CN110892307B - 用于运行用于车辆的辅助系统的方法和辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明给出一种用于运行用于车辆的辅助系统的方法以及一种对应的辅助系统，所述辅助系统具有用于确定方向特征值的传感器装置，所述方向特征值代表车辆的驾驶员的观察方向。在所述方法中，提供代表标准驾驶员的静止观察方向的校准特征值；确定至少一个初始方向特征值，根据所述初始方向特征值确定代表驾驶员的静止观察方向的静止特征值；此外根据所述静止特征值确定代表静止特征值和校准特征值之间的变换的变换特征值；最后根据所述变换特征值校正接着确定的方向特征值。此外给出一种对应的辅助系统。

Description

用于运行用于车辆的辅助系统的方法和辅助系统
技术领域
本发明涉及用于运行用于车辆的辅助系统的方法以及对应的辅助系统、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
目前的用于检测驾驶员的视觉注意力的辅助系统可以例如具有摄像机传感器，所述摄像机传感器例如借助面部特征检测用户的头部姿势、观察方向和/或观察位置。
在这里使用的头部模型通常依据特别的解剖学或生理学特征如眼角、嘴角、鼻尖，其彼此的关系在不同的头部类型上一般不同。因此，在确定观察方向和/或头部姿势时可能出现错误，所述错误不利影响对驾驶员注意力的检测。
发明内容
本发明的任务是，提供用于运行用于车辆的辅助系统的方法以及对应的辅助系统，其跨用户地允许对驾驶员注意力的精确检测。
按照第一方面，本发明涉及一种用于运行用于车辆的辅助系统的方法。所述辅助系统在此具有传感器装置，以用于确定代表车辆的驾驶员的观察方向的方向特征值。
在所述方法中，提供代表标准驾驶员的静止观察方向的校准特征值；确定至少一个初始方向特征值，根据所述初始方向特征值确定代表驾驶员的静止观察方向的静止特征值；此外根据静止特征值和校准特征值确定代表静止特征值和校准特征值之间的变换的变换特征值；最后根据变换特征值校正后续确定的方向特征值。
以有利的方式，相比于在没有与对应的驾驶员的个体解剖学校准或适配的情况下可能的测量，这能够实现对观察方向的更准确的测量。借此可以例如以较大的精确性报告：驾驶员往哪看，哪些物体被驾驶员关注和/或其视觉注意力在哪里。尤其是可以这样确保提高如下报告的质量，即，驾驶员是否参考行驶状况适当地注意。
在这里尤其是利用如下认识，即，前述特别的解剖学或生理学特征彼此间的关系在不同头部类型上一般不同并且在确定特别是头部水平线时出现个体间相对恒定的偏差。通过按照第一方面的校准，可以在评价垂直定向(“俯仰(pitch)”或倾斜)时，减少实际的注意力区域(驾驶员的视角实际处于其中)和测得的头部倾斜(以及由其导出的注意力区域)之间的差异。由此可以确保特别精确地检测视觉注意力。
传感器装置可以尤其是是摄像机。方向特征值尤其是说明驾驶员的头部姿势。头部姿势例如具有驾驶员的头部的倾斜。备选或附加地，头部姿势也可以具有头部的旋转(“摇动(yaw)”)。示例性地，头部姿势可以通过鼻矢量说明。变换特征值的每次校准过程或确定可以例如确定在1和10000之间的、尤其是5000个初始方向特征值。
静止观察方向尤其是理解为驾驶员在“直视”时采用的观察方向或头部姿势。例如在这里可以是在车辆的正常运行中的平均观察方向或头部姿势。尤其是所确定或估计的、多个对比人员的平均静止观察方向称为标准驾驶员的静止观察方向。
变换特征值可以示例性地是变换矩阵。备选地，变换特征值也可以说明由后续的方向特征值减去的偏移。
在按照第一方面的一种有利设计中，在一个预定的时间窗中一次确定静止特征值。例如在每次行驶开始一次确定静止特征值。
备选地，分别在预定的间隔开的各时间窗中确定静止特征值。例如可以以直至数小时的间隔分别重新确定静止特征值。以有利的方式，辅助系统可以由此在较长的行驶中与驾驶员的坐姿的变化适配。就此而言确定的初始方向特征值可以为了确定各当前的静止特征值而示例性地累加，例如求平均。备选地，可以在确定各当前的静止特征值时丢弃以前的初始方向特征值。就此而言可设想，使用以前的初始方向特征值用于各当前的静止特征值的可信度测试。也可设想对所确定的静止特征值(连续)求平均。
在按照第一方面的另一种有利设计中，静止特征值此外根据如下参数中的一个或多个参数确定：
