DE10322010A1

DE10322010A1 - Bilderkennungssystem zum Erfassen einer Niederschlagsmenge

Info

Publication number: DE10322010A1
Application number: DE2003122010
Authority: DE
Inventors: Mark-Tell Dr. Schneider
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bilderkennungssystem zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeuges, umfassend: DOLLAR A - eine im Kraftfahrzeug angeordnete Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Bereiches der Scheibe, DOLLAR A - eine Bildverarbeitungseinheit zur Bestimmung der Niederschlagsmenge aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist ein vorgegebener Bereich einer Oberfläche des Kraftfahrzeugs mit der Kamera durch die Scheibe erfassbar, welcher als definierter Hintergrund für die Aufnahme des Bildes und zur Bestimmung der Niederschlagsmenge durch die Bildverarbeitungseinheit dient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bilderkennungssystem zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs, mit einer im Kraftfahrzeug angeordnete Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Bereiches der Scheibe und einer Bildverarbeitungseinheit zur Bestimmung der Niederschlagsmenge aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild.

Aus der EP 0 832 798 B1 ist ein Bilderkennungssystem zum Erfassen von Flüssigkeitstropfen bekannt, die auf einer Oberfläche eines transparenten Elements abgeschieden sind. Das Bilderkennungssystem umfasst eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes und Mittel zur Bestimmung der Anwesenheit von Flüssigkeitstropfen aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild. Das Bilderkennungssystem weist weiterhin einen durchscheinenden Schirm auf, beispielsweise ein durchscheinendes Folienelement, der über dem transparenten Element angeordnet ist. Der auf dem Schirm sich absetzende Niederschlag wird von der Kamera von einer Rückseitenoberfläche des transparenten Elements aus erfasst. Aufgrund der Verwendung des durchscheinenden Schirms werden nur Objekte unmittelbar in der Nähe des Schirms, die auf dem transparenten Element abgeschiedenen Flüssigkeitstropfen, von der Kamera aufgenommen, während von dem transparenten Element entfernte Objekte nicht berücksichtigt werden. Auch können feste Schmutzflecken, die auf dem transparenten Element abgeschieden sind, von Flüssigkeitstropfen unterschieden werden, indem man den Unterschied der optischen Eigenschaften dieser unterschiedlichen Objekte verwendet.

Als nachteilig wird seitens der Anmelderin angesehen, dass das aus dem Stand der Technik bekannte Bilderkennungssystem aufgrund der Verwendung des durchscheinenden Schirms, der nicht im primären Sichtfeld eines Fahrers angeordnet ist, ein flächenmäßig nicht ausreichender und das eigentliche Sichtfeld des Fahrers nicht repräsentierender Bereich der Windschutzscheibe erfasst wird. Zudem wird nur die Flüssigkeitsmenge und nicht die eigentlich interessierende Durchsicht-Qualität ermittelt. Dadurch ist eine optimale Ansteuerung eines Wischblattes zum Reinigen der Windschutzscheibe nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bilderkennungssystem zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches eine im Kraftfahrzeug angeordnete Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Bereiches der Scheibe und eine Bildverarbeitungseinheit zur Bestimmung der Niederschlagsmenge aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bilderkennungssystem zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist ein vorgegebener Bereich einer Oberfläche des Kraftfahrzeugs mit der Kamera durch die Scheibe erfassbar, welcher als definierter Hintergrund für die Aufnahme des Bildes und zur Bestimmung der Niederschlagsmenge durch die Bildverarbeitungseinheit aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild dient. Es wird kein wie aus dem Stand der Technik bekannter durchscheinender Schirm zum Identifizieren von Wassertropfen benötigt. Dadurch kann der mit der Kamera erfassbare Ausschnitt der Scheibe wesentlich größer gewählt werden und zudem in einem Bereich der Scheibe liegen, der das Sichtfeld eines Fahrers wesentlich besser repräsentiert. Bedingt durch den größeren erfassbaren Bereich entsteht ein statistischer Vorteil bei der Bestimmung der Niederschlagsmenge. Der größere erfassbare Bereich im Sichtfeld des Fahrers und die erfindungsgemäß ermittelte Durchsicht-Qualität ergibt eine bessere Auslösecharakteristik für eine von der Bildverarbeitungseinheit angesteuerte Scheibenwischanlage. Als definierter Hintergrund für die Bilderfassung können in der Regel bereits vorhandene Flächen, gegebenenfalls mit einem Muster versehene Flächen, bzw. Komponenten des Kraftfahrzeugs benutzt werden. Aufwendige Zusatzkonstruktionen wie der aus dem Stand der Technik bekannte transparente Schirm, die zudem den mit der Kamera zu erfassenden Bereich flächenmäßig einschränken, werden nicht benötigt. Da die Kamera nicht durch speziell eingesetzte Mittel zur Niederschlagserfassung in ihrer Fernsicht beschränkt ist, kann diese wenigstens teilweise auch Aufgaben einer Umgebungsüberwachung übernehmen.

