CN111016912B - 用于检测驾驶员的面部的系统及其相关方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于检测驾驶员的面部的系统及其相关方法。检测车辆(14)的驾驶员(12)的面部的系统(10)包括:用于驾驶员的仪表组(28),其包括托架(34)和指向驾驶员(12)并由玻璃(24)覆盖的仪表板(26),该仪表板嵌入在托架中;图像捕获装置(16),其包括构造成捕获驾驶员的凝视(20)的连续图像的摄像机(18);和控制器(32),其构造成分析驾驶员的凝视(20);仪表组(28)的至少一个固有元件限定反射表面(30),该反射表面构造成直接反射驾驶员的凝视(20)的连续图像,固有元件例如为光泽塑料、镀铬元件、显示屏或仪表板(26)的玻璃(24);摄像机包括朝向反射表面(30)定向的视场(22),以间接捕获驾驶员的凝视(20)的图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测车辆的驾驶员的面部的系统及其方法。更具体地说,本发明涉及捕获驾驶员的凝视的运动,以便能够分析凝视行为。
背景技术
目前已知的是,监控车辆驾驶员的凝视,以便能够根据凝视行为确定驾驶员在驾驶其车辆时是否保持小心。可以使用布置在车辆中的摄像机来进行驾驶员已经入睡或者已经分心的检测。车辆的乘客车厢中的车载摄像机在设计和制造车辆时带来了式样和组装约束。
因此,重要的是提出一种解决这些问题的新的解决方案。
发明内容
根据本发明,用于检测车辆驾驶员的面部的系统包括:用于驾驶员的仪表组,该仪表组包括托架和朝向驾驶员定向并由玻璃覆盖的仪表板,所述仪表板嵌入在托架中;图像捕获装置,其包括:摄像机,该摄像机被构造成捕获驾驶员的凝视的连续图像;和控制器,其被构造成分析驾驶员的凝视。该仪表组的至少一个固有元件限定反射表面,该反射表面被构造成直接反射驾驶员的凝视的连续图像,所述固有元件例如为光滑塑料、镀铬元件、显示屏或仪表板玻璃。该摄像机包括朝向反射表面定向的视场,以便间接地捕获驾驶员的凝视的图像。
优选地,摄像机可以布置在仪表板的托架中。反射表面可以以凹入方式沿竖直方向延伸,从而将摄像机的视场朝向位于车辆方向盘的辐条之间的光学焦点聚焦,以便使视场被方向盘的阻挡最小化。该凹反射表面可以是仪表板的玻璃的表面。控制器可以被构造成根据凝视的竖直倒置图像(inverted image)来分析驾驶员的凝视。
该检测系统可以包括用于直接照射驾驶员的面部的装置,该装置包括:光源,该光源被构造成照射驾驶员的面部;和半透明元件,该半透明元件布置在光源和驾驶员的面部之间以便将光源从驾驶员的凝视隐藏。光源可以包括红外光源。
根据本发明,包括上述检测系统的用于检测车辆驾驶员的面部的方法包括以下步骤:
定位摄像机,该摄像机包括指向用于驾驶员的仪表组的固有元件的反射表面的视场,该反射表面被构造成直接反射驾驶员的凝视的连续图像;
捕获从反射表面反射的驾驶员的凝视的连续图像;
分析连续图像以确定驾驶员的凝视的行为。
定位摄像机的步骤可以包括将摄像机定位在车辆仪表板托架中的步骤,使得该摄像机的视场朝向仪表板玻璃定向,并且捕获连续图像的步骤可以是捕获由仪表板玻璃反射的连续图像的步骤。
定位摄像机的步骤可以包括如下步骤:提供仪表板的以凹入方式竖直延伸的玻璃;和定位摄像机,使得该摄像机的由仪表板的玻璃的凹表面反射的视场聚焦到位于车辆的方向盘的辐条之间的光学焦点。
捕获连续图像的步骤可以是捕获驾驶员的凝视的竖直倒置的连续图像的步骤。
本发明的其它目的和优点将从下面的描述中变得显而易见。
附图说明
通过阅读以下详细描述,并结合附图,本发明的其它特征、目的和优点将变得显而易见,附图作为非限制性实施方式给出,其中:
图1是根据本发明的一个实施方式的布置在车辆中的用于检测车辆驾驶员的面部的系统的示意性立体图。
图2是图1的面部检测系统的放大图。
图3是根据本发明的一个实施方式的用于检测车辆驾驶员的面部的方法的流程图。
具体实施方式
为了便于描述,以非限制性的方式定义了竖直轴线V。“底部”、“顶部”、“在…上方”、“在…下方”、“较低”和“较高”的定向是沿着该竖直方向定义的。
根据图1和图2,用于检测车辆14的驾驶员12的面部的系统10包括图像捕获装置16,该图像捕获装置16包括被构造成捕获驾驶员12的面部的连续图像的摄像机18。本发明更具体地涉及驾驶员12的凝视20的检测,也就是说涉及瞳孔的运动的捕获,以便能够分析凝视20。凝视分析20以非限制性方式包括确定凝视20的方向、相对于车辆14的路径上的障碍物的凝视20的分心、或驾驶员12的入睡。
