Titel

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.

Regensensoren werden bei Fahrzeugen genutzt, um mit Regentropfen verunreinigte Fahrzeugscheiben zu erkennen.

US 2004/0201483 A1 befasst sich mit einem automatischen Steuersystem eines Fahrzeugs. Es kann genutzt werden, um ein Reinigungssystem einer Scheibe des Fahrzeugs zu aktivieren.

Um einen Alterungszustand eines Scheibenwischers zu erkennen, erfolgt das Aufdrucken eines Farbpunkts auf das Wischblatt. Die Farbe verändert sich mit dem Alterungszustand. Ein brauchbares Maß für den besonders relevanten realen Verschleiß der Wischerkante ist damit aber nicht gegeben.

Zur Herstellung eines optischen Abbildes einer Scheibe kann eine Anordnung, wie die in der DE 10 2009 000 004 A1 beschriebene Frontkameraanordnung verwendet werden. Eine solche Kamera kann Anwendung finden, für die Erkennung eines Scheibenzustandes, insbesondere hinsichtlich der Frage, ob diese durch Regen benetzt oder verunreinigt ist, wie in der DE 10 2009 000 003 A1 beschrieben. Ein System zur Erkennung des Zustande, bzw. Abnutzungsgrads von Wischerblättern eines Scheibenwischers anhand von erkannten Schlieren in einem mit einer Kamera aufgenommenen Bild, lehrt die DE 102 54 684 A1 . Die Schrift bleibt aber die technische Lehre schuldig, wie die Schlieren in dem Abbild erkannt werden.

Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Gerichtete Strukturen, beispielsweise Schlieren, können auf einer Scheibe eines Fahrzeugs leichter erkannt werden, wenn ein typischer Verlauf der gerichteten Strukturen auf der Scheibe berücksichtigt wird. Insbesondere kann der Verlauf der gerichteten Strukturen bei einer Auswertung eines beispielsweise von einer

Kamera aufgenommenen Abbildes der Scheibe berücksichtigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren auf einer Scheibe, insbesondere auf einer Kraftfahrzeug-Frontscheibe, ermöglicht. Ursache für die Entstehung solcher

Wasserschlieren ist in der Regel der Scheibenwischer. Die Wasserschlieren können zu einer Sichtbeeinträchtigung beim Blick durch die Scheibe führen. Zur Erfassung der Wasserschlieren dient eine Kameraanordnung, die zumindest einen Teil der Scheibenoberfläche erfasst.

Die Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren kann für die automatische Ansteuerung des Scheibenwischers nützlich sein.

Die streifenartigen Wasserschlieren entstehen beim gewöhnlichen Wischvorgang, weil der Scheibenwischer nicht in der Lage ist, die gesamte Wassermenge mit einem Wischzyklus, d.h. ein Hinlauf und ein Rücklauf zurück in die Ruhestel- lung, restlos von der Scheibe zu befördern. Es verbleibt eine geringe Wasser- Restmenge auf der Scheibe in Gestalt von kleinen Wassertröpfchen oder feinen Streifen von Wasser. Diese verdunsten normalerweise innerhalb kurzer Zeit, z. B. 300ms. Diese Zeit hängt jedoch stark von der Wassermenge, dem Verhältnis von Wasseroberfläche zu Wasservolumen, der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit, der Windgeschwindigkeit auf der Scheibenoberfläche und von der Wasser- Verunreinigung, z. B. durch gelöstes Streusalz im Winter, sowie möglicherweise von weiteren Einflussgrößen ab.

Je länger die Restwassermenge in Form von Schlieren nach dem Wischvorgang auf der Scheibe verbleibt, desto stärker wird sie störend wahrgenommen.

Auch wenn ein klassischer Regensensor oder ein bekannter kamerabasierter Regensensor die Restmenge Wasser noch messtechnisch erfassen kann, ist es nicht ratsam, den Scheibenwischerzyklus für die Restmenge erneut zu starten, da anschließend wieder eine neue Restmenge verbleiben und die störenden Schlieren sich erneut ausbilden würden.

Deswegen ist es sinnvoll, die Schlieren separat zu erfassen und zu quantifizieren. Mit der so geschaffenen Möglichkeit, die Schlieren von neu auftreffenden Regentropfen zu unterscheiden, kann die Wischersteuerung so ausgeführt werden, dass sie weniger von Schlieren beeinflusst wird und gezielter auf Regentropfen reagiert.

Der erfindungsgemäße Ansatz lässt sich auf andere Scheiben anwenden, die mechanisch gewischt werden, z. B. bei Schiffen, Flugzeugen, einem Flughafentower oder Schutzscheiben bei Überwachungskameras.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine schnelle und objektive Beurteilung des Zustande des Wischerblatts, z. B. im Rahmen der Fahrzeuginspektion, ermöglicht. Dabei wird ein objektives und reproduzierbares Maß für den Verschleiß-Zustand des Wischers zur Verfügung gestellt. Um eine realitätsgetreue Aussage zu erhalten, wird der Verschleißzustand während des Wischbetriebs automatisch ermittelt. Das Fahrzeug kann dann den Benutzer zum Wechsel des Wischers auffordern. Alternativ kann die Information im Fehlerspeicher abgelegt und bei der nächsten Inspektion abgerufen werden. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung befasst sich mit einer Scheibenzu- stands-, Wischerzustands und Sichtstörungs-Ermittlung mit einer Fahrerassistenzkamera.

Darunter kann eine automatische und objektivierte Ermittlung des Verschleißzustands des oder der Scheibenwischer und insbesondere der Wischblätter verstanden werden. Hiermit kann ein Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit erreicht werden. Da der Verschleiß-Prozess beim Scheibenwischer sehr langsam abläuft, haben viele Fahrer Schwierigkeiten, den korrekten Zeitpunkt für einen Wischerwechsel zu bestimmen. Von solchen Fahrern wird eine korrekter und objektiver Hinweis auf einen notwendigen Wischerblattwechsel vermutlich dankbar angenommen, besonders dann, wenn die Warnung erstmalig zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn der Verschleiß sich für den Fahrer besonders nachteilig bemerkbar macht, z.B. bei einer Fahrt bei Regen in der Nacht. Werkstätten können sich auf die automatische Verschleißerkennung berufen, wenn sie z.B. im Rahmen der Inspektion den Wischerblattwechsel für notwendig erklären.

Ferner kann darunter die automatische und objektivierte Ermittlung des Verschleißzustands der Frontscheibe verstanden werden. Hier gelten die gleichen Aussagen zur Verkehrssicherheit und zu den Vorteilen der Objektivität wie bei der Verschleiß-Ermittlung. Besonders in Ländern mit höherem Anteil von aufgewirbeltem Sand oder Staub ist ein starker Verschleiß der Frontscheibe festzustellen. Dieser Verschleiß wird durch die Nutzung des Scheibenwischers verstärkt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung befasst sich mit der Problematik einer Wischblattzustandsbeurteilung sowohl für den Fall, dass Wischstreifen visuell ersichtlich sind, als auch für den Fall, dass die Wischstreifen aufgrund entweder großer Dunkelheit in dem Bild oder einer geringen Anzahl von Unterscheidungsmerkmalen, die die Wischstreifen aufweisen, für einen DAS-Vision-Sensor (DAS; Driver Assistance System = Fahrerassistenzsystem) nicht sichtbar sind.

Darunter fällt auch die Problematik einer Windschutzscheibenzustandsbeurtei- lung im Betrieb, basierend auf einer Erfassung des Vorhandenseins von Glaskratzern, unabhängig davon, ob sie für die DAS-Vision-Kamera visuell ausgeprägt genug sind oder nicht. Gemäß einer Ausführungsform basiert ein System auf einem gründlichen Verständnis der fotometrischen Eigenschaften von Wischstreifen auf Fahrzeugwindschutzscheiben und ist auf durch Wischstreifen verursachte fotometrische Effekte ausgerichtet. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der

Technik in der Hinsicht, dass selbst, wenn ein Wischstreifen in einem Bild nicht sichtbar ist, dessen fotometrische Effekte trotzdem sichtbar sind und, aufgrund ihrer Einzigartigkeit, das Vorhandensein eines derartigen Wischstreifens anzeigen. Beispielsweise kann ein Wischstreifen in einem Bild nicht sichtbar sein, entweder, weil er im Tageslicht zu dünn ist, oder, weil das Bild nachts aufgenommen wurde, wenn ein Wischstreifen, selbst wenn er sehr dick ist, nicht erkannt werden kann.

In ähnlicher Weise wird die Erfassung des Vorliegens von Glaskratzern durch di- rektes Erfassen ihrer optischen Effekte ermöglicht, bei denen es sich hauptsächlich um Beugungsfiguren handelt, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung eines wischenden Wischblatts ausgerichtet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass Glaskratzer, die verursacht werden, indem Quarzpartikel in staubiger Luft über einen längeren Zeitraum durch die Wischblätter über eine Windschutzscheibe gerieben werden, nicht in einer DAS-Kamera sichtbar sind, da sich ihre Dicke im mikroskopischen Bereich befindet und sie wegen ihrer Nähe zu der DAS- Kamera, die im Allgemeinen auf den Unendlichkeitsbereich fokussiert ist, unscharf sind. Die durch diese Glaskratzer verursachten charakteristischen Beugungsfiguren sind hingegen in DAS-Bildern gut wiedergegeben und können so- mit das Vorliegen von Glaskratzer anzeigen.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass keine Fokussierung auf die Windschutzscheibe erforderlich ist. Für gewöhnlich liefern Wischstreifen schwach ausgeprägte Kanten, außer die Kamera des Fahrerassistenzsystems (DAS) fo- kussiert die Windschutzscheibe. Dies würde jedoch aufgrund von inneren Kanten innerhalb des Wischstreifens, die wiederum durch eine Brechung der Szene durch den Wischstreifen verursacht werden, zu weiterer Verwirrung führen. Eine Ausführungsform der Erfindung beschäftigt sich unter Beibehaltung der Fokussierung auf unendlich oder im Unendlichkeitsbereich, wie das bei den meisten DAS-Anwendungen der Fall ist, mit einem Erfassen der fotometrischen Effekte von Wischstreifen und Glaskratzern, die unabhängig davon sichtbar sind, ob die Wischstreifen und Glaskratzer, die diese verursachen, selbst in dem Bild sichtbar sind oder nicht. Dadurch ist ein solcher Ansatz sehr geeignet für DAS- Anwendungen und ermöglicht eine zuverlässige und robuste Erfassung von Wischstreifen und Glaskratzern auf der Fahrzeugwindschutzscheibe, wodurch eine Beurteilung von Wischblatt- bzw. Windschutzscheibenzuständen ermöglicht wird.

Somit werden die Beugungs- und Brechungseigenschaften von Wischstreifen auf einer Fahrzeugwindschutzscheibe ausgenutzt, um derartige Wischstreifen zu er- fassen und auch eine Information darüber zu gewinnen, in was für einem Zustand sich ein Wischblatt befindet. Das durch einen Wischstreifen oder eine Gruppe von Wischstreifen verursachte Beugungsbild, wie es bei einem Scheibenwischerblatt nach dem Wischen der Fall ist, ist charakteristisch und unmittelbar von der durchschnittlichen Dicke jedes einzelnen solcher Streifen und der Beabstandung zwischen denselben abhängig. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung darüber, wie abgenutzt ein Wischer ist, basierend auf der Annahme, dass ein makelloser Wischer eine unendliche Vielzahl von Wischstreifen mit einer durchschnittlichen Dicke, die auf Null zugeht, verursacht, während ein schlechter Wischer dickere Wischstreifen mit einer größeren Beabstandung zwi- sehen denselben verursacht.

Auch wird auf einer Erfassung der von Glaskratzern verursachten Beugungsfigur aufgebaut, um derartige Kratzer zu erfassen und eine dementsprechende Beurteilung über den Zustand der Fahrzeugwindschutzscheibe zu treffen. Je mehr Kratzer sich auf einer Fahrzeugwindschutzscheibe befinden, umso stärker und ausgeprägter sind die daraus resultierenden Beugungsfiguren. Dies legt die Schlussfolgerung nahe, dass eine Fahrzeugwindschutzscheibe aufgrund extensiven Fahrens in einem Gebiet mit einer hohen Staubdichte in der Luft abgenutzt wird.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte um- fasst:

Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines Abbilds der Scheibe, wobei ein Verlauf des Auswertepfads ab- hängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; und

Erkennen einer Schliere basierend auf der Bewertung.

Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug und bei der Scheibe um eine Frontscheibe oder eine Heckscheibe des Fahrzeugs handeln. Dabei kann unter Scheibe auch lediglich ein Teilbereich einer gesamten Scheibe verstanden werden. Insbesondere kann es sich um eine Scheibe handeln, deren Oberfläche von einer Wischeinrichtung zum Wischen der Scheibe überstrichen und damit gereinigt werden kann. Unter einer gerichteten Struktur kann eine sich auf der Oberfläche der Scheibe befindliche Verunreinigung verstanden werden, die eine längliche Form aufweist. Die gerichtete Struktur kann eine Schliere sein und beispielsweise aus Wasser bestehen oder wasserhaltig sein. Eine Schliere kann nicht amorph sein und eine Fernwirkung haben. Unter dem Abbild kann eine

Aufnahme verstanden werden, die von einer optischen Erfassungseinrichtung aufgenommen wurde. Auch kann das Abbild aus einer oder mehrerer solcher Aufnahmen ermittelt werden. Beispielweise kann das Abbild auf von einer im Inneren des Fahrzeugs in der Nähe der Scheibe angeordneten Kamera mit einem Bildsensor aufgenommen worden sein. Das Abbild kann vor dem Schritt des

Durchführens der Bewertung einer Bildbearbeitung unterzogen werden, um für die Ermittlung einer gerichteten Strukturrelevante Strukturen in dem Abbild zu verstärken und störende Strukturen, die beispielsweise dem Hintergrund zuzuordnen sind, zu reduzieren. Das Abbild kann in digitaler Form vorliegen und eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweisen. Jeder Bildpunkt kann eine Bildinformation umfassen, die beispielsweise eine Helligkeit eines dem Bildpunkt zugeordneten Bereichs der Scheibe repräsentiert. Durch eine Bewertung eines Bildpunktes kann ermittelt werden, ob sich in dem, dem Bildpunkt zugeordneten Bereich der Scheibe, eine Verunreinigung, beispielsweise in Form von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Scheibe, befindet. Zur Bewertung können geeignete Auswertealgorithmen oder Bilderkennungsalgorithmen eingesetzt werden.

Bei dem Auswertepfad kann es sich um einen Schlierenpfad, also einen Verlauf einer Schliere, handeln. Auch kann der Auswertepfad eine Auswerterichtung de- finieren. Der Auswertepfad kann mittels eines Verfahrens, das durch eine Software beschrieben sein kann, folgendermaßen bestimmt werden: Zunächst wird ein Winkel festgelegt bzw. eine Steigung einer Geraden, Der Winkel bzw. die Steigung wird im Bild durch die Wahl von zwei Punkten im Bild ausgemessen. Die zwei Punkte werden entsprechend der Wischrichtung des Wischers bestimmt. Die Wischgeometrie ist bekannt. Da der Wischer auf einer Bogenlinie wischt, sind die gerichteten Strukturen korrekterweise auch bogenförmig. Sie erscheinen quasi gerade durch den kleinen Bildausschnitt der Kamera auf der Windschutzscheibe. D.h. eine feste Steigung als Gerade ist eine mögliche Näherung. So kann in einem Bild die Steigung der gerichteten Strukturen auf einer Seite des Bilds stärker sein als die Steigung der gerichteten Strukturen auf einer anderen Seite des Bilds. Die Geradensteigung ist lokal approximiert. Die Approximation kann durch Kreisbogensegmente, Polygonzüge, oder ähnliches, anstatt von Geraden verfeinert werden.

Allgemein kann es sich bei dem Auswertepfad um eine Trajektorie handeln, auf der oder parallel zu der sich typischerweise eine gerichtete Struktur erstreckt. Der Auswertepfad kann eine Projektion eines realen Auswertepfads auf der Oberfläche der Scheibe in das Abbild hinein darstellen. Somit bilden die entlang des Auswertepfads angeordneten Bildpunkte diejenigen Bereiche der Scheibe ab, über die sich typischerweise eine gerichtete Struktur erstreckt, sofern eine gerichtete Struktur auf der Scheibe vorhanden ist. Durch eine Analyse der Bewertungen der Bildpunkte entlang des Auswertepfads kann bestimmt werden, ob sich entlang des Auswertepfads eine gerichtete Struktur befindet, oder nicht. Das Verfahren kann für mehrere parallel, näherungsweise parallel, konzentrisch oder näherungsweise konzentrisch verlaufende Auswertepfade durchgeführt werden.

Somit kann im Schritt des Durchführens der Bewertung bestimmt werden, ob ein entlang des Auswertepfads angeordneter Bildpunkt eine Verunreinigung eines durch den Bildpunkt repräsentierten Bereichs der Scheibe darstellt. Eine entsprechende Bewertung kann für alle oder für ausgewählte der auf dem Auswertepfad liegenden Bildpunkt durchgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann ein Schritt des Durchführens einer weiteren Bewertung von entlang eines weiteren Pfads angeordneten Bildpunkten des Abbilds der Scheibe durchgeführt werden. Dabei kann ein Verlauf des weiteren Pfads näherungsweise senkrecht zu einem Verlauf des Auswertepfad sein. Im

Schritt des Erkennens kann die gerichtete Struktur basierend auf der Bewertung und der weiteren Bewertung bestimmt werden. Dabei kann ein streifenweises Scannen durchgeführt werden. Die beiden Pfade können in einer anderen Richtung, aber nicht durch denselben Punkt verlaufen. Der weitere Pfad und der Auswertepfad verlaufen somit nicht parallel zueinander. Beispielsweise können der weitere Pfad und der Auswertepfad orthogonal zueinander ausgerichtet sein.

Auf diese Weise kann ein länglicher Bereich der Scheibe über den sich mit hoher Wahrscheinlichkeit eine zusammenhängende gerichtete Struktur erstreckt mit einem weiteren länglichen Bereich der Scheibe verglichen werden, über den sich mit einer im Verhältnis gesehen wesentlich geringeren Wahrscheinlichkeit eine zusammenhängende gerichtete Struktur erstreckt. Dadurch kann eine Erkennungsgenauigkeit wesentlich erhöht werden.

Dabei kann einem entlang des Auswertepfads angeordneter erster Bildpunkt ein auf dem weiteren Pfad gelegener weiterer erster Bildpunkt zugeordnet sein. Im Schritt des Bestimmens kann ein Vergleich der Bewertung des ersten Bildpunkts mit der weiteren Bewertung des weiteren ersten Bildpunks durchgeführt werden. Die gerichtete Struktur kann basierend auf dem Vergleich erkannt werden. Es kann jedem Bildpunkt entlang des Auswertepfads ein Bildpunkt entlang des weiteren Pfads zugeordnet sein, so dass eine Mehrzahl von Bildpunktpaaren gebil- det werden, die jeweils unterschiedliche Bildpunkte umfassen. Durch den Vergleich kann beispielsweise festgestellt werden, auf welchem der beiden Pfade eine größere Zahl von Verunreinigungen erkannt werden. Werden auf dem Auswertepfad mehr Verunreinigungen als auf dem weiteren Pfad festgestellt, so lässt sich daraus schließen, dass die Verunreinigungen auf dem Auswertepfad einer gerichteten Struktur zugeordnet werden können.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Vergleich der Bildpunkte dahingehend gestaltet sein, dass Brechungs- und/oder Beugungseffekte, bzw. derartige Figuren im Abbild erkannt und analysiert werden. Eine schwache Beugung kann auf dicke gerichtete Strukturen (z.B. Wischstreifen), eine schwache Brechung auf dünne gerichtete Strukturen hinweisen. Die Brechung, bzw. Beugung kann abhängig von dem Auswertepfad analysiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei den gerichteten Strukturen u (feine) Kratzer oder Schlieren handeln. Es kann somit der Scheibenzustand, auch feine Kratzer, erkannt werden. Insbesondere können, ohne auf die Scheibe zu fokussieren, Kratzer oder Schlieren erkannt werden.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Ausdehnung, insbesondere die Dicke, der gerichteten Strukturen bestimmt.

Falls nicht eine reine Analyse in Richtung des Auswertepfads erfolgt, bzw. umgekehrt zur Festlegung/Bestimmung des Auswertepfads, kann die Orientierung der gerichteten Strukturen bestimmt werden.

Weiterhin kann der Abstand der gerichteten Strukturen zwischen einander be- stimmt wird, bspw. der Abstand der Schlierenstreifen voneinander. Ebenso können Unterschiede extrahiert werden, bspw. Bestandteile der Schlieren, z.B. die Dicke der einzelnen Tropfen der Schliere.

Dadurch kann eine Klassifizierung der gerichteten Strukturen durchgeführt werden, z.B. feine Schliere, große Schliere, Kratzer, feste Verunreinigung.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer Wischtrajektorie einer Wischkante einer Wischeinrichtung zum Wischen der Scheibe. Durch das Wischen sind bspw. Schlieren üblicherweise in Wischrichtung zu erwarten. Dieses Wissen kann für die Bildauswertung herangezogen werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann in einem Schritt des Ermitteins ein Zustand der Wischkante basierend auf einer Information über die gerichtete Struktur ermittelt werden. Bei der Wischeinrichtung kann es sich um einen Scheibenwischer und bei der Wischkante um eine im Betrieb auf der Oberfläche der Scheibe aufliegende Kante eines Wischblatts handeln. Die Information über die gerichtete Struktur kann beispielsweise Daten über eine Länge, Breite, Beständigkeit oder Häufigkeit der gerichteten Struktur umfassen. Die Information über die gerichtete Struktur kann mit vorbestimmten Vergleichswerten verglichen werden. Daraus kann ermittelt werden, ob die gerichtete Struktur dadurch hervorgerufen wurde, dass sich die Wischkante in einem schlechten Zustand befindet und somit erneuert werden sollte.

Dazu kann ferner in einem Schritt des Durchführens eine nachfolgende Bewer- tung von entlang des Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines nachfolgenden Abbilds der Scheibe durchgeführt werden. In einem Schritt des Erken- nens kann eine nachfolgende gerichtete Struktur basierend auf der nachfolgenden Bewertung erkannt werden. Im Schritt des Ermitteins kann der Zustand der Wischkante ferner basierend auf einer Information über die nachfolgende gerichtete Struktur durchgeführt werden. Das nachfolgende Abbild kann den gleichen Bereich der Scheibe wie das ursprüngliche Abbild abbilden, allerdings zu einem späteren Zeitpunkt. Die beiden Abbilder können zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Wischvorgängen der Wischeinrichtung erfasst worden sein. Auf diese Weise kann eine zeitliche Veränderung einer erkannten gerichteten Struktur bei der Ermittlung des Zustande der Wischkante berücksichtigt werden. Dies ist vorteilhaft, da von einer sich in einem guten Zustand befindlichen Wischkante hervorgerufene gerichteten Strukturen typischerweise schneller verschwinden als von einer sich in einem schlechten Zustand befindlichen Wischkante hervorgerufene gerichteten Strukturen.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Analysierens der Bildpunkte des Abbilds der Scheibe umfassen, um einen Beschlag auf einer Innenseite der Scheibe zu erkennen. Dabei können sowohl die sich auf dem Auswertepfad befindlichen Bildpunkte als auch weitere Bildpunkte analysiert werden. Bei dem Beschlag kann es sich um Feuchtigkeit handeln, die sich auf einer inneren Oberfläche der Scheibe befindet, also einer dem Inneren des Fahrzeugs zugewandten Oberfläche der Scheibe. Abhängig davon ob ein Beschlag erkannt wird, kann beispielsweise eine Belüftung der Scheibe gesteuert werden.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst:

Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines Abbilds der Scheibe, wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist;

Durchführen einer Bestimmung, ob ein entlang des Auswertepfads angeordneter Bildpunkt einen Lichtbeugungseffekt in einem durch den Bildpunkt repräsentierten Bereich der Scheibe darstellt; und Erkennen einer gerichteten Struktur basierend auf der Bewertung und der Bestimmung.

