DE4414216C1 - Fremdnutzungsschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Personalisierung der Fahrberechtigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fremdnutzungsschutzeinrich­ tung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1, mit welcher das Fahrzeug durch eine personenspezifi­ sche Merkmale berücksichtigende Fahrberechtigungserkennung ge­ gen unbefugte Benutzung gesichert ist.

Fahrzeugstartverhindernde Fremdnutzungsschutzeinrichtungen sind insbesondere in Form von Wegfahrsperren bekannt, bei denen mit Abstellen des Fahrzeugs wenigstens eine fahrbetriebsrelevante Fahrzeuggeräteeinheit in einen fahrzeugstartsperrenden Zustand gebracht wird, der durch ein Fahrberechtigungssignal aufhebbar ist, das nur über ein Codesignal einer berechtigenden, benutzer­ seitigen Schlüsseleinheit auslösbar ist. Derartige Wegfahrsper­ ren besitzen die Schwierigkeit, daß sich ein Unberechtigter die Fahrberechtigung durch Diebstahl der berechtigenden Schlüssel­ einheit oder Bedrohung des Berechtigten zur Preisgabe des be­ rechtigenden Codes erzwingen kann. Femdnutzungsschutzeinrichtun­ gen der eingangs genannten Art versuchen dieses Problem dadurch zu beheben, daß das Fahrberechtigungskriterium eng an die Person des Berechtigten angebunden wird.

Eine derartige Fremdnutzungsschutzeinrichtung ist in der Offen­ legungsschrift DE 35 14 241 A1 beschrieben. Dort wird vorge­ schlagen, zur Überprüfung der Fahrberechtigung einen rillen­ strukturierten Hautbereich des Fahrers, insbesondere eine Fin­ gerkuppe, mittels einer Videokamera aufzunehmen, welche auf eine außenliegende Sichtschirmfläche fokussiert ist, auf die der be­ treffende Hautbereich aufzulegen ist, wobei dieser bei der Auf­ nahme von der Kameraseite her beleuchtet wird. Die so gewonnene Hautrillenstrukturinformation wird in einer Identifikationsein­ heit mit einer abgespeicherten Soll-Hautrillenstrukturinforma­ tion verglichen, und bei erkannter Übereinstimmung wird ein Fahrberechtigungssignal erzeugt, welches eine Sperrschaltung freigibt, die ansonsten eine fahrbetriebsrelevante Fahrzeugge­ räteeinheit, z. B. Lenkschloß, Zündung oder Kraftstoffzuffuhrein­ heit, blockiert hält. Die Durchführung eines Erkennungsvorgangs ist Voraussetzung für jeden erfolgreichen anschließenden Fahr­ zeugstart. Zur Erhöhung der Manipulationssicherheit gegenüber einem Versuch, einen erfolgreichen Erkennungsvorgang durch Ver­ wendung einer Fotografie des betreffenden Hautbereiches des berechtigten Benutzers herbeizuführen, ist eine Bildaufnahme unter unterschiedlichen Beleuchtungen und Aufwertung der sich dabei ändernden Schattenstrukturen vorgesehen.

Die Sicherheit dieses Systems ist jedoch dadurch begrenzt, daß sich ein Unberechtigter eine unbegrenzte zukünftige Fahrberech­ tigung verschaffen kann, indem er z. B. den Berechtigten zwingt, ihm eine Kopie der betreffenden Hautrillenstruktur zu überlas­ sen, mit welcher er eine plastische Kopie nachbilden kann, um sie anschließend erfolgreich zur Fahrberechtigungserkennung zu verwenden. Zudem bedingt dieses System eine zusätzliche Fahrer­ handlung vor dem Fahrzugstart in Form des Auflegens des Haut­ bereichs auf den Sichtschirm, was den Komfort des Startvorgangs beeinträchtigt.

