本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)車輛乘員、尤其是駕駛員以防被位于車輛之外的光源眩目的傳感器裝置、系統(tǒng)和方法以及機(jī)動(dòng)車。

背景技術(shù)：

由外部光源、如陽光直射、陽光反射或其它車輛的前照燈引起的機(jī)動(dòng)車駕駛員眩目可構(gòu)成巨大的交通危險(xiǎn)，尤其是當(dāng)駕駛員因?yàn)檠Ｄ啃Ч荒茉僬_觀察交通狀況時(shí)。

de19824084a1公開了一種用于機(jī)動(dòng)車的防眩目裝置，在其中矩陣狀構(gòu)造的過濾板的各個(gè)矩陣元件可變暗，從而可在過濾板上產(chǎn)生變暗區(qū)域，該區(qū)域依循眩目物體的運(yùn)動(dòng)并且在其尺寸及其變暗性能中匹配眩目物體。眩目物體借助兩個(gè)分別設(shè)置在過濾板邊緣區(qū)域中的傳感器來檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種傳感器裝置、系統(tǒng)、方法以及機(jī)動(dòng)車，借助其可以簡(jiǎn)單且可靠的方式保護(hù)車輛乘員、尤其是駕駛員以防被位于車輛之外的光源眩目。

所述任務(wù)通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的傳感器裝置和方法以及包括這種傳感器裝置的系統(tǒng)和包括這種系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車來解決。

根據(jù)本發(fā)明的用于保護(hù)車輛乘員、尤其是駕駛員以防被位于車輛之外的光源眩目的系統(tǒng)所用的傳感器裝置包括：投影面；陰影投射物體，其設(shè)置和/或構(gòu)造為使得在物體被至少一個(gè)位于車輛之外的光源照射時(shí)物體的至少一個(gè)陰影投射到投影面上；圖像檢測(cè)裝置，其構(gòu)造用于檢測(cè)物體的投射到投影面上的陰影的圖像；和控制裝置，其構(gòu)造用于借助檢測(cè)到的、物體的投射到投影面上的陰影的圖像確定所述至少一個(gè)光源的至少一個(gè)特性。

根據(jù)本發(fā)明的用于保護(hù)車輛乘員、尤其是駕駛員以防被位于車輛之外的光源眩目的系統(tǒng)包括：遮光裝置，其構(gòu)造用于減弱或遮暗由所述至少一個(gè)位于車輛之外的光源發(fā)出的并且射向乘員的光線；和至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置，所述控制裝置構(gòu)造用于根據(jù)所確定的所述至少一個(gè)光源的所述至少一個(gè)特性來控制遮光裝置。

根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。優(yōu)選地，機(jī)動(dòng)車包括至少一個(gè)車窗玻璃、尤其是擋風(fēng)玻璃和/或后窗玻璃和/或側(cè)窗玻璃，所述遮光裝置集成到車窗玻璃中并且所述傳感器裝置安裝在車窗玻璃的朝向機(jī)動(dòng)車內(nèi)部的內(nèi)側(cè)上。

本發(fā)明意義中的機(jī)動(dòng)車優(yōu)選是非永久有軌的陸上交通工具、尤其是道路車輛、如轎車、載重汽車或公共汽車。但原則上根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置可用于所有類型的車輛、如空中、水上交通工具和空間飛行器。

根據(jù)本發(fā)明的用于保護(hù)車輛乘員、尤其是駕駛員以防被位于車輛之外的光源眩目的方法包括下述步驟：當(dāng)物體被至少一個(gè)位于車輛之外的光源照射時(shí)，在投影面上產(chǎn)生物體的至少一個(gè)陰影；檢測(cè)物體投射到投影面上的陰影的圖像；借助檢測(cè)到的、物體投射到投影面上的陰影的圖像確定所述至少一個(gè)光源的至少一個(gè)特性；并且根據(jù)所確定的所述至少一個(gè)光源的所述至少一個(gè)特性減弱或遮暗由所述至少一個(gè)位于車輛之外的光源發(fā)出的并且射向車輛乘員的光線。

