DE29811086U1

DE29811086U1 - Einrichtung zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität zum Führen eines Kraftfahrzeuges auswirkenden Einflüssen

Info

Publication number: DE29811086U1
Application number: DE29811086U
Authority: DE
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1998-06-20
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2008-06-21

Description

Einrichtung zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität zum Führen eines Kraftfahrzeuges auswirkenden

Einflüssen

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Erfassens von Umgebungsbedingungen zur Steuerung bestimmter Aktoren in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität auswirkenden Einflüssen beim Führen eines Kraftfahrzeuges mit einer im Kraftfahrzeug angeordneten Aufnahmeeinheit zum Erfassen von auf die Sichtqualität Einfluß nehmenden Parametern und mit einer von dieser beaufschlagten Datenverarbeitungseinheit zum Auswerten der erfaßten Signale sowie zum Steuern von Aktoren als

&iacgr;&ogr; Reaktion auf geänderte Sichtverhältnisse.

In zunehmendem Maße werden im Kraftfahrzeugbereich Sensorsteuerungen eingesetzt, um entweder dem Kraftfahrer bestimmte Informationen zur Optimierung seines Fahrverhaltens zu geben oder um unmittelbar bestimmte Aktoren im Kraftfahrzeug zu steuern. Bezüglich der letzten Fallgestaltung sind sogenannte Regensensorsysteme bekannt, mittels denen eine automatische Erfassung und Bewertung von auf der Außenseite einer Windschutzscheibe befindlichen Wassertropfen und eine entsprechende Ansteuerung des Scheibenwischermotors durchgeführt wird. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der DE 38 25 663 A1 oder der US-PS 4 867 561 beschrieben. Beiden vorbekannten Vorrichtungen ist gemein, daß diese eine Lichtquelle verwenden, deren ausgesendetes Licht an den auf einer Windschutzscheibe befindlichen Wassertropfen oder

Wassertröpfchen gebrochen und einer Aufnahmeeinheit zugeführt werden. Bei dem aus der DE 38 25 663 A1 bekannten Vorrichtung ist die Lichtquelle außenseitig auf der Motorhaube vor der Windschutzscheibe angeordnet, so daß die emittierten Lichtstrahlen spitzwinklig auf die Windschutzscheibe auftreffen. Innenseitig ist an der Windschutzscheibe ein Beugungselement angeordnet, welches aus einer holographischen Optik gebildet ist. Die Aufnahmeeinheit, die bei dieser vorbekannten Einrichtung ein Fotodetektor ist, befindet sich auf der Oberseite des Armaturenbrettes. Die Beugungseigenschaften des Beugungselementes sind so ausgebildet,

&iacgr;&ogr; daß der emittierte Lichtstrahl in dem Fotodetektor focussiert ist. Befinden sich im optischen Weg der von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen Wassertröpfchen, wird infolge der als sphärische optische Oberfläche wirkenden eingeschalteten Tröpfchen eine Abweichung des Strahlenganges verursacht. Dies führt dazu, daß die Intensität des auf den Fotodetektor auftreffenden Lichtes sich verringert und sich dementsprechend auch die Stärke des vom Fotodetektor entwickelten Signals verringert. Entsprechend der Intensität der Stromverringerung ist dann ein Scheibenwischermotor ansteuerbar.

Die Vorrichtung gemäß der US-PS 4 867 561 verwendet dagegen eine Lichtquelle, die ebenso wie die Aufnahmeeinheit im Kraftfahrzeuginnem angeordnet ist. Dadurch ist die Notwendigkeit eines Beugungselementes, welches die Sicht von innen nach außen behindern kann, vermieden. Gemäß dieser Einrichtung wird die Windschutzscheibe von innen lichtbestrahlt und es erfolgt dann eine Reflektion zu der Aufnahmeeinheit hin, wenn sich auf der Außenseite der Windschutzscheibe Wassertröpfchen befinden. In Abhängigkeit von der aufgenommenen Lichtintensität, welches auf die Anzahl der Wassertropfen bzw. auf die Größe der Wassertropfen auf der Außenseite der Windschutzscheibe schließen läßt, erfolgt die Ansteuerung eines Scheibenwischermotors.