Zur Identifikation einer bestimmten Person ist es neben der Ab­ nahme von Fingerabdrücken bekannt, die Erkennung durch Vergleich eines Bildes des Auges, z. B. vom Iris- und Pupillenbereich oder vom Netzhautbereich, und Vergleich mit entsprechenden abgespei­ cherten Bildinformationen durchzuführen, wozu die zu überprü­ fende Person in ein hierfür vorgesehenen Abtastgerät blicken muß, siehe z. B. die Offenlegungsschrift WO 86/05018 und den Zeitschriftenartikel "Auf einen Blick" in Funkschau 1/1987, Seite 34. Weiter ist zur Personenidentifikation bereits ein Ob­ jekterkennungssystem vorgeschlagen worden, das die Identitäts­ prüfung anhand eines Bildes eines Gesichtsfeldbereiches vor­ nimmt, das durch eine Bildverarbeitungseinheit auf der Basis eines neuronalen Netzwerks mit einer abgespeicherten Bildinfor­ mation verglichen wird, so daß die jeweilige Person auch bei geringfügig veränderter Bildinformation, z. B. aufgrund anderer Kopfhaltung, veränderter Frisur oder unterschiedlicher Mimik, erkannt werden kann, siehe den Zeitungsbericht "Fingerabdruck wird zum Schlüssel" in VDI-Nachrichten Nr.3, 22. 01. 1993, Seite 13 und den Artikel "Distortion Invariant Object Recognition in the Dynamic Link Architecture" von M. Lades et al. in IEEE, TRANS. ON COMP., VOL. 42, Nr. 3, März 1993, Seite 300.

In der Patentschrift US 4.625.329 ist eine Einrichtung zur Er­ kennung der Position eines Fahrzeugführers offenbart, bei wel­ cher das Gesicht des Fahrers beleuchtet und das von dort zu­ rückreflektierte Licht empfangen und zur Fahrerpositionsbe­ stimmung ausgewertet wird. Der Zweck dieser Einrichtung zur dreidimensionalen Fahrerpositionserkennung besteht darin, ver­ stellbare Fahrzeugelemente, wie Rückspiegel, Lüftungsdüsen etc. automatisch auf den jeweiligen Fahrer einzustellen. Dementspre­ chend wird dort lediglich die Lage des Fahrergesichtsfeldes im Raum überwacht, ohne daß eine objekterkennende Bildanalyse des Gesichtsfeldes durchgeführt wird.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Fremdnutzungsschutzeinrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, die eine zuverlässige Erkennung eines berechtigten Fahrers ermöglicht sowie vergleichsweise manipulationssicher und komfortabel ist.

Dieses Problem wird durch eine Fremdnutzungsschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Heranzie­ hung eines Gesichtsfeldbereiches als Körperteilbereich für die bildanalysierende Fahrberechtigungserkennung ist bei Verwendung eines heutzutage zur Verfügung stehenden Objekterkennungssystems auf der Basis eines neuronalen Netzwerkes ausreichend funktions­ sicher, da die Bildverarbeitung eines solchen Objekterkennungs­ systems den Gesichtsfeldbereich auch bei etwas verändertem Äuße­ rem, z. B. veränderte Kopfhaltung, andere Brille und unterschied­ liche Mimik, noch zuverlässig von entsprechenden Gesichtsfeld­ bereichen anderer Personen zu unterscheiden vermag. Insbesondere ist es zweckmäßig, die Augen-, Nasen- und Mundpartie in den ana­ lysierten Gesichtsfeldbereich einzubeziehen. Die hohe Selektivi­ tät eines solchen Gesichtsfeldbereich-Erkennungssystems bedeutet gleichzeitig eine hohe Manipulationssicherheit, da es einem Un­ berechtigtem praktisch kaum möglich ist, sich eine ausreichend gute Kopie eines berechtigenden Gesichtsfeldbereiches anzuferti­ gen. Zudem ist die Einrichtung äußerst komfortabel, da sie, u. a. ermöglicht durch die passende Positionierung der Bildaufnahme­ kamera, keinerlei Handlungen des Fahrers für die Durchführung der Fahrberechtigungserkennung erfordert. Der Erkennungsvorgang läuft vielmehr vollkommen automatisch ab, ohne daß sich der Fahrer in irgendeiner Weise dieser Erkennung zuwenden muß. Der Fahrer kann folglich ohne Störung durch die Fahrberechtigungs­ erkennung das Fahrzeug in Betrieb nehmen und dieses im laufenden Betrieb halten. Parallel zu der Fahrberechtigungserkennung durch Bildanalyse eines Fahrergesichtsfeldbereiches sind weitere her­ kömmliche Sicherungseinrichtungen innerhalb des Gesamtsystems der Fremdnutzungsschutzeinrichtung vorsehbar, insbesondere Systeme zur Zugangsberechtigungserkennung, wie ein mechanischer und/oder ein elektronischer Schlüssel mit elektronischer Zu­ gangsberechtigungscodierung.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 erhöht weiter die Manipulationssicherheit, indem zusätzlich die Wärmestrah­ lung des Gesichtsfeldbereiches erfaßt wird, so daß beispiels­ weise selbst eine äußerlich identische Maskenkopie des berech­ tigenden Gesichtsfeldbereiches nicht zur Erzeugung eines Fahr­ berechtigungssignals führt.

