Schliere sind. Die Einheit 108 zur The streak detection unit 108 is configured to determine whether the stains 104 on the disc 102 are part of a streak based on the data of the rain detection unit 1907 and additionally or alternatively based on the images of the camera 106. The unit 108 for
Schlierenerkennung ist ferner ausgebildet, um basierend auf einer Information über erkannte Schlieren auf der Scheibe 102 eine Information für einen Wischerwechsel zu bestimmen und an ein Anzeigeinstrument 1945 auszugeben. Alternativ oder zusätzlich wird die Information über den Wischerwechsel auch im Fehlerspeicher des Fahrzeugs hinterlegt. Das Anzeigeelement 1945 kann ausgebildet sein, um ansprechend auf eine empfangene Information für einen Wi-
scherwechsel ein Hinweissignal auszugeben. Die Einheit 108 zur Schlieren detection is further configured to determine, based on information about detected streaks on the disk 102, information for a wiper change and to output to a display instrument 1945. Alternatively or additionally, the information about the wiper change is also stored in the fault memory of the vehicle. The display element 1945 may be configured to respond to a received information for a Wi-Fi. change a signal. The unit 108 for
Schlierenerkennung kann ausgebildet sein, um Schlieren entsprechend dem anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebenen Verfahren zu erkennen und die Information für den Wischerwechsel, die einen Zustand des Wischers anzeigt, entsprechend dem anhand der Figuren 9 bis 18 beschriebenen Verfahren, zu ermitteln. Schlieren detection may be configured to detect streaks according to the method described with reference to FIGS. 4 to 8 and to determine the information for the wiper change which indicates a state of the wiper in accordance with the method described with reference to FIGS. 9 to 18.
Die Einheit 1941 zur Verschmutzungsdetektion ist ausgebildet, um basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmen, ob sich eine Verschmutzung 104 auf der Scheibe 102 befindet und ansprechend auf eine erkannte Verschmutzung 104 ein Steuersignal für eine Wisch-Wasch-Funktion an ein Wischersteuergerät 1947 auszugeben. Das Wischersteuergerät 1947 ist wiederum ausgebildet, um Informationen über eine Wischerposition und einen Wischerdurchgang an die Bildverarbeitungseinheit bereitzustellen. The contamination detection unit 1941 is configured to determine, based on the images of the camera 106, whether there is a contaminant 104 on the disk 102 and to output a control signal for a wipe-wash function to a wiper controller 1947 in response to a detected contaminant 104 , The wiper controller 1947 is in turn configured to provide information about a wiper position and a wiper passage to the image processing unit.
Die Einheit 1943 zur Beschlagdetektion ist ausgebildet, um basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmen, ob sich ein Beschlag 1904 auf der Innenseite der Scheibe 102 befindet und ansprechend auf einen erkannten Beschlag 1904 ein Steuersignal für eine Klimaanlage oder ein Gebläse an eine Steuergerät 1949 der Klimaanlage oder des Gebläses auszugeben. The fog detection unit 1943 is configured to determine, based on the images of the camera 106, whether there is a fog 1904 on the inside of the disc 102 and, in response to a detected fog 1904, a control signal for an air conditioner or blower to a controller 1949 the air conditioner or the blower.
Die Figuren 20 bis 22 zeigen Abbilder, die beispielsweise von einer in den Figuren 1 oder 19 gezeigten Kamera aufgenommen worden sind. Fig. 20 zeigt eine Aufnahme mit Schlieren, Fig. 21 eine Aufnahme einer verschmutzten Scheibe und Fig. 22 eine Aufnahme mit getrockneten Tropfen. FIGS. 20 to 22 show images captured by a camera shown in FIGS. 1 or 19, for example. Fig. 20 shows a recording with streaks, Fig. 21 is a recording of a soiled disc and Fig. 22 is a receptacle with dried drops.
Bei dem in Fig. 19 gezeigten System kann es sich um ein frontscheibengetragenes Videosystem handeln, bei dem eine Bildverarbeitung scharf fokussierter Scheibenbereiche erfolgt. The system shown in Fig. 19 may be a windshield-borne video system in which image processing of sharply focused slice areas occurs.
Videosysteme werden zur Realisierung von Fahrerassistenzsystemen, wie z.B. Nachtsichtsysteme oder warnende Videosysteme eingesetzt. Diese Systeme arbeiten in der Regel mit starr montierten Fixfokuskameras, welche auf unendlich fokussieren. Für bestimmte Anwendungen, wie z.B. Regensensorik oder Verkehrszeichenerkennung, ist es wünschenswert eine von der normalen Fokusebene, nämlich unendlich, abweichende Fokussierung zu erreichen. Dazu kann eine Fixfokuskamera, welche auf kurze Distanz fokussiert, verwendet werden.
Auch können mit einer Vorsatz- oder Zusatz-Optik Teilbereiche mit unterschiedlichen Fokussierungen abgebildet werden. Video systems are used to implement driver assistance systems, such as night-vision systems or warning video systems. These systems usually work with rigidly mounted fixed focus cameras focusing on infinity. For certain applications, such as rain sensor or traffic sign recognition, it is desirable to achieve a different focus from the normal focal plane, namely infinite. For this purpose a fixed focus camera, which focuses at a short distance, can be used. Also, partial areas with different focusses can be imaged with a supplementary or additional optics.
Die Abbildung des Gesamtbildes oder von Teilbereichen des erfassten Bildbereiches mit einer kurzen Fokusebene, typischerweise einige cm, erlaubt die Nutzung dieser Abbildungsinformationen für weitere Funktionen. Insbesondere die Einblendung eines sehr kurz fokussierten Bereichs, der es erlaubt die Oberfläche der Windschutzscheibe scharf abzubilden, kann neben der Regendetektion für weitere zusätzliche Funktionen genutzt werden. The image of the entire image or partial areas of the captured image area with a short focal plane, typically a few centimeters, allows the use of this imaging information for additional functions. In particular, the insertion of a very short focused area, which allows the surface of the windshield sharply, can be used in addition to the rain detection for additional functions.
Die scharfe Abbildung eines Ausschnitts der Scheibenoberfläche auf einem Bildsensorbereich erlaubt eine Auswertung der scharf abgebildeten Details der Scheibenoberfläche. Neben der Regendetektion können weitere Größen wie Verschmutzung, Schlieren oder Beschlag durch Bildverarbeitung ausgewertet werden. Auf Basis dieser Ergebnisse können zusätzliche Funktionen wie Erkennung des Scheibenwischerzustandes oder automatische Steuerung der Wisch- Wasch-Funktion realisiert werden, um für den Fahrer eine optimale Sicht zu gewährleisten. The sharp image of a section of the disk surface on an image sensor area allows an evaluation of the sharp details of the disk surface. In addition to rain detection, other parameters such as soiling, streaking or fogging can be evaluated by image processing. On the basis of these results, additional functions such as detection of the windscreen wiper state or automatic control of the wipe-and-wash function can be realized in order to ensure optimal visibility for the driver.
Die Fokussierung auf die Scheibe, erlaubt einen scharf abgebildeten Scheibenausschnitt auf dem Bildsensor bzw. einem Teil des Bildsensors. Dieser scharf abgebildete Scheibenbereich kann neben der Auswertung des Benetzungszu- standes der Scheibe, beispielsweise hervorgerufen durch Regentropfen, Schnee oder Eis, auch zur Erfassung weiterer Informationen und daraus abgeleiteten Funktionen genutzt werden, wie es anhand von Fig. 19 beispielhaft beschrieben ist. Focussing on the pane allows a sharply imaged slice on the image sensor or part of the image sensor. In addition to evaluating the wetting state of the pane, for example caused by raindrops, snow or ice, this sharply imaged pane area can also be used to acquire further information and functions derived therefrom, as described by way of example with reference to FIG. 19.
Die Bilder können nach der Aufnahme in einem weiteren Verarbeitungsschritt hinsichtlich verschiedener Merkmale untersucht werden. Die weitere Bildverarbeitung kann entweder direkt in die Auswerteeinheit der Kamera integriert werden oder mit einem zusätzlichen Steuergerät ausgeführt werden. Die möglichen zusätzlichen Funktionen, die mit Hilfe der ausgewerteten Bilddaten realisierbar sind, werden im Folgenden genauer beschrieben. After taking the images, the images can be examined for different characteristics in a further processing step. The further image processing can either be integrated directly into the evaluation unit of the camera or executed with an additional control unit. The possible additional functions, which can be realized with the aid of the evaluated image data, are described in more detail below.
