CN113767396A - 具有用于布置在仪器上的面状载体介质的对象识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对象识别系统(30)，该对象识别系统具有评估装置(32)以及至少一个检测装置(10)，该检测装置具有至少一个图像获取装置(11)和用于布置在车辆内部空间(42)中仪器上的面状载体介质(12)。面状载体介质(12)设计为光导体并且在其上设置耦入区域(16)和耦出区域(18)。来自周围环境的光(100)通过耦入区域(16)输入到载体介质(12)中，借助于内反射传输到耦出区域(18)，并在那里从载体介质耦出。至少一个图像获取装置(11)设计用于，检测耦出的光(100)并以与被检测的光(100)相关的图像数据的形式提供。评估装置(32)设计用于，在考虑图像数据的情况下检测周围环境中的对象(36)，在考虑对象识别标准的情况下识别该检测到的对象(36)并提供描述被识别的对象(36)的对象数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种对象识别系统，该对象识别系统具有评估装置以及至少一个检测装置，其中，该至少一个检测装置具有至少一个图像获取装置以及用于布置在仪器上的面状载体介质。本发明还涉及一种具有车辆内部空间和这种对象识别系统的机动车。
背景技术
可以使用各种测量方法来确定仪器的周围环境中的对象类型。可以使用例如基于近场通信或借助光学传感器、雷达装置或基于接近的传感器进行的测量方法。例如，感应测量设备或压力传感器在此被理解为基于接近的传感器。然而，尤其在光学传感器中，用于拍摄要识别的对象的图像的拍摄位置经常被设置得不恰当。例如，这种情况通常是：由于测量仪器的视角问题，对象的图像失真，测量仪器的识别距离或焦平面受到限制，图像的分辨率太低，在例如车辆内的应用于检测和识别对象的结构空间被设计得对于应用所选的测量方法来说过小；或者仪器设计为不透明的，导致不能选择在机动车中的各种位置，例如挡风玻璃上。
US 2015/0023602 A1公开了一种用于快速识别和区分不同对象的系统和方法。在此可以借助根据全息原理工作的车辆传感器来识别对象。
DE 10 2009 010 904 A1描述了通过记录由相应对象反射或发射的时间相干对象波场来检测一个对象或多个对象。在这种情况下，在记录空间部分的多个点上记录对象波场的幅度和相位。
WO 00/50267描述了借助传感器在车辆的内部空间中识别人或对象。传感器在此可以设计为摄像机并拍摄内部空间的图像，然后进行模式识别。或者，传感器可以例如借助于光辐射扫描车辆内部空间中的有效区域。
由现有技术还已知了光学衍射光栅，其以全息方式制造并因此被称为全息光栅。在这方面，从科学出版物“Volume-phase holographic gratings and their potentialfor astronomical applications"(S.C.Barden,J.A.Arns und W.S.Colburn,Proceedings SPIE 3355,Optical Astronomical Instrumentation,1998)中已知了，以明显位于满足布拉格条件的角度范围之外的角度入射到这种全息光栅上的光在不被衍射的情况下通过全息光栅。但如果光从一至少大致满足布拉格条件的角度入射到全息光栅上，则光以一角度被衍射。类似的特性表现在全息光栅对光的影响的波长依赖性方面。因为波长显著超出通过布拉格条件预先给定的、作为所谓布拉格波长的波长范围的光同样在不被衍射的情况下通过全息光栅，仅波长至少近似满足布拉格条件的光在全息光栅处被衍射。因此，例如能够借助于复杂的全息光栅结构使具有两个不同波长范围的光以相应相同的角度被衍射。此外，例如还可以通过全息光栅将不同波长的光分光到不同的光路中，从而可以借助全息光栅实现色散分束器。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案，通过该解决方案可以在大面积的拍摄区域上检测和识别周围环境中的对象。