Gemäß dieser Ausführungsform kann in dem Schritt des Bestimmens bestimmt werden, ob ein entlang des Auswertepfads angeordneter Bildpunkt einen Lichtbeugungseffekt in einem durch den Bildpunkt repräsentierten Bereich der Scheibe darstellt. Bei dem Lichtbeugungseffekt kann es sich um eine Diffraktion handeln. Lichtbeugungseffekte auf der Scheibe werden häufig durch gerichtete Strukturen hervorgerufen. Insbesondere werden Lichtbeugungseffekte auch durch gerichtete Strukturen hervorgerufen, die an sich unsichtbar sind. Durch die Berücksichtigung von Lichtbeugungseffekten kann somit die Erkennungsgenauigkeit bezüglich gerichteter Strukturen verbessert werden. Beugung tritt dabei bei dünnen Schlieren auf. Ein Brechungseffekt tritt dagegen bei dicken Schlieren auf, die wirken wie Zylinderlinsen.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Erkennung von gerichteten Strukturen auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: einer Durchführungseinrichtung zum Durchführen einer Bewertung von entlang eines Auswertepfads angeordneten Bildpunkten eines Abbilds der Scheibe, wobei ein Verlauf des Auswertepfads abhängig von einer erwarteten Orientierung der gerichteten Strukturen auf der Scheibe ist; und einer Erkennungseinrichtung zum Erkennen einer gerichteten Struktur basierend auf der Bewertung.

Mittels der Vorrichtung können die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchgeführt bzw. umgesetzt werden. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Scheibe eines Fahrzeugs;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Ausschnitt eines Abbilds einer Scheibe;

Fig. 5 einen Ausschnitt eines Detektionsbilds;

Fig. 6 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds;

Fig. 7 eine Darstellung einer Prozessierung eines Detektionsbilds;

Fig. 8 eine Darstellung einer weiteren Prozessierung eines Detektionsbilds;

Fig. 9 einen Ausschnitt eines Detektionsbilds; Fig. 10 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds;

Fig. 1 1 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds;

Fig. 12 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds;

Fig. 13 einen Ausschnitt eines weiteren Detektionsbilds;

Fig. 14 eine graphische Darstellung einer Regenmenge auf einer Scheibe;

Fig. 15 eine graphische Darstellung eines Abklingverhaltens von Schlieren;

Fig. 16 eine graphische Darstellung eines weiteren Abklingverhaltens von Schlieren;

Fig. 17 eine Darstellung einer Prozessierung eines Detektionsbilds;

Fig. 18 eine Darstellung einer weiteren Prozessierung eines Detektionsbilds;

Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 ein Abbild einer Scheibe;

Fig. 21 ein weiteres Abbild einer Scheibe;

Fig. 22 ein weiteres Abbild einer Scheibe;

Fig. 23 ein weiteres Abbild einer Scheibe;

Fig. 24 ein Abbild einer Scheibe mit hervorgehobenen Kanten;

Fig. 25 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 26 ein weiteres Abbild einer Scheibe;

Fig. 27 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 28 ein weiteres Abbild einer Scheibe; Fig. 29 ein weiteres Abbild einer Scheibe;

Fig. 30 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 31 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 32 eine graphische Darstellung eines Abklingverhaltens von Lichtbeugungseffekten.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 weist eine Scheibe 102 auf, auf der sich ein Wassertropfen 104 befindet. Das Fahrzeug weist eine Bilderfassungseinrichtung 106, eine Durchführungseinrichtung 108 und eine Erkennungseinrichtung 1 10 auf. Ferner kann das Fahrzeug 100 eine Beleuchtungseinrichtung 1 12 zum Beleuchten der Scheibe 102 aufweisen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungseinrichtung 1 12 im Inneren des Fahrzeugs 100 angeordnet und ausgebildet, um die Tropfen 104 auf der Außenseite der Scheibe 102 zu beleuchten.

Die Bilderfassungseinrichtung 106 ist ausgebildet, um ein Abbild eines Teilbereichs der Scheibe 102 zu erstellen und das Abbild über eine Schnittstelle an die Durchführungseinrichtung 108 bereitzustellen. Die Durchführungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um das Abbild auszuwerten. Dazu können einzelne Bildpunkte des Abbilds für sich alleine genommen oder in Bezug zu anderen Bildpunkten des Abbilds bewertet werden. Die Durchführungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um ein Ergebnis der Bewertung oder der Bewertungen über eine weitere Schnittstelle an die Erkennungseinrichtung 1 10 bereitzustellen. Die Erkennungseinrich- tung 1 10 ist ausgebildet, um basierend auf den von der Durchführungseinrichtung 108 bereitgestellten Informationen eine Schliere auf der Scheibe 102 zu erkennen. Dabei kann beispielsweise festgestellt werden, ob es sich bei dem Tropfen 104 um einen Regentropfen handelt, oder ober der Tropfen 104 Teil einer Schliere ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann von der Kameraanordnung 106 in einem Kamerabild oder einem Kamerabildausschnitt ein Teil der Scheibe 102 er- fasst werden. Auf der Scheibe 102 befindliche Tropfen 104, auch sehr kleine Tropfen 104, sind in diesem Bild sichtbar. Die Fokussierung ist vorteilhafterweise so gewählt, dass Tropfen 104 bzw. Tropfenränder scharf abgebildet werden, während die weiter entfernte Hintergrund-Szene unscharf erscheint. Diese Kameraanordnung 106 kann optional durch eine oder mehrere aktive Strahlungsquellen 1 12 ergänzt werden, um die Erkennbarkeit der Tropfen 104 zu erleichtern oder zu verbessern oder auch bei Dunkelheit zu gewährleisten. Mittels eines er- findungsgemäßen Verfahrens kann eine Analyse des Bild(folgen)signals der vorgenannten Kameraanordnung 106, beispielsweise in den Einrichtungen 108, 1 10, durchgeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Scheibe 102 eines Fahrzeugs, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs 100. Eine äußere Oberfläche der Scheibe 102 wird durch eine Wischeinrichtung 214 mit einer Wischkante 216 gereinigt. Beim Überstreichen der Scheibe 102 durch die Wischkante 216 ist in dem gerade durch die Wischkante überstrichenen Bereich eine Schliere 204 auf der Oberfläche der Scheibe 102 verblieben.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung von Schlieren auf einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise von den in Fig. 1 gezeigten Einrichtungen ausgeführt werden. Mittels des Verfahrens kann beispielsweise die in Fig. 2 gezeigte Schliere erkannt werden. Dazu werden in einem Schritt 308 basierend auf einem empfangenen Abbild der Scheibe Bild- punkte bewertet, die entlang eines Schlierenpfads angeordnet sind. Eine Information über einen Verlauf des Schlierenpfads kann im Vorfeld bestimmt worden sein und dem Verfahren zur Verfügung gestellt sein. In einem Schritt 310 wird eine Schliere, sofern vorhanden, basierend auf der im Schritt 308 durchgeführten Bewertung erkannt. Eine Information über die Schliere kann ausgegeben werden oder in einer Speichereinrichtung für eine spätere Auswertung hinterlegt werden. Die Schritte 308, 310 können wiederholt ausgeführt werden. Auch können mehrere Schritte 308, 310 parallel ausgeführt werden, beispielsweise für unterschiedliche Schlierenpfade.

Anhand der Figuren 4 bis 8 wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 4 zeigt einen Original-Bildausschnitt 402 einer Kameraanordnung zwischen Hin- und Rücklauf eines Wischers der Scheibe. Der Bildausschnitt 402 kann beispielsweise mit der in Fig. 1 gezeigten Kameraanordnung erfasst worden sein.

Fig. 5 zeigt ein Detektionsbild 502, das durch eine geeignete Bildverarbeitung aus dem Original-Bildausschnitt 402 oder mehreren Original-Bildausschnitten bestimmt wurde. In dem Detektionsbild 502 sind detektierten Tropfen in Graustufen dargestellt. Dabei bedeutet schwarz eine sichere Detektion von Tropfen und weiß, dass kein Tropfen detektiert ist.

Fig. 6 zeigt zum Vergleich ein im Verhältnis zum Detektionsbild 502 um 2,40 Sekunden älteres Detektionsbild 602, bei dem nur neu aufgetroffene Regentropfen, jedoch keine Schlieren sichtbar sind.

Die in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Abbilder 402, 502, 602 können jeweils aus einer Vielzahl von Bildpunkten zusammengesetzt sein.

Das Bild 402 wurde zwischen Hin- und Rücklauf des Wischerarms aufgenommen

Es ist zu erkennen, dass die die Tröpfchen der Schlieren überwiegend kettenartig entlang von schrägen Linien angeordnet sind. Die Form dieser Linie ist bestimmt durch die Bewegungstrajektorien der Punkte auf der Wischerblattlippe. Bei Scheibenwischern mit einfacher Drehmechanik, also Drehung um einen Punkt, wie es der Normalfall ist, vollzieht ein Punkt auf der Wischerlippe eine im Wesentlichen bogenförmige Bewegung. Durch die Scheibeninklination relativ zur Kameraorientierung und die geometrischen Verzerrungen entlang des optischen Pfads aus Scheibe, Umfokussierungsoptik und Kameraoptik, wird der bogenför- mige Pfad im Allgemeinen in einen etwas komplexeren Pfad abgebildet. Die

Krümmungsrichtung des Bogens kann sich dabei auch umkehren.

Fig. 5 zeigt jedoch, dass aufgrund der relativ kleinen sensitiven Fläche in diesem Ausführungsbeispiel die Streifen 204 näherungsweise gerade verlaufen. Aller- dings ist der Winkel der Geraden nicht konstant, links verlaufen sie hier etwas steiler als rechts.

Fig. 6 zeigt zum Vergleich auch ein Bild 602 ohne Schlieren. Hier waren alle Schlieren inzwischen abgetrocknet und neue Regentropfen 104 auf die sensitive Fläche gefallen.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren auf der Scheibe durchgeführt, wobei Tropfen 104 wie in Fig. 6 jedoch nicht zu einer Schlierendetektion führen dürfen.

Eine zunächst scheinbar naheliegende Unterscheidung anhand der Tropfengröße ist ungeeignet, da bei Sprühregen und Nebel auch sehr kleine Tröpfchen auftreten. Es wird daher die Orientierung der Streifen 204 als Unterscheidungskriterium genutzt.

Der Vergleich der Bilder 502, 602 offenbart, das rein natürlich auftreffende Tropfen 104 rein statistisch zufällig örtlich verteilt sind. Es besteht normalerweise keine statistische Abhängigkeit zwischen der Position eines ersten Tropfens und der Position eines zweiten Tropfens, außer wenn diese sich verbinden und ineinander überlaufen.

Bei einem Tropfen, der zu einer Wasserschliere 204 gehört, ist dies jedoch anders. Entlang der vorab bekannten Richtung besteht eine hohe Verbundwahrscheinlichkeit. Ist ein Tropfen vorhanden, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass entlang der bekannten Richtung weitere Tropfen anzutreffen sind. Umgekehrt gilt, ist an einem Ort kein Tropfen vorhanden, so besteht entlang der bekannten Richtung ebenfalls eine geringe Wahrscheinlichkeit, Tropfen anzutreffen.

Ein erfindungsgemäßer Algorithmus prozessiert das Bild 502, 602 anhand eines Kriteriums in zwei Richtungen, eine erste Richtung etwa entlang der erwarteten Schlierenorientierung und eine zweite Richtung etwa senkrecht dazu.

Fig. 7 zeigt das Detektionsbild 502, das entlang der Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 1 steht, mit dem Bezugszeichen 704 versehen.

Fig. 8 zeigt das Detektionsbild 502, das etwa senkrecht zu der

Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 2 steht, mit dem Bezugszeichen 804 versehen.

Die durch die beiden Prozessierungen gewonnen Ergebnisse oder Zwischenergebnisse werden dann zueinander in Beziehung gesetzt. Man kann hier auch von zwei Gruppen von Pfaden 704, 804 sprechen, entlang derer zum Beispiel jeweils möglichst alle Pixel des Detektionsbildes 502 abgearbeitet werden.

Die streifenartigen Schlieren führen zu zwei deutlich unterschiedlichen Ergebnissen auf den beiden Gruppen von Pfaden 704, 804, während Regentropfen unabhängig von der Pfad-Gruppe zum ungefähr gleichen Ergebnis führen. Damit wird die angestrebte Unterscheidbarkeit erreicht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dazu folgendes Kriterium verwendet werden. Entlang des jeweiligen Pfades 704, 804, beispielsweise aus der in Fig. 7 gezeigten Gruppe 1 , wird zu jedem Pixel das Detektionsergebnis mit dem Detek- tionsergebnis des n Pixel in Pfadrichtung entfernten Pixels verglichen. Wird an beiden Pixeln ein Tropfen festgestellt, so wird ein Akkumulatorwert ai für die Pfade 704 der Gruppe 1 inkrementiert, beispielsweise gewichtet mit dem Abstand der beiden betrachteten Pixel. Dies wird für Werte von n = 1 bis z.B. n _max = 20 durchgeführt. Dabei richtet sich die Wahl von n _max nach der

Schlierentröpfchengröße im Bild 502. Dieser Ansatz funktioniert sowohl bei Schlieren aus einzelnen Wassertröpfchen als auch bei Schlieren aus langgezogen Wasserstreifen bzw. untereinander verbundenen Tröpfchen.

