[发明专利]用于识别下雨的装置和利用摄像机识别下雨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及借助光源和摄像机探测在玻璃上的雨滴的装置和方法。

背景技术

在US 7,259,367 B2中建议借助一部摄像机进行下雨感知，它设定利用玻璃大面积照射摄像机视场角度的透视窗。该摄像机几乎聚焦到无穷远继而同时或用于驾驶员辅助功能。由于成像到远距区域上，所以雨滴仅以干扰形式在图像上可察觉到，这些雨滴通过对利用与像素周期同步脉动的或调制的光所拍摄的图像进行耗时费力的差值测量加以探测。

在WO 2012/092911 A1中描述了一种用于识别下雨的装置和方法。将一部摄像机设置在玻璃后，尤其是在车辆内设置在挡风玻璃后，并且聚焦到位于玻璃前的一个远距区域上。用于产生至少一束对准车窗玻璃光线的光源将所述至少一束光线如此对准玻璃，以致至少一束从玻璃外侧反射的光线作为外部光反射或外部反射显现到摄像机上。所述至少一束显现到摄像机上的光线或光反射的光量可以由摄像机进行测量。光源还可以附加地将所述至少一束光线如此对准玻璃，以致由玻璃内侧和外侧反射的光线作为至少两束在空间上分开的光线显现到摄像机上。此时，在摄像机上显现的、至少两束光线(外反射和内反射)的光量也可由摄像机测得。(直接)在摄像机上显现的、玻璃内侧反射的光线被用作参照信号，因为该光线的光量在玻璃外侧无论有无雨滴都保持恒定。

为了减小背景影响并且为了改善信噪比，建议在图像刷新频率的周期内对照射装置进行时间调制。

调制为100％时意味着图像被完全照射，而下一张图像未被照射。若两次拍摄之间的场景不变，则通过将这两副图像相减全面减小背景影响，以便仅保留由玻璃反射的光进行评估。

但在实际情况中，两次拍摄之间背景不会改变的理想假设出现的机会是有限的。在行驶中，尤其是转弯时，背景都或多或少地会发生大幅度改变，由此对背景影响的补偿就不足了。这会与实际的下雨信号发生叠加，由此可能导致对下雨信号的误判。为了避免错误地触发雨刮器，可给用于探测润湿挡风玻璃的阈值设定足够的公差，但这又不可避免地会造成相应的灵敏度降低。

在DE 602 04 567 T2中介绍了一种以叠加马赛克形式成像的下雨传感器。这种传感器含有一个用于通过第一波长的光线照射玻璃的照射装置，并且还有一个同时检测第一波长光线的照射图像以及由第二波长光线构成的环境图像，并能将这两种图像相互比较产生潮湿信号。一个红外线带通滤色镜的马赛克状或带状矩阵取代了红绿蓝(RGB)滤色镜。

发明内容

本发明的任务是克服现有技术中已知装置或方法的所述困难。

所述解决方案的出发点是使用带有滤色镜的图像传感器。拜耳模式极为普及，它使用绿色、红色、蓝色三原色作为滤色镜，按红色－绿色－绿色－蓝色这一已知的方式排列。在可见光波长范围内照射的优势在于，具有彩色分辨率的普通驾驶员辅助摄像机可对这个光谱范围全面检测，与此相反，红外光通常无法过滤用于优化彩色分辨率的普通红外吸收滤色镜，从而无法被这类驾驶员辅助摄像机探测到。

按照本发明的用于识别下雨的装置包括一个具有一个图像传感器和一些用于该图像传感器的以多个滤色镜原色的像素的滤色镜的摄像机，和一个用于产生第一滤色镜原色的单色光的光源，其中，摄像机和光源如此构造和设置，以致摄像机可以检测单色光的一个信号，光源利用该单色光照射玻璃。该单色光处于被第一滤色镜原色传送并被其他滤色镜原色阻隔的可见波长范围内。滤色镜原色优选在不同的可见光波长范围内。光源的光线在与第一滤色镜原色相符的波长范围内。这让传统的彩色分辨摄像机的应用成为可能。这类摄像机优选包括一个红外吸收滤色镜，以便让图像传感器不会检测到红外光。

这类摄像机和光源采用的设计和布置方法是，使摄像机可以检测到单色信号，利用该信号光源照射玻璃。此时，摄像机探测到的信号尤其与玻璃内侧或外侧和/或雨滴上反射和/或散射的光源单色光相关联。

所述摄像机优选设置在玻璃后，尤其是在车辆内，例如挡风玻璃后。

摄像机优选包括一个图像传感器，例如CCD或CMOS传感器，以及一个可将电磁辐射聚焦在图像传感器上的透镜。

有利的是，摄像机聚焦到无穷远或一个位于玻璃前的远距区域上。

用于产生单色光的光源将至少一束光以一种优选方式对准玻璃，使至少一束由玻璃外侧反射的光线(或对准窗玻璃的部分光线)显现到摄像机上，显现到摄像机上时，所述光线优选不会与由玻璃内侧反射在摄像机上的部分光线发生叠加。

光源可以是一个或多个发光二极管(LED)或光带。

由摄像机可以探测所述至少一束显现到摄像机上的单色光的照射反射。