DE69820682T2 - Steuerungssystem zum automatischen Dimmen von Fahrzeugscheinwerfern - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum automatischen Dimmen von Fahrzeug-Fernlichtscheinwerfern und insbesondere auf ein System, welches ein verbessertes optisches System und ein Bildverarbeitungssystem umfasst, wobei das optische System ausgebildet ist, sowohl die horizontale Position als auch die vertikale Position von Lichtstrahlen innerhalb eines vorbestimmten Sichtfelds zu unterscheiden und die Lichtstrahlen auf einem Pixel-Array-Sensor räumlich zu trennen, um eine verbesserte Unterscheidung von Fahrzeugscheinwerfern und Fahrzeugrücklichtern im Verhältnis zu anderen Umgebungslichtquellen vorzusehen. Das Bildverarbeitungssystem liefert eine weitere Unterscheidung von Umgebungslichtquellen, um Fahrzeug-Fernlichtscheinwerfer als eine Funktion der Winkelposition eines anderen Fahrzeugs relativ zu dem Steuerungsfahrzeug automatisch zu dimmen.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Von dem United States Department of Transportation (DOT) festgelegte Vorschriften regeln die Lichtausstrahlungen von Fernlichtscheinwerfern von Fahrzeugen. Verschiedene staatliche Vorschriften werden zur Steuerung der Menge blendenden Lichts verwendet, dem Fahrer anderer Fahrzeuge ausgesetzt sind, egal, ob das Fahrzeug in dieselbe Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung wie das gesteuerte Fahrzeug fährt.
  • Bekannte Emissionen von Fahrzeug-Fernlichtscheinwerfern gemäß der DOT-Vorschriften sehen eine Intensität von 40,000 cd bei 0 Grad, 10,000 bei 3 Grad, 3250 cd bei 6 Grad, 1500 cd bei 9 Grad und 750 cd bei 12 Grad vor. Ein Beispiel eines derartigen Emissionsmusters wird in 1 gezeigt. Um eine auf ein anderes Fahrzeug einfallende Beleuchtungsstärke von 0.5 Footcandles (fc) zu vermeiden, sollten die Fahrzeug-Fernlichtscheinwerfer ab 230 Fuß Entfernung von einem anderen Fahrzeug bei 0 Grad, 115 Fuß Entfernung von einem anderen Fahrzeug bei einer horizontalen Position von 3 Grad relativ zu dem Datum und 65 Fuß, wenn die Position des anderen Fahrzeugs 6 Grad relativ zu dem gesteuerten Fahrzeug ist, gedimmt werden.
  • Verschiedene bekannte Scheinwerfer-Dimmer-Steuerungssysteme sind in der Technik bekannt. Damit die Fahrer anderer Fahrzeuge nicht übermäßig blendendem Licht ausgesetzt werden, müssen derartige automatische Scheinwerfer-Dimmer-Systeme sowohl die Scheinwerfer als auch die Rücklichter anderer Fahrzeuge wahrnehmen. Während viele bekannte Systeme Scheinwerfer von entgegenkommenden Fahrzeugen hinreichend erfassen können, sind derartige Systeme bekannt dafür, dass sie Rücklichter von dem gesteuerten Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugen nicht ausreichend wahrnehmen. Deswegen können derartige Systeme die Fernlicht-Scheinwerfer nicht rechtzeitig automatisch dimmen, um Fahrer der in dieselbe Richtung wie das gesteuerte Fahrzeug fahrenden Fahrzeuge vor übermäßig blendendem Licht zu schützen.
  • Das für denselben Inhaber der vorliegenden Erfindung erteilte US-Patent Nr. 5,537,003 offenbart ein generisches automatisches Scheinwerfer-Abblend-System, das einoptisches System zum Wahrnehmen sowohl von Rücklichtern als auch von Scheinwerfern umfasst. Das '003-Patent offenbart eine einzelne Photodiode mit einer mechanischen Abtast- Einrichtung zum Abtasten eines vorbestimmten Sichtfelds. Obwohl das System relativ zuverlässig sowohl Scheinwerfer als auch Rücklichter wahrnimmt, ist das optische Teilsystem eher kompliziert und teuer herzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verschiedene Probleme des bekannten Standes der Technik zu lösen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dimmer-System für Fahrzeug-Scheinwerfer vorzusehen, das die Notwendigkeit für mechanisch-optische Abtastsysteme beseitigt.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dimmer-System für Scheinwerfer vorzusehen, das ausgebildet ist, die Fernlicht-Scheinwerfer bei verschiedenen Entfernungen als eine Funktion der horizontalen Winkelposition eines anderen Fahrzeugs in Bezug zu dem gesteuerten Fahrzeug abzublenden.
  • In Kürze, die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Dimmer-System für Fahrzeug-Scheinwerfer. Das System umfasst ein optisches System und ein Bildverarbeitungssystem. Das optische System ist konfiguriert, zwischen Scheinwerfern und Rücklich tern zu unterscheiden und die Lichtstrahlen von den Scheinwerfern und den Rücklichtern auf verschiedene Bereiche eines Pixel-Sensor-Arrays zu fokussieren. Sowohl das optische System als auch das Bildverarbeitungssystem liefert eine relativ höhere Unterscheidung von Scheinwerfern und Rücklichtern anderer Fahrzeuge und ermöglicht ebenfalls, dass die Fernlicht-Scheinwerfer des gesteuerten Fahrzeugs als eine Funktion sowohl der Entfernung als auch der horizontalen Winkel-Position anderer Fahrzeuge relativ zu dem gesteuerten Fahrzeug gesteuert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und angehängte Zeichnung leicht zu verstehen, wobei:
  • 1 eine Draufsicht ist, die das Scheinwerfer-Ausstrahlungsmuster eines herkömmlichen Fernlicht-Scheinwerfers darstellt;
  • 2 ein seitlicher Querschnitt des optischen Systems ist, das einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, und innerhalb des gewünschten Sichtfelds in einem vertikalen Winkel einfallende Lichtstrahlen zeigt;
  • 3 ähnlich zu 2 ist und die in einem vertikalen Elevationswinkel einfallenden Lichtstrahlen über das gewünschte Sichtfeld hinaus zeigt;
  • 4 eine Schnittdarstellung in Draufsicht des in 1 gezeigten optischen Systems ist, das die Lichtstrahlen in einem horizontalen Winkel innerhalb des gewünschten Sichtfelds zeigt;
  • 5 ein Blockdiagramm des automatischen Scheinwerfer-Dimmer-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 ein Gesamt-Flussdiagramm der Bildverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 ein Flussdiagramm ist, welches das Verfahren zum Erfassen von Rücklichtern von Fahrzeugen innerhalb des gewünschten Sichtfelds zeigt;
  • 8 ein Flussdiagramm zum Erfassen von Scheinwerfern anderer Fahrzeuge innerhalb des gewünschten Sichtfelds ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Das automatische Scheinwerfer-Dimmer-System gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein wie in 24 gezeigtes optisches System und ein wie in 58 gezeigtes Bildverarbeitungssystem. Um zu Ermöglichen, dass Fernlicht-Scheinwerfer so lange wie möglich an bleiben, ohne den Fahrer eines anderen Fahrzeugs übermäßig blendendem Licht auszusetzen, steuert das automatische Scheinwerfer-Dimmer-System gemäß der vorliegenden Erfindung die Fernlicht-Scheinwerfer des Fahrzeugs als eine Funktion sowohl der Entfernung als auch der horizontalen Winkelposition des anderen Fahrzeugs relativ zu dem gesteuerten Fahrzeug. Wie im Folgenden detaillierter er läutert wird, ist das optische System ausgebildet, zwischen Scheinwerfern und Rücklichtern anderer Fahrzeuge zu unterscheiden. Die Lichtstrahlen von den Scheinwerfern und Rücklichtern anderer Fahrzeuge werden auf einem Pixel-Sensor-Array räumlich getrennt, um eine bessere Unterscheidung von Scheinwerfern und Rücklichtern im Verhältnis zu anderen Umgebungslichtquellen, wie Straßenschildern und Reflektionen von Schnee und Ähnlichem, vorzusehen. Das optische System ermöglicht, sowohl die horizontale als auch die vertikale Position von einfallenden Lichtquellen innerhalb des Sichtfelds des optischen Systems zu ermitteln. Das Bildverarbeitungssystem verarbeitet die Pixel, um eine automatische Steuerung der Scheinwerfer als eine Funktion der Entfernung und der horizontalen Winkelposition eines anderen Fahrzeugs relativ zu dem Steuerungsfahrzeug vorzusehen. Als solches ist das System gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet, eine optimale Steuerung der Fernlicht-Scheinwerfer des Fahrzeugs vorzusehen, indem die Fernlicht-Scheinwerfer so lange wie möglich an gelassen werden können, während der Fahrer des anderen Fahrzeugs davor geschützt wird, einer unangemessenen Menge blendenden Lichts ausgesetzt zu sein.
