CN102233858A - 用于检测车辆座椅中乘员的存在情况的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于检测车辆座椅中乘员的存在情况的方法。对来自红外相机的连续图像进行分析，以检测乘员及运动的热特性。如果车辆驾驶员已经离开车辆、车辆被停用、检测到乘员并且车辆舱室内的温度比预期温度高或低，则通过移动电话或遥控钥匙向驾驶员发出报告。

Description

用于检测车辆座椅中乘员的存在情况的方法
技术领域
本公开总体上涉及一种用于检测车辆座椅中乘员的存在情况的方法以及对这样的检测作出的响应，例如，提供关于乘员的存在情况的警报，基于所述乘员的基本特征(nature)作出响应。
背景技术
车辆内乘员的存在情况及基本特征的检测被期望用于多种用途，这些用途包括：确保所有的乘员均被锁止的安全带(latched seat belt)约束；由被动约束系统基于乘员的外形尺寸/重量提供适当的输出；向车辆的前一乘员提供乘员被留在车辆(可能是加热的车辆)中的信号。
已经提出了热成像(thermal imaging)来检测车辆的乘员。然而，当乘员被毯子、帽子、太阳镜等部分遮挡或完全遮挡时，乘员的检测是令人混淆的。
发明内容
为了解决至少一个问题，通过以下步骤来检测车辆中乘员的存在情况：捕获车辆座椅的热图像；对表征乘员的热图像(包括热分布和热运动)进行处理；当至少基于热分布和热运动检测到乘员时报告给电子装置。所述电子装置是移动电话和/或遥控钥匙。在一个实施例中，确定车辆的驾驶员是否已经离开车辆，所述报告给电子装置的步骤进一步基于这样的检测进行。在另一实施例中，所述报告给电子装置的步骤进一步基于车辆内的温度超过阈值温度进行。在一些实施例中，以固定的时间间隔进行捕获及处理热图像的步骤，而相机和处理器在所述固定的时间间隔之间暂停，以节约能量。
在一个实施例中，确定车辆是否被启动以及与乘员位于其上的座椅相关联的安全带是否锁止。如果座椅上有乘员、安全带未被锁止且车辆被启动，则激活驾驶员警报。所述驾驶员警报包括警告灯和/或听得见的警告信号。可基于例如点火开关接通、发动机或电动机(用于推进)旋转、点火启动来确定车辆是否被启动。
一些实施例的一种优点在于，更容易辨别有生命的物体，这使得算法更加简单。另外，在此所描述的实施例需要较低的图像分辨率，这降低了微处理器的成本和计算强度。此外，一种乘员存在检测系统能够用于检测车内温度以确定是否车里有被遗留的孩子或其他乘员。
附图说明
图1示出了具有安装在顶部的相机的车辆；
图2是根据本公开的实施例的车辆的示意图；
图3A至图3C和图4是示出根据本公开的实施例的算法的流程图。
具体实施方式
如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的实施例的各种特征可与在一个或多个其他附图中示出的特征结合，以产生未被明确示出和描述的替代实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型会被期望用于具体应用或实施。本领域的普通技术人员可实现与本公开一致的相似的应用或实施，例如，组件以与在附图中的实施例中示出的顺序略微不同的顺序布置的应用或实施。本领域的普通技术人员将认识到的是，本公开的教导可应用于其他应用或实施。
在图1中示出了车辆10。在车辆10的前部，一个座椅12是可见的。在一些实施例中，重量传感器14设置在车辆10上，以检测座椅12上的乘员的重量。从图1中的视图来看，在车辆10的后部，仅有一个座椅16是可见的。在一些实施例中，座椅16是设置有供两个或三个乘客用的安全带的长座椅(bench seat)。在其他实施例中，座椅16是单人座椅，另一单人座椅(在图1中不可见)与座椅16并排设置。儿童座椅18被放到座椅16上，并由后座安全带/带扣20拴系。可选地或另外地，儿童座椅18通过设置在儿童座椅18的后部的一组带(未示出)被拴系到座椅16，所述带结合到座椅16上的固定器(未示出)。座椅16上有人类乘员15。在一些实施例中，除感测到人类乘员之外，还可检测到其他生物，例如，狗。在这样的情况下，宠物主人会感激于其被警告宠物被暴露在不安全环境的情况。
