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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein optisches System zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person und ein optisches System zur Anwendung in einer Nutzerüberwachung in einer Nutzerumgebung.
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Stand der Technik
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Aus dem Dokument
US 2010/0070988 A1 ist ein scannendes System bekannt, bei dem ein Roter-Augen-Effekt oder ein Bright-Pupil-Effekt ausgenutzt wird, um eine Anzahl an Augen in einem mit Infraroten Licht beleuchteten Bereich zu ermitteln. Zur Detektion der zurückgestrahlten Strahlung wird ein separat angeordneter Detektor verwendet.
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Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes und platzsparendes Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person zu entwickeln.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterhin wird ein optisches System zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person und ein optisches System zur Anwendung in einer Nutzerüberwachung in einer Nutzerumgebung vorgeschlagen.
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Bei dem Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person wird zunächst wenigstens ein Lichtstrahl in den definierten Raumbereich mittels einer Lichtquelle eines scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor ausgesendet. Der definierte Raumbereich, welcher hierbei auch den Scanbereich des scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensors darstellt, weist in horizontaler Richtung wenigstens die Größe einer Kopfbreite der Person, insbesondere einer Breite einer Gesichtsfläche, der Person auf. Darauf folgend wird eine Modulation der Leistung, insbesondere der Laserleistung, der Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensor in Abhängigkeit wenigstens eines, von wenigstens einem Auge der in dem definierten Raumbereich angeordneten Person zurückreflektierten Lichtstrahls erfasst. Mit anderen Worten wird von der Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensors wenigstens ein Lichtstrahl ausgesendet und auf ein Auge einer Person innerhalb des definierten Raumbereichs eingestrahlt. Der Laserstrahl wird dabei am Auge zumindest teilweise zurückgestreut. Als zurückgestreute Strahlung wird dabei derjenige Anteil der am Auge gestreuten Strahlung angesehen, welcher parallel zum ausgesendeten Laserstrahl ist und sich somit mit diesem überlagern kann. Dieser zurückgestreute Anteil interferiert mit der einfallenden, also mit der zum Auge hin propagierenden Laserstrahlung. Durch die sogenannte Laser-Feedback-Interferometrie erfolgt eine Überlagerung des ausgesendeten Laserstrahls mit der zurückgestreuten Strahlung, sodass eine resultierende Interferenz-Strahlung vorliegt. Hierdurch kommt es zu einer Modulation der Leistung, insbesondere der Laserleistung, der Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensors. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der wenigstens eine Augenzustand der wenigstens einen, in dem definierten Raumbereich angeordneten Person in Abhängigkeit der erfassten Modulation der Leistung der Lichtquelle mittels einer Recheneinheit ermittelt. Die Verwendung des Laser Feedback Interferometrie (LFI)-Sensors für das beschriebene Verfahren ermöglicht auf kompakte und einfache Art und Weise die Ermittlung des Augenzustands, der innerhalb des definierten Raumbereichs angeordneten Person.
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Vorzugsweise wird als ein Augenzustand eine Blickrichtung des wenigstens einen Auges der wenigstens einen Person ermittelt. Hiermit kann zurückgeschlossen werden, wohin die erfasste Person aktuell ihre Aufmerksamkeit gerichtet hat.
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Bevorzugt wird ein zeitlicher Abstand zwischen einem ersten und einem, insbesondere unmittelbar, darauf folgenden zweiten Lidschluss des wenigstens einen Auges der wenigstens einen Person in Abhängigkeit der erfassten Modulation der Leistung der Lichtquelle mittels der Recheneinheit ermittelt. Darauf folgend wird eine Aufmerksamkeit der wenigstens einen Person in Abhängigkeit des ermittelten zeitlichen Abstands zwischen dem ersten und zweiten Lidschluss mittels der Recheneinheit ermittelt. Ist der zeitliche Abstand zwischen den beiden Lidschlüssen vergleichsweise groß und liegt oberhalb eines definierten Schwellenwertes, kann auf eine große Aufmerksamkeit der Person in Bezug auf den Gegenstand in Blickrichtung ausgegangen werden. Ist der zeitliche Abstand zwischen den beiden Lidschlüssen vergleichsweise klein und liegt unterhalb eines definierten Schwellenwertes, kann auf eine geringe Aufmerksamkeit der Person in Bezug auf den Gegenstand in Blickrichtung ausgegangen werden. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass eine Mehrzahl von zeitlichen Abständen zwischen, insbesondere unmittelbar, aufeinander folgenden Lidschlüssen des wenigstens einen Auges der wenigstens einen Person ermittelt wird. Hierbei wird die Aufmerksamkeit der wenigstens einen Person in Abhängigkeit der Mehrzahl von ermittelten zeitlichen Abständen zwischen, insbesondere unmittelbar, aufeinanderfolgenden Lidschlüssen ermittelt. Durch die Mehrzahl von ermittelten zeitlichen Abständen zwischen Lidschlüssen wird die statistische Aussagefähigkeit über die ermittelte Aufmerksamkeit der Person erhöht.