  • Optisches System
  • Unter Bezugnahme auf 24 umfasst das optische System ein Paar Linsen 103 und 104, eine Linsen-Haltevorrichtung 105 und einen Bild-Array-Sensor 106. Wie am besten in 2 und 3 gezeigt wird, sind die Linsen 103 und 104 in vertikaler Richtung versetzt angeordnet, um ein Abbilden desselben Sichtfelds auf verschiedene Abschnitte des Arrays zu ermöglichen. Die Linsen 103, 104 bilden im Allgemeinen dieselben Sichtfelder ab, da die Entfernung zwischen den Linsen 103, 104 relativ klein ist im Verhältnis zu den Lichtquellen innerhalb des Sichtfelds der Vorrichtung.
  • Die Linse 103 kann mit einer roten Filterfarbe zum Durchlassen von Licht mit Wellenlängen größer als 600 nm und zum Bündeln roter Lichtstrahlen 101 von Rücklichtern auf eine Hälfte des Bild-Array-Sensors 106 ausgebildet sein. Die rote Filterfarbe verursacht, dass die Linse 103 alle Lichtstrahlen an dem blauen Ende des sichtbaren Spektrums absorbiert und Lichtstrahlen an dem roten Ende des Spektrums durchlässt. Somit wird die von nicht-roten Lichtquellen, wie Scheinwerfern, transmittierte Lichtmenge sehr reduziert, während Lichtstrahlen von Rücklichtern vollständig durch die Linse 103 durchgelassen werden. Somit wird die auf den Bild-Array-Sensor 106 abgebildete relative Helligkeit der Lichtstrahlen von den Rücklichtern beträchtlich erhöht.
  • Die Linse 104 kann mit einer Cyan-gefilterten Farbe zum Durchlassen von Licht mit Wellenlängen geringer als 600 nm ausgebildet sein. Die Linse 104 wird verwendet, um die Lichtstrahlen auf die andere Hälfte des Bild-Array-Sensors 106 zu bündeln. Die -Cyan-Filterfarbe weist einen komplementären Effekt auf den oben beschriebenen roten Filter auf. Insbesondere lässt die rote Filterfarbe Licht von dem blauen Ende des sichtbaren Spektrums durch, während sie Licht von dem roten Ende des Spektrums absorbiert. Somit wird das meiste Licht aus Quellen, wie den Scheinwerfern, durch die Linse 104 durchgelassen, während praktisch alles aus den Rücklichtern ausstrahlende Licht blockiert wird.
  • Sowohl Scheinwerfer als auch Rücklichter strahlen eine beträchtliche Menge von Infrarot-Licht aus. Durch Verwendung von Linsen mit einer Filterfarbe oder von getrennten Filtern, die Licht bei Wellenlängen größer als ungefähr 750 nm blockieren, wird das von den Scheinwerfern und Rücklichtern transmittierte Infrarot-Licht von den Linsen 103 und 104 im Wesentlichen blockiert. Durch Ausschließen von Infrarot-Licht wird das Verhältnis zwischen Intensität zwischen durch den roten Filter abgebildetem rotem Licht und durch den Cyan-Filter abgebildetem rotem Licht beträchtlich erhöht.
  • Die Verwendung von roter Farbe und Cyan-Farbe für die Linsen 103 und 104 ist nur exemplarisch. Die Filtereigenschaften der Linsen 103 und 104 werden gewählt, um die Empfindlichkeit der Vorrichtung auf spezifische Lichtquellen zu optimieren. Beispielsweise können die Scheinwerfer und Rücklichter in neuen Fahrzeugen durch alternative Lichtquellen mit unterschiedlicher Spektralzusammensetzung ersetzt werden, zum Beispiel mit Hochleistungs-Entlade-Scheinwerfern und Licht-ausstrahlenden Dioden-Rücklichtern, die andere Filtermerkmale benötigen. Abhängig von den spektralen Eigenschaften der Scheinwerfer und Rücklichter können transparente-Linsen 103 und 104 mit getrennten Farbfiltern verwendet werden.
  • Die Linsen 103 und 104 können als Acryl-Kugellinse gebildet werden. Alternativ können die Linsen 103 und 104 als asphärische Linse ausgebildet werden, um eine Farbenzerstreuung und sphärische Aberration, die bei Kugellinsen auftritt, zu minimieren. Ebenso werden aus sowohl sphärischen als auch asphärischen Linsen gebildete komplexe Linsen in Betracht gezogen.
  • Eine einzelne Linse kann auch statt der getrennten Linsen 103 und 104 verwendet werden. Die Verwendung einer einzelnen Linse kann verwendet werden, das Sichtfeld auf einen ganzen oder teilweisen Farbbild-Array-Sensor abzubilden, welcher eine Pigmentierung auf den individuellen Pixel in dem Array aufweist.
  • Wie am besten in den 2 und 3 gezeigt wird, ist der horizontale Abstand zwischen den beiden Linsen 103 und 104 und dem Bild-Array-Sensor 106 etwas unterschiedlich. Ein gegeneinander Versetzen der zwei Linsen 103 und 104 kompensiert die Farbendispersion, die als ein Ergebnis der Tatsache entsteht, dass der Brechungsindex von Materialien mit der durch diese hindurchgelassenen Wellenlänge von Licht variiert. Da die zwei Linsen 103 und 104 verschiedene Abschnitte des sichtbaren Spektrums durchlassen, ist der Abstand zwischen den Linsen 103 und 104 und dem Bild-Array-Sensor 106 optimiert, um die Dispersion für das von jeder der Linsen 103 und 104 durchgelassene Lichtband zu minimieren.
  • Wie oben erwähnt, werden die durch die Linse 103 durchgelassenen Lichtstrahlen 101 auf eine Hälfte des Bild-Array-Sensors 106 abgebildet, während die durch die Linse 104 durchgelassenen Lichtstrahlen 102 auf die andere Hälfte des Bild-Array-Sensors 106 abgebildet werden. Um eine derartige räumliche Trennung der durch die Linsen 103 und 104 durchgelassenen Lichtstrahlen vorzusehen, ist die Linsen-Haltevorrichtung 105 mit Ausschnitten 107 vorgesehen und vorzugsweise mit einem licht-absorbierenden Material ausgebildet oder überzogen. Diese Ausschnitte 107 verhindern, dass über dem gewünschten maximalen vertikalen Winkel durch die rote Linse 103 durchgelassene Lichtstrahlen auf den Abschnitt des Bild-Array- Sensors 106 abgebildet werden, der für die Lichtstrahlen 102 reserviert ist. Umgekehrt verhindern die Ausschnitte 107 auch, dass durch die Linse 102 durchgelassene Lichtstrahlen auf dem Abschnitt des Bild-Array-Sensors 106 abgebildet werden, der für die Lichtstrahlen 101 reserviert ist.
