用于识别车辆的周围环境中的天气状况的方法和控制设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于识别车辆的周围环境中的天气状况的方法，一种用于识别车辆的周围环境中的天气状况的控制设备以及一种相应的计算机程序产品。
【背景技术】
[0002]对于车辆中的基于摄像机的硬件与软件系统而言令人感兴趣的是，识别当前主导的天气状况一一例如雨、雪、潮湿的行车道、雾、水沫、灰尘等。
[0003]对此，DE 10 2007 062 258 Al描述了一种用于机动车的光学雨传感器设备。
【发明内容】
[0004]在此背景下，借助本发明提出根据主权利要求的用于识别车辆的周围环境中的天气状况的方法、用于识别车辆的周围环境中的天气状况的控制设备以及相应的计算机程序产品。有利的构型由相应的从属权利要求和下面的说明书得出。
[0005]车辆的周围环境中、尤其车辆前方的道路上的天气状况可能持久地影响车辆的行驶行为以及车辆的驾驶员的识别有效距离。目前为止的车辆能够借助例如雨传感器检测降水并且匹配车辆的功能。驾驶员必须识别其他的天气状况并且相应地作出反应。在黑暗中，当驾驶员由状况决定地已经触及传感器极限时，天气状况的及时识别是有问题的。当车辆已经要失去地面附着时，车辆中的主动安全系统——如ABS和ESP才能够对道路的由天气决定的变化作出反应。因此，所述系统仅仅能够作出反应。驾驶员始终对预见性的驾驶负责。
[0006]本发明基于以下知识:在黑暗中，当不同天气状况一一例如雨、雪、雾、扬起的灰尘或干燥天气占主导时，车辆驾驶员的视野具有不同的特有的特征。通过驾驶员视野的图像检测能够成像图像信息中的特有的特征。尤其当驾驶员视野由至少一个大灯照明时，所述天气状况能够触发天气典型的光学行为作为特有的特征。对于具有高反射度的对象或在光源上，光能够通过主导的天气状况折射，并且因此触发天气典型的折射行为或散射行为作为特有的特征。
[0007]有利地，车辆中的安全相关的系统的特有的特征的分析处理能够提供重要的参数，所述参数能够有助于保证更高的安全性。舒适系统同样能够通过天气状况的认识改变和匹配控制参数，以便避免其他信息的错误解释。此外，光学检测系统能够使图像处理匹配于当前的天气状况，以便改善不同天气状况时的对象识别和分析处理。
[0008]本发明提出一种用于识别车辆的周围环境中的天气状况的方法，其中所述方法具有以下步骤:
[0009]在图像信息中求取至少一个成像特征，其中所述图像信息代表所述周围环境的至少一个区域的图像并且所述成像特征代表所述周围环境的区域中的反射性对象或自发光对象上的光效应；以及
[0010]基于所述成像特征与至少一个预期值之间的比较来确定用于表征所述天气状况的天气信息。
[0011]天气状况可以理解为大气现象。例如天气状况可以是雾、雨、落下的雨、降雪、落下的雪或也可以是缺少这些。同样，天气状况也可以是大气现象的结果。例如风、灰尘或沙子扬起和吹扫。车辆的周围环境可以是车辆的视距中的环境。所述周围环境尤其可以是车辆前方的可直接或间接地由车辆的大灯照明的区域。成像特征可以理解为例如对象的成像质量的通过至少一个物理效应引起的降低。例如交通指示牌的轮廓可能是模糊地成像的。或者灯可能具有“晕圈”或光晕。同样例如大灯光锥中的降水或冷凝空气湿度作为成像特征是可见的。那么水结晶或水滴可以将入射光在很大程度上朝大灯方向反射。图像信息可以理解为图像文件，例如光栅图。在光栅图中，光栅状设置的像素可以分别代表一个像点。像点可以具有亮度值和/或颜色值。光效应例如可以理解为对象上和/或从大灯至对象的光程上和/或从对象至镜头的光程上的光折射或光衍射或光反射或光散射。反射性对象或自发光对象例如可以理解为反射体、道路指示牌、街灯、大灯、冰晶、雪花、水滴、灰尘颗粒、冰面、水面等。天气信息可以是由当前的天气状况导致的天气信息。例如天气信息可以是关于视距或关于道路状况的信息。预期值可以理解为所存储的值，其例如在过去作为在类似的对象和类似的天气状况的情况下的过去的成像特征而记录。因此，所述预期值可以是图像的区域的亮度分布、形状、延展或布置或其组合。通过比较可以发现最大的一致性并且将分配给所选择的预期值的天气状况作为天气信息来提供。