红外相机22安装在车辆10的顶部。在其他实施例中，多个红外相机被设置在车辆中。在其他实施例中，红外相机22安装在车辆10中的不同位置。在图1示出的实施例中，红外相机22位于中央，以在前排座椅的头枕之间观察后排座椅。
在图1中还示出了门传感器24，门传感器24指示车门26是否打开。在图1中，门26和传感器24设置在乘客侧。车辆10的所有门均可设置有传感器24，以检测门的状态。
结合到车辆10的外部的还有发射器/接收器/定位器28。发射器/接收器/定位器28可将信号提供给与车辆相关联的遥控钥匙30并从遥控钥匙30接收信号。来自遥控钥匙30的信号可使车门锁定/解锁。提供给遥控钥匙30的信号可指示有车辆乘员被留在车上。发射器/接收器/定位器28与遥控钥匙30进行通信，以确定遥控钥匙30的位置。此外，当遥控钥匙30在车辆10内时，允许通过按钮控制来起动车辆。发射器、接收器和定位器的功能在图1中以单一整体式(部件28)示出。可选地，所述功能可被分离在多个单元中。在其他实施例中，多个发射器/接收器/定位器28单元被设置在车辆10上的多个位置，以提供期望的功能，例如，进行三角测量(triangulate)以准确地确定遥控钥匙的位置的能力。在此使用了术语“遥控钥匙”。然而，该术语是指与车辆相关联的远程控制装置，而不考虑该装置是否具有钥匙。
在图2中以示意图的形式示出了车辆10。车辆10包括发动机32和变速箱34。车辆的驾驶员通过点火开关36来传达起动或停止操作的请求。电子控制单元(ECU)40电连接到发动机32、变速箱34以及点火开关36。来自安全带带扣传感器21、重量传感器14、门传感器24、红外相机22以及发射器/接收器/定位器28的信号被提供到ECU 40。在ECU 40与发射器/接收器/定位器28之间提供双向通信。在一些实施例中，舱室温度传感器42被设置在舱室内，来自传感器42的信号被传送到ECU 40。在一个实施例中，舱室温度传感器42被相机22取代。在图2中，遥控钥匙30位于车辆10上。遥控钥匙30与发射器/接收器/定位器28进行无线通信。ECU 40与驾驶员显示器44之间的双向通信允许信息(例如，车速、发动机转速、发动机故障和油位)显示以及驾驶员输入(例如，重设旅程表)。具体地讲，驾驶员显示器44可设置有指示乘员存在情况以及乘员位于其上的座椅的安全带状态的乘员状态警报。该警报可以是图形警报、文本警报或者音频警报。车辆10的驾驶员可携带车载移动电话46。根据本公开的实施例，在乘员被留在车上并且舱室温度超过阈值温度的情况下，ECU 40可在驾驶员已经离开车辆10之后通过移动电话46来警告驾驶员。该警报可以是仅使移动电话蜂鸣或振动的警报、利用预先录制的消息来指示所述问题的电话呼叫、文本消息、电子邮件或引起驾驶员注意的任何其他合适的警报。遥控钥匙30和车辆10之间的通信距离是有限的。然而，这样的距离正在增加，以给遥控钥匙30提供附加功能。相比之下，移动电话没有这样的限制。然而，移动电话46和车辆10都必须位于有网络覆盖的位置，以允许通信。此外，车辆10必须设置有与移动电话网络通信的服务。此外，如果移动电话的数量没有被事先提供给ECU 40，则ECU40无法向移动电话报告。
表示本公开的实施例的流程图始于图3中的框100。控制进行到框102，在框102中，命令红外相机拍摄座椅(或多个座椅)的图像。单个相机可覆盖多排或者可存在多个相机，一个相机供每个座椅使用或者一个相机供每排座椅使用，在这种情况下，命令每个相机拍摄座椅的图像。在一些实施例中，瞬间拍摄多幅图像，例如，一秒钟拍摄十幅图像。控制进行到框104，在框104中，对图像进行处理，以检测乘员和/或乘员状态。关于图4更加详细地讨论图像处理。控制进行到框106，在框106中，将乘员状态报告给车辆约束系统。在一些实施例中，安全带的锁止/未锁止状态也在框106中被传送给车辆约束系统。乘员的状态可包括乘员就座的座椅的安全带是否锁止以及乘员的外形尺寸或重量。可基于估计的乘员的尺寸/重量来设置被动约束系统(即，安全气囊)的配置强度(deployment strength)。在框110中，将关于乘员安全带未被锁止的警报以听得见或看得见的形式提供给车辆驾驶员。控制进行到框112，在框112中确定点火开关是否接通。如果点火开关接通，则控制返回到框102。之前系紧安全带的人在车辆运行期间可能会变成未系紧安全带的人。框112中的否定结果使控制进行到框114，在框114中确定车辆的驾驶员是否已经离开车辆。这可基于座椅中的重量传感器、与驾驶员座椅有关的热成像、驾驶员车门是否已被打开随后又被关闭或者遥控钥匙是在车内还是在车外进行。可使用这些方法的组合来提供更高的确定性。
