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Title:
DETECTING RAIN DROPS ON A WINDOW PANE BY MEANS OF A CAMERA AND ILLUMINATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/086662
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting rain drops (4) on the outer side (2.2) of a window pane (2) by means of a camera (1) arranged behind the window pane (2) and focused on a long-distance range in front of the window pane, and an illumination source (3) for generating at least one light beam (h) directed onto the window pane (2) in such a way that at least one beam (r2; r2') reflected from the outer side (2.2) of the window pane (2) impinges on the camera (1), wherein the method comprises the following steps: capturing a sequence of images (5.1, 5.2, 5.1', 5.2') using the camera (1) for a driver assistance function, wherein the capturing of the image sequence is divided into temporally constant function cycles (6, 6'), a first and second capture (5.1, 5.2, 5.1', 5.2') of a respective image occurs temporally consecutively in each function cycle (6, 6') and the time interval (dt, dt') between the first and second capture (5.1, 5.2, 5.1', 5.2') is varied from function cycle (6) to function cycle (6'); generating the light beam (h; 5.4, 5.4') directed onto the window pane (2) using the illumination source (3) in a function cycle within the time interval between the first and second capture (5.1, 5.2, 5.1', 5.2'), wherein a third capture of an image (5.3, 5.3') is made in this function cycle for a rain detection function such that the at least one beam (r2; r2') reflected from the outer side (2.2) of the window pane (2) can be at least partially recorded by the camera (1); and evaluating the amount of light of the at least one, at least partially recorded beam (r2; r2') reflected from the outer side (2.2) of the window pane (2) in order to detect rain (4) on the outer side (2.2) of the window pane (2).

Inventors:
KRÖKEL DIETER (DE)
MÜLLER GERHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2017/200104
Publication Date:
May 17, 2018
Filing Date:
October 02, 2017
Export Citation:
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Assignee:
CONTI TEMIC MICROELECTRONIC GMBH (DE)
International Classes:
G06V10/141
Domestic Patent References:
WO2013065868A12013-05-10
WO2014005585A12014-01-09
WO2012092911A12012-07-12
WO2014114294A12014-07-31
Foreign References:
EP3002711A12016-04-06
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Erkennung von Regentropfen (4) auf der Außenseite (2.2) einer Scheibe (2) mittels

- einer hinter der Scheibe (2) angeordneten und auf einen Fernbereich vor der Scheibe fokussierten Kamera (1 ) und

- einer Beleuchtungsquelle (3) zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe (2) gerichteten Lichtstrahls (h) derart, dass mindestens ein von Außenseite (2.2) der Scheibe (2) reflektierter Strahl (r2; r2') auf die Kamera (1 ) auftrifft,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Aufnehmen einer Folge von Bildern (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') durch die Kamera (1 ) für eine Fahrerassistenzfunktion, wobei die Aufnahme der Bildfolge in zeitlich konstante Funktionszyklen (6, 6') unterteilt ist, zeitlich aufeinanderfolgend eine erste und eine zweite Aufnahme (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') jeweils eines Bildes in jedem Funktionszyklus (6, 6') gemacht werden und der Zeitabstand zwischen der ersten und zweiten Aufnahme (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') von Funktionszyklus (6) zu Funktionszyklus (6') variiert wird,

- Erzeugen des auf die Scheibe (2) gerichteten Lichtstrahls (h; 5.4, 5.4') durch die Beleuchtungsquelle (3) in einem Funktionszyklus innerhalb des Zeitabstands zwischen der ersten und zweiten Aufnahme (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2'), wobei eine dritte Aufnahme eines Bildes (5.3, 5.3') in diesem Funktionszyklus für eine Regendetektionsfunktion so gemacht wird, dass der mindestens eine von der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) reflektierte Strahl (r2; r2') mittels der Kamera (1 ) zumindest teilweise erfasst werden kann, und

- Auswerten der dritten Aufnahme eines Bildes (5.3, 5.3') zur Detektion von Regen (4) auf der Außenseite (2.2) der Scheibe (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Scheibe (2) gerichtete Lichtstrahl (h) durch die Beleuchtungsquelle (3) nur dann in einem Funktionszyklus erzeugt wird, wenn der Zeitabstand zwischen der ersten und zweiten Aufnahme in dem Funktionszyklus größer als ein vorbestimmter Zeitabstand ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Zeitabstand abhängig von der Aufnahmezeitdauer der dritten Aufnahme, insbesondere mindestens gleich der Aufnahmezeitdauer der dritten Aufnahme gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmezeitdauer der dritten Aufnahme derart gewählt wird, dass der mindestens eine von der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) reflektierte Strahl (r2; r2') so lange erfasst wird, bis eine Lichtmenge des erfassten reflektierten Strahls (r2; r2') in der dritten Aufnahme zur Detektion von Regen (4) auf der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) ausreicht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Aufnahme auch in einem Funktionszyklus, in dem kein auf die Scheibe (2) gerichteter Lichtstrahl (h; 5.4, 5.4') durch die Beleuchtungsquelle (3) erzeugt wird, gemacht wird, und diese dritte Aufnahme zusätzlich beim Auswerten zur Detektion von Regen (4) auf der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Aufnahme, die in einem Funktionszyklus gemacht wurde, in dem kein auf die Scheibe (2) gerichteter Lichtstrahl (h; 5.4, 5.4') durch die

Beleuchtungsquelle (3) erzeugt wurde, zur Subtraktion des Hintergrunds in einer dritten Aufnahme verwendet wird, die in einem Funktionszyklus gemacht wurde, in dem ein auf die Scheibe (2) gerichteter Lichtstrahl (h; 5.4, 5.4') durch die Beleuchtungsquelle (3) erzeugt wird.

