| 专利名称： | 一种汽车雨刷器自动启动系统和方法 | ||
| 专利名称(英文)： | A windshield wiper for automobile automatic starting system and method | ||
| 专利号： | CN201610056817.X | 申请时间： | 20160127 |
| 公开号： | CN105564379A | 公开时间： | 20160511 |
| 申请人： | 大连楼兰科技股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 116023 辽宁省大连市高新技术产业园区汇贤园7号11层 | ||
| 发明人： | 田雨农; 高鹏飞; 周秀田; 于维双; 陆振波 | ||
| 分类号： | B60S1/08 | 主分类号： | B60S1/08 |
| 代理机构： | 沈阳科苑专利商标代理有限公司 21002 | 代理人： | 许宗富 |
| 摘要： | 本发明涉及一种汽车雨刷器自动启动系统，摄像头连接控制模块，采集前挡风玻璃外侧雨滴信息，发送到图像处理系统；图像处理系统连接湿度传感器，对湿度传感器进行触发；湿度传感器连接运算放大器的输入端，采集湿度信号，发送到运算放大器进行处理；运算放大器的输出端连接单片机，将处理后的湿度信号发送到单片机进行控制；单片机连接雨刷器，对雨刷器进行控制。本发明利用视觉处理技术检测汽车前挡风玻璃上的雨滴及玻璃的通透度，能够准确的判断车外雨水信息，有效的矫正视觉系统的误差，从而更准确的控制雨刷器，并且利用视觉处理系统和湿度传感器检测系统共同作用判断汽车雨刷器启动，更为准确的控制雨刷器。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to a windshield wiper for automobile automatic start-up system, the cameras are connected with the control module, the outer side of the front windshield rain collected information, is sent to the Image processing system; Image processing system is connected with a humidity sensor, the humidity sensor to trigger; humidity sensor are connected with the input terminal of the operational amplifier, collecting the humidity signal, processing is sent to the operational amplifier; the output terminal of the operational amplifier is connected with a single-chip, the humidity of the processed signal is transmitted to the single chip microcomputer for control; SCM is connected with the wiper, the wiper to control. This invention utilizes visual processing technology detecting the automobile on the front windshield of the raindrop and glass transmission, can accurately judge the outside rainwater information, effectively correct the error of the visual system, thus more accurate control of the wiper, and the use of the vision processing system and humidity sensor detection system judges starting automobile windshield wiper common role, more accurate control of the wiper. | ||
