WO2015165448A1 - Vorrichtung zum erkennen von niederschlag für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zum erkennen von niederschlag für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2015165448A1
WO2015165448A1 PCT/DE2015/200212 DE2015200212W WO2015165448A1 WO 2015165448 A1 WO2015165448 A1 WO 2015165448A1 DE 2015200212 W DE2015200212 W DE 2015200212W WO 2015165448 A1 WO2015165448 A1 WO 2015165448A1
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motor vehicle
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color space
surroundings
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PCT/DE2015/200212
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Christopher Kosubek
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Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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    • B60S1/0833—Optical rain sensor
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    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G06V10/56—Extraction of image or video features relating to colour

Definitions

  • the present invention relates to a rain sensor for a motor vehicle.
  • the present invention relates to an apparatus and a method for detecting precipitation for a motor vehicle.
  • Motor vehicles are difficult to recognize in the camera image of a built-in motor vehicle optical camera due to the focus of the long-range.
  • a first aspect of the invention relates to a device for detecting precipitation for a motor vehicle.
  • the device comprises: a camera device which is arranged behind a pane and which is designed to display a first image of the surroundings of the motor vehicle and a second image of the surroundings of the surroundings of the first image temporally following
  • Motor vehicle record and an evaluation device which is designed to determine a change in brightness in at least one subregion of the second image based on a comparison of the first image with the second image and to detect precipitation adhering to the disk based on the determined brightness change.
  • At least two temporally successive images of the surroundings of the motor vehicle are taken by the camera device.
  • a method for detecting precipitation for a motor vehicle comprises the following steps: taking a first image of the surroundings of the motor vehicle and a second image temporally following the first image with the aid of a camera device; Determining a brightness change in at least a portion of the second image based on comparing the first image with the second image; and detecting the precipitate adhering to the disc based on the determined brightness change.
  • the present invention is characterized by the fact that raindrop detection can be carried out directly from the recorded camera image, ie passively or without an additional illumination source.
  • the method of the present invention utilizes the effect of the brightness increases that are caused by drops on the windshield. These brightness and intensity increases are distributed almost uniformly on all pixels of the recorded image.
  • the idea underlying the present invention lies in the separation of the brightness and color changes in the
  • This separation of the brightness changes from the color changes advantageously enables raindrops and moving background objects to be separated in image analysis.
  • Another advantage of the present invention is the raindrop recognition derived directly from the image. According to the present invention, lighting is the
  • Another advantage of the present invention is that the detection area used for rain detection is increased many times.
  • a core idea of the present invention can be seen in modeling a raindrop as a lens on the windshield. This lens bundles the light from a lens covered by the lens
  • Partial area where the focused light falls on the camera and causes the brightness or intensity increases.
  • the raindrops primarily cause a change in brightness (dL *), but also the color change (da *, db *) is considered to find out whether there is also a color change in addition to the brightness change caused by the raindrop.
  • the subregion in the image is marked as a colored background object and discarded as a possible drop, since the color change does not correspond to the drop model. Ie. A coincident brightness and color change has another cause and does not correspond to any one on the
  • Windshield deposited raindrops Windshield deposited raindrops.
  • the consideration of the color change is used to verify the drop model if there is no color change in the partial area, or to discard if there is a color change in the partial area.
  • the camera device can be designed as an infrared camera or another camera.
  • the camera device can also be designed to record a plurality of images, a video and / or an image sequence of the surroundings of the vehicle.
  • Under the environment of the vehicle for example, an area of the environment of the vehicle, which lies in the direction of travel of the vehicle can be understood.
  • the camera device can be understood, for example, as a camera for traffic sign recognition or blind spot monitoring or a camera of another driver assistance system.
  • a digital signal processor English, digital signal processor, DSP, understood, which is adapted to a
  • the invention provides that the camera device has a color-sensitive area sensor.
  • color-sensitive here means that the
  • Surface sensor has a spectral resolution, which characterizes a number of spectral channels, such as red, green, blue, of the sensor.
  • a surface sensor a CCD sensor or a CMOS sensor can be used.
  • the color-sensitive area sensor a Bayer matrix or a having another color filter arrangement.