Beide vorbekannten Systeme erfassen jeweils einen die Sichtqualität beeinflussenden Faktor, nämlich die Benetzung und ggf. den Grad der Benetzung der Windschutzscheibe. Die Sichtqualität eines Kraftfahrers wird jedoch nicht nur von dem außenseitigen Benetzungsgrad der Windschutzscheibe beeinflußt. Vielmehr unterliegt die Sichtqualität einer Vielzahl von Faktoren, von denen der außenseitige Benetzungsgrad der Windschutzscheibe nur einer ist. Diesbezüglich seien beispielhaft er-

wähnt: das Umgebungslicht, Gegenlichtverhältnisse, Beschlagssituation der Windschutzscheibe auf ihrer Innenseite, etc. Wollten alle diese Einflußfaktoren erfaßt und verwendet werden, würde dies eine Vielzahl einzelner Sensorsysteme benötigen.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität zum Führen eines Kraftfahrzeuges auswirkenden Einflüssen vorzuschlagen, mit der eine weitestgehende Anpassung der Sichtqualitätserfassung an den menschlichen Gesichtssinn möglich ist.

Die einrichtungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Aufnahmeeinheit eine Flächenkamera vorgesehen ist und daß in dem von der Flächenkamera erfaßten Bildausschnitt ein Referenzgegenstand angeordnet ist, welcher bezüglich des von der Flächenkamera erfaßten Bildausschnittes ortsfest und außerhalb des Kraftfahrzeuginnenraumes befindlich angeordnet ist.

Durch Vorsehen einer Flächenkamera, die beispielsweise eine Videokamera sein kann, und die im Innenraum des Kraftfahrzeuges mit Blickrichtung durch die Windschutzscheibe in Fahrtrichtung angeordnet ist, ist es möglich, außerhalb des Kraftfahrzeuges befindliche Objekte zu erfassen. Der feststehende Bildausschnitt der Flächenkamera erfaßt bei jeder Aufnahme einen Referenzgegenstand, der sodann in einem Teilbereich des erfaßten Bildes abgebildet ist. Durch die Möglichkeit bestimmte dem Referenzgegenstand zugeordnete Bilddaten eines aufgenommenen Bildes mit entsprechenden Bilddaten eines zeitlich älteren Bildes vergleichen zu können, welches zu diesem Zweck in einem Speichermodul abgelegt ist, sind Veränderungen, die sich auf eine Änderung der Sichtqualität zurückführen lassen, feststellbar. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren basiert eine Bestimmung einer Sichtqualitätsänderung nicht auf der Erfassung bestimmter sich auf der Windschutzscheibe befindlicher Objekte (Wassertropfen), welches einer unmittelbaren Qualifizierung und Quantifizierung eines bestimmten Parameters entspricht, sondern basiert auf einer Erfassung eines Referenzgegenstandes, insbesondere der Haube des Kraftfahrzeugs, dessen Abbildungsqualität mit einem älteren Bild verglichen wird. Festgestellte Änderungen hinsichtlich eines Abbildungsqualitätsunterschiedes sind unmittel-

bar auf geänderte Sichtverhältnisse zurückführbar. Dabei erfolgt eine gleichzeitige Erfassung sämtlicher, die Sichtqualität beeinflussenden Faktoren, so daß eine Sichtqualitätsbeurteilung im hohen Maße an den tatsächlichen Gesichtssinn eines Menschen angepaßt ist. Mit Hilfe hinsichtlich bestimmter Einflußfaktoren angepaßter Algorithmen ist eine sich ändernde Bildqualität bestimmten Einflußparametern zuschreibbar, da beispielsweise bei Nebel das Referenzbild anders erscheint als bei Nieselregen, oder bei einem Wolkenbruch oder bei einer Nachtfahrt. In Abhängigkeit von der festgestellten Sichtqualitätsänderung erfolgt eine Ansteuerung bestimmter Aktoren, die etwa der Scheibenwischermotor, die Beleuchtungsanlage des Kraftfahrzeuges oder das Gebläse, nur um einige zu nennen, sein können.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher nicht notwendig, außerhalb des Kraftfahrzeuges in der Umgebung befindliche Referenzgegenstände zu erkennen und zu klassifizieren. Ein dazu notwendiges Verfahren würde einen entsprechend großen Rechenaufwand sowie eine ausreichend große Objektdatenbank benötigen.