1.一种汽车雨刷器自动启动系统，其特征在于：摄像头连接控制模块，采集前 挡风玻璃外侧雨滴信息，发送到图像处理系统；图像处理系统连接湿度传感器， 对湿度传感器进行触发； 湿度传感器连接运算放大器的输入端，采集湿度信号，发送到运算放大器 进行处理；运算放大器的输出端连接单片机，将处理后的湿度信号发送到单片 机进行控制； 单片机连接雨刷器，对雨刷器进行控制。
2.根据权利要求1所述的汽车雨刷器自动启动系统，其特征在于：所述湿度传 感器设置于前挡风玻璃外侧。
3.根据权利要求1所述的汽车雨刷器自动启动系统，其特征在于：所述摄像头 设置于前挡风玻璃内侧。
4.一种汽车雨刷器自动启动方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：摄像头开启，实时采集当前前挡风玻璃外侧雨滴斑点图像； 步骤2：如果图像处理系统检测到车外雨滴斑点信息，则触发湿度传感器启 动； 步骤3：判断车外湿度值是否大于湿度阈值，如果是，则开启雨刷器，否则， 不开启雨刷器。
5.根据权利要求4所述的汽车雨刷器自动启动方法，其特征在于：所述图像处 理系统检测车外雨滴斑点信息包括以下过程： 步骤1：摄像头采集雨滴斑点图像输入图像处理系统； 步骤2：采集到的彩色图像进行灰度值转化，将彩色图像变为灰度值图像； 步骤3：对灰度图像进行边缘检测； 步骤4：对边缘检测图像进行斑点检测； 步骤5：最后计算斑点的像素面积，用来判断雨滴的大小。
1.一种汽车雨刷器自动启动系统，其特征在于：摄像头连接控制模块，采集前 挡风玻璃外侧雨滴信息，发送到图像处理系统；图像处理系统连接湿度传感器， 对湿度传感器进行触发； 湿度传感器连接运算放大器的输入端，采集湿度信号，发送到运算放大器 进行处理；运算放大器的输出端连接单片机，将处理后的湿度信号发送到单片 机进行控制； 单片机连接雨刷器，对雨刷器进行控制。
2.根据权利要求1所述的汽车雨刷器自动启动系统，其特征在于：所述湿度传 感器设置于前挡风玻璃外侧。
3.根据权利要求1所述的汽车雨刷器自动启动系统，其特征在于：所述摄像头 设置于前挡风玻璃内侧。
4.一种汽车雨刷器自动启动方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：摄像头开启，实时采集当前前挡风玻璃外侧雨滴斑点图像； 步骤2：如果图像处理系统检测到车外雨滴斑点信息，则触发湿度传感器启 动； 步骤3：判断车外湿度值是否大于湿度阈值，如果是，则开启雨刷器，否则， 不开启雨刷器。
5.根据权利要求4所述的汽车雨刷器自动启动方法，其特征在于：所述图像处 理系统检测车外雨滴斑点信息包括以下过程： 步骤1：摄像头采集雨滴斑点图像输入图像处理系统； 步骤2：采集到的彩色图像进行灰度值转化，将彩色图像变为灰度值图像； 步骤3：对灰度图像进行边缘检测； 步骤4：对边缘检测图像进行斑点检测； 步骤5：最后计算斑点的像素面积，用来判断雨滴的大小。
翻译：技术领域
本发明涉及智能汽车领域，具体地说是一种汽车雨刷器自动启动系统和方 法。
背景技术
近年，国内外部分中高档轿车开始配置自动雨刷传感器，采用激光斑多点 探测窗上雨滴数来控制雨刷的启动。由于光斑很小，有效探测占空比更小，空 档太大，漏测十分严重加上相邻光斑间距过大，只能测光斑处有无雨滴，不能 测雨滴大小，也测不到细小雨滴和雾雨滴。而后者恰因数量大、占窗面积大， 对雨窗能见度影响更严重。因此，这种测控方法势必带来很大测控误差，也是 造成实际使用中雨刷控制不准、不稳、甚至偶有误操作的根本原因。
现有的雨刷器自动控制系统是根据湿度传感器或者能见度传感器控制雨刷 器，对车外的雨水大小以及对雨刷器的控制很不稳定。本技术是通过视觉检测 的办法来确定车外车窗的雨的大小，配合湿度传感器工作，能精准的正确的控 制雨刷器。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种汽车雨刷器根据车外环境自动启动 的系统和方法，解决了现有雨刷器自动启动系统检测误差大，控制不准、不稳、 甚至偶有误操作的问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种汽车雨刷器自动启动系统，摄像头连接控制模块，采集前挡风玻璃外 侧雨滴信息，发送到图像处理系统；图像处理系统连接湿度传感器，对湿度传 感器进行触发；
湿度传感器连接运算放大器的输入端，采集湿度信号，发送到运算放大器 进行处理；运算放大器的输出端连接单片机，将处理后的湿度信号发送到单片 机进行控制；
单片机连接雨刷器，对雨刷器进行控制。
所述湿度传感器设置于前挡风玻璃外侧。
