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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einer Kamera zur Aufnahme des Gesichtes eines Insassen des Kraftfahrzeuges. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufnehmen des Gesichtes eines Insassen eines Kraftfahrzeuges, bei dem Bilddaten des Insassen generiert werden.
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Stand der Technik
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Bilddaten des Fahrers werden in modernen Kraftfahrzeugen generiert, um festzustellen, ob der Fahrer in der Lage ist, das Kraftfahrzeug zu führen, oder ob der Fahrer beispielsweise durch Übermüdung nicht mehr dazu in der Lage ist. Ferner kann die Position des Fahrersitzes sowie anderer Bedien- oder Sicherheitselemente des Kraftfahrzeuges anhand aus den Bilddaten abgeleiteter Positionsdaten des Fahrers für den Fahrer optimal vorgegeben beziehungsweise eingestellt werden, wie es in der
DE 10 2007 023 141 A1 offenbart ist. Oftmals wird hierzu das Gesicht des Fahrers mit der Kamera aufgenommen.
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Da das Fahrzeug von unterschiedlich großen Fahrern gesteuert werden kann, besteht das Risiko, dass das Gesicht in den mit der Kamera erzeugten Bilddaten nicht oder nicht ausreichend zu erkennen ist. Beispielsweise kann bei besonders großen Fahrern die Kamera nur einen Abschnitt des Oberkörpers oder nur einen unteren Teil des Gesichtes aufnehmen, sodass eine Übermüdung des Fahrers nicht feststellbar ist. Ferner kann das Gesicht des Fahrers aus Sicht der Kamera durch das Lenkrad des Kraftfahrzeuges verdeckt sein. Folglich kann nicht sicher festgestellt werden, ob das Kraftfahrzeug durch den Fahrer sicher gesteuert werden kann, da insbesondere Übermüdungszustände des Fahrers nicht sicher erkannt werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Steuergerät der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, ein Positionierungssignal für eine die Aufnehmbarkeit des Gesichtes beeinflussende Vorrichtung des Kraftfahrzeuges auszugeben, wenn zumindest ein vordefinierter Abschnitt des Gesichtes nicht erkennbar in die Aufnahme repräsentierbaren Bilddaten enthalten ist. Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, bei dem ein Positionierungssignal für eine die Aufnehmbarkeit des Gesichtes beeinflussende Vorrichtung des Kraftfahrzeuges erzeugt wird, falls zumindest ein vordefinierter Abschnitt des Gesichtes in den Bilddaten nicht erkennbar enthalten ist.
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Anhand des Positionierungssignals kann die die Aufnehmbarkeit des Gesichtes beeinflussende Vorrichtung so eingestellt werden, dass zumindest der vordefinierte Abschnitt oder sogar das ganze Gesicht in den Bilddaten erkennbar enthalten ist. Somit können die Schläfrigkeit des Insassen und insbesondere des Fahrers sicher überwacht und/oder der Fahrersitz und/oder andere Bedien- oder Sicherheitselemente ergonomisch angeordnet werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden eingegangen.
