《附着物检测器和车辆装备控制装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《附着物检测器和车辆装备控制装置.pdf（26页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103907011 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103907011 A (21)申请号 201280053498.7 (22)申请日 2012.11.01 2011-241519 2011.11.02 JP 2012-145674 2012.06.28 JP G01N 21/17(2006.01) (71)申请人 株式会社理光 地址 日本东京都 (72)发明人 泽木太郎 平井秀明 笠原亮介 关口洋义 (74)专利代理机构 北京银龙知识产权代理有限 公司 11243 代理人 许静 李家浩 (54) 发明名称 附着物检测器和车辆装备控制装置 (57。
2、) 摘要 一种附着物检测器， 包括 ： 光源， 被配置为从 板状透明构件一个表面向板状透明构件发射光 ； 成像设备， 被配置为对板状透明构件表面上的附 着物所反射的反射光成像 ； 存储器， 被配置为预 先存储眩光信息， 该眩光信息是由成像设备在板 状透明构件表面上不存在附着物并且不存在干扰 光的状态下打开光源而获取的 ； 以及差异信息获 取设备， 配置为获取亮灯图像与灭灯图像之间的 差异信息， 其中亮灯图像为成像设备在光源打开 的情况下所获取的图像， 灭灯图像为成像设备在 光源关闭的情况下所获取的图像 ； 其中基于差异 信息和存储器中存储的眩光信息来检测板状透明 构件表面上的附着物。 (30)。
3、优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.04.30 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/078902 2012.11.01 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/065868 EN 2013.05.10 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 12 页 附图 9 页 按照条约第 19 条修改的权利要求书 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书12页 附图9页 按照条约第19条修改的权利要求书2页 (10)申请公布号 CN 103907011 A CN 103907011 A 1/2。
4、 页 2 1. 一种附着物检测器， 包括 ： 光源， 被配置为从板状透明构件的一个表面向板状透明构件发射光线 ； 成像设备， 被配置为对板状透明构件表面上的附着物所反射的反射光成像 ； 存储器， 被配置为预先存储眩光信息， 该眩光信息是由成像设备在不存在干扰光并且 板状透明构件的表面上不存在附着物的状态下打开光源而获取的 ； 以及 差异信息获取设备， 配置为获取亮灯图像与灭灯图像之间的差异信息， 其中亮灯图像 为成像设备在光源打开的情况下所获取的图像， 灭灯图像为成像设备在光源关闭的情况下 所获取的图像 ； 其中 基于差异信息和存储器中存储的眩光信息来检测板状透明构件表面上的附着物。 2. 根。
5、据权利要求 1 所述的附着物检测器， 其中 亮灯图像和灭灯图像是连续成像的。 3. 根据权利要求 1 所述的附着物检测器， 其中 按灭灯图像、 亮灯图像和灭灯图像的顺序连续成像， 附着物检测器还包括 ： 灭灯图像比较设备， 被配置为对刚好在亮灯图像前的灭灯图像和刚好在亮灯图像后的 灭灯图像进行比较 ； 以及 停止设备， 被配置为 ： 如果灭灯图像比较设备得出 ： 刚好在亮灯图像后的灭灯图像相 对于刚好在亮灯图像前的灭灯图像的改变超过阈值， 则停止检测附着物。 4. 根据权利要求 1 所述的附着物检测器， 其中 在板状透明构件和成像设备之间设置滤光器， 滤光器被配置为仅传输其波长与从光源 所发射。