In einer Ausgestaltung, bei welcher die Kamera in einem oberen Bereich des Innenraums des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn die Kamera im Dachhimmel des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann eine außerhalb des Innenraums sich befindliche Oberfläche bzw. Komponente des Kraftfahrzeugs besser erfasst werden. Mit einem geeignet gewählten Kameraabstand zur Scheibe, kann der mit der Kamera erfassbare Bereich im Sichtfeld des Fahrers flächenmäßig maximiert und von der Lage im Sichtfeld her optimiert werden.

Es ist von Vorteil, wenn der vorgegebene Bereich des Kraftfahrzeuges die Oberfläche einer Struktur, insbesondere eines Lüftungsgitter, ist oder umfasst. Das im Außenbereich des Kraftfahrzeuges, beispielsweise im Nahbereich der Scheibe, angeordnete Lüftungsgitter weist eine Strukturierung bzw. Musterung auf, vor dessen Hintergrund sich eine Niederschlagsmenge in Form von Flüssigkeitstropfen aufgrund der detaillierten und scharf begrenzten Struktur des Lüftungsgitters besonders gut identifizieren lässt. Durch die relative Anordnung von Belüftungsgitter und Kamera zueinander – das Belüftungsgitter ist in einem scheibennahen unteren Außenbereich der Scheibe und die Kamera in einem scheibennahen oberen Innenraumbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet – wird ein flächenmäßig großer Bereich der Scheibe mit der Kamera erfasst. Neben dem primären Sichtbereich des Fahrers wird zusätzlich der untere Scheibenbereich mit der Kamera erfasst. Da sich der Niederschlag auf der Scheibe strömungstechnisch vorrangig von unten nach oben aufbaut, bedingt durch eine aufwachsende Gischt und zusätzlich von dem vom Kraftfahrzeug selbst reflektierten Regenwasser, ist eine Erfassung des Niederschlages im unteren Bereich der Scheibe von besonderem Interesse, da nur mit der Niederschlagserfassung im unteren Scheibenbereich beispielsweise ein Wischvorgang für die Scheibe so rechtzeitig ausgelöst werden kann, dass eine Beeinträchtigung der Sichtverhältnisse für den Fahrer bereits im Voraus weitestgehend vermieden werden kann.