所述摄像头设置于前挡风玻璃内侧。
一种汽车雨刷器自动启动方法，包括以下步骤：
步骤1：摄像头开启，实时采集当前前挡风玻璃外侧雨滴斑点图像；
步骤2：如果图像处理系统检测到车外雨滴斑点信息，则触发湿度传感器启 动；
步骤3：判断车外湿度值是否大于湿度阈值，如果是，则开启雨刷器，否则， 不开启雨刷器。湿度阈值设置湿度范围在80％至95％之间。
所述图像处理系统检测车外雨滴斑点信息包括以下过程：摄像头采集雨滴 斑点图像输入图像处理系统；首先对图像进行灰度值转化，有彩色图像变为灰 度值图像；再对灰度图像进行边缘检测；然后对边缘检测图像进行斑点检测， 利用高斯梯度模板计算图像中各点的梯度向量，将图像中各点的梯度向量与其 邻域内各点的梯度向量进行内积能量运算，获得图像的内积能量图，利用一组 大小不同的圆计算图像中各点的特征能量，并构造三维特征能量空间，在三维 特征能量空间中确定极大值点，利用极大值点之间的位置关系去除不对应图像 中斑状特征的极大值点；将三维极大值点对应为图像中斑状特征的位置与尺寸 信息并输出结果；最后计算斑点的像素面积，用来判断雨滴的大小。
在雨刷器开启状态，图像处理系统根据当前车外雨滴斑点像素面积大小信 息，判断雨滴大小，来调整雨刷器摆动频率。
本发明具有以下有益效果及优点：
1、本发明利用视觉处理技术检测汽车前挡风玻璃上的雨滴及玻璃的通透 度，能够准确的判断车外雨水信息。
2、本发明利用湿度传感器检测汽车外部湿度信息，可以有效的矫正视觉系 统的误差，从而更准确的控制雨刷器。
3、本发明利用视觉处理系统和湿度传感器检测系统共同作用判断汽车雨刷 器启动，更为准确的控制雨刷器。
附图说明
图1是本发明的电路连接图；
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的电路连接示意图。视觉处理模块检测雨水信息，连 接湿度传感器模块，通过运算放大器连接到单片机处理模块，从而控制汽车雨 刷器的启动和关闭。
图像处理系统通过置于车内特定位置的摄像头采集汽车前挡风玻璃的雨雨 滴斑点信息。所述图像处理系统包括软件处理算法和硬件系统平台。摄像头位 于汽车内部，且与前挡风玻璃成90°角，距离为250mm到500mm。雨水较小 时视觉处理模块通过检测雨滴斑点(Blob)，通过二值化，边缘提取等处理方 法检测雨滴。雨水过大时通过前挡风玻璃的通透度识别来确定雨刷器的开启。
所述湿度传感器连接运算放大器“+”端，且与单片机模块共用5V供电。 运算放大器的输出端连接单片机模块的“A/D”转换端。如果湿度传感器接收外 部湿度信号超过设定的阈值，会通过单片机模块控制雨刷器的开启与关闭。湿 度传感器置于汽车前挡风玻璃外侧。湿度传感器检测外界环境湿度与视觉处理 模块共同作用控制汽车雨刷器。
如图2所示为本发明的方法流程图。利用图像处理系统和湿度传感器共同 作用启动汽车雨刷器。当图像处理系统启动时，实时监测汽车前挡风那玻璃的 雨滴斑点信息。如果这时检测雨滴斑点信息，则会启动湿度传感器模块检测外 界环境的湿度信息，用来验证图像处理系统判断的准确性，如果外界环境湿度 高于设定好的湿度阈值，则启动雨刷器。直到图像处理系统检测不到雨水信息， 则停止雨刷器。
斑点检测其实就是图像与某一个二维函数进行卷及运算，实际就是求取图 像与这一函数的相似性。所以图像与高斯拉普拉斯函数的卷积实际就是求取图 像与高斯拉普拉斯函数的相似性。当图像中的斑点尺寸与与高斯拉普拉斯函数 的形状趋近一致时，图像的拉普拉斯响应达到最大。拉普拉斯函数可以用来检 测图像中局部极值点，但是它对噪声敏感，所以先对图像f(x,y)进行高斯低通 滤波，进行卷积(L(x,y；σ)＝f(x,y)G(x,y；σ))，目的是为了降低噪声干扰，对应 的图像拉普拉斯图像为▽2＝а2L/аx2+а2L/аy2，则有▽2[(G(x,y)*f(x,y)]＝ ▽2[(G(x,y)]*f(x,y)。利用拉普拉卷积L(x,y；σ)＝f(x,y)G(x,y；σ)，目的是为了 降低噪声干扰，对应的图像拉普拉斯图像为▽2＝а2L/аx2+а2L/аy2，则有▽ 2[(G(x,y)*f(x,y)]＝▽2[(G(x,y)]*f(x,y)。利用拉普拉斯算子检测图像f(x,y) 的斑点，对于二维高斯函数：G(x；y；σ)＝1/2πσ2*exp[(-x2+y2)/2σ2]。
在雨刷器开启状态，根据摄像头镜头焦距、安装距离、摄像头CCD尺寸、 摄像头分辨率，通过图像处理系统可以获取当前车外雨滴斑点面积大小信息， 来调整雨刷器摆动频率。如果雨滴斑点面积小于80mm2，则雨刷器慢速挡摆动； 如果雨滴斑点面积大于80mm2，则雨刷器快速档摆动。
