DE102013209601A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von und zur Reaktion auf Nackensteifheitsprobleme bei Kraftfahrzeuginsassen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von und zur Reaktion auf Nackensteifheitsprobleme bei Kraftfahrzeuginsassen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Detektion von Nackensteifheitsproblemen bei einem Insassen eines Kraftfahrzeugs, bei dem Bildaufnahmen eines Fahrers vorgenommen werden, die aufgenommenen Bilddateien mit aus einer Datenbank abgerufenen Referenzbilddateien unter Anwendung von Mustererkennungsverfahren verglichen werden, und anhand des Vergleichs entschieden wird, ob ein potentielles Nackensteifheitsproblem bei dem Fahrzeuginsassen vorliegt. Falls dies der Fall ist, können selektiv Warmluftdüsen oder IR-Dioden im Nackenstützenbereich aktiviert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Detektion von und zur Reaktion auf Nackensteifheitsprobleme bei Insassen eines Kraftfahrzeugs. Bei den Insassen kann es sich um den Fahrer selbst oder auch um Beifahrer oder Fondpassagiere handeln.
  • Ungeachtet der Fortschritte bei der ergonomischen Gestaltung von Fahrzeugsitzen und Kopfstützen sind Nackensteifheitsprobleme bzw. Nackenschmerzen oder Nackenverspannungen bei Kraftfahrzeugbenutzern ein verhältnismäßig häufig auftretendes Problem.
  • Derartige Beschwerden treten insbesondere bei dem Fahrer des Kraftfahrzeugs häufig bei längeren Fahrten auf. Begünstigende Effekte hierfür sind eine angespannte Körperhaltung, die relative Unbeweglichkeit des Oberkörpers bei gleichzeitiger Notwendigkeit relativ häufiger Kopfbewegungen zur erforderlichen Beobachtung des Verkehrsgeschehens sowie Effekte aufgrund von Zugluft bei Kühlbetrieb der Klimaanalage oder aufgrund von Fahrtwind bei geöffneten Fenstern oder geöffnetem Schiebedach.
  • Die entsprechenden Nackensteifheitsbeschwerden, die mit Muskelverspannungen verbunden sein können, sind für den Fahrer des Fahrzeugs nicht nur unangenehm und belastend, sondern können auch dessen Konzentrationsfähigkeit bzw. die Fahrtüchtigkeit beeinträchtigen. Beispielsweise kann es sein, dass der Fahrer bedingt durch beschränkte Mobilität stärkere Kopfbewegungen (z.B. den sog. Schulterblick) möglichst zu vermeiden sucht und dadurch sein Gesichtsfeld letztlich eingeschränkt ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das bzw. durch die derartige Probleme frühzeitig erkannt werden können und ggf. angemessen hierauf reagiert werden kann.
  • Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur automatisierten Detektion von Nackensteifheitsproblemen bei einem Insassen eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug wenigstens eine Kamera aufweist, mittels derer Bilder wenigstens vom Oberkörperbereich und/oder dem Gesicht des Insassen aufgenommen werden können, sind folgende Schritte vorgesehen:
    • a) Aufnahme eines Bildes oder mehrerer Bilder über einen vorbestimmten Zeitraum sowie Zwischenspeicherung der Bilddateien;
    • b) Vergleich der aufgenommenen Bilddateien mit aus wenigstens einer Datenbank abgerufenen Referenzdaten unter Anwendung von Mustererkennungsverfahren, und
    • c) Entscheiden anhand des Vergleichs, ob ein potentielles Nackensteifheitsproblem bei dem Fahrzeuginsassen vorliegt.
  • Somit erfolgt die Detektion eines möglichen Nackensteifheitsproblems rein optisch über die Aufnahme von Kamerabildern und damit berührungslos und in keinster Weise invasiv für den Fahrzeuginsassen.
  • Da bei vielen Fahrassistenzsystemen (zumindest bei vielen in Entwicklung befindlichen Fahrassistenzsystemen) sowieso wenigstens eine Kamera zur Beobachtung des Fahrers vorgesehen ist – beispielsweise zur Erkennung des Aufmerksamkeitsgrades des Fahrers –, ist die vorliegende Erfindung hinsichtlich der Erkennung eines möglichen Nackensteifheitsproblems in vielen Fällen nicht mit zusätzlichem Hardwareaufwand verbunden.
  • Im Rahmen der Erfindung werden ein oder mehrere Bilder – ggf. auch Bewegtbilder (Videos) – des Gesichts und/oder des Oberkörperbereichs aufgenommen, vorzugsweise Bilder, die Gesicht und Oberkörper des Fahrers zeigen (die beschriebenen Algorithmen können jeweils auch auf andere Passagiere des Fahrzeugs angewandt werden, ohne dass dies vorliegend jedes Mal erwähnt wird).