控制进行到框116，在框116中，进入休眠模式预定时间段X。注意到，在进入框116时点火开关断开。为了避免电池耗尽，周期性地执行后续操作。在流程图中毫无疑问的是，当未被用于拍摄热图像时，相机关闭，在预定时间过去之后，命令相机打开。控制进行到框118，在框118中，捕获后排座椅位置的热图像或一连串图像。可选地，还可采集前排乘客座椅的图像。例如，残疾乘客或老年乘客可选择留在车中，而驾驶员供差遣。由于乘客的行走能力可能是有限的，因此，在一些实施例中，提供关于前排乘客座椅的警报也可能是有用的。控制进行到框120，在框120中，对热图像进行处理，以检测一个或多个乘员。在判定框122中，当没有乘员时，算法终止于框124，如果检测到一个或多个乘员，则控制进行到框126。在框126中，将计数器n设为0。控制进行到框128，在框128中，检测车舱的环境温度。可通过舱室内的温度传感器来确定车舱的环境温度。可选地，可通过未被乘客遮挡的座椅表面的热图像来推导该温度。控制进行到框130，在框130中，将测得的或推导出的舱室温度与阈值温度进行比较。当舱室温度高于阈值温度时，控制进行到框132，在框132中，通过遥控钥匙或移动电话将该情况报告给“最近的”车辆驾驶员。对于框130中的否定结果，控制进行到框134，在框134中，给计数器一个增量。控制进行到判定框136，在框136中，确定计数器是否已经超过最大循环次数z。即，校验程序最多执行z次。如果在执行z次之后舱室温度没有超过阈值温度，则认为舱室温度不太可能会上升到阈值温度和/或程序暂停以确保电池没有耗尽。对于框136中的肯定结果，程序终止于框124。对于框136中的否定结果，控制进行到框138，在框138中，程序暂停预定时间Y。在暂停时间过去之后，控制进行到框128，以确定舱室温度。
在类似的实施例中，将舱室温度与下限阈值温度进行比较，以防止体温过低。当舱室温度低于下限阈值温度时，命令向驾驶员进行报告。
在示出了本公开的实施例的图4中的流程图中更加详细地示出了乘员检测方法。算法始于框150并继续进行到框152，在框152中，捕获与座椅相关联的一连串热图像。如上所述，单个相机可用于为多个座椅采集图像或者可设置多个相机。图像序列指的是在连续的时间捕获的图像。针对关注的多个座椅位置执行关于确定座椅是否被占用的步骤。在一些实施例中，不对驾驶员座椅和/或乘客的前排座椅进行分析。在其他实施例中，对所有的座椅都进行分析。在框154中，将相机中的热图像数据提供给处理器。处理器可存在于相机、ECU 40中或者可以是单独的处理器。在框156中，处理器确定热特性(thermal signature)是否指示乘员存在。所有的物体均发出辐射，而波长分布取决于该物体的温度。另外，总的辐射强度通常随着温度的增加而增加。在大多数情况下，在有生命的物体所期望的温度范围内的辐射能够与背景辐射分离开。然而，在一些情况下，座椅可能会达到使得座椅是否被占用的检测结果变混淆的温度。对于框156中的否定结果，将被检测的座椅确定为未被占用。对于框156中的肯定结果，控制进行到判定框158，在框158中，应用模式识别来确定热图像是否指示个人。例如，通常通过对热图像的模式进行分析来定位两只眼睛。期望眼睛之间的距离在狭小的范围内。如果被识别为眼睛的特征落入这一狭小的范围内，则将其确定为乘员。即，框158中的肯定结果使控制进行到框164。在一些情况下，由于眼睛被太阳镜或报纸遮挡或者由于面部倾斜或转动某一角度，因此通过模式识别无法检测到眼睛。然而，不考虑框158中的否定结果，处于适当温度的物体仍然可能是乘员。因此，框158中的否定结果进行到判定框160，在框160中，对其中一个座椅位置处的连续图像进行分析，以确定正常的人体运动。即使是睡着的个人由于呼吸而进行的轻微运动。这可通过分析相当快速地拍摄的一连串的图像来检测。对于框160中的肯定结果，视为已经检测到乘员(框164)。如果没有可辨别的运动，则没有检测到乘员(框162)。