Nach dem Durchgang des Scheibenwischers können die Bilder hinsichtlich einer Schlierenerkennung ausgewertet werden. Der Durchgang des Scheibenwischers
kann aus den Bilddaten entnommen und / oder als Information vom Wischersteuergerät zur Verfügung gestellt werden. Die Auswertung der Schlieren ermöglicht aufgrund der Form, der Häufigkeit, der Größe und des Verhaltens der Schlieren über die Zeit eine Aussage über den Zustand der Scheibenwischer zu treffen. Für eine genauere Analyse kann als zusätzliche Information auch die auf der Scheibe befindliche Regenmenge mit einbezogen werden, welche die Re- gendetektionsfunktion zur Verfügung stellt. Außerdem können die charakteristischen Merkmale der Schlieren abgespeichert werden, so dass die Entwicklung und Veränderung über die Zeit mit in die Auswertung einbezogen wird. Das Ergebnis der Schlierenauswertung kann für eine Empfehlung für einen Wischerwechsel genutzt werden. Der Fahrer kann dann über den schlechten Zustand der Scheibenwischer durch eine Anzeige im Kombiinstrument / Head-Up-Display und durch eine zusätzliche akustische Warnung informiert und zu einem Wischerwechsel aufgefordert werden. Auch kann der Fahrer über die On-Board- Diagnose-Schnittstelle des Fahrzeugs, die in der Werkstatt oder vom versierten Kunden ausgelesen werden kann, über den Zustand der Scheibenwischer informiert werden. Eine entsprechende Information kann auch z.B. an ein Smartpho- ne übermittelt werden. Des Weiteren kann eine Verschmutzung der Scheibe (durch getrocknete Tropfen, Salzrückstände, Insekten usw.) detektiert werden. Dazu werden die aufgenommenen Bilder hinsichtlich scharf fokussierter Objekte auf der Scheibe ausgewertet, die keine Tropfen oder Schneeflocken sind. Wenn die Größe und / oder Anzahl dieser Objekte eine gewisse Grenze überschreitet, durch die der Fahrer in seiner Sicht eingeschränkt wird, kann für die Gewährleistung einer guten Sicht für den Fahrer eine automatische Steuerung der Wisch-Wasch-Funktion realisiert werden. Dafür wird die entsprechende Information an das Wischersteuergerät weitergegeben. Der Erfolg dieses Wisch-Wasch-Vorganges sollte durch eine Bildverarbeitung überprüft werden, um bei einer hartnäckigen Verschmutzung gegebenenfalls einen zweiten Wisch-Wasch-Vorgang zu starten. Um eine ungewollte Auslösung der Wisch-Wasch-Funktion zu verhindern, müssen die Bilder auf scharf fokussierte Objekte auf der Scheibe ausgewertet werden, welche sich auch nach dem Durchgang des Scheibenwischers nicht verändern. Diese Strukturen, beispielsweise hervorgerufen durch Steinschlag oder Risse, müssen er- kannt und deren Position und Größe abgespeichert werden, damit sie nicht fälschlicherweise als Regen oder Verschmutzung erkannt werden.
Eine weitere Funktion kann die Erkennung eines Beschlags auf der Innenseite der Windschutzscheibe realisieren. Dafür werden die mit der Kamera aufgenommenen Bilder hinsichtlich eines Beschlags, z.B. in Form kleiner Tröpfchen im fokussierten Bereich, der die Bilder überlagert, ausgewertet. Wenn ein solcher Zustand erkannt wird, kann die Klimaanlage oder das Gebläse entsprechend gesteuert werden, um den Beschlag zu beseitigen und um für eine freie Fahrersicht zu sorgen. Dazu muss der entsprechende Befehl an die Steuerung der Klimaanlage oder des Gebläses gesendet werden. Durch ständige Überprüfung der Bilder hinsichtlich der Entwicklung des Beschlags kann die Klimaanlage oder das Gebläse optimal gesteuert werden. After the passage of the windshield wiper, the images can be evaluated in terms of Schlieren detection. The passage of the windshield wiper can be taken from the image data and / or provided as information from the wiper control unit. Due to the shape, frequency, size and behavior of the streaks over time, the evaluation of the streaks makes it possible to make a statement about the condition of the windshield wipers. For a more detailed analysis, the amount of rain on the disc, which provides the gene detection function, can also be included as additional information. In addition, the characteristic features of the streaks can be stored, so that the development and change over time is included in the evaluation. The result of the Schlieren evaluation can be used for a recommendation for a wiper change. The driver can then be informed of the poor condition of the windshield wiper by a display in the instrument cluster / head-up display and by an additional audible warning and asked to change the wiper. Also, the driver can be informed about the condition of the windshield wipers via the on-board diagnostic interface of the vehicle, which can be read in the workshop or by the savvy customer. Such information can also be transmitted to a smartphone, for example. Furthermore, contamination of the disc (due to dried drops, salt residues, insects, etc.) can be detected. For this, the recorded images are evaluated with respect to sharply focused objects on the disc, which are not drops or snowflakes. If the size and / or number of these objects exceeds a certain limit which limits the driver's vision, an automatic control of the wipe-wash function can be realized to ensure good visibility for the driver. For this, the corresponding information is forwarded to the wiper control unit. The success of this wiping-washing process should be checked by image processing in order to start a second wiping-washing process if stubborn soiling is present. In order to prevent an unwanted triggering of the wiping-washing function, the images must be evaluated on sharply focused objects on the disc, which do not change even after the passage of the windshield wiper. These structures, caused for example by stone chips or cracks, must be recognized and their position and size stored so that they are not mistakenly recognized as rain or pollution. Another function can realize the detection of a fog on the inside of the windshield. For this purpose, the images taken with the camera are evaluated in terms of a fog, for example in the form of small droplets in the focused area, which superimposes the images. If such a condition is detected, the air conditioner or the blower can be controlled accordingly to eliminate the fogging and to provide a free driver's view. For this purpose, the corresponding command must be sent to the controller of the air conditioner or the blower. By constantly checking the images for the development of the fitting, the air conditioner or the blower can be optimally controlled.
Anhand der Figuren 23 bis 33 wird im Folgenden eine Scheibenzustands-, Wischerzustands und Sichtstörungs-Ermittlung mit einer Fahrerassistenzkamera gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. A disk status, wiper state and visual disturbance determination with a driver assistance camera according to an exemplary embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 23 to 33.
Die Figuren 23 und 24 zeigen Abbilder 502, 2402, die beispielsweise von einer in Fig. 1 gezeigten Kamera aufgenommen worden sind. Das in Fig. 23 gezeigte Bild 502 wurde nach einer Wischbewegung des Wischblatts erhalten. Die Wischbewegung hat einen dicken Wischstreifen hinterlassen, der jedoch für die DAS- Vision-Kamera unsichtbar ist, wie es der Canny-Algorithmus bestätigt, wie es in dem in Fig. 24 gezeigt Bild 2402 zu sehen ist. Derartige unsichtbare Wischstreifen sind gemäß dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen erfassbar. Figures 23 and 24 show images 502, 2402 taken, for example, by a camera shown in Figure 1. The image 502 shown in Fig. 23 was obtained after a wiping movement of the wiper blade. The swipe has left a thick swipe that is invisible to the DAS-Vision camera, as the Canny algorithm confirms, as seen in image 2402 shown in FIG. Such invisible wiping strips can be detected according to the exemplary embodiments described below.
Insbesondere wird die Erfassung des Vorliegens von unsichtbaren Wischstreifen oder von Wischstreifen, die in einem Bild eines DAS-Vision-Sensors nicht visuell wahrnehmbar sind ermöglicht. Hierbei handelt es sich um eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. Der Stand der Technik basiert lediglich auf einem Erfassen von sichtbaren Wischstreifen für die Wischblattzu- standsbeurteilung, und dies unter der schwachen und oft unrichtigen Annahme, dass Wischstreifen sichtbar sind. Dass dies deutlich eine schwache Annahme ist, zeigt Figur 23, wo ein unmittelbar nach einer Wischbewegung eines Wischblatts in einem schlechten Zustand gebildeter dicker Wischstreifen für eine DAS-Vision- Kamera unsichtbar ist, da eine derartige Kamera im Allgemeinen auf den unendlichen Bereich scharfgestellt ist, wodurch jegliche Ziele auf der Windschutzschei-
be zu nahe liegen und damit unscharf und visuell nicht ausgeprägt genug für eine Erfassung sind. Das Bild 502 wird einem Canny-Algorithmus unterzogen, und es werden, wie es in Figur 24 zu sehen ist, keine Wischstreifenkanten erfasst. Ein derartiger unsichtbarer Wischstreifen kann dennoch erfasst werden, da ein erfin- dungsgemäßer Algorithmus Wischstreifen indirekt erfasst, indem er die optischenIn particular, the detection of the presence of invisible wiping marks or wiping marks which are not visually perceptible in an image of a DAS-Vision sensor is made possible. This is a significant improvement over the prior art. The prior art is based solely on detecting visible wiping marks for the wiper blade condition assessment, on the weak and often incorrect assumption that wiping marks are visible. That this is clearly a weak assumption is shown in FIG. 23, where a thick wiper strip formed immediately after a wiping movement of a wiper blade in a bad state is invisible to a DAS-Vision camera, since such a camera is generally in focus to the infinite region. whereby any targets on the windshield Be too close and therefore blurred and visually not pronounced enough for a collection. The image 502 is subjected to a Canny algorithm and, as seen in Figure 24, no wiping edge edges are detected. Such an invisible wiper strip can nevertheless be detected, since an inventive algorithm indirectly detects wiper strips by detecting the optical
Effekte, die diese verursachen, direkt erfasst, anstelle der oft Effects that cause them are captured directly instead of often
uncharakteristischen oder unsichtbaren Wischstreifenkanten in einem universalen DAS-Bild. uncharacteristic or invisible wiper strip edges in a universal DAS image.