6、的光的波长相同的光。 5. 根据权利要求 4 所述的附着物检测器， 其中 成像设备的成像区域的一部分被用做对板状透明构件的表面上的附着物成像的附着 物成像区域 ； 以及 滤光器仅设置在板状透明构件和附着物成像区域之间。 6. 一种车辆装备控制装置， 包括 附着物检测器， 被配置为检测车辆的挡风玻璃上的附着物 ； 以及 雨刷控制器， 被配置为基于附着物检测器的检测结果控制消除挡风玻璃表面上的附着 物的雨刷的操作， 其中， 根据权利要求 1-5 中任一项的附着物检测器用作所述附着物检测器。 7. 根据权利要求 6 所述的车辆装备控制装置， 还包括 灯控制器， 被配置为基于成像设备对车辆前方区域成像。
7、的图像， 来控制前照灯的照射 方向或者前照灯的发光强度 ； 和 / 或 车辆行驶控制器， 被配置为基于成像设备对车辆前方区域成像的图像来控制车辆的行 驶， 其中 对车辆前方区域成像时的曝光控制与对亮灯图像和灭灯图像成像时的曝光控制不同。 8. 根据权利要求 7 所述的车辆装备控制装置， 其中 对车辆前方区域成像时的曝光控制是自动曝光控制， 如果图像的预先确定部分的亮度 值变成预先确定的亮度值时， 停止曝光， 以及 权 利 要 求 书 CN 103907011 A 2 2/2 页 3 控制对亮灯图像和灭灯图像成像时的曝光控制， 使得对亮灯图像成像时的曝光时间和 对灭灯图像成像时的曝光时间变得相同。
8、。 9. 根据权利要求 6 所述的车辆装备控制装置， 还包括 ： 灯控制器， 被配置为基于成像设备对车辆前方区域成像的图像来控制前照灯的照射方 向和前照灯的发光强度 ； 和 / 或 车辆行驶控制器， 被配置为基于成像设备对车辆前方区域成像的图像来控制车辆的行 驶， 其中 在相同的帧中同时成像车辆前方区域的图像和亮灯图像， 并且在相同的帧中同时成像 车辆前方区域的图像和灭灯图像。 10. 根据权利要求 9 所述的车辆装备控制装置， 其中 在对每个图像成像时的曝光控制是自动曝光控制， 如果图像的预先确定部分的亮度值 变成预先确定的亮度值时， 停止曝光 ； 以及 差异信息获取设备被配置为基于对每个图。
9、像成像时的曝光时间来修正每个图像， 并且 获取修正后的亮灯图像和修正后的灭灯图像之间的差异信息。 11. 根据权利要求 9 所述的车辆装备控制装置， 其中 对每个图像成像时的曝光控制是自动曝光控制， 如果图像的预先确定部分的亮度值变 成预先确定的亮度值时， 停止曝光 ； 以及 附着物检测器被配置为预计亮灯图像成像时的曝光时间， 并且基于所预计的曝光时间 来控制光源的光照射量。 权 利 要 求 书 CN 103907011 A 3 1/12 页 4 附着物检测器和车辆装备控制装置 技术领域 0001 本发明涉及一种附着物检测器， 其对例如雨滴等附着在例如挡风玻璃的板状透明 构件上的附着物成像， 。
10、并且基于该图像来检测附着物 ； 和使用该附着物检测器的车辆装备 控制装置。 背景技术 0002 在专利文献1(日本专利申请公开No.2005-195566)中描述了一种附着物检测器， 其能够通过光源照射例如车辆的挡风玻璃的板状透明构件， 并由成像元件对通过滤光器从 板状透明构件反射的光进行成像， 该滤光器传输从光源所发射的波长的光， 以及检测附着 在板状透明构件的表面上的例如雨滴的附着物。 0003 通过提供这样的滤光器， 可以在不受例如太阳光或者外围光的干扰光的影响下检 测板状透明构件上的附着物。 0004 然而， 专利文献 1 中所述的附着物检测器中， 其波长与从光源发射的光的波长相 同的。
11、干扰光通过滤光器进行传输， 使得干扰光被误检测为附着物。专利文献 2( 日本专利申 请公开 No.2005-195569) 中描述了一种附着物检测器， 其在光源关闭时成像灭灯图像， 并 且在光源打开时成像亮灯图像， 计算灭灯图像和亮灯图像之间的亮度差异， 如果亮度差异 超过阈值， 则检测例如雨滴的附着物。 如上所述， 通过计算灭灯图像和亮灯图像之间的亮度 差异， 能够消除干扰光， 使得能够从光源中提取出反射光成分。 0005 然而， 在以上附着物检测器中， 当通过打开光源来执行成像时， 反射自设备外壳的 所谓 “眩光” (flare light) 可能进入成像元件中。因此， 除了被附着物反射的。
12、光之外， 眩 光也被保留在灭灯图像和亮灯图像的差异信息中作为的噪点。结果， 其亮度值与眩光的亮 度值大致相同的附着物被淹没在噪点中， 并且无法被检测。 因此， 无法获得足够的检测准确 性。 发明内容 0006 考虑到上述问题提出本发明， 并且本发明的一个目的是提供一种附着物检测器， 其能够准确检测板状透明构件上的附着物， 以及使用了该附着物检测器的车辆装备控制装 置。 0007 为了达到以上目的， 本发明的一个实施例提供了一种附着物检测器， 包括 ： 光源， 被配置为从板状透明构件的一个表面向板状透明构件发射光线 ； 成像设备， 被配置为对板 状透明构件表面上的附着物所反射的反射光成像 ； 存。
