CN105934699A - 检测人脸、特别是机动车司机脸的位置的方法、装置和带该装置的显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测人脸(2)的位置的装置(1)，具体是机动车辆司机的脸，其中所述装置包括：‑热传感器(4)，配置为用于确定从可能被人占据的目标区域(6)产生的热量，其是点(10)矩阵(8)的形式，所述矩阵(8)的每一个点(10)代表通过所述目标区域(6)的一部分产生的热量，‑处理器件，用于分析通过用于所述矩阵(8)的点(10)的物理量获取的值，以便检测至少一条调整信息(12)，所述至少一条调整信息代表所述目标区域(6)中所述脸(2)的位置的代表。本发明还涉及相应检测方法和显示器，特别是平视显示器，其提供为具有所述装置。

Description

检测人脸、特别是机动车司机脸的位置的方法、装置和带该装 置的显示器

本发明涉及用于检测人脸位置的系统和方法，特别是机动车辆司机的人脸，且涉及包括这种装置的显示器，特别是平视显示器(head-up display)。

如所知的，机动车辆可以配备有平视显示器系统。

这种平视系统如已知的包括影像产生装置，也称为成像器，其产生真实影像，且系统包括光学系统，用于在司机的视野中从该真实影像形成在车辆外部的虚拟影像。然而，已知的显示器具有的缺点是提供被投射影像的小观察角度，例如差不多3°。因此，重要的是投射的影像被正确地定位在司机的视野中，使得司机可以看到它。

进而，已知的是，车辆通常设置有司机位置调整器件，为司机赋予对其位置的更大范围的选择，特别是其垂直位置。

因此存在的风险是司机可能会选择舒适的位置，在该位置中他看不到被显示器投射的影像。

为了克服该问题，已经提出根据司机位置调整投射影像的位置。已知的方案是提出使用摄像头来获取司机影像。所述影像随后被处理，以确定司机头部的垂直位置。投射影像的位置因此被调整。

然而，这种方案是有缺点的。具体说，其要求优选使用红外光来照射司机。

本发明的目的是改善这种情况，且为此提出了用于检测人脸位置的装置，特别是机动车辆司机的脸，所述装置包括：

-热传感器，配置为用于确定从可能被人占据的目标区域产生的热量，其是点矩阵的形式，所述矩阵的每一个点代表通过所述目标区域一部分产生的热量，

-处理器件，用于分析通过用于所述矩阵的点的物理量获取的值，以便检测至少一条调整信息，所述调整信息代表所述目标区域中所述脸的位置。

由此，其不是所形成的场景的影像，而是简单的热映射。人脸的温度相对于围绕环境的温度是独特的，其是不同的。通过识别映射的最热区域，其由此可以从映射中所述区域的位置推断所需信息，即人脸的位置。这种解决方案免去了照亮场景的需要。

根据本发明的各种实施例，其可以是以下中单独的或组合的：

–所述矩阵包括限定了n×m个点的n行和m列，n和/或m严格地大于1和小于或等于128，

–n和/或m等于8或16，

–所述热传感器配置为对具有远红外波长的辐射敏感，

–所述热传感器配置为对具有2到22微米、优选是2到12微米之间波长的辐射敏感，

–所述传感器为热电堆，

–所述传感器包括透镜。

通过这种特征，尤其是具有这种限制数量点，清楚的是，与常规的视频信号(其影像可高达640×480个点以便成功地检测脸)相比，要使用的器件(具体是处理器件)有更多限制。