Die Scheibe kann die Windschutzscheibe oder die Heckscheibe des Kraftfahrzeuges sein. Das Bilderkennungssystem kann aber auch für Scheiben von Eisenbahnen, Schiffen oder anderen Typen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen die 1 und 2 zwei Ausführungsformen eines Bilderkennungssystems zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs in einer seitlichen Schnittansicht in schematischer Darstellung.
In 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeuges 1 mit einem Bilderkennungssystem 2 zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer als Windschutzscheibe ausgebildeten Scheibe 3 des Kraftfahrzeuges 1 dargestellt. Als Scheibe 3 kann beispielsweise auch die Heckscheibe des Kraftfahrzeuges 1 vorgesehen sein.
Das Bilderkennungssystem 2 umfasst eine im Innenraum 4 des Kraftfahrzeuges angeordnete Kamera 5 zum Aufnehmen eines Bildes eines Bereiches 3.1 der Scheibe 3 und eine Bildverarbeitungseinheit 6 zur Bestimmung der Niederschlagsmenge aus dem von der Kamera 5 aufgenommenen Bild. Die Bildverarbeitungseinheit 6 steuert eine ihr nachgeschaltete Ansteuerung 7 für eine der Übersichtlichkeit wegen nicht weiter dargestellten Wischvorrichtung der Scheibe 3 an.
Mit der Kamera 5 kann ein vorgegebener Bereich 9 einer Oberfläche 10 des Kraftfahrzeuges 1 durch die Scheibe 3 erfasst werden, welcher als definierter Hintergrund für die Aufnahme des Bildes und zur Bestimmung der Niederschlagsmenge durch die Bildverarbeitungseinheit 6 dient. Der vorgegebene Bereich 9 wird begrenzt durch den von der Kamera 5 erfassten Raumwinkelbereich, verdeutlicht durch die beiden gebrochenen Linien 11. Der vorgegebene Bereich 9 umfasst in diesem Ausführungs beispiel die Oberfläche 10 einer Kontur 12 und ein Muster 13. Bei der Kontur 12 kann es sich beispielsweise um eine Scheinwerfervorrichtung, um den Eingang einer Ansaugvorrichtung für Luft oder um ein Markenzeichen handeln. Das Muster 13, insbesondere eine gitterartige Linienstruktur, kann beispielsweise in die Oberfläche 10 des Kraftfahrzeuges 1 so eingeprägt sein, dass es für das menschliche Auge nicht sichtbar und nur von der Kamera 5 erfasst werden kann. Ein Linienmuster ist bildverarbeitungstechnisch besonders gut geeignet, da Flüssigkeitstropfen die eine Linie des Linienmusters besetzen, besonders einfach von der Bildverarbeitungseinheit 6 zu registrieren und zu verarbeiten sind. Bei trockener Scheibe 3 sieht die Kamera 5 den vorgegebenen Bereich 9 der Oberfläche 10 des Kraftfahrzeuges 1 klar, während bei eintretender Benetzung durch die Flüssigkeitstropfen das klare Bild des Hintergrundes gestört wird. Auch ein einfacher, ebener lackierter Ausschnitt der Oberfläche 10 des Kraftfahrzeuges 1 kann zum Erfassen der Niederschlagsmenge herangezogen werden. In Abhängigkeit von ihrer Flächengröße können die im vorgegebenen Bereich 9 liegende Kontur 12, das Muster 13, ein lackierter Ausschnitt der Oberfläche 10 oder andere geeignete Bereiche der Oberfläche 10 allein oder in Kombination zum Bestimmen der Niederschlagsmenge benutzt werden.
Zur Unabhängigkeit der Anordnung von Tageslicht wird vorzugsweise eine Infrarot-empfindliche Kamera 5 verwendet. Bei geeigneter Wahl des sensitiven Spektralbereiches der Kamera 5 kann die Eigenwärme des Kraftfahrzeuges 1, z. B. der Motorhaube, statt einer Fremdlichtquelle verwendet werden.
Die Kamera 5 ist im Dachhimmel 8 des Kraftfahrzeuges 1 positioniert. Die Kamera 5 kann aber auch in einem anderen oberen Bereich des Innenraumes 4 des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet sein, wobei bei der Positionierung und Ausrichtung der Kamera 5 zu berücksichtigen ist, dass ein möglicht großer Bereich 3.1 der Scheibe 3 im Sichtfeld des Fahrers und ein entsprechend geeigneter Hintergrund in Gestalt der Oberfläche 10 des Fahrzeuges 1 außerhalb des Innenraumes 4 erfasst wird.
Die Kamera 5 ist zusätzlich für eine Umgebungserkennung einsetzbar. Mit dem Erfassungsbereich der Kamera 5, der nicht das Kraftfahrzeug 1 erfasst, können beispielsweise Fahrbahnmarkierungen, Fahrspur, Verkehrsschilder, Fahrbahnzustand und weitere Verkehrsteilnehmer erkannt werden. Zu diesem Zweck kann die der Kamera 5 nachgeschaltete Bildverarbeitungseinheit 6 beispielsweise zur Auswertung eine Bildaufteilung vornehmen, die eine parallele Bearbeitung der Niederschlagsmengenerfassung und der Umgebungserkennung ermöglicht. Die Kamera 5 kann somit für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden. Ist die Kamera 5 zur Umgebungserkennung bereits im Kraftfahrzeug 1 vorgesehen, so wird für die Niederschlagsmengenerfassung kein zusätzlicher Regensensor benötigt.
Im Kraftfahrzeug 1 gemäß 2 ist die Kamera 5 in einem Bereich eines Innenspiegels 14 angebracht. Mit der Kamera 5 kann der vorgegebene Bereich 9 der Oberfläche 10 des Kraftfahrzeuges 1 durch die Scheibe 3 erfasst werden, wobei der Bereich 9 in diesem Ausführungsbeispiel eine als Lüftungsgitter ausgebildete Struktur 15 umfasst, die im Nahbereich der Scheibe 3 angeordnet ist. Die Struktur 15 zeichnet sich durch ausgeprägte Kanten und schmale Stege aus, wodurch die Struktur 15 als definierter Hintergrund für die Aufnahme des Bildes und zur Bestimmung der Niederschlagsmenge durch die Bildverarbeitungseinheit 6 besonders gut geeignet ist.
Mit der Ausrichtung der Kamera 5 auf die Struktur 15 wird der Bereich 3.1 der Scheibe 3 von der Kamera 5 erfasst. Der erfasste Bereich 3.1 deckt einen Großteil der Scheibe 3 ab, insbesondere das Sichtfeld des Fahrers und den unteren Bereich der Scheibe 3. Neben dem Sichtfeld des Fahrers ist der untere Bereich der Scheibe 3 zur Erfassung der Niederschlagsmenge besonders wichtig, da eine Gischt, die sich aus Spritzwasser und Regentropfen zusammensetzt, strömungsbedingt von unten nach oben ausbreitet. Bei einsetzendem und andauernden Niederschlag wird die Sicht des Fahrers primär von unten sich aufbauend verschlechtert. Durch die Erfassung der Niederschlagsmenge im unteren Bereich der Scheibe 3 kann eine Säuberung der Scheibe 3 so rechtzeitig ausgelöst und vorgenommen werden, dass eine störende Beeinträchtigung der Sicht des Fahrers weitestgehend vermieden werden kann.
Als Struktur 15 können neben dem Lüftungsgitter, das auch eine von der Scheibe 3 entferntere Position haben kann, auch andere Strukturen 15 vorgesehen sein. Zu denken ist hier beispielsweise an eine Figur oder ein ausgeprägtes Firmenlogo auf der Kühlerhaube des Kraftfahrzeuges 1.
Mit dem Bilderkennungssystem 2 zum Erfassen der Niederschlagsmenge auf der Scheibe 3 des Kraftfahrzeuges 1 kann das Auslöseverhalten einer Scheibenwisch- und/oder Waschvorrichtung optimal angesteuert werden. Die Niederschlagsmenge wird auf der Scheibe 3 in dem Bereich 3.1 erfasst, der für eine optimale Ansteuerung wesentlich ist, nämlich im primären Sichtfeld des Fahrers und im unteren Bereich 3.1 der Scheibe 3, wo der Niederschlag zuerst eine klare Sicht beeinträchtigt. Der als Bestandteil des Kraftfahrzeuges 1 gewählte Hintergrund zur Aufnahme des Bildes mit der Kamera 5 sorgt für eine gute optische Bildauflösung.

