專利名稱：一種光學式汽車雨刷自動控制系統的制作方法
一種光學式汽車雨刷自動控制系統。尤指一種可依不同程度的雨量或擋風玻璃的清潔程度，自動的開啟雨刷和適時噴出清潔水，以提供良好駕駛視野的汽車雨刷控制系統。
汽車雨刷乃車上的標準配備，而雨刷提供下雨或擋風玻璃有污穢時刷洗用，汽車就下雨而言，應因下雨量的大小調節雨刷快慢間歇，當雨量成不規則變化時駕駛者需要時常調整雨刷的速度，尤其是在雨量很小(毛毛雨)或陣雨時，其可供選擇的雨刷速度仍不如人意(一般雨刷快慢的速度大約只有三到四段)，尤其是在鄰車或前車快速駛過路面積水處瞬間所濺起的污水打在汽車擋風玻璃時，往往還在來不及反應的情況下眼前的視野早已一只模糊，待反應過來欲調快雨刷速度清除污水時，車子已不知往前開出多少距離？雖是短短的幾秒中，駕駛人卻好像蒙著眼睛開車一般，其危險性已能料想得到。
本發明的主要目的，在于提供一種光學式汽車雨刷自動控制系統，使雨刷可依擋風玻璃視野清晰程度及雨量大小的不同，而自動開啟并調整雨刷，且可適時提供噴水增強清洗效果，以提供一種人性且自動化的駕駛環境。
本發明的上述目的是由下述技術方案實現的一種光學式汽車雨刷自動控制系統，主要是由一攝像器、一信號處理單元及一控制單元，配合汽車雨刷系統及噴水系統所組成，其特征在于利用攝像器取得需求影像，并藉其由該影像的顯現狀況，經由運算公式以取得一可供判斷擋風玻璃污穢程度的數值，而供研判驅動相關配合設備動作。
本發明的優點在于能自動判斷擋風玻璃的清潔度，可依擋風玻璃視野清晰程度及雨量大小的不同，適時啟動噴水或雨刷系統，刷洗擋風玻璃上的污垢，以避免駕駛者不斷開關雨刷。
以下茲就本發明的組成器件及其具體實施例配合附圖詳細說明如下
圖1是本發明的系統方框圖。
圖2是本發明的具體實施例示意圖一。
圖3是本發明的具體實施例示意圖二。
圖4是本發明作動流程圖一。
圖5是本發明作動流程圖二。
圖1所示，是本發明系統方框圖，主要是由一攝像器(1)、一信號處理單元(2)及一控制單元(3)，配合汽車雨刷系統(4)及噴水系統(5)所組成，其中一攝像器(1)，是泛指一般攝像鏡頭(11)與影像感測器(12)的組合；一信統處理器(2)，是供相關的信號處理及針算等；一控制單元(3)，是受信號處理器(2)的控制而驅動并調整雨刷系統(4)及噴水系統(5)；籍由上述單元的組合，請參閱圖1、2，將攝像器(1)設于車上近擋風玻璃(F)的適當位置，并于雨刷系統(4)上設有一控制單元(3)，而該攝像器(1)則令其焦距(BT)調整于汽車擋風玻璃(F)上，由于擋風玻璃(F)為透明體，在鏡頭(11)后面的影像感測器(12)[是為CCD或CMOS...等]，所捕捉的影像絕大部份是來自擋風破璃(F)對面的景物影像(C)，而這些景物影像(C)因距離的關系，其成像(DT)無法聚焦而在感測器(12)上形成模糊的投影，其影像強度的分布非常平滑，從空間領域而言，其相鄰的兩像素間所感應的灰度值(gray value)[或稱像彩]，這里我們只討論黑白灰度值，即{V|V＝|Xij-Xij-1|，i＝1、2...N，j＝1、2...M}很小；[X灰度值，ij分別為坐標，V兩相鄰的灰度值差]，或者也可說是其空間領域灰度值的動差(Moments)μk＝E[X-E(X)]k[E期望值，k為參數，是為整數]，亦相對于聚焦影像而言會很小，(以下我們所列舉的是K＝2，為二階動差，亦稱為變異數(Variance)；而若以空間頻域而言，亦可說其空間頻域的成分較集中于低頻部分，而高頻部份很少。
由此可知(請參閱圖3、4)，常有雨點(F1)落在擋風玻璃(F)上，其對邊影像(C)的光線透過雨點(F1)時，受到不同角度的折射而投射在感測器(12)上(因雨點是透明弧狀的)，某些影像成份含有聚焦的效果而感測器(12)上灰度值的變異數(Variance)便會相對增加而雨滴越密聚焦的成份越多，其變異數(Variance)就越大。我們將其流程并代入運算公式如下1、摘取像素值(即取Xij的灰度值)2、計算灰度平均值X
