Kamera und Beleuchtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe mittels einer Beleuchtungsquelle und einer Kamera.

In der US 7, 259, 367 B2 wird mittels einer Kamera eine Regensensierung vorgeschlagen, die eine großflächige Beleuchtung des Durchtrittsfensters des Kameraöffnungswinkels mit der Scheibe vorsieht. Die Kamera ist nahezu auf unend ^¬ lich fokussiert und damit gleichzeitig für Fahrerassistenz ^¬ applikationen nutzbar. Wegen der Abbildung auf den Fernbereich sind Regentropfen nur als Störungen im Bild bemerkbar, die durch aufwendige Differenzmessungen der mit in Synchronisation des Pixeltaktes gepulsten oder modulierten Lichtes aufgenommen Bildern detektiert werden.

In der WO 2012/092911 AI werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Regen beschrieben. Eine Kamera ist hinter einer Scheibe angeordnet, insbesondere im Inne ^¬ ren eines Fahrzeugs hinter einer Windschutzscheibe, und auf einen Fernbereich fokussiert, der vor der Scheibe liegt. Eine Beleuchtungsquelle zur Erzeugung mindestens eines auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls richtet den mindestens einen Lichtstrahl derart auf die Scheibe, dass mindestens ein von der Außenseite der Scheibe reflektierter Strahl als äußerer Lichtreflex bzw. Außenreflex auf die Kamera auf ^¬ trifft. Die Lichtmenge des mindestens einen auf die Kamera auftreffenden Strahls bzw. Lichtreflexes kann von der Käme- ra gemessen werden kann. Zusätzlich kann die Beleuchtungsquelle den mindestens einen Lichtstrahl derart auf die Scheibe richten, dass die von der Innen- und Außenseite der Scheibe reflektierten Strahlen als mindestens zwei räumlich getrennte Strahlen auf die Kamera auftreffen. Die Lichtmengen der mindestens zwei auf die Kamera auftreffenden Strah ^¬ len (Außen- und Innenreflex) können hierbei von der Kamera gemessen werden. Der (direkt) an der Innenseite der Scheibe reflektierte Strahl, der auf die Kamera auftrifft, dient hierbei als Referenzsignal, da die Lichtmenge dieses Strahls bei An- oder Abwesenheit von Regentropfen auf der Außenseite der Scheibe konstant bleibt.

Zur Verminderung von Hintergrundeinflüssen und zur Verbesserung des Signal- zu Rauschabstandes wird eine zeitliche Modulation der Beleuchtung im Takt der Bildwiederholfrequenz vorgeschlagen.

Bei einer Modulation von 100% bedeutet dies, dass ein Bild voll beleuchtet wird und das nächste Bild unbeleuchtet ist. Wenn sich die Szene zwischen den beiden Aufnahmen nicht ändert, wird durch die Subtraktion der beiden Bilder eine vollständige Reduktion der Hintergrundeinflüsse erreicht, so dass nur das von der Windschutzscheibe reflektierte Licht für die Auswertung übrig bleibt.

Die idealisierte Annahme eines unveränderten Hintergrundes zwischen zwei Aufnahmen trifft in der Praxis allerdings nur begrenzt zu. Beim Fahren, insbesondere bei Kurvenfahrten, tritt eine mehr oder weniger starke Veränderung des Hinter- grundes auf, wodurch der Hintergrundeinfluss nur unzurei- chend kompensiert wird. Er überlagert sich dem eigentlichen Regensignal und kann daher zu Fehlauswertungen des Regensignals führen. Um Fehlauslösungen des Wischers zu vermei ^¬ den, kann zwar die Schwelle zur Detektion einer benetzten Windschutzscheibe mit ausreichend Toleranz versehen werden, dies führt aber unvermeidlich zu einem entsprechend unempfindlicheren Verhalten.

