DE102011084552A1 - Mobile device e.g. smart phone, for recognition of vigilance of driver of motor car, has camera integrated into device, which monitors and evaluates eyelid closing and iris activity to determine vigilance of person and outputs warning - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die bevorzugt in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann und den Vigilanzzustand einer Person, insbesondere des Fahrers des Kraftfahrzeuges, überprüft. Da Müdigkeit am Steuer bzw. der so genannte Sekundenschlaf ein enormes Unfallrisiko bieten, ist es ein Bestreben den Fahrer bei zunehmender Müdigkeit zu warnen. Ein solches System ist vor allem deshalb sinnvoll, da die subjektive Einschätzung des eigenen Vigilanzzustandes oftmals deutlich besser ausfällt, als dies eigentlich der Fall ist.The present invention relates to a device which can preferably be used in motor vehicles and checks the vigilance state of a person, in particular the driver of the motor vehicle. Since tiredness at the wheel or the so-called microsleep offer a huge accident risk, it is an effort to warn the driver with increasing fatigue. Such a system is particularly useful because the subjective assessment of one's own vigilance condition is often much better than it actually is.
In der Druckschrift
Die
Die Systeme zum Erkennen des Vigilanzzustandes des Fahrers nach dem Stand der Technik weisen jedoch einige Nachteile auf. Einerseits müssen diese Systeme fest in einem Kraftfahrzeug verbaut werden, ohne deren Akzeptanz durch ästhetische Störung des Fahrers zu verlieren. Dies wird beispielsweise dadurch gelöst, dass die Kamera neben dem Projektor eines Head-Up Displays angebracht wird, so dass sie für den Fahrer unsichtbar ist. Jedoch wird dafür Bauraum benötigt, der in modernen Fahrzeugen sehr knapp ist. Andererseits dürfen solche Systeme nicht mit einem großen Aufpreis einhergehen, da sie ansonsten ebenfalls an Akzeptanz einbüßen. Jedoch wird für ein Erkennungssystem des Vigilanzzustandes zwingend eine Kamera benötigt, die den Fahrer filmt. Diese Kamera kann allerdings keine weiteren Aufgaben übernehmen, so dass sie ausschließlich für das Erkennungssystem verwendet werden kann. Somit wird eine preisgünstige Integration in das Fahrzeug erschwert und der Mehrpreis für den Einbau eines solchen Erkennungssystems erhöht.However, the prior art driver's vigilance detection systems have some disadvantages. On the one hand, these systems must be firmly installed in a motor vehicle without losing their acceptance by aesthetic disturbance of the driver. This is achieved, for example, by placing the camera next to the projector of a head-up display, so that it is invisible to the driver. However, this space is needed, which is very scarce in modern vehicles. On the other hand, such systems should not be accompanied by a large surcharge, otherwise they will also lose acceptance. However, for a recognition system of the vigilance condition, a camera is required to film the driver. However, this camera can not take on any other tasks, so it can only be used for the recognition system. Thus, a low-cost integration into the vehicle is made more difficult and increases the cost of installing such a detection system.
Bei Personen mit Zugriff auf mehrere Fahrzeuge ergibt sich zusätzlich das Problem, dass jedes dieser Fahrzeuge mit einem Erkennungssystem ausgestattet sein muss. Eine flexible, portable Lösung, wie sie beispielsweise für Navigationssysteme vorhanden ist, würde hier deutliche Verbesserungen bringen.For persons with access to several vehicles, the additional problem arises that each of these vehicles must be equipped with a recognition system. A flexible, portable solution, such as that for navigation systems, would bring significant improvements here.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft eine mobile Vorrichtung, die zum Erkennen des Vigilanzzustandes einer Person, insbesondere eines Fahrers eines Fahrzeuges eingerichtet ist. Dazu wird eine der Person zugewandte Kamera verwendet, die in die Vorrichtung integriert ist. Der Vigilanzzustand des Fahrers wird bestimmt, indem das von der Kamera aufgezeichnete Bild nach dem Augenpaar der zu überwachenden Person durchsucht wird. Sobald dieses aufgefunden wurde, kann die Lidschluss- und Irisaktivität der Augen überwacht und ausgewertet werden. Aus diesen Informationen kann schließlich der Vigilanzzustand abgeleitet werden.The device according to the invention relates to a mobile device that is set up to detect the vigilance state of a person, in particular a driver of a vehicle. For this purpose, a person facing camera is used, which is integrated into the device. The vigilance state of the driver is determined by searching the image recorded by the camera for the pair of eyes of the person to be monitored. Once this is found, the eyelid closure and iris activity of the eyes can be monitored and evaluated. From this information, finally, the vigilance state can be derived.