7. Vorrichtung (8) zur Erkennung von Regentropfen (4) auf der Außenseite (2.2) einer Scheibe (2) mittels

- einer hinter der Scheibe (2) angeordneten und auf einen Fernbereich vor der Scheibe fokussierten Kamera (1 ) und

- einer Beleuchtungsquelle (3) zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe (2) gerichteten Lichtstrahls (h) derart, dass mindestens ein von Außenseite (2.2) der Scheibe (2) reflektierter Strahl (r2; r2') auf die Kamera (1 ) auftrifft,

wobei die Vorrichtung (8) ausgebildet ist,

- die Kamera (1 ) zum Aufnehmen einer Folge von Bildern (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') für eine Fahrerassistenzfunktion anzusteuern, wobei die Aufnahme der Bildfolge in zeitlich konstante Funktionszyklen (6, 6') unterteilt ist, zeitlich aufeinanderfolgend eine erste und eine zweite Aufnahme (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') jeweils eines Bildes in jedem Funktionszyklus (6, 6') gemacht werden und der Zeitabstand zwischen der ersten und zweiten Aufnahme (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') von Funktionszyklus (6) zu Funktionszyklus (6') variiert wird,

- die Beleuchtungsquelle (3) zum Erzeugen des auf die Scheibe (2) gerichteten Lichtstrahls (h; 5.4, 5.4') in einem Funktionszyklus innerhalb des Zeitabstands zwischen der ersten und zweiten Aufnahme (5.1 , 5.2, 5.1 ', 5.2') anzusteuern und die Kamera (1 ) anzusteuern, um eine dritte Aufnahme eines Bildes (5.3, 5.3') in diesem Funktionszyklus für eine Re- gendetektionsfunktion so zu machen, dass der mindestens eine von der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) reflektierte Strahl (r2; r2') mittels der Kamera (1 ) zumindest teilweise erfasst werden kann, und

- die dritte Aufnahme eines Bildes (5.3, 5.3') zur Detektion von Regen (4) auf der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) auszuwerten . 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Prozessor (9) zum Steuern der Kamera (1 ) und der

Beleuchtungsquelle (3) und einen Speicher (10) aufweist, in dem ein

Programm abgelegt ist, das den Prozessor (9) zum Ausführen von Schritten eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und zu einer

dementsprechenden Steuerung der Kamera (1 ) und der Beleuchtungsquelle (3) konfiguriert. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schnittstelle zur Datenkommunikation über ein Bussystem (1 1 ) eines Fahrzeugs aufweist.

10. Fahrerassistenzsystem für den Einsatz in einem Fahrzeug aufweisend - eine hinter der Scheibe (2) angeordnete und auf einen Fernbereich vor der Scheibe fokussierten Kamera (1 ) und

- eine Vorrichtung (8) mit einem Prozessor (9) zum Steuern der Kamera (1 ) und einem Speicher (10), in dem ein Programm abgelegt ist, das den Prozessor (9) zum Ausführen von Schritten mindestens eines Verfahrens zum Implementieren einer oder mehrerer Kamera-basierter Fahrerassistenzfunktionen konfiguriert,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Fahrerassistenzsystem ferner eine Beleuchtungsquelle (3) aufweist, die zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe (2) gerichteten Lichtstrahls (h) derart angeordnet ist, dass mindestens ein von Außenseite (2.2) der

Scheibe (2) reflektierter Strahl (r2; r2') auf die Kamera (1 ) auftrifft, und - das im Speicher (10) abgelegte Programm den Prozessor (9) zum Ausführen von Schritten eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und zu einer dementsprechenden Steuerung der Kamera (1 ) und der Beleuchtungsquelle (3) konfiguriert.