In ähnlicher Weise sind Glaskratzer, die durch Staub in der Luft verursacht werden, der im Lauf der Zeit durch die Wischblätter über die Windschutzscheibe gewischt werden, ein deutliches Zeichen für einen Verschleiß einer Fahrzeugwindschutzscheibe. Derartige Kratzer sind im Allgemeinen durch eine herkömmliche DAS-Kamera nicht erfassbar, da ihre Kanten unscharf sind, da herkömmliche DAS-Kameras auf den Unendlichkeitsbereich und nicht auf die Windschutzscheibe scharf gestellt sind. Gemäß den Ausführungsbeispielen können jedoch die charakteristischen optischen Effekte erfasst werden, die durch derartige Glaskratzer herbeigeführt werden, wodurch ihr Vorhandensein angezeigt werden kann. Similarly, glass scratches caused by airborne dust wiped over the windshield over time by the wiper blades are a clear indication of vehicle windshield wear. Such scratches are generally not detectable by a conventional DAS camera because their edges are out of focus because conventional DAS cameras are focused on the infinity area and not on the windshield. According to the embodiments, however, the characteristic optical effects caused by such glass scratches can be detected, whereby their presence can be indicated.
Fig. 25 zeigt eine Kameraanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist eine Windschutzscheibe 102, eine DAS-Kamera 106 und eine Mehrzahl von durch die Windschutzscheibe 102 verlaufenden Strahlengängen, die teilweise durch Wischstreifen 204 abgelenkt werden. Gezeigt ist eine Skizze von durch Wischstreifen 204 gebrochenen Lichtstrahlen, bei Seitenblick auf die Windschutzscheibe 102. Die Brechung verursacht an jeder optischen Wellenlänge Wellen, die sich in unterschiedliche Richtungen ausbreiten, was wiederum zu einer Interferenz und somit einer Beugung führt. Vereinfachungshalber werden die Lichtstrahlen senkrecht auf die Windschutzscheibe 102 gezogen. Fig. 25 shows a camera arrangement according to an embodiment of the present invention. Shown is a windshield 102, a DAS camera 106, and a plurality of beam paths through the windshield 102, which are partially deflected by wiping strips 204. Shown is a sketch of light rays refracted by wiping strip 204, looking sideways at the windshield 102. Refraction causes waves at each optical wavelength to propagate in different directions, which in turn results in interference and hence diffraction. For simplicity, the light rays are drawn perpendicular to the windshield 102.
Ein Wischstreifen 204 auf einer Windschutzscheibe 102 bewirkt, dass sich Licht durch den Wischstreifen 204 bricht und somit zwischen unterschiedlichen Punkten auf einer Lichtwellenfront, die auf die Windschutzscheibe 102 auftrifft, ein Phasenversatz auftritt. Basierend auf dem Huygens-Fresnelschen Prinzip und der Interferenz-Theorie [HECHT, Eugene: Optics. 4th edition. Reading, Mass. :
Addison-Wesley Pub. Co, 2002 und BORN, M. ; WOLF, E.: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th edition. Cambridge University Press, Oktober 1999], führt dies zu einer Beugung, wie sie in Fig. 25 zu sehen ist. Da die Wischstreifen in der Wischrichtung des Wischblatts ausgerichtet sind, ist eine Beugungsfigur, die an einem bestimmtenA wiper strip 204 on a windshield 102 causes light to break through the wiper strip 204 and thus phase shift between different points on a lightwave front impinging on the windshield 102. Based on the Huygens-Fresnel principle and the interference theory [HECHT, Eugene: Optics. 4th edition. Reading, Mass. : Addison-Wesley Pub. Co, 2002 and BORN, M.; WOLF, E .: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th edition. Cambridge University Press, October 1999], this results in a diffraction as seen in FIG. Since the wiper strips are aligned in the wiping direction of the wiper blade, a diffraction figure that is at a certain
POI (Point of Interest = interessanter Punkt) hervorgerufen wird, senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung und zu den Wischstreifen, die sie verursachen. Die Stärke dieser Beugungsfigur ist abhängig von der Dicke der Wischstreifen, der Beabstandung zwischen denselben und der Position der DAS-Kamera bezüglich des POI. So liegen, wie es in [DYAR, Melinda ; GUNTER, Mickey E. ; TASA,POI (point of interest), perpendicular to this direction of movement and to the wiping stripes that cause it. The strength of this diffraction figure depends on the thickness of the wiping strips, the spacing between them and the position of the DAS camera with respect to the POI. As is the case in [DYAR, Melinda; GUNTER, Mickey E.; TASA,
Dennis: Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] beschrieben ist, bei einem Wischen eines Wischblatts in einem sehr guten Zustand über die Windschutzscheibe unmittelbar danach viele parallele mikroskopische Wischstreifen vor, die einer Gitterstruktur gleichen, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, wo Wischstreifen, die in einem DAS-Kamerabild nicht sichtbar sind, lediglich sichtbar sind, weil zu Demonstrationszwecken auf die Windschutzscheibe scharf gestellt wurde, was zu einer eindimensionalen Beugungsfigur führt, die an dem POI senkrecht zu der Wischrichtung vorliegt. Fig. 26 zeigt ein Bild 502 von durch ein gutes Wischblatt auf der Windschutzscheibe verursachten Wischstreifen, mit Fokussierung auf die Windschutzscheibe. Es ist die gleichbleibend parallele Ausrichtung der Wischstreifen bezüglich der Wischrichtung zu beachten. Ein einwandfreies Wischblatt verursacht beim Wischen eine sehr große Anzahl feinster Wischstreifen, von denen jeder eine durchschnittliche Dicke von nahezu Null aufweist und zwischen denen eine Beabstandung von nahezu Null besteht, wobei die Tangente zu einem Wischstreifen an einem beliebigen POI auf diesem Wischstreifen parallel zum der Wischrichtung des Wischblatts an diesem Punkt verläuft. Andererseits verursacht ein schlechtes Wischblatt beim Wischen auch dicke Wischstreifen mit einer größeren Beabstandung zwischen denselben. Im Allgemeinen verursacht ein gutes Wischblatt beim Wischen mikroskopisch dünne Wischstreifen mit mikroskopisch kleiner Beabstandung zwischen denselben. Wischstreifen, die durch ein Wischblatt in einem schlechten Zustand hervorgeru- fen werden, sind zu dick und zu weit voneinander beabstandet, um Beugungseffekte bezüglich des optischen Zentrums der DAS-Kamera zeigen zu können.
Je besser der Zustand ist, in dem ein Wischblatt sich befindet, umso mehr werden die Wischstreifen, die es verursacht, mikroskopisch dünn und mikroskopisch gering voneinander beabstandet sein. Entsprechend verhalten sich die Wisch- streifen basierend auf der Beugungstheorie [HECHT, Eugene: Optics. 4th edition.Dennis: Mineralogy and Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007], when wiping a wiper blade in a very good condition over the windshield immediately thereafter many parallel microscopic wiping strips resembling a lattice structure, as shown in Fig. 26, where wiper strips which are in a DAS camera image are not visible, are only visible because for purposes of demonstration on the windshield has been focused, resulting in a one-dimensional diffraction figure, which is present at the POI perpendicular to the wiping direction. Figure 26 shows an image 502 of wiping strip caused by a good wiper blade on the windshield, focusing on the windshield. It is important to note the constant parallel alignment of the wiper strips with respect to the wiping direction. A proper wiper blade causes a very large number of very fine wiping strips, each having an average thickness of almost zero and between which there is a spacing of nearly zero, with the tangent to a wiper strip at any POI on that wiper strip parallel to the wiping direction of the wiper blade at this point runs. On the other hand, when wiping, a poor wiper blade also causes thick wiping strips having a larger spacing therebetween. Generally, a good wiper blade causes microscopically thin wiping stripes with microscopic spacing between them during wiping. Wiping marks that are caused by a wiper blade in a bad condition are too thick and too widely spaced to show diffraction effects with respect to the optical center of the DAS camera. The better the condition in which a wiper blade is located, the more the wiping stripes it causes will be microscopically thin and microscopically spaced from each other. Accordingly, the wiper stripes behave based on the diffraction theory [HECHT, Eugene: Optics. 4th edition.