如上所述，可使用检测系统来检测宠物，尤其是狗。针对狗的特征例如温度分布、图像特征(例如，眼睛或鼻子)可被用于确定宠物的存在。
尽管已经详细描述了最佳实施方式，但是熟悉本领域的技术人员将认识到在权利要求范围内的各种替代设计和实施例。在一个或多个实施例已被描述为提供优点或者在一个或多个期望特性方面优于其他实施例和/或优于背景技术的情况下，本领域的普通技术人员将认识到可在各种特征中进行折衷，以实现期望的系统属性，这可取决于具体应用或实施。这些属性包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、易装配性等。例如，会期望具有扩展的一组相机和/或发射器/接收器/定位器，以提供对座椅占用情况、遥控钥匙的位置以及向/从遥控钥匙的通信的准确的确定。这样的装置就精度而言的最佳数量可能会与就成本而言的最佳数量相冲突。根据应用，可选择适当的折衷。被描述为在一个或多个特性方面预期比其他实施例差的实施例不在权利要求所述的本公开的范围之外。

Claims (10)

1.一种用于检测车辆座椅中乘员的存在情况的方法，所述方法包括以下步骤：
捕获座椅的热图像；
对表征乘员的热图像进行处理，其中，所述表征包括热分布和热运动；
当至少基于热分布和热运动检测到乘员时报告给电子装置。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述电子装置是车辆约束系统，所述方法还包括以下步骤：
检测车辆是否被启动，其中，车辆启动包括车辆点火启动、车辆发动机旋转和车辆变速箱处于前进挡或倒挡中的至少一种；
确定与乘员位于其上的座椅相关联的安全带是否锁止；
响应于得到满足的三个条件来激活驾驶员警报，所述三个条件是座椅上有乘员、安全带未被锁止以及车辆被启动，其中，所述驾驶员警报是警告灯和听得见的警告信号中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述电子装置是移动电话和遥控钥匙中的至少一种，所述方法还包括以下步骤：
检测车辆驾驶员是否已经离开车辆，其中，所述报告给电子装置的步骤进一步基于对驾驶员已经离开车辆的检测进行。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述报告给电子装置的步骤进一步基于车辆内的温度超过上阈值温度和车辆内的温度低于下阈值温度中的一种情况进行。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述报告给电子装置的步骤进一步基于重复所述捕获热图像的步骤以及所述对热图像进行处理的步骤并确定至少一个乘员在车辆中进行。
6.如权利要求5所述的方法，其中，以固定的时间间隔重复执行所述捕获热图像的步骤以及所述对热图像进行处理的步骤，所述方法还包括以下步骤：
在固定的时间间隔之间停用用于捕获热图像的装置并暂停热图像处理。
7.如权利要求3所述的方法，其中，对驾驶员离开车辆的检测基于对驾驶员座椅上的乘员感测和驾驶员车门被打开随后被关闭中的至少一种进行。
8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
基于所述热图像来估计乘员的尺寸分类；
至少基于估计的尺寸分类来设置与座椅相关联的被动约束系统的配置强度。
9.一种用于检测车辆中乘员的存在情况的方法，所述方法包括以下步骤：
捕获车辆座椅的一连串热图像；
对表征乘员的热图像进行处理，其中，所述表征至少包括热分布和热运动；
当基于所述表征检测到乘员并且车辆处于点火开关断开模式时，将警报发送到远程电子装置。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述远程电子装置是移动电话，所述警报包括电话呼叫、文本消息、电子邮件、听得见的警报、振动警报和照明警报中的至少一种。
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