TW466192B - Optical type automatic control system of automobile windshield wiper - Google Patents

Description

4 6 6 19 2 五、發明說明<1) 一種光學式汽車雨刷自動控制系统，此尤指一種可依 不同程度之雨量或稽風玻璃之清潔程度，自動的開啟雨刷 或適時噴出清潔水，以提供良好駕駛視野之汽車雨刷控制 系統者。 __ 按汽車雨刷乃車上之標準配備，而雨刷提供下雨或擋 風玻璃有污職時刷洗之用’然單就下雨而言，因應下雨量 之大小調節雨刷快慢間歇，當雨量成不規則變化時，駕駛 者需要時常調整雨刷的速度.，尤其是在雨量很小（毛毛雨 )或陣雨時’其可供選擇之雨刷速度仍不如人意（一般雨 刷快慢之速度大約只有三到四段），尤其是在鄰車或前車 快速驶過路面積水處瞬間’所ί間起之污水打在汽車擋風破 璃時’吾人往往還在不及反應的情況下，眼前的視野早已 一片模糊，待反應過來欲調快雨刷速度清除污水時，車子 已不知往前衝出多少距離？雖是短短的幾秒中，駕跛人卻 好像蒙著眼睛開車一般，其危險性已非吾人所能料想得 到。 本案發明人有鑑於上述習式雨刷系統使用上之缺失， 乃積極研究改良，經歷多次改革始有本案之創作，即本發

明利用一攝像器、一信號處理單元、一控制單元，配合汽 車雨刷系統及喷水系統所組成之光學式汽車雨刷自動控制 系統’可依車前影像適時啟動雨刷或喷水系統，以維護措 風玻璃视野之清晰者β 本發明之主要目的’係在於提供一種光學式汽車雨刷 自動控制系統，俾使雨刷可依擋風玻璃视野清晰程度及雨

第4頁 4 6 6 1 9 2 五、發明說明（2) 量大小之不同，而自動開啟並調整雨刷，且可適時提供喷 水增強清洗效果，以提供一種人性且自動化之駕駛環境。 以下茲就本發明之組成元件及其具體實施例配合圖示 詳細說明如后： “ 首先請參閱第一圖所示，係本發明系統方塊圖，主要 係由一攝像器（1 )、一信號處理單元（2 )及一控制單元 (3 ) ’配合汽車雨刷系統（4 )及脅水系統（5)所組成，其 中： 一攝像器（1 )，係泛指一般攝像鏡頭（11 )與影像感測 器（1 2)之組合； 一信號處理器（2)，係供相關之信號處理及計算等； 一控制單元（3)，係受信號處理器（2)之控制而驅動並 調整雨刷系統（4)及噴水系統（5); 藉由上述單元之组合，請參閱第一及二圖，將攝像器 (1)設於車上近擋風玻璃（F)之適當位置，並於雨刷糸統 (4)上設有.一控制單元（3)，而該攝像器（1)則令其焦距 (BT)調整於汽車擋風玻璃（F)上，由於擋風玻螭（jp)為透明 體’在鏡頭（11 )後面的影像感測器（1 2 )【係為C C D或C MOS..等】，所捕捉之影像絕大部份是來自擋風破蹲 (F)對邊的景物影像（C)，而這些景物影像（C)因距離的關 係’其成像（DT)無法聚焦而在感測器（12)上形成模翔之投 影’其影像強度的分佈非常平滑，從空間領域而言，其_ 鄰之兩像素間所感應的灰度值（gray va lue )【或稱像 彩】，這裏我們只討論黑白灰度值，即{ v | v == |

第5頁 4 ·6 619 2 五、發明說明⑼ Xij -Xii+] I > i = 1

2 . . M}很

X :灰度值 差 ,., J座標 V -兩相鄰之灰步 ，或者也可嗜其空久度A 兒具卫間領域灰度值的動差（M〇ment; ⑴p【E.m，k為參數， :相：於：焦影像而言會很…乂下我們所舉列的數是】^ 2 ，為一 P自動差，亦稱為變異數（Variance);而若以分 間頻域而t ’亦可說其空間頻域的錢較集中於低頻部』 份，而高頻部份很少。 由此可知（請參閱第三及四圖所示），當有雨點（F1) 落在擔風玻璃（F)上，其對邊影像（〇之光線透過雨點（F1) 時’受到不同角度的折射而投射在感測器（1 2 )上（因雨點 是透明弧狀的），某些影像成份會有聚焦之效果，而感測 器（12)上灰度值的變異數（Variance)便會相對增加，而 雨滴越密聚焦的成份越多，其變異數（Variance)就越 大我們將其流程並代入運算公式如下： 【流程】 1 . 擷取像素值（即取xu之灰度值）

計算灰度平均值X

第6頁 4 6619 2 五 '發明說明<4) 1 Ν Μ X為平均灰度值--Σ Σ Xh. NM i = 1 j = 1

3 *計算取變異數值D 1 Ν Μ D 二 Ε[Χ-Ε(Χ)]2 = - Σ Σ (XirX)2 MM i:l j-l D為變異數值（Variance)

Xu為在座標ij的像素（pixel)之灰度值 i j為感測器上之一像素座標

4 · 判斷變異數值D是否大於臨界值B 現在我們就可以變異數值D作為擋風玻璃（F)污穢程 度及透明度判斷之參數，並另内定一臨界值（Threshold )B，或讓駕駛者依自己喜好而調整臨界值B，當變異數 值D (Variance)大於臨界值B時，即表示雨點密度過