3、計算取變異數值DD=E[X-E(X)]2=1NMΣi=1NΣj=1M(Xij-X-)2]]>D為變異數值(Variance)Xij為在座標ij的像素(pixel)的灰度值ij為感測器上的一像素座標4、判斷變異數值D是否大于臨界值B現在我們就可以變異數值D作為擋風玻璃(F)污穢程度及透明度判斷的參數，并另內定一臨界值(Threshold)B，或讓駕駛者依自己喜好而調整臨界值B，當變異數值D(Variance)大于臨界值B時，即表示雨點密度過高，從駕駛者的角度來看，就表示擋風玻璃太過模糊了，控制單元(3)便驅動雨刷系統(4)執行刷雨的動作，而變異數值D其值增加的速度亦反應雨刷的刷雨速度[即變異數值D其值增速越大其雨刷刷雨的速度越快，反之亦同]，而變異數值D小于或等于臨界值B時，便令雨刷停止動作。
在上述例子中我們只考慮乾凈透明的雨滴若是再考慮判別附著在玻璃上的雨水其污濁情形，則污濁的水滴單靠雨刷刷雨的動作，并無法把擋風玻璃(F)清除乾凈，必須依據噴水系統(5)合力作動。所以我們假設攝像器(1)是裝于車內，而車內的亮度是低于車外(事實上也是如此)，當雨滴(F1)為乾凈透明時，雖然因雨滴(F1)的增加而增加其變異數值D，但其平均灰度值X是不變的，因為總投射在感測器(12)上的光能不變，但若為污濁的水滴，會由于其遮光性而使投射進來的光能量減少，雖然水滴有反射效果，但實際上車內的亮度較暗，故反射值增加量遠小于折射值的減少量，如果我們將攝像器(1)取得的景像劃分成若干區塊，對每一區塊個別求其灰度變異數D及灰度平均值X，當某些區塊變異數值D大于臨界值B，而其平均灰度值X亦同時下降了a值，比較其他變異數值D無明顯增加的區塊，其平均灰度值X亦無明顯下降時，便可判定落在擋風玻璃上的為污水，此時控制單元(3)便啟動噴水系統(5)及雨刷系統(4)，并可藉由上述的判斷動作監督刷洗成果，以決定是否完成刷洗動作(亦可避免因天暗而誤判的產生)。
現在我們將其公式說明如下(參閱圖5)。X-K1=1NMΣi=kk+NΣj=1k+MXij]]>K，l表示區塊座標Dk1=1NMΣi=kk+NΣj=1k+M(Xij-X-k1)]]>根據上述公式算出灰度變異數值D的值1、當變異數值D大于臨界值B時(1)當Xk1＜Yk1-a的條件成立時(Yk1表示記憶體內前時間的Xk1，a表示臨界值)，擋風玻璃(F)污濁程度以達需利用雨刷系統(4)配合噴水系統(5)作動，于是控制單元(3)驅動雨刷系統(4)、噴水系統(5)作動；(2)當所有Xk1＜Yk1-a的條件都不成立時，即所有Xk1≥Yk1-a表示擋風玻璃上的水滴并無污濁現象，此時控制單元(3)只需驅動雨刷系統(4)作動。
2、當D＞B的條件不成立時，即D≤B、所有Yk1＜Xk1-a此時因擋風玻璃的視野良好，雨刷系統、噴水系統不須作動。
綜上所述，本發明可利用簡單的公式判斷其擋風玻璃的清潔度，并適時的啟動噴水或雨刷系統，以刷洗擋風玻璃上的污垢，且可因雨量的大小而自動調整雨刷的速度，以避免駕駛者必需不斷的開關雨刷。
權利要求
1.一種光學式汽車雨刷自動控制系統，主要是由一攝像器、一信號處理單元及一控制單元，配合汽車雨刷系統及噴水系統所組成，其特征在于利用攝像器取得需求影像，并藉其由該影像的顯現狀況，經由運算公式以取得一可供判斷擋風玻璃污穢程度的數值，而供研判驅動相關配合設備動作。
2.如權利要求1所說的一種光學式汽車雨刷自動控制系統，其特征在于該攝像器裝設于汽車近擋風玻璃的適當處。
3.如權利要求1所說的一種光學式汽車雨刷自動控制系統，其特征在于經由該運算公式所計算的變異數值D大于臨界值B時啟動雨刷系統。
4.如權利要求1所說的一種光學式汽車雨刷自動控制系統，其特征在于變異值D大于臨界值B且Xk1＜Yk1-a時雨刷及噴水系統同時啟動。
5.如權利要求1所說的一種光學式汽車雨刷自動控制系統，其特征在于該攝像器取得的影像可劃分為若干區塊，以求取平均灰度值Xk1。
全文摘要
一種光學式汽車雨刷自動控制系統。尤指一種可依不同程度的雨量或擋風玻璃的清潔程度,自動啟動雨刷和適時噴出清潔水,以提供良好的駕駛視野的汽車雨刷控制系統。主要是在車上近擋風玻璃適當位置設有一攝像器,以供取得車前的影像,并經由預先設計的運算公式,提供驅動雨刷或噴水系統以維護擋風玻璃的透明度與清潔度。
文檔編號B60S1/04GK1277120SQ9910900
公開日2000年12月20日 申請日期1999年6月11日 優先權日1999年6月11日
發明者陳錫勛 申請人:怡利電子工業股份有限公司