Description:
ERKENNUNG VON REGENTROPFEN AUF EINER SCHEIBE MITTELS EINER KAMERA UND EINER BELEUCHTUNG

Die Erfindung betrifft die Erkennung von Regentropfen auf einer Scheibe mittels einer Kamera und einer Beleuchtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

Aus der WO2012/09291 1A1 ist es bekannt, Regentropfen auf einer Scheibe mittels einer Beleuch ungsquelle und einer Kamera insbesondere eines Fahrerassistenzsystems zu erkennen. Um gleichzeitig mit dem Kamerabild Fahrerassistenzfunkti- onen realisieren zu können, darf Licht der Beleuchtungsquelle das Fahrerassistenzbild nicht stören. Hierzu wird vorgeschlagen, für die Regetropfendetektion auf einem Bildchip oder Bildsensor der Kamera einen Bereich zu wählen, der außerhalb des Fahrerassistenzbildes auf dem Bildchip liegt. Wenn der Biidchip oder eine bauliche Integration der Beleuchtung keine ausreichende Größe für eine räumlich getrennte Abbildung der Lichtflecke und des Fahrerassistenzbereichs auf dem Bildchip zulässt, so wird vorgeschlagen, alternierend mit dem Fahrerassistenzbild ein Extrabild der Regensensorlichtfiecken aufzunehmen. In diesem Fall wird dann die Beleuchtung während der Aufnahme des Fahrerassistenzbüdes abgeschaltet und für die Aufnahme des Regensensorbildes wieder angeschaltet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine verbesserte Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe mittels einer Kamera und einer Beleuchtung vorzuschlagen Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die vorliegende Erfindung baut auf der aus der WO2012/09291 1A1 bekannten Regentropfendetektion auf. Es hat sich gezeigt, dass diese bekannte Detektions- methode bei der Erkennung gepulst betriebener Lichtquellen zu Problemen bei der Fahrerassistenzfunktion einer Kamera aufgrund von Schwebungsperioden führen kann, insbesondere zu Fehlfunktionen wie einer möglichen Fehldetektion von Lichtsignalen wie Ampeln. Zur Vermeidung solcher Schwebungsperioden schlägt die WO2014/1 14294A1 ein Prinzip zur Bildaufnahme von gepulst betriebenen Lichtquellen mittels einer Kamera vor, bei dem bei der Aufnahme einer Bildfolge für eine Fahrerassistenzsystemfunktion der Zeitabstand zwischen zwei zeitlich aufei- nander folgenden Aufnahmen einzelner Bilder variiert wird. Dadurch können Schwebungsperioden in der aufgenommenen Bildfolge möglichst kurz gehalten und ihr Einfluss auf eine Fahrerassistenzfunktion reduziert werden. Daher schlägt die vorliegende Erfindung vor, das„Jitterkonzept" zur Erfassung gepulst betriebener Lichtquellen nach der WO2014/1 14294A1 mit der bekannten Regentropfendetek- tion gemäß der WO2012/09291 1 A1 derart zu kombinieren, dass mit einer Kamera eine Regentropfendetektion mittels Beleuchtung mit einer möglichst geringen Beeinflussung einer kamerabasierten Fahrerassistenzfunktion durchgeführt werden kann. Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Erkennung von Regentropfen auf der Außenseite einer Scheibe mittels einer hinter der Scheibe angeordneten und auf einen Fernbereich vor der Scheibe fokussierten Kamera und einer Beleuchtungsquelle zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls derart, dass mindestens ein von Außenseite der Scheibe reflektierter Strahl auf die Kamera auftrifft. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Aufnehmen einer Folge von Bildern durch die Kamera für eine Fahrerassistenzfunktion, wobei die Aufnahme der Bildfolge in zeitlich konstante Funktionszyklen unterteilt ist, zeitlich aufeinanderfolgend eine erste und eine zweite Aufnahme jeweils eines Bildes in jedem Funktionszyklus gemacht werden und der Zeitabstand zwischen der ersten und zweiten Aufnahme von Funktionszyklus zu

Funktionszyklus variiert wird, Erzeugen des auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls durch die Beleuchtungsquelle in einem Funktionszyklus innerhalb des Zeitabstands zwischen der ersten und zweiten Aufnahme, wobei eine dritte Aufnahme eines Bildes in diesem Funktionszyklus für eine Regendetektionsfunktion so gemacht wird, dass der mindestens eine von der Außenseite der Scheibe reflektierte Strahl mittels der Kamera zumindest teilweise erfasst werden kann, und Auswerten der dritten Aufnahme eines Bildes zur Detektion von Regen auf der Außenseite der Scheibe . Der auf die Scheibe gerichtete Lichtstrahl kann durch die Beleuchtungsquelle nur dann in einem Funktionszyklus erzeugt werden, wenn der Zeitabstand zwischen der ersten und zweiten Aufnahme in dem Funktionszyklus größer als ein vorbestimmter Zeitabstand ist.

Der vorbestimmte Zeitabstand kann abhängig von der Aufnahmezeitdauer der dritten Aufnahme, insbesondere mindestens gleich der Aufnahmezeitdauer der dritten Aufnahme gewählt werden.

Die Aufnahmezeitdauer der dritten Aufnahme kann derart gewählt werden, dass der mindestens eine von der Außenseite der Scheibe reflektierte Strahl so lange erfasst wird, bis eine Lichtmenge des erfassten reflektierten Strahls in der dritten Aufnahme zur Detektion von Regen auf der Außenseite der Scheibe ausreicht.

Eine dritte Aufnahme kann auch in einem Funktionszyklus, in dem kein auf die Scheibe gerichteter Lichtstrahl durch die Beleuchtungsquelle erzeugt wird, gemacht werden, und diese dritte Aufnahme kann zusätzlich beim Auswerten zur Detektion von Regen auf der Außenseite der Scheibe verwendet werden.