13、储器， 被配置为预先存储眩光信息， 该 眩光信息是由成像设备在不存在干扰光并且板状透明构件的表面上不存在附着物的状态 下打开光源而获取的 ； 以及差异信息获取设备， 配置为获取亮灯图像与灭灯图像之间的差 异信息， 其中亮灯图像为成像设备在光源打开的情况下所获取的图像， 灭灯图像为成像设 备在光源关闭的情况下所获取的图像 ； 其中基于差异信息和存储器中存储的眩光信息来检 测板状透明构件表面上的附着物。 说 明 书 CN 103907011 A 4 2/12 页 5 附图说明 0008 为了更进一步理解本发明而将附图包括进来， 并且附图被并入到说明书中并且构 成说明书的一部分。 附图示出了本发明的。
14、实施例， 并且与说明书一起， 用于解释本发明的原 理。 0009 图 1 是示出了实施例中的车辆装备控制系统的框架模式的示图。 0010 图 2 是示出了成像单元 101 的示意图。 0011 图 3 是示出了当将成像透镜聚焦在车辆的挡风玻璃的外表面上的雨滴上时， 用于 检测雨滴的红外光图像数据的示图。 0012 图 4 是示出了当将成像透镜聚焦在无穷远时， 用于检测雨滴的红外光图像数据的 示图。 0013 图 5 是示出了成像设备的滤光器的正视图。 0014 图 6A、 图 6B 和图 6C 是示出了没有干扰光的前提下， 灭灯图像、 亮灯图像及其差异 图像的示例的示图。 0015 图 7A、。
15、 图 7B 和图 7C 是示出了存在干扰光的情况下， 灭灯图像、 亮灯图像及其差异 图像的示例的示图。 0016 图 8 是成像单元的基本成像序列示图。 0017 图 9 是示出了修改例中的检测雨滴过程的控制流程的示图。 0018 图 10 是修改例中的成像序列示图。 0019 图 11 是示出了在亮灯图像和灭灯图像之间干扰光的改变不大时的亮度值的图。 0020 图 12 是示出了在亮灯图像和灭灯图像之间干扰光的改变很大时的亮度值的图。 具体实施方式 0021 图 1 是示出了作为本实施例中的车辆装备控制装置的车辆装备控制系统的框架 模式的示意图。 0022 车辆装备控制系统被配置成通过使用在。
16、行驶方向上的车辆前方区域 ( 成像区域 ) 的图像数据， 来执行前照灯的配光控制、 雨刷的驱动控制和其他车辆装备的控制， 其通过在 例如汽车的车辆 100 中提供的成像设备来成像。 0023 在成像单元 101 中提供了在本实施例的车辆装备控制系统中提供的成像设备， 该 成像设备被配置为对在行驶方向上的车辆 100 的前方区域作为成像区域而成像。例如， 将 该成像设备配置在未示出的车辆 100 的挡风玻璃 105 的厢内后视镜处。将由成像单元 101 的成像设备所成的图像数据输入给图像分析单元 102。图像分析单元 102 被配置为分析发 送自成像设备的图像数据， 计算在车辆 100 前方的另。
17、一车辆的位置、 方向和距离， 检测附着 在挡风玻璃 105 上的例如雨滴或者外来物的附着物， 并且还检测位于成像区域内的道路上 的例如白线 ( 区划线 ) 的待检测目标。在对另一辆车的检测中， 通过辨别另一辆车的尾灯 来检测在与车辆 100 的行驶方向相同的方向上行驶的前方车辆， 并且通过辨别另一辆车的 前照灯来检测在与车辆 100 的行驶方向相反的方向上行驶的迎面而来的车辆。附着物检测 器包括本实施例的成像单元 101 和图像分析单元 102。 0024 将图像分析单元 102 的计算结果发送给作为灯控制器的前照灯控制单元 103。前 说 明 书 CN 103907011 A 5 3/12 。
18、页 6 照灯控制单元 103 被配置为生成控制信号， 该信号基于由图像分析单元 102 所计算出的距 离数据来控制作为车辆100的车辆装备的前照灯104。 更具体地， 前照灯控制器103被配置 为控制前照灯 104 的远光和近光的切换以及前照灯 104 的光的部分屏蔽， 以便在通过避免 车辆100的前照灯104的强光进入到前方车辆或者对面车辆的驾驶员的眼睛来防止另一辆 车的驾驶员炫目的同时， 保证车辆 100 的驾驶员的视线。 0025 图像分析单元 102 的计算结果也发送给作为雨刷控制器的雨刷控制单元 106。雨 刷控制单元 106 被配置为通过控制雨刷 107 来消除附着在车辆 100 。