该目的通过独立专利权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案由从属权利要求、下文的描述和附图公开。
根据本发明的对象识别系统包括评估装置和至少一个检测装置：至少一个检测装置包括至少一个图像获取装置和面状载体介质。面状载体介质设计为布置在仪器上。载体介质例如实施为板或薄膜(例如由塑料或玻璃制成)，其中载体介质借助于内反射将光从周围环境传导到至少一个图像获取装置。为此，载体介质设计为光导体，在光导体上设有耦入区域和耦出区域。即载体介质是一种光导介质。它是耦入区域和耦出区域的载体。
耦入区域设计为具有第一偏转结构的全息元件。第一偏转结构设计用于将从周围环境入射到第一偏转结构上的光耦入到面状载体介质中。在此，把载体介质的表面的长度和宽度选择为与其竖直厚度相比特别大的载体介质称为面状载体介质。耦入区域包括面状载体介质表面的至少一个部分区域。耦入区域的第一偏转结构例如可以实施为衍射光栅。
面状载体介质在此设计用于，借助于内反射，优选全反射，将耦入的光从耦入区域传输到耦出区域。耦出区域又被设计为具有第二偏转结构的全息元件，该第二偏转结构设计用于将射到第二偏转结构上的传输的光从面状载体介质耦出。耦出区域的第二偏转结构例如也可以实施为衍射光栅。
至少一个图像获取装置布置在耦出区域上，其设计用于检测耦出的光并且将其以与所检测的光相关的图像数据的形式提供。即图像获取装置设计用于从耦入到检测装置中的光产生或生成图像数据。为了检测从载体介质耦出的光，图像获取装置贴靠在耦出区域上。为了把图像获取装置固定在载体介质上，例如可以将图像获取装置粘接到载体介质上。备选地，载体介质可以夹紧在图像获取装置的保持设备中。图像获取装置优选可以实施为图像传感器或摄像机，分别具有或不具有成像光学系统，例如透镜或透镜系统。图像获取装置例如可以设计为CCD传感器(Charged Coupled Device-ladungsgekoppelteVorrichtung电荷耦合装置)或CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor-
Metalloxidhalbleiter互补金属氧化物半导体)。在作为图像传感器的图像获取装置的该设计方案中，设置有耦入区域和耦出区域的载体介质可以附加地执行物镜—即成像光学系统的任务。备选地，图像获取装置也可以实现为具有自己的成像光学系统的摄像机或照相设备，特别是微型摄像机，如在移动终端设备(智能手机)中所设计的那样。因此，图像获取装置被设计用于基于摄影和/或视频地生成对象识别系统的周围环境的图像。
即对象识别系统被设计用于，记录示出对象识别系统周围环境的图像的静态或运动图片。在此，从周围环境入射到第一偏转结构上的光耦入到载体介质中并且在载体介质内以锯齿状运动沿着平行于载体介质的表面的平面的方向被引导。对此的先决条件当然是对象识别系统的检测装置定位在优选的安装位置中，亦即布置在仪器的表面上，其中具有耦入区域的一侧指向周围环境的方向，而耦出区域例如布置在相对侧上并且例如布置得朝向仪器的方向。备选地，耦入区域和耦出区域可以设置在载体介质的同一侧。
即检测装置的整个耦入区域用作光的检测区域，该光最终被传导到图像获取装置并在那里被提供作为与光相关的图像数据。因此，耦入区域形成一种用于图像获取装置的摄像机传感器。在此，耦入区域优选包括面状地设计的载体介质的整个表面侧。这样做的好处是，对象识别系统的检测区域可以至少包含面状的载体介质的一整侧。