  • Das Sichtfeld des optischen Systems wird definiert durch die Konfiguration der Linsen 103 und 104 und den Ausschnitten 107 relativ zu dem Bild-Array-Sensor 106. Zum Beispiel kann ein beispielhaftes Sichtfeld von 10 Grad in der vertikalen Richtung und 20 Grad in der horizontalen Richtung durch die unten beschriebene Konfiguration erzeugt werden. Insbesondere für ein derartiges Sichtfeld werden die Linsen 103 und 104 mit einem Durchmesser von 1.5 mm gewählt, mit einem kleinen Teil weggeschnitten, damit die Linsen 103, 104 derart positioniert werden können, dass ihre Zentren 1.0 mm voneinander entfernt sind. Die Linse 103 ist 4.15 mm entfernt von dem Bild-Array-Sensor 106 angeordnet, während die Linse 104 ist 4.05 mm entfernt angeordnet ist. Sowohl die vorderen als auch die rückwärtigen Oberflächenradien der Linsen 103 und 104 sind 4.3 mm bei einer 0.2 mm Dicke.
  • Wie am besten in den 3 und 4 gezeigt wird, werden runde Ausschnitte 108 in der Linsen-Haltevorrichtung 105 ausgebildet. Ein Paar von im Wesentlichen rechteckigen Öffnungen 110 sind in einer rückwärtigen Wand 112 ausgebildet. Die rückwärtigen Öffnungen 110 sind 1.6 mm in der horizontalen Richtung und 0.8 mm in der vertikalen Richtung. Wie am besten in 4 gezeigt wird, verjüngen sich die Ausschnitte 107 von den rückwärtigen Öffnungen 110 auf den Durchmesser der vorderen Ausschnitte 108, um das obern erläuterte Sichtfeld vorzusehen.
  • Die oben beschriebene Konfiguration kann somit Licht außerhalb des gewünschten horizontalen und vertikalen Sichtfelds ablenken („baffle"). Insbesondere 3 stellt dar, wie das System einfallende Lichtstrahlen in Winkeln außerhalb des vertikalen Sichtfelds ablenkt. 4 stellt Lichtstrahlen dar, die auf den Bild-Array-Sensor 106 innerhalb des horizontalen Sichtfelds abgebildet werden.
  • Der Bild-Array-Sensor 106 kann zum Beispiel ein CMOS aktives Pixel-Bild-Sensor-Array sein, wie in US-Patent Nr. 5,471,515 offenbart wird, das unter Bezugnahme hier enthalten und von Photobit LLC in La Crasenta, Kalifornien, erhältlich ist. CMOS aktive Pixel-Bild-Sensoren liefern sowohl eine relativ hohe Empfindlichkeit und einen niedrigen Stromverbrauch als auch die Fähigkeit, andere CMOS-Elektronik auf dem gleichen Chip zu integrieren. Der Bild-Array-Sensor 106 kann ein 50 × 50 40 m Pixel-Array sein. Die Anzahl der Pixel in dem Bild-Array-Sensor 106 wird derart gewählt, dass nicht alle Pixel innerhalb des Bereichs liegen, auf den die Linsen 103 und 104 projizieren. Die zusätzlichen Pixel ermöglichen eine einfache Korrektur bei mechanischer Dejustierung durch ein Versetzen der erwarteten Bildposition.
  • Ein Bild-Array-Sensor 106 liefert räumliche Information bezüglich von Lichtquellen innerhalb des Sichtfelds. Die Anzahl der in dem Array vorhandenen Pixel ist so gewählt, um genügend räumliche Details zu erhalten, obwohl die Größe des Arrays nicht begrenzt ist und gewählt werden kann oder auch von physikalischen und wirtschaftli chen Beschränkungen vorgeschrieben werden kann. Der Bild-Array-Sensor 106 muss empfindlich sein, um Rücklichter in mehreren Hundert Fuß Entfernung genau zu erfassen. Eine derartige Empfindlichkeit lässt sich erreichen, indem die Zeit verlängert wird, während der die Photopositionen in dem Array während eines Frame-Zeitabschnitts dem Licht ausgesetzt sind. Ein Frame-Zeitabschnitt wird so gewählt, dass das Array ein Einzelbild (Frame) erfassen und an das Bildverarbeitungssystem in einer ausreichend kurzen Zeit übertragen kann, damit das Bildverarbeitungssystem ein anderes, in das Sichtfeld eintretendes, Fahrzeug erfassen kann. Auch begrenzt eine kurze Zeitspanne die Bewegung während der Integrationsdauer innerhalb eines Frames und erzeugt somit ein relativ genaueres Augenblicksbild.
  • Die Verwendung eines Pixel-Arrays bringt auch anderen Nutzen. Wie oben erwähnt, kann zum Beispiel die Licht-Integrationszeit, um ein Frame zu erfassen, variiert werden. Durch ein derartiges Merkmal kann das System optimale Ergebnisse bei verschiedenen Dunkelheitsgraden liefern. Ein weiterer wichtiger Aspekt eines Bild-Array-Sensors ist die Fähigkeit, Teilmengen der Pixel innerhalb des Arrays oder einen individuellen Pixel zu benutzen. Wenn die Fenstergröße verringert wird, können somit die Auslesegeschwindigkeiten erhöht werden. Durch ein derartiges Merkmal kann das System Umgebungslichtquellen, wie Straßenlampen, unterscheiden. Insbesondere ermöglicht ein derartiges Merkmal dem System, eine Lichtquelle innerhalb des Frames zu lokalisieren und mehrere Abtastwerte der Lichtquellen mit einer Rate zu erfassen, die mehrere Male größer als 60 Hz ist. Insbesondere, wenn die Abtastwerte eine Intensitätsmodulation von 120 Hz zeigen, handelt es sich bei der Lichtquelle wahrschein lich um eine Straßenlampe oder eine andere, von einer Stromversorgung mit 60 Hz Wechselstrom versorgten Lichtquelle. Wenn die Lichtquelle nicht moduliert ist, wird die Lichtquelle wahrscheinlich von der Gleichstromversorgung des Fahrzeugs versorgt.
  • Ein weiterer möglicher Nutzen des Bild-Array-Sensors liegt darin, dass dadurch das unmittelbar vor dem Fahrzeug liegende Sichtfeld mit einer höheren Pixel-Auflösung abgebildet werden kann. Somit kann das System derart konfiguriert werden, dass die tatsächliche Pixel-Auflösung abnimmt, wenn der Winkel des Fahrzeugs relativ zu dem Steuerungsfahrzeug zunimmt, wodurch die Verarbeitungszeit in diesen Bereichen verringert wird. Eine derartige Konfiguration reduziert die Empfindlichkeit der Vorrichtung auf Lichtquellen von reflektierenden ortsfesten Objekten neben der Strasse.