19、的挡风玻璃 105 上的例 如雨滴或者外来物的附着物。雨刷控制单元 106 被配置为接收由图像分析单元 102 作出的 外来物检测结果， 并且生成控制雨刷 107 的控制信号。如果将雨刷控制单元 106 所生成的 控制信号发送给雨刷 107， 则操作雨刷 107 以保证车辆 100 的驾驶员的视线。 0026 图像分析单元 102 的计算结果也被发送给作为车辆行驶控制器的车辆行驶控制 单元108。 车辆行驶控制单元108被配置为执行行驶支持控制， 其通过车辆100的报警器来 通知驾驶员， 并且当车辆100偏离被白线所分区的交通路线时， 基于图像分析单元102所检 测的白线的检测结果， 控制车辆。
20、的方向盘或者车辆的刹车。 0027 图 2 示出了成像单元 101 的示意图。 0028 成像单元 101 包括成像设备 200 和两个光源 202a、 202b。成像单元 101 被布置在 车辆 100 的挡风玻璃 105 的内表面侧。成像设备 200 包括成像透镜 204、 光学取景器 205、 带有成像元件 206 的传感器基板 207、 和信号处理器 208。信号处理器 208 是例如 CPU 或者 DSP 的图像处理器， 并且被配置为生成图像数据， 其中， 将从传感器基板 207 所输出的模拟 电子信号 ( 由成像元件 206 上的每个光接收元件所接收的光量 ) 转换为数字电子信号。。
21、信 号处理器 208 被配置为控制成像元件 206 的曝光时间。 0029 靠近成像设备 200 布置两个光源 202a、 202b。布置各光源 202a、 202b 以便其光轴 O1、 O2与成像透镜204的光轴O3近似平行， 并且成像透镜204的视程R的角度与光源202a、 202b 在挡风玻璃 105 上的照射区域 P1、 P2 重叠。将各光源 202a、 202b 连接到信号处理器 208， 并且信号处理器 208 被配置为控制各光源 202a、 202b 的打开和关闭。 0030 成像透镜204的视程R的角度中的物体(检测对象)发出的光通过成像透镜204， 经过滤光器 205 的传输。
22、， 并且根据成像元件 206 中的光强被转换为电信号。如果从成像元 件 206 输出的电信号 ( 模拟信号 ) 被输入给信号处理器 208， 则从电信号输出显示成像元 件 206 上的每个象素的亮度的数字信号作为图像数据。在这种情况下， 挡风玻璃上的例如 雨滴的附着物和车辆前方的风景作为物体 ( 检测对象 )。 0031 将成像透镜204的焦点位置设置为无限远或者无限远和挡风玻璃105之间。 这样， 不仅在检测附着在挡风玻璃 105 上的雨滴 203 时， 而且在检测白线或者检测前方车辆或者 对侧车辆时， 都可以从成像设备 200 的图像数据中获得适当的信息。 0032 在检测附着在挡风玻璃 。
23、105 上的雨滴 203 时， 由于成像数据中的许多雨滴图像是 圆形， 因此会执行形状识别过程， 该识别过程用于由图像分析单元 102 确定图像数据上候 选的雨滴图像是否为圆形， 并且将候选的雨滴图像辨识为雨滴图像。在执行形状识别过程 时， 优选地将成像透镜204聚焦在无穷远处或者无穷远和上述挡风玻璃105之间， 而不是在 挡风玻璃外表面上的雨滴 203 处， 目的是获得脱焦的雨滴图像。通过这种方式， 可以增加雨 滴的形状识别率 ( 圆形 )， 并且改进雨滴检测性能。 说 明 书 CN 103907011 A 6 4/12 页 7 0033 图 3 是示出了当成像透镜 204 聚焦在挡风玻璃 。
24、105 的外表面上的雨滴 203 上时， 用于检测雨滴的红外光图像数据的示图。 0034 图 4 是示出了当成像透镜 204 聚焦在无穷远处时， 用于检测雨滴的红外光图像数 据的示图。 0035 当成像透镜 204 聚焦在挡风玻璃 105 的外表面上的雨滴 203 上时， 如图 3 中所示， 对其中出现了背景图像 203a 的雨滴 203 的图像进行成像。这样的背景图像 203a 造成雨滴 203 被误检测。例如， 雨滴 203b 的一部分的亮度可能会增加以形成弧形， 如图 3 中所示， 并 且高亮度部分的形状， 也就是雨滴图像的形状会根据阳光的方向或者街灯的位置而改变。 通过用形状识别过程来。