Claims

Bilderkennungssystem (2) zum Erfassen einer Niederschlagsmenge auf einer Scheibe (3) eines Kraftfahrzeuges (1), umfassend: – eine im Kraftfahrzeug (1) angeordnete Kamera (5) zum Aufnehmen eines Bildes eines Bereiches (3.1) der Scheibe (3), – eine Bildverarbeitungseinheit (6) zur Bestimmung der Niederschlagsmenge aus dem von der Kamera (5) aufgenommenen Bild, dadurch gekennzeichnet , dass ein vorgegebener Bereich (9) einer Oberfläche (10) des Kraftfahrzeuges (1) mit der Kamera (5) durch die Scheibe (3) erfassbar ist, welcher als definierter Hintergrund für die Aufnahme des Bildes und zur Bestimmung der Niederschlagsmenge durch die Bildverarbeitungseinheit (6) dient.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) in einem oberen Bereich des Innenraumes (4) des Kraftfahrzeuges (1) angeordnet ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) im Dachhimmel (8) des Kraftfahrzeuges (1) angeordnet ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) in einem Bereich eines Innenspiegels (14) angebracht ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Bereich (9) des Kraftfahrzeuges (1) die Oberfläche (10) einer Kontur (12) oder einer Struktur (15) umfasst.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (15) als Lüftungsgitter ausgebildet ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Bereich (9) der Oberfläche (10) des Kraftfahrzeuges (1) ein Muster (13) aufweist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (3) die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges (1) ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (3) die Heckscheibe des Kraftfahrzeuges (1) ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) zusätzlich für eine Umgebungserkennung einsetzbar ist.
Bilderkennungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) für einen Spektralbereich empfindlich ist, der die Eigenwärme der Oberfläche (10), der Kontur (12) oder der Struktur (15) erfasst.