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Bevorzugt wird der definierte Raumbereich in horizontaler und/oder vertikaler Richtung derart gewählt, dass der wenigstens eine ausgesendete Lichtstrahl scannend auf eine Mehrzahl von, insbesondere wenigstens zwei, in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen trifft und in Abhängigkeit der erfassten Modulation der Leistung der Lichtquelle die Augenzustände der Mehrzahl von in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen mittels der Recheneinheit ermittelt wird. Dieser Raumbereich bzw. Scanbereich des scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensors ermöglicht somit die Erfassung einer Mehrzahl von Personen. Das Verfahren kann somit in Umgebungen Anwendung finden, wo es darum geht, die Augenzustände einer Mehrzahl von Personen zu erfassen. Beispiele hierfür sind in der Umgebung von Werbetafeln oder auch von einem Publikum eines Konzerts. Vorzugsweise wird in diesem Zusammenhang zusätzlich zu den ermittelten Augenzuständen der Mehrzahl von in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen, die Anzahl der von in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen mittels der Recheneinheit ermittelt. Mit anderen Worten kann ermittelt werden, wie viele Personen sich zum Zeitpunkt der Erfassung der Augenzustände in dem definierten Raumbereich befinden. Damit können beispielsweise Aussagen für statistische Erhebungszwecke getroffen werden. Beispielsweise kann damit eine Aussage darüber getroffen werden, wie viele Zuschauer sich tatsächlich im Konzertsaal befinden und ob die Werbetafel so aufgestellt ist, dass tatsächlich eine ausreichende Anzahl von Personen davon Kenntnis nehmen kann.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein optisches System zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person. Das optische System weist hierbei einen scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Lichtstrahl, insbesondere scannend, in den definierten Raumbereich mittels einer Lichtquelle des scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor auszusenden. Der definierte Raumbereich weist in horizontaler Richtung wenigstens die Größe einer Kopfbreite der Person, insbesondere einer Breite einer Gesichtsfläche der Person, auf. Zum Scannen des ausgesendeten Lichtstrahls weist der Laser Feedback Interferometrie-Sensor vorzugsweise wenigstens einen drehbar angeordneten Mikrospiegel auf. Der Laser Feedback Interferometrie-Sensor ist weiterhin dazu ausgebildet, eine Modulation der Leistung, insbesondere der Laserleistung, der Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensor in Abhängigkeit wenigstens eines, von wenigstens einem Auge der in dem definierten Raumbereich angeordneten Person zurückreflektierten Lichtstrahls zu erfassen. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise ein Detektor, insbesondere eine Photodiode, des Laser Feedback Interferometrie-Sensors vorgesehen, welche insbesondere derart angeordnet ist, dass der ausgesendete, sowie der von dem Auge der Person zurückreflektierte Lichtstrahl die Photodiode treffen. Der Detektor ist in vorzugsweise unmittelbar vor der Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensors angeordnet. Weiterhin weist das optische System eine Recheneinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Augenzustand der wenigstens einen, in dem definierten Raumbereich angeordneten Person in Abhängigkeit der Modulation der Leistung der Lichtquelle zu ermitteln.
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Bevorzugt ist die Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensor - Sensors dazu ausgebildet, wenigstens einen Lichtstrahl in einem infraroten Wellenlängenbereich auszusenden. Somit ist der ausgesendete Lichtstrahl für die erfasste Person nicht sichtbar.
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Vorzugsweise ist die Recheneinheit in den scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor integriert. Dies hat den Vorteil, dass Platz eingespart werden kann. Alternativ hierzu sind die Recheneinheit und der scannende Laser Feedback Interferometrie-Sensor separat zueinander angeordnet. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass die Recheneinheit beispielsweise in einem externen Server angeordnet werden und die Datenverarbeitung somit separat zu der Datenerfassung ausgebildet sein kann.
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Ein weiterer Teil der Erfindung ist die Anwendung des zuvor beschriebenen optischen Systems in einer Nutzerüberwachung in einer Nutzerumgebung. Mit einer Nutzerumgebung ist jegliche Umgebung gemeint, in der Personen Systeme in der Umgebung nutzen können. Die Nutzerüberwachung kann in diesem Zusammenhang zur Erfassung von Daten der Person in der Nutzerumgebung dienen. Diese Daten können beispielsweise für statistische Erhebungen erfasst werden, können jedoch auch sicherheitsrelevante Gründe haben.