25、确定可变化的雨滴图像的形状， 增加了形状识别过程的处理负担， 同时劣化了识别准确度。 0036 另一方面， 当成像透镜 204 聚焦在无穷远处时， 生成如图 4 中所示的脱焦图像。因 此， 背景图像 203a 的出现没有反映在图像数据上， 并且能够降低对雨滴 203 的误检测。通 过生成脱焦图像， 降低了由于阳光的方向和街灯的位置而造成的雨滴图像形状的改变， 使 得雨滴图像始终变得接近圆形。这样， 降低了雨滴 203 的形状识别过程的负担， 同时改进了 识别准确度。 0037 在辨别驶出一段距离的前方车辆的尾灯时， 如果成像透镜聚集在无穷远处， 则成 像元件 206 上的用于接收尾灯的光的光接。
26、收元件的数目可能大约为一个。在这种情况下， 尾灯的光可能不会被用于接收尾灯颜色 ( 红色 ) 的用于红色的光接收元件所接收。在这种 情况下， 无法识别尾灯， 也无法检测前方车辆。为了避免这种失误， 优选地将成像透镜 204 聚集在无穷远之前。 这样， 驶出一段距离的前方车辆的尾灯偏离焦距， 使得增加了用于接收 尾灯的光的光接收元件的数目。 结果， 增加了尾灯的识别准确度， 也因此改进了对前方车辆 的检测准确度。 0038 可以将发光二极管(Light-emitting diode,LED)、 半导体激光器(semiconductor laser,LD) 等用于成像单元 101 的光源 202a。
27、、 202b。例如， 可以将可视光或者红外光用于光 源 202 的发射波长。然而， 优选地选择这种波长 ： 大于可视光的波长并且被成像元件 206 的 光接收感光度所覆盖， 例如， 800nm 或者以上以及 1000nm 或者以下的红外光区域的波长， 以 避免因光源的光而造成对面来车的驾驶员或者行人的目眩。本实施例的光源 202 被配置为 照射具有红外光区域的波长的光。 0039 当利用成像设备 200 对发自光源 202、 被挡风玻璃 105 所反射的红外波长光成像 时， 成像设备 200 的成像元件 206 不仅接收发自每个光源 202a、 202b 的红外波长光， 而且 接收大量包括例如。
28、阳光的红外波长光的干扰光。为了从大量干扰光中区别发自每个光源 202a、 202b 的红外波长光， 有必要充分增加每个光源 202a、 202b 的发射量到发射量足够大 于干扰光的发射量。然而， 很难使用这样大量发光的光源。 0040 在本实施例中， 由成像元件 206 通过滤光器 205 来接收发自每个光源 202a、 202b 的光。可以使用截止滤光器或者带通滤光器作为滤光器 205， 其中截止滤光器截止其波长 小于每个光源 202a、 202b 的发射波长的光， 带通滤镜中透光率的峰值大致符合每个光源 202a、 202b的发射波长。 使用成像元件206通过滤光器205来接收发自每个光源。
29、202a、 202b 的光， 能够在消除掉除光源 202a、 202b 的发射波长之外的光后接收到光， 使得相对于干扰 光来说， 增加被成像元件 206 接收的发自每个光源 202a、 202b 的光量。作为结果， 即使在 说 明 书 CN 103907011 A 7 5/12 页 8 光源没有发射大量的光的情况下， 能够从干扰光中将发自每个光源 202a、 202b 的光区别出 来。 0041 然而， 在本实施例中， 从成像数据中检测出挡风玻璃 105 上的雨滴 203， 并且也从 成像数据中检测出前方或者对方车辆以及白线。为此， 如果从整个图像中消除掉除了每个 光源 202a、 202b 。
30、所发出的红外波长光之外的波长范围， 则成像元件 206 无法接收到用于检 测前方车辆和对方车辆以及检测白线所必需的波长范围的光， 以致于检测受到影响。在本 实施例中， 提供如下滤光器用做滤光器 205， 该滤光器用于将图像数据的图像区域划分为用 于检测挡风玻璃 105 上的雨滴 203 的图像区域、 用于检测前方车辆或者对方来车和检测白 线的图像区域， 并且仅在与用于检测雨滴的图像区域相对应的部分中消除掉除了每个光源 202a、 202b 所发出的红外波长光之外的波长范围。 0042 图 5 是示出了滤光器 205 的正视图。 0043 如图 2 中所示， 光源 202a、 202b 的照明区。
31、域 P1、 P2 分别位于成像透镜 204 的视程 R 的角度的上方部分和下方部分。图像的上方部分 (1/4) 和下方部分 (1/4) 中的每一个 都使得用于检测雨滴成像区域变为附着物成像区域， 其检测挡风玻璃 105 上的外来物或者 雨滴， 并且屏幕的中间部分 (1/2) 变成用于检测车辆的图像区域， 来检测前方车辆、 对方来 车、 道路表面区域或者白线。因此， 滤光器 205 在作为检测雨滴的图像区域的与图像的下方 部分(1/4)相对应的部分和与图像的上方部分(1/4)相对应的部分中包括红外光透射滤光 器区域 212， 其用于消除掉除了光源 202 所发射的红外波长光之外的波长范围。 00。
