CN103158505B - 检测驾驶者眩光的装置和方法及阻挡眩光的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时检测眩光是否影响驾驶者的驾驶能力的技术。该技术更具体的是：检测驾驶者图像的面部区域和眼部区域，以及面部区域中直射阳光入射到的区域，然后在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响驾驶者的驾驶能力，以检测直射阳光的入射方向，然后通过阻挡装置在光入射的方向自动阻挡直射阳光。

Description

检测驾驶者眩光的装置和方法及阻挡眩光的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并且要求于2011年12月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0133158号的优先权，其公开内容整体地并入本文以作参考。
技术领域
本发明涉及一种用于检测驾驶者眩光的装置和方法以及使用该装置阻挡眩光的系统和方法。
背景技术
当直射的太阳光在驾驶者驾驶车辆时与其眼睛直接接触时，驾驶者受眩光会变得目眩，妨碍驾驶安全。作为解决方案，一些制造商在车辆内置入智能窗、电动遮阳板等以保护驾驶者免遭眩光。
智能窗是一种通过对其中嵌入有特殊薄膜的夹层玻璃人工施加力量来主动控制可见光传输的装置。在对夹层玻璃提供了这种力量后，玻璃的光传输特性受到影响从而给驾驶者提供一种透射光防护。
电动遮阳板是一种通过借助于开关操作而移动车辆中的防护罩来阻止直射阳光从车辆的前面或侧面入射的装置。然而，由于这些设备的操作是由驾驶者手工操作的，因此驾驶者仍然需要让他或她的眼睛离开路面以恰当地调节遮阳板满足他或她的喜好，因此会影响驾驶安全。
发明内容
因此，本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，同时完整地保持通过现有技术实现的优点。
更具体地，本发明提供一种用于检测驾驶者是否受眩光的装置和方法。具体而言，本发明用作说明的实施方式检测驾驶者图像的面部和眼部区域，检测在面部区域中直射阳光入射到的区域，并且在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响到了驾驶者的驾驶能力。
在一些实施方式中，本发明提供一种检测入射的直射阳光的方向然后在光入射的方向上阻止直射阳光的系统和方法。
在本发明的一个方面，提供一种用于检测驾驶者眩光的装置，包括：图像拍摄器，所述图像拍摄器拍摄驾驶者的面部图像；眼部区域检测器，所述眼部区域检测器检测由图像拍摄器拍摄的驾驶者面部图像的眼部区域；面部区域检测器，所述面部区域检测器检测由图像拍摄器拍摄的驾驶者面部图像的面部区域；入射区域检测器，所述入射区域检测器检测在由面部区域检测器检测到的面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)；和眩光检测器，所述眩光检测器在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响到了驾驶者的驾驶能力。
在本发明的另一方面，提供一种检测驾驶者眩光的方法，包括：通过图像拍摄器拍摄驾驶者的面部图像；通过眼部区域检测器检测驾驶者面部图像的眼部区域；通过面部区域检测器检测驾驶者面部图像的面部区域；通过入射区域检测器检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)；以及在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时通过眩光检测器确定眩光是否影响到了驾驶者的驾驶能力。
在本发明的另一方面，提供一种用于阻挡眩光的装置，包括：眩光检测器，所述眩光检测器检测驾驶者面部图像的面部区域和眼部区域，检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)，并在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响到了驾驶者的驾驶能力；入射区域形状识别器，所述入射区域形状识别器识别由眩光检测器检测到的入射区域的形状；入射方向检测器，所述入射方向检测器基于由入射区域形状识别器识别出的入射区域的形状和由眩光检测器检测到的面部区域检测入射方向；以及阻挡装置驱动器，所述阻挡装置驱动器配置为调节和操作阻挡装置，以阻挡来自被入射方向检测器检测到的入射方向的直射阳光。
在本发明的另一个方面，提供一种阻挡眩光的方法，包括：通过眩光检测器检测驾驶者面部图像的面部区域和眼部区域，检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)，并在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响到驾驶者的驾驶能力；通过入射区域形状识别器识别入射区域的形状；通过入射方向检测器，基于识别出的入射区域的形状和检测到的面部区域来检测入射方向；以及通过阻挡装置驱动器阻挡来自检测到的入射方向的直射阳光。
附图说明
通过以下详细说明结合附图，本发明的以上和其他目的、特征及优点将会更加清楚，其中：
图1是根据本发明示例性实施方式的用于检测驾驶者眩光的装置的配置图；