对象识别系统的评估装置在此设计用于在考虑图像数据的情况下检测周围环境中的对象。因此可以借助评估装置识别，是否能在与检测到的光相关的图像数据中识别出相干的对象，例如人、物体或显示在例如周围环境中的显示装置上的符号。此外，评估装置设计用于在考虑对象识别标准的情况下识别检测到的对象。对象识别标准包括例如存储在数据库中的各种对象的特征，例如典型的大小、颜色和形状、光在对象上的典型反射特性以及对象在例如机动车内部的典型的位置相关和/或时间相关的布置。描述识别对象的对象数据最终由评估装置提供。对象识别可以基于机器学习的方法进行，例如借助于人工神经网络。
如果具有面状载体介质的检测装置例如布置在机动车的仪表板上，则利用对象识别系统可以首先以图像数据的形式检测机动车驾驶员的面部，随后在考虑对象识别标准的情况下识别检测到的对象，即检测到的驾驶员面部，并且例如配属于所存储的驾驶员的配置文件，从而可以认证驾驶员。然后对象数据例如能够包括姓名以及关于被识别的驾驶员的、在配置文件中存储的其它数据。
为此，评估装置例如具有处理器设备，该处理器设备设置用于执行所描述的对象识别。为此，处理器设备可以具有至少一个微处理器或至少一个微控制器。此外，处理器设备可以具有程序代码，该程序代码设置为在由处理器设备执行时实施所述对象识别。可以将用于此的程序代码存储在处理器设备的数据存储器中。
即最终通过对象识别系统实现了一种成像装置，该成像装置包括面状载体介质以及布置在耦出区域上的至少一个图像获取装置作为摄像机传感器，且可定位在例如机动车内部空间的任意位置中，利用这种成像装置一方面实现了图像获取且以检测到的图像数据实现了对象的对象识别。例如，由此能够检测且识别机动车内部空间中的对象。在此，与上述备选的对象识别可行方案相比，通过首先将光大面积地耦入到载体介质中并从该载体介质传递到图像获取装置实现了对为此所需的图像数据的拍摄质量的改进。这是因为光从大的拍摄面积(例如面状载体介质的整个表面)耦入到对象识别系统中，从而不仅逐点地而且大面积地获取图像。这种面状的且优选还设计为透明的载体介质还可以不显眼地集成在各种位置中，包括在机动车的挡风玻璃中。因此所描述的对象识别系统可以以通用的方式在周围环境中使用，例如机动车中。
本发明还包括产生附加优点的设计方案。
一种设计方案规定，耦入区域和耦出区域具有至少一个光栅作为偏转结构，尤其是面全息光栅或体全息光栅。在这种情况下，检测装置也可以称为HoloCam(全息相机的缩写)。
如已经提到的，光栅(也称为衍射光栅)以及它的作用和制造方法是众所周知的，例如可以从上面引用的科学出版物中看出。原则上，光栅可以基于基板中至少部分地周期性的结构，所谓的光栅结构。借助于这种光栅结构，光栅可以通过衍射的物理效应产生光转向，如例如由反射镜、透镜或棱镜已知的那样。如果光，即光束入射到光栅，其中入射的光束尤其满足布拉格方程，则光束被光栅衍射或偏转。因此，光转向是可以通过光栅衍射的光束的干涉现象来进行。耦入区域或耦出区域的偏转结构因此也可以被称为衍射结构。
光栅优选可以设计为相对于入射光是方向选择性的或角度选择性的。因此，只有从预定入射方向，例如以预定角度入射到光栅上的光，尤其是光的一部分，可以被偏转。从另一个方向入射到光栅上的光，尤其是光的一部分优选不被偏转，或者与预定入射方向的差异越大，则偏转越小。因此，偏离预定入射方向或最佳入射方向的光分量可以优选不受阻碍地通过具有光栅的基板传播。
附加地或替代地，光栅还可以设计为波长选择性的或频率选择性的。因此，只有具有预定波长的光，特别是光的第一部分，可以被光栅以特定的衍射角偏转或衍射。具有与预定波长不同波长的光，特别是光的第二部分，优选地不被偏转，或者与预定波长的差异越大，则偏转越小。因此，偏离预定波长或最佳波长的第二光分量可以优选地不受阻碍地传播通过具有光栅的基板。例如能够以这种方式把至少一个单色光分量从入射到光栅的多色光中分离出来。最佳波长的偏转效应有利地最大并且例如根据高斯钟朝向更长和更短的波长减小，或者变得更弱。偏转效应尤其仅作用于可见光谱的一小部分和/或在小于90度的角度范围内。