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So kann der Kopf des Fahrers basierend auf dem Positionierungssignal in einen örtlichen Bereich („head box“) gebracht werden, der von der Kamera optimal erfasst werden kann (Öffnungswinkel, Schärfentiefe, Umgebungsbeleuchtung). Alternativ oder zusätzlich kann der örtliche Bereich („head box“), der von der Kamera optimal erfasst werden kann, durch Bewegen der Kamera so angeordnet werden, dass der Kopf des Fahrers erkennbar aufgenommen werden kann. Unter Umständen (zum Beispiel bei sehr kleinen Personen) kann es notwendig sein, zumindest ein Pedal oder alle Pedale der Pedalerie des Kraftfahrzeuges dieser optimalen Sitzposition anzupassen und zu verstellen, sodass der Fahrer uneingeschränkt die Pedale betätigen kann. Durch eine Positionierung des Lenkrades kann dann erreicht werden, dass das Gesicht beziehungsweise die relevanten Gesichtsmerkmale des Fahrers ohne Verdeckung durch das Lenkrad oder durch seine Hände auf dem Lenkrad von der Kamera erfasst werden können. Zur Verbesserung der Sicherheit wird also das Positionierungssignal erzeugt.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise das Lenkrad oder ein Sitz, insbesondere der Fahrersitz, des Kraftfahrzeuges sein. Anhand des Positionierungssignals können beispielsweise das Lenkrad, der Fahrersitz und/oder ein Pedal des Kraftfahrzeuges so positioniert werden, dass das Gesicht mit der Kamera aufnehmbar ist, wobei der Fahrer eine ergonomische Sitzhaltung einnehmen kann. Hierdurch ist zusätzlich zur Überwachung der Schläfrigkeit sichergestellt, dass beispielsweise der Übermüdung des Fahrers durch eine unvorteilhafte Sitzposition vorgebeugt wird und die Übermüdung des Fahrers festgestellt werden kann, sodass das Kraftfahrzeug sicherer geführt werden kann.
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Ferner kann das Steuergerät ausgebildet sein, die Ausgabe des Positionierungssignals zu beenden, wenn zumindest der vordefinierte Abschnitt des Gesichtes oder sogar das gesamte Gesicht in den Bilddaten erkannt wurde. Das Positionierungssignal kann folglich so lange erzeugt beziehungsweise ausgegeben werden, bis zumindest der vordefinierte Abschnitt des Gesichtes oder sogar das gesamte Gesicht in den Bilddaten erkannt wurde. Eine vorzeitige Abschaltung des Positionierungssignals wird also vermieden, wobei das Positionierungssignal auch nicht unnötig lange ausgegeben wird. Der Fahrer des Fahrzeuges, dem das Positionierungssignal womöglich angezeigt wird, weiß also unmittelbar, wann sein Gesicht in den Bilddaten erkannt wurde. Dabei kann sein Gesicht zumindest teilweise oder vollständig in den Bilddaten erkannt worden sein. Insbesondere wenn nur Übermüdungszustände des Fahrers überwacht werden sollen, kann es ausreichen, lediglich die Augen des Fahrers in den Bilddaten zu erkennen. Folglich sind zumindest die Augen oder ein anderer Abschnitt des Gesichtes oder sogar das vollständige Gesicht von der Kamera abzubilden.
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Ferner kann das Steuergerät ausgebildet sein, die Richtung und optional auch den Umfang der für das Erkennen des Gesichtes oder des Teils des Gesichtes notwendigen Positionierung anhand der zur Verfügung stehenden Bilddaten des Fahrers zu erkennen und das Positionierungssignal entsprechend zu generieren und/oder auszugeben.
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Das Kraftfahrzeug kann eine Anzeige zur Darstellung für eine zum Finden des Gesichtes notwendige Positionierung der Vorrichtung und/oder des Pedals aufweisen. Das vom Steuergerät im Betrieb bereitstellbare Positionierungssignal kann repräsentativ für die Richtung der für das Erkennen des Gesichtes oder des Teils des Gesichtes notwendigen Positionierung und optional auch repräsentativ für den Umfang der notwendigen Positionierung und ferner beispielsweise der Anzeige zuführbar sein. Die Anzeige kann anhand des Positionierungssignals vorgeben, in welcher Richtung das Lenkrad, der Fahrersitz und/oder das Pedal zu positionieren sind. Beispielsweise kann das Lenkrad durch Schwenken eines Lenkstocks, an dem das Lenkrad montiert ist, nach oben oder nach unten bewegt werden, um das Gesicht des Fahrers mit der Kamera erkennbar aufnehmen und in die von der Kamera erzeugten Bilddaten wandeln zu können. Die Position des Lenkrades und/oder des Fahrersitzes kann also zumindest teilweise manuell so eingestellt werden, dass das Gesicht des Fahrers gefunden werden kann. Das Positionierungssignal ist also beispielsweise ein Steuersignal zur Ansteuerung der Anzeige des Kraftfahrzeuges zur Darstellung für eine zum erkennbaren Aufnehmen des Gesichtes notwendigen Änderung der Position oder der Einstellung der Vorrichtung.
