DE102014215843A1 - Driver observation system for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrerbeobachtungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Kamera (3), die an einem Kombiinstrument (4) zur Fahrerbeobachtung angeordnet/anordenbar ist, und mit einer Recheneinheit (8) zum Auswerten eines Ausgangssignals der Kamera (3). Es ist vorgesehen, dass die Recheneinheit (8) zur Vorprozessierung des Kameraausgangssignals ausgebildet und zusammen mit der Kamera (3) auf einer Leiterplatte (9) angeordnet ist.The invention relates to a driver observation system (1) for a motor vehicle, having at least one camera (3) which can be arranged / arranged on an instrument cluster (4) for driver observation, and having a computing unit (8) for evaluating an output signal of the camera (3). , It is provided that the arithmetic unit (8) is designed for preprocessing the camera output signal and is arranged together with the camera (3) on a printed circuit board (9).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrerbeobachtungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Kamera, die an einem Kombiinstrument zur Fahrerbeobachtung angeordnet/anordenbar ist, und mit einer Recheneinheit zum Auswerten eines Kameraausgangssignals.The invention relates to a driver observation system for a motor vehicle, having at least one camera which is arranged / can be arranged on an instrument cluster for driver observation, and having a computing unit for evaluating a camera output signal.
Stand der TechnikState of the art
Fahrerbeobachtungssysteme der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Fahrerbeobachtung, insbesondere um einen Müdigkeitszustand beziehungsweise eine ausreichende Aufmerksamkeit des Fahrers feststellen zu können, ist es bekannt, den Fahrer mittels einer oder mehrerer Kameras zu beobachten und mittels einer Gesichtserkennung auf den Zustand des Fahrers bezüglich Müdigkeit und/oder Aufmerksamkeit zu schließen. Um die von der Kamera erfassten Daten auszuwerten, ist dabei wenigstens eine Recheneinheit vorgesehen, die das Ausgangssignal der Kamera verarbeitet. Driver observation systems of the aforementioned type are known from the prior art. For driver observation, in particular in order to be able to determine a state of tiredness or sufficient attention of the driver, it is known to observe the driver by means of one or more cameras and to close by means of a face recognition on the condition of the driver with regard to fatigue and / or attention. In order to evaluate the data captured by the camera, at least one arithmetic unit is provided which processes the output signal of the camera.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Fahrerbeobachtungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine kompakte Baueinheit zur Verfügung gestellt wird, welche die Kamera und eine Recheneinheit zur Vorprozessierung des Kameraausgangssignals umfasst, wobei die Recheneinheit und die Kamera zusammen auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Hierdurch erfolgt eine Vorauswertung beziehungsweise Vorbearbeitung des Kameraausgangssignals bereits in derselben Baueinheit. Die Baueinheit muss nur noch mit einem Steuergerät oder dergleichen verbunden werden, um das vorprozessierte Kameraausgangssignal verarbeiten und die Fahrerbeobachtung auswerten zu können. Weist das Fahrerbeobachtungssystem mehrere derartige Baueinheiten mit einer Kamera und einer Recheneinheit zur Vorprozession auf, so kann der Rechenaufwand für das Steuergerät zur Auswertung der Fahrerbeobachtung deutlich reduziert und damit die Auswertung insgesamt beschleunigt werden. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Recheneinheit zur Vorprozessierung des Kameraausgangssignals ausgebildet und zusammen mit der Kamera auf einer Leiterplatte angeordnet ist.The driver observation system according to the invention with the features of
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrerbeobachtungssystem eine Steuereinheit zum Auswerten des vorprozessierten Ausgangssignals aufweist, die ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise des Fahrerbeobachtungssystems zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus wird die elektrische Verbindung von Steuereinheit, Kamera und Recheneinheit besonders einfach durch Leiterbahnen auf die Leiterplatte dargestellt. Die so bereitgestellte Baueinheit ist auch robust und gewährleistet eine dauerhafte Funktionsfähigkeit, beispielsweise auch bei Auftreten von stärkeren Vibrationen. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the driver observation system has a control unit for evaluating the preprocessed output signal, which is likewise arranged on the printed circuit board. As a result, a particularly compact design of the driver observation system is provided. In addition, the electrical connection of the control unit, camera and arithmetic unit is represented particularly simply by printed conductors on the printed circuit board. The structural unit provided in this way is also robust and ensures lasting functionality, for example, even in the event of stronger vibrations.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit als „Field Programmable Gate Array“ (Feldprogrammierbare Gatter-Anordnung FPGA) ausgebildet ist. Die Recheneinheit stellt somit einen integrierten Schaltkreis dar, in den eine logische Schaltung programmiert werden kann. Die Recheneinheit ist somit eine einfach ausgebildete Recheneinheit, die auf einfache Art und Weise an ihren jeweiligen Zweck anpassbar ist. Aufgrund ihrer Einfachheit führt sie das jeweilige Programm schnell und effizient aus.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the arithmetic unit is designed as a "Field Programmable Gate Array" (FPGA). The arithmetic unit thus represents an integrated circuit into which a logic circuit can be programmed. The arithmetic unit is thus a simple arithmetic unit which can be easily adapted to its respective purpose. Due to its simplicity, it executes the respective program quickly and efficiently.