  • the evaluation device is designed to perform a color space transformation of the first image and the second image before comparing the first image with the second image and then to the transformed first image with the transformed second image to compare.
  • the invention provides for the evaluation device to be designed as the color space transformation
  • the invention provides that the evaluation device is designed to change the brightness in the at least one subregion of the second image on the basis of a
  • viewing the color change allows discarding the drop model if there is a color change in the portion.
  • the invention provides that the camera device is designed to receive a third image of the surroundings of the motor vehicle.
  • the invention provides that the evaluation device is designed to check or confirm the determined brightness change in at least one subregion of the second image on the basis of the third image.
  • Implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features of the invention described above or below with respect to the exemplary embodiments.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus for
  • Fig. 2b is a schematic representation of a
  • Fig. 3a a of a camera device of the device
  • Fig. 3b shows a camera device of the device
  • 4a shows an image of the surroundings of the motor vehicle taken by a camera device of the device, for explanation of the explanation of the invention
  • Fig. 4b shows a camera device of the device
  • 5a shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle after a color space transformation to explain the invention
  • Fig. 5b is a representation of a color component of an image of the environment of the motor vehicle after a
  • 5c shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle after a color space transformation in order to explain the invention
  • 6a shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle after a color space transformation in order to explain the invention
  • 6b shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle after a color space transformation in order to explain the invention
  • Fig. 6c is a representation of a color component of an image of the environment of the motor vehicle after a color space transformation to explain the invention. Detailed description of embodiments
  • precipitation can refer to any form of rain or water that falls to the earth after condensation of water vapor due to gravity.
  • precipitation includes, for example, rain or liquid precipitation, dust and aerosols that have risen into the atmosphere and on the windshield as quasi-transparent, because outside the depth of field of the camera, deposit or precipitate.
  • solid precipitate for. As hail, sleet or snow, be included, which occurs mixed with rain or liquid only after the decline on the windshield.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for detecting liquid precipitate for a motor vehicle according to an embodiment of the invention.
  • a device 100 for detecting liquid precipitation for a motor vehicle comprises, for example, a camera device 10 arranged behind a pane and an evaluation device 20 coupled to the camera device 10.
  • the camera device 10 may be designed to have a first image of the surroundings of the motor vehicle and a first image temporally following second image of the surroundings of the motor vehicle record.
  • the camera device 10 is designed to record images of the surroundings of the motor vehicle within a specific image angle which defines the field of view 11.
  • the evaluation device 20 may be designed to change the brightness in at least one of the first image and the second image based on a comparison of the first image
  • the evaluation device 20 can also be realized in the form of an application-specific integrated circuit or in the form of a "Field Programmable Gate Array” (FPGA), ie, for example in the form of an integrated circuit (IC) of digital technology into which a logic circuit is programmed
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • IC integrated circuit
  • the English name can be translated as: in the (application) field programmable (logic) gate arrangement.
  • FIG. 2a shows a method for detecting liquid precipitation for a motor vehicle.
  • the method for detecting liquid precipitation comprises the following steps: A first image of the environment of the motor vehicle and a second image temporally following the first image with the aid of a camera device are taken as a first step of the method. As a second step of the method, a determination S2 of a brightness change takes place in at least a partial area of the second image based on a comparison of the first image with the second image.
  • a detection S3 of the liquid precipitate adhering to the pane takes place on the basis of the ascertained change in brightness.
  • FIG. 2b shows a schematic representation of a
  • a first image II and a second image 12 are taken by the chamber device 10, wherein the second image 12 was taken in time to the first image II.
  • a first functional block S21 a first functional block S21
  • Color space transformation for example in the form of a
  • FIG. 3 a shows an image of the surroundings of the motor vehicle taken by a camera device of the device to explain the invention.
  • the image shown in FIG. 3a is a first image of the surroundings of the motor vehicle.
  • the first image has a partial region 5, three raindrops falling down from above, but not yet falling down on the windshield in FIGS. 3a and 3b.
  • FIG. 3b shows an image of the surroundings of the motor vehicle taken by a camera device of the device to explain the invention.
  • the image shown in FIG. 3b is a second image of the surroundings of the motor vehicle.
  • the second image has a subregion 5.