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Weist das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Einstelleinrichtung für die Vorrichtung, also beispielsweise für das Lenkrad, den Fahrersitz und/oder das Pedal, auf, mit welcher die Position der Vorrichtung beeinflussbar ist, kann das Positionierungssignal ein Steuersignal für die Einstelleinrichtung sein. Die Vorrichtung kann dann zumindest teilweise oder sogar vollständig automatisch positioniert werden, bis das Gesicht oder der vorgegebene Gesichtsabschnitt in den von der Kamera erzeugten Bilddaten ausreichend auffindbar ist und/oder der Fahrer eine ergonomische Sitzposition einnehmen kann.
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Insbesondere kann das Positionierungssignal durch wenigstens einen oder einen weiteren Signalausgang des Steuergerätes an unterschiedliche Ziele ausgebbar und beispielsweise zu der wenigstens einen Anzeige und/oder zu der mindestens einen Einstelleinrichtung geleitet sein, wenn das Steuergerät im Kraftfahrzeug verbaut ist. Reicht eine durch die Einstelleinrichtung geänderte Position der Vorrichtung, insbesondere des Lenkrades und/oder des Sitzes, nicht aus, um das Gesicht sicher erkennen zu können, kann die Position der Vorrichtung, insbesondere des Lenkrades und/oder des Sitzes, nicht nur automatisch oder motorisiert, sondern zusätzlich auch manuell einstellbar sein.
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Das Positionierungssignal kann so lange ausgegeben und folglich die Vorrichtung, beispielsweise das Lenkrad und/oder der Sitz, so lange manuell und/oder automatisch positioniert werden, bis das Gesicht erkannt wurde. Während der Positionierung können weitere Bilddaten generiert und in den Bilddaten zumindest der vordefinierte Gesichtsabschnitt oder das gesamte Gesicht gesucht werden. Beispielsweise können Einzelbilder oder eine kontinuierliche Bewegt-Bild-Folge erzeugt und in diesen nach dem Gesicht oder dem gewünschten Gesichtsteil gesucht werden, damit während der Positionierung sicher festgestellt werden kann, ob beziehungsweise wann das Gesicht in den von der Kamera erzeugten Bilddaten erkennbar enthalten ist. Der Bildeingang kann also ausgebildet sein, mehrere aufeinanderfolgende Einzelbilder und/oder eine Bewegtbildfolge repräsentierende Bilddaten entgegenzunehmen.
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Beispielsweise kann der vordefinierte Abschnitt oder das gesamte Gesicht in den Bilddaten gesucht werden, nachdem sich der Fahrer auf den Fahrersitz gesetzt und/oder bevor das Fahrzeug gestartet wurde und/oder direkt nachdem das Fahrzeug gestartet wurde. Das Steuergerät kann hierfür einen Auslöseeingang aufweisen, dem ein Auslöse- oder Startsignal vom Kraftfahrzeug zuführbar ist. Das Auslöse- oder Startsignal repräsentiert beispielsweise, dass der Fahrer auf dem Fahrersitz sitzt oder angeschnallt ist. Liegt das Auslöse- oder Startsignal am Auslöseeingang an, erwartet das Steuergerät am Bilddateneingang Bilddaten, in denen es versucht, das Gesicht zu erkennen. So kann nach dem erfolgten Anschnallen des Fahrers mit der Aufnahme des Fahrers und mit der Erkennung von dessen Gesicht begonnen werden, da nach dem Anschnallen davon ausgegangen werden kann, dass der Fahrer eine für die Fahrt ausreichende Sitzposition eingenommen hat.