本發(fā)明基于下述方法：為了確定位于車輛之外的光源的至少一個(gè)特性設(shè)置傳感器裝置，其包括陰影投射物體(如一個(gè)或多個(gè)圖案)、投影面和圖像檢測(cè)裝置。物體、投影面和圖像檢測(cè)裝置以這樣的方式相對(duì)于彼此設(shè)置和/或構(gòu)造，使得在物體被位于車輛之外的光源、如對(duì)向行駛車輛的前照燈照射時(shí)物體的至少一個(gè)陰影投射到位于物體后方的投影面上，圖像檢測(cè)裝置對(duì)準(zhǔn)該投影面，從而可檢測(cè)物體投射到投影面上的陰影的圖像。借助由圖像檢測(cè)裝置檢測(cè)到的、物體投射到投影面上的陰影的圖像，在相應(yīng)構(gòu)造的控制裝置中確定光源的特性、如其方向、位置、尺寸和/或強(qiáng)度?；谠诖舜_定的光源特性，隨后可這樣控制例如位于車輛車窗玻璃區(qū)域中的、例如具有可單獨(dú)控制的遮光元件的遮光裝置，以便減弱或遮暗由光源發(fā)出的并且射向車輛乘員的光線。在此尤其是這樣控制遮光裝置，使得避免或至少減弱光線射到車輛乘員的眼睛區(qū)域中。

借助根據(jù)本發(fā)明的控制裝置可以簡(jiǎn)單的方式確定用于可靠控制遮光裝置所需的、位于車輛之外的眩目光源的特性。由此可以簡(jiǎn)單且可靠的方式保護(hù)車輛乘員、尤其是駕駛員以防被位于車輛之外的光源眩目。

位于車輛之外的、可導(dǎo)致車輛乘員眩目的光源原則上可以是任意形式的光源。但在許多情況下，光源是直接或間接的、如反射的陽光射線或其它車輛的前照燈。

本發(fā)明意義中的“保護(hù)車輛乘員以防眩目”可理解為用于避免或至少減少乘員眩目的任何措施。

傳感器裝置的投影面優(yōu)選是凹曲面或凸曲面或平面。替代或附加地，投影面具有大致均勻的結(jié)構(gòu)，即除了投影面的凹形或凸形或平的基本形狀外不再設(shè)置其它結(jié)構(gòu)、如凹陷和/或突起。替代或附加地，投影面的顏色優(yōu)選是均勻的。例如投影面可統(tǒng)一為白色或淺灰色。替代或附加地，投影面構(gòu)造為反射光像面，在其中入射光被漫散射地反射。替代地，投影面也可構(gòu)造為透射光像面，在其中入射光被漫散射地透射。但原則上，投影面可具有任何幾何形狀和/或不均勻地結(jié)構(gòu)化或涂色、如圖案化。優(yōu)選地，在校準(zhǔn)傳感器裝置時(shí)借助圖像檢測(cè)裝置拍攝投影面的無陰影校準(zhǔn)圖像并存儲(chǔ)，以便可在分析所拍攝的、由被照射物體投射的陰影的陰影圖像之前考慮該校準(zhǔn)圖像，例如通過從陰影圖像減去校準(zhǔn)圖像。

作為傳感器裝置的陰影投射物體原則上可使用任何物體，其可在位于車輛之外的光源的光入射時(shí)在投影面上產(chǎn)生陰影。物體可具有任意形狀和透光度。作為物體也可設(shè)置透明單色或電致變色的顯示器，通過其可產(chǎn)生靜態(tài)和/或隨時(shí)間變化的陰影投射圖案。原則上物體可包括一個(gè)或多個(gè)陰影投射元件或圖案，使得在通過單個(gè)光源照射時(shí)通常在投影面上投射出一個(gè)或多個(gè)陰影。陰影投射元件或圖案優(yōu)選可以是定義的元件、如點(diǎn)、線、和/或幾何圖形、如十字、圓形、橢圓形或矩形。替代或附加地，陰影投射物體優(yōu)選是靜態(tài)的、即不隨時(shí)間變化的元件，其形狀和/或尺寸和/或相對(duì)于投影面的位置不隨時(shí)間變化。因此當(dāng)裝備有根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的車輛相對(duì)于位于車輛之外的光源移動(dòng)時(shí)，由物體投射到投影面上的陰影在此可僅基于車輛和光源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)改變。

圖像檢測(cè)裝置優(yōu)選涉及一個(gè)或多個(gè)相機(jī)，其構(gòu)造用于拍攝靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)圖像。

優(yōu)選地，控制裝置構(gòu)造用于借助物體的陰影在投影面上的位置確定所述至少一個(gè)光源的光射到傳感器裝置上的至少一個(gè)方向。為此通過圖像分析首先確定陰影在投影面上的位置。通過這種方式可簡(jiǎn)單且可靠地確定光源相對(duì)于傳感器的位置。