根据图1,摄像机18的视场22不是直接朝向驾驶员12的面部定向。摄像机18的视场22朝向车辆14的仪表板26的玻璃24定向。车辆14的仪表板26是指仪表组28通常包括尤其车辆速度表的部分。仪表板26的玻璃24通常朝向车辆14的驾驶员12定向,使得由于玻璃24的物理反射特性,驾驶员14的凝视20的图像被玻璃24的表面30反射。因此,摄像机18被构造成捕获仪表板26的玻璃24上的反射图像。
图像捕获装置16包括控制器32,该控制器32与摄像机18通信并且被构造成分析由摄像机18捕获的图像的序列,以便能够分析驾驶员12的凝视20。
更一般地,根据本发明,摄像机18必须被布置成使得其视场22朝向车辆14的仪表组28的旨在可被驾驶员12接近的部分的固有元件的反射表面定向。通常,仪表组28的旨在供驾驶员12接近的部分以非限制性的方式举例来说包括仪表板26、关于车辆14的状态的信息指示灯(油、电池…)、诸如危险警告灯之类的控制按钮以及布置在仪表组28的中央面板上的附件,也就是说,以非限制性实施例的方式来说,空调系统、导航系统和汽车收音机的控制件。
换句话说,这意味着仪表组28的没有落入驾驶员12的直接视场内但是例如落入车辆12的前排乘客的直接视场内的元件不能被比作为驾驶员的凝视20的反射表面。作为用于驾驶员12的仪表组28的可包括反射表面的元件的非限制性实施例,将特别地提及朝向驾驶员12定向的光泽塑料元件、朝向驾驶员12定向的镀铬元件、用于驾驶员12的信息显示屏或车辆14的仪表板26的玻璃24。
本发明的优点尤其是在间接检测系统中,不需要仅专用于驾驶员12的图像的反射的只有镜子的元件。此外,通常这种镜子对车辆12的乘客车厢的外观带来附加约束。
为了隐藏摄像机,根据本发明,摄像机18布置在仪表组28的托架34中,更具体地说,布置在托架34的位于车辆12的仪表板26的外围边界处的部分中。摄像机18布置成足够靠近玻璃24,使得摄像机18的视场22通常仅覆盖仪表板26的相对驾驶员12的凝视20的部分。
根据特定实施方式,仪表板26的玻璃24以弯曲的方式沿竖直轴线V延伸,使得玻璃24的朝向驾驶员12定向的部分具有凹反射表面30。由于反射表面30的凹入形状,摄像机18的反射视场36聚焦在光学焦点38处。摄像机18被布置成远离玻璃24,使得光学焦点38位于车辆12的方向盘40的辐条之间,以便最小化反射视场36被方向盘40的阻挡。反射视场36聚焦在焦点或光学焦点38处的效果是驾驶员12在反射表面30上的凝视20的反射图像沿着竖直轴线V倒置。换句话说,驾驶员12的面部在仪表板26的玻璃24上的反射是驾驶员12的面部的竖直倒置反射。因此,根据该特定实施方式,控制器32被构造成根据凝视的竖直倒置图像来分析驾驶员12的凝视20。
以通常的方式,驾驶员的仪表组28的固有元件的凹反射表面引起摄像机18的反射视场36聚焦在光学焦点38处,使得当该光学焦点38位于驾驶员12的面部和反射表面之间时,反射图像被倒置。
根据特定实施方式,面部检测系统32包括用于照明驾驶员12的面部的照明装置42。照明装置42包括至少一个光源44。如图所示,照明可以是直接照明,根据该直接照明,照射驾驶员的面部的光从光源44传播到面部,而没有中间元件使来自光源44的光束46偏转。或者,照明可以是间接照明,也就是说,通过一表面将装置的光朝向驾驶员12的面部反射。
同样,为了不给车辆12的乘客车厢的外观增加附加约束,光源44对于驾驶员12是不可见的。为此,光源44被布置在光源44和驾驶员12之间的半透明元件48隐藏。优选地,光源44是红外光源类型的,以便不使车辆14的驾驶员12目眩。
根据图3,包括图1所述的检测系统10的用于检测驾驶员12的面部的方法100包括步骤110:定位摄像机18,使得其视场22指向用于驾驶员12的仪表组28的固有元件的反射表面30。为了捕获驾驶员12的凝视20的图像的反射,反射表面30必须朝向驾驶员12的凝视20定向。因此,反射表面30被构造成直接反射驾驶员12的凝视20的连续图像。
因此,另一步骤包括从反射表面30捕获120驾驶员12的凝视20的反射连续图像,以便执行分析驾驶员12的凝视20的连续图像的步骤130,以便确定驾驶员12的凝视20的行为。
更特别地,在车辆14的仪表板26的托架34中执行摄像机18的定位,使得摄像机18的视场22朝向仪表板26的玻璃24定向。为此,捕获连续图像的步骤是捕获由仪表板26的玻璃24反射的连续图像的步骤。
考虑到方向盘40存在于仪表板26和驾驶员12的凝视20之间,该方法包括提供105仪表板26的以凹入方式竖直地延伸的玻璃24,使得玻璃24的反射表面30是凹表面。为此,摄像机18被布置107成使其被仪表板26的玻璃24的凹反射表面30反射的视场36聚焦到车辆14的方向盘40的辐条之间的光学焦点38。在反射视场36的点处也就是说在光学焦点38处的这种聚焦,允许减小方向盘40的辐条之间的反射视场36,以便最小化反射视场36被方向盘40的辐条阻挡的风险。朝向驾驶员12的凝视20延伸超过光学焦点38的反射视场36沿着竖直轴线V将倒置反射图像返回到摄像机18。捕获连续图像的步骤是捕获驾驶员12的凝视20的竖直倒置连续图像的步骤。