Da die Aufzeichnung der Augen keine große Schwierigkeit darstellt, kann auf eine aufwändige Kamera mit Einstellen von Blende und Belichtungszeit verzichtet und vielmehr ein einfacher, in die mobile Vorrichtung integrierter Kamerachip verwendet werden. Dieser Aufbau macht es möglich, das gesamte System mobil und flexibel auszugestalten. Außerdem muss keine zusätzliche Hardware im Fahrzeug verbaut werden, so dass jedes Fahrzeug leicht mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet werden kann. Durch die Verwendung bereits vorhandener Komponenten kann zusätzlich der Preis für ein solches System gesenkt werden.Since the recording of the eyes is not a great difficulty, it is possible to dispense with a complex camera with adjustment of aperture and exposure time, and rather a simple camera chip integrated in the mobile device can be used. This structure makes it possible to design the entire system mobile and flexible. In addition, no additional hardware in the vehicle must be installed so that each vehicle can be easily equipped with the device according to the invention. By using existing components, you can also reduce the price of such a system.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft auf einer mobilen Vorrichtung ab und setzt eine in die mobile Vorrichtung integrierte Kamera voraus. Somit kann die mobile Vorrichtung die Kameradaten auslesen und auf das Augenpaar der gefilmten Person finden. Sobald das Augenpaar gefunden wurde, wird die Lidschluss- und Irisaktivität überwacht und anhand dieser Daten festgestellt, ob der Fahrer zu müde ist, sein Fahrzeug sicher zu steuern. Sollte dies der Fall sein, wird eine Warnung ausgegeben.The method according to the invention runs on a mobile device and requires a camera integrated into the mobile device. Thus, the mobile device can read the camera data and find the pair of eyes of the filmed person. Once the pair of eyes are found, the eyelid closure and iris activity is monitored and this data is used to determine if the driver is too tired to safely control his vehicle. If this is the case, a warning is issued.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt an der Frontscheibe eines Fahrzeuges montiert. Auf diese Weise hat der Fahrer des Fahrzeuges die Vorrichtung ständig im Blick. Ebenso befindet sich der Fahrer im Aufnahmebereich der Kamera, so dass diese den Fahrer überwachen kann. Damit ist eine durchgängige und zuverlässige Überprüfung des Vigilanzzustandes möglich.Preferably, the device according to the invention is mounted directly on the windshield of a vehicle. In this way, the driver of the vehicle has the device constantly in view. Likewise, the driver is in the receiving area of the camera, so that they can monitor the driver. This enables a continuous and reliable check of the vigilance state.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Fahrer gewarnt wird, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung erkannt hat, dass er zu müde ist um das Fahrzeug weiterhin sicher zu steuern. Diese Aufgabe kann beispielsweise durch eine akustische und/oder optische Meldung gelöst werden. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn der Fahrer seinen eigenen Vigilanzzustand inkorrekt einschätzt.Furthermore, it is advantageous if the driver is warned when the device according to the invention has recognized that he is too tired to continue to control the vehicle safely. This task can be solved for example by an acoustic and / or visual message. This is especially advantageous if the driver incorrectly assesses his own Vigilanzzustand.
Außerdem kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt eine weitere Kamera verwendet werden. Diese ist von der zu überwachenden Person weg gerichtet und kann beispielsweise die vor der Vorrichtung liegende Straße aufnehmen. Damit werden die Voraussetzungen geschaffen, die erfindungsgemäße Vorrichtung für weitere Funktionen einzusetzen.In addition, in the device according to the invention preferably a further camera can be used. This is directed away from the person to be monitored and can record, for example, the road lying in front of the device. This creates the prerequisites for using the device according to the invention for further functions.