Die dritte Aufnahme, die in einem Funktionszyklus gemacht wurde, in dem kein auf die Scheibe gerichteter Lichtstrahl durch die Beleuchtungsquelle erzeugt wurde, kann zur Subtraktion des Hintergrunds in einer dritten Aufnahme verwendet werden, die in einem Funktionszyklus gemacht wurde, in dem ein auf die Scheibe gerichteter Lichtstrahl durch die Beleuchtungsquelle erzeugt wird.

Weiterhin betrifft eine Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung von Regentropfen auf der Außenseite einer Scheibe mittels einer hinter der Scheibe angeordneten und auf einen Fernbereich vor der Scheibe fokussierten Kamera und einer Beleuchtungsquelle zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls derart, dass mindestens ein von Außenseite der Scheibe reflektierter Strahl auf die Kamera auftrifft. Die Vorrichtung ist hierbei ausgebildet, die Kamera zum Aufnehmen einer Folge von Bildern für eine Fahrerassistenzfunktion anzusteuern, wobei die Aufnahme der Bildfolge in zeitlich kon- stante Funktionszyklen unterteilt ist, zeitlich aufeinanderfolgend eine erste und eine zweite Aufnahme jeweils eines Bildes in jedem Funktionszyklus gemacht werden und der Zeitabstand zwischen der ersten und zweiten Aufnahme von Funktionszyklus zu Funktionszyklus variiert wird, die Beleuchtungsquelle zum Erzeugen des auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls in einem Funktionszyklus innerhalb des Zeitabstands zwischen der ersten und zweiten Aufnahme anzusteuern und die Kamera anzusteuern, um eine dritte Aufnahme eines Bildes in diesem Funktionszyklus für eine Regendetektionsfunktion so zu machen, dass der mindestens eine von der Außenseite der Scheibe reflektierte Strahl mittels der Kamera zumindest teilweise erfasst werden kann, und die dritte Aufnahme eines Bildes zur Detektion von Regen auf der Außenseite der Scheibe auszuwerten .

Die Vorrichtung kann einen Prozessor zum Steuern der Kamera und der Beleuchtungsquelle und einen Speicher aufweisen, in dem ein Programm abgelegt ist, das den Prozessor zum Ausführen von Schritten eines Verfahren nach der Erfindung und wie hierin beschrieben und zu einer dementsprechenden Steuerung der Kamera und der Beleuchtungsquelle konfiguriert.

Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle zur Datenkommunikation über ein Bussystem eines Fahrzeugs aufweisen.

Schließlich betrifft eine Ausführungsform der Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für den Einsatz in einem Fahrzeug aufweisend eine hinter der Scheibe angeordnete und auf einen Fernbereich vor der Scheibe fokussierten Kamera und eine Vorrichtung mit einem Prozessor zum Steuern der Kamera und einem Speicher , in dem ein Programm abgelegt ist, das den Prozessor zum Ausführen von Schritten mindestens eines Verfahrens zum Implementieren einer oder mehrerer Kame- ra-basierter Fahrerassistenzfunktionen konfiguriert. Das Fahrerassistenzsystem weist ferner eine Beleuchtungsquelle auf, die zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls derart angeordnet ist, dass mindestens ein von Außenseite der Scheibe reflektierter Strahl auf die Kamera auftrifft, und das im Speicher abgelegte Programm konfiguriert den Prozessor zum Ausführen von Schritten eines Verfahrens nach der Erfindung und wie hierin beschrieben und zu einer dementsprechenden Steuerung der Kamera und der Beleuchtungsquelle. Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem/den in der/den Zeichnung(en) dargestellten Ausführungsbeispiel(en). Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 und 2 schematisch das aus der WO2012/09291 1A1 bekannte Grundprinzip der Regentropfendetektion mit einer möglichen Anordnung von Beieuch ungsquelie und Kamera mit Strahlengängen bei einer trockenen Scheibe (Fig. 1 ) und mit ver- änderten Strahlengängen bei Regen auf der Scheibe (Fig. 2), wobei eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Steuern der Beleuchtungsquelle und der Kamera eingesetzt ist;

Fig. 3 eine Darstellung von zwei aufeinanderfolgenden Funktionszyklen zur Bild- aufnähme mittels eines Bildsensors einer Fahrerassistenzsystem-Kamera, wobei innerhalb jedes Funktionszyklus zwei Bilder mit variierendem Zeitabstand aufgenommen werden; und

Fig. 4 eine Darstellung von zwei aufeinanderfolgenden Funktionszyklen zur Bild- aufnähme mitteis eines Bildsensors einer Fahrerassistenzsystem-Kamera, wobei innerhalb jedes Funktionszyklus zwei Bilder mit variierendem Zeitabstand aufgenommen werden und zwischen der Aufnahme der beiden Bilder in einem Funkti- onszykius ein Lichtpuls gemäß der vorliegenden Erfindung eingestrahlt und ein Bild zur Regentropfendetektion aufgenommen wird.