32、44 主要在图像的中心部分获得对方来车的前照灯、 前方车辆的尾灯和白线的图像， 并且通常在图像的下方部分获得车辆前方道路的图像。 图像的上方部分通常包括天空的图 像。因此， 在光分配控制和车辆控制中， 图像屏幕的中心部分的信息很重要， 而图像屏幕的 上方和下方部分的信息不太重要。在从单个图像数据中既检测对方来车、 前方车辆或者白 线又检测雨滴时， 如图 2 中所示， 优选地， 在成像透镜 204 的视程 R 的角度的上方和下方部 分中提供光源 202a、 202b 的照射区域 P1、 P2， 并且将图像的上方和下方部分设置为用于检 测雨滴的图像区域， 以及将图像的其余中心部分设置为用于检测车辆。
33、的图像区域。 0045 如果成像设备 200 的成像方向向下倾斜的话， 则图像区域的下方部分可以包括车 辆的发动机盖。在这种情况下， 由车辆的发动机盖所反射的阳光和前方车辆的尾灯变为干 扰光， 并且该干扰光被包括在图像数据中， 造成误检测对方来车的前照灯、 前方车辆的尾灯 和白线。然而， 在本实施例中， 在与图像的下方部分相对应的部分中提供了滤光器 ( 截止滤 光器或者带通滤光器 )， 用于消除除了光源 202 所发射的红外波长光之外的波长范围， 使得 消除了例如被发动机盖所反射的阳光或者前方车辆的尾灯的干扰光。因此， 能够改进区别 对方来车的前照灯、 前方车辆的尾灯和白线的准确度。 0046。
34、 干扰光可能包括其波长与光源 202 所发射的红外波长相同的波长。这样的干扰光 会穿过滤光器 205 的红外光透射滤光器区域 212 而传输。例如， 在白天， 阳光中的红外光波 长成分会穿过滤光器 205 的红外光透射滤光器区域 212 而传输。在夜晚， 对方来车的前照 光中的红外波长成分会穿过滤光器 205 的红外光透射滤光器区域 212 而传输。由于干扰光 穿过如上所述的红外光透射滤光器区域 212 而传输， 因此干扰光可能被误检测为雨滴。如 果用于检测雨滴的图像处理包括了通过恒定的亮度值或者更高来确定雨滴的算法， 即使实 际上没有发现雨滴， 由于干扰光导致亮度值变为恒定值或者更高， 则确。
35、定为雨滴。 说 明 书 CN 103907011 A 8 6/12 页 9 0047 在此实施例中， 为了防止上述误检测， 成像单元101打开每个光源202a、 202b并且 成像亮灯图像。随后， 成像单元 101 关闭每个光源 202a、 202b 并且成像灭灯图像。然后， 图 像分析单元 102 获取亮灯图像与灭灯图像之间的差异图像， 并且基于所获取的作为差异信 息的差异图像来检测雨滴。在此实施例中， 图像分析单元 102 具有作为差异信息获取设备 的操作。更具体地， 图像分析单元 102 控制电气连接到信号处理器 208 的每个光源 202a、 202b， 同时将每个光源 202a、 2。
36、02b 的打开与成像元件 206 的曝光时刻同步。也就是说， 打开 每个光源 202a、 202b 同时与成像元件 206 的曝光时刻同步， 并且成像亮灯图像。随后， 关闭 每个光源 202a、 202b 同时与成像元件 206 的下一次曝光时刻同步， 并且成像灭灯图像。此 外， 除非成像用于检测雨滴的亮灯图像的时刻， 总是关闭每个光源202a、 202b。 因此， 降低了 功率消耗。 0048 从信号处理器 208 输出、 通过打开每个光源 202a、 202b 而拍摄的亮灯图像数据的 亮度值 Ya， 既包括来自雨滴的反射光又包括干扰光。从信号处理器 208 输出、 通过关闭每个 光源202。
37、a、 202b而拍摄的灭灯图像数据的亮度值Yb， 仅包括干扰光。 在这种情况下， 作为差 异信息获取设备的图像分析单元 102 针对用于检测雨滴的图像区域中的每个像素计算 Yr Ya-Yb， 并且生成作为差异信息的差异图像数据。 差异图像数据的亮度值Yr是这样的值 ： 仅检测在仅消除干扰光的影响后从雨滴的反射光中所获得的光。 0049 图 6A 是示出了不存在干扰光的前提下的灭灯图像的示图。图 6B 是示出了不存在 干扰光的前提下的亮灯图像的示图。图 6C 是示出了不存在干扰光的前提下在亮灯图像与 灭灯图像之间的差异图像的示图。 0050 如图 6A 中所示， 不存在干扰光的前提下用于检测灭灯。