In der DE 602 04 567 T2 ist ein überlappend mosaikartig ab- bildender Regensensor gezeigt, der eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Glases mit Lichtstrahlen einer ersten Wellenlänge umfasst und ein beleuchtetes Bild einer ersten Wellenlänge sowie ein Umgebungsbild aus Licht ^¬ strahlen einer zweiten Wellenlänge gleichzeitig einfangen und zur Erzeugung eines Feuchtesignals miteinander verglei ^¬ chen kann. Anstelle von RGB-Farbfiltern wird eine mosaik- oder streifenförmige Matrix von Infrarot-Bandpassfiltern verwendet . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren zu überwinden.

Ausgangspunkt der Lösung ist die Verwendung von Bildsenso- ren mit Farbfiltern. Weit verbreitet ist das Bayer Muster, das die drei Grundfarben Grün, Rot, Blau als Farbfilter in der bekannten Anordnung Rot - Grün - Grün - Blau verwendet. Eine Beleuchtung im sichtbaren Wellenlängenbereich bietet den Vorteil, dass übliche Fahrerassistenzkameras mit Farb- auflösung diesen Spektralbereich vollständig erfassen kön- nen, während dagegen infrarotes Licht in aller Regel die zur optimierten Farbauflösung üblichen Infrarotsperrfilter nicht passiert und somit von diesen Fahrerassistenzkameras nicht detektiert werden kann.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Regen umfasst eine Kamera mit einem Bildsensor und Farbfiltern für Pixel des Bildsensors in mehreren Filter-Grundfarben und eine Beleuchtungsquelle zur Erzeugung von einfarbigem Licht einer ersten Filter-Grundfarbe. Das einfarbige Licht befindet sich in einem sichtbaren Wellenlängenbereich, der von der ersten Filter-Grundfarbe transmittiert wird und von den anderen Filter-Grundfarben geblockt wird. Die Filter- Grundfarben liegen vorzugsweise in unterschiedlichen sicht- baren Wellenlängenbereichen. Das Licht der Beleuchtungsquelle liegt in einem Wellenlängenbereich, der an eine erste Filter-Grundfarbe angepasst ist. Dies ermöglicht die Verwendung von herkömmlichen farbauflösenden Kameras. Die Kamera umfasst bevorzugt einen Infrarotsperrfilter, so dass kein Infrarotlicht vom Bildsensor erfasst werden kann.

Die Kamera und die Beleuchtungsquelle sind derart ausgebil ^¬ det und angeordnet, dass die Kamera ein Signal vom einfar ^¬ bigen Licht erfassen kann, mit dem die Beleuchtungsquelle eine Scheibe beleuchtet. Insbesondere korreliert dabei das von der Kamera detektierte Signal mit an der Scheibeninnen- bzw. -außenseite und/oder am Regentropfen reflektierten und/oder gestreuten einfarbigem Licht der Beleuchtungsquelle. Die Kamera ist vorzugsweise hinter der Scheibe angeordnet, insbesondere im Inneren eines Fahrzeugs z.B. hinter einer Windschutzscheibe .

Bevorzugt umfasst die Kamera einen Bildsensor, z.B. einen CCD- oder CMOS-Sensor, und ein Objektiv zur Fokussierung elektromagnetischer Strahlung auf den Bildsensor.

Vorteilhaft ist die Kamera auf unendlich bzw. einen Fernbe ^¬ reich fokussiert, der vor der Scheibe liegt.

Die Beleuchtungsquelle zur Erzeugung von einfarbigem Licht richtet den mindestens einen Lichtstrahl bevorzugt derart auf die Scheibe, dass mindestens ein von der Außenseite der Scheibe reflektierter Strahl (bzw. Teilstrahl des auf die Scheibe gerichteten Lichtstrahls) auf die Kamera auftrifft, der vorzugsweise nicht von Teilstrahlen, die an der Innenseite der Scheibe reflektiert werden, überlagert auf die Kamera auftrifft.

Die Beleuchtungsquelle kann als eine oder mehrere Leuchtdi ^¬ oden (LED) oder als ein Lichtband ausgebildet sein.