-车辆的当前的速度，
-车辆的当前的转向角和/或偏转比率，
-方向特征值与校准特征值的当前的偏差
-当前形式的道路类型。
示例性地，用于确定静止特征值的最低速度为10m/s。备选或附加地，用于确定静止特征值的、车辆的最小转弯半径示例性地为大于50m至500m；尤其是车辆也可以直向行驶。备选或附加地，用于确定静止特征值的、车辆的最大偏转比率示例性地为1/100弧度/s。备选或附加地，用于确定静止特征值的、驾驶员头部的最大旋转示例性地为5°和10°之间；是否头部的旋转可以超过最大旋转例如根据方向特征值与校准特征值的偏差确定。备选或附加地，静止特征值的确定根据直向行驶的道路类型进行；由此，当车辆处于居民点中时，例如不确定静止特征值；例如仅在行驶于高速公路上时确定静止特征值。
按照第二方面，本发明涉及用于车辆的辅助系统。该辅助系统具有用于确定方向特征值的传感器装置，所述方向特征值代表车辆的驾驶员的观察方向。此外该辅助系统具有控制单元，所述控制单元设计用于执行按照第一方面的方法。
按照第三方面，本发明涉及用于运行辅助系统的计算机程序。所述计算机程序构成用于，在其在数据处理装置上运行时执行按照第一方面的方法。
按照第四方面，本发明涉及具有可运行的程序编码的计算机程序产品。程序编码在由数据处理装置运行时执行按照第一方面的方法。
附图说明
接着借助示意性的附图进一步解释本发明的实施例。
图1示出用于运行按照本发明的辅助系统的方法的示例性的流程图。
具体实施方式
图1示出用于运行按照本发明的辅助系统的方法的示例性的流程图。所述辅助系统可以示例性地是用于检测驾驶员的视觉注意力的装置，其设计用于探测驾驶员的头部姿势并且根据此开启其他的步骤。示例性地，所确定的头部姿势可以用于监控驾驶员的注意力并且必要时发出警告。备选或附加地，所确定的头部姿势可以用于辅助探测观察方向和/或针对性地激活车辆的附加功能。
辅助系统具有包括摄像机的传感器单元，所述摄像机朝向驾驶员设置并且设计用于检测驾驶员的头部姿势。附加地，摄像机可以设计用于检测驾驶员的观察方向和/或头部位置。在确定头部姿势、观察方向和/或头部位置时，可以示例性地利用解剖学特征，如驾驶员的鼻子(尖端)、眼睛和/或瞳孔位置、眼角和/或嘴角以及这些特征彼此的关系。此外传感器单元可以具有可选的照明设备。此外该辅助系统具有包括数据和程序存储器的控制单元，在所述数据和程序存储器中存储用于运行辅助系统的程序，接着借助图1的流程图进一步解释该程序。
所述程序在步骤S1开始，在该步骤中例如对变量初始化。尤其是可以在该时刻提供校准特征值K，所述校准特征值代表标准驾驶员的静止头部姿势，亦即一般驾驶员在“直视”时的头部姿势。所述程序随后在步骤S3中继续。
在步骤S3中，开始用于校准辅助系统的预定时间窗Z。这可以示例性地在车辆起动时亦或在车辆(每次)行驶开始时一次性进行。在其他的实施变型方案中，也可以在经过预定的时间间隔(例如每2小时)之后开始预定时间窗Z，以便例如确保辅助系统的连续校准。所述程序随后在步骤S5中继续。
在步骤S5中借助传感器单元确定方向特征值R，所述方向特征值代表驾驶员的当前的头部姿势和/或当前的观察方向。所述程序随后在步骤S7中继续。
在步骤S7中检查是否存在特别的允许执行校准的条件。示例性地为此在步骤S7a中确定车辆的当前的速度v并且检查是否达到或超过车辆的预定的最低速度vmin。在当前的速度v处于预定的最低速度vmin之下的情况中，不考虑当前的方向特征值R。所述程序在该情况中在预定的等候时间之后在步骤S5中继续。
否则程序示例性地在步骤S7b中继续，在该步骤中，确定车辆的当前旋转Φ并且检查是否达到或超过车辆的预定的最大旋转Φmax。例如车辆的打入的转向角和/或偏转比率可以落入车辆的旋转Φ之下。在车辆的当前旋转Φ处于车辆的预定的最大旋转Φmax之上的情况中，不考虑当前的方向特征值R。所述程序在该情况中在预定的等候时间之后在步骤S5中继续。
否则所述程序示例性地在步骤S7c中继续，在该步骤中确定驾驶员头部的当前旋转Θ并且检查是否达到或超过驾驶员头部的预定的最大旋转Θmax。驾驶员头部的旋转Θ可以例如由当前的方向特征值R导出。尤其是，驾驶员头部的旋转Θ可以根据(未校准的)方向特征值R和所提供的示例性地在存储器中存储的校准特征值K确定。例如就此而言，确定方向特征值R与校准特征值K的偏差。在头部的当前旋转Θ处于头部的预定的最大旋转Θmax之上的情况中，不考虑当前的方向特征值R。所述程序在该情况中在预定的等候时间之后在步骤S5中继续。