  • Es könnte ein Bild-Array-Sensor hergestellt werden, in dem der Pixelabstand als eine Funktion des Bereichs in dem Sichtfeld, den das Pixel abbildet, variiert wird. Zum Beispiel können Pixel, die den Raum entsprechend horizontalen Winkeln innerhalb 3 Grad der Mitte des Fahrzeugs abbilden, mit einem Pixelabstand von 10 μm vorgesehen werden. Pixel, die horizontale Winkel zwischen 3 und 6 Grad abbilden, können mit einem Pixelabstand von 20 μm vorgesehen werden, während die Winkel größer als 60 Grad abbildenden Pixel mit einem Abstand von 40 μm vorgesehen werden können. Während eine derartige Konfiguration den Abtastbereich nicht erhöht, nimmt die Fähigkeit zum detaillierten Auflösen zu; ein wichtiger Aspekt, wenn man die relative Größe eines Rücklichts in einer relativ großen Entfernung betrachtet. Zum Beispiel umfasst ein Rücklicht mit einem Durchmesser von 4 Inch in einer Entfernung von 200 Fuß einen Winkel von weniger als 0.11 Grad. Wenn ein 50 × 50 Bild-Array-Sensor verwendet wird, um ein Sichtfeld von 20 Grad abzubilden, würde das Rücklicht ungefähr 8% des von dem Pixel abgebildeten gesamten Bereichs umfassen.
  • Ein Rücklicht ist im Verhältnis zu seiner Umgebung heller, jedoch wird das von dem Rücklicht beigesteuerte rote Licht von dem Umgebungslicht bei einer solchen Entfernung abgeschwächt. Ein derartiger Faktor ist beim Vergleich der Menge roten Lichts in einem bestimmten Bereich mit der Menge nicht-roten Lichts in demselben Bereich kritisch. Wenn der verglichene Raumbereich im Verhältnis zu der Lichtquelle groß ist, wird der Prozentsatz von rotem Licht vermindert. Zum Vergleich würde, wenn 10 μm -Pixel in der Mitte des Arrays 106 anstatt 40 μm -Pixel verwendet werden, das Rücklicht 0.04% der gesamten Bereiche umfassen, d. h. eine 16-malige Verbesserung.
  • Bildverarbeitungssystem
  • Die Bildverarbeitung wird in den 58 dargestellt. Das Bildverarbeitungssystem umfasst den Bild-Array-Sensor 106, einen Mikroprozessor 204, zum Beispiel einen Motorola Typ HC08, eine Scheinwerfer-Steuerungseinheit 205 und ein Paar Scheinwerfer 206. Wie oben erwähnt, kann ein aktiver Pixel-Array-Sensor für den Bild-Array-Sensor 106 benutzt werden. Ein derartiger Pixel-Array-Sensor umfasst ein Bild-Array 201 und einen Analog-zu-Digital-Konverter (ADC – analog to digital converter) 202. Eine Timing- und Steuerungsschaltung wird zum Steuern sowohl des Bild-Arrays 201 als auch des ADCs 202 verwendet, um die Integrationszeit, Auslese-Timing, Pixel- auswahl, Verstärkungs-Offset und andere Variablen zu steuern. Der Mikroprozessor 204 wird verwendet, um die von dem Bild-Array-Sensor 201 gesammelten Daten zu analysieren. Der Mikroprozessor 204 kommuniziert mit der Scheinwerfer-Steuerungseinheit, eine zum Beispiel als ein Relais implementierte herkömmliche Einheit, welche ihrerseits die Scheinwerfer 206 steuert. Die Scheinwerfer-Steuerungseinheit 205 wiederum ändert die an den Scheinwerfer 206 angelegte Spannung, um das Fernlicht oder ein helles Licht an oder aus zu schalten.
  • Das Flussdiagramm für die Scheinwerfer-Steuerung wird in 6 dargestellt. Das System läuft in einem kontinuierlichen Zyklus mit gelegentlichen Unterbrechungen für absolute Lichtmessungen, Anpassungen von ADC-Parametern oder anderen Funktionen ab.
  • Zu Beginn jedes Zyklus werden zwei Bilder durch die Linsen 103 und 104 gewonnen. In Schritt 302 werden die Bilder von den Linsen 103 und 104 analysiert, um Rücklichter zu erfassen. Ein weiteres Bild wird in Schritt 303 durch die Linse 104 gewonnen. Das durch die Linse 104 gewonnene Bild wird mit einer ausreichend niedrigen Verstärkung gewonnen, um entgegenkommende Scheinwerfer zu erfassen und Reflexionen niedrigen Helligkeitsgrads und störende Lichtquellen abzuweisen. Nachdem die Bilder analysiert sind, sucht das System nach sehr hellen Lichtern in dem Bild, die das plötzliche Auftreten von Scheinwerfern und Rücklichtern von Fahrzeugen innerhalb des Sichtfelds anzeigen, was der Fall ist, wenn ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug in Schritt 305 einbiegt. Werden helle Lichter wahrgenommen, dimmt die Vorrichtung die Scheinwerfer 206 sofort und übergeht die Zeit-Verifikation, wie im Folgenden erläutert wird. Der Zyklus wird dann wiederholt. Gibt es keine hellen Lichter, fährt das System bei Schritt 307 fort, um zu ermitteln, ob irgendwelche Scheinwerfer oder Rücklichter in dem Bild vorhanden sind.
  • Um das Vorhandensein oder Fehlen eines Scheinwerfers oder eines Rücklichts in einem Frame zu bestätigen, werden ein „nicht-dimmen"-Zähler und ein „dimmen"-Zähler verwendet. Diese Zähler liefern eine Verifizierung einer bestimmten Lichtquelle, ob von einem Rücklicht oder einem Scheinwerfer, durch aufeinander folgende Frames, bevor sie der Scheinwerfer-Steuerungseinheit 205 signalisieren, die Scheinwerfer 206 zu dimmen oder nicht zu dimmen, außer wenn, wie oben beschrieben, ein helles Licht erfasst wird. Durch das Vorsehen einer Verifizierung verursachen Anomalien innerhalb der Vorrichtung oder in dem Bild keine falsche Funktion der Scheinwerfer 206.
  • Der „dimmen"-Zähler wird jedes Mal inkrementiert, wenn ein Frame mit einem Scheinwerfer oder einem Rücklicht erfasst wird, bis die Anzahl der notwendigen aufeinander folgenden Frames, um zu handeln, erreicht ist. Der „dimmen"-Zähler wird jedes Mal auf 0 gesetzt, wenn ein freier Frame verarbeitet wird. Der „nicht-dimmen"-Zähler wird mit jedem freien Frame inkrementiert und mit jedem einen Scheinwerfer oder ein Rücklicht aufweisenden Frame auf 0 gesetzt. Die tatsächliche Anzahl benötigter aufeinander folgender Frames, um zu dimmen oder nicht zu dimmen, wird von der Gesamtgeschwindigkeit der Vorrichtung bestimmt. Je mehr Frames für eine Verifizierung verwendet werden, desto weniger ist das System gegenüber Störungen und Anomalien anfällig. Jedoch muss die Vorrichtung schnell reagieren können, um effektiv zu sein, so dass die Anzahl der Verifizie rungs-Frames verhältnismäßig niedrig gehalten wird. Immer wenn in Schritt 307 ein Scheinwerfer oder Rücklicht erfasst wird, wird der „nicht-dimmen"-Zähler in Schritt 308 auf 0 gesetzt. In Schritt 309 prüft das System, ob die Fernlichter der Scheinwerfer 206 an sind. Wenn die Fernlichter aus sind, ist keine weitere Handlung notwendig und der Zyklus wird wiederholt, wie von Schritt 317 angezeigt wird. Wenn die Fernlichter an sind, wird der „dimmen"-Zähler in Schritt 310 inkrementiert. Nachdem der „dimmen"-Zähler in Schritt 310 inkrementiert ist, prüft das System in Schritt 311, ob der „dimmen"-Zähler die Anzahl der notwendigen aufeinander folgenden Frames erreicht hat, um die Scheinwerfer 206 abzublenden. Wenn dem so ist, fährt das System bei Schritt 306 fort und blendet die Scheinwerfer 206 ab und setzt sowohl den „dimmen"-Zähler als auch den „nicht-dimmen"-Zähler zurück und wiederholt den Zyklus. Ansonsten wiederholt das System den Zyklus und fährt bei Schritt 317 fort.