In bevorzugter Weise läuft das System zum Überwachen das Vigilanzzustandes im Hintergrund ab. Somit können weitere Aufgaben, wie beispielsweise die Navigation übernommen werden. Wenn eine weitere Kamera vorhanden ist, kann diese für zusätzliche Assistenzsysteme wie beispielsweise einen Spurhalteassistenten verwendet werden. Damit wird die Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich gesteigert.Preferably, the system for monitoring the vigilance state runs in the background. Thus, additional tasks, such as the navigation can be adopted. If there is another camera, it can be used for additional assistance systems such as a lane departure warning system. Thus, the possibility of using the device according to the invention is significantly increased.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die mobile Vorrichtung ein Smartphone ist. Ein Smartphone besitzt üblicherweise mindestens eine Kamera und verfügt meist über ausreichende Rechenleistung, um ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem ausführen zu können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Kauf und Einbau neuer Komponenten in das Fahrzeug entfällt, sondern der Fahrer stattdessen sein Smartphone verwenden kann. Alternativ kann statt des Smartphones auch ein Navigationsgerät oder ein Musikabspielgerät (z. B. ein mp3-Player) mit integrierter Kamera verwendet werden.Furthermore, it is advantageous if the mobile device is a smartphone. A smartphone usually has at least one camera and usually has sufficient computing power in order to be able to execute an assistance system according to the invention. This results in the advantage that the purchase and installation of new components in the vehicle is eliminated, but the driver can use his smartphone instead. Alternatively, a navigation device or a music player (eg an mp3 player) with integrated camera can be used instead of the smartphone.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Smartphone verwendet, das zwei integrierte Kameras aufweist. Die erste Kamera befindet sich auf der Vorderseite und die zweite Kamera auf der Rückseite des Smartphones. Über eine entsprechende Haltevorrichtung ist das Smartphone an der Frontscheibe des Fahrzeuges befestigt.In a preferred embodiment, a smartphone is used which has two integrated cameras. The first camera is on the front and the second camera is on the back of the smartphone. About a corresponding holding device, the smartphone is attached to the windshield of the vehicle.
Mit der ersten Kamera wird die erfindungsgemäße Überwachung des Vigilanzzustandes des Fahrers des Fahrzeuges realisiert. Der Ablauf dieser Überwachung ist in
Nachdem das System durch die Initialisierung einsatzbereit ist, werden im Schritt S2 die Augen der zu überwachenden Person, in der Regel die des Fahrers gesucht. Sobald diese gefunden wurden, beginnt die Überwachung der Lidschluss- und Irisaktivität (S3). Beide Aktivitäten sind charakteristisch für den Vigilanzzustand des Fahrers. Solange keine kritische Müdigkeit erkannt wurde (S4), wird die Überwachung fortgesetzt. Der Zustand des Fahrers unterliegt somit einer ständigen Überprüfung.After the system is ready for use by the initialization, the eyes of the person to be monitored, usually those of the driver are searched in step S2. Once these are found, monitoring of eyelid closure and iris activity begins (S3). Both activities are characteristic of the vigilance state of the driver. As long as no critical fatigue has been detected (S4), monitoring will continue. The condition of the driver is thus subject to constant inspection.
Wird im Schritt S4 jedoch festgestellt, dass der Fahrer zu müde ist, das Fahrzeug weiterhin sicher zu bedienen, so wird die Überwachung beendet und eine Warnung an den Fahrer ausgegeben (S5). Es liegt dann im Ermessen des Fahrers, auf diese Warnung zu angemessen reagieren.However, if it is determined in step S4 that the driver is too tired to continue operating the vehicle safely, the monitoring is terminated and a warning is issued to the driver (S5). It is then at the driver's discretion to respond adequately to this warning.
Der gesamte Algorithmus läuft im Hintergrund des auf dem Smartphone verwendeten Betriebssystems ab. Somit können parallel weitere Anwendungen ausgeführt werden. Mit der zweiten Kamera kann beispielsweise ein Spurhalteassistent arbeiten. Das Smartphone warnt dann einerseits den Fahrer, wenn er zu müde wird, andererseits weist es darauf hin, dass das Fahrzeug die Fahrspur zu verlassen droht. Ebenso ist die Realisierung eines Navigationssystems auf dem Smartphone möglich.The whole algorithm runs in the background of the operating system used on the smartphone. Thus, further applications can be carried out in parallel. For example, a lane departure warning assistant can work with the second camera. The smartphone then warns the driver on the one hand, if he gets too tired, on the other hand, it indicates that the vehicle threatens to leave the lane. Likewise, the realization of a navigation system on the smartphone is possible.
Dem Fahrer wird dadurch ermöglicht, die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammen mit einer Vielzahl von weiteren Assistenzfunktionen in beliebigen Fahrzeugen zu verwenden. Die Fahrzeuge hingegen müssen nicht mit weitren Komponenten ausgestattet werden, da das Smartphone sämtliche benötigte Hardware bereitstellt.The driver is thus enabled to use the device according to the invention together with a variety of other assistance functions in any vehicles. On the other hand, the vehicles do not have to be equipped with other components because the smartphone provides all the necessary hardware.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R230 | Request for early publication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20140318 |