DE102020204731A1 - Method for operating a motor vehicle and system - Google Patents

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Moritz Groh
Albert Kos
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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1) umfasst ein Ermitteln einer Anwesenheit eines Fahrers (20) des Kraftfahrzeugs (1) und ein Erstellen eines Kopfmodells und ein Verorten eines Stirnbereichs des Fahrers (20) in Abhängigkeit von der ermittelten Anwesenheit. Das Verfahren umfasst weiter ein Aussenden eines Lichtstrahls (13) mittels einer Strahlungsquelle (12) in Abhängigkeit von dem verorteten Stirnbereich (21) und ein Erfassen eines reflektierten Lichtstrahls (14) mittels eines Strahlungssensors (11), der repräsentativ ist für einen Lichtanteil des ausgesendeten Lichtstrahls (13), welcher von dem Stirnbereich (21) des Fahrers (20) reflektiert wurde. Das Verfahren umfasst weiter ein Ermitteln eines Glanzes einer Hautoberfläche des Stirnbereichs (21) in Abhängigkeit von dem erfassten Lichtstrahl (14) und ein Steuern einer dem Kraftfahrzeug (1) zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz der Hautoberfläche des Stirnbereichs (21).

Figure DE102020204731A1_0000
A method for operating a motor vehicle (1) comprises determining the presence of a driver (20) of the motor vehicle (1) and creating a head model and locating a forehead region of the driver (20) as a function of the determined presence. The method further comprises emitting a light beam (13) by means of a radiation source (12) depending on the located forehead area (21) and detecting a reflected light beam (14) by means of a radiation sensor (11), which is representative of a portion of the light emitted Light beam (13) which was reflected from the forehead area (21) of the driver (20). The method further comprises determining a luster of a skin surface of the forehead region (21) as a function of the detected light beam (14) and controlling a function associated with the motor vehicle (1) as a function of the determined luster of the skin surface of the forehead region (21).
Figure DE102020204731A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs und ein System zur Glanzdetektion für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for operating a motor vehicle and a system for gloss detection for a driver of the motor vehicle.

Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Kameras oder Sensoren ausgestattet. Diese Kameras oder Sensoren können beispielsweise dazu benutzt werden, um den Straßenverkehr zu beobachten oder den gesundheitlichen Zustand eines Fahrzeuginsassen zu überwachen. Die Überwachung des gesundheitlichen Zustandes des Fahrzeuginsassen kann zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr beitragen.Motor vehicles are increasingly being equipped with cameras or sensors. These cameras or sensors can be used, for example, to observe road traffic or to monitor the health of a vehicle occupant. Monitoring the health of the vehicle occupant can help increase road safety.

Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, das zu einer erhöhten Sicherheit im Straßenverkehr beitragen kann. Es ist ferner eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein System bereitzustellen, mittels dessen ein solches Verfahren durchführbar ist.It is an object on which the invention is based to create a method for operating a motor vehicle which can contribute to increased safety in road traffic. It is also an object on which the invention is based to provide a system by means of which such a method can be carried out.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by the features of the independent patent claims. Advantageous refinements of the method are specified in the dependent claims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist dem Kraftfahrzeug eine Sensorik zugeordnet, die eine Strahlungsquelle zur Emission einer vorgegebenen Strahlung und einen Strahlungssensor zur Strahlungsdetektion aufweist. Die Strahlungsquelle ist insbesondere als Infrarot-Leuchtdiode ausgebildet und der Strahlungssensor ist vorzugsweise als CCD-Kamera-Sensor realisiert. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Anwesenheit eines Fahrers des Kraftfahrzeugs und ein Erstellen eines Kopfmodells des Fahrers in Abhängigkeit der ermittelten Anwesenheit. Das Verfahren umfasst weiter ein Verorten eines Stirnbereichs des Fahrers in Abhängigkeit von dem erstellten Kopfmodell. Das Verfahren umfasst weiter ein Aussenden eines Lichtstrahls mittels der Strahlungsquelle in Abhängigkeit von dem verorteten Stirnbereich und ein Erfassen eines reflektierten Lichtstrahls mittels des Strahlungssensors. Der reflektierte Lichtstrahl ist repräsentativ für einen Lichtanteil des ausgesendeten Lichtstrahls, welcher von dem Stirnbereich des Fahrers reflektiert wurde. Das Verfahren umfasst weiter ein Ermitteln eines Glanzes einer Hautoberfläche des Stirnbereichs in Abhängigkeit von dem erfassten Lichtstrahl und ein Steuern einer dem Kraftfahrzeug zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz der Hautoberfläche des Stirnbereichs.One aspect of the invention relates to a method for operating a motor vehicle. The motor vehicle is assigned a sensor system which has a radiation source for emitting a predetermined radiation and a radiation sensor for radiation detection. The radiation source is designed in particular as an infrared light-emitting diode and the radiation sensor is preferably implemented as a CCD camera sensor. The method includes determining a presence of a driver of the motor vehicle and creating a head model of the driver as a function of the determined presence. The method further includes locating a forehead area of the driver as a function of the created head model. The method further comprises emitting a light beam by means of the radiation source as a function of the located forehead area and detecting a reflected light beam by means of the radiation sensor. The reflected light beam is representative of a light component of the emitted light beam which was reflected from the forehead area of the driver. The method further comprises determining a gloss of a skin surface of the forehead area as a function of the detected light beam and controlling a function associated with the motor vehicle as a function of the determined gloss of the skin surface of the forehead area.