光栅尤其可以通过基板的曝光来制造，即例如光刻或全息。在这种情况下，光栅也可以被称为全息栅格或全息光栅。已知两种类型的全息光栅：面全息光栅(surfaceholographic gratings，简称：SHG)和体全息光栅(volume holographic gratings，简称：VHG)。在面全息光栅中，可以通过使基板的表面结构光学变形来产生光栅结构。通过改变的表面结构，入射光可以被偏转，例如被反射。面全息光栅的例子是所谓的锯齿-或闪耀光栅。与此相反，在体全息光栅的情况下，光栅结构可以被加工到基板的整个体积或体积的部分区域中。面全息光栅和体全息光栅通常是频率选择性的。然而，也已知了可以衍射多色光的光栅。这些被称为多路体全息光栅(multiplexed volume holografic gratings简称MVHG)并且例如能够通过改变光栅的光栅结构的周期性或通过将多个体全息光栅一个接一个地布置来产生。
聚合物，尤其是光聚合物，或例如由塑料或有机材料制成的薄膜，尤其是光敏薄膜，特别适合作为用于将光栅加工到基板中的所述基板的材料。具有用于衍射光的偏转结构(例如呈光栅形式)的基板也可以被称为全息光学元件(HOE)。
因此，通过耦入区域和耦出区域的所描述的设计使得可以将入射在耦入区域上的光朝向例如布置在例如透明的载体介质侧向的图像获取装置衍射，由此能够如此设计对象识别系统，即图像获取装置在仪器上的检测装置的优选安置位置中至少部分地被覆盖且进而布置为不显眼的。
在本发明的一个优选设计方案中规定，耦入区域和耦出区域之间的面状载体介质设计为透明的板、薄膜或漆。即面状载体介质可以设计为具有小的厚度，使得面状载体介质的宽度和长度与载体介质的、垂直于面状载体介质的平坦表面的小的厚度相比更大。例如，面状载体介质的厚度可以在半毫米到五毫米之间。如果面状载体介质设计为透明薄膜，它也被设计成可弯曲的，即它可以无损地变形，其中无损的变形理解为薄膜无损地弯曲了小于两厘米的弯曲半径。如果面状载体介质设计为透明漆，则它可以具有微米范围内的厚度，且因此小于一毫米。由此实现了，具有耦入区域和耦出区域的面状载体介质可以不显眼地布置在例如机动车内部或壁上的多个位置，同时例如不覆盖在那里布置在其后面的对象，从而例如可以想到在机动车的窗玻璃上的布置。距离测量装置由此可以集成到任何周围环境中。
在本发明的一个特别有利的设计方案中规定了，评估装置被设计为，确定，尤其借助于摄影测量法确定被检测对象相对于对象识别系统的参考点的空间位置和/或被检测对象的三维形状，作为提供的对象数据。例如，如果具有例如相应图像获取装置的相应检测装置布置在车辆内部空间内的不同位置，则例如可以从不同视角检测机动车的驾驶员。借助由例如多个图像获取装置提供的图像数据，评估装置可以最终确定，驾驶员相对于对象识别系统的参考点的位置，例如相对于检测装置之一的载体介质的表面。例如，可以确定检测到的对象的坐标。替代地或除此之外，还可以确定对象表面的三维重建，即其形状。评估装置进行的评估是通过摄影测量法进行的，即借助测量方法和相关的遥感评估方法，该方法旨在，由对象的图片，也就是说图像数据确定该对象的空间位置或三维形状。为此，通常从多个站位点拍摄被自然光包围的对象，即具有相应图像获取装置的检测装置定位于对象的周围环境的不同位置上，所述图像获取装置分别从其不同透视角创建对象的图像。
评估装置设计用于，在确定了相应的对象数据之后，由来自不同透视角的图像的图像数据来提供关于检测到的对象在周围环境中的布置的细节。这也使得对象在内部空间中的运动能够被跟踪，因为可以在不同的时间点确定被检测对象的空间位置以及它的定向，即它的形状，并且可以与其他时间点的相应数据进行比较。例如，可以以此方式可靠且快速地检测、识别和解释驾驶员的手势。