In gleicher weise wird auf den Pfaden 804 der in Fig. 8 gezeigten Gruppe 2 ein zweiter Akkumulatorwert a ₂ gebildet.

Die beiden Akkumulatorwerte werden dann miteinander in Beziehung gesetzt. Der Unterschied zwischen beiden Akkumulatorwerten ist ein Maß für die

Schlierenhaftigkeit. Um eine sinnvolle Normierung zu erhalten, bietet sich folgende Definition für die Schlierenhaftigkeit s an:

a + a ₂ wobei ai für die Pfade 704 der Gruppe 1 entlang der Schlierenorientierung steht. Liegt s im deutlich positiven Bereich, so sind die typischen streifen haften Schlieren vorhanden, und zwar umso ausgeprägter, je größer s ist. Werte von s kleiner als oder nahe Null können ignoriert werden. Weiterhin sollte noch darauf geachtet werden, dass der Nenner nicht zu klein wird, z. B. weil keine Tropfen vorhanden sind, denn dann ist eine Auswertung nicht sinnvoll.

Somit ist s also ein geeignetes Maß für die Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren, wobei die Orientierung der Schlieren einer erwarteten Orientierung entspricht, die sich aus der Geometrie der Anordnung ergibt.

Die Geometrie der Anordnung kann als bekannt vorausgesetzt werden. Bei einem Kraftfahrzeug können die Orientierungen der Pfade 704, 804 vorab aus den Konstruktionsdaten berechnet werden, beispielsweise bei einer Vorab- Kalibrierung. Es ist auch möglich, die Orientierungen aus im Betrieb gemessenen Daten automatisch zu ermitteln, beispielsweise bei einer Online-Kalibrierung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wurden die Orientierungen manuell aus De- tektionsbildern ermittelt, auf denen Schlieren sichtbar waren. Bei den Pfaden 704, 804 spielt es im Übrigen keine Rolle, ob sie vorwärts oder rückwärts prozessiert werden, da die Ergebnisse bei dem hier vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel identisch ist. Steht einer automatischen Wischersteuerung zusätzlich zu einem Signal zur

Quantifizierung der Wassermenge auf der Scheibe noch ein zweites Signal zur Quantifizierung der Schlieren zu Verfügung, so kann z. B. bei leichtem Regen nach dem Wischen mindestens so lange abgewartet werden, bis die Schlieren abgeklungen sind, bis erneut gewischt wird. Da der Zeitverlauf des Abklingens von vielen Faktoren abhängt und kaum vorhersagbar ist, ist es vorteilhaft ihn zu messen. Durch die Quantifizierung der Schlieren und ihres zeitlichen Verlaufs kann auch die Quantifizierung der neu hinzugekommenen Wassermenge durch neue Tropfen verbessert werden, so dass sich damit die Möglichkeit ergibt, ein für den Benutzer oder Fahrer akzeptableres Wischverhalten zu realisieren.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird von einer festen geometrischen Anordnung ausgegangen, so dass die streifenartigen Schlieren immer eine vorab bekannte Richtung aufweisen. Insbesondere die Lage der Scheibenwischerdrehachse in Bezug auf die Kamera ist dabei relevant. Bei Änderung dieser Anord- nung würden die Schlieren eine andere als die vorab bekannte Richtung aufweisen und wären damit nicht mehr ohne Weiteres detektierbar.

Der erfindungsgemäße Ansatz kann bei einem kamerabasierten Regensensor eingesetzt werden, der im Vergleich zu einem bekannten Regensensor um die Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren erweitert ist, ohne dabei signifikante zusätzliche Kosten zu verursachen.

Anhand der Figuren 9 bis 18 wird im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Ausführungsbeispiel basiert auf ei- ner kamerabasierten indirekten Wischerzustandanalyse, die eine brauchbare Lösung zur schnellen und objektiven Feststellung des Wischerverschleißzustands zur Verfügung stellt.

Entscheidend für die Wischqualität ist, neben unter anderem Gummi-Qualität, Andruckkraft und Winkel von Wischerarm zur Scheibe, die Unversehrtheit der Wischerkante. Durch den Verschleiß entstehen an der Wischerkante feine Risse und die ursprünglich scharfen Kanten werden abgerundet. Das Wasser wird dann nicht mehr vollständig und gleichmäßig in einem Wischzyklus von der Scheibe abgetragen. Es entstehen Schlieren auf der Scheibe, die zu einer Sichtbeeinträchtigung führen.

Der Verschleiß wird angeblich erheblich beschleunigt durch Insekten auf der Scheibe, deren harte Chitin-Panzer die Mikrokante verletzen können, oder durch Betätigung des Wischers bei überfrorener Scheibe bzw. angefrorenem Wischerblatt.

Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt eine quantitative Bestimmung eines Maßes für den Verschleißzustand des Wischers, welches sich auf das Ausmaß der Schlierenbildung und damit auf die für den Fahrer relevante Größe bezieht.

Aufgebaut wird auf die anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebene Kamerabasierten Detektion und Quantifizierung von streifenartigen Wasserschlieren auf einer Scheibe.

Der Wischzyklus besteht aus einem Hinlauf und einem Rücklauf des jeweiligen Wischerarms. Beim Hinlauf wird die Scheibe von der ersten Kante des Wischerblatts überwischt, beim Rücklauf von der zweiten Kante. Da die beiden Kanten im Allgemeinen unterschiedliche Beschädigungen aufweisen, sind ihre

Schlierenbilder entsprechend unterschiedlich.

Entsprechend ist es sinnvoll, beide Schlierenbilder getrennt zu analysieren. Wenigstens sollte das Schlierenbild nach dem Rücklauf analysiert werden, da es wesentlich wichtiger für die empfundene Sichtbeeinträchtigung ist, da der Zeitabstand wischen Rücklauf und nächstem Hinlauf meistens wesentlich länger ist als der Zeitabstand zwischen Hinlauf und Rücklauf.

Zum besseren Verständnis sind in den Figuren 9 bis 13 verschiedene Detekti- onsbilder zu aufeinander folgenden Zeitpunkten gezeigt, die mit einem geeigneten Bildbearbeitungsverfahren erzeugt wurden. Die detektierten Tropfen sind dabei in Grauwerten dargestellt (schwarz = sichere Detektion, weiß = kein Tropfen). Fig. 9 zeigt entsprechend zu Fig. 5 ein Detektionsbild 502, das durch eine geeignete Bildverarbeitung aus einem Original-Bildausschnitt bestimmt wurde. In dem Detektionsbild 502 sind Schlieren 204 zu erkennen. Konkret ist eine

Schlierenbildung 400 ms nach dem Hinlauf des Wischers, verursacht von der ersten Wischerkante gezeigt. Links im Bild 502 ist die Steigung der Schlieren 204 stärker als die Steigung der Schlieren 204 rechts im Bild 502. Dies resultiert aus der Bogenbahn des Wischers, ggf. ist aber eine lineare Approximation möglich. Fig. 10 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1002 mit Schlieren 204, 120 ms später

(als Fig. 9). Gezeigt ist eine Schlierenbildung 40 ms nach dem Rücklauf des Wischers, verursacht von der zweiten Wischerkante.

Fig. 1 1 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1 102 mit Schlieren 204. Es ist dieselbe Situation wie in Fig. 10 gezeigt, jedoch 200 ms nach dem Rücklauf des Wischers.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1202 mit Schlieren 204. Es ist dieselbe Situation wie in Fig. 1 1 gezeigt, jedoch 600 ms nach dem Rücklauf des Wischers. Eine dominante Schliere 204 ist noch immer vorhanden.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Detektionsbild 1302 mit einer Schliere 204 und Regentropfen 104. Es ist eine Situation zu einem anderen Zeitpunkt. Das Detektionsbild 1302 ist von inzwischen neu aufgetroffenen Regentropfen bestimmt. Obwohl seit dem letzten Wischzyklus eine ganze Sekunde vergangen ist, ist immer noch eine dominante Schliere vorhanden, und zwar am selben Ort wie in Fig. 12.

Das in Fig. 9 gezeigte Detektionsbild 502 wurde nach dem Hinlauf des Wischers aufgenommen, während die in den Figuren 10 bis 12 gezeigten Detektionsbilder 1002, 1 102, 1202 nach dem unmittelbar darauf folgenden Rücklauf erfasst wurden. Es ist offensichtlich erkennbar, dass sich die Schlierenbilder von Hin- und Rücklauf unterscheiden.

Bei aufmerksamer Betrachtung der Bilder 1002, 1 102, 1202, die in den zeitlichen Abständen von 40 ms, 200 ms und 600 ms nach dem Rücklauf des Wischers aufgenommen wurden, ist zu erkennen, wie die kleinen Tröpfchen nach und nach verdunsten, während die größeren Tröpfchen länger bestehen bleiben. Das Wasservolumen, das pro Zeiteinheit aus einem Tropfen verdunstet, ist ungefähr proportional zur Luft-Wasser-Oberfläche des Tropfens. Damit ist die Zeit bis zur vollständigen Verdunstung näherungsweise proportional zur Tropfendicke.

Ein guter, neuer Scheibenwischer hinterlässt nur sehr kleine Tröpfchen auf der Scheibe, die entsprechend schnell verdunsten. Die Sicht durch die Scheibe ist damit kurz nach dem Wischvorgang wieder ungestört.

Ein Scheibenwischer mit Rissen und sonstigen Verletzungen an der Wischkante hinterlässt mehr oder weniger große Tröpfchen. Diese ordnen sich bevorzugt in Linien auf der Scheibe an, und zwar entlang der Bewegungstrajektorie des jeweiligen Risses über die Scheibe. Mitunter sind die Tröpfchen auch miteinander verbunden und bilden Wasserstreifen.

Das in Fig. 12 gezeigte Bild 1202 lässt erkennen, dass selbst nach 600 ms eine dominante Schliere 204 noch kaum verdunstet ist, während die meisten kleineren Schlieren bereits verschwunden sind.

Zu einem anderen Zeitpunkt, bei etwas stärkerem Niederschlag wurde das in Fig. 13 gezeigte Bild 1302 aufgezeichnet, und zwar eine Sekunde nach dem Rücklauf des Wischers. Es ist zu erkennen, dass sich auch hier noch eine dominante Schliere 204 befindet, am selben Ort wie in Bild 1202.

Eine Beschädigung des Wischers führt also zu örtlich persistenten Schlieren. Dieser Umstand kann bei der Analyse optional genutzt werden.

Fig. 14 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Regenmenge 1418 auf der Scheibe. Es kann sich dabei um eine Messkurve handeln. Auf der Abszisse ist die Zeit und auf der Ordinate ein Maß für die Regenmenge aufgetragen. Herausgestellt ist ein Wischzyklus 1420, der durch einen Hinlauf 1422 und einen nachfolgenden Rücklauf 1424 begrenzt wird. Nach dem Hinlauf 1422 steigt die Regenmenge 1418 ausgehend von einer über die Zeit konstant bleibenden Restmenge 1426 an, um durch den Rücklauf 1424 wieder auf die Restmenge 1426 reduziert zu werden. Nach Rücklauf 1424 steigt die Regenmenge 1418 ausgehend von der Restmen- ge 1426 erneut an, um schließlich durch den Hinlauf 1422 wieder auf die Restmenge 1426 reduziert zu werden.

Fig. 14 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf einer Regenmenge 1418 auf der Scheibe. Beim Wischzyklus 1420 wird die Scheibe zweimal hintereinander gewischt, beim Hinlauf 1422 und beim Rücklauf 1424. Es verbleibt jeweils eine Restwassermenge 1426 auf der Scheibe, die aus mehr oder weniger kleinen Tröpfchen gebildet und als Schlieren wahrgenommen wird. Wegen dieser Restmenge 1426 wird die gestrichelte Markierung nicht unterschritten. In den übrigen Zeiten steigt die Regenmenge 1418 auf der Scheibe etwa linear an, bei als konstant angenommenem Niederschlag.

Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung des Abklingverhaltens der Schlieren nach dem Hin- und Rücklauf des Wischerblatts. Die Kurve 1530 kennzeichnet einen guten Fall mit einer oder mehreren schnell abklingende Schlieren.

Gezeigt ist zusätzlich zur Regenmenge 1418 noch ein Maß für die

Schlierenhaftigkeit in Form der Kurve 1530, das gemäß dem anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebenen Verfahren ermittelt werden kann. Es ist zu erkennen, dass beim Hinlauf und Rücklauf jeweils Schlieren entstehen, die anschließend aber schnell wieder abklingen. Die Sichtbeeinträchtigung dauert also nur kurz an. Die Restmenge 1426 nach dem Überwischen ist gering. Das Abklingen erfolgt ungefähr linear, wenn die Tröpfchen etwa einheitliche Größen ausweisen.

Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung des Abklingverhaltens der Schlieren nach dem Hin- und Rücklauf des Wischerblatts. Die Kurve 1630 kennzeichnet einen ungünstigen Fall mit einer oder mehreren langsam abklingende Schlieren.

In Fig. 16 stellt sich die Situation im Sinn der Sichtbeeinträchtigung, im Vergleich zu der in Fig. 15 gezeigten Situation, erheblich ungünstiger dar, weil die beim Wischvorgang gebildeten Schlieren wesentlich langsamer abklingen. Auch ist die Restmenge 1426 größer. Die Ursache liegt im Vorhandensein größerer Tropfen in den Schlieren, deren Abtrocknen mehr Zeit benötigt. Bei einem verschlissenen Wischerblatt entstehen kleinere und größere Tröpfchen gleichzeitig mit entsprechend unterschiedlichen Verdunstungszeiten. Dies erklärt den leicht konkav gekrümmten Abklingverlauf: Anfangs sind große und kleine Tröpfchen gleichzeitig vorhanden, wodurch sich ein steileres Abklingen ergibt, später nur noch größere Tröpfchen, die zu einem flacheren Abklingen führen.

Der Vergleich einzelner Abklingverläufe 1530, 1630 aus den Figuren 15 und 16 lässt also bereits sehr schnell einen ersten Rückschluss auf den Verschleißzustand des Wischerblatts zu.

Beispielsweise kann hierfür die zeitliche Abklingkonstante herangezogen werden, also die Zeit oder die Anzahl Bildzyklen, die erforderlich sind, bis ein Maß für die Schlierenhaftigkeit um einen bestimmten Faktor abgenommen hat.

Weil die Zunahme des Verschleißes ein sehr langsamer Prozess ist, der sich über viele Wischer-Betriebsstunden hinziehen kann, ist es sinnvoll, die verfügbare Zeit zu nutzen und die gewonnenen Maße über angemessen lange Zeiträume zu mittein.

Dies ist insbesondere auch deshalb sinnvoll, weil die wechselnden Umgebungsbedingungen Einfluss auf die Abklingkonstante haben. Dies hängt z.B. von der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit, der Windgeschwindigkeit auf der Scheibenoberfläche und/oder dem Grad der Wasser-Verunreinigung , z.B. durch gelöstes Streusalz im Winter, ab.

Beispielsweise kann die mittlere Abklingkonstante in regelmäßigen Abständen, z.B. alle n Wischzyklen, in einem permanenten Speicher abgelegt werden. Auf den so abgelegten Daten können dann Plausibilisierung der Daten und Langzeitanalysen durchgeführt werden, z.B. gleitende Mittelung und Vergleich mit mindestens einem Schwellwert für die Verschleiß-Grenze, um daraus Empfehlungen für den Fahrer oder die Werkstatt zu ermitteln.

Außerdem kann dem Fahrer optional eine Rückmeldung gegeben werden, wie sich sein Verhalten, z.B. manuelle Reinigung oder Missbrauch bei Vereisung, auf den Zustand der Wischerblätter auswirkt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Diversifizierung der Schlieren durchgeführt werden. Mit zunehmendem Verschleiß stellt sich eine Situation ein, bei der die Beständigkeit der Schlieren im Mittel zunimmt und die Unterschiedlichkeit zwischen den Schlieren ebenfalls.

Bei dem anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebenen Verfahren werden die Schlieren auf Pfaden etwa entlang der erwarteten Orientierung (Pfade Gruppe 1 ) und etwa senkrecht dazu (Pfade Gruppe 2) ausgewertet, wie es in Fig. 17 gezeigt ist.

Fig. 17 zeigt das Detektionsbild 502, das entlang der Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 1 steht, mit dem Bezugszeichen 704 versehen. Dabei stellen die Pfeile 704 eine Auswerterichtung, jedoch keinen Schlierenpfad im Sinne von tatsächlichen physikalischen Schlieren als sichtbarer Pfad dar.

Fig. 18 zeigt das Detektionsbild 502, das in etwa senkrecht zu der

Schlierenorientierung prozessiert wird. Dabei ist ein Pfad, der stellvertretend für weitere durch Pfeile angedeutete Pfade einer Gruppe 2 steht, mit dem Bezugszeichen 804 versehen.

Somit wird das Detektionsbild 502 in zwei Richtungen prozessiert. Einmal etwa entlang der Schlierenorientierung und einmal etwa senkrecht dazu.

Für die Analyse des Wischerblattzustands kann es von Vorteil sein, die Pfade der Gruppe 1 in Untergruppen aufzuteilen, beispielsweise in eine erste Gruppe von Pfaden 804 entlang derer die Schlieren schnell abklingen, bei denen beispielsweise eine Abklingkonstante kleiner als eine Schwelle ist, und eine zweite Gruppe von Pfaden 1704, entlang derer die Schlieren langsam abklingen, bei denen beispielsweise eine Abklingkonstante größer als die Schwelle ist. Von der ersten Gruppe ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Pfad mit dem Bezugszeichen 804 versehen.

Der Verschleißzustand könnte dann anhand von Abzählen, also der Anzahl der Pfade 1704, ermittelt werden. Statt zwei Gruppen können auch k Gruppen gewählt werden und die Auswertung mit einem Histogramm mit k Intervallen erfolgen. Der Fachmann ist in der Lage weitere Lösungen zur Auswertung mit Diversifizierung der Schlieren anzugeben. Anhand der Figuren 19 bis 22 wird im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Ausführungsbeispiel umfasst Zusatzfunktionen eines videobasierten auf die Scheibe fokussierten Regensensors.

Fig. 19 zeigt ein Gesamtsystem mit Informationsflüssen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Scheibe 102 und eine Kamera 106, die vollständig oder teilweise auf die Scheibe fokussiert ist. In einem Erfassungsbereich der Kamera 106 befinden sich eine Verschmutzung 104 oder Schlieren auf der Scheibenaußenseite und ein Beschlag 1904 auf der Scheibeninnenseite. Von der Kamera 106 werden Abbilder der Scheibe 102 erstellt und an eine Bildverarbeitungseinheit ausgegeben. Die Figuren 20 bis 22 zeigen beispielhaft entsprechende Abbilder. Die Bildverarbeitungseinheit weist eine Einheit 1907 zur Regendetektion, eine Einheit 108 zur Schlierenerkennung, eine Einheit 1941 zur Verschmutzungsdetektion und eine Einheit 1943 zur Be- schlagdetektion auf.

Die Einheit 108 zur Schlierenerkennung ist ausgebildet, um Daten von der Einheit 1907 zur Regendetektion zu empfangen. Die Einheit 1907 zur Regendetektion ist ausgebildet, um basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmten, ob sich Regentropfen 104 auf der Scheibe 102 befinden.

Die Einheit 108 zur Schlierenerkennung ist ausgebildet, um basierend auf den Daten der Einheit 1907 zur Regendetektion und zusätzlich oder alternativ basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmen, ob die Verschmutzungen 104 auf der Scheibe 102 Teil einer Schliere sind. Die Einheit 108 zur

Schlierenerkennung ist ferner ausgebildet, um basierend auf einer Information über erkannte Schlieren auf der Scheibe 102 eine Information für einen Wischerwechsel zu bestimmen und an ein Anzeigeinstrument 1945 auszugeben. Alternativ oder zusätzlich wird die Information über den Wischerwechsel auch im Fehlerspeicher des Fahrzeugs hinterlegt. Das Anzeigeelement 1945 kann ausgebildet sein, um ansprechend auf eine empfangene Information für einen Wi- scherwechsel ein Hinweissignal auszugeben. Die Einheit 108 zur

Schlierenerkennung kann ausgebildet sein, um Schlieren entsprechend dem anhand der Figuren 4 bis 8 beschriebenen Verfahren zu erkennen und die Information für den Wischerwechsel, die einen Zustand des Wischers anzeigt, entsprechend dem anhand der Figuren 9 bis 18 beschriebenen Verfahren, zu ermitteln.

Die Einheit 1941 zur Verschmutzungsdetektion ist ausgebildet, um basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmen, ob sich eine Verschmutzung 104 auf der Scheibe 102 befindet und ansprechend auf eine erkannte Verschmutzung 104 ein Steuersignal für eine Wisch-Wasch-Funktion an ein Wischersteuergerät 1947 auszugeben. Das Wischersteuergerät 1947 ist wiederum ausgebildet, um Informationen über eine Wischerposition und einen Wischerdurchgang an die Bildverarbeitungseinheit bereitzustellen.

Die Einheit 1943 zur Beschlagdetektion ist ausgebildet, um basierend auf den Abbildern der Kamera 106 zu bestimmen, ob sich ein Beschlag 1904 auf der Innenseite der Scheibe 102 befindet und ansprechend auf einen erkannten Beschlag 1904 ein Steuersignal für eine Klimaanlage oder ein Gebläse an eine Steuergerät 1949 der Klimaanlage oder des Gebläses auszugeben.

Die Figuren 20 bis 22 zeigen Abbilder, die beispielsweise von einer in den Figuren 1 oder 19 gezeigten Kamera aufgenommen worden sind. Fig. 20 zeigt eine Aufnahme mit Schlieren, Fig. 21 eine Aufnahme einer verschmutzten Scheibe und Fig. 22 eine Aufnahme mit getrockneten Tropfen.

Bei dem in Fig. 19 gezeigten System kann es sich um ein frontscheibengetragenes Videosystem handeln, bei dem eine Bildverarbeitung scharf fokussierter Scheibenbereiche erfolgt.

Videosysteme werden zur Realisierung von Fahrerassistenzsystemen, wie z.B. Nachtsichtsysteme oder warnende Videosysteme eingesetzt. Diese Systeme arbeiten in der Regel mit starr montierten Fixfokuskameras, welche auf unendlich fokussieren. Für bestimmte Anwendungen, wie z.B. Regensensorik oder Verkehrszeichenerkennung, ist es wünschenswert eine von der normalen Fokusebene, nämlich unendlich, abweichende Fokussierung zu erreichen. Dazu kann eine Fixfokuskamera, welche auf kurze Distanz fokussiert, verwendet werden. Auch können mit einer Vorsatz- oder Zusatz-Optik Teilbereiche mit unterschiedlichen Fokussierungen abgebildet werden.

Die Abbildung des Gesamtbildes oder von Teilbereichen des erfassten Bildbereiches mit einer kurzen Fokusebene, typischerweise einige cm, erlaubt die Nutzung dieser Abbildungsinformationen für weitere Funktionen. Insbesondere die Einblendung eines sehr kurz fokussierten Bereichs, der es erlaubt die Oberfläche der Windschutzscheibe scharf abzubilden, kann neben der Regendetektion für weitere zusätzliche Funktionen genutzt werden.

Die scharfe Abbildung eines Ausschnitts der Scheibenoberfläche auf einem Bildsensorbereich erlaubt eine Auswertung der scharf abgebildeten Details der Scheibenoberfläche. Neben der Regendetektion können weitere Größen wie Verschmutzung, Schlieren oder Beschlag durch Bildverarbeitung ausgewertet werden. Auf Basis dieser Ergebnisse können zusätzliche Funktionen wie Erkennung des Scheibenwischerzustandes oder automatische Steuerung der Wisch- Wasch-Funktion realisiert werden, um für den Fahrer eine optimale Sicht zu gewährleisten.

Die Fokussierung auf die Scheibe, erlaubt einen scharf abgebildeten Scheibenausschnitt auf dem Bildsensor bzw. einem Teil des Bildsensors. Dieser scharf abgebildete Scheibenbereich kann neben der Auswertung des Benetzungszu- standes der Scheibe, beispielsweise hervorgerufen durch Regentropfen, Schnee oder Eis, auch zur Erfassung weiterer Informationen und daraus abgeleiteten Funktionen genutzt werden, wie es anhand von Fig. 19 beispielhaft beschrieben ist.