本发明还涉及显示器，具体是平视显示器，所述显示器配置为在被称为显示高度的给定高度处显示虚拟影像，所述显示器包括如上所述的用于检测的脸位置的装置。

根据本发明的各种实施例，其可以是以下中单独的或组合的：

–所述显示器包括用于改变所述显示高度的器件，

–所述处理器件配置为根据所述调整信息促动用于改变显示高度的所述器件，

–所述显示器包括用于传递光线的光学系统，所述光线用于显示所述虚拟影像，其中用于改变显示高度的所述器件包括所述光学系统的被称为可动部件的至少一个部件，

–所述可动部件为反射镜和/或半反射板，

–所述热传感器具有给定分辨率且所述处理器件配置为在确定所述调整值的步骤期间促动所述可动部件，以便增加所述分辨率，

–所述热传感器被定位且所述光学系统被配置使得所述光线遵循光学路径，该光学路径与通过所述传感器从所述人接收的辐射所遵循的轨迹不同，

–所述显示器包括光学元件，其用于改变所述光线所遵循的光学路径，同时使得通过所述传感器从所述人接收的辐射所遵循的轨迹保持不变，反过来也是如此

–所述光学元件是所述光学系统的部件，

–所述光学元件是所述可动光学部件，

–所述光学元件是二向色镜，

–显示器包括影像产生装置，其具体设置有一个或多个激光光源。

本发明还涉及用于检测人脸位置的方法，具体是机动车辆司机的脸，所述方法包括：

-步骤：确定可能被人占据的目标区域产生的热量，其形式是点矩阵，所述矩阵中的每一个点代表通过所述目标区域的一部分产生的热量，

-步骤：分析通过用于所述矩阵的点的物理量获取的值，以便检测至少一条调整信息，所述至少一条调整信息代表所述目标区域中所述脸的位置。

所述方法可以具体通过如上所述的检测装置实施。

通过参考附图在阅读如下描述是可更清楚地理解本发明的其他特征、细节和优点，其中：

-图1是设置有根据本发明的检测装置的平视显示器的第一例子的示意图；

-图2是设置有根据本发明检测装置的平视显示器的第二例子的示意图；

-图3是设置有根据本发明的检测装置的平视显示器的第三例子的示意图；

-图4是设置有根据本发明的检测装置的平视显示器的第四例子的示意图；

-图5是设置有根据本发明的检测装置的平视显示器的第五例子的示意图；

-图6是根据本发明的检测装置的另一使用的示意图。

如图1所示，本发明首先涉及装置1，以用于检测人脸2的位置，特别是机动车辆司机。

所述装置包括热传感器4，其配置为用于确定从可能被人占据的目标区域6产生的热量。其例如是考虑了人的尺寸和定位方面的可能差异的区域，具体是根据被车辆司机使用的情况下所述人就坐座椅的调整范围来确定。

所述热传感器使得以点(10)矩阵(8)的形式捕获的信息实质化，所述矩阵中的每一个点10代表通过所述目标区域6的一部分产生的热量。在这种情况下，可以看出矩阵的底部中心处的点是与所述区域6的最热部分对应的那些点。用户的脸2由此可以被认为处于区域的该部分中。换句话说，根据本发明，已经由此形成区域6的热映射(thermal map)。所需的信息因此被获得而不需要对该场景进行照射。

然而，与图1所述不同的是，所述装置不是必须包括用于所述矩阵的显示介质。其包括用于对通过用于所述矩阵8中的点10的物理量获取的值进行分析的处理器件就足够了。例如，所述传感器4将通过区域6的与所述矩阵8中给定点10对应的每一部分产生的热量相关的信息转换为电流形式，且其随后是对通过被执行的用于每一个点10的所述电流获取的值的分析，具体是被测量的各种值之间的比较的形式，以由此得到具有所需信息(即脸的位置)特征的矩阵中的点10。

在建立后者之后，所述处理器件随后可以检测至少一条信息12，其代表所述目标区域6中所述脸2的位置。所述信息在下文称为调整信息。实际上，如下所述，所述信息可以具体用于调整各种系统，对于该系统来说脸的位置是相关的信息。所述调整信息可以是模拟的或数字的。

如果在矩阵8中n为行数且m为列数，使得所述矩阵8包括n×m个点10，则n和/或m例如严格地大于1且小于或等于128。通过这些值，可以实现妥协，使得要使用的计算量最小化，同时具有足够的分辨率以允许期望的定位准确性。作为有利的例子，n和/或m等于8或16。所述矩阵可以因此具体具有64或256个点10。

所述热传感器4配置为例如对具有远红外波长的辐射敏感。其是代表脸的热量的辐射范围。更具体地，所述热传感器4配置为对具有2到22微米的波长、优选为2到12微米波长的辐射敏感。所述传感器4例如是热电堆。

所述传感器可以包括测量本体13和透镜14，其将入射辐射16传递到测量本体13。所述处理器件可以位于所述测量本体13中。

如图1到5所示，所述检测装置可以首先与显示器一起使用，具体是平视显示器，特别是用于车辆的。

本发明由此还涉及显示器，其配置为在给定高度处(称为显示高度)显示虚拟影像22，所述显示器包括用于检测如上所述的脸位置的装置1。

所述显示器例如包括影像产生装置18，其例如具体是液晶屏或使用激光光源的扫描影像产生器。其可以进一步包括用于传输光线21的光学系统，其用于越过风挡显示所述虚拟影像22。在该情况下所述光学系统包括半反射板20，且还被称为组合器(combiner)。

所述显示器进一步包括用于修改所述显示高度的器件24。其例如是通过显示器的所述光学系统的部件(称为可动部件)中之一而对用于传输所述影像的光线21的取向起作用的机械促动器。

控制装置的所述处理器件有利地配置为根据所述调整信息12来促动用于改变显示高度的所述器件24。在这方面，该情况下的所述显示器包括处理单元26。所述处理单元26配置为接收所述调整信息12和将其以促动信号28的形式传递到所述器件24，以用于改变影像高度。

所述可动光学部件例如是所述半反射板，可以使用用于改变所述显示高度的器件24来调整其取向。

如图2到5所示，在一替换实施例中，其还可以是反射镜30，其反射在影像产生装置18和半反射板20之间传输的光线。

根据图1和2的实施例，所述热传感器4被定位且所述光学系统被配置使得所述光线21遵循一光学路径，该光学路径与通过所述传感器从所述人接收的辐射16所遵循的轨迹不同。在图2中，所述传感器4位于所述半反射20的脚部。

根据图3到5的实施例，所述光线21和所述辐射16部分地遵循相同路径。换句话说，所述热传感器4定位为使得显示器的光学系统的该部件或其中一个部件用于将辐射16传递到所述传感器4。在该例子中，其是所述的半反射板20。