  • Die aufgenommenen Bilder werden bevorzugt mit Methoden der Mustererkennung auf bestimmte, für Nackensteifheitsprobleme relevante Merkmale reduziert, normiert (z.B. hinsichtlich der Größe des Fahrers) und mit gespeicherten Daten von typischen Personen mit bzw. ohne Beschwerden verglichen. So kann z.B. aus der Position des Gesichts gegenüber dem Oberkörper die generelle Kopfhaltung bzw. anhand des zeitlichen Verlaufs der Kopfposition eine rollende Kopfbewegung erkannt werden, wie sie die typische Reaktion auf Nackenverspannungen darstellt.
  • Ferner kann ggf. über eine Bildauswertung mittels eines neuronalen Netzwerks ein normaler von einem angespannten Gesichtsausdruck unterschieden werden. Ein angespannter Gesichtsausdruck kann z. B. durch Stirnfalten, Schmerzblinzeln, Augenabstand etc. erkannt werden.
  • Die in wenigstens einer Datenbank gespeicherten Vergleichsdaten können werksseitig vorgegeben sein. Die Daten können jedoch auch durch konkret aufgenommene Bilder des Fahrers in einem Zustand, von dem angenommen wird, dass keine Nackensteifheitsprobleme vorliegen oder in einem Zustand, in dem Probleme vermutet werden, modifiziert werden, um die Erkennungsschärfe durch Lernvorgänge zu erhöhen.
  • Im Ergebnis werden die unterschiedlichen Kriterien nach einer vorgegebenen Gewichtung vorzugsweise zu einer Art Punktwert verarbeitet. Bei einem Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes bzw. bei einer signifikanten Abweichung nach oben gegenüber einem über längere Zeit ermittelten Durchschnittswert wird ein mögliches Nackensteifheitsproblem angezeigt.
  • Anhand der Körperhaltung und des Gesichtsausdrucks der betroffenen Person kann außerdem eine Vermutung angestellt werden, wo das Problem lokalisiert ist (z.B. rechts, links), wozu ggf. auch gespeicherte "historische" Daten von bereits früher erkannten Nackensteifheitsproblemen dieser Person herangezogen werden können, denn in der Regel sind entsprechende Fahrzeuge gleichzeitig mit einer Personenerkennung zur Berücksichtigung individueller Fahrzeugeinstellungen ausgerüstet.
  • Das vermutete Nackensteifheitsproblem wird dem Fahrer bzw. der betroffenen Person bevorzugt zunächst über ein Mensch-Maschine-Interface (z.B. ein Display oder über eine Sprachansage) mitgeteilt, ggf. zusammen mit Tipps und Instruktionen für Übungen zur Linderung der Probleme.
  • Ferner kann auch die aktuelle Sitzposition mit einer Datenbank für ergonomisch günstige Sitzpositionen verglichen werden, wobei die anhand der Bilddaten ermittelte Statur des Fahrers berücksichtigt werden kann, und ggf. kann dann eine Korrektur der Sitzposition vorgeschlagen und ggf. direkt über eine automatische Sitzverstellung ausgeführt werden.
  • Zusätzlich können – ggf. nach entsprechender Bestätigung durch die betroffene Person – auch spezielle aktive Gegenmaßnahmen zur Linderung der Probleme eingeleitet werden:
    Eine mögliche Gegenmaßnahme stellt der gezielte Einsatz von Warmluft im Nackenbereich der betroffenen Person dar, d.h. ein Anströmenlassen von Warmluft in den betroffenen Nackenbereich mittels wenigstens einer im Bereich der Kopf- oder Nackenstütze angeordneten Düse.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Düsen in wenigstens einem Düsencluster bzw. einer Düsenmatrix vorgesehen, und der Warmluftstrom wird durch selektive Aktivierung einzelner Düsen oder Düsengruppen auf den akut betroffenen Nackenbereich fokussiert angewendet. Durch diese gezielte Warmluftapplikation (z.B. recht, links oder in der Mitte des Nackens bzw. weiter oben oder unten) wird eine besonders positive Wirkung erzielt, da sensorische Reize, die auf einen bestimmten Bereich fokussiert werden in der Regel eine positivere physiologische Wirkung haben als eine unspezifische Anwendung vergleichbarer Reize über einen breiten Bereich.