Mittels des beschriebenen Verfahrens ist eine automatisierte Schweißdetektion oder Überwachung der Schweißbildung eines Fahrers realisierbar, die zu einem verbesserten Komfort des Kraftfahrzeugs, aber insbesondere zu einer erhöhten Sicherheit im Straßenverkehr beitragen kann. Unter anderem kann mittels des beschriebenen Verfahrens durch optische Glanzdetektion ein verbessertes Erstellen von Fahrermodellen ermöglicht werden.By means of the method described, an automated sweat detection or monitoring of the sweat formation of a driver can be realized, which can contribute to an improved comfort of the motor vehicle, but in particular to an increased safety in road traffic. Among other things, an improved creation of driver models can be made possible by means of the described method by optical gloss detection.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist der Strahlungssensor als ein CCD-Kamera-Sensor bereitgestellt und das Erstellen des Kopfmodells und das Verorten des Stirnbereichs des Fahrers umfasst ein Erfassen eines Messsignals des CCD-Kamera-Sensors und ein Ermitteln des Kopfmodells und Lokalisieren des Stirnbereichs in Abhängigkeit von dem erfassten Messsignal. Mittels des CCD-Kamera-Sensors kann ferner die Präsenz des Fahrers überprüft und daraufhin sein Kopf und seine Stirn erfasst werden.According to a preferred development of the method, the radiation sensor is provided as a CCD camera sensor and creating the head model and locating the forehead area of the driver includes capturing a measurement signal from the CCD camera sensor and determining the head model and localizing the forehead area in Dependence on the recorded measurement signal. The presence of the driver can also be checked by means of the CCD camera sensor and his head and forehead can then be recorded.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird das Erstellen des Kopfmodells und das Verorten des Stirnbereichs des Fahrers auf Basis mehrerer unterschiedlicher Positionen eines oder mehrerer CCD-Kamera-Sensoren durchgeführt. Somit kann aus unterschiedlichen Winkeln der Kopf des Fahrers erfasst und der Stirnbereich für die Glanzdetektion besonders genau und zuverlässig verortet werden.According to a further development of the method, the creation of the head model and the positioning of the forehead area of the driver are carried out on the basis of several different positions of one or more CCD camera sensors. The driver's head can thus be captured from different angles and the forehead area can be located particularly precisely and reliably for gloss detection.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird das Ermitteln des Glanzes der Hautoberfläche des Stirnbereichs in Abhängigkeit von einem Winkel des ausgesendeten Lichtstrahls und/oder des erfassten Lichtstrahls relativ zueinander durchgeführt. Auf Basis einer winkelabhängigen Auswertung der Glanzdetektion kann zu einer besonders genauen und zuverlässigen Ermittlung von auf der Stirn vorhandenem Schweiß durchgeführt werden.According to a further development of the method, the determination of the gloss of the skin surface of the forehead area is carried out as a function of an angle of the emitted light beam and / or the detected light beam relative to one another. On the basis of an angle-dependent evaluation of the gloss detection, a particularly precise and reliable determination of sweat present on the forehead can be carried out.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird das Ermitteln des Glanzes der Hautoberfläche des Stirnbereichs in Abhängigkeit von einer Kopfposition oder einer Blickrichtung des Fahrers durchgeführt. Auch eine solche Weiterbildung kann zu einer zuverlässigen und präzisen Glanzdetektion beitragen, indem die Kopfposition und/oder die Blickrichtung des Fahrers bei der Messung berücksichtigt werden.According to a further development of the method, the gloss of the skin surface of the forehead area is determined as a function of a head position or a direction of view of the driver. Such a development can also contribute to a reliable and precise gloss detection in that the head position and / or the direction of view of the driver are taken into account in the measurement.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird beschriebene Verfahren bzw. das Ermitteln des Glanzes der Hautoberfläche des Stirnbereichs zu mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt. Daraufhin erfolgt ein Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs des Glanzes des Fahrers in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten Glanz und ein Steuern einer dem Kraftfahrzeug zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem ermittelten Verlauf des Glanzes des Fahrers.According to a further development of the method, the described method or the determination of the gloss of the skin surface of the forehead area is carried out at at least two different times. This is followed by a determination of a time course of the driver's gloss as a function of the respectively determined gloss and a control of a function associated with the motor vehicle as a function of the determined course of the driver's gloss.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines Messwertes, der repräsentativ ist für eine aktuelle physikalische Kenngröße in und/oder außerhalb des Kraftfahrzeugs und ein Steuern einer dem Kraftfahrzeug zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem bereitgestellten Messwert. Der bereitgestellte Messwert kann eine Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum realisieren und bei der Glanzdetektion berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Messwert eine Außentemperatur realisieren und im Zusammenhang mit der Glanzdetektion verarbeitet werden. Auf diese Weise kann insbesondere zwischen einer Schweißbildung aufgrund eines erhöhten Stresslevels oder einer zu hohen Umgebungstemperatur unterschieden bzw. eine solche plausibilisiert werden. Darüber hinaus kann der bereitgestellte Messwert alternativ oder zusätzlich auch Parameter betreffen, die sich auf eine Fahrt mit dem Kraftfahrzeug auswirken, wie eine glatte oder feuchte Fahrbahn, starker Regen- oder Schneefall und/oder ein Lichtausfall der Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs.According to a further development, the method includes providing a measured value that is representative of a current physical parameter in and / or outside the motor vehicle and controlling a function associated with the motor vehicle as a function of the measured value provided. The measured value provided can realize a temperature in the vehicle interior and can be taken into account in the gloss detection. Alternatively or additionally, the measured value can realize an outside temperature and be processed in connection with the gloss detection. In this way, in particular, a distinction can be made between perspiration due to an increased stress level or an excessively high ambient temperature, or such a plausibility can be checked. In addition, the provided measured value can alternatively or additionally also relate to parameters that have an effect on driving the motor vehicle, such as a slippery or damp road, heavy rain or snowfall and / or a light failure of the headlights of the motor vehicle.