Die Bilder können nach der Aufnahme in einem weiteren Verarbeitungsschritt hinsichtlich verschiedener Merkmale untersucht werden. Die weitere Bildverarbeitung kann entweder direkt in die Auswerteeinheit der Kamera integriert werden oder mit einem zusätzlichen Steuergerät ausgeführt werden. Die möglichen zusätzlichen Funktionen, die mit Hilfe der ausgewerteten Bilddaten realisierbar sind, werden im Folgenden genauer beschrieben.

Nach dem Durchgang des Scheibenwischers können die Bilder hinsichtlich einer Schlierenerkennung ausgewertet werden. Der Durchgang des Scheibenwischers kann aus den Bilddaten entnommen und / oder als Information vom Wischersteuergerät zur Verfügung gestellt werden. Die Auswertung der Schlieren ermöglicht aufgrund der Form, der Häufigkeit, der Größe und des Verhaltens der Schlieren über die Zeit eine Aussage über den Zustand der Scheibenwischer zu treffen. Für eine genauere Analyse kann als zusätzliche Information auch die auf der Scheibe befindliche Regenmenge mit einbezogen werden, welche die Re- gendetektionsfunktion zur Verfügung stellt. Außerdem können die charakteristischen Merkmale der Schlieren abgespeichert werden, so dass die Entwicklung und Veränderung über die Zeit mit in die Auswertung einbezogen wird. Das Ergebnis der Schlierenauswertung kann für eine Empfehlung für einen Wischerwechsel genutzt werden. Der Fahrer kann dann über den schlechten Zustand der Scheibenwischer durch eine Anzeige im Kombiinstrument / Head-Up-Display und durch eine zusätzliche akustische Warnung informiert und zu einem Wischerwechsel aufgefordert werden. Auch kann der Fahrer über die On-Board- Diagnose-Schnittstelle des Fahrzeugs, die in der Werkstatt oder vom versierten Kunden ausgelesen werden kann, über den Zustand der Scheibenwischer informiert werden. Eine entsprechende Information kann auch z.B. an ein Smartpho- ne übermittelt werden. Des Weiteren kann eine Verschmutzung der Scheibe (durch getrocknete Tropfen, Salzrückstände, Insekten usw.) detektiert werden. Dazu werden die aufgenommenen Bilder hinsichtlich scharf fokussierter Objekte auf der Scheibe ausgewertet, die keine Tropfen oder Schneeflocken sind. Wenn die Größe und / oder Anzahl dieser Objekte eine gewisse Grenze überschreitet, durch die der Fahrer in seiner Sicht eingeschränkt wird, kann für die Gewährleistung einer guten Sicht für den Fahrer eine automatische Steuerung der Wisch-Wasch-Funktion realisiert werden. Dafür wird die entsprechende Information an das Wischersteuergerät weitergegeben. Der Erfolg dieses Wisch-Wasch-Vorganges sollte durch eine Bildverarbeitung überprüft werden, um bei einer hartnäckigen Verschmutzung gegebenenfalls einen zweiten Wisch-Wasch-Vorgang zu starten. Um eine ungewollte Auslösung der Wisch-Wasch-Funktion zu verhindern, müssen die Bilder auf scharf fokussierte Objekte auf der Scheibe ausgewertet werden, welche sich auch nach dem Durchgang des Scheibenwischers nicht verändern. Diese Strukturen, beispielsweise hervorgerufen durch Steinschlag oder Risse, müssen er- kannt und deren Position und Größe abgespeichert werden, damit sie nicht fälschlicherweise als Regen oder Verschmutzung erkannt werden. Eine weitere Funktion kann die Erkennung eines Beschlags auf der Innenseite der Windschutzscheibe realisieren. Dafür werden die mit der Kamera aufgenommenen Bilder hinsichtlich eines Beschlags, z.B. in Form kleiner Tröpfchen im fokussierten Bereich, der die Bilder überlagert, ausgewertet. Wenn ein solcher Zustand erkannt wird, kann die Klimaanlage oder das Gebläse entsprechend gesteuert werden, um den Beschlag zu beseitigen und um für eine freie Fahrersicht zu sorgen. Dazu muss der entsprechende Befehl an die Steuerung der Klimaanlage oder des Gebläses gesendet werden. Durch ständige Überprüfung der Bilder hinsichtlich der Entwicklung des Beschlags kann die Klimaanlage oder das Gebläse optimal gesteuert werden.

Anhand der Figuren 23 bis 33 wird im Folgenden eine Scheibenzustands-, Wischerzustands und Sichtstörungs-Ermittlung mit einer Fahrerassistenzkamera gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Figuren 23 und 24 zeigen Abbilder 502, 2402, die beispielsweise von einer in Fig. 1 gezeigten Kamera aufgenommen worden sind. Das in Fig. 23 gezeigte Bild 502 wurde nach einer Wischbewegung des Wischblatts erhalten. Die Wischbewegung hat einen dicken Wischstreifen hinterlassen, der jedoch für die DAS- Vision-Kamera unsichtbar ist, wie es der Canny-Algorithmus bestätigt, wie es in dem in Fig. 24 gezeigt Bild 2402 zu sehen ist. Derartige unsichtbare Wischstreifen sind gemäß dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen erfassbar.

Insbesondere wird die Erfassung des Vorliegens von unsichtbaren Wischstreifen oder von Wischstreifen, die in einem Bild eines DAS-Vision-Sensors nicht visuell wahrnehmbar sind ermöglicht. Hierbei handelt es sich um eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. Der Stand der Technik basiert lediglich auf einem Erfassen von sichtbaren Wischstreifen für die Wischblattzu- standsbeurteilung, und dies unter der schwachen und oft unrichtigen Annahme, dass Wischstreifen sichtbar sind. Dass dies deutlich eine schwache Annahme ist, zeigt Figur 23, wo ein unmittelbar nach einer Wischbewegung eines Wischblatts in einem schlechten Zustand gebildeter dicker Wischstreifen für eine DAS-Vision- Kamera unsichtbar ist, da eine derartige Kamera im Allgemeinen auf den unendlichen Bereich scharfgestellt ist, wodurch jegliche Ziele auf der Windschutzschei- be zu nahe liegen und damit unscharf und visuell nicht ausgeprägt genug für eine Erfassung sind. Das Bild 502 wird einem Canny-Algorithmus unterzogen, und es werden, wie es in Figur 24 zu sehen ist, keine Wischstreifenkanten erfasst. Ein derartiger unsichtbarer Wischstreifen kann dennoch erfasst werden, da ein erfin- dungsgemäßer Algorithmus Wischstreifen indirekt erfasst, indem er die optischen

Effekte, die diese verursachen, direkt erfasst, anstelle der oft

uncharakteristischen oder unsichtbaren Wischstreifenkanten in einem universalen DAS-Bild.

In ähnlicher Weise sind Glaskratzer, die durch Staub in der Luft verursacht werden, der im Lauf der Zeit durch die Wischblätter über die Windschutzscheibe gewischt werden, ein deutliches Zeichen für einen Verschleiß einer Fahrzeugwindschutzscheibe. Derartige Kratzer sind im Allgemeinen durch eine herkömmliche DAS-Kamera nicht erfassbar, da ihre Kanten unscharf sind, da herkömmliche DAS-Kameras auf den Unendlichkeitsbereich und nicht auf die Windschutzscheibe scharf gestellt sind. Gemäß den Ausführungsbeispielen können jedoch die charakteristischen optischen Effekte erfasst werden, die durch derartige Glaskratzer herbeigeführt werden, wodurch ihr Vorhandensein angezeigt werden kann.

Fig. 25 zeigt eine Kameraanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist eine Windschutzscheibe 102, eine DAS-Kamera 106 und eine Mehrzahl von durch die Windschutzscheibe 102 verlaufenden Strahlengängen, die teilweise durch Wischstreifen 204 abgelenkt werden. Gezeigt ist eine Skizze von durch Wischstreifen 204 gebrochenen Lichtstrahlen, bei Seitenblick auf die Windschutzscheibe 102. Die Brechung verursacht an jeder optischen Wellenlänge Wellen, die sich in unterschiedliche Richtungen ausbreiten, was wiederum zu einer Interferenz und somit einer Beugung führt. Vereinfachungshalber werden die Lichtstrahlen senkrecht auf die Windschutzscheibe 102 gezogen.

Ein Wischstreifen 204 auf einer Windschutzscheibe 102 bewirkt, dass sich Licht durch den Wischstreifen 204 bricht und somit zwischen unterschiedlichen Punkten auf einer Lichtwellenfront, die auf die Windschutzscheibe 102 auftrifft, ein Phasenversatz auftritt. Basierend auf dem Huygens-Fresnelschen Prinzip und der Interferenz-Theorie [HECHT, Eugene: Optics. 4th edition. Reading, Mass. : Addison-Wesley Pub. Co, 2002 und BORN, M. ; WOLF, E.: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th edition. Cambridge University Press, Oktober 1999], führt dies zu einer Beugung, wie sie in Fig. 25 zu sehen ist. Da die Wischstreifen in der Wischrichtung des Wischblatts ausgerichtet sind, ist eine Beugungsfigur, die an einem bestimmten

POI (Point of Interest = interessanter Punkt) hervorgerufen wird, senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung und zu den Wischstreifen, die sie verursachen. Die Stärke dieser Beugungsfigur ist abhängig von der Dicke der Wischstreifen, der Beabstandung zwischen denselben und der Position der DAS-Kamera bezüglich des POI. So liegen, wie es in [DYAR, Melinda ; GUNTER, Mickey E. ; TASA,

Dennis: Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] beschrieben ist, bei einem Wischen eines Wischblatts in einem sehr guten Zustand über die Windschutzscheibe unmittelbar danach viele parallele mikroskopische Wischstreifen vor, die einer Gitterstruktur gleichen, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, wo Wischstreifen, die in einem DAS-Kamerabild nicht sichtbar sind, lediglich sichtbar sind, weil zu Demonstrationszwecken auf die Windschutzscheibe scharf gestellt wurde, was zu einer eindimensionalen Beugungsfigur führt, die an dem POI senkrecht zu der Wischrichtung vorliegt. Fig. 26 zeigt ein Bild 502 von durch ein gutes Wischblatt auf der Windschutzscheibe verursachten Wischstreifen, mit Fokussierung auf die Windschutzscheibe. Es ist die gleichbleibend parallele Ausrichtung der Wischstreifen bezüglich der Wischrichtung zu beachten. Ein einwandfreies Wischblatt verursacht beim Wischen eine sehr große Anzahl feinster Wischstreifen, von denen jeder eine durchschnittliche Dicke von nahezu Null aufweist und zwischen denen eine Beabstandung von nahezu Null besteht, wobei die Tangente zu einem Wischstreifen an einem beliebigen POI auf diesem Wischstreifen parallel zum der Wischrichtung des Wischblatts an diesem Punkt verläuft. Andererseits verursacht ein schlechtes Wischblatt beim Wischen auch dicke Wischstreifen mit einer größeren Beabstandung zwischen denselben. Im Allgemeinen verursacht ein gutes Wischblatt beim Wischen mikroskopisch dünne Wischstreifen mit mikroskopisch kleiner Beabstandung zwischen denselben. Wischstreifen, die durch ein Wischblatt in einem schlechten Zustand hervorgeru- fen werden, sind zu dick und zu weit voneinander beabstandet, um Beugungseffekte bezüglich des optischen Zentrums der DAS-Kamera zeigen zu können. Je besser der Zustand ist, in dem ein Wischblatt sich befindet, umso mehr werden die Wischstreifen, die es verursacht, mikroskopisch dünn und mikroskopisch gering voneinander beabstandet sein. Entsprechend verhalten sich die Wisch- streifen basierend auf der Beugungstheorie [HECHT, Eugene: Optics. 4th edition.