  • Wenn in Schritt 307 keine Scheinwerfer oder Rücklichter in dem Bild sind, wird der „dimmen"-Zähler in Schritt 312 auf 0 gesetzt. Daraufhin ermittelt das System in Schritt 313, ob die Fernlichter 206 an sind. Wenn die Fernlichter an sind, wiederholt das System in Schritt 317 den Zyklus. Wenn in Schritt 313 die Fernlichter nicht an sind, wird der „nicht-dimmen"-Zähler inkrementiert. Nachdem der „nicht-dimmen"-Zähler inkrementiert ist, prüft das System in Schritt 315, ob der „nicht-dimmen"-Zähler die Anzahl notwendiger aufeinander folgender freier Frames erreicht hat, um die Fernlichter 206 zu aktivieren. Wenn dem so ist, werden in Schritt 316 die Fernlichter 206 angeschaltet und der Zyklus wird wiederholt. Wenn der „nicht-dimmen"-Zähler geringer als die notwendige Anzahl zum Aktivieren der hellen Scheinwerfer 206 ist, wiederholt das System den Zyklus in Schritt 317.
  • Das Flussdiagramm zum Verarbeiten des Rücklichts ist in 7 dargestellt. Wie im Folgenden detaillierter erläutert wird, umfasst das primäre Verfahren zum Identifizieren eines Objekts, wie einem Rücklicht, ein Vergleichen des Grauwerts eines Pixel durch die Linse 103 mit einem Grauwert des Pixel, welcher denselben durch die Linse 104 abgebildeten Raum darstellt. Wenn der Wert des durch die Linse 103 abgebildeten Pixels signifikant höher als der Wert des durch die Linse 104 abgebildeten Pixels ist, wird die Lichtquelle als rotes Licht bestimmt. Zusätzlich zum Ermitteln, ob das Licht rot ist, prüft das System auch die Helligkeit des roten Lichts, bevor es entscheidet, dass das Licht ein Rücklicht ist, indem es ermittelt, ob der Grauwert des Pixels größer als ein Schwellenwert ist. Wie in der Technik bekannt ist, variiert die Helligkeit einer Lichtquelle mit dem Quadrat der Entfernung der Lichtquelle von dem Beobachter aus. Somit kann eine ungefähre Bestimmung des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeugs gemacht werden, um den geeigneten Zeitpunkt zum Dimmen der Scheinwerfer zu ermitteln.
  • Der Schwellenwert kann auf verschiedene Arten berechnet werden. Zum Beispiel kann er eine vorbestimmte feste Zahl oder eine Zahl sein, die eine Funktion des aktuellen Bild-Sensors und der ADC-Einstellungen ist. Der Schwellenwert kann auch ermittelt werden, indem eine Schwelle als ein Faktor der mittleren Pixel-Intensität des gesamten Bilds berechnet wird, was helfen würde, durch sich verändernde Umgebungslichtquellen verursachte Abweichungen zu beseitigen. Zusätzlich kann der Pixelwert mit dem Mittel der Pixel in dem unmittelbaren Bereich des interessanten Pixels verglichen werden. Das örtliche Mittel-Verfahren verhindert, dass relativ große mäßig helle Stellen in dem Bild als Lichtquellen von Fahrzeugen betrachtet werden. Insbesondere entfernte Rücklichter umfassen weniger als einen Pixel und weisen deshalb nur eine mäßige Helligkeit auf. Große Stellen mit mäßiger Helligkeit in dem Bild werden sehr wahrscheinlich von Reflexionen großer Objekte verursacht. Viele Pixel umfassende nahe Rücklichter weisen eine gesättigte Mitte auf, die heller als die umgebenden Pixel ist, wodurch dasselbe Verfahren sie ebenfalls erfassen kann.
  • Die Schwelle kann auch durch räumliches Variieren der Schwelle über eine Nachschlagetabelle oder Berechnung ermittelt werden. Jedoch sollte die Schwelle derart ermittelt werden, dass das Dimmen für die von den DOT-Vorschriften erlaubten dunkelsten Rücklichter geeignet stattfindet. Entfernte Fahrzeuge sind dem intensivsten Teil des Fernlichts des gesteuerten Fahrzeugs ausgesetzt, wodurch sie ein Abblenden nur direkt vor dem gesteuerten Fahrzeug benötigen, wie in 1 gezeigt. Somit kann eine relativ niedrige Schwelle für direkt vor dem Steuerungsfahrzeug abgebildete Lichtquellen gewählt werden, während eine höhere Schwelle für Lichtquellen gewählt wird, die sich nicht direkt vor dem Steuerungsfahrzeug befinden. Wie zum Beispiel in Verbindung mit 1 erörtert wurde, sollte die Schwelle für Pixel, die das Sichtfeld von 3 Grad rechts und links der Mitte abbilden, einem auf dem Bild-Array-Sensor 106 einfallenden Helligkeitsgrad von ungefähr 4 mal so hell wie die Schwelle für rotes Licht direkt vor dem Fahrzeug und 12 mal so hell für Fahrzeuge mit 6 Grad entsprechen. Eine derartige räumlich variierende Schwelle hilft, durch rote Reflektoren verursachte fehlerhafte Rücklicht-Erfassung zu beseitigen, indem es das System für Bereiche auf der Seite des Steuerungsfahrzeugs weniger empfindlich macht.
  • Ein ähnlicher Ansatz kann zum Variieren der Schwelle für Pixel in Abbildungsbereichen im Raum und Winkeln oberhalb und unterhalb der Mitte gemacht werden. Jedoch kann ein eher konservativer Ansatz genommen werden, um die Rücklicht-Empfindlichkeit im Verhältnis zum vertikalen Winkel zu ermitteln, da sich Fahrzeuge aufgrund von Steigungen und Unebenheiten der Strasse häufiger und schneller in vertikalen Richtungen bewegen. Durch ein Spezifizieren relativ enger vertikaler Schwellen können deswegen die hellen Scheinwerfer 206 an- und ausgeschaltet werden, wenn sich das Fahrzeug einige Grade hinauf und hinunter bewegt.
  • Ein Hysterese-Multiplizierer kann auf die Schwelle angewendet werden, um Oszillationen der Scheinwerfer 206 zu verhindern, wenn die Lichtquelle einen Grauwert an oder nahe der Schwelle aufweist. Wenn die hellen Scheinwerfer 206 aus sind, ist somit die Schwelle für alle Pixel niedriger, um zu verhindern, dass die hellen Scheinwerfer wieder angehen, wenn nur schwächste Rücklichtern dem Bild vorhanden sind. Wenn die hellen Scheinwerfer 206 an sind, sollte jedoch die Schwelle höher sein, so dass nur Rücklichter mit ausreichender Helligkeit wahrgenommen werden, um anzuzeigen, dass sich das Fahrzeug innerhalb des abzublendenden Bereichs befindet, um die Scheinwerfer 206 zu dimmen.