Der Beleuchtungsreflex des mindestens einen auf die Kamera auftreffenden einfarbigen Strahls kann von der Kamera de- tektiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform richtet die Beleuch- tungsquelle den mindestens einen einfarbigen Lichtstrahl derart auf die Scheibe, dass die von der Innen- und Außen ^¬ seite der Scheibe reflektierten Strahlen als mindestens zwei räumlich getrennte Strahlen auf die Kamera auftreffen. Es ist insbesondere für den an der Innenseite reflektierten Strahl nicht erforderlich, dass die Strahlen vollständig auf dem Bildsensor der Kamera abgebildet sind. Die einfar ^¬ bigen Beleuchtungsreflexe der mindestens zwei auf die Kame ^¬ ra auftreffenden Strahlen können hierbei von der Kamera räumlich separat detektiert werden.

Der (direkt) an der Innenseite der Scheibe reflektierte Strahl, der auf die Kamera auftrifft, dient hierbei bevor ^¬ zugt als ein mögliches Referenzsignal, da die Lichtmenge dieses Strahls bei An- oder Abwesenheit von Regentropfen auf der Außenseite der Scheibe konstant bleibt.

Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, mit einfarbigem z.B. mit blauem Licht zu beleuchten. Dadurch wird erreicht, dass nur auf den entsprechenden (blauen) Pixeln ein Regenoder Benet zungs-abhängiges Signal detektiert werden kann, da die roten und grünen Pixel für blaues Licht nicht trans ^¬ parent sind.

Dies bietet den Vorteil, dass eine zeitgleiche Aufnahme des Hintergrundes durchgeführt wird, der aus den benachbarten nicht-blauen Pixeln pixelgenau ermittelt werden kann.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erkennung von Regen mit einer Kamera, wobei die Kamera einen Bildsensor und Farbfilter für Bildpixel des Bildsensors in mehreren Filter-Grundfarben umfasst.

Von einer Beleuchtungsquelle wird einfarbiges Licht einer ersten Filterfarbe erzeugt. Mit dem einfarbigen Licht wird eine Scheibe derart beleuchtet, dass die Kamera ein Signal von diesem einfarbigen Licht erfassen kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Helligkeit eines ersten Bildsensorpixels der ersten Filter-Grundfarbe ermittelt. Zusätzlich werden die Helligkeiten der Pixel ermittelt, die das erste Bildsensorpixel umgeben und die eine andere als die erste Filterpixelfarbe aufweisen. Aus der ermittelten Helligkeit der Pixel, die das erste Bildsensor ^¬ pixel umgeben und die eine andere als die erste Filterpi ^¬ xelfarbe aufweisen, wird eine Hintergrundhelligkeit des ersten Bildsensorpixels bestimmt.

Das erlaubt eine pixelgenaue Berücksichtigung des Hinter ^¬ grundsignals. Dadurch wird eine deutlich verbesserte räum ^¬ liche Auflösung des Benet zungssignals erreicht. Bevorzugt wird gleichzeitig die Helligkeit der acht roten und grünen Pixel gemessen, die ein blaues Pixel umgeben. Deren Helligkeit wird ausschließlich durch den Hintergrund beeinflusst. Aus der Helligkeit dieser Pixel wird nun z.B. über Mittelwertbildung das Hintergrundsignal des blauen Pi- xels abgeschätzt. Alternativ kann der Rot- und Grünanteil noch unterschiedlich gewichtet werden, um eine bestimmte Spektralverteilung des Hintergrundes zu berücksichtigen.

Dieser Hintergrundwert kann bevorzugt nochmals geeignet ge- wichtet werden, da nur der Blauanteil des Hintergrundes von dem Signal der blauen Pixel abgezogen werden soll.

Die Anteilsfaktoren für die geeigneten Gewichtungen können z.B. empirisch ermittelt werden. Es zeigt sich, dass für viele Szenarien mit einigermaßen gleichverteilten Spektral- Verteilungen der blaue Hintergrundanteil gut abgeschätzt werden kann.