Reading, Mass. : Addison-Wesley Pub. Co, 2002 und BORN, M. ; WOLF, E.: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7th edition. Cambridge University Press, Oktober 1999], umso mehr wie eine Gitterstruktur, wodurch die entsprechenden hervorgerufenen Beugungsfiguren ausgeprägter werden. Dicke Wischstreifen führen jedoch zu schwächeren Beugungsfiguren, liefern hingegen, insbesondere um die Kanten herum, größere Brechungseffekte, und sie führen zu einer verschwommenen Darstellung der Szene in ihrem mittleren Abschnitt. Eine verschwommene Darstellung ist in Fig. 23 zu beobachten. Es sei darauf hingewiesen, dass sich immer eine Brechung in einem Wischstreifen ereignet, und es ist genau auf die Brechung zurückzuführen, dass an unterschiedlichen Punkten in der auftretenden Wellenfront ein Phasenversatz auftritt, was wiederum zu einer Beugung führt. Jedoch sind mikroskopisch kleine Wischstreifen zu dünn, um zu bewirken, dass die DAS-Kamera eine Brechung erkennt, und dicke Wischstreifen können bei der geringen Entfernung der DAS-Kamera von der Windschutzscheibe keine Beugungsfiguren darstellen. Mit anderen Worten treten sowohl eine Brechung als auch eine Beugung auf, unabhängig davon, wie dick ein Wischstreifen ist, jedoch ist jeder optische Effekt basierend auf der Dicke des Wischstreifens charakteristisch ausgeprägt, was somit eine einwandfrei Beurteilung des Wischblattzustands möglich macht.

Quarzpartikel in Luftstaub verursachen, wenn sie von den Wischblättern auf eine Fahrzeugwindschutzscheibe gerieben werden, Glaskratzer, die sich mit der Zeit stärker ausprägen, wie es in [DYAR, Melinda ; GUNTER,Mickey E.; TASA, Den- nis: Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] erörtert ist und wie sie in Fig. 27 zu sehen ist, wo das Bild zu Demonstrationszwecken auf die Windschutzscheibe fokussiert ist, so dass ansonsten in einem DAS-Kamerabild unsichtbare Glaskratzer gesehen werden können. Fig. 27 zeigt ein Bild 502 von Glaskratzern auf der Windschutzscheibe eines älteren Fahrzeugs. Die Glaskratzer sind in dieselbe Richtung wie die Wischstreifen ausgerichtet, nämlich parallel zu der Wischrichtung. Derartige Glaskratzer verlaufen parallel zu der Wischrichtung des Wischblatts und verursachen somit an einem POI senkrecht zu der Wischrichtung des Wischblatts verlaufende Beugungsfiguren. Derartige Beugungsfiguren sind in einer DAS-Kamera sichtbar, auch wenn die Glaskratzer, die diese verursachen, visuell nicht ausgeprägt genug sind, um scharfe Kanten in einem der DAS- Kamerabild zu zeigen.

Basierend auf diesen Aussagen ist es verständlich, dass, wenn einer oder mehrere derartiger fotometrischer Effekte in einem Bild erfasst werden, die Möglichkeit besteht, dass sie durch Wischstreifen oder Glaskratzern verursacht wurden. Ein mit Refractive-Diffractive Wiper Streak Model (ReDiWiSt = Brechungs-

Beugungs-Wischstreifen-Modell) bezeichneter Algorithmus erfasst und erkennt derartige fotometrische Effekte und bestimmt, ob sie durch Wischstreifen oder Glaskratzer verursacht wurden oder nicht. ReDiWiSt basiert auf den Beugungsund Brechungseigenschaften durch Wischstreifen auf der Windschutzscheibe und ist auch auf die Beugungseigenschaften aufgrund von Glaskratzern auf der

Windschutzscheibe anwendbar.

Wenn ein Wischblatt in einem guten Zustand ist, hinterlässt es nach jeder Wischbewegung mikroskopisch gering voneinander beabstandete mikroskopisch kleine Wischstreifen, die an jedem gegebenen POI in dem Bereich, in dem das

Wischblatt wie in [DYAR,Melinda ; GUNTER, Mickey E.; TASA, Dennis:

Mineralogy And Optical Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007] gezeigt wischt, parallel zu der Wischrichtung des Wischblatts parallel gebogen sind. Ohne eine Fokussierung der Optik sind derartige mikroskopisch kleine Wisch- streifen für die DAS-Kamera unsichtbar, wie es in Fig. 28 zu sehen ist. Jedoch sind ihre optischen Effekte, in diesem Fall Beugungsfiguren, trotzdem visuell sehr ausgeprägt, wie es ebenfalls in Fig. 28 zu sehen ist. Und dieser Effekt kann auch bei Nacht beobachtet werden, wie es in Figur 29 gezeigt ist. Derartige Beugungsfiguren sind an einem gegebenen POI senkrecht zu den Wischstreifen, die sie verursachen, angeordnet. Fig. 28 zeigt ein Abbild 502 einer Windschutzscheibe. Ein Wischblatt hinterlässt, selbst wenn es sich in einem guten Zustand befindet, mikroskopisch kleine Wischstreifen beim Wischen. Obwohl derartige Streifen für eine Universal-DAS- Kamera unsichtbar sind, sind die Beugungsfiguren, die sie bewirken, sichtbar.

Fig. 29 zeigt ein Abbild 502 einer Windschutzscheibe. Ein sich in einem guten Zustand befindliches Wischblatt hinterlässt Beugungsfiguren bei Nacht.

Fig. 30 zeigt eine Kameraanordnung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor- liegenden Erfindung. Gezeigt sind eine DAS-Kamera 106, mikroskopisch kleine

Wischstreifen 204, eine Lichtquelle 3012 und eine Spaltbeugung 3004 von Licht von der Quelle 3012. Die Lichtquelle 3012 befindet sich hier außerhalb des Fahrzeugs. Somit zeigt Fig. 30 eine Spaltbeugung 3004, verursacht durch mikroskopisch kleine Wischstreifen 204, die von einem sich in gutem Zustand befindlichen Wischblatt hervorgerufen wurden.

Die Art von Beugung, die durch die mikroskopisch kleinen Wischstreifen durch ein gutes Wischblatt verursacht wird, ähnelt einer Gitterbeugung (wobei sie nicht mit einer derartigen identisch ist), bei der jeder Wischstreifen als ein transparen- ter Gitterzahn wirkt, durch den sich Licht bricht, was zu einem Phasenversatz an unterschiedlichen Punkten in der auftreffenden Lichtwellenfront führt, was wiederum zu einer Beugung führt. Ein Begriffsmodell dieses Verhaltens ist in Figur 30 gezeigt, in der die mikroskopisch gering voneinander beabstandeten mikroskopisch kleinen Wischstreifen 204 in Form einer Gittergeometrie gezeigt sind, und ebenso in Fig. 25. Es ist zu beachten, dass in Fig. 30 die Beugungsfigur 3004 an den Punkten, an denen sie die Wischstreifen 204 schneidet (POIs), senkrecht zu den Wischstreifen 204 steht. Es ist zu beachten, dass die Wischstreifen 204 aufgrund der bogenförmigen Wischbewegung des Wischblatts keine geraden Linien sondern parallele Bögen sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die in Fig. 30 veranschaulichten mikroskopisch kleinen Wischstreifen 204 in dem von einer der

DAS-Kamera106 erfassten Bild nicht sichtbar wären, hier jedoch hier zu Demonstrationszwecken nichtsdestotrotz dargestellt sind. Dies hat keinen nachteiligen Effekt auf dieses System, da diese Erfindung die durch derartige Wischstreifen 204 hervorgerufene Beugungsfigur 3004 trotzdem erfassen würde und somit wiederum intuitiv die Wischstreifen 204 selbst erfassen würde, wenn auch indirekt. In einem Abbild einer Windschutzscheibe hinterlässt ein Wischblatt in einem schlechten Zustand dicke Wischstreifen beim Wischen. Derartige Streifen sind zu dick, als dass Beugungsfiguren sichtbar wären, und die Brechung wird zum do- minierenden optischen Effekt, wie es anhand der Brechungsfiguren in den

Wischstreifen eines schlechten Wischers ersichtlich ist.

Ein Wischblatt in einem schlechten Zustand verursacht an Punkten in dem Bereich, den es überstreicht, dicke Wischstreifen. An derartigen Wischstreifen ist die Beugung nicht auffällig, und die Brechung wird zum ausgeprägteren optischen Effekt. Dabei brechen dicke Wischstreifen Licht aus mehreren Lichtquellen, die dem Sichtfeld (FOV = Field of View) der innerhalb des Fahrzeugs angeordneten Kamera gegenüber liegen. Wird zu Demonstrationszwecken auf die Windschutzscheibe scharf gestellt, so sind die Kanten der Wischstreifen sichtbar. Bei einem Universal-DAS wird nicht auf die Windschutzscheibe scharf gestellt und diese Kanten sind visuell uncharakteristisch, wobei jedoch die Brechungsfiguren durch das DAS und diese Erfindung nach wie vor visuell erfassbar wären. Eine Brechung in dicken Wischstreifen erzeugt optische (Brechungs-) Figuren, die sich entlang der sie verursachenden Wischstreifen erstrecken und innerhalb derselben angeordnet sind, im Gegensatz zu Beugungsfiguren, die senkrecht zu den sehr dünnen Wischstreifen, die sie verursachen, angeordnet sind.

Fig. 31 zeigt eine Kameraanordnung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine DAS-Kamera 106, eine Lichtquelle 3012, dicke Wischstreifen 204, verursacht von einem sich in einem schlechtem Zustand befindlichen Wischblatt und Brechungsfiguren 3004. Gezeigt sind somit Brechungsfiguren 3004, die von dicken Wischstreifen aufgrund eines Wischblatts in einem schlechten Zustand verursacht sind. Es ist zu beachten wie die Brechungsfiguren 3004, im Gegensatz zu Beugungsfiguren aufgrund von mikrosko- pisch kleinen Wischstreifen, parallel zu den dicken Wischstreifen 204 verlaufen, die sie verursachen, und innerhalb derselben in der Bildebene liegen.

Somit zeigt Fig. 31 ein Modell einer Brechung eines Lichts von einer Quelle 3012 aufgrund dicker Wischstreifen 204, die von einem Wischblatt in einem schlechten Zustand verursacht wurden. Die Kanten eines dicken Wischstreifens 204 sind gekrümmt und bewirken, dass das gebrochene Licht an dieser Grenzlinie eine auf dem Snelliusschen Brechungsgesetz [KLINGSHIRN, Claus: Semiconductor Optics. 3rd edition. Berlin : Springer Verlag, Februar 2007] basierende beträchtliche Winkelabweichung erfährt, was nach sich zieht, dass sich die Brechungsfigur an derartigen Wischstreifen 204 in dem Bild zeigt, während die Wischstreifenkan- ten aufgrund der Scharfstellung der DAS-Kamera 106 im Unendlichkeitsbereich visuell uncharakteristisch sind. Zwar mögen die Wischstreifen 204 selbst, insbesondere nachts, nicht sichtbar sein. Dies beschränkt jedoch nicht den Leistungsumfang dieses Ausführungsbeispiels, da eine Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich nach den optischen Effekten aufgrund von Wischstrei- fen 204 sucht, die durch den Wischmechanismus der Wischblätter verursacht werden.

ReDiWiSt basiert auf einem Erfassen von Lichtstreifen in dem Bild. Basierend auf einer Analyse müssen derartige Streifen, wenn sie von Interesse sind, d.h., wenn es sich dabei um Beugungs- oder Brechungsfiguren aufgrund von Wischstreifen handelt, an den entsprechenden POIs entweder senkrecht oder parallel zu dem Wischstreifen verlaufen. Ist diese Bedingung erfüllt, bestimmt ReDiWiSt daraufhin, ob die Figur gebeugt oder gebrochen ist, indem bestimmt wird, ob sie an dem jeweiligen Punkt, an dem sich die Figur und der Wischstreifen schneiden, senkrecht oder parallel zu dem Wischstreifen angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Wischstreifen sichtbar sein kann oder nicht und seine Richtung nur als diejenige, die an dem POI senkrecht zu dem Wischblatt verläuft, bestimmt wird.