In der folgenden Beschreibung können gleiche, funktional gleiche und funktional zusammenhängende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Absolute Werte sind im Folgenden nur beispielhaft angegeben und sind nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen.

Fig. 1 zeigt das Funktionsprinzip einer Vorrichtung zur Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe 2 eines Fahrzeugs aus der WO2012/09291 1A1 , die auf einer auf den Fernbereich fokussierten Kamera 1 und einer Beleuchtung 3 basiert, die einen ,

b oder mehrere gebündelte Strahlen h nutzt. Ein von einer Beieuch ungsquelie 3 erzeugter Lichtstrahl h wird so auf die Scheibe 2 gerichtet, dass die von der Innenseite 2.1 und Außenseite 2.2 der Scheibe reflektierten Strahlen als zwei räumlich getrennte Strahlen r1 , r2 auf das Objektiv bzw. die Kamera 1 auftreffen. Wegen der Fokussierung auf den Fernbereich ist die Umrandung der Strahienbündel nur unscharf auf den Bildchip bzw. Bildsensor der Kamera 1 abgebildet. Aber beide Strahlen r1 , r2 sind ausreichend getrennt und ihre jeweilige Lichtmenge ist mit dem Bildsensor messbar. Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird der Hauptstrahl h der Beieuchtungsquelie 3 verwendet, daher kann das Licht der Beleuchtungsquelle vorzugsweise gebündelt sein. Der an der Luft-Scheibe-Grenzfläche (bzw. Scheibeninnenseite 2.1 ) reflektierte Anteil r1 des Hauptstrahls dient als Referenzstrahl. Vom Anteil, der in die Scheibe transrnittiert t1 wird, dient der Anteil als Messstrahl r2, der an der Scheibe-Luft-Grenzfiäche (bzw. Scheibenaußenseite 2.2) reflektiert wird und auf die Kamera 1 trifft. Der aus der Scheibe 2 ausgekoppelte Lichtanteil ist mit t2 bezeichnet. Nicht dargestellt ist der Anteil des Strahls, der mehrfach innerhalb der Scheibe 2 reflektiert wird (an der Innenseite 2.1 Scheibe-Luft, nachdem er an der Außenseite 2.2 Scheibe - Luft reflektiert wurde).

In Fig. 1 und 2 ist zusätzlich eine Vorrichtung 8 gezeigt, die erfindungsgemäß zur Regendetektion bzw. Regentropfen-Erkennung ausgebildet ist. Die Vorrichtung 8 weist einen Prozessor 9, beispielsweise einen Mikroprozessor oder Mikrokontroiler oder anwendungsspezifischen Prozessor, und einen mit diesem datenmäßig verbunden Speicher 10, beispielsweise einen nichtfiüchtigen, programmierbaren Speicher wie einen Flash-Speicher, auf. Im Speicher 10 ist ein Programm abgelegt, das den Prozessor 9 zum erfindungsgemäßen Ansteuern der Kamera 1 und der

Beieuchtungsquelie 3 konfiguriert. Die erfindungsgemäße Ansteuerung der Kamera 1 und der Beleuchtungsquelle 3 wird nachfolgend noch im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert. Die Vorrichtung 8 ist insbesondere Teil eines Fahrerassistenzsystems und dient zur Implementierung Kamera-basierter Fahrer- assistenzfunktionen wie beispielsweise eine Fahrspurerkennung, Objektdetektion,

Abstandsermittlung und dergleichen Fahrerassistenzfunktionen, die durch Verarbeitung von mit der Kamera 1 erfassten Bildern implementiert werden können, als auch zur Implementierung einer Regendetektionsfunktion im Zusammenspiei mit der Beleuchtungsquelle 3. Die Vorrichtung 8 verfügt zudem über eine Schnittstelle zur Datenkommunikation über ein Bussystem 1 1 eines Fahrzeugs. Beispielsweise können über die Schnittstelle und das Bussystem 1 1 von der Kamera 1 erfassfe Bilder für die Fahrerassistenzfunktion und die Regendetektionsfunktion an eine zentrale Recheneinheit eines Fahrerassistenzsystems übertragen werden, das die Bilder verarbeiten und davon abhängig beispielsweise Steuersignale für die Aktoren erzeugen kann, beispielsweise im Rahmen einer Fahrerassistenzfunktion für automatische Beschleunigungs-, Brems- und/oder Lenkeingriffe und im Rahmen der Regendetektionsfunktion für die Aktivierung von Scheibenwischern,

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anordnung bietet für die Regentropfenerkennung bzw. Regendetektion den Vorteil einer ausgeprägten Signaiänderung bei Vorliegen von Regen 4 auf der Scheibenaußenseite 2,2 wie anhand von Fig. 2 erläutert wird. Wenn im Regenfail die Außenseite 2.2 der Windschutzscheibe 2 mit Regentropfen 4 benetzt wird, wird der überwiegende Teil t2' des Lichts t1 ausgekoppelt, so dass der reflektierte Anteil r2' entsprechend geschwächt wird (siehe Fig. 2). Der von der Innenseite 2.1 reflektierte Strahl r1 ist davon unbeeinfiusst. Durch den Vergleich der gemessenen Lichtmengen beider Strahlen (r1 zu r2 bzw. r2 ! ) kann so leicht das im Regenfall aufgrund von Regentropfen 4 verminderte Signal r2" gemessen werden und ein Scheibenwischer entsprechend angesteuert werden.