Ebenfalls eine erhöhte Manipulationssicherheit bietet eine Auf­ gestaltung der Erfindung nach Anspruch 3. Sitzt nämlich tatsäch­ lich ein berechtigter Fahrer im laufenden Fahrbetrieb am Steuer des Fahrzeugs, so sind die vom Gesichtsfeldbereich nacheinander aufgenommenen Bilder aufgrund unterschiedlicher Kopfstellung und Gesichtsfeldmimik nie sämtlich vollständig identisch, so daß die in diesem Fall vorgesehene Sperrung weiterer Fahrzeugnutzung unterbleibt. Versucht hingegen ein Unberechtigter, eine manipu­ lierte Bildinformation in die Bildverarbeitungseinheit einzu­ speisen, so vermag die Einrichtung diese unverändert anstehende Bildinformation als manipulierte Eingangsinformation zu erkennen und daraufhin das Fahrzeug gegen zukünftige Benutzung zu sper­ ren. Da außerdem auf diese Weise die Fahrberechtigungserkennung nicht zwingend vor einem Fahrzeugstartversuch durchgeführt wer­ den muß, kann ggf. Rechneraufwand eingespart werden. Selbstver­ ständlich kann durch weitere Maßnahmen erreicht werden, daß auch anderweitige Manipulationsversuche an der Kamera oder am Aus­ wertesystem zu einer nachfolgenden Stillegung des Fahrzeugs führen, wobei in jedem Fall vorgesehen sein kann, daß ein Neu­ start erst wieder nach Neuprogrammierung des Systems mit Origi­ nalbildinformation möglich ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 hat den Vor­ teil, daß sich der Gesichtsfeldbereich des Fahrers aufgrund einer für ihn vorprogrammierten Sitzpositionierung vor Durch­ führung eines Erkennungsvorgangs zuverlässig in den von der Kamera erfaßten Raumbereich bringen läßt, ohne daß der Fahrer hierfür Sorge zu tragen hat. Nach der Fahrberechtigungserken­ nung kann er dann ggf. eine weitere Sitzverstellung vornehmen. Vorzugsweise speichert das System die beim Abstellen des Fahr­ zeugs vorliegende Sitzposition als Sollposition für einen näch­ sten Einstiegsvorgang durch diesen Benutzer ab. Dabei kann, falls die Bildaufnahmekamera beweglich angeordnet ist, auch deren Position mit abgespeichert werden. Die solchermaßen er­ zielbare Abstimmung der Positionen von Kamera und Gesichtsfeld­ bereich erleichtert den Gesichtsfeldbereich-Erkennungsvorgang in der Bildverarbeitungseinheit, da keine gravierenden Längs- und Querabweichungen der Gesichtsfeldlage bei der Bildaufnahme auf­ treten. Bei Fahrzeugen mit mechanischer Sitzverstellung benötigt das Erkennungssystem daher ggf. einen etwas höheren Rechenauf­ wand zur Bestimmung der Gesichtsfeldlage. Bei Bedarf läßt sich bei mechanischer Sitzverstellung mit der Fahrberechtigungs­ erkennung die fahrsicherheitserhöhende Maßnahme verbinden, daß der Fahrer sich vor dem Start in eine geeignete Sitzposition bringt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 verhindert Manipulationsversuche an der Signalleitung zwischen Kamera und Bildverarbeitungseinheit, wodurch ansonsten eine manipulierte Bildinformation als Ist-Bildinformation in die Bildverarbei­ tungseinheit eingespeist werden könnte, wie sie beispielsweise durch Verwendung eines Videobildes von einem Berechtigten ge­ wonnen werden könnte.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 6 bis 9 beziehen sich auf Codierungsmaßnahmen zum erhöhten Schutz des Datenflusses für die Fahrberechtigungserkennung durch optische Gesichtsfeldbereichsprüfung. So ist nach Anspruch 6 anstelle einer ebenfalls möglichen Abspeicherung der Soll-Bildinformation in einer fahrzeugseitigen Einheit vorsehbar, die Soll-Bildinfor­ mation in einer benutzerseitigen elektronischen Schlüsseleinheit codegesichert abzulegen, so daß sie nicht im Fahrzeug vorliegt und folglich daraus selbst bei einem Fahrzeugdiebstahl nicht unbefugterweise ausgelesen werden kann. Auch das Auslesen der abgespeicherten