38、图像的雨滴的每个图像区 域214没有光， 用于检测雨滴的每个图像区域214是黑色的， 并且亮度值变为0。 另一方面， 如图6B中所示， 用于检测雨滴的图像区域214的一部分， 即与从光源发出、 被雨滴所反射的 反射光进入到成像元件 206 的部分相对应的部分， 在亮度上稍有增加。在这种情况下， 如图 6C 中所示， 差异图像变成与图 6B 中所示的亮灯图像完全相同的图像。 0051 图 7A 是示出了存在干扰光的前提下的灭灯图像的示图。图 7B 是示出了存在干扰 光的前提下的亮灯图像的示图。图 7C 是示出了存在干扰光的前提下的亮灯图像与灭灯图 像之间的差异图像的示图。 0052 如图 7A 。
39、中所示， 存在干扰光的前提下， 在灭灯图像中用于检测雨滴的图像区域 214 的一部分， 即与干扰光进入到成像元件 206 中的部分相对应的部分， 在亮度上稍有增 加。在图 7A 中所示的示例中， 在灭灯图像的上方部分中用于检测雨滴的图像区域 214 的整 个区域由于干扰光而在亮度上稍有增加， 并且在灭灯图像的下方部分中用于检测雨滴的图 像区域 214 的一部分由于干扰光而在亮度上稍有增加。 0053 随后， 如图7B中所示， 亮灯图像的上方部分中用于检测雨滴的图像区域214中， 由 于反射光和干扰光进入到从光源发出、 被雨滴所反射的反射光所进入的部分， 因此该部分 与其他部分相比在亮度上稍有增。
40、加。在亮灯图像的下方部分中用于检测雨滴的图像区域 中， 与成像元件 206 的仅进入了从雨滴的反射光的部分相对应的部分在亮度上稍有增加， 并且与成像元件 206 的既进入了来自雨滴的反射光又进入了干扰光的部分相对应的部分 在亮度上有增加。 0054 随后， 如图 7C 中所示， 通过获取在亮灯图像与灭灯图像之间的差异， 差异图像变 说 明 书 CN 103907011 A 9 7/12 页 10 为其中消除了干扰光的图像。 0055 例如， 在干扰光中， 短时间内阳光不会变化。为此， 即使亮灯图像的成像和灭灯图 像的成像之间存在间隔， 仍然能够通过生成差异图像来准确地消除干扰光。 然而， 当车。
41、辆行 驶过程中对方来车的前照灯形成的干扰光的位置在短时间内变动时， 如果亮灯图像的成像 和灭灯图像的成像存在间隔则不能从所生成的差异图像中准确消除干扰光。因此， 优选地 对亮灯图像和灭灯图像连续成像。 0056 如上所述， 通过获取亮灯图像与灭灯图像之间的差异图像， 能够优选地消除干扰 光。然而， 当对亮灯图像成像时， 被挡风玻璃 105 所反射的反射光的一部分可能作为眩光进 入成像元件 206。眩光作为噪点保留在差异图像中。由于这样的眩光噪点， 可能有这种情 况 ： 在形状识别过程中没有将差异图像数据上的候选雨滴图像区别为圆形。 因而， 无法充分 提高雨滴的形状识别率 ( 圆形 )， 并且无。
42、法充分改进雨滴检测性能。 0057 因此， 在本实施例中， 通过在没有干扰光和挡风玻璃上没有附着物的环境下打开 光源 202a、 202b 来预先获得眩光图像， 并且将所获取的眩光图像存储在例如 ROM 的存储器 内。通过在没有干扰光和挡风玻璃上没有附着物的环境下打开光源 202a、 202b 所捕获的图 像是仅有眩光进入的眩光图像。由此， 能够获取眩光信息。 0058 随后， 获取差异图像 ( 下文称为 “第二差异图像” )， 该差异图像为存储在存储器中 的眩光图像与亮灯图像和灭灯图像之间的差异图像 ( 下文称为 “第一差异图像” ) 之间的差 异图像。由此既消除了干扰光又消除了眩光， 并且。
43、能够获得从光源发出的仅被雨滴反射的 反射光的图像。通过利用第二差异图像的数据来执行形状识别过程， 能够准确确定在第二 差异图像上的候选雨滴图像是否为圆形。由此， 能够高度准确地检测雨滴。 0059 图 8 是成像单元 101 的基本图像序列示图。 0060 在正常帧中 ( 其中， 通过在图像中心部分中用于检测车辆的图像区域 213 来成像 用于车辆控制和光分布控制的正常图像 )， 如果屏幕的中心部分的亮度值达到预先确定的 亮度值， 则执行能够停止曝光的自动曝光控制 (Automatic Exposure Control,AEC)， 并且 关闭各光源202a、 202b。 在对预先确定数目的正常。