Das Steuern einer dem Kraftfahrzeug zugehörigen Funktion kann zum Beispiel ein Einschalten oder Verstärken einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuern einer dem Kraftfahrzeug zugehörigen Funktion ein Ausgeben eines Warnsignals, das Erstellen eines Fahrermodells und/oder das Einleiten von Sicherheitsmaßnahmen in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz umfassen. Auf diese Weise können höherwertige Funktionen auf Basis der Glanzdetektion automatisiert ausgelöst werden und zu einem komfortablen und insbesondere sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs beitragen.Controlling a function associated with the motor vehicle can include, for example, switching on or boosting an air conditioning system of the motor vehicle as a function of the gloss determined. Alternatively or additionally, controlling a function associated with the motor vehicle can include outputting a warning signal, creating a driver model and / or initiating safety measures as a function of the gloss determined. In this way, higher-value functions can be triggered automatically on the basis of gloss detection and contribute to comfortable and, in particular, safe operation of the motor vehicle.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System, mittels dessen das zuvor beschriebene Verfahren durchführbar ist. Das System zur Glanzdetektion eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs weist dabei ein Lenkrad mit Sensorik auf, die eine Strahlungsquelle zur Emission einer vorgegebenen Strahlung und einen Strahlungssensor zur Strahlungsdetektion umfasst. Die Strahlungsquelle und/oder der Strahlungssensor ist in oder an einem Mitteilteil des Lenkrads (10) oder einem Lenkhebel des Lenkrads angeordnet, welcher den Mittelteil zum Beispiel kreisförmig umgibt.Another aspect of the invention relates to a system by means of which the method described above can be carried out. The system for gloss detection of a driver of a motor vehicle has a steering wheel with a sensor system which comprises a radiation source for emitting a predetermined radiation and a radiation sensor for radiation detection. The radiation source and / or the radiation sensor is in or on a part of the steering wheel ( 10 ) or a steering lever of the steering wheel which surrounds the central part in a circular manner, for example.

Das beschriebene System stellt insbesondere eine platzsparende und bevorzugte Möglichkeit bereit, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen, sodass die beschriebenen Eigenschaften und Merkmale im Zusammenhang mit dem Verfahren auch für das System offenbart sind und umgekehrt.The system described provides in particular a space-saving and preferred option for carrying out the method described above, so that the properties and features described in connection with the method are also disclosed for the system and vice versa.

Insbesondere können in einem Kraftfahrzeug bereits verbaute Kameras, LEDs oder Sensoren gezielt eingesetzt werden, um das beschriebene Verfahren durchzuführen. Somit können vorhandene Ressourcen weiter genutzt und das Verfahren kostengünstig durchgeführt werden. Alternativ kann eine Sensorik des Kraftfahrzeugs um die Komponenten des Systems erweitert werden, um eine besonders zuverlässige Glanzdetektion zu ermöglichen. Bevorzugt sind dabei ein oder mehrere Infrarot- Leuchtdioden und/oder CCD-Kamera-Sensoren in dem ringförmigen Lenkhebel verbaut, um von verschieden Positionen aus, zum Beispiel während eines Fahrzyklus, eine Glanzdetektion durchzuführen. Auch eine LED ermöglicht bereits eine Glanzdetektion zu unterschiedlichen Zeitpunkten und unterschiedlichen Positionen, wenn das beschriebene Verfahren zum Beispiel vor und während einer Kurvenfahrt durchgeführt wird. Dabei kann ferner ein Lenkwinkel als Messwert in das Verfahren und die Auswertung des reflektierten Lichtanteils mit einbezogen werden.In particular, cameras, LEDs or sensors already installed in a motor vehicle can be used in a targeted manner in order to carry out the described method. In this way, existing resources can continue to be used and the process can be carried out cost-effectively. Alternatively, a sensor system of the motor vehicle can be expanded to include the components of the system in order to enable particularly reliable gloss detection. One or more infrared light-emitting diodes and / or CCD camera sensors are preferably installed in the ring-shaped steering lever in order to carry out a gloss detection from different positions, for example during a driving cycle. An LED also enables gloss detection at different times and different positions if the described method is carried out, for example, before and during cornering. A steering angle can also be included as a measured value in the method and the evaluation of the reflected light component.