Vorzugsweise ist die Recheneinheit mit mehreren auf der Leiterplatte angeordneten Kameras verbunden. Die Recheneinheit ist somit dazu ausgebildet, das Kameraausgangssignal mehrerer Kameras zu verarbeiten beziehungsweise vorzubearbeiten. Aufgrund des Anwendungsfalls für die Kamera, nämlich der Fahrerbeobachtung, entstehen in der Regel nur geringe Datenmengen, die verarbeitet werden müssen. Dadurch bietet sich auch hier die Ausbildung der Recheneinheit als feldprogrammierbare Gatter-Anordnung an, da sie in diesem Fall ausreichend ist, die Datenmengen schnell und effizient umzusetzen beziehungsweise vorzubearbeiten.Preferably, the arithmetic unit is connected to a plurality of cameras arranged on the printed circuit board. The arithmetic unit is thus designed to process or pre-process the camera output signal of several cameras. Due to the application case for the camera, namely the driver observation, usually only small amounts of data that need to be processed. As a result, the design of the arithmetic unit as a field-programmable gate arrangement is also suitable here, since in this case it is sufficient to implement or pre-process the data volumes quickly and efficiently.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweiligen Kamera ein Infrarotstrahler zugeordnet ist. Die jeweilige Kamera ist dabei entsprechend derart ausgebildet, dass sie die an dem Fahrer reflektierte Infrarotstrahlung entsprechend erfasst. Die jeweilige Kamera ist somit vorzugsweise als Infrarotkamera ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass auch eine Fahrerbeobachtung bei dunklen Sichtverhältnissen durchgeführt werden kann, ohne den Fahrer zu stören.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the respective camera is associated with an infrared radiator. The respective camera is correspondingly designed in such a way that it detects the infrared radiation reflected by the driver accordingly. The respective camera is thus preferably designed as an infrared camera. This ensures that even a driver observation in dark visibility conditions can be performed without disturbing the driver.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Recheneinheit mit dem jeweiligen Infrarotstrahler, der insbesondere ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet ist, verbunden ist. Die Recheneinheit, insbesondere die feldprogrammierbare Gatter-Anordnung, arbeitet somit bevorzugt mit mehreren Infrarotstrahlern und mit mehreren Kameras zusammen. Wie bereits gesagt, ist dies aufgrund der in der Regel geringen Datenmenge des jeweiligen Kameraausgangssignals problemlos durchführbar. Dadurch, dass nur eine Recheneinheit entsprechender Art vorgesehen wird, ist nur eine niedrige Anzahl von Komponenten des Fahrerbeobachtungssystems nötig und der Verbindungsaufwand der einzelnen Komponenten miteinander ist einfach und kostengünstig.Furthermore, it is preferably provided that the arithmetic unit with the respective infrared radiator, which is in particular also arranged on the circuit board, is connected. The arithmetic unit, in particular the field-programmable gate arrangement, thus preferably works together with a plurality of infrared radiators and with a plurality of cameras. As already stated, this is easily feasible due to the generally small amount of data of the respective camera output signal. Because only one arithmetic unit of the corresponding type is provided, only a low number of components of the driver observation system is necessary and the connection effort of the individual components with each other is simple and inexpensive.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass jeweils ein Infrarotstrahler jeweils einer der Kameras zugeordnet ist. Somit wird die Bilderfassung der jeweiligen Kamera verbessert und insgesamt ein gutes Fahrerbeobachtungsergebnis erzielt. Vorzugsweise ist der jeweilige Infrarotstrahler nahe zu der jeweiligen Kamera, insbesondere direkt benachbart zu der jeweiligen Kamera angeordnet, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass eine homogene Ausleuchtung des zu erfassenden Bildes unter Vermeidung von „harter“ beziehungsweise scharfer Schattenlinien gewährleistet wird. Darüber hinaus wird durch den oder die Infrarotstrahler erreicht, dass die Pupille des Fahrers besser erkennbar ist und dadurch eine Blickverfolgung des Fahrers verlässlich durchführbar ist. Die Blickverfolgung kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, ein Head-Up-Display (HUD) anzusteuern, eine Gesichtserkennung beziehungsweise Identifizierung durchzuführen, um beispielsweise Funktionen des Kraftfahrzeugs