  • Hierzu ist es allerdings erforderlich, dass der ungefähre Ort der Beschwerden wie vorstehend beschrieben lokalisierbar ist, oder von der betroffenen Person der Steuerung mitgeteilt wurde. Eine Möglichkeit, dies unabhängig von der beschriebenen Sensorik herauszufinden, besteht darin, die verschiedenen ansteuerbaren Warmluftdüsen oder -düsengruppen im Nackenbereich zyklisch zu aktivieren und dann auf ein Signal der betroffenen Person hin (z.B. sprachgesteuert durch das Wort "OK") bei einer bestimmten Düse oder einer bestimmten Düsengruppe zu bleiben.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein leichter Massageeffekt durch Warmluftstrom durch eine pulsierende Modulation des Warmluftstroms erreicht werden. Die Intensität der Pulsation und der Druck der Warmluft kann ggf. auch einstellbar gestaltet sein.
  • Ferner ist es denkbar, dass ein Warmluftstrom – ggf. auch ohne Vorliegen eines Nackenproblems – präventiv dann aktiviert wird, wenn gerade eine starke Abkühlung des Fahrgastraumes durch die Klimaanlage vorgenommen wird, um Probleme durch Zugeffekte zu vermeiden.
  • Eine alternativ oder zusätzlich (gleichzeitig oder im Wechsel mit der vorbeschriebenen Warmluft) ergreifbare Gegenmaßnahme zur Linderung der Probleme besteht in einer Erwärmung des betroffenen Nackenbereichs mittels wenigstens einer im Bereich der Kopf- oder Nackenstütze angeordneten Infrarot-Leuchtdiodenmatrix.
  • Auch in diesem Falle können auch mehrere, vorzugsweise in etwa briefmarkengroße, Infrarot-Leuchtdiodenmatrixelemente vorgesehen sein, die dann selektiv zur Einwirkung nur auf den betroffenen Nackenbereich gerichtet eingesetzt werden können, indem Wärmemuster oder auch Punktmuster erzeugt werden.
  • Für die Ermittlung der jeweils für die akuten Beschwerden selektiv zu aktivierenden Infrarot-Leuchtdiodenmatrixelemente gilt das vorstehend zu den Warmluftdüsen Ausgeführte, d.h., auch hier kann ggf. solange zwischen den einzelnen IR-Wärmequellen umgeschaltet werden, bis die betroffene Person den Umlauf der IR-Wärmequellen anhält, oder es kann eine automatische Lokalisierung der Beschwerden erfolgen.
  • Die vorbeschriebenen Abhilfemaßnahmen können auch nach Fahrtunterbrechungen automatisch fortgesetzt werden, sobald die entsprechende Person durch die Fahrzeugsteuerung identifiziert wurde, bis zu einer manuellen Abschaltung durch die betroffene Person.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Systemdiagramm einer Anordnung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Warmluftapplikation, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wärmestrahlungsapplikation.
  • Gemäß 1 wird das Gesicht und/oder der Nacken und/oder der Oberkörper eines Fahrers 8 (oder ggf. eines Passagiers) eines schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs 10 mittels wenigstens einer im Innenraum angeordneten Kamera 12 überwacht, wobei bevorzugt mehr als eine Kamera 12 vorhanden ist, um Bilder aus verschiedenen Perspektiven zu erhalten und damit Bewegungen des Fahrers in allen drei Dimensionen auswerten zu können.
  • Die Bildsignale der Kamera oder der Kameras 12 werden einer Steuereinheit 14 zugeführt, an die sämtliche im Rahmen der Erfindung erforderlichen Sensoren und Aktoren angebunden sind. Die Steuereinheit 14 kommuniziert für die Auswertung der Bilder mit einer Recheneinheit 16, wobei die entsprechenden Einheiten 14 und 16 selbstverständlich auch in einer Einheit zusammengefasst sein können oder mit anderen Kraftfahrzeugsteuereinrichtungen kombiniert werden können.
  • Die Recheneinheit 16 wertet die Bilder bzw. Videos aus und berechnet im Rahmen eines Mustererkennungsalgorithmus 18 hieraus bestimmte normierte (d.h. von Größe und Statur unabhängige) Daten über die Haltung, die Sitzposition und die Mimik des Fahrers 8 bzw. der betroffenen Person.