在图4和5中，所述显示器进一步包括光学元件34，其用于改变所述光线21所遵循的光学路径，同时使得通过所述传感器从所述人接收的辐射16所遵循的轨迹保持不变，或反过来也是如此。

在图4中，所述光学元件34是额外部件。在图5中，其是所述光学系统的其中一个部件，更具体地是可动光学部件30，其在该情况下可以是二向色镜。

如此，改善传感器分辨率，所述处理器件可以配置为在确定所述调整值的步骤期间促动所述运动部件20、30，以便增加所述分辨率。实际上，通过使用某种扫描效应，可获得几个矩阵8，每一个矩阵对应于可动部件20、30的给定位置。测量点的数量由此被倍增，而不需要更复杂的传感器。

替换地，可以通过使得所述传感器4本身或光学元件34可动而实现增加分辨率的相同结果。在图2的构造中，可看到被选择的构造可以实现使用相同促动器来使得所述半反射板20定向，例如用于将后者退回，和让所述传感器4定向，这是在考虑它们的接近程度的情况下进行的。

如图6所示，所述检测装置还可以用于空气调节系统(尤其是用于车辆的)。

所述系统由此包括所述传感器4和所述处理器件，在该情况下其由功能块34代表。其还包括连接到所述空气调节系统的部件38的处理单元36，所述空气调节系统的位置和/或取向取决于位于乘客车厢中的人2的高度位置，所述乘客车厢被所述空气调节系统进行空气调节。

本发明还涉及用于检测人脸2的位置的方法，具体是机动车辆司机的脸，这具体相应如上所述的检测装置的使用。

所述方法由此至少包括：

-步骤：确定可能被人占据的目标区域6产生的热量，其形式是点(10)矩阵(8)，所述矩阵8中的每一个点10代表通过所述目标区域6的一部分产生的热量，

-步骤：分析通过用于所述矩阵的点的物理量获取的值，以便检测至少一条调整信息，所述调整信息代表所述目标区域中所述脸的位置。

Claims (15)

1.一种用于检测人脸(2)的位置的装置(1)，尤其是机动车辆司机的脸，所述装置包括：

-热传感器(4)，配置为用于确定从可能被人占据的目标区域(6)产生的热量，其是点(10)矩阵(8)的形式，所述矩阵(8)中的每一个点(10)代表通过所述目标区域(6)的一部分产生的热量，

-处理器件，用于分析通过用于所述矩阵(8)的点(10)的物理量获取的值，以便检测至少一条调整信息(12)，所述至少一条调整信息代表所述目标区域(6)中所述脸(2)的位置。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述矩阵(8)包括n行和m列，限定n×m个点(10)，n和/或m严格地大于1且小于或等于128。

3.如权利要求2所述的装置，其中n和/或m等于8或16。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述热传感器(4)配置为对具有远红外波长的辐射敏感。

5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述热传感器(4)配置为对具有2到22微米、优选2到12微米波长的辐射敏感。

6.如前述任意权利要求所述的装置，其中传感器(4)是热电堆。

7.一种显示器，特别是平视显示器，所述显示器配置为在被称为显示高度的给定高度处显示虚拟影像(22)，所述显示器包括如前述权利要求中任一项所述的用于检测脸的位置的装置(1)。

8.如权利要求7所述的显示器，包括用于改变所述显示高度的器件(24)。

9.如权利要求8所述的显示器，其中所述处理器件配置为根据所述调整信息(12)促动所述器件(24)，以用于改变显示高度。

10.如权利要求8或9所述的显示器，包括用于传递光线(21)的光学系统，所述光线用于显示所述虚拟影像(22)，其中用于改变显示高度的所述器件(24)包括所述光学系统的被称为可动部件的至少一个部件。

11.如权利要求10所述的显示器，其中所述可动部件是反射镜(30)和/或半反射板(20)。

12.如权利要求10或11所述的显示器，其中所述热传感器(4)具有给定分辨率且所述处理器件配置为在确定所述调整值的步骤期间促动所述可动部件(20、30)，以便增加所述分辨率。

13.如权利要求10到12中任一项所述的显示器，其中热传感器(4)被定位且所述光学系统配置为使得所述光线(21)遵循一光学路径，所述光学路径与通过所述传感器从所述人接收的辐射(16)所遵循的轨迹不同。

14.如权利要求10到12中任一项所述的显示器，包括光学元件(34)，该光学元件用于改变所述光线(21)所遵循的光学路径，同时将通过所述传感器从所述人接收的辐射(16)所遵循的轨迹保持不变。

15.一种用于检测人脸(2)的位置的方法，尤其是机动车辆司机的脸，所述方法包括：

-步骤：确定从可能被人占据的目标区域(6)产生的热量，其是点(10)矩阵(8)的形式，所述矩阵(8)中的每一个点(10)代表通过所述目标区域(6)的一部分产生的热量，

-步骤：分析通过用于所述矩阵(8)的点(10)的物理量获取的值，以便检测至少一条调整信息，所述至少一条调整信息代表所述目标区域中所述脸的位置。