Bildinformation aus einer Schlüsseleinheit er­ möglicht einem Unberechtigten ohne Kenntnis des zur Abspeiche­ rung verwendeten Codes keinen Systemzugriff. Die Übertragung der Soll-Bildinformation in die Bildverarbeitungseinheit während der Aktivierung eines Gesichtsfeldbereich-Erkennungsvorgangs läßt sich gleichfalls codegesichert vornehmen, wozu dieselben Vor­ gehensweisen anwendbar sind, wie sie auch zur Übertragung von zugangsberechtigenden oder eine Wegfahrsperre aufhebenden Code­ informationen von einer Schlüsseleinheit zum Fahrzeug verwendbar sind. Insbesondere kann gemäß Anspruch 7 vorgesehen sein, den Algorithmus zur Decodierung des Codes für die Soll-Bildinfor­ mationsspeicherung in der Schlüsseleinheit codiert abzulegen und mittels bidirektionalem Datenaustausch auf fahrzeugseitige An­ forderung hin zu aktivieren, so daß im Fahrzeug keine geheimen Informationen gespeichert zu sein brauchen. Falls die Decodie­ rung merklichen Leistungsbedarf erfordert, kann eine mechanische Kontaktierung der Schlüsseleinheit mit der fahrzeugseitigen Stromversorgung vorgesehen sein. Selbstverständlich ist es alternativ möglich, den Algorithmus fahrzeugseitig, insbesondere in der Bildverarbeitungseinheit integriert, abzulegen. Zur wei­ teren Sicherheitserhöhung gemäß Anspruch 8 kann ein Quittungs­ austauschverfahren vorgesehen sein, das ein unbefugtes Auslesen der schlüsselseitigen Informationen verhindert, indem zunächst anhand eines fahrzeugspezifischen Codes, der auch in der Schlüs­ seleinheit abgelegt ist, geprüft wird, ob eine zulässige Schlüs­ seleinheit-Fahrzeug-Kombination vorliegt, wonach dann erst der eigentliche Codedatenaustausch bezüglich der Fahrberechtigungs- und zuvor ggf. der Zugangsberechtigungserkennung erfolgt. Eine weitere Codesicherung gemäß Anspruch 9 ist für den Übertra­ gungsweg des in der Bildverarbeitungseinheit bei erkannter Bild­ übereinstimmung erzeugten Fahrberechtigungssignals zu den be­ troffenen Fahrzeuggeräteeinheiten von Vorteil, um zu verhindern, daß diese Fahrzeuggeräteeinheiten durch ein manipuliertes, direkt eingespeistes Signal in ihren fahrzeugstartfreigebenden Zustand gelangen können. Wenn auf diese Weise eine Vielzahl von Geräteeinheiten, z. B. alle relevanten Steuergeräte der fahrzeug­ elektrischen Anlage, vor unberechtigter Freigabe geschützt sind, wäre zur Umgehung der Fremdnutzungsschutzeinrichtung ein Aus­ tausch aller dieser Steuergeräte erforderlich. Die Geräteein­ heiten lassen sich folglich so auswählen, daß der hier für er­ forderliche Aufwand nicht mehr im Verhältnis zu dem potentiell durch einen Diebstahl erreichbaren Nutzen steht, so daß ein Diebstahl uninteressant wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 hat den Vor­ teil, daß sich das Fahrzeug für eine vorgegebene Anzahl von Be­ triebsphasen nach einer erfolgreichen Fahrberechtigungserken­ nung auch von Personen weiterbenutzen läßt, für die keine be­ rechtigende Gesichtsfeldbereichsinformation abgespeichert ist, wobei dann erst nach dieser vorgegebenen Anzahl von Betriebs­ phasen kein Freigabesignal mehr erzeugt wird, wenn das Fahrzeug nicht zwischenzeitlich oder anschließend wieder von einem be­ rechtigten Fahrer benutzt wird. Diese Maßnahme hat den Sinn, daß das Fahrzeug zeitweise auch von anderen als den als berechtigt abgespeicherten Personen benutzt werden kann, was z. B. für Leih­ fahrten, Werkstattaufenthalte und Mietwagen erwünscht ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 11 schafft die Möglichkeit, daß ein berechtigter Fahrer das Fahrzeug trotz schlüsselseitiger Abspeicherung der Gesichtsfeldbereichsinfor­ mationen auch mit anderen zulässigen Schlüsseleinheiten nutzen kann, so z. B. wenn er eine Schlüsseleinheit verloren hat.