[0012]根据本发明的另一种实施方式，所述光效应可以代表至少一个明暗梯度，并且在所述求取的步骤中可以由成像特征求取所述明暗梯度的散射特征值和/或折射特征值，其中所述散射特征值代表反射性对象或自发光对象周围的图像区域中的光散射，而所述折射特征值代表反射性对象或自发光对象周围的图像区域中的光折射。在所述确定的步骤中还将所述散射特征值和/或所述折射特征值与所述散射特征值和/或所述折射特征值的至少一个预期值进行比较。明暗梯度可以理解为从一个亮的点到一个相邻的较暗的点的亮度落差。例如，白色像素与黑色像素之间的明暗梯度是大的。在灰色像素和深灰色像素之间，明暗梯度是小的。例如空气中的水滴可以折射光。因此，与空气纯净时相比，例如光源和暗的背景之间的边缘处的明暗梯度更小。因此，从车辆的驾驶员来看，例如在雾中另一车辆的车辆大灯具有所谓的光晕。光晕从大灯离开越来越暗。因此，在此明暗梯度是小的。散射特征值可以代表例如光晕的大小。雾越浓，光晕可能越大。光晕同样可以布置在由车辆照明的逆反射性对象一一如反射体上。折射特征值可以代表光晕中的光分解成谱分量。大的折射特征值例如可以表明空气中的冰晶。用于散射特征值的预期值可以是所保存的、代表确定的散射的程度的经验值。用于折射特征值的预期值可以是所保存的、代表确定的折射的程度的经验值。由此尤其在车辆前方的较大距离上可以识别天气状况并且因此已经预防性地采取措施。
[0013]此外，所述光效应也可以代表光斑的至少一个特性，所述光斑至少由一个由所述车辆的大灯射出的光束引起。在所述求取的步骤中可以由所述成像特征求取所述光斑的位置，并且在所述确定的步骤中还将所述位置与所述位置的预期值进行比较。光斑可以理解为大灯的射束可能引起的高亮度区域。例如所述光斑可以成像来自大灯的光束的轮廓。光斑可以投影到道路上。但所述光斑也可以通过微粒上的反射“悬浮”在车辆前方。“悬浮”的光斑可以具有与所投影的光斑不同的形状。同样地，“悬浮”的光斑可以在与所投影的光斑不同的位置上被感知。“特性”可以代表光斑的形状和位置。位置例如可以反映光斑投影在道路上并且道路反射光还是光的大部分已经通过微粒反射。微粒可以是例如灰尘、水滴或冰晶。所述位置的预期值可以是代表在确定的天气状况下光斑的预期的位置的经验值。由此，尤其可以特别简单和可靠地识别雾。
[0014]根据本发明的另一种实施方式，在所述求取的步骤中还可以由所述成像特征求取所述光斑的高度和宽度，其中所述高度代表所述光斑的表象的垂直延展，并且所述宽度代表所述光斑的表象的水平延展。在所述确定的步骤中还将所述高度与所述高度的预期值进行比较以及将所述宽度与所述宽度的预期值进行比较。光斑的高度和宽度可以理解为所述光斑的表象的尺寸。例如，所述高度和/或宽度可以代表在纵向于和/或横向于所述车辆的定向上的像素的可数的数量。所述高度和/或所述宽度的预期值可以是代表在确定的天气状况下光斑的预期的高度和/或宽度的经验值。通过测量光斑可以特别简单地区分不同的天气状况，因为光斑相对于车辆仅仅根据天气状况改变其位置，因为大灯牢固地固定在车辆上。
[0015]根据另一种实施方式，所述光效应可以代表至少一个地面亮度，并且在所述求取的步骤中由所述成像特征求取所述地面亮度的光分布。在所述确定的步骤中还将所述光分布与所述光分布的预期值进行比较。地面亮度可以理解为从车辆出发可感知的道路亮度。光分布可以代表在道路上亮的和暗的位置的可感知的分布。例如在潮湿的行车道的情况下所发射的光的仅仅一小部分被反射回车辆。所发射的光的剩余部分可能在全反射下由潮湿的行车道远离车辆地定向反射。在雪覆盖的行车道的情况下，例如所发射的光的大部分可以大面积地漫反射回车辆。在干燥的行车道的情况下，所发射的光的中间部分可以反射回车辆。在迎面驶来的车辆的情况下，所述关系可能相反，因为在雨的情况下由迎面驶来的车辆作为全反射地反射开的光相应于直接的大灯射束射到自身车辆上。在雪的情况下，光可能大面积地漫反射。所述光分布的预期值可以是代表在确定的天气状况下地面亮度的预期的光分布的经验值。由此可以将车辆前方的道路状况作为特别安全性相关的参数检测，并且匹配安全性与舒适性系统的校正性干预，并且使车辆的驾驶员注意。
[0016]在本发明的一种附加的实施方式中，所述光效应可以代表地面附近的侧区域中的至少一个亮度，其中所述侧区域布置在所述车辆的侧面在由所述车辆的大灯直接照明的区域之外。在所述求取的步骤中由所述成像特征求取所述亮度的侧区域亮度值，并且在所述确定的步骤中还将所述侧区域亮度值