  • FIG. 4a shows an image of the surroundings of the motor vehicle taken by a camera device of the device, for explanation of the explanation of the invention.
  • the image shown in FIG. 4a is a first image of the surroundings of the motor vehicle.
  • the first image has a subregion 5.
  • FIG. 4b shows an image of the surroundings of the motor vehicle taken by a camera device of the device for explaining the invention.
  • FIG. 4b shows a raindrop adhering to the windshield.
  • Figures 3a and 3b and 4a and 4b show two independent events: Figures 3a and 3b show only background change by moving objects, such as an opening barrier of a parking garage or a railroad crossing without raindrops.
  • FIG. 5a shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle according to FIG.
  • FIG. 5a shows a dL * channel of the first image as shown in FIGS. 3a and 3b.
  • the absolute difference between the transform (LI *) of the first image of Figure 3a and the transform (L2 *) of the second image of Figure 3b is shown.
  • dL *
  • FIG. 5b shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle according to FIG.
  • FIG. 5b shows a da * channel of the first image as shown in FIGS. 3a and 3b.
  • FIG. 5 c shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle according to FIG.
  • FIG. 5c shows a db * channel of the first image as shown in FIGS. 3a and 3b.
  • FIG. 6a shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle according to FIG.
  • FIG. 6a shows a dL * channel of the second image as shown in FIGS. 4a and 4b.
  • FIG. 6b shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle according to FIG.
  • FIG. 6b shows a da * channel of the second image, as shown in FIGS. 4a and 4b.
  • FIG. 6c shows a representation of a color component of an image of the surroundings of the motor vehicle according to FIG.
  • FIG. 6c shows a db * channel of the second image as shown in FIGS. 4a and 4b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von Niederschlag für ein Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine hinter einer Scheibe angeordnete Kameraeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs und ein dem ersten Abbild zeitlich folgendes zweites Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs aufzunehmen; und eine Auswertungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu ermitteln und anhand der ermittelten Helligkeitsänderung auf der Scheibe anhaftenden Niederschlag zu erfassen.

Description

Vorrichtung zum Erkennen von Niederschlag für ein Kraftfahrzeug
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regensensor für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von Niederschlag für ein Kraftfahrzeug.
Technischer Hintergrund
Objekte oder Partikel auf der Windschutzscheibe eines
Kraftfahrzeuges sind aufgrund der Fokussierung des Fernbereichs nur schwer im Kamerabild einer im Kraftfahrzeug verbauten optischen Kamera zu erkennen.
Ein auf der Windschutzscheibe anhaftender Regentropfen mit nahezu transparenten Eigenschaften kann demnach aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild kaum mittels Bildverarbeitung extrahiert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, die Effizienz einer Niederschlags- oder Regenerkennung für das Kraftfahrzeug zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen
Ansprüche gelöst . Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen . Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Niederschlag für ein Kraftfahrzeug.
Die Vorrichtung umfasst: eine hinter einer Scheibe angeordnete Kameraeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs und ein dem ersten Abbild zeitlich folgendes zweites Abbild der Umgebung des
Kraftfahrzeugs aufzunehmen; und eine Auswertungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu ermitteln und anhand der ermittelten Helligkeitsänderung auf der Scheibe anhaftenden Niederschlag zu erfassen.
In anderen Worten ausgedrückt, werden von der Kameraeinrichtung mindestens zwei zeitlich aufeinander folgende Abbildungen der Umgebung des Kraftfahrzeuges aufgenommen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erkennen von Niederschlag für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Aufnehmen eines ersten Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeugs und eines dem ersten Abbild zeitlich folgenden zweiten Abbild mit Hilfe von einer Kameraeinrichtung; Ermitteln einer Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild; und Erfassen des auf der Scheibe anhaftenden Niederschlags anhand der ermittelten Helligkeitsänderung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch aus, dass eine Regentropfenerkennung direkt aus dem aufgenommenen Kamerabild, d.h. passiv oder ohne eine zusätzliche Beleuchtungsquelle vorgenommen werden kann.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet den Effekt der auftretenden Helligkeits- bzw. Intensitätserhöhungen, welche durch Tropfen auf der Windschutzscheibe verursacht werden. Diese Helligkeits- bzw. Intensitätserhöhungen sind auf allen Pixel des aufgenommenen Abbildes nahezu gleichmäßig verteilt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt in der Trennung der Helligkeits- und Farbänderungen im
aufgenommenen Abbild. Diese Trennung der Helligkeitsänderungen von den Farbänderungen ermöglicht vorteilhaft, dass Regentropfen und sich bewegende Hintergrundobjekte bei der Bildanalyse voneinander getrennt werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die direkt aus dem Bild ableitbare Regentropfenerkennung. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Beleuchtung der
Windschutzscheibe etwa mittels Leuchtdioden, kurz LED von englisch light-emitting diode, dt. Licht-emittierende Diode, auch Lumineszenz-Diode, oder einer sonstigen zusätzlichen Lichtquelle nicht erforderlich.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Detektionsfläche, welche zur Regenerkennung verwendet wird, um ein Vielfaches erhöht wird.