Claims (10)
1.一种用于检测车辆(14)的驾驶员(12)的面部的检测系统(10),所述检测系统(10)包括:
用于所述驾驶员(12)的仪表组(28),所述仪表组(28)包括托架(34)和朝向所述驾驶员(12)定向并由玻璃(24)覆盖的仪表板(26),所述仪表板(26)嵌入在所述托架(34)中;和
图像捕获装置(16),所述图像捕获装置(16)包括:摄像机(18),所述摄像机(18)被构造成捕获所述驾驶员(12)的凝视(20)的连续图像;以及控制器(32),所述控制器(32)被构造成分析所述驾驶员(12)的凝视(20);
其特征在于,
所述仪表组(28)的至少一个固有元件限定反射表面(30),所述反射表面(30)被构造成直接反射所述驾驶员(12)的凝视(20)的所述连续图像,所述反射表面(30)以凹入方式沿竖直方向延伸,从而将所述摄像机(18)的反射视场(36)朝向位于所述车辆(14)的方向盘(40)的辐条之间的光学焦点(38)聚焦,以便使所述反射视场(36)被所述方向盘(40)的阻挡最小化,并且使所述驾驶员(12)的凝视(20)在所述反射表面(30)上的反射图像沿着竖直方向倒置;
所述摄像机(18)包括朝向所述反射表面(30)定向的视场(22),以便间接地捕获所述驾驶员(12)的凝视(20)的图像。
2.根据权利要求1所述的检测系统(10),其特征在于,所述摄像机(18)布置在所述仪表板(26)的所述托架(34)中。
3.根据权利要求1所述的检测系统(10),其特征在于,所述至少一个固有元件为光泽塑料、镀铬元件、显示屏或所述仪表板(26)的玻璃(24)。
4.根据权利要求3所述的检测系统(10),其特征在于,所述反射表面(30)是所述仪表板(26)的玻璃(24)的凹反射表面。
5.根据权利要求3或4所述的检测系统(10),其特征在于,所述控制器(32)被构造成根据所述凝视(20)的竖直倒置图像来分析所述驾驶员(12)的所述凝视(20)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的检测系统(10),其特征在于,所述检测系统(10)包括用于直接照射所述驾驶员(12)的面部的装置(42),所述装置(42)包括:光源(44),该光源(44)被构造成照射所述驾驶员(12)的面部;和半透明元件(48),该半透明元件(48)布置在所述光源(44)和所述驾驶员(12)的面部之间,以便将所述光源(44)从所述驾驶员(12)的凝视(20)隐藏。
7.根据权利要求6所述的检测系统(10),其特征在于,所述光源(44)包括红外光源。
8.一种用于检测车辆(14)的驾驶员(12)的面部的方法(100),所述方法(100)包括权利要求1至7中任一项所述的检测系统(10),其特征在于,所述方法包括以下步骤:
定位(110)所述摄像机(18),所述摄像机(18)包括指向用于所述驾驶员(12)的所述仪表组(28)的固有元件的反射表面(30)的视场(22),所述反射表面(30)被构造成直接反射所述驾驶员(12)的凝视(20)的连续图像;
捕获(120)从所述反射表面(30)反射的所述驾驶员(12)的凝视(20)的连续图像;
分析(130)所述连续图像以确定所述驾驶员(12)的凝视(20)的行为。
9.根据权利要求8所述的方法(100),其特征在于,定位所述摄像机(18)的步骤(110)包括将所述摄像机(18)定位在所述车辆(14)的仪表板(26)的托架(34)中的步骤,使得该摄像机(18)的视场(22)朝向所述仪表板(26)的玻璃(24)定向;
捕获所述连续图像的步骤(120)是捕获由所述仪表板(26)的玻璃(24)反射的连续图像的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法(100),其特征在于,定位所述摄像机(18)的步骤(110)包括以下步骤:
提供(105)所述仪表板(26)的以凹入方式竖直延伸的玻璃(24);
定位(107)所述摄像机(18),使得该摄像机(18)的由所述仪表板(26)的玻璃(24)的凹反射表面(30)反射的视场(36)聚焦到位于所述车辆(14)的所述方向盘(40)的辐条之间的光学焦点(38);
捕获所述连续图像的步骤(120)是捕获所述驾驶员(12)的凝视(20)的竖直倒置的连续图像的步骤。
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