Reading, Mass. : Addison-Wesley Pub. Co, 2002 und BORN, M. ; WOLF, E.: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th edition. Cambridge University Press, Oktober 1999], umso mehr wie eine Gitterstruktur, wodurch die entsprechenden hervorgerufenen Beugungsfiguren ausgeprägter werden. Dicke Wischstreifen führen jedoch zu schwächeren Beugungsfiguren, liefern hingegen, insbesondere um die Kanten herum, größere Brechungseffekte, und sie führen zu einer verschwommenen Darstellung der Szene in ihrem mittleren Abschnitt. Eine verschwommene Darstellung ist in Fig. 23 zu beobachten. Es sei darauf hingewiesen, dass sich immer eine Brechung in einem Wischstreifen ereignet, und es ist genau auf die Brechung zurückzuführen, dass an unterschiedlichen Punkten in der auftretenden Wellenfront ein Phasenversatz auftritt, was wiederum zu einer Beugung führt. Jedoch sind mikroskopisch kleine Wischstreifen zu dünn, um zu bewirken, dass die DAS-Kamera eine Brechung erkennt, und dicke Wischstreifen können bei der geringen Entfernung der DAS-Kamera von der Windschutzscheibe keine Beugungsfiguren darstellen. Mit anderen Worten treten sowohl eine Brechung als auch eine Beugung auf, unabhängig davon, wie dick ein Wischstreifen ist, jedoch ist jeder optische Effekt basierend auf der Dicke des Wischstreifens charakteristisch ausgeprägt, was somit eine einwandfrei Beurteilung des Wischblattzustands möglich macht. Reading, Mass. : Addison-Wesley Pub. Co, 2002 and BORN, M.; WOLF, E .: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th edition. Cambridge University Press, October 1999], all the more like a lattice structure, making the corresponding diffraction patterns more pronounced. However, thick wiping strips lead to weaker diffraction figures, but provide greater refraction effects, especially around the edges, and they result in a hazy representation of the scene in its middle section. A blurred representation can be observed in FIG. It should be noted that there is always a refraction in a wiping strip, and it is due to the refraction that a phase shift occurs at different points in the occurring wavefront, which in turn leads to a diffraction. However, microscopically small wiping strips are too thin to cause the DAS camera to detect refraction, and thick wiping strips can not be diffractive figures at the close distance of the DAS camera from the windshield. In other words, both refraction and diffraction occur regardless of how thick a wiper strip is, however, any optical effect based on the thickness of the wiper strip is characteristically pronounced, thus making it possible to properly evaluate the wiper blade state.
Quarzpartikel in Luftstaub verursachen, wenn sie von den Wischblättern auf eine Fahrzeugwindschutzscheibe gerieben werden, Glaskratzer, die sich mit der Zeit stärker ausprägen, wie es in [DYAR, Melinda ; GUNTER,Mickey E.; TASA, Den- nis: Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] erörtert ist und wie sie in Fig. 27 zu sehen ist, wo das Bild zu Demonstrationszwecken auf die Windschutzscheibe fokussiert ist, so dass ansonsten in einem DAS-Kamerabild unsichtbare Glaskratzer gesehen werden können.
Fig. 27 zeigt ein Bild 502 von Glaskratzern auf der Windschutzscheibe eines älteren Fahrzeugs. Die Glaskratzer sind in dieselbe Richtung wie die Wischstreifen ausgerichtet, nämlich parallel zu der Wischrichtung. Derartige Glaskratzer verlaufen parallel zu der Wischrichtung des Wischblatts und verursachen somit an einem POI senkrecht zu der Wischrichtung des Wischblatts verlaufende Beugungsfiguren. Derartige Beugungsfiguren sind in einer DAS-Kamera sichtbar, auch wenn die Glaskratzer, die diese verursachen, visuell nicht ausgeprägt genug sind, um scharfe Kanten in einem der DAS- Kamerabild zu zeigen. Quartz particles in airborne dust, when rubbed off the wiper blades on a vehicle windshield, cause glass scratches that are more pronounced over time, as shown in [DYAR, Melinda; GUNTER, Mickey E .; TASA, Dennis: Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007], and as shown in Figure 27, where the image is focused on the windshield for demonstration purposes so that invisible glass scratches may otherwise be seen in a DAS camera image. Fig. 27 shows an image 502 of glass scratches on the windshield of an older vehicle. The glass scratches are aligned in the same direction as the wiper strips, namely parallel to the wiping direction. Such glass scratches run parallel to the wiping direction of the wiper blade and thus cause at a POI perpendicular to the wiping direction of the wiper blade extending diffraction patterns. Such diffraction figures are visible in a DAS camera, even though the glass scratches that cause them are not visually pronounced enough to show sharp edges in one of the DAS camera images.
Basierend auf diesen Aussagen ist es verständlich, dass, wenn einer oder mehrere derartiger fotometrischer Effekte in einem Bild erfasst werden, die Möglichkeit besteht, dass sie durch Wischstreifen oder Glaskratzern verursacht wurden. Ein mit Refractive-Diffractive Wiper Streak Model (ReDiWiSt = Brechungs-Based on these statements, it is understood that if one or more such photometric effects are detected in an image, they may be caused by wiping marks or glass scratches. A refractive-diffractive wiper streak model (ReDiWiSt = refractive
Beugungs-Wischstreifen-Modell) bezeichneter Algorithmus erfasst und erkennt derartige fotometrische Effekte und bestimmt, ob sie durch Wischstreifen oder Glaskratzer verursacht wurden oder nicht. ReDiWiSt basiert auf den Beugungsund Brechungseigenschaften durch Wischstreifen auf der Windschutzscheibe und ist auch auf die Beugungseigenschaften aufgrund von Glaskratzern auf derDiffraction wiping strip model) detects and detects such photometric effects and determines whether or not they were caused by wiping marks or glass scratches. ReDiWiSt is based on the diffraction and refraction properties of wiping marks on the windshield and is also due to the diffraction properties due to glass scratches on the windshield
Windschutzscheibe anwendbar. Windshield applicable.
Wenn ein Wischblatt in einem guten Zustand ist, hinterlässt es nach jeder Wischbewegung mikroskopisch gering voneinander beabstandete mikroskopisch kleine Wischstreifen, die an jedem gegebenen POI in dem Bereich, in dem dasWhen a wiper blade is in good condition, it leaves behind each wiping movement microscopically small spaced apart microscopic wiping marks which, at any given POI, in the region in which the
Wischblatt wie in [DYAR,Melinda ; GUNTER, Mickey E.; TASA, Dennis: Wiper blade as in [DYAR, Melinda; GUNTER, Mickey E .; TASA, Dennis:
Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] gezeigt wischt, parallel zu der Wischrichtung des Wischblatts parallel gebogen sind. Ohne eine Fokussierung der Optik sind derartige mikroskopisch kleine Wisch- streifen für die DAS-Kamera unsichtbar, wie es in Fig. 28 zu sehen ist. Jedoch sind ihre optischen Effekte, in diesem Fall Beugungsfiguren, trotzdem visuell sehr ausgeprägt, wie es ebenfalls in Fig. 28 zu sehen ist. Und dieser Effekt kann auch bei Nacht beobachtet werden, wie es in Figur 29 gezeigt ist. Derartige Beugungsfiguren sind an einem gegebenen POI senkrecht zu den Wischstreifen, die sie verursachen, angeordnet.
Fig. 28 zeigt ein Abbild 502 einer Windschutzscheibe. Ein Wischblatt hinterlässt, selbst wenn es sich in einem guten Zustand befindet, mikroskopisch kleine Wischstreifen beim Wischen. Obwohl derartige Streifen für eine Universal-DAS- Kamera unsichtbar sind, sind die Beugungsfiguren, die sie bewirken, sichtbar. Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] wipes parallel to the wiping direction of the wiper blade. Without focussing the optics, such microscopic wiping strips are invisible to the DAS camera, as can be seen in FIG. However, their optical effects, in this case diffraction patterns, are nevertheless visually very pronounced, as can also be seen in FIG. 28. And this effect can also be observed at night, as shown in FIG. Such diffraction figures are located at a given POI perpendicular to the wiping stripes that cause them. Fig. 28 shows an image 502 of a windshield. A wiper blade, even when in good condition, leaves microscopic wiping marks when wiping. Although such strips are invisible to a Universal DAS camera, the diffraction patterns that cause them are visible.
Fig. 29 zeigt ein Abbild 502 einer Windschutzscheibe. Ein sich in einem guten Zustand befindliches Wischblatt hinterlässt Beugungsfiguren bei Nacht. Fig. 29 shows an image 502 of a windshield. A wiper blade in good condition leaves diffraction figures at night.
Fig. 30 zeigt eine Kameraanordnung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor- liegenden Erfindung. Gezeigt sind eine DAS-Kamera 106, mikroskopisch kleineFIG. 30 shows a camera arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention. Shown are a DAS camera 106, microscopic
Wischstreifen 204, eine Lichtquelle 3012 und eine Spaltbeugung 3004 von Licht von der Quelle 3012. Die Lichtquelle 3012 befindet sich hier außerhalb des Fahrzeugs. Somit zeigt Fig. 30 eine Spaltbeugung 3004, verursacht durch mikroskopisch kleine Wischstreifen 204, die von einem sich in gutem Zustand befindlichen Wischblatt hervorgerufen wurden. Wiper strip 204, a light source 3012 and a gap diffraction 3004 of light from the source 3012. The light source 3012 is here outside the vehicle. Thus, Figure 30 shows a gap bend 3004 caused by microscopic wiping strips 204 caused by a wiper blade in good condition.
