[发明专利]借助摄像机探测窗玻璃上雨滴的照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助照明光源和摄像机识别窗玻璃上雨水的装置。

背景技术

在US 7,259,367 B2中提出了一种借助摄像机的雨水感应装置。该装置通过红外二极管为摄像机张角透射窗和窗玻璃提供大面积照明。所述摄像机几乎聚焦到无穷远，因此可同时用于驾驶员辅助应用程序。由于是远距离成像，雨滴在图像中只能作为干扰被察觉到。这些干扰利用与时钟同步的脉冲或调制红外光拍摄到的图像进行复杂的差值测量进行检测。

在WO 2012/092911 A1中描述了一种识别雨水的装置和方法。一台摄像机被布置在窗玻璃后面，特别是车内的挡风玻璃后面，并且聚焦到窗玻璃前方的远程区域。产生至少一道对准窗玻璃光束的照明光源将至少一道光束对准窗玻璃，其方式是使至少一道从窗玻璃外侧反射出的光束作为外部光反射或外部反射入射到摄像机上。至少有一道入射到摄像机上的光束或光反射的光量可由摄像机测量。可选择一个或多个带光导体或光带的发光二极管作为照明光源。当照明装置的张角足够大时，照明光源也可放置在摄像机内，例如安装在摄像机结构的电路板上。

在此情况下，雨水检测装置的灵敏度主要取决于照明装置的设计。

发明内容

本发明的任务是，为基于摄像机的雨水识别提供一个优化的照明装置，从而确保检测的高灵敏度。

本发明基于以下基本考虑：雨水检测的灵敏度取决于照明强度和挡风玻璃上探测区域的面积。利用发光二极管(LED)作为照明光源时所覆盖的区域，相当于发光二极管(LED)反射在挡风玻璃上的图像。该覆盖区域常常不足以有效识别雨水。另外，使用光导管会伴随出现照明光源的光强度损失。

本发明所提供的、用于识别窗玻璃上雨水的装置，包括一台摄像机、一个发光的照明光源和一个扩散元器件。照明光源所发的光从扩散元器件形成光覆盖面。所述摄像机、照明光源和扩散元器件的构成和布置方法是，使摄像机能采集照明光源发出的、通过扩散元器件照射到窗玻璃上并由窗玻璃反射出的光信号或光覆盖面的成像。其中，所述摄像机探测到的信号或光覆盖面尤其与窗玻璃内侧面或外侧面和/或雨滴上反射或散射的照明光源的光相关联。

扩散元器件也可被称为扩散器，尤其可以是散射过滤器或扩散层。优选的是例如一排发光二极管等照明光源发出的光被扩散元器件扩散，形成均匀照明的扩散元器件输出面，即构成一个光覆盖面。

扩散元器件有不同厚度和不同散射角度(在该角度下散射强度为最大强度的一半)。较厚的扩散元器件(在扩散/散射构件上)产生较强的散射，伴随较高的传送光损失。通过较强的散射会照亮更大的窗玻璃(探测)区域。不同扩散元器件的散射角度同样可变。较大的角度同样能实现较大的探测区域，但减弱光强度。

选择适合的扩散元器件通常需要从传送损失，或强度减小和探测区域的大小等方面进行合理折衷。

扩散元器件的构成和布置同时关注这几个因素的关系是很有益处的。

这类摄像机优选包括一个图像传感器，例如CCD或CMOS传感器，以及一个用于将一个或多个区域的电磁辐射聚焦到图像传感器上的镜头或成像系统。

照明光源尤其可由一个或多个发光二极管(LED)构成。

照明光源与扩散元器件一起为窗玻璃的一个区域提供均匀的表面照明(光覆盖面)。

优选将摄像机布置在窗玻璃后面并聚焦到窗玻璃前方的远程区域，以此识别窗玻璃外侧面的雨水。

本发明所提供装置的优点是，使用成本经济合理的照明装置，实现稳定可靠的雨水识别。本发明所提供装置相比已知的、基于摄像机的装置，不仅材料成本与制造成本低，而且具有同样广泛的应用领域，以及类似的雨水检测效力或灵敏度。

所述摄像机、照明光源和扩散元器件构成和布置的有益方式为，使摄像机可采集在窗玻璃内侧面反射的光覆盖面的第一个镜像和在窗玻璃外侧面反射的光覆盖面的第二个镜像。在设计所述装置元器件时，尤其应考虑例如倾斜角、折射率和厚度等窗玻璃的特性。

其中，摄像机、照明光源和扩散元器件优选的构成和布置方式为，使摄像机可采集到的第一和第二镜像不互相重叠，而可以相互毗邻。第一镜像与窗玻璃照明区域雨滴的存在无关，与此同时，窗玻璃照明区域内存在雨滴时第二镜像改变或减弱，因为部分光强度通过雨滴从窗玻璃射出，没有反射到摄像机。

根据一有益的实施方式，光覆盖面通过扩散元器件旁边或上面或前面形成的孔进行限制。所述孔可借助扩散元器件输出侧上某一黑色或不反光和不透明的边界构成。该孔尤其可构成作为扩散元器件和扩散元器件固定装置之间的密封装置。以此可实现光覆盖面的限制或调整。