图2A到2D是示出根据本发明示例性实施方式的眩光检测结果的示例图；
图3是根据本发明示例性实施方式的入射区域检测器的详细配置图；
图4是根据本发明示例性实施方式的用于阻挡眩光的系统的配置图；
图5是根据本发明示例性实施方式的入射方向检测器的详细配置图；
图6A到6C是根据本发明示例性实施方式的由用于阻挡眩光的系统所检测到的入射方向的示例图；
图7是根据本发明示例性实施方式的用于检测驾驶者眩光的方法的流程图；并且
图8是根据本发明示例性实施方式的用于阻挡驾驶者眩光的方法的流程图。
附图中各元件的符号
图1
11：图像拍摄器 12：眼部区域检测器
13：面部区域检测器 14：入射区域检测器
15：眩光检测器
图3
141：区域二值化部 142：区域分类部
143：入射区域检测部
图4
10：眩光检测器 20：入射区域形状识别器
30：入射方向检测器 40：阻挡装置驱动器
图5
31：边界线近似部 32：斜率确定部
图7
701：拍摄驾驶者的面部图像
702：检测驾驶者面部图像的眼部区域
703：检测驾驶者面部图像的面部区域
704：检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)
705：当入射区域与眼部区域重叠时确定眩光对驾驶者产生问题
图8
801：检测驾驶者面部图像的面部区域和眼部区域，检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)，并在入射区域与眼部区域重叠时确定眩光对驾驶者产生问题
802：识别入射区域的形状
803：将识别出的入射区域的形状与面部区域之间的边界线近似成直线，然后基于直线的斜率检测入射方向
804：驱动阻挡装置以便阻挡来自检测到的入射方向的直射阳光
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、燃烧(combustion)、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。
此外，本发明的控制逻辑可以具体化为在计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质，其包含处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，以便计算机可读介质以分布式的方式，例如，通过远程信息处理服务器或控制器区域网(CAN)，来进行存储和执行。
图1是根据本发明示例性实施方式的用于检测驾驶者眩光的装置的配置图。如图1所示，根据本发明示例性实施方式的用于检测驾驶者眩光的装置10，是一种安装在车内以检测眩光是否因阳光直射进驾驶者的眼睛而影响他们的驾驶能力的装置，其包括图像拍摄器11、眼部区域检测器12、面部区域检测器13、入射区域检测器14、和眩光检测器15。
描述每个元件，图像拍摄器11拍摄驾驶者的面部图像，例如，其是一个安装在车内的电荷耦合器件(CCD)照相机。拍摄的面部图像为，例如在图2A中示出的。
眼部区域检测器12检测由图像拍摄器11拍摄的驾驶者面部图像的眼部区域。检测到的眼部区域在图2B中示出。面部区域检测器13检测由图像拍摄器11拍摄的驾驶者面部图像的面部区域。检测到的面部区域在图2B中示出。
入射区域检测器14检测由面部区域检测器13检测到的面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)。检测到的入射区域在图2C中示出。
眩光检测器15确定由入射区域检测器14检测到的入射区域是否与由眼部区域检测器12检测到的眼部区域重叠，以在入射区域与眼部区域重叠时确定眩光发生，并在入射区域未与眼部区域重叠时确定不发生眩光，如图2D所示。
本发明的示例性实施方式可以不包括图像拍摄器11并与驾驶者状态监控(DSM)系统互操作，由此捕获驾驶者的面部图像。此外，根据本发明示例性实施方式的眼部区域检测器12和面部区域检测器13是已知技术，其可通过单个检测模块实现。
在下文中，将参照图3更详细地描述入射区域检测器14。如图3所示，根据本发明的示例性实施方式的入射区域检测器14包括区域二值化部141、区域分类部142和入射区域检测部143。
首先，区域二值化部141执行对由面部区域检测器13检测到的面部区域应用预定阈值的二值化处理，以将面部区域表示为黑或白。即，区域二值化部141在面部区域内各像素的亮度超过给定阈值时将面部区域表示为白，而在其亮度不超过给定阈值时将面部区域表示为黑。
在这种情况下，阈值不是固定值，而是相应于图像拍摄器11的曝光值的一个值。即，图像内的面部区域的亮度分布基于图像拍摄器11的曝光值而变化。此外，在一些实施方式中优选将阈值设定为与曝光值相对应。
区域分类部142将区域二值化部141二值化后的面部区域分类成黑色区域和白色区域。在这种情况下，区域分类部142可以通过X-Y投射机制或标记机制进行区域分类。入射区域检测器143检测由区域分类部142分类出的白色区域作为入射区域。
图4是根据本发明的示例性实施方式使用驾驶者眩光检测来阻挡眩光的系统的配置图。如图4所示，根据本发明的示例性实施方式使用驾驶者眩光检测来阻挡眩光的系统包括用于检测眩光的装置10、入射区域形状识别器20、入射方向检测器30和阻挡装置驱动器40。
用于检测眩光是否影响驾驶者的驾驶能力的装置10的各个元件由前述方案进行描述。