Die Art von Beugung, die durch die mikroskopisch kleinen Wischstreifen durch ein gutes Wischblatt verursacht wird, ähnelt einer Gitterbeugung (wobei sie nicht mit einer derartigen identisch ist), bei der jeder Wischstreifen als ein transparen- ter Gitterzahn wirkt, durch den sich Licht bricht, was zu einem Phasenversatz an unterschiedlichen Punkten in der auftreffenden Lichtwellenfront führt, was wiederum zu einer Beugung führt. Ein Begriffsmodell dieses Verhaltens ist in Figur 30 gezeigt, in der die mikroskopisch gering voneinander beabstandeten mikroskopisch kleinen Wischstreifen 204 in Form einer Gittergeometrie gezeigt sind, und ebenso in Fig. 25. Es ist zu beachten, dass in Fig. 30 die Beugungsfigur 3004 an den Punkten, an denen sie die Wischstreifen 204 schneidet (POIs), senkrecht zu den Wischstreifen 204 steht. Es ist zu beachten, dass die Wischstreifen 204 aufgrund der bogenförmigen Wischbewegung des Wischblatts keine geraden Linien sondern parallele Bögen sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die in Fig. 30 veranschaulichten mikroskopisch kleinen Wischstreifen 204 in dem von einer derThe type of diffraction caused by the microscopic wiping strip by a good wiper blade resembles (but is not identical to) a grating diffraction where each wiper strip acts as a transparent grid tooth through which light refracts. resulting in a phase shift at different points in the incident lightwave front, which in turn leads to diffraction. A conceptual model of this behavior is shown in Figure 30, in which the microscopically small spaced apart microscopic wiping strips 204 are shown in the form of a grid geometry, and also in Figure 25. It should be noted that in Figure 30, the diffraction figure 3004 is attached to the Points at which it intersects the wiper strip 204 (POIs), is perpendicular to the wiper strip 204. It should be noted that the wiping strips 204 are not straight lines but parallel arcs due to the arcuate wiping movement of the wiper blade. It should be noted that the microscopic wiping strips 204 illustrated in FIG
DAS-Kamera106 erfassten Bild nicht sichtbar wären, hier jedoch hier zu Demonstrationszwecken nichtsdestotrotz dargestellt sind. Dies hat keinen nachteiligen Effekt auf dieses System, da diese Erfindung die durch derartige Wischstreifen 204 hervorgerufene Beugungsfigur 3004 trotzdem erfassen würde und somit wiederum intuitiv die Wischstreifen 204 selbst erfassen würde, wenn auch indirekt.
In einem Abbild einer Windschutzscheibe hinterlässt ein Wischblatt in einem schlechten Zustand dicke Wischstreifen beim Wischen. Derartige Streifen sind zu dick, als dass Beugungsfiguren sichtbar wären, und die Brechung wird zum do- minierenden optischen Effekt, wie es anhand der Brechungsfiguren in denDAS-Kamera106 captured image would not be visible, but here for demonstration purposes nevertheless are shown. This has no adverse effect on this system, as this invention would nevertheless detect the diffraction figure 3004 caused by such wiping strip 204, and would in turn intuitively grasp the wiping strip 204 itself, albeit indirectly. In a picture of a windshield leaves a wiper blade in a bad condition thick wiping stripes when wiping. Such stripes are too thick for diffraction patterns to be visible, and the refraction becomes the dominant optical effect, as shown by the refraction figures in FIGS
Wischstreifen eines schlechten Wischers ersichtlich ist. Wiper strip of a bad wiper is visible.
Ein Wischblatt in einem schlechten Zustand verursacht an Punkten in dem Bereich, den es überstreicht, dicke Wischstreifen. An derartigen Wischstreifen ist die Beugung nicht auffällig, und die Brechung wird zum ausgeprägteren optischen Effekt. Dabei brechen dicke Wischstreifen Licht aus mehreren Lichtquellen, die dem Sichtfeld (FOV = Field of View) der innerhalb des Fahrzeugs angeordneten Kamera gegenüber liegen. Wird zu Demonstrationszwecken auf die Windschutzscheibe scharf gestellt, so sind die Kanten der Wischstreifen sichtbar. Bei einem Universal-DAS wird nicht auf die Windschutzscheibe scharf gestellt und diese Kanten sind visuell uncharakteristisch, wobei jedoch die Brechungsfiguren durch das DAS und diese Erfindung nach wie vor visuell erfassbar wären. Eine Brechung in dicken Wischstreifen erzeugt optische (Brechungs-) Figuren, die sich entlang der sie verursachenden Wischstreifen erstrecken und innerhalb derselben angeordnet sind, im Gegensatz zu Beugungsfiguren, die senkrecht zu den sehr dünnen Wischstreifen, die sie verursachen, angeordnet sind. A wiper blade in poor condition causes thick wiping marks at points in the area it passes over. At such wiping the diffraction is not conspicuous, and the refraction becomes the more pronounced optical effect. In this case, thick wiper strips break light from a plurality of light sources, which lie opposite the field of view (FOV) of the camera arranged inside the vehicle. If the windshield is focused on for demonstration purposes, the edges of the wiper strips are visible. In a Universal DAS, the windshield is not focused and these edges are visually uncharacteristic, but the refractive figures would still be visually detectable by the DAS and this invention. Refraction in thick wiping strips creates optical (refractive) figures that extend along and are disposed within the wiper strips causing them, as opposed to diffraction patterns that are perpendicular to the very thin wiper strips that cause them.
Fig. 31 zeigt eine Kameraanordnung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine DAS-Kamera 106, eine Lichtquelle 3012, dicke Wischstreifen 204, verursacht von einem sich in einem schlechtem Zustand befindlichen Wischblatt und Brechungsfiguren 3004. Gezeigt sind somit Brechungsfiguren 3004, die von dicken Wischstreifen aufgrund eines Wischblatts in einem schlechten Zustand verursacht sind. Es ist zu beachten wie die Brechungsfiguren 3004, im Gegensatz zu Beugungsfiguren aufgrund von mikrosko- pisch kleinen Wischstreifen, parallel zu den dicken Wischstreifen 204 verlaufen, die sie verursachen, und innerhalb derselben in der Bildebene liegen. Fig. 31 shows a camera arrangement according to an embodiment of the present invention. Shown are a DAS camera 106, a light source 3012, thick wiping strips 204 caused by a wiper blade and refracting figures 3004 in a bad state. Shown are refractive figures 3004 caused by thick wiper strips due to a wiper blade in a poor condition. It should be noted how the refractive figures 3004, in contrast to diffraction figures due to microscopically small wiping strips, run parallel to the thick wiping strips 204 which cause them and lie within them in the image plane.
Somit zeigt Fig. 31 ein Modell einer Brechung eines Lichts von einer Quelle 3012 aufgrund dicker Wischstreifen 204, die von einem Wischblatt in einem schlechten Zustand verursacht wurden. Die Kanten eines dicken Wischstreifens 204 sind gekrümmt und bewirken, dass das gebrochene Licht an dieser Grenzlinie eine
auf dem Snelliusschen Brechungsgesetz [KLINGSHIRN, Claus: Semiconductor Optics. 3rd edition. Berlin : Springer Verlag, Februar 2007] basierende beträchtliche Winkelabweichung erfährt, was nach sich zieht, dass sich die Brechungsfigur an derartigen Wischstreifen 204 in dem Bild zeigt, während die Wischstreifenkan- ten aufgrund der Scharfstellung der DAS-Kamera 106 im Unendlichkeitsbereich visuell uncharakteristisch sind. Zwar mögen die Wischstreifen 204 selbst, insbesondere nachts, nicht sichtbar sein. Dies beschränkt jedoch nicht den Leistungsumfang dieses Ausführungsbeispiels, da eine Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich nach den optischen Effekten aufgrund von Wischstrei- fen 204 sucht, die durch den Wischmechanismus der Wischblätter verursacht werden. Thus, Fig. 31 shows a model of refraction of light from a source 3012 due to thick wiping strips 204 caused by a wiper blade in a poor condition. The edges of a thick wiper strip 204 are curved, causing the refracted light at this boundary line on Snell's law of refraction [KLINGSHIRN, Claus: Semiconductor Optics. 3rd edition. Berlin: Springer Verlag, February 2007], which results in the refractive figure on such wiping strips 204 in the image, while the wiper strip edges are visually uncharacteristic due to the focusing of the DAS camera 106 in the infinity region. Although the wiper strip 204 may not be visible itself, especially at night. However, this does not limit the scope of performance of this embodiment, since a device according to this embodiment merely searches for the optical effects due to wiping stripes 204 caused by the wiping mechanism of the wiper blades.
ReDiWiSt basiert auf einem Erfassen von Lichtstreifen in dem Bild. Basierend auf einer Analyse müssen derartige Streifen, wenn sie von Interesse sind, d.h., wenn es sich dabei um Beugungs- oder Brechungsfiguren aufgrund von Wischstreifen handelt, an den entsprechenden POIs entweder senkrecht oder parallel zu dem Wischstreifen verlaufen. Ist diese Bedingung erfüllt, bestimmt ReDiWiSt daraufhin, ob die Figur gebeugt oder gebrochen ist, indem bestimmt wird, ob sie an dem jeweiligen Punkt, an dem sich die Figur und der Wischstreifen schneiden, senkrecht oder parallel zu dem Wischstreifen angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Wischstreifen sichtbar sein kann oder nicht und seine Richtung nur als diejenige, die an dem POI senkrecht zu dem Wischblatt verläuft, bestimmt wird. ReDiWiSt is based on detecting light streaks in the image. Based on an analysis, such strips, if of interest, i.e., if they are diffraction or refraction figures due to wiping strips, must be either perpendicular or parallel to the wiper strip at the corresponding POIs. When this condition is satisfied, ReDiWiSt then determines whether the figure is bowed or broken by determining whether it is perpendicular or parallel to the wiper strip at the particular point where the figure and the wiper strip intersect. It should be noted that the wiper strip may or may not be visible and its direction is determined only as that which is perpendicular to the wiper blade at the POI.