在另一设计方案中规定，对象识别系统包括光源，该光源设计成将光信号发射到周围环境中。光信号尤其可以作为红外光发射，即作为红外光信号，和/或作为预定的光图案发射。评估装置设计用于，基于检测到的和/或在周围环境中反射的光信号执行对图像数据和/或对象识别的改进，其中从光源发出的光信号通过在面状载体介质处提供的光信号耦入区域耦入到面状载体介质中，借助于内反射引导通过面状载体介质并在设置在面状载体介质上的光信号耦出区域处出射到周围环境中。为此，光信号耦入区域设计为具有第三偏转结构的全息元件，该第三偏转结构设计用于将入射在第三偏转结构上的光信号耦入到面状载体介质中。光信号耦出区域相应地同样被设计为具有第四偏转结构的全息元件，该第四偏转结构设计用于将入射在第四偏转结构上的传输的光信号从面状载体介质耦出到周围环境中。
在此，光源穿过HOE例如发出红外光。除此之外，该红外光也可以以预定光图案的形式发射，即作为所谓的结构光。作为红外光的替代，也可以发射另外波长范围的光，例如可见光，作为预定光图案发射。这种光图案通常用于自动聚焦功能，也就是说用于聚焦对象的图像，其中该图像以图像数据的形式提供。这是一种常见的自动对焦方法，例如通过数码摄像机设备。光信号耦入区域可以对应于耦出区域并且光信号耦出区域可以对应于耦入区域。然而，仅当光源相应地例如布置在载体介质的下方或侧面，更确切地说在图像获取装置附近时，才是这种情况。作为备选，光源可以由其上布置了检测装置的仪器包围。
即一方面，可以借助光信号改进图像数据。这是因为通过这样的光信号，例如可以为图像获取装置提供所描述的自动对焦功能。然而，借助光信号还可以更好地检测对象，因为例如，如果相应地选择光信号，则可见波长范围内的更多光可用于照亮周围环境，这尤其在黑暗的周围环境中特别有用，且有助于提高图像质量。此外，由此可以防止在强散射光的情况下降低图像质量，因为评估装置可以通过检测给定的反射光信号来执行相应的校正计算。所描述的光信号因此可以最终有助于改善对象识别，因为对象数据基于图像数据。在执行对象识别时，评估装置还可以考虑例如对象如何在其表面上反射光信号，从而例如可以确定关于对象的材料特性的信息，由此可以提高对象识别度。
在本发明的一个特别有利的设计方案中规定，耦入区域和耦出区域与载体介质一体地形成，或者将载体介质设计为相对于耦入区域并且耦入区域分开的元件。在第一种情况下，耦入区域和耦出区域因此可以例如直接加工在载体介质的表面上。这意味着例如可以将偏转结构蚀刻或激光刻入载体介质的表面中。因此，载体介质本身可以设计为HOE。第二种情况下，耦入区域、耦出区域和载体介质可以分开形成。在这种情况下，耦入区域和耦出区域例如可以形成至少一个第一元件，并且载体介质可以形成贴靠在第一元件上的第二元件。因此耦入区域和耦出区域可以形成在至少一个HOE中。例如，耦入区域和耦出区域可以形成在全息薄膜或板的不同部段中。为了将薄膜或板固定到载体介质上，可以将板的薄膜粘接到载体介质上。备选地全息薄膜也可以设计为粘附薄膜并且通过分子力直接(也就是说没有粘接剂)附着到载体介质的表面上。具有载体介质和布置在其上的耦入区域和耦出区域的检测装置因此可以以多种方式并且特别是成本低廉地制造。
根据本发明，还提供了一种具有车辆内部空间和如上所述的对象识别系统的机动车。对象识别系统的至少一个检测装置布置在车辆内部空间中并且朝向车辆内部空间的被光照射的体积定向和/或朝向机动车的周围环境定向。至少一个检测装置因此例如布置在车辆内部空间中，使得来自车辆内部空间的光入射在耦入区域的第一偏转结构上并且耦入到载体介质中。结合根据本发明的对象识别系统提出的优选设计方案及其优点相应地适用于且如果适用的话也可应用于根据本发明的机动车。为此，这里不再重复描述根据本发明的机动车的相应设计方案。最后，检测装置优选以这样的方式布置在车辆内部空间中，使得它例如布置在车辆内部空间中的仪器上，其中耦入区域布置在一侧上，该侧与把检测装置固定在车辆内部空间中的仪器的表面上的一侧相对置。