Überwiegt jedoch eine Farbe im Hintergrund, z.B. rot, so würde auch ein zu hoher Blauanteil für das blaue Pixel ab ^¬ gezogen werden. Eine derartige Verschiebung in der Spektralverteilung kann aber schon über das Rot- zu Grünverhältnis bestimmt werden und in der Gewichtung der Faktoren berücksichtigt werden.

Zusätzlich können diese Gewichtungsfaktoren über eine weitere Messung im unbeleuchteten Zustand verifiziert oder entsprechend nachgeführt werden. Da diese Messung über zeitlich versetzte Aufnahmen geschieht, sollte hierfür si- eher gestellt sein, dass sich der Hintergrund kaum oder nur wenig verändert (z.B. im Stand) . Alternativ könnte über Bildverarbeitungstechnische Methoden der betrachtete Aus ^¬ schnitt zeitlich verfolgt werden („Tracking" ) , um so einen möglichst unverfälschten Hintergrund für die Faktorenbe- rechnung zu erhalten.

Anstatt blaues Licht für die Beleuchtung zu verwenden, könnte vorteilhaft auch rotes Licht bei gleichem Pixel- Farbmuster verwendet werden. Die Berechnung des Hintergrun- des verläuft dann analog über die blauen und grünen Pixel.

Bei einer alternativen Verwendung von grünem Licht als Beleuchtung müsste der Hintergrund aus den jeweils zwei blau ^¬ en und zwei roten unmittelbar benachbarten Pixeln erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verwendung von anderen Farbmustern anstelle des Bayer-Filters vorgesehen, konkret ist sogar ein Farbfilter mit nur zwei Grundfarben (z.B. rot und blau) für ein erfindungsgemäßes Verfahren ausreichend.

Besonders vorteilhaft für eine gute, zeitgleiche Berück ^¬ sichtigung des Hintergrundes, ist die Verwendung eines Farbmusters, bei dem eine Farbe eine hohe Transmission für die verwendete Beleuchtung aufweist und gleichzeitig die Beleuchtung auf den anderen Farbpixeln gut geblockt wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird eine Normierung eines aktuellen, hintergrundbereinigten Messsignals auf ein hintergrundbereinigtes Messsignal bei einer trockenen Scheibe durchgeführt. Die Normierung kann für jeden (z.B. blauen) Pixel insbesondere als Division der aktuellen, hintergrundbereinigten Intensität des Pixels durch die hintergrundbereinigte Intensität desselben Pixels bei trockener Scheibe erfolgen. Die hintergrundbereinigte Intensität bei trockener Scheibe kann im Rahmen einer Erstkalibrierung ermittelt und abgespeichert werden oder auch von Zeit zu Zeit automatisch nachkalibriert werden, wenn eine trockene Scheibe erkannt wird.

Ein unbeeinflusstes Referenzsignal (das einer trockenen Scheibe entspricht) kann auch jederzeit nach dem gleichen Verfahren aus dem Reflexbild von der Scheibeninnenseite (WO 2012/092911 AI) gewonnen werden. Es unterscheidet sich - solange auch das äußere Reflexbild unbeeinflusst ist - nur durch eine höhere Intensität gegenüber dem äußeren Reflex ^¬ bild. Dieser Faktor ist konstant und kann daher nach einma ^¬ liger Bestimmung bei der Verhältnisbildung berücksichtigt werden .

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Farbfilteranordnung nach Bayer;

Fig. 2 die Benutzung der ein blaues Pixel umgebenden roten und grünen Pixel, um das Hintergrundsignal des blauen Pi ^¬ xels zu berechnen;

Fig. 3 schematisch das Grundprinzip einer möglichen Anord- nung von Beleuchtungsquelle und Kamera mit Strahlengängen bei Regen auf der Scheibe;

Fig. 4 von einem Bildsensor einer Kamera detektierte Signale, die auf Regen schließen lassen;

Fig. 5 eine räumliche Verteilung des Beleuchtungsflecks nach Subtraktion des Hintergrundsignals für eine trockene Scheibe ;

Fig. 6 eine räumliche Signalverteilung nach Subtraktion des Hintergrundsignals bei Benetzung der Scheibe durch einen kleinen Regentropfen von weniger als 1mm Durchmesser und Fig. 7 die Signalverteilung aus Fig. 6 normiert auf die un- beeinflusste Signalverteilung aus Fig. 5.