Eine Herausfilterung des ortsfesten Referenzgegenstandes aus einer aufgenommenen Bildsequenz erfolgt mittels zeitlich-/örtlicher Filtertechniken, zweckmäßigerweise durch eine zeitliche Tiefpaßfilterung der Bildersequenz. Bei einer solchen Tiefpaßfilterung werden lediglich diejenigen Bildmerkmale hervorgehoben, die sich über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg nicht geändert haben. Das bewegte Bild wird somit der nachfolgenden Auswertung nicht zugeführt. Aufwendige Objekterkennungsverfahren zur Identifizierung und Klassifizierung des Referenzgegenstandes sind somit nicht notwendig.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist als Referenzgegenstand eine Kontur vorgesehen, die zweckmäßigerweise die obere Kante der Motorhaube ist. Eine Verwendung der Konturen als Vergleichsbasis hat zufolge, daß die Datenmenge eines Referenzgegenstandes relativ gering ist. Entsprechend ist der benötigte Speicherbedarf und auch der Rechenaufwand zum Durchführen der Vergleiche gering.

Weitere Vorteile und Weiterbildung der Erfindung sind Bestandteil der übrigen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung unter Be-

zug auf die Figuren. Es zeigen:

Fig. 1: Eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Aufnahmeeinheit für eine Einrichtung zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität zum Führen eines Kraftfahrzeuges auswir

kenden Einflüssen,

Fig. 2: in einer schematisierten Darstellung der von der Aufnahme

einheit erfaßte Bildausschnitt und

Fig. 3: ein Flußdiagramm zum Erfassen von sich auf die Sichtqua

lität zum Führen eines Kraftfahrzeuges auswirkenden Einflüssen.

Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, in dessen Innenraum hinter der Windschutzscheibe 2 eine Flächenkamera 3 angeordnet ist. Die Flächenkamera 3 ist mit einem Abstand d hinter der Windschutzscheibe 2 angeordnet, der ausreicht, daß eine geeignet große Fläche der Windschutzscheibe 2 durchblickt wird, damit ein repräsentativer Windschutzscheibenausschnitt in die Bildauswertung einbezogen werden kann. Der vertikale Aufnahmewinkel &agr; ist so bemessen, daß die obere Kante der Motorhaube 4 im von der Flächenkamera 3 betrachteten Bildausschnitt enthalten ist. Der erfaßte Bereich der Motorhaube 4 stellt einen Referenzgegenstand dar, anhand dem durch einen Bildvergleich Sichtqualitätsänderungen erfaßbar sind. Der oberhalb der Motorhaube 4 erfaßte Bildausschnitt dient zur Aufnahme weiterer Parameter, etwa des Fahrbahnzustandes oder einer Abstandsmessung.

Der von der Flächenkamera 3 erfaßte Bildausschnitt ist in Figur 2 schematisch dargestellt. In diesem Bildausschnitt ist die Motorhaube 4 im unteren Bildbereich angeordnet. Insbesondere ist die Konturlinie 5 der Motorhaube 4 erkennbar, durch welche die Motorhaube 4 von der Kraftfahrzeugumgebung 6 abgegrenzt ist.

Das Verfahren zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität zum Führen eines Kraftfahrzeuges auswirkenden Einflüssen funktioniert unter Bezugnahme auf Figur 3 wie folgt:

• · · &diams;

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In einem ersten Schritt erfolgt die Erfassung der Konturlinie 5 bei normalem Tageslichtsichtverhältnissen. Diese erfaßte Konturlinie wird als Vergleichskontur (Basiskontur) in einem Speichermodul abgelegt. Das System ist dann kalibriert.