根据本发明的机动车的一个有利设计方案规定，至少一个检测装置的具有耦入区域和耦出区域的载体介质分别布置在以下位置之一中：在车辆内部空间中的显示装置的屏幕中、在后视镜中、在中控台中、在仪表板中(即所谓的仪表盘中)、在组合仪表中、在挡风玻璃中、在侧窗中、在天窗中和/或机动车的A柱之间。在这种情况下，检测装置可以集成到机动车的相应组件中或固定到机动车的相应组件上或与相应组件固定。尤其是始终当载体介质设计为平坦的、透明的板、薄膜或漆时，在机动车内的各种定位选项都是可能的，例如在挡风玻璃上或在侧窗上。由于所述的不同位置，最终提供了车辆内部空间中周围环境中对象的不同视角，从中确定对象的图像数据，然后将其考虑用于确定对象数据。这还有一个优点，即光可以有直达耦入区域的光路，这可以减少阴影或失真。作为所述位置的替代或补充，载体介质可以布置在机动车的镶饰上，例如布置在从后部涂漆的板条上或盖板上或者布置在保护玻璃上。
根据本发明的机动车的一个特别有利的设计方案规定，对象识别系统包括至少两个检测装置，它们分别布置在机动车内部空间的不同位置处。因此，至少设置两个检测装置，其可以定位在上述位置中的两个位置，由此可以达到已经描述的视角，从而最终可以识别出车辆内部的对象，并例如为另外的评估装置，例如驾驶员辅助系统或手势控制装置提供对象数据形式的对象信息，该对象数据描述识别的对象。
根据本发明的机动车优选设计为汽车，特别是轿车或卡车，或者乘用巴士或摩托车。
本发明还包括所述设计方案的特征的组合。
附图说明
下面描述本发明的实施例。在此示出：
图1示出了对象识别系统的检测装置的示意图；以及
图2示出了带有对象识别系统的机动车的车辆内部空间的示意图。
下面解释的示例性实施例是本发明的优选实施方案。在所述实施例中，实施方案的所描述的组件分别是本发明的单个的、可视作彼此独立的特征，这些特征还分别彼此独立地进一步改进本发明。因此，本公开还应该包括除了所示出的实施方案的特征组合之外的特征组合。此外，所描述的实施方案还可以由已经描述的本发明的其他特征来补充。
在附图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。
具体实施方式
在图1中描绘了用于对象识别系统30(在图2中用附图标记30表示)的检测装置10。检测装置10包括载体介质12和图像获取装置11。载体介质12设计为面状载体介质12，具体地设计为透明板、薄膜或漆。该面状载体介质12被设计成布置在仪器上，例如在车辆内部空间42中(在图2中用附图标记42示出)。此外，载体介质2设计为光导体，在其上设置耦入区域16和耦出区域18。
耦入区域16设计为具有第一偏转结构20的全息元件14，该第一偏转结构设计为将从周围环境入射到第一偏转结构20上的光100耦入到载体介质12中。载体介质12设计用于通过内反射将耦入的光100从耦入区域16传输到耦出区域18。耦出区域18也被设计为全息元件14并具有第二偏转结构22，该第二偏转结构设计用于将入射在第二偏转结构22上的传输光100从面状载体介质12耦出。图像获取装置11被设计成检测耦出的光100并以与检测到的光100相关的图像数据的形式提供。
耦入区域16和耦出区域18具有至少一个光栅作为各自的偏转结构20、22，该光栅尤其设计为体全息光栅或面全息光栅。耦入区域16和耦出区域18也与载体介质12一体地形成。替代地，载体介质12可以设计为与耦入区域16和耦出区域18分开的元件。