Mittels des beschriebenen Verfahrens bzw. des Systems kann insbesondere ein Modell des Fahrers ermittelt werden, auf Basis dessen dann Funktionen des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden können, welche einen Einfluss auf Fahrentscheidungen oder sicherheitsrelevante Maßnahmen nehmen. Dies kann zum Beispiel eine Notbremsung oder die Ausgabe eines visuellen und/oder akustischen Warnsignals seins, wenn eine besonders hohe Glanzdetektion erfasst wurde. In Abhängigkeit von der Glanzdetektion kann unter anderem auf ein Stresslevel des Fahrers geschlossen werden. Die beschriebene Sensorik hat zudem den Vorteil, dass kein direkter Kontakt zur Haut erforderlich ist und dass der Stirnbereich des Fahrers als Messfläche verortet wird, welcher in der Regel nicht durch einen Schal oder einen Hut bedeckt ist und somit üblicherweise für eine Messung zur Verfügung steht.By means of the described method or the system, in particular a model of the driver can be determined, on the basis of which functions of the motor vehicle can then be initiated which influence driving decisions or safety-related measures. This can be, for example, emergency braking or the output of a visual and / or acoustic warning signal if a particularly high gloss detection has been detected. Depending on the gloss detection, conclusions can be drawn about a stress level of the driver, among other things. The sensor system described also has the advantage that no direct contact with the skin is required and that the driver's forehead area is located as a measuring surface, which is usually not covered by a scarf or hat and is therefore usually available for a measurement.

Eine Glanzdetektion bzw. die Auswertung des reflektierten Lichtanteils kann zum Beispiel analog zu einer Eisdetektion erfolgen, wie sie durchgeführt wird, wenn auf eine Straße gerichtet ermittelt werden soll, ob Eis vorhanden ist oder nicht. Dabei kann der Glanz als eine optische Eigenschaft einer Oberfläche definiert sein, Licht ganz oder teilweise spiegelnd zu reflektieren. Ist eine Oberfläche nicht glänzend, weil sie Licht diffus reflektiert, so kann dies als Mattheit bezeichnet werden. Wie eine Farbe ist der Glanz eine Eigenschaft, die zum visuellen Erscheinungsbild einer Oberfläche beiträgt und die zur Eis- oder Glättedetektion auf einer Straße oder zur Schweißdetektion auf einem Stirnbereichs eines Fahrers hin untersucht werden kann. Dabei können auch gezielt optische Glanzsensoren eingesetzt werden, die die reflektierte Lichtintensität aus unterschiedlichen Richtungen detektieren. Solche Sensoren werden beispielsweise zur Qualitätskontrolle von Bauteilen verwendet.A gloss detection or the evaluation of the reflected light component can, for example, take place analogously to an ice detection, as it is carried out when it is intended to determine whether or not ice is present when looking at a road. The gloss can be defined as an optical property of a surface to reflect light completely or partially in a specular way. If a surface is not glossy because it reflects light diffusely, this can be referred to as mattness. Like color, gloss is a property that contributes to the visual appearance of a surface and that can be investigated for ice or slick detection on a road or for sweat detection on a driver's forehead area. Optical gloss sensors that detect the reflected light intensity from different directions can also be used in a targeted manner. Such sensors are used, for example, for quality control of components.

Die in dem beschriebenen Verfahren verwendete Sensorik wird eingesetzt, um eine Bildung von Schweiß des Fahrers zu detektieren. Die Erkennung von Schweiß wird dabei bevorzugt durch einen CCD-Kamera-Sensor durchgeführt, der auf den Kopf des Fahrers gerichtet ist. Mittels eines Algorithmus wird ein Modell für den Kopf des Fahrers gebildet, um so Bewegungen der Kopfposition detektieren zu können. Anhand dieses Modells kann der Stirnbereich des Fahrers lokalisiert und einem Detektionsalgorithmus zur Verfügung gestellt werden. Der CCD-Kamera-Sensor misst nun in dem Stirnbereich des Fahrers vorzugsweise mittels breitbandiger Frequenzanalyse, zum Beispiel im Nah-Infrarot-Frequenzbereich, die Hautoberfläche. Dementsprechend umfasst die Strahlungsquelle vorzugsweise eine oder mehrere Leuchtdioden, die Licht im Nah-Infrarot-Frequenzbereich emittieren. Dies ermöglicht auch eine zuverlässige Durchführung des Verfahrens bei Nacht bzw. in einem dunklen Fahrzeuginnenraum.The sensor system used in the described method is used to detect the formation of perspiration on the part of the driver. The detection of sweat is preferably carried out by a CCD camera sensor which is aimed at the head of the driver. An algorithm is used to create a model for the driver's head in order to be able to detect movements of the head position. Using this model, the driver's forehead area can be localized and made available to a detection algorithm. The CCD camera sensor now measures the skin surface in the forehead area of the driver, preferably by means of broadband frequency analysis, for example in the near-infrared frequency range. Accordingly, the radiation source preferably comprises one or more light-emitting diodes which emit light in the near-infrared frequency range. This also enables the method to be carried out reliably at night or in a dark vehicle interior.

Auf Basis der Frequenzanalyse kann mittels Erfassen des reflektierten Lichtanteils der Glanz der Hautoberfläche über eine Distanz ermittelt werden. Dabei ist ein System mit mehreren Kamerapositionen vorteilhaft, sodass zusätzlich zur Frequenzanalyse auch ein Winkel des reflektierten Lichtanteils einbezogen werden kann. Hierbei kann alternativ oder zusätzlich auch die Position der Beleuchtung durch die Strahlungsquelle variiert werden.On the basis of the frequency analysis, the shine of the skin surface can be determined over a distance by recording the reflected light component. A system with several camera positions is advantageous so that, in addition to the frequency analysis, an angle of the reflected light component can also be included. As an alternative or in addition, the position of the illumination by the radiation source can also be varied here.