Bei der Benutzung des Systems werden sukzessive weitere Bilder erfaßt, die zur Ermittlung der Konturlinie 5 zeitliclv/ortlich gefiltert werden, etwa mittels einer zeitlichen Tiefpaßfilterung und einer nachgeschalteten örtlichen Hochpaßfilterung.

Anschließend wird die extrahierte Kontur eines zeitlich jüngeren Bildes mit der im Speichermodul hinterlegten Basiskontur in Bezug auf verschiedene Merkmale, etwa Schärfe der Abbildung, Helligkeit oder dergleichen verglichen. Dabei kann vorgesehen sein, daß ein solcher Vergleich nicht nur auf einen Vergleich mit der Basiskontur beschränkt ist, sondern daß auch vorangegangene extrahierte Konturlinien über eine gewissen Zeitraum gespeichert sind und ein Vergleich mit diesen ebenfalls erfolgt. Es läßt sich dann anhand des Unterschiedes zwischen der Basiskontur und einer zeitlich jüngeren extrahierten Kontur nicht nur eine Aussage hinsichtlich der Qualität sondern auch der Quantität einer eingetretenen Sichtqualitätsänderung ermitteln.

Das Ergebnis eines solchen Konturvergleiches, welcher unter Zuhilfenahme angepaßter Algorithmen für eine Merkmalsextraktion durchgeführt wird, schließt sich eine Klassifikation der extrahierten Merkmale an. Durch eine Abfrage bezüglich des Vorliegens oder nicht Vorliegens bestimmter extrahierter Merkmale wird dann entsprechend ein im Kraftfahrzeug befindlicher Aktor, etwa der Scheibenwischermotor oder die Beleuchtung angesteuert. In Figur 3 sind die merkmalsbezogenen Ergebnisse (= auf die Sichtqualität Einfluß nehmende Parameter) jeweils als &ldquor;Aussage 1", &ldquor;Aussage 2", &ldquor;Aussage 3" bezeichnet.

Aus dem Gesamtzusammenhang der Beschreibung der Erfindung ergibt sich, daß durch die erfindungsgemäße Einrichtung in einfacher und effizienter Weise zuverlässige Ergebnisse im Hinblick auf sich ändernde Einflüsse bezüglich der Sichtqualität beim Führen eines Kraftfahrzeuges bereitgestellt ist. Dieses System ermöglicht somit eine dem menschlichen Gesichtssinn angepaßte Abschätzung der Sichtqualität und kann somit

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auch als Basis und Korrektiv für weitere Auswertealgorithmen zur Bildauswertung, wie etwa eine Abstandsmessung oder eine Spurverfolgung dienen.

-8-Zusammenstellung der Bezugszeichen

1 Kraftfahrzeug

2 Windschutzscheibe

3 Flächenkamera

4 Motorhaube

5 Konturlinie

6 Kraftfahrzeugumgebung

&agr; vertikaler Aufnahmewinkel

d Abstand Windschutzscheibe - Flächenkamera

Claims

-9-Schutzansprüche

1. Einrichtung zum Erfassen von sich auf die Sichtqualität auswirkenden Einflüssen beim Führen eines Kraftfahrzeuges mit einer im Kraftfahrzeug (1) angeordneten Aufnahmeeinheit (3) zum Erfassen von auf die Sichtqualität Einfluß nehmenden Parametern und mit einer von dieser beaufschlagten Datenverarbeitungseinheit zum Auswerten der erfaßten Signale sowie zum Steuern von Aktoren

&iacgr;&ogr; als Reaktion auf geänderte Sichtverhältnisse, dadurch gekenn zeichnet, daß als Aufnahmeeinheit eine Flächenkamera (3) vorgesehen ist und daß in dem von der Flächenkamera (3) erfaßten Bildausschnitt ein Referenzgegenstand (4, 5) angeordnet ist, welcher bezüglich des von der Flächenkamera (3) erfaßten Bildausschnittes ortsfest und außerhalb des Kraftfahrzeug-innenraumes befindlich angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als

Referenzgegenstand eine Kontur (5) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante der Motorhaube (4) die Referenzkontur (5) ist.