第7頁 4 6 6 1 9 2 五、發明說明（5) 高’從駕駛者的角度來看，就表示擒風玻璃太過模糊了， 控制單元（3 )便驅動雨刷系統（4 )執行刷雨的動.作，而變異 數值D其值增加的速度亦反應雨刷的刷雨速度【即變異數 值D其值增速越大其雨刷刷雨的速度越快，反之亦同】、 而變異數值D小於或等於臨界值B值時，便令雨刷停止動 作。 在上述例子中我們只考慮乾淨透明的雨滴，若是再考 慮到別附著在玻璃上的雨水其污濁情形，則污濁的水滴單 靠雨刷刷雨的動作’並無法把擋風玻璃（F )清除乾淨，必 須依賴喷水系統（5 )合力作動.，所以我們假設攝像器（1)是 裝於車内’而車内之亮度是低於車外（事實上也是如此 )，當雨滴（F1 )為乾淨透明時，雖然因雨滴（Fi)之增加而 增加 其變異數值D，但其平均灰度值X是不變的，因為總投 射在感測器（1 2 )上之光能不變，但若為污濁的水滴，會由 於其遮光性而使投射進來之光能量減少，雖然水滴有反射 效果’但實際上車内之亮度較暗’故反射值增加量遠小於 折=值之減少量，如果我們將攝像器（1)取得之景像劃分' 成若干區塊，對每一區塊個別求其灰度變異數;[)及灰度平 均值又’當某些區塊變異數值D大於臨界值B，而其平均 灰度值X亦同時下降了 &值，比較其他變異數值D無明顯

五、發明說明（6> 增加之區塊，其平均灰度值X亦無明顯下降時便可判定 落在擋風玻璃上的為污水，此時控制單元（3 )便啟動喷水 系統（5 )及雨刷系統（4 )，並可藉由上述之判斷動作監督刷 洗成果，以決定是否完成刷洗動作（亦可避免因天暗而誤 判之產生）。 現在我們將其公式說明如下（請參閱第五圖所示 1 k + N χκι = —— Σ NM i=k Κ, 1表示：區塊座標

1 k+N k+M

Dkl= -Σ Σ NM i = k i : 1 根據上述公式算出灰度變異數值D之值 1·當變異數值D其值大於臨界值b時

第9頁 4 6 6 i s 2 '---------—— ------------- 五'發明說明（7) (1)當rkl <Ykl - a之條件成立時（表示記憶體内前 時間之Ikl，a表示臨界值），擋風玻璃（F)污濁擇度 以達需利用雨刷係統（4 )配合喷水系統（5 )作動，於 疋控制單元（3)驅動雨刷系統（4)，喷水系統（5)作動； (2 )當所有Xkl <Yki -a之條件都不成立時，即所有

Xh 2 Ykl-a表示擋風玻璃上之水滴並無污濁現 此時控制單凡（3 ；)只需驅動雨刷系統（4)作動。 2 ’當D > B之條件不成立時，印d ^ b、所有 L<lTkl-a此時因擋風玻璃之視野良好，雨刷系疵、 噴水系統不須作動

466192 五、發明說明⑼ 上所述，本發明m 的清潔度，並適時的啟動嘖f單之公式判斷其擋風玻璃 動噴水或雨刷系統，以刷洗擋風玻 璃上的污垢’ A可因應雨量之大小而自動調整雨刷的速- 度’以避免駕駛者必需不斷的開關雨刷，因此本發明堪稱 車界一大突破，特具顯著進步效益者。 <重要圖號說明> 攝像器（1) 影像感測器（12) 一控制單元（3) 噴水系統（5 ) 擋風玻璃（A) 焦距（BT) 成像（DT) 臨界值（Threshe 1 ο 1 ) 攝像鏡頭（11) 一信號處理單元（2) 雨刷系統（4 ) 景物影像（C) 雨點（AI) 變異數值（Vfrifnce)D <圖示說明〉 第一圖，係本發明之系統方塊圖。 第二圖，係本發明之具體實施例示意圖一。 第三圖，係本發明之具體實施例示意圖二。 第四圖，係本發明作動流程圖一。 第五圖，係本發明作動流程圖二。

Claims (1)

1. 466192 六、申請專利範圍 1 · 一種光學式汽車雨刷自動控制系統，主要係由 一攝像器、一信號處理單元及一控制單元’ S己.合汽車雨刷 系統及噴水系統所組成’其特徵在於： - 利用攝像器取得需求影像，並藉其由該影像之顯現狀 況，經由運算公式以取得一可供判斷擋風玻璃污穢程度之 數值’而供研判驅動相關配合設備（雨刷或喷水系統）之 作動者。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之「一種光學式汽車 雨刷自動控制系統」1其中該攝像器係裝設於汽車近^ 玻璃之適當處。 氧 d 如申請專利範圍第1項所述之「一種光學 ::自=控制系統」，"經由該運算公式所計算：2異 (Ε» )大於臨界值（B )時啟動雨刷系統啟動。、 4，如申請專利範圍第3項所述之「一 雨刷自動和制备絲 ,^ 裡丸子式 >飞車 制系統」其中，變異數值（D )大於臨界值 (B )且瓦〆I! _a時雨刷及噴水系統同時啟動。 5 ·如申請專利範圍第述 「一 雨刷自動控制糸砩 種光學式汽車 若干制系統」，其中該攝像器取得之影像可劃分為 區棟，以求取平均灰度值5Tkl。