Bei der Benutzung der Kamera 1 der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung von einem kamerabasierten Fahrerassistenzsystem, beispielsweise einem Spurhaltesystem, einem Objektdetektionssystem oder dergleichen System mit Bilderkennung besteht durch die Beleuchtung 3 und die von ihr erzeugten Strahlen h die Möglichkeit der Beeinflussung einer entsprechenden Fahrerassistenzfunktion. Beispielsweise kann durch die von der Beleuchtung 3 erzeugten Strahlen h eine Bilderkennung zur Objekt- oder Fahrspurdetektion derart beeinflusst werden, dass die Erkennung erschwert, oder sogar unmöglich gemacht wird, insbesondere bei schlechten Belichtungsverhältnissen, bei denen vor allem der reflektierte Anteil r1 der Strahlen h unter Umständen eine Detektion in der Dämmerung oder bei starkem Regen nahezu unmöglich macht. Um dies zu vermeiden, wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Regentropfenerkennung so vorgegangen, dass bei der Aufnahme einer Bildfolge für eine Fahrerassistenzsystemfunktion der Zeitabstand zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden Aufnahmen einzelner Bilder variiert wird, und innerhalb des Zeitabstands zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen der auf die Scheibe 2 gerichtete Lichtstrahl h erzeugt wird, mit anderen Worten also das Licht für die Regentropfenerkennung dann erzeugt wird, wenn kein Bild aufgenommen wird. Hierdurch kann einerseits eine Erfassung gepulst betriebener Lichtquellen, beispielsweise von LED-Ampeln oder -Scheinwerfern im Rahmen der Fahrerassistenzfunktion gewährleistet werden, und andererseits kann eine Regentropfenerkennung basierend auf einer aktiven Lichtquelle möglichst ohne Beeinflussung der Fahrerassistenzfunktion arbeiten.

Fig. 3 zeigt zwei aufeinanderfolgenden Funktionszyklen zur Bildaufnahme mittels des Bildchips oder Bildsensors der Kamera 1 der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung. Die Bildaufnahme und die Lichterzeugung zur Regentropfenerkennung werden hierbei mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert.

Die Aufnahme der Bildfolge mit der Kamera 1 ist in sogenannte Funktionszyklen 6, 6' unterteilt, welche dieselbe Zeitdauer besitzen, siehe Fig. 3. Die Zeitdauer der Funktionszyklen ist so bemessen, dass die Kamera 1 innerhalb eines Funktions- zykius nacheinander zwei Bilder 5.1 , 5.2 im Zyklus 6 und Bilder 5.1 ! , 5.2' im darauffolgenden Zyklus 6'aufnehmen kann. Die Bilder 5.2, 5.2 bzw. 5.1 ', 5.2' sind im gezeigten Beispiel unterschiedlich lange belichtet, aber nicht notwendigerweise auch unterschiedlich groß (Doppelbeiichtung). In Fig. 3 und 4 sind die im jeweiligen Zyklus 8 bzw. 6' ersten Aufnahmen von Bildern (erste Bilder 5.1 bzw. 5.1 ' im Zyklus 8 bzw. 6') und zweiten Aufnahmen von Bildern (zweite Bilder 5.2 bzw. 5.2' im Zyklus

8 bzw. 8') für die Fahrerassistenzfunktion vorgesehen. Bei den ersten und zweiten Aufnahmen der Bilder 5.1 , 5.1 ', 5.2, 5.2' handelt es sich im Prinzip um eine Doppelbelichtung im jeweiligen Zyklus 8 bzw. 6'. Nachfolgend werden erste, zweite und dritte Aufnahmen von Bildern vereinfacht als erste, zweite bzw. dritte Bilder be- zeichnet.

Die ersten und zweiten Bilder 5.1 , 5.1 ', 5.2, 5.2' sind in Fig. 3 und 4 als Trapeze dargestellt, welche die Belichtung jedes aufgenommenen Bildes für einen im so- n

genannten„roMing shutter" -Verfahren betriebenen Bildchip bzw. Bildsensor symbolisieren. Wenn die Kamera 1 keinen mechanischen Verschluss aufweist, muss die Belichtung elektronisch gesteuert werden. Dies erfolgt im Jolling shutter"-Verfahren zeilenweise, d.h. jede Bildzeiie des Biidchips bzw. Bildsensors wird nacheinander durch eine entsprechende Steuerelektronik aktiviert, um ein zeilenweise Aufnahme eines Bildes zu ermöglichen. Das Auslesen der Pixel des aufgenommenen Bildes kann dagegen kontinuierlich erfolgen, aber erst nach der Belichtung der ersten Zeile starten. Daher beginnt jedes die Bilder 5.1 , 5.1 ', 5.2, 5.2' darstellende Trapez vor dem Auslesen, was in Fig. 3 und 4 durch entsprechende Balken 6.1 , 6.1 ', 6.2, 6.2' symbolisiert ist.