Da die Richtung eines Wischstreifens an einem bestimmten POI parallel zu der Wischrichtung des Wischblatts an diesem Punkt ist, ist es möglich, eine Nachschlagetabelle oder eine mathematische Funktion zu erzeugen, die auf der mechanischen Konfiguration des Wischmechanismus des Wischblatts und seiner Motorfunktion basiert. Die Spezifizierungen zum Erzielen Letzterer zwei können von dem Hersteller des Wischblattsystems bezogen werden. Sie berücksichtigt auch mehrere Wischblätter, die denselben Bereich überstreichen. Optional kann eine zeitliche Entsprechung in das ReDiWiSt aufgenommen werden, in der Form, dass unmittelbar nach einer Wischbewegung nach Lichtmustern gesucht wird, da durch Wischblätter verursachte optische Effekte direkt nach dem stattfinden des Wischmechanismus am augenfälligsten und ausgeprägtesten sind. Durch Verwendung einer Zeitsteuerungseinheit, die die Wischblätter mit der Bilderfas-
sungsrate synchronisiert, so dass es möglich ist, ein Bild unmittelbar nach einer Wischbewegung eines Wischblatts aufzunehmen, kann eine zeitliche Entsprechung erzielt werden. Dieses Bild kann dann von ReDiWiSt verwendet werden, um durch Wischstreifen verursachte optische Effekte in diesem zu erfassen. Dies ist optimal, wenn auch nicht erforderlich, aufgrund der Tatsache, dass im Zeitverlauf zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wischbewegungen das Lichtmuster entweder verschwindet und unsichtbar wird, da die Wischstreifen, die es verursachen, aufgrund von Wind verdunsten, insbesondere im Fall der Beugung, jedoch auch im Fall der Brechung, oder die dicken Wischstreifen, in dem Fall der Brechung, von ihrer maßgebenden Orientierung abweichen, z.B. nach unten rutschen, und somit nicht den im Vorhergehenden erörterten geometrischen Gesetzen folgen. Derartige dicke Wischstreifen verbleiben im Allgemeinen über fast das gesamte Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Streifen entlang desselben Bogens. In Anbetracht von Oberflächenspannung und einer Verteilung von Haftkräften in Zusammenhang mit der Windschutzscheibe, wie es in [CLIFT,Since the direction of a wiper strip at a particular POI is parallel to the wiping direction of the wiper blade at this point, it is possible to generate a look-up table or mathematical function based on the mechanical configuration of the wiper mechanism and its motor function. The specifications for achieving the latter two may be obtained from the manufacturer of the wiper blade system. It also takes into account several wiper blades that cover the same area. Optionally, a temporal equivalent may be included in the ReDiWiSt, in the form of looking for patterns of light immediately after a swipe, since optical effects caused by wiper blades are most apparent and pronounced immediately after the wiping mechanism has taken place. By using a time control unit which wipes the wiper blades with the image synchronization rate, so that it is possible to take an image immediately after a wiping movement of a wiper blade, a temporal correspondence can be achieved. This image can then be used by ReDiWiSt to detect optical effects caused by swiping. This is optimal, though not required, due to the fact that over time between two consecutive swipes, the light pattern either disappears and becomes invisible, as the wiping stripes that cause it evaporate due to wind, especially in the case of diffraction, but also in the Case of refraction, or the thick wiping strips, in the case of refraction, deviate from their authoritative orientation, for example, slide down, and thus do not follow the above-discussed geometric laws. Such thick wiping strips generally remain over almost the entire time interval between two consecutive strips along the same arc. Considering surface tension and a distribution of windshield adhesion, as described in [CLIFT,
Roland ; GRACE, John ; WEBER, Martin E.: Bubbles, Drops, and Particles. Dover Publications, Januar 1978] erörtert ist, ist dies logisch. Darüber hinaus bestehen die durch Wischen eines Wischblatts erzeugten Beugungsfiguren in einem nicht synchronisierten Wischblattsystem über mehrere Einzelbilder hinweg, wo- durch eine zeitliche Entsprechung lediglich eine Option für die Funktionalität desRoland; GRACE, John; WEBER, Martin E .: Bubbles, Drops, and Particles. Dover Publications, January 1978], this is logical. In addition, the diffraction figures produced by wiping a wiper blade in a non-synchronized wiper blade system pass over a plurality of individual images, whereby a temporal correspondence is merely an option for the functionality of the wiper blade
ReDiWiSt darstellt. Represents ReDiWiSt.
Von einem Wischblatt in einem schlechten Zustand hervorgerufene dicke Wischstreifen sind ausreichend groß, damit Brechungseffekte ausgeprägt genug sein können, um in einem von der DAS-Kamera gewonnenen Bild erfasst werden zu können. Thick wiping strips caused by a wiper blade in a poor state are sufficiently large that refraction effects may be pronounced enough to be detected in an image obtained by the DAS camera.
Über die Brechung hinaus verursachen dicke Wischstreifen eine verschwommene Darstellung in dem Bild 502, wie es in Fig. 23 gezeigt ist, hauptsächlich auf- grund ihrer Nähe zu dem optischen Zentrum der DAS-Kamera, da die Kamera auf den Unendlichkeitsbereich scharf gestellt ist. Dies macht die verschwommene Darstellung zu einem Charakteristikum, nach dem bei einer Suche nach dicken Wischstreifen Ausschau gehalten wird. Beyond the refraction, thick wiping stripes cause a blurred image in the image 502, as shown in Fig. 23, mainly due to its proximity to the optical center of the DAS camera, since the camera is in focus on the infinity region. This makes the blurred representation a characteristic looking for a search for thick wiping marks.
Zwar kann eine verschwommene Darstellung auch durch andere Objekte in dem Bild, wie beispielsweise eine beliebige glatte Oberfläche, hervorgerufen werden.
Ein Wischstreifen auf der Windschutzscheibe verbleibt jedoch hauptsächlich in der gleichen Position, während andere Objekte, die eine verschwommene Darstellung verursachen, sich über das Bild hinweg bewegen. So kann ein Nachführen über einige aufeinanderfolgende Einzelbilder hinweg eingesetzt werden, um diese auszuschließen. Although a blurred representation can be caused by other objects in the image, such as any smooth surface. However, a wiper strip on the windshield remains mainly in the same position, while other objects causing a blurred image move across the image. Thus, tracking over a few consecutive frames can be used to exclude them.
Unter Verwendung dieses Erfassungsschemas für eine verschwommene Darstellung kann ReDiWiSt dicke Wischstreifen selbst dann erfassen, wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Einzelbildfolge in Echtzeit erfasst und verarbeitet wird, keine maßgebliche Lichtquelle in dem Bild vorhanden ist. Darüber hinaus kann aus dem Bild 2402 in Fig. 24, in dem ein Canny-Algorithmus angewendet wurde, deutlich ersehen werden, dass keine Wischstreifenkanten in dem Bild 2402 erfasst werden. Versuche mit anderen Typen von Kantendetektoren erster und zweiter Ordnung, von denen jeder an unterschiedlichen Schwellen angewendet wird, führen zu demselben Ergebnis. Dies zeigt, dass es im Stand der Technik nicht möglich ist, einen derartigen dicken Wischstreifen zu erfassen und einwandfrei anzuzeigen, dass das Wischblatt, das diesen dicken Wischstreifen verursacht, sich in einem schlechten Zustand befindet. Im Gegenzug kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein derartiger dicker Wischstreifen erfasst werden, und dies auf ziemlich robuste Weise, indem auf einen anderen optischen Effekt aufgebaut wird, den ein Wischstreifen auf einer Windschutzscheibe verursacht. Using this fuzzy representation collection scheme, ReDiWiSt can detect thick swipes even if no significant light source is present in the image at a time when a frame sequence is captured and processed in real time. Moreover, from the image 2402 in FIG. 24, where a Canny algorithm has been applied, it can be clearly seen that no wiping edge edges are detected in the image 2402. Experiments with other types of first and second order edge detectors, each of which is applied to different thresholds, give the same result. This shows that it is not possible in the prior art to detect such a thick wiper strip and properly indicate that the wiper blade causing this thick wiper strip is in a poor condition. In turn, according to this embodiment, such a thick wiper strip can be grasped, and this in a rather robust manner, by building upon another optical effect caused by a wiper strip on a windshield.
Die Hardware eines Erfindungssystems kann eine monokulare Universal-DAS- Kamera mit einer zusätzlichen, optionalen, Steuereinheit zum Synchronisieren des Wischblattwischmechanismus umfassen. Das Synchronisieren kann derart erfolgen, dass das Wischblatt den dem FOV der DAS-Kamera gegenüberliegenden Bereich unmittelbar vor einer Einzelbilderfassung, jedoch nicht notwendigerweise bei jedem einzelnen Einzelbild, überstreicht. Auch wenn dies nicht erforderlich ist, ist es optimal, da, wie es im Vorhergehenden bereits erwähnt wurde, die durch ein Wischblatt verursachten optischen Effekte maximal und am deutlichsten direkt nach einer Wischbewegung des Wischblatts hervortreten. The hardware of an inventive system may include a universal monocular DAS camera with an additional optional control unit for synchronizing the wiper blade wiping mechanism. The synchronization may be performed such that the wiper blade passes over the area opposite the FOV of the DAS camera immediately prior to frame capture, but not necessarily every single frame. Although not required, it is optimal because, as already mentioned above, the optical effects caused by a wiper blade emerge maximally and most clearly directly after a wiping movement of the wiper blade.