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Da der Fahrer während der Fahrt seine Sitzposition ändern kann, kann das Positionierungssignal erneut erzeugt und/oder ausgegeben werden, falls zumindest der vordefinierte Abschnitt oder sogar das gesamte Gesicht des Fahrers nicht mehr erkennbar in den Bilddaten enthalten ist. Vor allem die automatische Positionierung des Lenkrades durch die Einstelleinrichtung kann auch während der Fahrt vorgenommen werden.
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Die Kamera ist beispielsweise am Lenkstock angeordnet, sodass die Kamera mit dem Schwenken des Lenkstocks zusammen mit dem Lenkrad bewegt und auf das Gesicht des Fahrers ausgerichtet werden kann. Aus ästhetischen Gründen und weil eine auf den Fahrer gerichtete sichtbare Kamera oftmals als störend empfunden wird, ist die Kamera jedoch vorzugsweise in einer Anzeige des Kraftfahrzeuges angeordnet. Die Anzeige kann im Armaturenbrett, also aus Sicht des Fahrers und in Fahrtrichtung hinter dem Lenkrad, angeordnet sein. Die Anzeige ist beispielsweise eine in einem Fahrerinformationsbereich angeordnete Multifunktionsanzeige und insbesondere ein Bildschirm, wobei die Kamera für den Fahrer unsichtbar in die Anzeige integriert sein kann.
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Der vordefinierte Abschnitt des Gesichtes kann ein Teil des Gesichtes, beispielsweise die Augenpartie, sein, der einen Rückschluss auf die Schläfrigkeit des Insassen oder auf die ergonomische Einstellung der Bedien- und/oder Sicherheitselemente des Kraftfahrzeuges, zulässt. Alternativ kann der vordefinierte Abschnitt das gesamte Gesicht umfassen.
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Ist der vordefinierte Abschnitt oder das gesamte Gesicht erkennbar in den Bilddaten enthalten, bedeutet dies, dass Merkmale des Gesichtes durch das Steuergerät so erkannt werden können, dass ein Rückschluss auf die Schläfrigkeit des Insassen oder auf die ergonomische Einstellung der Bedien- und/oder Sicherheitselemente des Kraftfahrzeuges möglich ist. Ist der vordefinierte Abschnitt oder das gesamte Gesicht nicht erkennbar in den Bilddaten enthalten, bedeutet dies, dass Merkmale des Gesichtes durch das Steuergerät nicht so erkannt werden können, dass ein Rückschluss auf die Schläfrigkeit des Insassen oder auf die ergonomische Einstellung der Bedien- und/oder Sicherheitselemente des Kraftfahrzeuges möglich ist. Beispielsweise kann der vordefinierte Abschnitt oder das Gesicht nicht oder nur unzureichend in einem Sichtbereich der Kamera angeordnet oder durch die Vorrichtung, etwa das Lenkrad, verdeckt sein. Ferner kann das Gesicht aus Sicht der Kamera vor oder hinter dem Sichtbereich der Kamera angeordnet und folglich nicht ausreichend scharf durch die Kamera abbildbar sein.
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Zeichnungen
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Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steuergerätes in einem Kraftfahrzeug; und
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Zunächst sind Aufbau und Funktion eines in einem Kraftfahrzeug verbauten erfindungsgemäßen Steuergerätes mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben. 1 zeigt einen Teil des Kraftfahrzeuges 1 schematisch mit einem Fahrersitz 2, einem Pedal 2‘, einem Armaturenbrett 3 und einem Lenkrad 4 in einer Seitenansicht.