  • Diese Daten werden dann mit einer Datenbank für korrekte Sitzpositionen 20, einer Datenbank für schmerzfreie bzw. schmerzbehaftete Körper- und Kopfhaltungen 22 sowie mit einer Datenbank für schmerzfreie bzw. schmerzbehaftete Gesichtsausdrücke 24 verglichen. Durch die Mustererkennungsverfahren wird erkannt, ob die aktuellen Bilder hinsichtlich verschiedener Aspekte eher auf ein Nackensteifheitsproblem hinweisen oder eher keine Anzeichen vorliegen. Auf Basis eines Punktesystems wird sodann von der Steuereinheit 14 entschieden, ob ein potentielles Nackensteifheitsproblem vorliegt oder nicht. Wenn ja, so können ggf. im Anschluss an einen Dialog mit dem Fahrer 8 entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
  • Beispielsweise kann ein in einer Nackenstütze des Fahrzeugs 10 angeordnetes Düsencluster 28 über eine Warmluftzuführung 26 mit ggf. pulsierender Warmluft beaufschlagt werden. Dabei können einzelne Düsen des Düsenclusters 28 derart über Aktuatoren angesteuert werden, dass die Warmluft auf die betroffenen Regionen konzentriert wird und/oder eine gewisse Massagewirkung erzielt wird. Die ideale Einsatzregion der Warmluft wird dabei von einer Detektionseinheit für die beste Einsatzregion 32 anhand der Bilddaten und/oder anhand einer Fahrerabfrage und/oder anhand "historischer" Informationen (gespeicherte letzte Warmluftapplikationen bei der entsprechenden Person) gesteuert. Die entsprechende Warmluftapplikation ist in 2 nochmals deutlicher dargestellt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann mittels eines oder mehrerer Infrarot-Leuchtdiodencluster 30 eine gezielte Wärmeapplikation auch die betroffenen Gebiete erfolgen, wobei wiederum die Detektionseinheit für die beste Einsatzregion 32 eine gezielte Aktivierung einzelner Leuchtdioden ermöglicht (vgl. auch 3).
  • Die vorgenannten Linderungsmaßnahmen bei Nackensteifheit können ggf. auch manuell durch den Fahrer oder eine betroffene Person ohne automatische Erkennung eines entsprechenden Nackensteifheitsproblems aktivierbar sein. Dementsprechend liegt es auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, entsprechende Linderungsmaßnahmen bei Nackensteifheitsproblemen wie vorbeschrieben ohne vorgeschaltete automatische Erkennung vorzunehmen.

Claims (9)

  1. Verfahren zur automatisierten Detektion von Nackensteifheitsproblemen bei einem Insassen (8) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das Kraftfahrzeug (10) wenigstens eine Kamera (12) aufweist, mittels derer Bilder wenigstens vom Oberkörperbereich und/oder dem Gesicht des Fahrzeuginsassen (8) aufgenommen werden können, gekennzeichnet durch die Schritte a) Aufnahme eines Bildes oder mehrerer Bilder über einen vorbestimmten Zeitraum sowie Zwischenspeicherung der Bilddateien; b) Vergleich der aufgenommenen Bilddateien mit aus wenigstens einer Datenbank (20, 22, 24) abgerufenen Referenzdaten unter Anwendung von Mustererkennungsverfahren, und c) Entscheiden anhand des Vergleichs, ob ein potentielles Nackensteifheitsproblem bei dem Fahrzeuginsassen (8) vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt d) wenn ein Nackensteifheitsproblem erkannt wurde, Einleitung von Gegenmaßnahmen zur Linderung dieses Problems.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmaßnahmen in Schritt d) ein Anströmenlassen von Warmluft in den betroffenen Nackenbereich mittels wenigstens einer im Bereich der Nackenoder Kopfstütze angeordneten Düse (28) umfassen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen in wenigstens einem Düsencluster (28) vorgesehen sind, und dass der Warmluftstrom durch selektive Aktivierung einzelner Düsen oder Düsengruppen auf den betroffenen Nackenbereich fokussiert angewendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmluftstrom pulsierend moduliert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmaßnahmen in Schritt d) die Erwärmung des betroffenen Nackenbereichs mittels wenigstens einer im Bereich der Nacken- oder Kopfstütze angeordneten Infrarot-Leuchtdiodenmatrix (30) umfassen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise in etwa briefmarkengroße Infrarot-Leuchtdiodenmatrixelemente (30) vorgesehen sind, die selektiv zur Einwirkung auf den betroffenen Nackenbereich fokussiert eingesetzt werden, indem Wärmemuster oder Punktmuster erzeugt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entscheidung, ob ein Nackensteifheitsproblem vorliegt, ein oder mehrere der folgenden Kriterien berücksichtigt werden: – Haltungsänderungen, – Änderungen des Gesichtsausdrucks, – Entlastungsbewegungen des Oberkörpers und/oder des Kopfes des Fahrzeuginsassen (8).
  9. Vorrichtung zur Detektion und zur Reaktion auf Nackenprobleme bei Kraftfahrzeuginsassen (8), dadurch gekennzeichnet, dass dass diese zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
DE102013209601.1A 2013-05-23 2013-05-23 Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von und zur Reaktion auf Nackensteifheitsprobleme bei Kraftfahrzeuginsassen Ceased DE102013209601A1 (de)

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