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Vorzugsweise ist die Nutzerumgebung als Fahrzeuginnenraum ausgebildet. Hierbei wird das optische System insbesondere dazu verwendet, die Aufmerksamkeit wenigstens einer Person, insbesondere des Fahrers, in dem Fahrzeuginnenraum in Abhängigkeit des ermittelten Augenzustands zu ermitteln. Falls insbesondere der Fahrer hierbei keine Aufmerksamkeit zeigt, kann es schnell zu einem Unfall kommt. Alternativ ist die Nutzerumgebung als Werbetafel ausgebildet. In diesem Zusammenhang wird das optische System insbesondere für statistische Erhebungen verwendet. So wird beispielsweise geprüft, ob die Werbetafel so aufgestellt ist, dass tatsächlich eine ausreichende Anzahl von Personen die Webetafel ansehen und somit nutzen. Weiterhin alternativ ist die Nutzerumgebung als Monitor, insbesondere Computermonitor, ausgebildet. In diesem Zusammenhang wird das optische System insbesondere zur Ermittlung der Nutzeraufmerksamkeit in Abhängigkeit des ermittelten Augenzustands verwendet.
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Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt ein optisches System zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands einer in einem Fahrzeuginnenraum angeordneten Person.
- 2 zeigt ein optisches System zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands einer vor einem Computermonitor angeordneten Person.
- 3 zeigt ein optisches System zur Ermittlung der Augenzustände einer Mehrzahl von, vor einer Werbetafel angeordneten Personen.
- 4 zeigt ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt schematisch in der Draufsicht ein optisches System 1a zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich 31a angeordneten Person 40a. Das optische System 1a weist hierzu einen scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor 10a auf, der dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Lichtstrahl 35a, insbesondere scannend, in den definierten Raumbereich 31a mittels einer Lichtquelle 15a des scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor 10a auszusenden. Der definierte Raumbereich 31a weist in horizontaler Richtung die Größe einer Kopfbreite 47a der Person 40a, insbesondere einer Breite einer Gesichtsfläche der Person, auf. Zusätzlich dient der Laser Feedback Interferometrie-Sensor 10a dazu, eine Modulation der Leistung, insbesondere der Laserleistung, der Lichtquelle 15a des Laser Feedback Interferometrie-Sensors 10a in Abhängigkeit wenigstens eines, von wenigstens einem Auge der in dem definierten Raumbereich angeordneten Person zurückreflektierten Lichtstrahls zu erfassen. In diesem Zusammenhang weist der Laser Feedback Interferometrie-Sensors 10a in dieser Ausführungsform einen Detektor 20a auf, der als Photodiode ausgebildet ist und in dem Strahlengang des ausgesendeten Lichtstrahls 35a und des, von dem Auge der Person 40a zurückreflektierten Lichtstrahls 35b angeordnet ist. Weiterhin weist das optische System 1a eine separat zu dem Laser Feedback Interferometrie-Sensor 10a angeordnete Recheneinheit 25a auf, welche dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Augenzustand der wenigstens einen, in dem definierten Raumbereich 31a angeordneten Person 40a in Abhängigkeit der Modulation der Leistung der Lichtquelle 15a zu ermitteln.
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Das optische System 1a dient in der, auf 1 dargestellten Ausführungsform zur Nutzerüberwachung eines in einem Fahrzeuginnenraum 30a angeordneten Fahrers als Person 40a. Der Fahrzeuginnenraum 30a ist hierbei in einer Schnittzeichnung schematisch in der Draufsicht dargestellt.
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Die Lichtquelle 15a des Laser Feedback Interferometrie-Sensors 10a ist in dem ersten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, den wenigstens einen Lichtstrahl in einem infraroten Wellenlängenbereich auszusenden.
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2 zeigt schematisch in einer Seitenansicht einen weiteren Anwendungsfall eines optischen Systems 1b zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person 40b. Der definierte Raumbereich ist hier nicht dargestellt. Der definierte Raumbereich ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Bereich vor einem Computermonitor 30b definiert. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist die Recheneinheit 25b des optischen Systems 1b hierbei in den Laser Feedback Interferometrie-Sensor 10b integriert. Die hier nicht dargestellte Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensors 10b sendet auch hier wenigstens einen Lichtstrahl 35c in den definierten Raumbereich aus, der von dem Auge 45a zurückreflektiert wird. Das optische System 1b dient in dem dargestellten Anwendungsfall insbesondere dazu, die Aufmerksamkeit der Person 40b vor dem Computermonitor 30b zu ermitteln.