Mit anderen Worten kann ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, dass ein Regentropfen als eine Linse auf der Windschutzscheibe modelliert wird. Diese Linse bündelt das Licht aus einem durch die Linse abgedeckten
Teilbereich, wobei das gebündelte Licht auf die Kamera fällt und die Helligkeits- bzw. Intensitätserhöhungen verursacht.
Daher ist es möglich, nur die Helligkeitsänderung innerhalb dieses Teilbereiches zu ermitteln und etwaige Farbwechsel oder Farbänderungen in diesem Bereich zu ignorieren.
Die Regentropfen verursachen primär eine Helligkeitsänderung (dL*), jedoch wird auch die Farbänderung (da*, db*) betrachtet, um herauszufinden, ob neben der durch den Regentropfen verursachten Helligkeitsänderung auch noch eine Farbänderung vorliegt .
Falls ja, so wird der Teilbereich in dem Abbild als farbiges Hintergrundobjekt markiert und als möglicher Tropfen verworfen, da die Farbänderung nicht dem Tropfenmodell entspricht. D. h. eine koinzident auftretende Helligkeits- und Farbänderung hat eine andere Ursache und entspricht keinem auf der
Windschutzscheibe abgeschiedenen Regentropfen.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Betrachtung der Farbänderung dazu genutzt, das Tropfenmodell zu verifizieren, falls keine Farbänderung in dem Teilbereich vorliegt, oder zu verwerfen, falls eine Farbänderung in dem Teilbereich vorliegt.
Unter dem Fahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen verstanden werden. Die Kameraeinrichtung kann als Infrarotkamera oder eine sonstige Kamera ausgeführt sein. Die Kameraeinrichtung kann ferner dazu ausgeführt sein, mehrere Bilder, ein Video und/oder eine Bildfolge der Umgebung des Fahrzeuges aufzunehmen. Unter der Umgebung des Fahrzeuges kann beispielsweise ein Bereich der Umgebung des Fahrzeuges, der in Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegt, verstanden werden. Unter der Kameraeinrichtung kann beispielsweise eine Kamera zur Verkehrszeichenerkennung oder zur Totwinkel-Überwachung oder eine Kamera eines sonstigen Fahrerassistenzsystems verstanden werden . Unter der Auswertungseinrichtung kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor, engl, digital signal processor, DSP, verstanden werden, welcher dazu ausgebildet ist, eine
kontinuierlichen Bearbeitung von digitalen Signalen z. B. Audio¬ oder Videosignale zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung einen farbempfindlichen Flächensensor aufweist. Der Begriff „farbempfindlich" bedeutet hierbei, dass der
Flächensensor eine spektrale Auflösung aufweist, welche eine Anzahl der Spektralkanäle, etwa rot, grün, blau, des Sensors charakterisiert. Als Flächensensor kann ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor verwendet werden.
Dadurch kann vorteilhaft ermöglicht werden, dass eine breite spektrale Empfindlichkeit erreicht wird, ebenso wie ein hoher Dynamikumfang (also die Fähigkeit, gleichzeitig sehr
lichtschwache und sehr helle Bereiche eines Bildes zu erfassen) und die Bildinformationen digital anfallen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der farbempfindliche Flächensensor eine Bayer-Matrix oder eine sonstige Farbfilteranordnung aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgelegt ist, vor dem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine Farbraumtransformation des ersten Abbildes und des zweiten Abbildes durchzuführen und anschließend das transformierte erste Abbild mit dem transformierten zweiten Abbild zu vergleichen.