Mit einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 12 läßt sich die Erkennungssicherheit erhöhen. Gleichzeitig werden Manipula­ tionsversuche erschwert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Fremdnutzungsschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Perso­ nalisierung der Fahrberechtigung.

In der Figur sind lediglich die für die Fremdnutzungsschutzein­ richtung wesentlichen Elemente gezeigt. Benutzerseitig sind dies mehrere elektronische Schlüsseleinheiten (2) mit mechanischem Zündschloßbetätigungsteil, von denen stellvertretend eine ge­ zeigt ist. In jeder Schlüsseleinheit (2) sind u. a. eine fahr­ zeugspezifische Codeinformation, eine codierte Zugangsberechti­ gungsinformation und eine codierte benutzerspezifische Soll- Gesichtsfeldbereichsinformation abgelegt. Auf Seiten des nur schematisch angedeuteten Fahrzeugs (1) umfaßt die Einrichtung ein Steuergerät (3), das neben den Fremdnutzungsschutzfunktionen weitere, hier nicht wesentliche Betriebsfunktionen für das Fahrzeug (1) erfüllt, eine vom Steuergerät (3) ansteuerbare Fahrersitz-Positioniereinheit (4), ein als eine einzige Bau­ einheit realisiertes Objekterkennungssystem (6), das aus einer CCD-Kamera (5), einer nachgeordneten Bildverarbeitungseinheit (7) und einem dieser nachgeschalteten Coder (8) besteht, sowie eine Mehrzahl von fahrbetriebsrelevanten Fahrzeugsteuergeräte­ einheiten (9), von denen lediglich eine stellvertretend gezeigt ist und zu denen insbesondere die Steuergeräte der fahrzeug­ elektrischen Anlage gehören. Das Steuergerät (3) kommuniziert über einen bidirektionalen Datenübertragungskanal (10) mit den Schlüsseleinheiten (2), wobei der Übertragungskanal als draht­ lose Infrarotübertragungsstrecke realisiert ist. Neben einer Ansteuerleitung (11) zur Fahrersitz-Positioniereinheit (4) führt vom Steuergerät (3) eine Aktivierungsleitung (13) zur CCD-Kamera (5) sowie eine codegeschützte Leitung (15) zur Bildverarbei­ tungseinheit (7), insbesondere zur Übertragung der von einer Schlüsseleinheit (2) übertragenen Soll-Gesichtsfeldbereichs­ information, ab. Über eine codegeschützte Leitung (12) überträgt das Objekterkennungssystem (6) ein codiertes Freigabesignal (12) an die Steuergeräteeinheiten (9), welches diese in einen fahr­ zeugstartfreigebenden Zustand setzt. Liegt hingegen das Frei­ gabesignal (12) nicht an, befinden sich die Steuergeräteein­ heiten (9) in einem fahrzeugstartsperrenden Zustand.

In den Schlüsseleinheiten (2) ist neben einer Codeinformation, die für eine Zugangsberechtigungsprüfung als Teil der Fremdnut­ zungsschutzeinrichtung benötigt wird, die jeweils für den Benut­ zer spezifische Gesichtsfeldbereich-Bildinformation nicht lösch­ bar abgespeichert, die durch eine einmalige Aufnahme beim Fahr­ zeugkauf gewonnen und von einer autorisierten Person eingespei­ chert wurde. Es versteht sich, daß die Schlüsseleinheiten alter­ nativ auch Teil eines sogenannten Keyless-Entry-Systems oder, wenn die Soll-Gesichtsfeldinformation alternativ fahrzeugseitig abgespeichert wird, als einfache mechanische Schlüssel ausge­ staltet sein können.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der gezeigten Fremdnutzungs­ schutzeinrichtung anhand eines Fahrzeugstartversuchs näher er­ läutert. Die beteiligten Fahrzeugsteuergeräteeinheiten (9) be­ finden sich dabei seit dem vorangegangenen Abstellen des Fahr­ zeugs (1) zunächst in ihrem fahrzeugstartsperrenden Zustand.