Da die Richtung eines Wischstreifens an einem bestimmten POI parallel zu der Wischrichtung des Wischblatts an diesem Punkt ist, ist es möglich, eine Nachschlagetabelle oder eine mathematische Funktion zu erzeugen, die auf der mechanischen Konfiguration des Wischmechanismus des Wischblatts und seiner Motorfunktion basiert. Die Spezifizierungen zum Erzielen Letzterer zwei können von dem Hersteller des Wischblattsystems bezogen werden. Sie berücksichtigt auch mehrere Wischblätter, die denselben Bereich überstreichen. Optional kann eine zeitliche Entsprechung in das ReDiWiSt aufgenommen werden, in der Form, dass unmittelbar nach einer Wischbewegung nach Lichtmustern gesucht wird, da durch Wischblätter verursachte optische Effekte direkt nach dem stattfinden des Wischmechanismus am augenfälligsten und ausgeprägtesten sind. Durch Verwendung einer Zeitsteuerungseinheit, die die Wischblätter mit der Bilderfas- sungsrate synchronisiert, so dass es möglich ist, ein Bild unmittelbar nach einer Wischbewegung eines Wischblatts aufzunehmen, kann eine zeitliche Entsprechung erzielt werden. Dieses Bild kann dann von ReDiWiSt verwendet werden, um durch Wischstreifen verursachte optische Effekte in diesem zu erfassen. Dies ist optimal, wenn auch nicht erforderlich, aufgrund der Tatsache, dass im Zeitverlauf zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wischbewegungen das Lichtmuster entweder verschwindet und unsichtbar wird, da die Wischstreifen, die es verursachen, aufgrund von Wind verdunsten, insbesondere im Fall der Beugung, jedoch auch im Fall der Brechung, oder die dicken Wischstreifen, in dem Fall der Brechung, von ihrer maßgebenden Orientierung abweichen, z.B. nach unten rutschen, und somit nicht den im Vorhergehenden erörterten geometrischen Gesetzen folgen. Derartige dicke Wischstreifen verbleiben im Allgemeinen über fast das gesamte Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Streifen entlang desselben Bogens. In Anbetracht von Oberflächenspannung und einer Verteilung von Haftkräften in Zusammenhang mit der Windschutzscheibe, wie es in [CLIFT,

Roland ; GRACE, John ; WEBER, Martin E.: Bubbles, Drops, and Particles. Dover Publications, Januar 1978] erörtert ist, ist dies logisch. Darüber hinaus bestehen die durch Wischen eines Wischblatts erzeugten Beugungsfiguren in einem nicht synchronisierten Wischblattsystem über mehrere Einzelbilder hinweg, wo- durch eine zeitliche Entsprechung lediglich eine Option für die Funktionalität des

ReDiWiSt darstellt.

Von einem Wischblatt in einem schlechten Zustand hervorgerufene dicke Wischstreifen sind ausreichend groß, damit Brechungseffekte ausgeprägt genug sein können, um in einem von der DAS-Kamera gewonnenen Bild erfasst werden zu können.

Über die Brechung hinaus verursachen dicke Wischstreifen eine verschwommene Darstellung in dem Bild 502, wie es in Fig. 23 gezeigt ist, hauptsächlich auf- grund ihrer Nähe zu dem optischen Zentrum der DAS-Kamera, da die Kamera auf den Unendlichkeitsbereich scharf gestellt ist. Dies macht die verschwommene Darstellung zu einem Charakteristikum, nach dem bei einer Suche nach dicken Wischstreifen Ausschau gehalten wird.

Zwar kann eine verschwommene Darstellung auch durch andere Objekte in dem Bild, wie beispielsweise eine beliebige glatte Oberfläche, hervorgerufen werden. Ein Wischstreifen auf der Windschutzscheibe verbleibt jedoch hauptsächlich in der gleichen Position, während andere Objekte, die eine verschwommene Darstellung verursachen, sich über das Bild hinweg bewegen. So kann ein Nachführen über einige aufeinanderfolgende Einzelbilder hinweg eingesetzt werden, um diese auszuschließen.

Unter Verwendung dieses Erfassungsschemas für eine verschwommene Darstellung kann ReDiWiSt dicke Wischstreifen selbst dann erfassen, wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Einzelbildfolge in Echtzeit erfasst und verarbeitet wird, keine maßgebliche Lichtquelle in dem Bild vorhanden ist. Darüber hinaus kann aus dem Bild 2402 in Fig. 24, in dem ein Canny-Algorithmus angewendet wurde, deutlich ersehen werden, dass keine Wischstreifenkanten in dem Bild 2402 erfasst werden. Versuche mit anderen Typen von Kantendetektoren erster und zweiter Ordnung, von denen jeder an unterschiedlichen Schwellen angewendet wird, führen zu demselben Ergebnis. Dies zeigt, dass es im Stand der Technik nicht möglich ist, einen derartigen dicken Wischstreifen zu erfassen und einwandfrei anzuzeigen, dass das Wischblatt, das diesen dicken Wischstreifen verursacht, sich in einem schlechten Zustand befindet. Im Gegenzug kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein derartiger dicker Wischstreifen erfasst werden, und dies auf ziemlich robuste Weise, indem auf einen anderen optischen Effekt aufgebaut wird, den ein Wischstreifen auf einer Windschutzscheibe verursacht.

Die Hardware eines Erfindungssystems kann eine monokulare Universal-DAS- Kamera mit einer zusätzlichen, optionalen, Steuereinheit zum Synchronisieren des Wischblattwischmechanismus umfassen. Das Synchronisieren kann derart erfolgen, dass das Wischblatt den dem FOV der DAS-Kamera gegenüberliegenden Bereich unmittelbar vor einer Einzelbilderfassung, jedoch nicht notwendigerweise bei jedem einzelnen Einzelbild, überstreicht. Auch wenn dies nicht erforderlich ist, ist es optimal, da, wie es im Vorhergehenden bereits erwähnt wurde, die durch ein Wischblatt verursachten optischen Effekte maximal und am deutlichsten direkt nach einer Wischbewegung des Wischblatts hervortreten.

Im Folgenden wird angenommen, ein Windschutzscheibenbereich wird von einem Wischblatt in einem guten Zustand überstrichen. Fig. 32 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse die Zeit t/t ₀ und auf der Ordinate die Beugungsfigurintensität l/l ₀ aufgetragen ist. Gezeigt ist ein Moment 1422 der Vorwärtswischbewegung und ein Moment 1424 der Rückwärtswisch- bewegung. Zwischen den Zeitpunkten 1422, 1424 verläuft die

Beugungsfigurintensität mit einer Neigung -|E| 3351 und ab dem Zeitpunkt 1424 mit einer Neigung -|E| 3353. Die Neigung 3351 beginnt bei einer

Beugungsfigurintensität von 1 und fällt auf einen Wert von 0,3 ab. Die Neigung 3353 beginnt bei einer Beugungsfigurintensität von 1 und fällt auf einen Wert von 0 ab. Somit ist eine Abweichung der Beugungsfigurintensität bezüglich des Wischintervalls gezeigt.

Figur 32 beschreibt das Verhalten der Intensität der verursachten Beugungsfigur im Zeitverlauf. tO ist die Zeit, die ein Wischblatt benötigt, um sich über den POI, d.h., den Punkt, an dem die Beugungsfigur in dem Bild beobachtet wird, hinweg und wieder zurück zu bewegen. Bei t = 0 ist der Zeitpunkt, wenn das Wischblatt sich soeben über den POI hinweg bewegt hat, und die Intensität der Beugungsfigur ist maximal bei l ₀ , da sich die mikroskopisch kleinen Wischstreifen hier gerade erst gebildet haben und noch nicht verdunstet sind. Gemäß dem Handbuch des Berufsverbands aller im Heizungs-, Kühlungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen- bau Tätigen in den USA (ASHRAE = American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers) [PARSONS, Bob (Hrsg.): ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Applications, American Society ofHeating and Refrigerating, 1991 ], ist die Verdunstungsrate E eines geometrischen Körpers aus Wasser durch

(a + ß - V _w )(P _w - P _a ) Ι Λ \

gegebenen, wobei

E die Verdunstungsrate in kg/m2 ^■ hr,

V _w die Luftgeschwindigkeit über einer Wasseroberfläche in m/s,

P _w der Sättigungsdampfdruck bei der Wassertemperatur in mm Hg

P _a der Sättigungsdampfdruck an dem Lufttaupunkt in mm Hg

P _w die latente Wasserwärme bei der Wasserkörpertemperatur in kJ/kg und α und ß Konstanten sind, die sich von einem geometrischen Körper zu einem anderen ändern, jedoch im Allgemeinen in einer groben Schätzung auf (α,β) = (42.6,37.6) festgelegt werden können. Somit ist E ein Skalar für einen Satz von Näherungswerten für die oben genannten Parameter. Somit fällt die Intensität im Zeitverlauf linear ab, in dem Maße wie die mikroskopisch kleinen Wischstreifen in ähnlicher Weise verdunsten, bis das Wischblatt bei t = t ₀ über den POI zurückstreicht und die Intensität der verursachten Beugungsfigur zurück zu l ₀ springt, da als Folge des Zurückstreichens neue mikroskopisch kleine Wischstreifen gebildet werden. Danach, und unter der Annahme, dass keine weiteren Wischbewegungen mehr durchgeführt werden, fällt das Intensitätsmuster ebenfalls linear auf Null ab, in dem Maße wie die Wischstreifen in linearer Weise verdunsten (Rate von -|E|). Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass selbst bei Tageslicht eine Beugungsfigur über mehrere Einzelbilder hinweg besteht, bevor sie visuell uncharakteristisch wird, womit dem ReDiWiSt mehr als ausreichend Zeit verbleibt, um ohne eine Steuereinheit für eine zeitliche Synchronisierung des Wischblatts mit der Bilderfassungsrate der DAS-Kamera auszukommen. In Städten und Gebieten mit einer hohen Staubdichte in der Luft verursachen

Quarzpartikel in dem Staub die Bildung von Kratzern auf dem Windschutzscheibenglas, die von dem Wischmechanismus der Wischblätter herrühren [DYAR, Melinda ; GUNTER, Mickey E. ; TASA, Dennis: Mineralogy And Optical

Mineralogy. Mineralogical Society of America, 2007]. Diese Kratzer bilden sich zu einer dauerhaften Mehrfachspaltstruktur auf, die an einem POI eine eindimensionale Beugungsfigur verursacht, die senkrecht zu der Struktur an diesem POI angeordnet ist, und zwar selbst, wenn es nicht regnet und die Wischblätter nicht aktiviert sind. Wenn solche Beugungsfiguren erfasst werden, während die Wischblätter nicht aktiviert sind, schließt ReDiWiSt daraus, da diese Ähnlichkeit mit von durch Wischblätter beim Wischen verursachte Beugungsfiguren haben, d.h., sie sind an jedem gegebenen POI senkrecht zu der Wischrichtung, dass derartige Beugungsfiguren auf eine Windschutzscheibe zurückzuführen sind, die sich aufgrund eines Wischens der Wischblätter in einem Gebiet mit einer hohen Staubdichte in der Luft über einen langen Zeitraum hinweg in einem schlechten Zu- stand befindet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird auch eine wertvolle Funktion für das DAS über die Funktionalität der Wischblatt- und Windschutzscheibenzustands- beurteilung hinaus geliefert. ReDiWiSt erfasst optische Phänomene, die durch Ziele auf der Windschutzscheibe verursacht und nicht durch die vorausliegende Szene bewirkt wurden. Beispielsweise verursachen Beugungsfiguren aufgrund von durch Wischblätter in einem guten Zustand oder aufgrund von Glaskratzern auf einer Windschutzscheibe in einem schlechten Zustand verursachten mikroskopisch kleinen Wischstreifen in einem Stereovision-DAS eine fehlerhafte Disparitätsschätzung an den genannten Beugungsfiguren. Ein Stereovision-DAS kann, bei Erfassung eines Bildes, das derartige mikroskopisch kleine Wischstrei- fen-induzierte oder Glaskratzer-induzierte Beugungsfiguren enthält, beispielsweise von entgegenkommenden Fahrzeugscheinwerfern wie in den Figuren 28 und 29 gezeigt ist, diesen Disparitäten zuordnen, die dem System anzeigen würden, das an einem entgegenkommenden Fahrzeug zwei riesige Pfähle befestigt sind. Diese falsche Annahme kann zu Verwirrung in einem DAS und zu einem anormalen Verhalten eines ansonsten gut durchdachten Systems führen. ReDiWiSt versorgt bei einer Erfassung dieser durch die mikroskopisch kleinen Wischstreifen oder Glaskratzer auf der Windschutzscheibe verursachten genannten Beugungsfiguren das System mit einem grundlegenden Verständnis des genannten optischen Effekts, wodurch die Verwirrung und daraus resultierende Fehler ausgeschlossen werden können.

Der beschriebene Ansatz eignet sich prinzipiell zum Einsatz in jedem kamerabasierten Fahrerassistenzsystem. Er ist dabei mit vergleichsweise geringem Auf- wand umsetzbar, da keine zusätzlichen Hardwarekosten entstehen, da eine Realisierung in Software möglich ist.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.