Dies erlaubt auf einfache Weise, eine Differenzierung von Farbmodell und Farbraum vorzunehmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgelegt ist, als die Farbraumtransformation eine
Transformation in einen L*a*b*-Farbraum oder in einen
LCh-Farbraum oder in einen sonstigen Farbraum vorzunehmen.
Dies erlaubt auf einfache Weise, eine Angleichung der
Farbabstände im Farbraum an die Wahrnehmung vorzunehmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgelegt ist, die Helligkeitsänderung in dem zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes anhand eines
Nichtvorhandenseins einer Farbvalenzänderung in dem zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu verifizieren.
Vorteilhaft erlaubt die Betrachtung der Farbänderung, das Tropfenmodell zu verwerfen, falls eine Farbänderung in dem Teilbereich vorliegt. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung dazu ausgelegt ist, ein drittes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs aufzunehmen .
Dies erhöht vorteilhaft das zeitliche Auflösungsvermögen der Niederschlagserfassung und die Detektionsschwelle der
Vorrichtung im Hinblick auf die geringste überhaupt erfassbare Niederschlagsintentsität .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand des dritten Abbildes die ermittelte Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu überprüfen bzw. zu bestätigen.
Dies erhöht vorteilhaft die Zuverlässigkeit, d.h. die formale Genauigkeit bzw. die Verlässlichkeit der Messungen der
Vorrichtung und hilft Messfehler bzw. Messabweichungen zu vermeiden .
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und
Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung .
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise
maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Erkennen von flüssigem Niederschlag für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung; eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Erkennen von flüssigem Niederschlag für ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2b eine schematische Darstellung eines
Funktionsblockdiagramms eines Verfahrens zum Erkennen von flüssigem Niederschlag gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3a ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung
aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 3b ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung
aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung der Erfindung; Fig. 4a ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 4b ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung
aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung zur Erläuterung der Erfindung; Fig. 5a eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 5b eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 5c eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 6a eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 6b eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung; und
Fig. 6c eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung. Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist .
Mit dem Begriff „Niederschlag" kann jegliche Form von Regen oder Wasser, das nach Kondensation von Wasserdampf infolge der Schwerkraft auf die Erde fällt.
Der Begriff „Niederschlag" umfasst beispielsweise auch Regen oder flüssigen Niederschlag, auch Staub und Aerosole, die in die Atmosphäre aufgestiegen sind und sich auf der Windschutzscheibe als quasi transparent, da außerhalb des Schärfetiefenbereichs der Kamera, abscheiden oder niederschlagen.
Ferner kann auch fester Niederschlag, z. B. Hagel, Graupel oder Schnee, umfasst sein, welcher gemischt mit Regen auftritt oder erst nach dem Niedergang auf die Windschutzscheibe flüssig wird.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erkennen von flüssigem Niederschlag für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Eine Vorrichtung 100 zum Erkennen von flüssigem Niederschlag für ein Kraftfahrzeug umfasst beispielsweise eine hinter einer Scheibe angeordnete Kameraeinrichtung 10 und eine mit der Kameraeinrichtung 10 gekoppelte Auswertungseinrichtung 20.
Die Kameraeinrichtung 10 kann dazu ausgelegt sein, ein erstes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs und ein dem ersten Abbild zeitlich folgendes zweites Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs aufzunehmen.
Die Kameraeinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, innerhalb eines bestimmten Bildwinkels, welcher das Sichtfeld 11 definiert, Abbilder der Umgebung des Kraftfahrzeugs aufzunehmen.
Die Auswertungseinrichtung 20 kann dazu ausgelegt sein, basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine Helligkeitsänderung in zumindest einem
Teilbereich des zweiten Abbildes zu ermitteln und anhand der ermittelten Helligkeitsänderung auf der Scheibe anhaftenden, flüssigen Niederschlag zu erfassen. Ferner kann die Auswertungseinrichtung 20 auch in der Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung oder in der Form eines „Field Programmable Gate Array" (FPGA) realisiert werden, d.h. beispielsweise in der Form eines integrierten Schaltkreises (IC) der Digitaltechnik, in den eine logische Schaltung programmiert werden kann. Die englische Bezeichnung kann übersetzt werden als: im (Anwendungs-) Feld programmierbare (Logik-) Gatter-Anordnung.