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Um das Gesicht 5 eines auf dem Fahrersitz 2 sitzenden Fahrers 6 abbilden zu können, weist das Kraftfahrzeug 1 eine Kamera 7 auf. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die Kamera 7 hinter einer Deckscheibe 8 einer in einem Fahrerinformationsbereich F vorgesehenen Anzeige 9 des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet, sodass der Fahrer 6 die Kamera 7 nicht ohne Weiteres sehen kann. Die Anzeige 9 ist beispielsweise eine Multifunktionsanzeige, mit der ein Geschwindigkeitsmesser darstellbar ist. Alternativ kann die Kamera auf einem Lenkstock 10, an dem das Lenkrad 4 angebracht ist, angeordnet sein. Die alternativ auf dem Lenkstock 10 angeordnete Kamera ist im Ausführungsbeispiel der 1 mit dem Bezugszeichen 7‘ versehen.
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Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 ein Steuergerät 11 auf, das beispielsweise über eine Datenleitung 12 mit der Kamera 7, 7‘ Bilddaten empfangend, verbunden ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in der 1 nur das Ausführungsbeispiel, in dem die Datenleitung 12 die Kamera 7 mit dem Steuergerät 11 verbindet, dargestellt.
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An einem Signalausgang 13 des Steuergerätes 11 kann im Betrieb des Kraftfahrzeuges 1 ein Positionierungssignal P für eine Vorrichtung, die die Aufnehmbarkeit des Abschnittes des Gesichtes oder sogar des gesamten Gesichtes potentiell beeinflusst und sogar beeinträchtigen oder verhindern kann, ausgegeben werden. Zum Beispiel kann das Positionierungssignal P für das Lenkrad 4 erzeugt und ausgegeben werden, falls beispielsweise das Lenkrad 4 zum Finden des Gesichtes 5 positioniert werden soll. Der Signalausgang 13 kann mit einer Anzeige 14 und/oder mit einer elektrischen Einstelleinrichtung 15 Signal übertragend verbunden sein. Die Anzeige 14 kann im Betrieb dem Fahrer 6 anzeigen, ob und in welche Richtung die Vorrichtung, also beispielsweise das Lenkrad 4, zu positionieren ist, damit die Kamera 7, 7‘ das Gesicht 5 des Fahrers 6 aufnehmen kann. Mit der Einstelleinrichtung 15 kann die Position der Vorrichtung, etwa des Lenkrads 4, elektrisch angetrieben und insbesondere automatisch geändert werden. Während der elektrisch angetriebenen Änderung der Position der Vorrichtung kann optional die Anzeige die Positionsänderung anzeigen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das oder zumindest ein weiteres Positionierungssignal P einem Positionierungssteller des Fahrersitzes 2 und/oder einem Steller des Pedals 2‘ zugeleitet sein, um den Fahrersitz 2 und/oder das Pedal 2‘ motorisiert zu positionieren. Ferner kann das oder zumindest ein weiteres Positionierungssignal P der oder einer weiteren Anzeige 14 zugeführt sein, um eine die Erkennung ermöglichende Änderung der Position des Lenkrades 4, des Sitzes 2 oder des Pedals 2‘ anzuzeigen.
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Um zu überprüfen, ob die Kamera 7, 7‘ das Gesicht 5 des Fahrers 6 zumindest teilweise oder sogar vollständig aufnehmen kann, kann die Kamera 7, 7‘ Bilddaten an das Steuergerät 11 oder an eine Gesichtserkennungseinrichtung senden. Mit dem Steuergerät 11 oder der Gesichtserkennungseinrichtung wird ermittelt, ob in den empfangenen Bilddaten das Gesicht 5 erkennbar enthalten ist. Ist das Gesicht 5 in den empfangenen Bilddaten nicht erkennbar oder überhaupt nicht enthalten, generiert das Steuergerät 11 das Positionierungssignal P und gibt dieses über den mindestens einen Signalausgang 13, beispielsweise an die Anzeige 14 und/oder die Einstelleinrichtung 15, aus.