  • Eines der größten Probleme bei der Erfassung der Rücklichter ist das rote Störlicht, das von Würfelecken-Reflektoren reflektiert wird, die häufig als Markierung am Straßenrand und an Postkästen verwendet werden. Das oben erwähnte Verfahren der variablen Schwelle hilft, einige dieser Störungen zu beseitigen. Wenn sich jedoch ein Fahrzeug einem Reflektor in dem richtigen Winkel nähert, ist es ziemlich unmöglich, einen roten Reflektor von einem Rücklicht zu unterscheiden. Erfreulicherweise können durch ein Prüfen aufeinander folgender Frames und ein Untersuchen der Bewegung dieser Objekte über einen Zeitraum derartige Reflexionen gefiltert werden. Durch mehrere aufeinander folgende Male des Speicherns der Position der Rücklichter und der Bilder über einen Zeitraum oder durch Wahrnehmen eines kleinen interessanten Bereichs, wo sich das Rücklicht befindet, kann die Vorrichtung auf rechtsgerichtete Bewegung achten und erfassen, ob die Lichtquelle ein Reflektor ist. Zusätzlich ist die Geschwindigkeit, mit der ein Steuerungsfahrzeug ein ortsfestes Objekt überholt, sehr viel höher als die relative Geschwindigkeit, mit der ein Fahrzeug ein anderes fahrendes Fahrzeug überholen würde. Somit würde die Zunahmerate der Helligkeit des Objekts typischerweise für einen ortsfesten Reflektor sehr viel größer sein als für ein anderes Fahrzeug. Diese Änderungsrate der Helligkeit zusammen mit der rechtsgerichteten horizontalen Bewegung können als Signaturen verwendet werden, um die Anzahl der erfassten falschen Rücklichter zu reduzieren.
  • Ein rechnerisch einfacheres Verfahren zum Analysieren räumlicher Bewegung einer Lichtquelle liegt darin, einfach mehrere aufeinander folgende Bereiche des örtlich interessanten Bereichs zu betrachten, in dem sich die Lichtquelle befindet. Rücklichter eines vorausfahrenden Fahrzeugs bewegen sich relativ langsam in den vertikalen und horizontalen Richtungen. Ein einfaches Abtasten eines Pixels ein paar aufeinander folgende Male, um zu sehen, ob das Rücklicht in allen Abtastwerten vorhanden ist, kann Objekte ausreichend ausschließen, die sich innerhalb des Bildes schnell bewegen.
  • Das Flussdiagramm zur Verarbeitung des Rücklichts ist in 7 dargestellt. Zu Anfang in Schritt 318 stellt das System fest, ob sich das Pixel innerhalb des Rücklicht-Fensters befindet. Insbesondere werden, wie oben erwähnt, rote Lichter auf die Hälfte des Bild-Array-Sensors 106 abgebildet. Wenn sich somit das Pixel nicht innerhalb der entsprechenden Hälfte des Bild-Array-Sensors 106 befindet, fährt das System mit Schritt 319 fort und geht zum nächsten Pixel. Wie oben erwähnt, gibt es zwei Kriterien, um festzustellen, ob das Bild ein Rücklicht ist. Das erste Kriterium bezieht sich auf ein Vergleichen des Grauwerts des Pixel-Bilds durch die Linse 103 mit einem entsprechenden Grauwert für denselben durch die Linse 104 abgebildeten Raumbereich. Wenn der Grauwert des durch die Linse 103 abgebildeten Pixels signifikant größer ist als der Grauwert des durch die Linse 104 abgebildeten entsprechenden Pixels, ist ein Kriterium zum Erfassen eines Rücklichts erfüllt. Wenn sich somit das Pixel des Interesses innerhalb des Rücklicht-Fensters befindet, wie in Schritt 318 festgestellt, wird der Grauwert des durch die Linse 103 abgebildeten Pixels mit dem Grauwert eines entsprechenden durch die Linse 104 abgebildeten Pixels in Schritt 320 verglichen. Wenn der Grauwert des durch die Linse 103 abgebildeten Pixels nicht n% größer als das entsprechende durch die Linse 104 abgebildete Pixel ist, fährt das System mit Schritt 319 fort und untersucht ein weiters Pixel. Ansonsten fährt das System mit Schritt 321 fort und berechnet die Schwelle für das bestimmte Pixel auf der Basis des Raumbereichs, den es abbildet. Wie oben erläutert, können zum Beispiel die Pixel-Schwellen auf Grundlage ihrer räumlichen Beziehungen innerhalb des Bild-Array-Sensors variiert werden.
  • Wie oben erwähnt, bezieht sich das andere Kriterium zur Erfassung eines Rücklichts auf die relative Helligkeit des Pixels im Verhältnis zu den Nachbar-Pixel. Somit berechnet in Schritt 322 das System den mittleren Grauwert der benachbarten Pixel. Wenn in Schritt 323 ermittelt wird, dass der Pixel-Grauwert des durch die Linse 103 abgebildeten Pixels n% größer ist als der mittlere Grauwert der benachbarten Pixel, fährt das System mit Schritt 324 fort und fügt das Pixel dem Rücklicht-Verzeichnis für zukünftige Frames zur Bezugnahme hinzu. Ansonsten geht das System zu Schritt 319 und zum nächsten Pixel. In den Schritten 325 und 326 ermittelt das System, ob das erfasste rote Licht ein Rücklicht oder eine Reflektor ist, wie oben erläutert. Wenn ermittelt wird, dass das Licht ein Reflektor ist, fährt das System mit Schritt 327 fort und geht zum nächsten Pixel. Ansonsten werden die Scheinwerfer in Schritt 328 abgeblendet.
  • Das Flussdiagramm zur Verarbeitung der Scheinwerfer ist in 8 dargestellt. Eine Scheinwerfer-Erfassung ist ähnlich der Erfassung von Rücklichtern. Der hauptsächliche Unterschied liegt darin, dass nur die Linse 104 benutzt wird. Wie oben erwähnt, ist die Pixel-Integrations-Zeit kürzer und die ADC-Parameter sind derart, dass das Bild nur sehr helle Objekte zeigt, wie Scheinwerfer. Die meisten Reflexionen weisen schwache Lichtquellen auf, die weit unter die Null-Schwelle des ADCs fallen. Somit werden Pixel mit der örtlichen Durchschnittsintensität der benachbarten Pixel verglichen. Räumliche Varianzen der Schwellen können derart gesetzt werden, dass der Mitte des Sichtfelds entsprechende Pixel empfindlicher sind und Pixel links vom Bild (Länder mit Linksverkehr) höhere Schwellen aufweisen. Diese Schwellen sollten jedoch wegen der relativ breiten Streuung der bei Scheinwerfern beobachteten Ausstrahlungsmuster räumlich nicht in demselben Grad wie die Schwellen für die Rücklichter variieren. Zusätzlich können, da der Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs relativ mit größerer Wahrscheinlichkeit einer vermehrten Blendung ausgesetzt ist, die Scheinwerfer im Verhältnis schneller gesteuert und gedimmt werden als in dem Fall, wenn ein Rücklicht eines in dieselbe Richtung fahrenden Fahrzeugs erfasst wird. Ähnlich wie bei der Rücklicht-Verarbeitung kann eine Schaltungs-Hysterese hinzugefügt werden, um ein wiederholtes Ein/Aus der Scheinwerfer zu verhindern.
  • Zusätzliche Bedenken bei der Scheinwerfer-Erfassung entstehen aus der raschen Abnahme der Entfernung zwischen entgegenkommenden Fahrzeugen, was besonders kritisch wird, wenn ein entgegenkommendes Fahrzeug plötzlich in das Sichtfeld des gesteuerten Fahrzeugs kommt, zum Beispiel beim Abbiegen oder einer ähnlichen Situation. Aus diesem Grund wird ein zusätzliches Flag verwendet, damit das Fahrzeug sofort die hellen Scheinwerfer abblendet und jede Verifizierung übergeht, wenn sich die Lichtquelle über einer bestimmten absoluten hohen Helligkeits-Schwelle befindet.