Im Folgenden wird angenommen, ein Windschutzscheibenbereich wird von einem Wischblatt in einem guten Zustand überstrichen.
Fig. 32 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse die Zeit t/t0 und auf der Ordinate die Beugungsfigurintensität l/l0 aufgetragen ist. Gezeigt ist ein Moment 1422 der Vorwärtswischbewegung und ein Moment 1424 der Rückwärtswisch- bewegung. Zwischen den Zeitpunkten 1422, 1424 verläuft die In the following, it is assumed that a windshield area is swept by a wiper blade in a good condition. FIG. 32 shows a diagram in which the time t / t 0 is plotted on the abscissa and the diffraction figure intensity l / l 0 is plotted on the ordinate. Shown is a moment 1422 of the forward wiping movement and a moment 1424 of the backward wiping movement. Between the times 1422, 1424 runs the
Beugungsfigurintensität mit einer Neigung -|E| 3351 und ab dem Zeitpunkt 1424 mit einer Neigung -|E| 3353. Die Neigung 3351 beginnt bei einer Diffraction figure intensity with a slope - | E | 3351 and from the time 1424 with a slope - | E | 3353. Slope 3351 begins at a
Beugungsfigurintensität von 1 und fällt auf einen Wert von 0,3 ab. Die Neigung 3353 beginnt bei einer Beugungsfigurintensität von 1 und fällt auf einen Wert von 0 ab. Somit ist eine Abweichung der Beugungsfigurintensität bezüglich des Wischintervalls gezeigt. Diffraction pattern intensity of 1 and drops to a value of 0.3. Slope 3353 begins at a diffraction pattern intensity of 1 and drops to a value of 0. Thus, a deviation of the diffraction pattern intensity with respect to the wiping interval is shown.
Figur 32 beschreibt das Verhalten der Intensität der verursachten Beugungsfigur im Zeitverlauf. tO ist die Zeit, die ein Wischblatt benötigt, um sich über den POI, d.h., den Punkt, an dem die Beugungsfigur in dem Bild beobachtet wird, hinweg und wieder zurück zu bewegen. Bei t = 0 ist der Zeitpunkt, wenn das Wischblatt sich soeben über den POI hinweg bewegt hat, und die Intensität der Beugungsfigur ist maximal bei l0, da sich die mikroskopisch kleinen Wischstreifen hier gerade erst gebildet haben und noch nicht verdunstet sind. Gemäß dem Handbuch des Berufsverbands aller im Heizungs-, Kühlungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen- bau Tätigen in den USA (ASHRAE = American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers) [PARSONS, Bob (Hrsg.): ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Applications, American Society ofHeating and Refrigerating, 1991 ], ist die Verdunstungsrate E eines geometrischen Körpers aus Wasser durch FIG. 32 describes the behavior of the intensity of the caused diffraction figure over time. TO is the time it takes for a wiper blade to move over and back over the POI, ie the point at which the diffraction figure is observed in the image. At t = 0, the time is when the wiper blade has just moved past the POI, and the intensity of the diffraction figure is at l 0 at most , because the microscopic wiping strips have just formed here and have not yet evaporated. According to the manual of the Association of HVAC, HVAC, HVAC and HVAC professionals [PARSONS, Bob (ed.): ASHRAE Handbook: Heating , Ventilating, and Air-Conditioning Applications, American Society of Heating and Refrigerating, 1991], is the evaporation rate E of a geometric body of water through
(a + ß - Vw)(Pw - Pa ) Ι Λ \ (a + ß - V w ) ( Pw - P a ) Ι Λ \
gegebenen, wobei given, where
E die Verdunstungsrate in kg/m2■ hr, E the evaporation rate in kg / m2 ■ hr,
Vw die Luftgeschwindigkeit über einer Wasseroberfläche in m/s, V w is the air velocity over a water surface in m / s,
Pw der Sättigungsdampfdruck bei der Wassertemperatur in mm Hg P w is the saturation vapor pressure at the water temperature in mm Hg
Pa der Sättigungsdampfdruck an dem Lufttaupunkt in mm Hg P a is the saturation vapor pressure at the air dew point in mm Hg
Pw die latente Wasserwärme bei der Wasserkörpertemperatur in kJ/kg und
α und ß Konstanten sind, die sich von einem geometrischen Körper zu einem anderen ändern, jedoch im Allgemeinen in einer groben Schätzung auf (α,β) = (42.6,37.6) festgelegt werden können. Somit ist E ein Skalar für einen Satz von Näherungswerten für die oben genannten Parameter. Somit fällt die Intensität im Zeitverlauf linear ab, in dem Maße wie die mikroskopisch kleinen Wischstreifen in ähnlicher Weise verdunsten, bis das Wischblatt bei t = t0 über den POI zurückstreicht und die Intensität der verursachten Beugungsfigur zurück zu l0 springt, da als Folge des Zurückstreichens neue mikroskopisch kleine Wischstreifen gebildet werden. Danach, und unter der Annahme, dass keine weiteren Wischbewegungen mehr durchgeführt werden, fällt das Intensitätsmuster ebenfalls linear auf Null ab, in dem Maße wie die Wischstreifen in linearer Weise verdunsten (Rate von -|E|). Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass selbst bei Tageslicht eine Beugungsfigur über mehrere Einzelbilder hinweg besteht, bevor sie visuell uncharakteristisch wird, womit dem ReDiWiSt mehr als ausreichend Zeit verbleibt, um ohne eine Steuereinheit für eine zeitliche Synchronisierung des Wischblatts mit der Bilderfassungsrate der DAS-Kamera auszukommen. In Städten und Gebieten mit einer hohen Staubdichte in der Luft verursachenP w is the latent heat of water at the water body temperature in kJ / kg and α and β are constants that change from one geometric body to another, but can generally be roughly estimated to be (α, β) = (42.6,37.6). Thus, E is a scalar for a set of approximations for the above parameters. Thus, as time passes, the intensity will decrease linearly as the microscopic wiping strips evaporate in a similar manner until the wiper blade sweeps back over the POI at t = t 0 and the intensity of the diffraction figure caused jumps back to 1 0 as a result of the Backscattering new microscopic wiping strips are formed. Thereafter, and assuming no further wiping motions are performed, the intensity pattern also drops linearly to zero as the wiping strips evaporate in a linear fashion (rate of - | E |). It should be noted, however, that even in daylight, a diffraction pattern exists over several frames before becoming visually uncharacteristic, leaving the ReDiWiSt more than enough time to without a control unit for synchronizing the wiper blade with the image acquisition rate of the DAS camera get along. In cities and areas with a high dust density in the air cause
Quarzpartikel in dem Staub die Bildung von Kratzern auf dem Windschutzscheibenglas, die von dem Wischmechanismus der Wischblätter herrühren [DYAR, Melinda ; GUNTER, Mickey E. ; TASA, Dennis: Mineralogy And Optical Quartz particles in the dust cause the formation of scratches on the windshield glass resulting from the wiper mechanism of the wiper blades [DYAR, Melinda; GUNTER, Mickey E.; TASA, Dennis: Mineralogy And Optical
Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007]. Diese Kratzer bilden sich zu einer dauerhaften Mehrfachspaltstruktur auf, die an einem POI eine eindimensionale Beugungsfigur verursacht, die senkrecht zu der Struktur an diesem POI angeordnet ist, und zwar selbst, wenn es nicht regnet und die Wischblätter nicht aktiviert sind. Wenn solche Beugungsfiguren erfasst werden, während die Wischblätter nicht aktiviert sind, schließt ReDiWiSt daraus, da diese Ähnlichkeit mit von durch Wischblätter beim Wischen verursachte Beugungsfiguren haben, d.h., sie sind an jedem gegebenen POI senkrecht zu der Wischrichtung, dass derartige Beugungsfiguren auf eine Windschutzscheibe zurückzuführen sind, die sich aufgrund eines Wischens der Wischblätter in einem Gebiet mit einer hohen Staubdichte in der Luft über einen langen Zeitraum hinweg in einem schlechten Zu- stand befindet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird auch eine wertvolle Funktion für das DAS über die Funktionalität der Wischblatt- und Windschutzscheibenzustands- beurteilung hinaus geliefert. ReDiWiSt erfasst optische Phänomene, die durch Ziele auf der Windschutzscheibe verursacht und nicht durch die vorausliegende Szene bewirkt wurden. Beispielsweise verursachen Beugungsfiguren aufgrund von durch Wischblätter in einem guten Zustand oder aufgrund von Glaskratzern auf einer Windschutzscheibe in einem schlechten Zustand verursachten mikroskopisch kleinen Wischstreifen in einem Stereovision-DAS eine fehlerhafte Disparitätsschätzung an den genannten Beugungsfiguren. Ein Stereovision-DAS kann, bei Erfassung eines Bildes, das derartige mikroskopisch kleine Wischstrei- fen-induzierte oder Glaskratzer-induzierte Beugungsfiguren enthält, beispielsweise von entgegenkommenden Fahrzeugscheinwerfern wie in den Figuren 28 und 29 gezeigt ist, diesen Disparitäten zuordnen, die dem System anzeigen würden, das an einem entgegenkommenden Fahrzeug zwei riesige Pfähle befestigt sind. Diese falsche Annahme kann zu Verwirrung in einem DAS und zu einem anormalen Verhalten eines ansonsten gut durchdachten Systems führen. ReDiWiSt versorgt bei einer Erfassung dieser durch die mikroskopisch kleinen Wischstreifen oder Glaskratzer auf der Windschutzscheibe verursachten genannten Beugungsfiguren das System mit einem grundlegenden Verständnis des genannten optischen Effekts, wodurch die Verwirrung und daraus resultierende Fehler ausgeschlossen werden können. Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007]. These scratches form into a permanent multiple-gap structure that causes a one-dimensional diffraction figure positioned at a POI, which is perpendicular to the structure at that POI, even when it is not raining and the wiper blades are not activated. If such diffraction figures are detected while the wiper blades are not activated, ReDiWiSt concludes that this is similar to diffraction patterns caused by wiper blades during wiping, ie, at any given POI perpendicular to the wiping direction, such diffraction figures are due to a windshield which are in poor condition due to wiping of the wiper blades in an area having a high dust density in the air for a long period of time. In one embodiment, a valuable function for the DAS is also provided beyond the functionality of the wiper blade and windshield condition assessment. ReDiWiSt captures visual phenomena caused by targets on the windshield and not caused by the scene ahead. For example, due to wiper blades in good condition or due to glass scratches on a windshield in a bad condition, microscopic wiping marks in a stereo vision DAS cause diffraction figures to have a poor disparity estimation on said diffraction figures. A stereo vision DAS, upon detection of an image containing such microscopic wiping strip-induced or glass scrape-induced diffraction patterns, for example from oncoming vehicle headlights as shown in Figs. 28 and 29, may associate them with disparities indicative of the system Two giant piles are attached to an oncoming vehicle. This wrong assumption can lead to confusion in a DAS and to an abnormal behavior of an otherwise well thought-out system. ReDiWiSt provides these systems with a basic understanding of the aforementioned optical effect when detecting these diffraction patterns caused by the microscopic wiping stripes or glass scratches on the windshield, which can eliminate the confusion and resulting errors.