freizuschalten oder zu sperren, oder um eine Gestenbedienung des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Die Infrarotstrahler sind insbesondere als Nahfeld-Infrarotstrahler ausgebildet. According to an advantageous development of the invention it is also provided that in each case one infrared radiator is assigned to one of the cameras. Thus, the image capture of the respective camera is improved and achieved a good overall driver observation result. The respective infrared radiator is preferably arranged close to the respective camera, in particular directly adjacent to the respective camera, in order to achieve an optimum result. In particular, this ensures that a homogeneous illumination of the image to be detected while avoiding "hard" or sharp shadow lines is guaranteed. In addition, it is achieved by the infrared radiator (s) that the pupil of the driver is better recognizable and thus a driver's eye tracking can be reliably carried out. The gaze tracking can also be used, for example, to control a head-up display (HUD), perform a face recognition or identification, for example, to unlock or lock functions of the motor vehicle, or to enable gesture operation of the motor vehicle. The infrared radiators are designed in particular as near-field infrared radiators.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Kombiinstrument die Leiterplatte aufweist, auf welcher die Kamera und die Recheneinheit, und gegebenenfalls auch die Infrarotstrahler wie zuvor beschrieben angeordnet sind. Gegebenenfalls kann auf der Leiterplatte auch die Steuereinheit angeordnet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich bei der Steuereinheit um eine Steuereinheit des Kombiinstruments handelt. Die einzelnen Komponenten des Fahrerbeobachtungssystems sind somit in das Kombiinstrument des Kraftfahrzeugs integriert ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Lösung für das Fahrerbeobachtungssystem mit kurzen Verbindungsstrecken und einer einfachen Verbindungsstruktur mittels der Leiterplatte. Dadurch werden das Design, die Verkabelung (Verbindung), die Montage, die Herstellung und die Herstellungskosten optimiert. Insbesondere ist es dadurch möglich, das Fahrerbeobachtungssystem zusammen mit dem Kombiinstrument als Vormontageeinheit bereitzustellen, gegebenenfalls auch bereits zusammen mit dem einen oder den mehreren Infrarotstrahlern. Dadurch ist es auch möglich, das Fahrerbeobachtungssystem einer Prüfung zu unterziehen, bevor das Kombiinstrument in ein Kraftfahrzeug verbaut wird. Particularly preferably, it is provided that the instrument cluster has the circuit board on which the camera and the computing unit, and optionally also the infrared radiators are arranged as described above. Optionally, the control unit can be arranged on the circuit board. In particular, it is provided that the control unit is a control unit of the combination instrument. The individual components of the driver observation system are thus integrated into the instrument cluster of the motor vehicle. This results in a compact solution for the driver observation system with short links and a simple connection structure by means of the circuit board. This optimizes the design, wiring, assembly, manufacturing and manufacturing costs. In particular, this makes it possible to provide the driver observation system together with the instrument cluster as a preassembly unit, possibly also together with the one or more infrared radiators. This also makes it possible to subject the driver observation system to a test before the instrument cluster is installed in a motor vehicle.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit zur Vorprozessierung des jeweiligen Kameraausgangssignals auf einer separaten Leiterplatte vorgesehen ist, und dass jeweils eine Kamera zusammen mit einem Infrarotstrahler eine Vormontageeinheit bilden, die in das Kombiinstrument integrierbar/integriert ist. According to an alternative embodiment of the invention, it is provided that the arithmetic unit for preprocessing the respective camera output signal is provided on a separate circuit board, and that in each case a camera together with an infrared radiator form a pre-assembly unit which can be integrated / integrated in the instrument cluster.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dazu zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. To show:
Das Fahrerbeobachtungssystem
Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist nunmehr vorgesehen, dass in das Kombiinstrument
Auf einer separaten Leiterplatte
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