Weit verbreitet als Farbfilter für Bildsensoren ist das in Fig. 1 dargestellte Bayer Muster (bzw. Pattern) aus der US- Patentschrift 3971065, das die drei Grundfarben Grün (G) , Rot (R) , Blau (B) als Farbfilter in der Anordnung rot - grün - grün - blau (RGGB) als Filterpixelmatrix verwendet.

Anhand von Fig. 2, die einen Ausschnitt eines Bayer- Patterns zeigt, wird eine erste Ausführungsform der Erfin ^¬ dung näher erläutert.

Um eine zeitgleiche Aufnahme des Hintergrundes zu errei ^¬ chen, wird mit blauem Licht beleuchtet. Dadurch wird er- reicht, dass nur auf den blauen Pixeln (B, schraffiert) ein regen- oder benet zungsabhängiges Signal detektiert werden kann, da die roten (R) und grünen (G) Pixel für blaues Licht nicht transparent sind. Gleichzeitig wird die Helligkeit der ein blaues Pixel umge ^¬ benden acht roten (R) und grünen (G) Pixel gemessen. In Fig. 2 also die Helligkeiten der vier roten (R) und vier grünen (G) Pixel, die das zentrale blaue Pixel (fettes B) umgeben (innerhalb der dickeren Gitterlinien) . Deren Hel- ligkeit wird ausschließlich durch den Hintergrund beein- flusst. Aus der Helligkeit dieser Pixel wird nun z.B. über Mittelwertbildung das Hintergrundsignal des blauen Pixels (B) abgeschätzt. Alternativ kann der Rot- und Grünanteil noch unterschiedlich gewichtet werden, um eine bestimmte Spektralverteilung des Hintergrundes zu berücksichtigen.

Dieser Hintergrundwert wird nochmals geeignet gewichtet, da nur der Blauanteil des Hintergrundes von dem Signal der blauen Pixel (B) abgezogen werden soll. Diese Faktoren können z.B. empirisch ermittelt werden. Es zeigt sich, dass für viele Szenarien mit einigermaßen gleichverteilten Spektralverteilungen der blaue Hintergrundanteil gut abgeschätzt werden kann.

Überwiegt jedoch eine Farbe im Hintergrund, z.B. Rot, so würde auch ein zu hoher Blauanteil für das blaue Pixel (B) abgezogen werden. Eine derartige Verschiebung in der Spektralverteilung kann aber schon über das Rot- zu Grünverhält- nis bestimmt werden und in der Gewichtung der Faktoren berücksichtigt werden.

Zusätzlich können diese Gewichtungsfaktoren über eine weitere Messung im unbeleuchteten Zustand verifiziert oder entsprechend nachgeführt werden. Da diese Messung über zeitlich versetzte Aufnahmen geschieht, sollte hierfür si ^¬ cher gestellt sein, dass sich der Hintergrund kaum oder nur wenig verändert (z.B. im Stand) . Alternativ könnte über Bildverarbeitungstechnische Methoden der betrachtete Aus- schnitt zeitlich verfolgt werden („Tracking" ) , um so einen möglichst unverfälschten Hintergrund für die Faktorenbe ^¬ rechnung zu erhalten.

Fig. 3 zeigt eine auf den Fernbereich fokussierte Kamera (1) und eine Beleuchtung (3), die einen oder mehrere blau ^¬ farbige Strahlen (h) erzeugt.