Die Beleuchtung mittels einer oder mehrerer Leuchtdioden kann an einer fixen Position zentral an dem Lenkrad oder an dem weiter außen befindlichen, ringförmigen Lenkhebel eingerichtet sein. Insbesondere unter Einbezug des Lenkwinkels kann der Glanz im Stirnbereich so bei verschiedenen Beleuchtungswinkeln gemessen werden. Die Veränderung des Glanzes der Hautoberfläche kann dann direkt auf den Schweißanteil an der Stirn zurückgeführt werden. Somit ist es mittels des Verfahrens möglich, kontinuierlich bzw. fortwährend die Veränderung des Schweißes auf der Stirn zu bestimmen.The lighting by means of one or more light-emitting diodes can be set up at a fixed position centrally on the steering wheel or on the ring-shaped steering lever located further out. In particular, taking into account the steering angle, the gloss in the forehead area can be measured at different lighting angles. The change in the shine of the skin's surface can then be traced back directly to the amount of sweat on the forehead. Thus, by means of the method, it is possible to continuously or continuously determine the change in perspiration on the forehead.

In einem weiteren Schritt kann dann der zeitliche Verlauf des Glanzes dem Fahrermodell zugeführt und als ein Einflussparameter für die Erkennung eines Stresslevels, in Bezug auf Wohlfühlfaktor (erhöhte Temperatur) oder hinsichtlich besonderer Situationen, in denen sich das Kraftfahrzeug und der Fahrer gerade befinden. Es wird zum Beispiel angenommen, dass ein Fahrer ins Schwitzen kommt, wenn er sich unwohl fühlt aufgrund einer aktuellen Situation. Diese kann entweder durch äußere Faktoren, wie die Fahrsituation, aber auch durch die erhöhte Temperatur aufgrund von Sonnenstrahlung gegeben sein.In a further step, the time course of the gloss can then be fed to the driver model and used as an influencing parameter for the detection of a stress level, with regard to the comfort factor (increased temperature) or with regard to special situations in which the motor vehicle and the driver are currently. For example, it is assumed that a driver will work up a sweat when he is uncomfortable with a current situation. This can be given either by external factors, such as the driving situation, or by the increased temperature due to solar radiation.

Alternativ oder zusätzlich zu Leuchtdioden kann die Sensorik zur Glanzerkennung auch Radarsensoren umfassen, die im Fahrzeuginnenraum angeordnet sind. Durch die Entstehung von Schweiß auf der Oberfläche verändert sich der elektrische Leitwert der Hautoberfläche, was zu einer erhöhten Reflektion der Haut in diesem Bereich führt. Diese Information kann entweder selbständig oder in Kombination mit einem CCD-Kamera-Sensor zur Detektion verwendet werden.As an alternative or in addition to light-emitting diodes, the sensor system for gloss detection can also include radar sensors which are arranged in the vehicle interior. The build-up of sweat on the surface changes the electrical conductivity of the skin surface, which leads to an increased reflection of the skin in this area. This information can either be used independently or in combination with a CCD camera sensor for detection.

Im Fahrermodell können insbesondere zusätzliche Einflussfaktoren, wie eine aktuelle Intensität eines Lichteinfalls in den Fahrzeuginnenraum oder eine externe Fahrsituation als Umfeld- oder Umgebungsmodell mit einbezogen werden, um zum Beispiel den zeitlichen Verlauf der Glanzveränderung zuordnen bzw. bewerten zu können. Bevorzugt wird daher eine Kombination aus zusätzlicher Fahrersensorik, Analyse der Umgebungssituation durch Fahrzeugsensorik und Modelle und maschinelle Lernverfahren auf Basis der erhobenen Daten eingesetzt.In the driver model, additional influencing factors, such as the current intensity of a light incidence in the vehicle interior or an external driving situation, can be included as a model of the surroundings or surroundings, for example in order to be able to assign or evaluate the change in gloss over time. A combination of additional driver sensors, analysis of the surrounding situation using vehicle sensors and models and machine learning processes based on the data collected is therefore preferred.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Kraftfahrzeug mit einem System zur Glanzdetektion eines Fahrers in einer schematischen Ansicht,
  • 2 ein schematisches Ausführungsbeispiel des Systems nach 1,
  • 3 ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel des Systems nach 1,
  • 4 eine schematische Darstellung zur Glanzdetektion des Fahrers mit dem System nach 2 oder 3, und
  • 5 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
  • 1 a motor vehicle with a system for gloss detection of a driver in a schematic view,
  • 2 a schematic embodiment of the system according to 1 ,
  • 3 a further schematic embodiment of the system according to FIG 1 ,
  • 4th a schematic representation of the gloss detection of the driver with the system according to 2 or 3 , and
  • 5 a flowchart for a method for operating the motor vehicle.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or function are identified with the same reference symbols in all the figures.