机动车40的车辆内部空间42在图2中绘出。对象识别系统30位于该该车辆内部空间中，在该示例中对象识别系统包括三个检测装置10。这些检测装置10布置在机动车40的中央控制台44、后视镜46和仪表板48中。除了相应的检测装置10和相应的至少一个图像获取装置11之外，对象识别系统30还包括中央的评估装置32。为此，评估装置32设计用于，在考虑由相应的图像获取装置11提供的图像数据的情况下，检测周围环境中的对象36，在考虑对象识别标准的情况下识别该检测到的对象36，以及提供描述该识别到的对象36的对象数据。例如，可以确定检测到的对象36相对于对象识别系统30的参考点的空间位置和/或检测到的对象36的三维形状作为所提供的对象数据。这尤其可以通过摄影测量法来完成。例如，机动车40的驾驶员在此可以被对象识别系统30检测为对象36。因此对象36在图2中被描绘为驾驶员。
相应的图像获取装置11例如可以布置在相应的检测装置10的侧面区域上。然而，如在后视镜46中的检测装置10的示例中所描绘的，它可以布置在其上布置有面状载体介质12的仪器的侧面框架中，从而其对于驾驶员是不可见的。
对象识别系统30还包括光源34，该光源被设计成将光信号发射到周围环境中，即发射到车辆内部空间42中。光信号可以例如作为红外光，即作为红外光信号发射，和/或作为预定的光图案发射。评估装置32在此设计为基于检测到的在周围环境中反射的光信号来改进图像数据和/或对象识别。光源34优选地以这样的方式相对于检测装置10布置，使得由光源34发射的光信号通过光信号耦入区域耦入到载体介质12中，借助内反射穿过载体介质12并在光信号耦出区域出射到周围环境中。在这种情况下，光信号耦入区域例如等于耦出区域18，而光信号耦出区域等于耦入区域16。光信号耦出区域在图1中以十字35标记。
至少一个检测装置10在车辆内部空间42中可以备选布置的位置有：在车辆内部空间42中的显示装置的屏幕中、在组合仪表中、在挡风玻璃中、在侧窗中、在机动车40的两个A柱之间。
对象识别系统30优选地包括至少两个检测装置10，也就是说，例如像在所描述的示例中，三个检测装置10。它们各自布置在车辆内部空间42中的不同位置处。
总的来说，这些示例显示了本发明如何能够提供对车辆内部空间42中的对象36的识别。为此，使用全息光学元件(HOE)来识别车辆内部空间42中的对象36。为此设计的对象识别系统30可以不显眼地布置在镶饰板条中，也就是说例如在中央控制台44、仪表板48或组合仪表中，或在车辆内部空间42中的显示装置的屏幕上，挡风玻璃中，侧窗中和/或后视镜46上。对象识别系统30用于识别对象36。除了可安装性之外还有利的是，光束路径，即光100的光束路径，可以保持平行并因此可以防止遮蔽或失真。此外，可以将光信号从光源34引导到载体介质12中并在周围环境方向上从该载体介质耦出，以便利用在图像数据确定中和/或对象识别中可以实现的拍摄质量的改进。另一个优点来自于使用各种类型的照明，以便能够确定，物体由哪种材料制成和/或它具有哪种温度或哪些表面特性。例如，由红外光组成的光信号适用于此。
所有这一切都是通过把全息光学元件定位在中控台、仪表板、显示设备的屏幕、组合仪表和/或后视镜46中来实现的，以便最终能够检测和评估驾驶员携带的对象36以及作为对象36的驾驶员自己。来自不同视角的多个视图在这里是有利的，因为它们可以用于例如通过摄影测量法进行重建。因此，各种系统也可以相互组合，以便能够同时检测车辆内部空间42中的对象36，或者例如跟踪对象36在车辆内部空间42中的运动。为了改进检测，可以使用另外的光源34或检测方法，这些检测方法例如通过光图案或红外光进行。这使得能够在车辆内部空间42较暗或在车辆内部空间42中观察到强散射光时采集高质量的图像数据和对象数据。
Claims (9)