  • Die hauptsächliche Störlichtquelle, die eine Erfassung der Scheinwerfer verkompliziert, stammt aus hoch angebrachten Lichtquellen, wie Straßenlampen und elektrisch beleuchteten Straßenschildern. Ein Verfahren zum Beseitigen derartiger Störlichtquellen ist, ihre Bewegung zu analysieren. Insbesondere alle hoch angebrachten Straßenlampen bewegen sich in dem Bild vertikal nach oben, wenn sich das gesteuerte Fahrzeug bewegt. Ein Analysieren dieser Bewegung liefert ein wirksames Verfahren, einige Straßenlampen zu erfassen. Unerfreulicherweise erscheinen entfernte Straßenlampen als fast im gleichen Höhenwinkel wie ferne Scheinwerfer und die Rate des vertikalen Anstiegs in dem Bild wird nicht groß, bis die Straßenlampe näher da ist. Wie oben erläutert, wird jedoch die Straßenbeleuchtung durch Wechselstrom gesteuert und einer Intensitätsmodulation von 120 Hz ausgesetzt. Von einer Gleichstromquelle betriebene Scheinwerfer zeigen diese Charakteristik nicht. Somit kann der Bild-Array-Sensor 106 eine kleine Anzahl von Pixel benutzen, um mehrere schnelle, aufeinander folgende Ablesungen in einem Fenster zu machen. Wenn das Fenster klein genug ist, kann das Fenster mehrere hundert Frames pro Sekunde lesen. Wenn die Lichtquelle in dem Bild identifiziert ist, werden mehrere Frames mit einer Rate von 240 Hz oder höher ausgelesen. Diese Ablesungen werden dann analysiert, um die Intensitätsmodulation zu erfassen. Ist eine Modulation vorhanden, stammt die Lichtquelle von einer Wechselstromquelle und kann ignoriert werden. Alternativ kann eine Photodiode in Verbindung mit einem Tiefpassfilter verwendet werden, um das Verhältnis von Wechselstrom-moduliertem Licht in dem Bild mit dem nicht-modulierten Licht zu vergleichen. Wenn ein signifikanter Teil der Lichtquelle Wechselstrom-moduliert ist, wird angenommen, dass die in dem Bild vorhandene Lichtquelle von einem Wechselstrom-Licht stammt. Ansonsten wird angenommen, dass die Lichtquelle von einer Gleichstromquelle stammt.
  • Das Flussdiagramm zur Verarbeitung der Scheinwerfer ist in 8 dargestellt. Anfangs stellt das System in Schritt 329 fest, ob sich das Pixel innerhalb des Scheinwerfer-Fensters befindet (das heißt, der Teil, den der Bild-Array-Sensor 106 für durch die Linse 104 abgebildete Licht-Arrays reserviert hat). Wenn nicht, fährt das System mit Schritt 330 fort und untersucht das nächste Pixel. Ansonsten untersucht das System das Pixel in Schritt 331, um zu ermitteln, ob das Pixel mit 120 Hz moduliert ist, wie oben erläutert. Wenn dem so ist, wird angenommen, dass die Lichtquelle eine Straßenlampe ist, und das System fährt somit in Schritt 330 mit dem nächsten Pixel fort. Ist das Pixel nicht einer Intensitätsmodulation von 120 Hz ausgesetzt, berechnet das System dann den mittleren Grauwert benachbarter Pixel in Schritt 332. In Schritt 333 ermittelt das System die Schwelle für das bestimmte Pixel auf Grundlage des Raumbereichs, den es abbildet. Das System vergleicht als nächstes in Schritt 334 den Grauwert des Pixels mit einer absoluten hohen Schwelle, um zum Beispiel zu ermitteln, ob entgegenkommende Fahrzeuge plötzlich in das Sichtfeld des gesteuerten Fahrzeugs kommen. Wenn dem so ist, fährt das System mit Schritt 335 fort und setzt ein Flag, um sofortiges Abblenden zu veranlassen. Ansonsten fährt das System mit Schritt 336 fort und ermittelt, ob der Grauwert des Pixel n% größer ist als der Durchschnitt der benachbarten Pixel. Wenn nicht, kehrt das System zu Schritt 330 zurück und untersucht das nächste Pixel. Ansonsten fährt das System mit Schritt 337 fort und fügt das Pixel dem Scheinwerfer-Verzeichnis für zukünftige Frames zur Bezugnahme hinzu.
  • Wie oben erläutert, untersucht das System Lichtquellen wie oben erwähnt in den Schritten 338 und 339, um zu ermitteln, ob die Lichtquelle eine Straßenlampe ist. Wenn das System ermittelt, dass die Lichtquelle keine Straßenlampe ist, fährt das System mit Schritt 340 fort und setzt ein Flag, um zu veranlassen, dass die Scheinwerfer 206 abgeblendet werden. Wenn das System ermittelt, dass die Lichtquelle eine Straßenlampe ist, fährt das System mit Schritt 341 fort und geht zum nächsten Pixel. Herkömmliche Fahrzeuglampen-Systeme weisen die Option auf, dass die Fernlichter entweder an oder aus sind. Die vorliegende Erfindung kann leicht zur Verwendung mit einem Scheinwerfer-System angepasst werden, bei welchem die Fernlichter zum Variieren der Helligkeit aktiviert werden können, die auf der Entfernung anderer Fahrzeuge in dem Sichtfeld basiert. In einem derartigen Ausführungsbeispiel kann die Helligkeit der Scheinwerfer durch verschiedene Techniken variiert werden, einschließlich einem Modulieren der relativen Einschaltdauer des Scheinwerfers, um den gesamten Helligkeitsgrad zu verringern oder zu erhöhen.
  • Scheinwerfer mit variabler Intensität führen auch zu besserer Störfilterung. Insbesonders wenn eine Lichtquelle erfasst wird, welche veranlasst, dass die Helligkeit der gesteuerten Scheinwerfer der Fahrzeuge verringert wird, können andere Bilder erfasst werden, um zu ermitteln, ob die Intensität dieser anderen Lichtquellen um einen ähnlichen Betrag abnimmt. Wenn dem so ist, kann das System ermitteln, dass die Lichtquelle eine Reflexion von den Scheinwerfern des Fahrzeugs ist. Eine derartige Information kann als Rückmeldung verwendet werden, um ein relativ wirksames Mittel zum Beseitigen von Störlicht vorzusehen, das von Reflexionen der Scheinwerfer des Steuerungs-Fahrzeugs verursacht wird. In einem derartigen Ausführungsbeispiel würde die oben erläuterte Helligkeits-Schwelle nicht verwendet werden. Genauer gesagt, die Helligkeit des hellsten Scheinwerfers und Rücklichts in den Bildern wird verwendet, um die Helligkeit der Scheinwerfer des gesteuerten Fahrzeugs zu ermitteln.
  • Je heller der Scheinwerfer oder das Rücklicht in den Bildern sind, um so gedimmter sind die gesteuerten Scheinwerfer.
  • Offensichtlich sind viele Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der obigen Ausführungen möglich. Somit sollte offensichtlich sein, dass innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche die Erfindung auf andere Art angewendet werden kann, als speziell oben erläutert wurde.