Die Figur 2a zeigt ein Verfahren zum Erkennen von flüssigem Niederschlag für ein Kraftfahrzeug.
Das Verfahren zum Erkennen von flüssigem Niederschlag umfasst folgende Schritte: Als ein erster Schritt des Verfahrens erfolgt ein Aufnehmen Sl eines ersten Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeugs und eines dem ersten Abbild zeitlich folgenden zweiten Abbild mit Hilfe von einer Kameraeinrichtung. Als ein zweiter Schritt des Verfahrens erfolgt ein Ermitteln S2 einer Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild.
Als ein dritter Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erfassen S3 des auf der Scheibe anhaftenden, flüssigen Niederschlags anhand der ermittelten Helligkeitsänderung.
Die Figur 2b zeigt eine schematische Darstellung eines
Funktionsblockdiagramms eines Verfahrens zum Erkennen von flüssigem Niederschlag gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Ein erstes Abbild II und ein zweites Abbild 12 werden von der Kammereinrichtung 10 aufgenommen, wobei das zweite Abbild 12 zeitlich nachfolgend zu dem ersten Abbild II aufgenommen wurde. In einem ersten Funktionsblock S21 erfolgt eine
Farbraumtransformation, beispielsweise in Form einer
Transformation in einen L*a*b*-Farbraum oder in einen
LCh-Farbraum oder in einen sonstigen Farbraum. In einem zweiten Funktionsblock S22 erfolgt eine Trennung der Abbilder in Farbraumkomponenten, beispielsweise in einen dL* Kanal, in einen da* Kanal und in einen db* Kanal im Falle einer Transformation in den L*a*b*-Farbraum. Eine Darstellung oder Bildanalyse des dL* Kanals erfolgt in einem Funktionsblock S31, eine Darstellung oder Bildanalyse des da* Kanals in einem Funktionsblock S32 und eine Darstellung oder Bildanalyse des db* Kanals in einem Funktionsblock S33. Figur 3a zeigt ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung der Erfindung.
Das in der Figur 3a dargestellte Abbild ist ein erstes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges. Das erste Abbild weist einen Teilbereich 5 auf, wobei von oben kommend drei Regentropfen herunter fallen, aber in den Figuren 3a und 3b noch nicht auf der Windschutzscheibe niedergegangen sind.
Figur 3b zeigt ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung der Erfindung.
Das in der Figur 3b dargestellte Abbild ist ein zweites Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges. Das zweite Abbild weist einen Teilbereich 5 auf. In den Ausführungsbeispielen der Abbildungen 3a und 3b ist auf der Windschutzscheibe kein Regentropfen vorhanden.
Diese Ausführungsbeispiele dienen zur Veranschaulichung der Farbänderungen, die durch bewegte Objekte (hier: Schranke bewegt sich nach oben) in allen drei Kanälen (dL*, da* und db*) dargestellt werden. Der Regentropfen, wie in den
Ausführungsbeispielen der Figuren 4a und 4b dargestellt, hingegen, wird durch die alleinige Helligkeitsänderung nur im dL* bemerkbar . Figur 4a zeigt ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung zur Erläuterung der Erfindung. Das in der Figur 4a dargestellte Abbild ist ein erstes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges. Das erste Abbild weist einen Teilbereich 5 auf. Figur 4b zeigt ein von einer Kameraeinrichtung der Vorrichtung aufgenommenes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeuges zur Erläuterung zur Erläuterung der Erfindung.
Das in der Figur 4b dargestellte Abbild zeigt einen an der Windschutzscheibe anhaftenden Regentropfen.
Die Figuren 3a und 3b bzw. 4a und 4b zeigen zwei voneinander unabhängige Ereignisse: Die Figuren 3a und 3b zeigen nur Hintergrundänderung durch sich bewegende Objekte, etwa eine sich öffnende Schranke eines Parkhauses oder eines Bahnüberganges ohne Regentropfen.