44、图像成像后， 连续插入用于对亮灯图像成 像的雨滴检测帧1和用于对亮灯图像成像的雨滴检测帧2。 在此2帧期间， 曝光控制并非在 正常帧中的自动曝光控制， 并且是用于检测雨滴的专用曝光控制。 更具体地， 将雨滴检测帧 1 的曝光时间与雨滴检测帧 2 的曝光时间设置为相同。在对亮灯图像成像的雨滴检测帧 1 中， 各光源202a、 202b被打开， 并且在对灭灯图像成像的雨滴检测帧2中， 各光源202a、 202b 被关闭。在图像分析单元 102 中， 生成第一差异图像， 该图像是由雨滴检测帧 1 所获取的亮 灯图像与由雨滴检测帧 2 所获取的灭灯图像之间的差异图像。随后， 生成第二差异图像， 其 是。
45、第一差异图像与存储在例如 ROM 中的存储器中的眩光图像之间的差异图像， 并且基于该 第二差异图像来执行雨滴检测过程。 0061 执行检测雨滴专用曝光控制而不是自动曝光控制， 以及为每个雨滴检测帧设置相 同的曝光时间的原因如下。 也就是说， 如果在每个雨滴检测帧中都执行自动曝光控制， 则雨 滴检测帧 1 的曝光时间可以与雨滴检测帧 2 的曝光时间不同。如果曝光时间不同， 则干扰 光的亮度值不同， 并且干扰光保留在差异图像中， 并且由此， 无法准确检测雨滴。 为此， 在本 实施例中， 进行检测雨滴专用曝光控制， 并且设置每个雨滴检测帧的曝光时间都相同， 使得 亮灯图像中的干扰光的亮度值被设置成与。
46、灭灯图像中的干扰光的亮度值大致相同。因此， 说 明 书 CN 103907011 A 10 8/12 页 11 能够生成其中消除了大部分干扰光的第一差异图像。由此， 能够高度准确地检测雨滴。 0062 在以上情况中， 由于在每个雨滴检测帧中不执行自动曝光控制， 因此图像的中心 部分中用于车辆检测的图像区域的图像劣化， 并且无法准确检测对方来车的前照灯、 前方 车辆的尾灯和白线的图像。以致于在每个雨滴检测帧中无法执行车辆控制和光分布控制。 此外， 无法频繁插入雨滴检测帧 1 和雨滴检测帧 2。能够执行这样的方法 ： 通过在每次成像 中的曝光时间来修正亮灯图像和灭灯图像， 并且从修正的亮灯图像和灭。
47、灯图像中生成第一 差异图像。也就是说， 修正的亮灯图像的每个象素的亮度值 Ya 能够被表达为 Ya Ya/Ta， 并且修正后的灭灯图像的每个象素的亮度值 Yb 能够被表达为 Yb Yb/Tb， 这里， Ta是对亮 灯图像成像时的曝光时间， 以及 Tb是对灭灯图像成像时的曝光时间。因此， 从修正后的亮 灯图像和灭灯图像得到的第一差异图像的每个象素的亮度值 Yr 被表达为 Yr Ya -Yb 。 因而， 即使对亮灯图像成像时的曝光时间不同于对灭灯图像成像时的曝光时间， 也能够生 成其中消除了大多数干扰光的第一差异图像。此外， 能够在每个雨滴检测帧中执行自动曝 光控制， 使得即使在每个雨滴检测帧中也。
48、能够准确检测对方来车的前照灯、 前方车辆的尾 灯和白线的图像。因此， 能够同时地进行雨滴检测和车辆前方的区域的检测。 0063 在上文中， 为差异图像进行形状识别过程， 并且根据所检测的雨滴的数目来执行 雨刷控制。可以通过计算第二差异图像的总亮度值根据总亮度值来执行雨滴检测， 原因是 在本实施例中能够消除大多数干扰光和眩光。更具体地， 如果第二差异图像中的总亮度值 达到预先确定的亮度值或者更高的话， 则确定为雨滴。由此能够降低图像分析单元 102 的 负担。 当从第一差异图像数据中的总亮度值中来执行雨滴检测时， 由于眩光的噪点的原因， 有必要将阈值设置为用于眩光噪点的一个较高的值， 以防止由于。
49、眩光的噪点而造成的误检 测， 并且无法实现高度准确地检测雨滴。然而， 在此实施例中， 通过使用其中消除了眩光的 噪点的第二差异图像， 能够将阈值设置为较低的值， 并且即使从总亮度值来检测雨滴也能 够改进雨滴检测的准确度。 0064 然而， 在从第二差异图像的总亮度值来检测雨滴时， 如果通过自动曝光控制 (AEC) 来执行雨滴检测， 则来自光源的反射光的亮度值可能根据曝光时间而变化。 因而， 即使在雨 量相同的情况下， 如果曝光时间长， 因为总亮度值增加则发生有很多雨滴的误检测。因此， 在从总亮度值中检测雨滴的系统中， 在对亮灯图像成像时， 根据曝光时间来改变每个光源 202a、 202b 的照射量。 0065 更具体地， 由于在上一帧和下一阵中很难改变曝光时间， 因此基于对亮灯图像成 像的前一帧的曝光时间来获取每个光源 202a、 202b 的光照射量 ( 每个光源 202a、 202b 的 电压值 )， 并且在对亮灯图像成像时在挡风玻璃 105 上照射所获取的光照射量。也就是说， 在对亮灯图像成。