Ein von einer Beleuchtungsquelle (3) erzeugter Lichtstrahl (h) wird so auf eine Scheibe (2) gerichtet, dass die von der Innen- (2.1) und Außenseite (2.2) der Scheibe reflek- tierten Strahlen als zwei räumlich getrennte Strahlen (rl, r2 ' ) auf das Objektiv bzw. die Kamera (1) auftreffen. Wegen der Fokussierung auf den Fernbereich wird die Umrandung der Strahlenbündel nur unscharf auf den Bildchip (5) abgebil- det . Aber beide Strahlen (rl, r2 ^y ) sind ausreichend ge ^¬ trennt und ihre jeweiligen Beleuchtungsreflexe sind mit dem Bildsensor (5) detektierbar .

Bei dieser Ausführungsform wird der Hauptstrahl (h) der Be- leuchtungsquelle (3) verwendet, daher kann das Licht der Beleuchtungsquelle vorzugsweise gebündelt sein. Der an der Luft-Scheibe-Grenzfläche (bzw. Scheibeninnenseite (2.1)) reflektierte Anteil (rl) des Hauptstrahls dient als Refe ^¬ renzstrahl. Vom Anteil, der in die Scheibe transmittiert (tl) wird, dient der Anteil als Messstrahl (r2 ^y ), der an der Scheibe-Regentropfen-Grenzfläche (bzw. Scheibenaußen ^¬ seite (2.2)) reflektiert wird und auf die Kamera (1) trifft. 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-Regentropfen reflektiert wurde).

Wenn wie hier dargestellt im Regenfall (4) die Außenseite (2.2) der Windschutzscheibe (2) benetzt ist, wird der über- wiegende Teil des Lichts (tl) ausgekoppelt, so dass der re ^¬ flektierte Anteil (r2 ^y ) entsprechend geschwächt wird (siehe Fig. 2) . Der von der Innenseite (2.1) reflektierte Strahl (rl) ist davon unbeeinflusst . Durch den Vergleich der detektierten Beleuchtungsreflexe (8; 9) beider Strahlen (rl zu r2 ^y ) kann so bei Kenntnis des konstanten Verhältnisses beider Beleuchtungsreflexsig ^¬ nale zueinander das im Regenfall (4) verminderte Signal (r2 ^y ) gemessen werden und ein Scheibenwischer entsprechend angesteuert werden.

Wie Regen auch zuverlässig nur durch Auswertung des Beleuchtungsreflexes (9) von der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) bestimmt werden kann, wird später anhand von Fig. 5 bis 7 erläutert.

Die Kamera verfügt über einen Bayer-Farbfilter wie in Fig. 1 und die gemessenen Signale werden wie anhand von Fig. 2 beschrieben ausgewertet.

Fig. 4 zeigt im oberen Teil (6) des Bildsensors (5), der der Regenerkennung dient, jeweils sieben Paare von Beleuchtungsreflexen (8, 9), die z.B. von sieben blauen LEDs als Beleuchtungsquelle (3) erzeugt werden. Diese sind aufgrund der auf unendlich fokussierten Kamera (1) nicht scharf abgebildet aber wahrnehmbar. Insbesondere kann die Lichtintensität gemessen werden. Die oberen Beleuchtungsreflexe (8) werden von an der Innenseite (2.1) der Windschutzschei ^¬ be (2) reflektierten Strahlen (rl) erzeugt, die unteren (9) von an der Außenseite der Windschutzscheibe reflektierten Strahlen (r2 ^y ) erzeugt.

Fig. 4 zeigt somit eine beispielhafte Aufteilung des Fah ^¬ rerassistenzbereiches (7) und des Regensensorbereiches (6) auf dem Bildchip (5) . Die Beleuchtungsreflexe von der äuße- ren Windschutzscheibe (9), über denen ein Regentropfen (4) liegt, sind in der Intensität abgeschwächt. Diese Beleuch ^¬ tungsreflexe (9) stammen von an der Außenseite (2.2) der Windschutzscheibe (2) reflektierten Strahlen (r2 ^y ) und sind von verringerter Intensität, weil ein Großteil des in die Windschutzscheibe (2) transmittierten Strahls (tl) durch Regentropfen (4) aus der Windschutzscheibe ausgekoppelt (t2 ^y ) und somit nicht zurück zur Kamera (1) reflektiert (r2 ^y ) wird. Diese Beleuchtungsreflexe (9) tragen also die Information in sich, ob Regen (4) auf der Außenseite (2.2) der Scheibe (2) vorliegt, und deren Lichtmenge kann alleine als Messsignal verwendet werden.