Die 1 zeigt in einer schematischen Ansicht von oben ein Kraftfahrzeug 1 mit Kopfstützen 3 und einem Fahrer 20, der in dem Kraftfahrzeug 1 sitzt. Das Kraftfahrzeug 1 weist ferner eine Steuereinheit 2 auf, die signaltechnisch mit einem Lenkrad 10 des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt ist, welches ein System zur Glanzdetektion des Fahrers 20 realisiert. Wie nachfolgend anhand der 2 bis 5 erläutert wird, kann mittels des Systems ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt werden, das zu einer Komfortsteigerung des Kraftfahrzeugs 1 beitragen und insbesondere einen Beitrag für eine erhöhte Sicherheit im Straßenverkehr leisten kann.the 1 shows a motor vehicle in a schematic view from above 1 with headrests 3 and a driver 20th that is in the motor vehicle 1 sits. The car 1 also has a control unit 2 on that signaling with a steering wheel 10 of the motor vehicle 1 is coupled, which is a system for the driver's gloss detection 20th realized. As below using the 2 until 5 is explained, a method for operating the motor vehicle can by means of the system 1 be carried out, which leads to an increase in the comfort of the motor vehicle 1 contribute and, in particular, contribute to increased road safety.

Dem Kraftfahrzeug 1 ist eine Sensorik zugeordnet, die in oder an dem Lenkrad 10 verbaut ist (s. 2 und 3). Die Sensorik umfasst mindestens eine Strahlungsquelle zur Emission einer vorgegebenen Strahlung und einen Strahlungssensor zur Strahlungsdetektion. Die Strahlungsquelle umfasst mindestens eine Infrarot-Leuchtdiode 12 und der Strahlungssensor umfasst mindestens einen CCD-Kamera-Sensor 11. Gemäß dem illustrierten Ausführungsbeispiel nach 2 umfasst die Strahlungsquelle zwei Leuchtdioden 12, die zusammen mit einem CCD-Kamera-Sensor 11 an einem Mittelteil 16 des Lenkrads 10 angeordnet sind.The motor vehicle 1 a sensor system is assigned that is in or on the steering wheel 10 is installed (s. 2 and 3 ). The sensor system comprises at least one radiation source for emitting a predetermined radiation and a radiation sensor for radiation detection. The radiation source comprises at least one infrared light-emitting diode 12th and the radiation sensor comprises at least one CCD camera sensor 11 . According to the illustrated embodiment according to 2 the radiation source comprises two light emitting diodes 12th that come along with a CCD camera sensor 11 on a middle part 16 of the steering wheel 10 are arranged.

Alternativ kann die Strahlungsquelle gemäß 3 vier Leuchtdioden 12 umfassen, von denen zwei in einem ringförmigen Lenkhebel 15 des Lenkrads 10 und zwei weitere zusammen mit einem CCD-Kamera-Sensor 11 an dem Mittelteil 16 des Lenkrads 10 angeordnet sind. Alternativ kann auch lediglich eine Leuchtdiode 12 in dem Lenkhebel 15 angeordnet sein und ein CCD-Kamera-Sensor 11 an dem Mittelteil 16.Alternatively, the radiation source can according to 3 four light emitting diodes 12th include two of which in an annular steering arm 15th of the steering wheel 10 and two more together with a CCD camera sensor 11 on the middle part 16 of the steering wheel 10 are arranged. Alternatively, only a light-emitting diode can be used 12th in the steering lever 15th be arranged and a CCD camera sensor 11 on the middle part 16 .

Mittels der beschriebenen Ausführungsformen des Systems ist ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 gemäß den 4 und 5 durchführbar. In einem Schritt S1 wird zum Beispiel mittels des CCD-Kamera-Sensors 11 detektiert, ob ein Fahrer 20 in dem Kraftfahrzeug 1 anwesend ist oder nicht.A method for operating the motor vehicle is provided by means of the described embodiments of the system 1 according to the 4th and 5 feasible. In one step S1 is for example by means of the CCD camera sensor 11 detects whether a driver 20th in the motor vehicle 1 is present or not.

In einem Schritt S2 wird bei Anwesenheit eines Fahrers 20 ein Kopfmodell des Fahrers 20 erstellt. Dies kann insbesondere das Modellieren einer Kopfposition und einer Blickrichtung umfassen.In one step S2 becomes in the presence of a driver 20th a head model of the driver 20th created. This can include, in particular, the modeling of a head position and a viewing direction.

In einem Schritt S3 erfolgt daraufhin eine Extraktion einer Stirnposition bzw. ein Verorten eines Stirnbereichs 21 des Fahrers 20 in Abhängigkeit von dem erstellten Kopfmodell.In one step S3 a forehead position is then extracted or a forehead area is located 21 of the driver 20th depending on the created head model.

In einem weiteren Schritt S4 wird in Abhängigkeit von dem verorteten Stirnbereich 21 eine oder mehrere Leuchtdioden 12 angesteuert und ein Lichtstrahl 13 in Richtung des Stirnbereichs 21 ausgesandt. Nachfolgend wird mittels des CCD-Kamera-Sensors 11 ein reflektierter Lichtstrahl 14 erfasst, der repräsentativ ist für einen Lichtanteil des ausgesendeten Lichtstrahls 13, welcher von dem Stirnbereich 21 des Fahrers 20 reflektiert wurde. Auf Basis des erfassten Lichtstrahls 14 wird ein Glanz einer Hautoberfläche des Stirnbereichs 21 ermittelt und diesem zum Beispiel ein Glanzwert zugeordnet.In a further step S4 depends on the forehead area located 21 one or more light emitting diodes 12th controlled and a light beam 13th towards the forehead area 21 sent out. The following is done using the CCD camera sensor 11 a reflected beam of light 14th which is representative of a light component of the emitted light beam 13th which from the forehead area 21 of the driver 20th was reflected. Based on the detected light beam 14th becomes a luster of a skin surface of the forehead area 21 determined and assigned a gloss value to this, for example.