Claims (26)

  1. Steuerungssystem zum Steuern von Scheinwerfern eines gesteuerten Fahrzeugs, mit einem Bild-Array-Sensor (106), der eingerichtet ist, Bilder der Umgebung vor dem gesteuerten Fahrzeug aufzunehmen, und einem Verarbeitungssystem (204, 205) zum Verarbeiten der von dem Bild-Array-Sensor (106) erhaltenen Bilder, und zum Steuern der Scheinwerfer (206) des gesteuerten Fahrzeugs auf Grundlage der Verarbeitung, wobei das Steuerungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verarbeitungssystem (204, 205) eine Empfindlichkeit des Steuerungssystem auf in den erhaltenen Bildern erfasste Lichtquellen als eine Funktion des gegenwärtigen Zustands der Scheinwerfer auswählt.
  2. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Bild-Array-Sensor (106) eine variable Empfindlichkeit aufweist, und wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) die Empfindlichkeit des Steuerungssystems wählt, in dem es die Empfindlichkeit des Bild-Array-Sensors (106) variiert.
  3. Steuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Scheinwerfer Fernlicht-Scheinwerfer sind, und wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) eine erste Empfindlichkeit wählt, wenn die Fernlicht-Scheinwerfer im Wesentlichen an sind, und eine zweite unter schiedliche Empfindlichkeit wählt, wenn die Fernlicht-Scheinwerfer im Wesentlichen aus sind.
  4. Steuerungssystem gemäß Anspruch 3, wobei die erste Empfindlichkeit geringer als die zweite Empfindlichkeit ist.
  5. Steuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Ausgabe des Bild-Array-Sensors (106) von einem Analog-zu-Digital-Konverter (202) digitalisiert wird, und die Empfindlichkeit des Bild-Array-Sensors (106) durch Anpassen der Parameter des Analog-zu-Digital-Konverters (202) variiert wird.
  6. Steuerungssystem gemäß Anspruch 5, wobei der Analog-zu-Digital-Konverter (202) in derselben Halbleiter-Vorrichtung enthalten ist wie der Bild-Array-Sensor (106).
  7. Steuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Integrationszeit des Bild-Array-Sensors (106) variabel ist, und die Empfindlichkeit des Bild-Array-Sensors (106) durch Variieren der Integrationszeit verändert wird.
  8. Steuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Empfindlichkeit des Bild-Array-Sensors (106) variiert wird, indem die Verstärkung des Bild-Array-Sensors (106) verändert wird.
  9. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) Lichtquellen in den erhaltenen Bildern identifiziert, die Helligkeit der Lichtquellen in den erhaltenen Bildern ermittelt, und die Helligkeit der Lichtquellen mit einer variablen Schwelle vergleicht, und wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) die Empfindlichkeit des Steuerungssystem durch Variieren der variablen Schwelle auswählt.
  10. Steuerungssystem gemäß Anspruch 9, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) die Position einer Lichtquelle in den erhaltenen Bildern ermittelt, und wobei die variable Schwelle auch eine Funktion der Position der Lichtquelle in den erhaltenen Bildern ist.
  11. Steuerungssystem gemäß Anspruch 10, wobei die variable Schwelle aus einer Nachschlagetabelle ermittelt wird.
  12. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, das ferner ein optisches System (103, 104) aufweist, welches die Umgebung vor dem gesteuerten Fahrzeug auf dem Bild-Array-Sensor (106) abbildet.
  13. Steuerungssystem gemäß Anspruch 12, wobei der Bild-Array-Sensor (106) eine Vielzahl von Pixel umfasst, wobei eine Teilmenge davon ein Teilfenster definiert, und wobei die Position des Teilfensters in dem Bild-Array-Sensor (106) ausgewählt wird, um Änderungen der Position eines optischen Systems (103, 104) relativ zu dem Bild-Array-Sensor (106) auszugleichen.
  14. Steuerungssystem gemäß Anspruch 12, wobei das optische System zwei oder mehr Linsen (103, 104) umfasst, die jeweils konfiguriert sind, Objekte, die Licht in verschiedenen vorbestimmten spektralen Bändern ausstrahlen, auf verschiedene Teile des Bild-Array-Sensors (106) abzubilden.
  15. Steuerungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die Linsen (103, 104) ausgebildet sind, Lichtquellen, die rotes Licht ausstrahlen, von Lichtquellen, die weißes Licht ausstrahlen, zu unterscheiden.
  16. Steuerungssystem gemäß Anspruch 12, wobei das optische System (103, 104) ausgebildet ist, Lichtquellen, die rotes Licht ausstrahlen, von Lichtquellen, die weißes Licht ausstrahlen, zu unterscheiden.
  17. Steuerungssystem gemäß Anspruch 16, wobei das optische System (103, 104) ferner ausgebildet ist, von den Lichtquellen ausgestrahltes Infrarotlicht nicht abzubilden, um dadurch den Unterschied zwischen den rotes Licht ausstrahlenden Lichtquellen und den weißes Licht ausstrahlenden Lichtquellen zu erhöhen.
  18. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Scheinwerfer stufenlos einstellbare Scheinwerfer sind, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) Lichtquellen in den erhaltenen Bildern identifiziert und den Helligkeitsgrad der stufenlos einstellbaren Scheinwerfer auswählt.
  19. Steuerungssystem gemäß Anspruch 18, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) die Helligkeit einer Lichtquelle in den erhaltenen Bildern ermittelt, und den Helligkeitsgrad der stufenlos einstellbaren Scheinwerfer als eine Funktion der Helligkeit der Lichtquelle in den erhaltenen Bildern auswählt.
  20. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) Lichtquellen in den erhaltenen Bildern identifiziert und erfasst, ob zumindest eine Lichtquelle von einer Wechselstromquelle betrieben wird.
  21. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) ein erstes Bild mit einer ersten Empfindlichkeit und zumindest ein zusätzliches Bild mit einer, von der ersten Empfindlichkeit verschiedenen, zweiten Empfindlichkeit erlangt.
  22. Steuerungssystem gemäß Anspruch 21, wobei die erste und zweite Empfindlichkeit als eine Funktion des gegenwärtigen Zustands der Scheinwerfer ausgewählt werden.
  23. Steuerungssystem gemäß Anspruch 21, wobei die erste Empfindlichkeit geringer als die zweite Empfindlichkeit ist.
  24. Steuerungssystem gemäß Anspruch 21, wobei die Scheinwerfer Fernlicht-Scheinwerfer sind, und wobei die erste Empfindlichkeit höher ist, wenn die Fernlicht-Scheinwerfer im Wesentlichen aus sind, als wenn die Fernlicht-Scheinwerfer im Wesentlichen an sind, und die zweite Empfindlichkeit höher ist, wenn die Fernlicht-Scheinwerfer aus sind, als wenn die Fernlicht-Scheinwerfer an sind.
  25. Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungssystem (204, 205) ferner Lichtquellen in den erhaltenen Bildern identifiziert, die Helligkeit einer Lichtquelle in den erhaltenen Bildern ermittelt, die Helligkeit der Lichtquelle mit einer Schwelle vergleicht, wenn sich die Helligkeit der Lichtquelle unterhalb der Schwelle befindet, das Vorhandensein der Lichtquelle dadurch verifiziert, indem es eine Anzahl zusätzlicher Bilder erlangt und verarbeitet, bevor es ein an die Scheinwerfer geliefertes Steuerungssignal ändert, und, wenn sich die Helligkeit der Lichtquelle oberhalb der Schwelle befindet, unmittelbar ein Steuerungssignal erzeugt und an zumindest einen äußeren Scheinwerfer liefert, um die Helligkeit des von den Scheinwerfern ausgestrahlten Lichts zu verringern.
  26. Steuerungssystem gemäß Anspruch 25, wobei die Anzahl der zusätzlichen Bilder eine Funnktion der Helligkeit der Lichtquelle darstellt.
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