否则所述程序随后在步骤S9中继续。不同于所示出和说明的实施变型方案，在其他的实施变型方案中个别或所有子步骤S7a-S7c可以以不同的次序实施或仅是可选的。
在步骤S9中，当前通过传感器单元确定的方向特征值R写入缓冲存储装置中。所述程序随后在步骤S11中继续。
在步骤S11中检查是否已经过预定时间窗Z。在该情况中，程序在步骤S13中继续，否则程序在步骤S5中继续。
在步骤S13中，根据在缓冲存储装置中的方向特征值R确定静止特征值P，所述静止特征值代表在“直视”时驾驶员的静止头部姿势、亦即驾驶员的个体头部姿势。为此，方向特征值R例如累加并且确定平均值或类似值。所述静止头部姿势也可以称为“标准-零位-头部姿势”。所述程序随后在步骤S15中继续。
在步骤S15中，确定变换特征值T，所述变换特征值代表在静止特征值P、亦即例如驾驶员的平均静止头部姿势和校准特征值K、亦即其他驾驶员的平均静止头部姿势之间的变换。所述变换可以尤其是刚性的变换，其例如可以通过均一的4x4变换矩阵作为变换特征值T说明。静止特征值P和校准特征值K可以就此而言例如作为均一的矢量说明。变换特征值T可以随后对于对应的驾驶员存储并且所述程序结束。备选地，所述程序随后也可以在步骤S17中继续。
在步骤S17中，提供用于对应的驾驶员的变换特征值T。此外确定新的当前的方向特征值Rneu。根据变换特征值T和新的方向特征值Rneu接着确定校正的方向特征值Rkorrigiert。校正的方向特征值Rkorrigiert尤其是代表驾驶员的以非已知的驾驶员个体解剖学补偿的头部姿势。
换句话说，对于传感器单元提供的所有未来的测量，可以用变换校正测得的方向特征值Rneu。在均一的4x4变换矩阵的情况中，变换特征值T与均一的矢量的阵列-矢量-乘积对应于说明测得的头部姿势的方向特征值Rneu。
所述程序可以接着在步骤S19中继续，在该步骤中，根据校正的方向特征值Rkorrigiert确定用于操作车辆的其他功能的控制信号。接着所述程序结束。
在该实施变型方案中，步骤S5至S15仅一直重复到已经过预定时间窗Z。在其他的实施变型方案中，可以在经过预定时间窗Z之后在步骤S15中开始时间间隔，在经过所述时间间隔之后，所述程序再次在步骤S3开始中，以便由此以定义的时间间隔实施连续校准。

Claims (5)

1.一种 用于运行用于车辆的辅助系统的方法，所述辅助系统具有用于确定方向特征值的传感器装置，所述方向特征值代表车辆的驾驶员的观察方向，其中，在所述方法中
-提供代表标准驾驶员的静止观察方向、亦即标准驾驶员在“直视”时采用的观察方向的校准特征值(K)，
-确定至少一个初始方向特征值(R)，并且根据所述至少一个初始方向特征值确定代表驾驶员的静止观察方向、亦即驾驶员在“直视”时采用的观察方向的静止特征值(P)，
-根据代表驾驶员在“直视”时采用的观察方向的静止特征值(P)和代表标准驾驶员在“直视”时采用的观察方向的校准特征值(K)确定代表静止特征值(P)和校准特征值(K)之间的变换的变换特征值(T)，并且
-根据变换特征值(T)校正后续确定的方向特征值(R)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，
-在一个预定的时间窗中一次确定所述静止特征值，或
-分别在预定的间隔开的各时间窗中确定所述静止特征值。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，还根据如下参数中的一个或多个参数确定所述静止特征值：
-车辆的当前的速度，
-车辆的当前的转向角和/或偏转比率，
-方向特征值与校准特征值的当前的偏差，
-当前行驶的道路类型。
4.一种 用于车辆的辅助系统，具有
-传感器装置，用于确定代表车辆的驾驶员的观察方向的方向特征值，以及
-控制单元，所述控制单元设计用于执行按照权利要求1至3之一所述的方法。
5.一种 控制单元，包括数据和程序存储器，在所述数据和程序存储器中存储用于运行辅助系统的计算机程序，其中，所述计算机程序构成用于在其在数据处理装置上运行时执行按照权利要求1至3之一所述的方法。
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