Wie in Fig. 5 bis 7 dargestellt ist, können nach pixelge- nauer Subtraktion des Hintergrundes (vgl. die Erläuterungen anhand von Fig. 2) und einer Normierung auf das unbeein- flusste Signal (bei trockener Scheibe) kleinste Regentrop ^¬ fen nachgewiesen werden.

Fig. 5 zeigt bei einer trockenen Scheibe eine räumliche Verteilung eines Beleuchtungsflecks (9; Messsignale der blauen Pixel) nach pixelgenauer Subtraktion des Hintergrundsignals (jeweils ermittelt aus den jedes blaue Pixel umgebenden grünen und roten Pixel). Die Reflexionsintensi ^¬ tät von blauem Licht einzelner blauer Pixel ist hierbei in willkürlichen Einheiten im Bereich 0 bis 800 aufgetragen für zwei Bildkoordinaten in willkürlichen Einheiten (jeweils von 0 bis 30) . Fig. 5 stellt somit ein realistisches Ausgangssignal für eine trockene Scheibe dar. Eine Signalverminderung aufgrund einer Benetzung der Scheibe mit Regentropfen ist abhängig von der Größe und Dicke der benetzten Fläche. Fig. 6 zeigt eine entsprechend ver ^¬ minderte räumliche Signalverteilung (in gleicher Auftragung wie Fig. 5) des Beleuchtungsflecks (9) bei einer Benetzung der Scheibe durch einen kleinen Regentropfen (4) von weniger als 1mm Durchmesser.

Über eine Berechnung der Veränderung des von der „Intensitätslandschaft" überdeckten Volumens aus Fig. 6 gegenüber dem von der unbeeinflussten Signalverteilung aus Fig. 5 überdeckten Volumen kann nicht nur empfindlich auf kleinste Regentropfen reagiert werden, sondern auch auf die Art des Regens (Größe der Tropfen) oder Benetzung und auf die Re ^¬ genmenge geschlossen werden.

Fig. 7 zeigt die Signalverteilung aus Fig. 6, die auf die unbeeinflusste Signalverteilung aus Fig. 5 normiert wurde. Die normierte Reflexionsintensität von blauem Licht ist hier einheitenfrei im Bereich von 0 bis 1 aufgetragen. Hier ist die Signalauswirkung des kleinen Regentropfens (4) als symmetrische Ausbuchtung (der normierte Minimalwert liegt bei ca. 0.6 bis 0.7) sehr schön zu sehen. Dort, wo kein Regentropfen (4) den Beleuchtungsstrahl (h) beeinflusst, liegt der normierte Intensitätswert ungefähr bei 1.

Bezugs zeichenliste

1 Kamera

2 Scheibe

2.1 Innenseite der Scheibe

2.2 Außenseite der Scheibe

3 Beleuchtungsquelle

4 Regen, Regentropfen

5 Bildsensor

6 Regensensorbereich

7 Fahrerassistenzbereich

8 Beleuchtungsreflex von Scheibeninnenseite

9 Beleuchtungsreflex von Scheibenaußenseite

10 Signalveränderung bei Regentropfen

h Strahl

rl Anteil von h, der an der Scheibeninnenseite reflek ^¬ tiert wird

tl Anteil von h, der an der Scheibeninnenseite transmit- tiert wird

r2 ^y Anteil von tl, der an der Scheibenaußenseite reflek ^¬ tiert wird (bei Regen)

t2 ^y Anteil von tl, der an der Scheibenaußenseite transmit- tiert wird (bei Regen)

R Filterelement, das Licht im roten Wellenlängenbereich durchläset

G Filterelement, das Licht im grünen Wellenlängenbereich durchläset

B Filterelement, das Licht im blauen Wellenlängenbereich durchläset