入射区域形状识别器20识别由入射区域检测器14检测到的入射区域的形状。在这种情况下，入射区域形状识别器20可通过X-Y投射机制、标记机制、面部区域亮度值分布分析机制等来识别入射区域形状。
入射区域检测器30将由入射区域形状识别器20识别出的形状与由面部区域检测器13检测到的面部区域之间的边界线近似成直线，然后基于直线的斜率检测入射方向。
阻挡装置驱动器40调节和操作类如智能窗、电动遮阳板等用于阻挡直射阳光的装置，以便阻挡从入射方向检测器30所检测到的方向入射的直射阳光。在这种情况下，阻挡装置驱动器40还可以仅在图像拍摄器11的曝光值不超过参考值时驱动用于阻挡直射阳光的装置，由此在眩光影响到驾驶者的驾驶能力时提供自动的阳光阻挡装置。
此外，阻挡装置驱动器40可在由入射区域检测器14检测到的入射区域包括由面部区域检测器13检测到的面部区域的大部分(例如，95％或更多)时不驱动用于阻挡直射阳光的装置。该特征有效防止由于背光现象引起的错误，该现象将直射阳光引入图像拍摄器11中。
此外，阻挡装置驱动器40可配置为在面部区域的各像素的亮度值的散布不超过参考值时不驱动用于阻挡直射阳光的装置。这是为了区分前光和背光，前光表示光直接投射到物体面部的状态，背光不直接投射到物体的面部。
在下文中，将参照图5更详细地描述入射方向检测器30。如图5所示，根据本发明示例性实施方式的入射方向检测器30包括边界线近似部31和斜率确定部32。首先，边界线近似部31将由入射区域形状识别器20识别出的形状与由面部区域检测器13检测到的面部区域之间的边界线近似成直线。
图6A到6C示出了各种类型的近似得到的边界线。斜率确定部32计算直线斜率以确定直射阳光的入射方向，其中直线是由边界线近似部31近似得到的结果。
图6A示出直射阳光从侧面入射的状态，例如当直线斜率满足垂直范围时(例如80°到110°)。
图6B示出直射阳光从前面入射的状态，例如当直线斜率满足水平范围时(例如170°到190°)。
图6C示出直射阳光从前面和侧面入射的状态，例如当直线斜率不对应于图6A的情况或图6B的情况时。
图7是根据本发明示例性实施方式的用于检测驾驶者眩光的方法的流程图。
首先，图像拍摄器11拍摄驾驶者的面部图像(701)。接着，眼部区域检测器12检测驾驶者面部图像的眼部区域(702)。然后，面部区域检测器13检测驾驶者面部图像的面部区域(703)并且入射区域检测器14检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)(704)。结果，当眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时，眩光检测器15确定眩光是否影响驾驶者的驾驶能力(705)。
图8是根据本发明示例性实施方式的用于检测驾驶者眩光的方法的流程图。首先，用于检测眩光的装置10检测驾驶者面部图像的面部区域和眼部区域，并检测面部区域中直射阳光入射到的区域(以下称为入射区域)，以在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响驾驶者的驾驶能力(801)。结果，入射区域形状检测器20识别入射区域的形状(802)，并且入射方向检测器30将识别出的入射区域的形状和面部区域之间的边界线近似成直线，然后基于直线的斜率检测入射方向(803)。接着，阻挡装置驱动器40调节和操作阻挡装置以便阻挡来自检测到的入射方向的直射阳光(804)。
在这种情况下，阻挡装置驱动器40还可以仅在图像拍摄器11的曝光值不超过给定参考值时驱动用于阻挡直射阳光的装置，由此在眩光影响到驾驶者的驾驶能力时提供一种自动的阳光阻挡装置。
此外，阻挡装置驱动器40可以在由入射区域检测器14检测到的入射区域包括由面部区域检测器13检测到的面部区域的大部分(例如95％或更多)时不驱动用于阻挡直射阳光的装置。该特征有效防止由于背光现象引起的错误，该现象将直射阳光引入图像拍摄器11中。
本发明的示例性实施方式有利地自动检测驾驶者图像的面部区域和眼部区域，检测面部区域中直射阳光入射到的区域，并在眼部区域包含在直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响驾驶者的驾驶能力，从而检测直射阳光的光入射方向，然后在光入射的方向上阻挡直射阳光，因此使得驾驶者安全驾驶。
尽管处于示例说明性目的已经描述了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应该理解，在不偏离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加和替换是可行的。

Claims (14)

1.一种阻挡眩光的系统，包括：
眩光检测器，配置为检测驾驶者面部图像的面部区域和眼部区域，检测在所述面部区域中直射阳光入射到的区域，即入射区域，确定所述入射区域是否与所述眼部区域重叠，并在所述入射区域与所述眼部区域重叠时确定眩光对所述驾驶者产生问题；
入射区域形状识别器，配置为识别由所述眩光检测器检测到的入射区域的形状；
入射方向检测器，配置为基于由所述入射区域形状识别器识别出的入射区域的形状和由所述眩光检测器检测到的面部区域来检测入射方向；和
阻挡装置驱动器，配置为调节和操作阻挡装置以阻挡来自被所述入射方向检测器检测到的入射方向的直射阳光，
其中所述入射方向检测器包括：