在另一種優(yōu)選方案中，控制裝置構(gòu)造用于借助檢測(cè)到的、物體的陰影在投影面上的圖像的清晰度確定所述至少一個(gè)光源的尺寸和/或距離的大小。優(yōu)選地，在此首先確定在所拍攝圖像中的陰影的清晰度，例如通過確定在投影面上陰影區(qū)域和照亮區(qū)域之間的邊緣邊界的對(duì)比度。由此也可簡(jiǎn)單地確定用于可靠遮暗所需的光源特性。

優(yōu)選地，控制裝置構(gòu)造用于借助在檢測(cè)到的圖像的位于物體陰影內(nèi)的區(qū)域和檢測(cè)到的圖像的位于物體陰影外的區(qū)域之間的亮度差確定所述至少一個(gè)光源的強(qiáng)度大小。所確定的強(qiáng)度大小尤其是光源強(qiáng)度的相對(duì)大小。盡管確定方法很簡(jiǎn)單，但可借助所確定的強(qiáng)度大小可靠地確定相應(yīng)所需要的光入射遮暗程度并且相應(yīng)控制遮光裝置。

此外優(yōu)選地，控制裝置構(gòu)造用于借助在檢測(cè)到的圖像中的物體投射到投影面上的多個(gè)不同陰影推導(dǎo)出在車輛之外多個(gè)光源的存在。尤其是，控制裝置構(gòu)造用于借助在檢測(cè)到的圖像中的物體投射到投影面上的不同陰影確定在車輛之外的光源的數(shù)量。可在考慮所確定的眩目光源數(shù)量的情況下控制遮光裝置，由此能夠可靠遮暗由光源發(fā)出的光線。

優(yōu)選地，投影面構(gòu)造為所謂的反射光像面，其對(duì)于入射光基本上不可透并且漫散射地反射它們。

替代或附加地，投影面可構(gòu)造為部分透光的，即投影面在此構(gòu)造為所謂的透射光像面，其對(duì)于入射光至少部分可透并且漫散射地透射它們。

在投影面構(gòu)造為透射光像面的情況下，圖像檢測(cè)裝置(其尤其是包括相機(jī))關(guān)于物體向投影面的陰影投射方向設(shè)置在部分可透光的投影面后方。陰影投射物體的陰影因此不受到位于物體和投影面之間的相機(jī)的影響。

在投影面構(gòu)造為反射光像面的情況下，圖像檢測(cè)裝置(其尤其是包括相機(jī))關(guān)于物體向投影面的陰影投射方向設(shè)置在投影面前方。在此可以特別高的清晰度和亮度拍攝投影面的圖像。

優(yōu)選地，陰影投射物體至少部分由相機(jī)構(gòu)成。在此情況下，相機(jī)代替或附加于陰影投射圖案或元件拍攝其自身在投影面上的陰影。在該實(shí)施方式中可省卻單獨(dú)的陰影投射圖案。當(dāng)除了單獨(dú)圖案的陰影還檢測(cè)相機(jī)圖案時(shí)，可由此特別精確地確定光源特性。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用可能性由下述結(jié)合附圖的說明給出。附圖如下：

圖1為包括傳感器裝置的第一種示例的車輛擋風(fēng)玻璃的示意性側(cè)視圖；

圖2為圖1所示側(cè)視圖的局部放大圖；

圖3為包括傳感器裝置的車輛擋風(fēng)玻璃的示意性前視圖；

圖4為陰影投射物體的示例和由該物體投射到投影面上的陰影；

圖5為包括傳感器裝置的第二種示例的車輛擋風(fēng)玻璃的示意性側(cè)視圖；

圖6為由一個(gè)陰影投射物體的兩個(gè)偏移開的圖案投射到投影面上的陰影的示例；

圖7為包括多個(gè)傳感器裝置的車輛擋風(fēng)玻璃的示意性前視圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出包括傳感器裝置的第一種示例的車輛(未示出)擋風(fēng)玻璃20的示意性側(cè)視圖。該傳感器裝置包括設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20上的投影面1和設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20和投影面1之間的陰影投射物體2。為清楚起見，物體2稍微偏移開擋風(fēng)玻璃20并且原則上也可設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20本身上或中。投影面1在所示示例中具有凹形形狀和漫反射表面。優(yōu)選地，投影面1的表面具有淺色、如白色或淺灰色。在所示示例中，傳感器裝置在后視鏡22上方的區(qū)域中設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20上。