Die Figuren 4a und 4b zeigen im Gegensatz hierzu keine
Hintergrundänderung, d.h. keine sich bewegende Objekte, jedoch trifft in dem Zeitversatz zwischen den Figuren 4a und 4b ein Regentropfen in den Sichtbereich der Kamera, etwa beispielsweise auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges. Die Figur 5a zeigt eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung.
Die Figur 5a zeigt einen dL* Kanal des ersten Abbildes wie in der Figur 3a und 3b dargestellt. Es wird hier die absolute Differenz zwischen der Transformierten (LI*) des ersten Abbildes der Figur 3a und der Transformierten (L2*) des zweiten Abbildes der Figur 3b dargestellt. Kurz : dL* = | LI* - L2* | .
Das Gleiche gilt für a* und b* : da* = I al* - a2* | . db* = |bl* - b2* | . Die Figur 5b zeigt eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung.
Die Figur 5b zeigt einen da* Kanal des ersten Abbildes wie in der Figuren 3a und 3b dargestellt.
Die Figur 5c zeigt eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung.
Die Figur 5c zeigt einen db* Kanal des ersten Abbildes wie in der Figur 3a und 3b dargestellt.
Die Figur 6a zeigt eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung.
Die Figur 6a zeigt einen dL* Kanal des zweiten Abbildes wie in der Figur 4a und 4b dargestellt.
Die Figur 6b zeigt eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung. Die Figur 6b zeigt einen da* Kanal des zweiten Abbildes, wie in den Figuren 4a und 4b dargestellt. Die Figur 6c zeigt eine Darstellung einer Farbkomponente eines Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeuges nach einer
Farbraumtransformation zur Erläuterung der Erfindung.
Die Figur 6c zeigt einen db* Kanal des zweiten Abbildes wie in den Figuren 4a und 4b dargestellt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erkennen von Niederschlag für ein
Kraftfahrzeug, die Vorrichtung umfassend:
- eine hinter einer Scheibe angeordnete Kameraeinrichtung (10), welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs und ein dem ersten Abbild zeitlich folgendes zweites Abbild der Umgebung des
Kraftfahrzeugs aufzunehmen; und
- eine Auswertungseinrichtung (20), welche dazu ausgelegt ist, basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu ermitteln und anhand der ermittelten Helligkeitsänderung auf der Scheibe anhaftenden Niederschlag zu erfassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kameraeinrichtung (10) einen farbempfindlichen Flächensensor aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der farbempfindliche Flächensensor eine Bayer-Matrix oder eine sonstige
Farbfilteranordnung aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, vor dem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine Farbraumtransformation des ersten Abbildes und des zweiten Abbildes durchzuführen und anschließend das transformierte erste Abbild mit dem transformierten zweiten Abbild zu vergleichen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die
Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, als die
Farbraumtransformation eine Transformation in einen
L*a*b*-Farbraum oder in einen LCh-Farbraum oder in einen sonstigen Farbraum vorzunehmen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, die
Helligkeitsänderung in dem zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes anhand eines Nichtvorhandenseins einer
Farbvalenzänderung in dem zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu verifizieren.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kameraeinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, ein drittes Abbild der Umgebung des Kraftfahrzeugs aufzunehmen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die
Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, anhand des dritten Abbildes die ermittelte Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes zu bestätigen.
9. Verfahren zum Erkennen von Niederschlag für ein
Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Aufnehmen (Sl) eines ersten Abbildes der Umgebung des Kraftfahrzeugs und eines dem ersten Abbild zeitlich folgenden zweiten Abbild mit Hilfe von einer
Kameraeinrichtung (10); - Ermitteln (S2) einer Helligkeitsänderung in zumindest einem Teilbereich des zweiten Abbildes basierend auf einem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild; und - Erfassen (S3) des auf der Scheibe anhaftenden
Niederschlags anhand der ermittelten Helligkeitsänderung.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Vergleichen des ersten Abbildes mit dem zweiten Abbild eine
Farbraumtransformation des ersten Abbildes und des zweiten
Abbildes durchgeführt wird und anschließend das transformierte erste Abbild mit dem transformierten zweiten Abbild verglichen wird .
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