Der beschriebene Ansatz eignet sich prinzipiell zum Einsatz in jedem kamerabasierten Fahrerassistenzsystem. Er ist dabei mit vergleichsweise geringem Auf- wand umsetzbar, da keine zusätzlichen Hardwarekosten entstehen, da eine Realisierung in Software möglich ist. The approach described is suitable in principle for use in any camera-based driver assistance system. It can be implemented with comparatively little effort, since no additional hardware costs arise, since implementation in software is possible.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Claims
1 . Verfahren zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs (100), das die folgenden Schritte umfasst: 1 . A method of detecting directional structures on a windshield of a vehicle (100), comprising the steps of:
Durchführen (308) einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads (704; 804) angeordneten Bildpunkten eines Abbilds (402; 502; 602) wenigstens eines Teils der Scheibe (102), wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; und Carrying out (308) an evaluation of pixels of an image (402; 502; 602) of at least part of the slice (102) arranged along an evaluation path (704; 804), wherein a course of the evaluation path depends on an expected orientation of the directed structures on the Disc is; and
Erkennen (310) einer gerichteten Struktur (204) basierend auf der Bewertung. Detecting (310) a directed structure (204) based on the score.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , bei dem im Schritt des Durchführens (308) der Bewertung bestimmt wird, ob ein entlang des Auswertepfads (704; 804) angeordneter Bildpunkt eine Verunreinigung (104) eines durch den Bildpunkt repräsentierten Bereichs der Scheibe (102) darstellt. The method of claim 1, wherein, in the step of performing (308) the evaluation, it is determined whether a pixel disposed along the evaluation path (704; 804) represents an impurity (104) of a portion of the disc (102) represented by the pixel ,
3. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Durchführens einer weiteren Bewertung von entlang eines weiteren Pfads (804) angeordneten Bildpunkten des Abbilds der Scheibe (102), wobei ein Verlauf des weiteren Pfads näherungsweise senkrecht zu einem Verlauf des Auswertepfad (704; 804) ist, und bei dem im Schritt des Erkennens (310) die gerichtete Struktur (204) basierend auf der Bewertung und der weiteren Bewertung bestimmt wird. 3. The method according to claim 1, comprising a step of carrying out a further evaluation of pixels of the image of the pane arranged along a further path, wherein a profile of the further path is approximately perpendicular to a profile of the evaluation path 804), and wherein in the step of recognizing (310) the directional structure (204) is determined based on the score and the further score.
4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem beim Durchführen der Bewertung Beugungs- und/oder Spaltbeugungs- und/oder Brechungseffekte berücksichtigt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, are taken into account in performing the evaluation diffraction and / or gap diffraction and / or refraction effects.
5. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem es sich bei den gerichteten Strukturen um Kratzer oder Schlieren handelt oder die gerichteten Strukturen als solche klassifiziert werden. A method according to any one of the preceding claims, wherein the directional structures are scratches or streaks, or the directional structures are classified as such.
6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Ausdehnung, insbesondere die Dicke, und/oder die Orientierung der gerichteten Strukturen und/oder der Abstand und/oder Unterschiede der gerichteten Strukturen zwischen einander bestimmt wird. Expansion, in particular the thickness, and / or the orientation of the directed structures and / or the distance and / or differences of the directed structures between each other is determined.
7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Verlauf des Auswertepfads (704; 804) abhängig von einer Wischtrajektorie einer Wischkante (216) einer Wischeinrichtung (214) zum Wischen der Scheibe (102) ist. 7. Method according to one of the preceding claims, in which a profile of the evaluation path (704; 804) is dependent on a wipe trajectory of a wiping edge (216) of a wiper device (214) for wiping the disk (102).
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, welches einen Schritt des Ermitteins eines8. The method according to claim 7, which comprises a step of determining a
Zustands der Wischkante basierend auf einer Information über die gerichtete Struktur (204) umfasst. State of the wiper edge based on information about the directional structure (204).
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, mit einem Schritt des Durchführens einer nachfolgenden Bewertung von entlang des Auswertepfads (704; 804) angeordneten Bildpunkten eines nachfolgenden Abbilds (602) der Scheibe (102) und einem Schritt des Erkennens einer nachfolgenden gerichteten Struktur basierend auf der nachfolgenden Bewertung, und bei dem im Schritt des Ermitteins der Zustand der Wischkante (216) ferner basierend auf einer In- formation über die nachfolgende gerichtete Struktur durchgeführt wird. The method of claim 8, further comprising the step of performing a subsequent evaluation of pixels of a subsequent image (602) of the wafer (102) along the evaluation path (704; 804) and a step of recognizing a subsequent directed structure based on the following Evaluation, and in which, in the step of determining, the state of the wiping edge (216) is further performed based on information about the subsequent directional structure.
10. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Analysierens der Bildpunkte des Abbilds (402; 502; 602) der ScheibeA method according to any one of the preceding claims, comprising a step of analyzing the pixels of the image (402; 502; 602) of the disk
(102), um einen Beschlag auf einer Innenseite der Scheibe zu erkennen. (102) to detect fogging on an inside of the disc.
1 1 . Verfahren zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs (100), das die folgenden Schritte umfasst: 1 1. A method of detecting directional structures on a windshield of a vehicle (100), comprising the steps of:
Durchführen (308) einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads (704; 804) angeordneten Bildpunkten eines Abbilds (402; 502; 602) der Scheibe (102), wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; Performing (308) an evaluation of pixels of an image (402; 502; 602) of the slice arranged along an evaluation path (704; 804) (102), wherein a course of the evaluation path is dependent on an expected orientation of the directed structures on the disc;
Durchführen einer Bestimmung, ob ein entlang des Auswertepfads (704; 804) angeordneter Bildpunkt einen Lichtbeugungseffekt in einem durch den Bildpunkt repräsentierten Bereich der Scheibe (102) darstellt; und Making a determination as to whether a pixel disposed along the evaluation path (704; 804) represents a light diffraction effect in a region of the disc (102) represented by the pixel; and
Erkennen (310) einer gerichteten Struktur (204) basierend auf der Bewertung und der Bestimmung. Recognizing (310) a directed structure (204) based on the score and the determination.
12. Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs (100), mit folgenden Merkmalen: einer Durchführungseinrichtung (108) zum Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads (704; 804) angeordneten Bildpunkten eines Abbilds (402; 502; 602) der Scheibe (102), wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; und einer Erkennungseinrichtung (1 10) zum Erkennen einer gerichteten Struktur (204) basierend auf der Bewertung. 12. A device for detecting directional structures on a pane of a vehicle (100), comprising: a feedthrough device (108) for performing an evaluation of pixels of an image (402; 502; 602) arranged along an evaluation path (704; 804) the slice (102), wherein a course of the evaluation path is dependent on an expected orientation of the directed structures on the disc; and a recognizer (110) for detecting a directed structure (204) based on the score.
13. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wenn das Programm auf einem Informationssystem ausgeführt wird. 13. Computer program product with program code for carrying out the method according to one of claims 1 to 12, when the program is executed on an information system.
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