边界线近似部，配置为将由所述入射区域形状识别器识别出的形状和所述面部区域之间的边界线近似成直线；和
斜率确定部，配置为通过计算所述直线的斜率来确定所述直射阳光的入射方向，其中所述直线是通过所述边界线近似部近似得到的结果。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述斜率确定部在所述直线的斜率满足垂直范围时将所述入射方向确定为侧向入射，在所述直线的斜率满足水平范围时将所述入射方向确定为前方入射，并在其他情况下将所述入射方向确定为侧向和前方入射。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述眩光检测器包括：
图像拍摄器，配置为拍摄驾驶者的面部图像；
眼部区域检测器，配置为检测由所述图像拍摄器拍摄的驾驶者面部图像的眼部区域；
面部区域检测器，配置为检测由所述图像拍摄器拍摄的驾驶者面部图像的面部区域；
入射区域检测器，配置为检测在由所述面部区域检测器检测到的面部区域中直射阳光入射到的区域，即入射区域；和
眩光检测器，配置为在所述眼部区域包含在所述直射阳光入射到的区域中时确定眩光是否影响所述驾驶者的驾驶能力。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述入射区域检测器包括：
区域二值化部，配置为对由所述面部区域检测器检测到的面部区域应用阈值，以将所述面部区域表示为黑或白；
区域分类部，配置为将由所述区域二值化部二值化后的面部区域分成黑色区域和白色区域；以及
入射区域检测部，配置为检测由所述区域分类部分类出的所述白色区域作为所述入射区域。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述区域二值化部在所述面部区域内各像素的亮度超过所述阈值时将所述面部区域表示为白色，并且在其亮度不超过所述阈值时将所述面部区域表示为黑色。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述阻挡装置驱动器在所述图像拍摄器的曝光值不超过第一参考值时驱动所述阻挡装置。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述阻挡装置驱动器在由所述入射区域检测器检测到的入射区域包括第二参考值以上的由所述面部区域检测器检测到的面部区域时不驱动所述阻挡装置。
8.一种阻挡眩光的方法，包括：
由眩光检测器检测驾驶者面部图像的面部区域和眼部区域；
由所述眩光检测器检测在所述面部区域中直射阳光入射到的区域，即入射区域；
由所述眩光检测器确定所述入射区域是否与所述眼部区域重叠，从而确定眩光是否影响到所述驾驶者的驾驶能力；
由入射区域形状识别器识别所述入射区域的形状；
由入射方向检测器基于识别出的入射区域的形状和检测到的面部区域检测入射方向；以及
由阻挡装置驱动器操作并调节阻挡装置，以阻挡来自检测到的入射方向的直射阳光，
其中所述检测入射方向的处理包括：
由边界线近似部将识别出的入射区域的形状和检测到的面部区域之间的边界线近似成直线；和
由斜率确定部通过计算所述直线的斜率来确定所述直射阳光的入射方向。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述检测入射方向的处理包括：
在所述直线的斜率满足垂直范围时，将所述入射方向确定为侧向入射；
在所述直线的斜率满足水平范围时，将所述入射方向确定为前方入射；和
在上述两种确定结果以外的情况下将所述入射方向确定为侧向和前方入射。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述确定眩光的处理包括：
由图像拍摄器拍摄驾驶者的面部图像；
由眼部区域检测器检测所述驾驶者面部图像的眼部区域；
由面部区域检测器检测所述驾驶者面部图像的面部区域；
由入射区域检测器检测在所述面部区域中直射阳光入射到的区域，即入射区域；以及
在所述眼部区域包含在所述直射阳光入射到的区域中时由眩光检测器确定眩光是否影响到所述驾驶者的驾驶能力。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述检测入射区域的处理包括：
由区域二值化部对检测到的面部区域应用阈值来将所述面部区域表示为黑色或白色；
由区域分类部将二值化后的面部区域分类成黑色区域和白色区域；以及
由入射区域检测部检测分类出的白色区域作为所述入射区域。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述二值化处理包括：
在所述面部区域内的各像素的亮度超过所述阈值时，将所述面部区域表示为白色；以及
在其亮度不超过所述阈值时，将所述面部区域表示为黑色。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述驱动阻挡装置的处理在所述图像拍摄器的曝光值不超过第一参考值时驱动所述阻挡装置。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述驱动阻挡装置的处理在由所述入射区域检测器检测到的入射区域包括第二参考值以上的由所述面部区域检测器检测到的面部区域时不驱动所述阻挡装置。
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