當(dāng)由位于車輛之外的光源21(如太陽)發(fā)出的光射到傳感器裝置上時(shí)，基本上不透光或部分透光的物體2在沿光的行進(jìn)方向看位于物體2后方的投影面1上投射出陰影。根據(jù)物體2的設(shè)計(jì)、例如以一個(gè)或多個(gè)圖案的形式，物體在投影面1上投射出一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)陰影。這些陰影由在所示實(shí)施例中位于投影面1和擋風(fēng)玻璃20之間的相機(jī)6檢測(cè)，為清楚起見，該相機(jī)僅通過圓表示。相應(yīng)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的相機(jī)圖像被傳輸至控制裝置8并且在那里被分析。例如在此確定物體2在投影面1上的陰影的位置并由此確定光源21相對(duì)于傳感器裝置的方向和/或位置。替代或附加地，也可借助檢測(cè)到的、物體2在投影面1上的陰影的圖像的清晰度來估算光源21與傳感器裝置的相對(duì)尺寸和/或距離。替代或附加地，也可在檢測(cè)到的圖像中確定投影面的陰影區(qū)域和照亮區(qū)域之間的亮度差，隨后借助該亮度差可推導(dǎo)出光源21的強(qiáng)度。

在所示示例中，投影面1優(yōu)選構(gòu)造為所謂的反射光像面，其對(duì)于入射光基本上不可透并且漫散射地反射它們。但替代或附加地，投影面1也可構(gòu)造為所謂的透射光像面，其對(duì)于入射光可透并且漫散射地透射它們。物體2的投射到投影面1上的陰影的相應(yīng)圖像在此情況下也可由沿光的行進(jìn)方向看位于投影面1后方的、僅通過虛線示出的相機(jī)7來拍攝。此外，上述結(jié)合相機(jī)6的說明也相應(yīng)適用于該實(shí)施方式。

基于一個(gè)或多個(gè)通過這種方式確定的光源21特性，這樣控制設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20的區(qū)域中的遮光裝置23，使得由光源21發(fā)出的光線通過遮光裝置23被減弱或遮暗，從而防止或至少減少車輛乘員、尤其是駕駛員被光源21眩目。

優(yōu)選地，遮暗裝置23包括多個(gè)可單獨(dú)控制的且可變暗的遮光元件，其透光性根據(jù)所確定的光源21特性而改變。在此尤其是降低位于光源21的穿過擋風(fēng)玻璃射向駕駛員眼睛方向的光的光路上的遮光元件的透光性。在確定相關(guān)遮光元件時(shí)，除了所確定的光源特性外也可考慮由另一相機(jī)(未示出)拍攝的駕駛員眼睛或臉部的圖像。

圖2示出圖1所示的擋風(fēng)玻璃20和安裝在其上的傳感器裝置的側(cè)視圖的局部放大圖，該傳感器裝置包括投影面1、陰影投射物體2和相機(jī)6和7，所述相機(jī)可替代或共同設(shè)置，也就是說可設(shè)置相機(jī)6或相機(jī)7或者可設(shè)置兩個(gè)相機(jī)6和7。

在所示示例中，相機(jī)6這樣成形和/或相對(duì)于投影面1這樣設(shè)置，使得相機(jī)6本身在投影面1上投射出陰影，其圖像由其本身檢測(cè)并且可傳輸至控制裝置(未示出)用于進(jìn)一步處理。在該實(shí)施方式中必要時(shí)可省卻附加的陰影投射物體2、如圖2中示意性所示的圖案。但原則上也可如示例所示不僅以例如圖案形式的陰影投射物體2而且位于投影面1和擋風(fēng)玻璃20之間的相機(jī)6均用作陰影投射物體并且在拍攝到的投影面1圖像中分析兩個(gè)陰影，以便確定位于車輛之外的光源21的一個(gè)或多個(gè)特性。

圖3示出包括傳感器裝置的車輛擋風(fēng)玻璃20的示意性前視圖，該傳感器裝置大致居中設(shè)置在擋風(fēng)玻璃上邊緣上并且其陰影投射物體2具有十字形圖案。在所示示例中，該圖案被橢圓形邊緣9包圍。位于該圖案后方的凹形投影面(未示出)優(yōu)選具有橢圓體節(jié)段的形狀。原則上，該投影面也可具有其它形狀、如圓柱體、球體或任意曲面的節(jié)段的形狀。