In einem Schritt S5 kann der Schritt S4 zu einem weiteren Zeitpunkt erneut durchgeführt werden. Auf Basis einer Mehrzahl von Daten hinsichtlich des Glanzes kann somit ein zeitlicher Verlauf bzw. eine zeitliche Veränderung des Glanzwertes erstellt werden.In one step S5 can the step S4 to be carried out again at a later point in time. On the basis of a large number of data relating to the gloss, a course over time or a change in the gloss value over time can thus be created.

In einem Schritt S6 kann auf Basis der zeitlichen Veränderung des Glanzwertes ein Modell für die Schweißdetektion in Bezug auf den Stirnbereich 21 des Fahrers 20 erstellt werden.In one step S6 On the basis of the change in the gloss value over time, a model for sweat detection in relation to the forehead area can be created 21 of the driver 20th to be created.

In einem weiteren Schritt S8 wird dann zum Beispiel ein Fahrermodell erstellt oder ein vorhandenes Fahrermodell verbessert und basierend auf dem Modell für die Schweißdetektion eine Stresserkennung und/oder ein Zusammenhang mit Wohlfaktor des Fahrers 20 in das Fahrermodell einbezogen.In a further step S8 For example, a driver model is then created or an existing driver model is improved and, based on the model for the sweat detection, a stress detection and / or a connection with the driver's well-being factor 20th included in the driver model.

Dabei können ferner externe Faktoren und Messwerte berücksichtigt werden, die zum Beispiel in einem Schritt S7 erfasst oder bereitgestellt werden. Dies kann Wetterinformation oder Informationen in Bezug auf die Fahrbahn umfassen, welche zum Beispiel Eis aufweist und glatt ist. Ferner kann eine Umgebungshelligkeit oder eine Sonneneinstrahlung berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs 1 und/oder eine Temperatur außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 mit einbezogen werden, um die Glanzdetektion zu plausibilisieren.External factors and measured values can also be taken into account, for example in one step S7 recorded or made available. This can include weather information or information relating to the roadway which, for example, has ice and is slippery. Ambient brightness or solar radiation can also be taken into account. In particular, a temperature in the vehicle interior of the motor vehicle can 1 and / or a temperature outside the motor vehicle 1 be included in order to check the plausibility of the gloss detection.