1.一种对象识别系统(30)，该对象识别系统具有评估装置(32)以及至少一个检测装置(10)，该至少一个检测装置具有至少一个图像获取装置(11)和用于布置在仪器上的面状载体介质(12)，其中载体介质(12)设计为光导体，在该光导体上提供有耦入区域(16)和耦出区域(18)，其中
-耦入区域(16)被设计为具有第一偏转结构(20)的全息元件(14)，第一偏转结构设计用于，将从周围环境入射到第一偏转结构(20)上的光(100)耦入到面状载体介质(12)中；
-面状载体介质(12)设计用于，借助于内反射将耦入的光(100)从耦入区域(16)传输到耦出区域(18)；
-耦出区域(18)被设计为具有第二偏转结构(22)的全息元件(14)，该第二偏转结构设计用于将射到第二偏转结构(22)上的传输的光(100)从面状载体介质(12)耦出；
-至少一个图像获取装置(11)设计用于，检测耦出的光(100)并且将其以与被检测的光(100)相关的图像数据的形式提供；以及
-评估装置(32)设计用于，在考虑图像数据的情况下检测周围环境中的对象(36)，在考虑对象识别标准的情况下识别检测到的对象(36)并提供描述被识别的对象(36)的对象数据。
2.根据前述权利要求所述的对象识别系统(30)，其中，耦入区域(16)和耦出区域(18)具有至少一个光栅，尤其是体全息光栅或面全息光栅作为各自的偏转结构(20、22)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的对象识别系统(30)，其中，具有耦入区域(16)和耦出区域(18)的面状载体介质(12)设计为透明的板、薄膜或漆。
4.根据前述权利要求中任一项所述的对象识别系统(30)，其中，评估装置(32)设计为，尤其是通过摄影测量法确定所检测对象(36)相对于所述对象识别系统(30)的参考点的空间位置和/或所检测对象(36)的三维形状，作为提供的对象数据。
5.根据前述权利要求中任一项所述的对象识别系统(30)，其中，对象识别系统(30)包括光源(34)，该光源设计为，将光信号，尤其是红外光和/或预定的光图案发射到周围环境中，以及评估装置(32)设计用于，基于检测到的在周围环境中反射的光信号来执行对图像数据和/或对象识别的改进，其中，由光源发射的光信号通过光信号耦入区域耦入到载体介质(12)中，借助于内反射引导通过载体介质(12)并在光信号耦出区域处出射到周围环境中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的对象识别系统(30)，其中，耦入区域(16)和耦出区域(18)与载体介质(12)一体地形成，或者载体介质(12)设计为相对于耦入区域(16)和耦出区域(18)分开的元件。
7.一种具有车辆内部空间(42)和根据前述权利要求中任一项所述的对象识别系统(30)的机动车(40)，其中，对象识别系统(30)的至少一个检测装置(10)布置在车辆内部空间(42)中且朝向车辆内部空间(42)的被光(100)照射的体积定向和/或朝向机动车的周围环境定向。
8.根据前述权利要求所述的机动车(40)，其中，所述至少一个检测装置(10)的、具有耦入区域(16)和耦出区域(18)的载体介质(12)分别布置在如下位置之一中：
-在车辆内部空间(42)中的显示装置的屏幕中；
-在后视镜(46)中；
-在中控台(44)中；
-在仪表板(48)中；
-在组合仪表中；
-在挡风玻璃中；
-在侧窗中；
-在天窗中；
-在机动车(40)的两个A柱之间。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的机动车(40)，其中，对象识别系统(30)包括至少两个检测装置(10)，所述至少两个检测装置分别布置在车辆内部空间(42)中的不同位置处。
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