In den Fig. 3 und 4 ist zudem das Steuersignal 7 zum Auslesen der Pixel der Bilder gezeigt. Das Auslesen der ersten und zweiten Bilder 5.1 , 5.1 ' bzw. 5.2, 5.2' im Funktionszyklus 6, 6' wird jeweils durch positive Flanken 7.1 , 7.1 1 bzw. 7.2, 7.2' des Steuersignais 7 getriggert. Der zeitliche Abstand dt bzw. dt' zwischen den positiven Flanken 7.1 und 7.2 bzw. 7.1 ' und 7.2' variiert von Funktionszyklus 6 zu Funktionszyklus 6', so dass bei der Aufnahme von gepulst betriebenen Lichtquellen entstehende Schwebungsperioden möglichst kurz gehalten werden. Die variierenden Zeitabstände dt, dt' realisieren das vorab erwähnte„Jitterkonzept".

Die zeitlichen Abstände dt und dt' können durch Einfügen von sogenannten Blankingphasen 6.3, 6.3' zwischen den Bildern 5.1 , 5.2 bzw. 5.1 ', 5.2' erzeugt werden. Hierbei werden sinnvollerweise derart lange Blankingphasen eingefügt, dass konstante Zeitdauern der Funktionszyklen 6, 6' erreicht werden. Die Blankingphasen können relativ frei eingefügt werden, so dass das„Jittern" des zweiten Bildes 5.2, 5.2' in Bezug auf das erste Bild 5.1 , 5.1 ' erzielt werden kann.

In Fig. 3 und 4 sind zudem obere Balken 6.1 , 6.1 6.2, 6.2', 6.3, 6.3' gezeigt, welche die Biidzeiten 6.1 , 6.1 ', 6.2, 6.2' für die ersten und zweiten Bilder 5.1 , 5.1 ' bzw. 5.2, 5.2' und die Blankingphasen 6.3, 6.3' zwischen dem ersten und zweiten Bild pro Funktionszyklus 6, 6' darstellen. Die Biidzeiten 6.1 , 6.1 ', 6.2, 6.2' können unterschiedlich lang sein, wenn die Bilder unterschiedlich groß sind, wie es im in den Fig. 3 und 4 gezeigten Beispiel der Fall ist (6.1 , 6.1 ' > 6.2, 6.2'). Die Periode der Fun k- tionszykien 8 und 8 ! ist konstant, während die Periode für die zweiten Bilder 5.2, 5.2 * innerhalb gewissen Grenzen aufgrund des„Jittern" und der unterschiedlich langen, von Funktionszyklus zu Funktionszyklus variierenden Blankingphasen 6.3, 8.3' dagegen nicht konstant ist.

Die Blankingphasen 6.3, 6.3' werden nun erfindungsgemäß dafür genutzt, in einen Funktionszyklus 8, 6' eine dritte Aufnahme eines Bildes bzw. ein drittes Biid, nämlich ein Regensensorbild einzufügen, ohne dass die Funktionszykluszeit geändert wird. Die dritten Bilder werden dadurch vor den zweiten, aber nach den ersten Bildern aufgenommen. Fig. 4 zeigt die Einfügung von dritten Bildern 5.3 und 5.3' in die Funktionszyklen 8 bzw. 8'. im Funktionszyklus 8 ist hierzu die Blankingphase 8.3 deutlich verkürzt, und vor der Blankingphase 6.3 sind zwei Phasen 8.4 und 6.5 eingefügt. Die Phase 8.4, die auf die Bildzeit 6.1 für das erste Bild 5.1 folgt, dient zum Einstrahlen eines kurzen Lichtpulses 5.4 in das dritte Biid 5.3. Ihre Zeitdauer dtO wird durch das Ende der Biidzeit 6.1 und dem Beginn der Phase 8.5 bestimmt, welche der Bildauslesezeit für das dritte Biid 5.3 entspricht und durch eine weitere positive Flanke 7.3 des Steuersignais 7 getriggert wird. Im Funktionszyklus 6' ist die Blankingphase 6.3 durch zwei Phasen 6.4' und 6.5' vollständig ersetzt. Die Phase 6.4' mit der Zeitdauer dtO', während der ein kurzer Lichtpuls 5.4' in das Regen- sensorbiid 5.3' eingestrahlt wird, überlappt hierbei mit der Aufnahme des zweiten

Bildes 5.2', so dass in dieses Fahrerassistenzbild der eingestrahlte Lichtpuls 5.4' sichtbar ist und damit das Fahrerassistenzbild beeinträchtigten kann. Das Auslesen des dritten Bidles 5.3' wird durch eine positive Flanke 7.3' des Steuersignals 7 getriggert.