In einem weiteren Schritt S9 kann daraufhin in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz der Hautoberfläche des Stirnbereichs 21 eine höherwertige Funktion, die dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist, ausgelöst werden. Zum Beispiel kann eine Klimaanlage gesteuert, zum Beispiel angeschaltet oder ihr Betrieb verstärkt werden, wenn eine zunehmende Schweißbildung detektiert wurde. Alternativ oder zusätzlich kann ein adaptiertes Warnungsmodell gesteuert und zum Beispiel ein visuelles und/oder akustisches Warnsignal ausgeben werden. Dies kann zum Beispiel auch in Form einer Nachricht für den Fahrer auf einem Display erfolgen. Außerdem können zum Beispiel bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes für einen Glanzwert Sicherheitsmaßnahmen, wie ein Abbremsen eingeleitet werden.In a further step S9 can then depend on the determined gloss of the skin surface of the forehead area 21 a higher-order function that is assigned to the motor vehicle can be triggered. For example, an air conditioning system can be controlled, for example switched on, or its operation can be increased if increasing perspiration has been detected. Alternatively or additionally, an adapted warning model can be controlled and, for example, a visual and / or acoustic warning signal can be output. This can also take place, for example, in the form of a message for the driver on a display. In addition, if a predetermined threshold value for a gloss value is exceeded, for example, safety measures, such as braking, can be initiated.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), dem eine Sensorik (11, 12) zugeordnet ist, die eine Strahlungsquelle (12) zur Emission einer vorgegebenen Strahlung und einen Strahlungssensor (11) zur Strahlungsdetektion aufweist, umfassend: - Ermitteln einer Anwesenheit eines Fahrers (20) des Kraftfahrzeugs (1), - Erstellen eines Kopfmodells des Fahrers (20) in Abhängigkeit der ermittelten Anwesenheit, - Verorten eines Stirnbereichs (21) des Fahrers (20) in Abhängigkeit von dem erstellten Kopfmodell, - Aussenden eines Lichtstrahls (13) mittels der Strahlungsquelle (12) in Abhängigkeit von dem verorteten Stirnbereich (21), - Erfassen eines reflektierten Lichtstrahls (14) mittels des Strahlungssensors (11), der repräsentativ ist für einen Lichtanteil des ausgesendeten Lichtstrahls (13), welcher von dem Stirnbereich (21) des Fahrers (20) reflektiert wurde, und - Ermitteln eines Glanzes einer Hautoberfläche des Stirnbereichs (21) in Abhängigkeit von dem erfassten Lichtstrahl (14), und - Steuern einer dem Kraftfahrzeug (1) zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz der Hautoberfläche des Stirnbereichs (21).A method for operating a motor vehicle (1) to which a sensor system (11, 12) is assigned which has a radiation source (12) for emitting a predetermined radiation and a radiation sensor (11) for radiation detection, comprising: - determining the presence of a driver ( 20) of the motor vehicle (1), - creating a head model of the driver (20) depending on the determined presence, - locating a forehead area (21) of the driver (20) depending on the created head model, - sending out a light beam (13) by means of the radiation source (12) as a function of the located forehead area (21), - detection of a reflected light beam (14) by means of the radiation sensor (11), which is representative of a light component of the emitted light beam (13), which was reflected by the forehead area (21) of the driver (20), and - determining a gloss of a skin surface of the forehead area (21) as a function of the detected light beam (14), and - controlling a vehicle (1) associated function depending on the determined gloss of the skin surface of the forehead area (21). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Strahlungssensor (11) als ein CCD-Kamera-Sensor bereitgestellt ist und das Erstellen des Kopfmodells und das Verorten des Stirnbereichs (21) des Fahrers (20) umfasst: - Erfassen eines Messsignals des CCD-Kamera-Sensors, und - Ermitteln des Kopfmodells und Lokalisieren des Stirnbereichs (21) des Fahrers (20) in Abhängigkeit von dem erfassten Messsignal.Procedure according to Claim 1 , in which the radiation sensor (11) is provided as a CCD camera sensor and the creation of the head model and the positioning of the forehead area (21) of the driver (20) comprises: - Detecting a measurement signal from the CCD camera sensor, and - Determination of the head model and localization of the forehead area (21) of the driver (20) as a function of the recorded measurement signal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erstellen des Kopfmodells und das Verorten des Stirnbereichs (21) des Fahrers (20) auf Basis mehrerer unterschiedlicher Positionen eines oder mehrerer CCD-Kamera-Sensoren durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the creation of the head model and the positioning of the forehead region (21) of the driver (20) are carried out on the basis of several different positions of one or more CCD camera sensors. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ermitteln des Glanzes der Hautoberfläche des Stirnbereichs (21) in Abhängigkeit von einem Winkel des ausgesendeten Lichtstrahls (13) und/oder des erfassten Lichtstrahls (14) relativ zueinander durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the determination of the gloss of the skin surface of the forehead region (21) is carried out as a function of an angle of the emitted light beam (13) and / or the detected light beam (14) relative to one another. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ermitteln des Glanzes der Hautoberfläche des Stirnbereichs (21) in Abhängigkeit von einer Kopfposition oder einer Blickrichtung des Fahrers (20) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the determination of the gloss of the skin surface of the forehead region (21) is carried out as a function of a head position or a direction of view of the driver (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ermitteln des Glanzes der Hautoberfläche des Stirnbereichs (21) zu mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt wird, umfassend: - Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs des Glanzes des Fahrers (20) in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten Glanz, und - Steuern einer dem Kraftfahrzeug (1) zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem ermittelten Verlauf des Glanzes des Fahrers (20).Method according to one of the preceding claims, in which the determination of the gloss of the skin surface of the forehead region (21) is carried out at at least two different times, comprising: - Determining a time profile of the gloss of the driver (20) as a function of the gloss determined in each case, and - Controlling a function associated with the motor vehicle (1) as a function of the determined course of the gloss of the driver (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Bereitstellen eines Messwertes, der repräsentativ ist für eine aktuelle physikalische Kenngröße in und/oder außerhalb des Kraftfahrzeugs (1), und - Steuern einer dem Kraftfahrzeug (1) zugehörigen Funktion in Abhängigkeit von dem bereitgestellten Messwert.A method according to any one of the preceding claims, comprising: - Providing a measured value which is representative of a current physical parameter in and / or outside the motor vehicle (1), and - Controlling a function associated with the motor vehicle (1) as a function of the measured value provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Steuern einer dem Kraftfahrzeug (1) zugehörigen Funktion ein Steuern einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which controlling a function associated with the motor vehicle (1) comprises controlling an air conditioning system of the motor vehicle (1) as a function of the gloss determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Steuern einer dem Kraftfahrzeug (1) zugehörigen Funktion ein Ausgeben eines Warnsignals in Abhängigkeit von dem ermittelten Glanz umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which controlling a function associated with the motor vehicle (1) comprises outputting a warning signal as a function of the gloss determined. System (10) zur Glanzdetektion eines Fahrers (20) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend: ein Lenkrad (10) mit Sensorik (11, 12), die eine Strahlungsquelle (12) zur Emission einer vorgegebenen Strahlung und einen Strahlungssensor (11) zur Strahlungsdetektion aufweist, wobei die Strahlungsquelle (12) und/oder der Strahlungssensor (11) in oder an einem Mitteilteil (16) des Lenkrads (10) oder einem Lenkhebel (15) des Lenkrads (10) angeordnet ist, welcher den Mittelteil (16) kreisförmig umgibt.System (10) for the gloss detection of a driver (20) of a motor vehicle (1), comprising: a steering wheel (10) with sensors (11, 12) which has a radiation source (12) for emitting a predetermined radiation and a radiation sensor (11) for radiation detection, the radiation source (12) and / or the radiation sensor (11) in or on a Mitteilteil (16) of the steering wheel (10) or a steering lever (15) of the steering wheel (10) is arranged, which circularly surrounds the central part (16).
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