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3 zeigt schematisch in einer Draufsicht einen weiteren Anwendungsfall eines optischen Systems 1c zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich 31b angeordneten Person 40a. Der definierte Raumbereich 31b ist hierbei als ein Bereich vor einer Werbetafel 30c definiert. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist der Raumbereich 31b hierbei derart in horizontaler Richtung 46a gewählt, dass der wenigstens eine ausgesendete Lichtstrahl 35d scannend auf eine Mehrzahl von in dem definierten Raumbereich 31b angeordneten Personen 40c bis 40h trifft. Das optische System 1c dient in dem dargestellten Anwendungsfall insbesondere dazu, die Gesamtanzahl von vor der Werbetafel 30c angeordneten Personen 40c bis 40h und deren aktuelle Aufmerksamkeit zu ermitteln. Somit wird beispielsweise geprüft, ob die Werbetafel 30c so aufgestellt ist, dass tatsächlich eine ausreichende Anzahl von Personen 40c bis 40h die Webetafel 30c ansehen und somit nutzen.
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4 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Augenzustands wenigstens einer, in einem definierten Raumbereich angeordneten Person. Hierbei wird in einem Verfahrensschritt 100 wenigstens ein Lichtstrahl in den definierten Raumbereich mittels einer Lichtquelle eines scannenden Laser Feedback Interferometrie-Sensor ausgesendet. Der definierte Raumbereich weist hierbei in horizontaler Richtung wenigstens die Größe einer Kopfbreite der Person, insbesondere einer Breite einer Gesichtsfläche der Person, auf. In einem auf den Verfahrensschritt 100 folgenden Verfahrensschritt 110 wird eine Modulation der Leistung, insbesondere der Laserleistung, der Lichtquelle des Laser Feedback Interferometrie-Sensor in Abhängigkeit wenigstens eines, von wenigstens einem Auge der in dem definierten Raumbereich angeordneten Person zurückreflektierten Lichtstrahls erfasst. Hierzu wird insbesondere ein in dem Strahlengang des ausgesendeten und des von dem Auge der Person zurückreflektierten Lichtstrahls angeordneter Detektor, insbesondere Photodiode, verwendet. In einem auf den Verfahrensschritt 110 folgenden Verfahrensschritt 140 wird der wenigstens eine Augenzustand der wenigstens einen, in dem definierten Raumbereich angeordneten Person in Abhängigkeit der erfassten Modulation der Leistung der Lichtquelle mittels einer Recheneinheit ermittelt. Daraufhin wird das Verfahren beendet.
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Optional wird als der wenigstens eine Augenzustand eine Blickrichtung des wenigstens einen Auges der wenigstens einen Person ermittelt.
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In einem optionalen, auf den Verfahrensschritt 110 folgenden Verfahrensschritt 120 wird ein zeitlicher Abstand zwischen einem ersten und einem darauf folgenden zweiten Lidschluss des wenigstens einen Auges der wenigstens einen Person in Abhängigkeit der erfassten Modulation der Leistung der Lichtquelle mittels der Recheneinheit ermittelt. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 130 wird eine Aufmerksamkeit der wenigstens einen Person in Abhängigkeit des ermittelten zeitlichen Abstands zwischen dem ersten und zweiten Lidschluss mittels der Recheneinheit ermittelt. Weiterhin optional wird in diesem Zusammenhang in Verfahrensschritt 120 eine Mehrzahl von zeitlichen Abständen zwischen aufeinander folgenden Lidschlüssen des wenigstens einen Auges der wenigstens einen Person ermittelt. Darauf folgend wird in Verfahrensschritt 130 die Aufmerksamkeit der wenigstens einen Person in Abhängigkeit der Mehrzahl von ermittelten zeitlichen Abständen zwischen aufeinanderfolgenden Lidschlüssen ermittelt.
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Weiterhin optional wird der definierte Raumbereich in horizontaler und/oder vertikaler Richtung derart gewählt, dass der wenigstens eine ausgesendete Lichtstrahl scannend auf eine Mehrzahl von, insbesondere wenigstens zwei, in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen trifft. In Abhängigkeit der Modulation der Leistung der Lichtquelle werden dann in Verfahrensschritt 140 die Augenzustände der Mehrzahl von in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen mittels der Recheneinheit ermittelt. In einem weiteren optionalen, auf den Verfahrensschritt 140 folgenden Verfahrensschritt 150 wird zusätzlich zu den ermittelten Augenzuständen der Mehrzahl von in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen, die Anzahl der von in dem definierten Raumbereich angeordneten Personen mittels der Recheneinheit ermittelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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