圖4示出一種具有十字形圖案的物體2的示例以及在物體2被位于物體2前方的光源照射時(shí)投射到位于物體2后方的投影面上的陰影4。在所示示例中，未示出的投影面具有橢圓體節(jié)段的形狀，因此物體2的十字形圖案的陰影4由兩條相交的曲線構(gòu)成。在借助相機(jī)拍攝陰影4的圖像后，可通過圖像分析確定陰影4的特性、如陰影的位置、形狀、清晰度和/或數(shù)量。借助在此獲得的陰影4的特性，隨后可推導(dǎo)出照射物體2的光源的特性并且基于所述特性這樣控制遮光裝置的遮光性能，使得由光源發(fā)出的光線不射向車輛乘員的眼睛區(qū)域或至少被充分減弱。

圖5示出包括傳感器裝置的第二種示例的車輛擋風(fēng)玻璃20的示意性側(cè)視圖，該傳感器裝置具有第一圖案2和第二圖案3作為陰影投射物體。第一圖案2例如可設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20上或中，盡管為清楚起見其在當(dāng)前稍微偏移開擋風(fēng)玻璃20。第二圖案3相對(duì)于第一圖案2以特定距離d在空間上偏移開。通過兩個(gè)圖案2和3之間的空間偏移確保在光非90°入射到圖案2或3上時(shí)第一圖案2和第二圖案3在投影面1上的兩個(gè)相繼的點(diǎn)相互偏移開特定值v。也就是說，基于兩個(gè)相互偏移開的圖案2和3，在照射圖案時(shí)根據(jù)外部光源21的光線入射角度在投影面1上產(chǎn)生相應(yīng)偏移開的陰影。

這借助圖6示出，該圖示出由一個(gè)陰影投射物體的兩個(gè)在空間上相互偏移開的圖案2和3投射到位于其后方的投影面(未示出)上的陰影4和5的示例。上述結(jié)合圖4所示實(shí)施例的說明相應(yīng)適用于投影面的形狀。

第一圖案2在所示示例中是橢圓形的，因此其在被位于圖案2前方的光源照射時(shí)在位于其后方的投影面上的陰影也基本上是橢圓形的。而十字形的第二圖案3在橢圓體投影面上投射出相交陰影曲線形式的陰影5。

通過使用包括兩個(gè)或更多個(gè)陰影投射元件或圖案的陰影投射物體和在投影面上的相應(yīng)兩個(gè)或更多個(gè)陰影尤其實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：與僅使用一個(gè)陰影投射元件的情況相比，傳感器裝置的校準(zhǔn)可顯著更簡(jiǎn)單地進(jìn)行。這主要是因?yàn)椋刂蒲b置在校準(zhǔn)傳感器時(shí)始終可比較兩個(gè)陰影并且由此不需要圖案的“絕對(duì)陰影”的圖像，而只需要所投射陰影彼此間的相對(duì)位置。通過該效果，相對(duì)于相機(jī)、陰影投射物體以及投影面的可能較小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提高了裝置的魯棒性。此外，由此簡(jiǎn)化了光源和車輛之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的確定，即，通過在圖像分析相應(yīng)檢測(cè)到的陰影圖像時(shí)簡(jiǎn)單地跟蹤相應(yīng)獲得的陰影相對(duì)于彼此的位置。這在結(jié)合使用預(yù)測(cè)算法以便在時(shí)間上分段遮光時(shí)尤為有利。

圖7示出包括多個(gè)傳感器裝置的車輛擋風(fēng)玻璃20的示意性前視圖，該傳感器裝置在所示示例中設(shè)置在上邊緣的中間區(qū)域以及分別設(shè)置在擋風(fēng)玻璃20的左下角和右下角區(qū)域中。通過在擋風(fēng)玻璃20的不同區(qū)域、尤其是邊緣區(qū)域中設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)傳感器裝置，可共同分析相應(yīng)檢測(cè)到的圖像和/或由其推導(dǎo)出的相應(yīng)投射出的陰影的特性，從而總體上可確定關(guān)于位于車輛之外的光源特性的更加精確的信息。這尤其適用于確定光源的精確位置及其相對(duì)于車輛的運(yùn)動(dòng)。基于通過這種方式確定的特性，尤其是可在使用預(yù)測(cè)算法的情況下更簡(jiǎn)單且快速地遮暗由眩目光源發(fā)出的光線。此外，通過使用多個(gè)傳感器裝置，總體上提高系統(tǒng)的冗余度和因此也提高運(yùn)行安全性。

附圖標(biāo)記列表

1投影面

2陰影投射物體、第一圖案

3陰影投射物體、第二圖案

4陰影

5陰影

6相機(jī)

7相機(jī)

8控制裝置

9邊緣

20擋風(fēng)玻璃

21光源

22后視鏡

23遮光裝置

d圖案的空間偏移

v陰影的空間偏移