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Das Lenkrad 4 kann mit dem Lenkstock 10 manuell und/oder automatisch durch die Einstelleinrichtung 15 positioniert und beispielsweise geschwenkt werden. In einer Vorwärtsrichtung V des Fahrzeuges 1 ist das Lenkrad 4 beispielsweise zwischen der Kamera 7, 7‘ und dem Fahrer 6 angeordnet. Insbesondere kann die Kamera 7, 7‘ in der Vorwärtsrichtung V hinter dem Lenkrad 4 vorgesehen sein.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch als ein Flussdiagramm. Für Elemente des Ausführungsbeispiels der 1, die zur Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 2 im Folgenden verwendet sind, sind dieselben Bezugszeichen verwendet.
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2 zeigt das Verfahren 20 schematisch als ein Flussdiagramm. Das Verfahren 20 startet mit einem Verfahrensschritt 21. Im Verfahrensschritt 21 wird beispielsweise das Kraftfahrzeug 1 gestartet. Alternativ kann im Verfahrensschritt 21 erkannt werden, dass der Fahrer 6 auf dem Fahrersitz 2 Platz genommen hat. Ferner kann erkannt werden, ob sich der Fahrer 6 angeschnallt hat. Im nun folgenden Verfahrensschritt 22 werden mit der Kamera 7, 7‘ ein Bild des Fahrers 6 aufgenommen und aus dem Bild Bilddaten generiert.
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Um zu erkennen, ob die Kamera 7, 7‘ das Gesicht 5 oder den vordefinierten Abschnitt erkennbar aufnehmen kann, wird im Verfahrensschritt 23 das Gesicht 5 oder der vordefinierte Abschnitt in den Bilddaten gesucht und versucht, das Gesicht 5 oder den vordefinierten Abschnitt zu erkennen. Im auf den Verfahrensschritt 23 folgenden Verfahrensschritt 24 wird beurteilt, ob das Gesicht 5 oder der vordefinierte Abschnitt überhaupt oder zumindest ausreichend in den Bilddaten enthalten ist beziehungsweise erkannt wurde. Wurde das Gesicht 5 oder der vordefinierte Abschnitt in den Bilddaten erkannt, kann auf den Verfahrensschritt 24 der Verfahrensschritt 25 folgen, in dem das Verfahren 20 endet. An das Verfahren 20 kann sich eine Überwachung des Fahrers 6 anschließen, die beispielsweise untersucht, ob der Fahrer 6 ermüdet oder bereits übermüdet ist.
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Wurde das Gesicht 5 oder der vordefinierte Abschnitt in den Bilddaten nicht erkannt, so kann auf den Verfahrensschritt 24 der Verfahrensschritt 26 folgen, in dem das Positionierungssignal P erzeugt beziehungsweise ausgegeben wird. Im nun folgenden Verfahrensschritt 27 wird zumindest die Vorrichtung, also beispielsweise das Lenkrad 4 und/oder der Sitz 2, und/oder das Pedal 2‘ positioniert. Während des Verfahrensschrittes 27 oder im Anschluss an den Verfahrensschritt 27 kann erneut der Verfahrensschritt 22 durchgeführt werden. Folglich kann nach oder während der Positionierung wenigstens ein weiteres Bild oder eine Bildfolge aufgenommen werden. In dem Bild oder den Bildern der Bildfolge kann nach dem Gesicht 5 oder dem vordefinierten Abschnitt des Fahrers 6 gesucht werden. Sobald das Gesicht 5 des Fahrers 6 oder der vordefinierte Abschnitt in den Bilddaten des Bildes oder der Bildfolge erkannt wurde, kann das Positionierungssignal P im Verfahrensschritt 25 gestoppt werden. Wird das Gesicht 5 oder der vordefinierte Abschnitt in den Bilddaten des Bildes oder der Bildfolge nicht mehr erkannt, kann erneut das Positionierungssignal P ausgegeben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007023141 A1 [0002]