Da für die Regensensorbilder 5.3, 5.3' in der Regel wesentlich weniger Zeilen, beispielsweise 100 Zeilen als für die Fahrerassistenzbilder 5.1 , 5.1 ', 5.2, 5.2' benötigt werden, ist die Aufnahmezeit für die Regensensorbilder 5.3, 5.3' auch deutlich kürzer als für die Fahrerassistenzbiider 5.1 , 5.1 ', 5.2, 5.2', und damit das Trapez dieser Bilder auch kleiner, wie in Fig. 4 zu erkennen ist.

Wie oben erwähnt überlappt die Phase 6.4' mit der Aufnahme des zweiten Bildes 5.2', so dass der Lichtpuls 5.4' im zweiten Bild 5.2' sichtbar ist und dieses beein- trächtigen kann, insbesondere die Auswertung des Biidinhaits und damit gegebenenfalls eine entsprechende Fahrerassistenzfunktion. Um eine solche Beeinträchtigung zu vermeiden, und da es für eine sichere Regendetektion nicht unbedingt erforderlich ist, in jedem Funktionszyklus ein Regensensorbild mit dazugehörigem Lichtpuis aufzunehmen, kann unter bestimmten Bedingungen die Erzeugung eines Lichtpuises in einem Funktionszyklus und/oder die Aufnahme eines Regensensor- biides unterdrückt bzw. ausgesetzt werden. Mit anderen Worten kann also vorgesehen sein, dass nur in bestimmten Funktionszyklen Regensensorbilder mit Lichtpu!s-Einstrahiung aufgenommen werden.

Beispielsweise kann eine „Jittersequenz" folgende „Phasenverschiebungen" in Bildzeiien enthalten:

Wenn 100 Zeilen für ein Regensensorbild ausreichen, könnte immer eine Aufnahme eines dritten Bildes bzw. Regensensorbiides und die Erzeugung eines Lichtpulses zwischen die Aufnahmen des ersten und zweiten Bildes in den Funktionszyklen eingefügt werden, in denen die„Phasenverschiebung" > 100 Zeilen ist, Bei der vorgenannten„Jittersequenz" wäre dies bei Funktionszyklen Nr. 2, 4, 8, 8, 10, 1 1 , 12, 14, 15 und 16 der Fall. Demnach würde die Vorrichtung 8 von Fig. 1 und 2 nur in diesen Funktionszyklen die Beleuchtungsqueile 3 zur gegebenen Zeit aktivieren und mit der Kamera 1 ein drittes Regensensorbild erfassen, ohne dass die Erfassung der ersten und zweiten Bilder für die Fahrerassistenzfunktion durch die Re- gendetektion beeinträchtigt würden. Eine Bedingung für eine Entscheidung über die Erzeugung eines Lichtpuises 5.4, 5.4' ohne Beeinflussung des zweiten Bildes 5.2, 5.2' kann erfüllt sein, wenn der Zeitabstand zwischen der Aufnahme des ersten und des zweiten Bildes in einem Funktionszyklus größer als ein vorbestimmter Zeitabstand ist, der abhängig von der Aufnahmezeitdauer des dritten Bildes, insbesondere mindestens gleich dieser Dauer gewählt werden kann. Die Aufnahmezeitdauer des dritten Bildes kann wiederum derart gewählt werden, dass der mindestens eine von der Außenseite 2.2 der Scheibe 2 reflektierte Strahl r2; r2' so lange erfasst wird, bis eine Lichtmenge des erfassten reflektierten Strahls r2; r2' in der dritten Aufnahme zur Detektion von Regen 4 auf der Außenseite 2.2 der Scheibe 2 ausreicht. Beispielsweise kann die Aufnahmezeitdauer des dritten Bildes über mehrere aufeinanderfolgende Funkti- onszykien variiert werden, um so feststellen zu können, wann eine zur Regende- tektion ausreichende Lichtmenge erfasst werden kann. Denkbar ist, dass ausgehend von einer sehr kurzen Aufnahmezeitdauer die Aufnahmezeitdauer graduell erhöht wird, die mit den unterschiedlichen Aufnahmezeitdauern erfassten im dritten Bilder 5.3, 5.3' verglichen werden und festgestellt wird, bei welcher Aufnahmezeitdauer eine Veränderung des in den dritten Bildern 5.3, 5.3' erfassten mindestens einen von Außenseite 2.2 der Scheibe 2 reflektierten Strahls r2; r2' auftritt.

Um die Regendetektionsfunktion zu verbessern, kann nach der Erfindung auch eine dritte Aufnahme in einem Funktionszyklus gemacht werden, in dem kein auf die

Scheibe 2 gerichteter Lichtstrahl h durch die Beleuchtungsquelle 3 erzeugt wird, beispielsweise in Fig. 4 im Zyklus 6' ohne eingestrahlten Lichtpuls 5.4'. Diese dritte Aufnahme ohne Lichtpuls kann dann zusätzlich beim Auswerten zur Detektion von Regen 4 auf der Außenseite 2.2 der Scheibe 2 verwendet werden, insbesondere als Referenzbild oder um den Hintergrund in der dritten Aufnahme zu subtrahieren und so die für die Regendetektionsfunktion wesentliche Lichterkennung in der dritten Aufnahme zu verbessern.