Zuerst wird die Zugangsberechtigung anhand einer schlüsselsei­ tig abgelegten Codeinformation geprüft, die über den schematisch dargestellten, bidirektionalen Datenübertragungskanal (10) zur Fahrzeugseite übertragbar ist. Diese Zugangsberechtigungscodie­ rung durch ein bidirektionales Codeverfahren als Teil der Fremd­ nutzungsschutzeinrichtung ist in einer herkömmlichen Weise rea­ lisiert und daher vorliegend nur insoweit von Interesse, als eine erfolgreiche Zugangsberechtigungsprüfung Voraussetzung für die unten beschriebene Fahrberechtigungserkennung ist. Insbeson­ dere wird bei der Zugangsberechtigungsprüfung eingangs anhand eines schlüsselseitig abgelegten, fahrzeugspezifischen Codes geprüft, ob überhaupt eine für dieses Fahrzeug (1) bestimmte Schlüsseleinheit (2) mit diesem in Datenaustauschverbindung steht. Außerdem wird als Teil dieser Codeinformation ein für den Benutzer spezifischer Codeanteil übertragen, in dessen Abhängig­ keit das mit der Schlüsseleinheit (2) kommunizierende Steuer­ gerät (3) im Fahrzeug (1) über die Steuerleitung (11) die Fah­ rersitz-Positioniereinheit (4) so ansteuert, daß der Fahrersitz eine für diesen Benutzer abgespeicherte Position einnimmt.

Ist der Zugangsberechtigungsprüfvorgang erfolgreich abgeschlos­ sen, so kann der Benutzer das Fahrzeug öffnen und seine Position im Fahrersitz einnehmen. Während er das Fahrzeug durch Einstecken der Schlüsseleinheit (2) in das Zündschloß startet, sendet das Steuergerät (3), ausgelöst von dem Einstecken der Schlüssel­ einheit (2) in das Zündschloß, ein Aktivierungssignal (13) an die CCD-Kamera (5) des Objekterkennungssystems (6). Außerdem tritt das Steuergerät (3) in einen bidirektionalen Codedatenaus­ tausch mit der Schlüsseleinheit (2), um die dort codiert abge­ speicherte Soll-Bildinformation unter Zuhilfenahme des ebenfalls in der Schlüsseleinheit (2) codiert abgelegten Decodieralgorith­ mus über das Steuergerät (3) und die codegeschützte, manipula­ tionssichere Übertragungsleitung (15) der Bildverarbeitungsein­ heit (7) zuzuführen. Von der CCD-Kamera (5) erhält die Bildver­ arbeitungseinheit (7) die Ist-Bildinformation, wobei dieser Übertragungsweg vor mißbräuchlichen Eingriffen durch die ein­ teilige Ausführung dem Objekterkennungssystems (6) mit dem integrierten Zusammenbau von Kamera (5) und Bildverarbeitungs­ einheit (7) geschützt ist.

In der Bildverarbeitungseinheit (7) erfolgt nun die Gesichts­ feldbereicherkennung, wobei die in der Schlüsseleinheit (2) ab­ gelegte Gesichtsfeldbereich-Bildinformation mit dem von der CCD- Kamera (5) erhaltenen Bild das entsprechenden Gesichtsfeldberei­ ches des momentanen Fahrers verglichen wird. Diese vergleichende Objekterkennung erfolgt mittels des oben erwähnten, bekannten, gesichtsfelderkennenden Bildverarbeitungssystems auf der Basis eines neuronalen Netzwerks. Das von diesem System durchgeführte Verfahren gliedert sich grob in die Erzeugung eines rechtwinkli­ gen Netzstrukturgraphen, der über das Bild gelegt, auf die Ge­ sichtsposition verschoben und an die Gesichtsgröße maßstäblich angepaßt wird, in eine Filterung und in den eigentlichen Ver­ gleich mit der abgespeicherten Bildinformation nach einem soge­ nannten Metropolis-Algorithmus, der es ermöglicht, ein Gesichts­ feld trotz Veränderungen durch geänderte Mimik oder Kopfdrehung eindeutig wiederzuerkennen.

Nur wenn die Bildverarbeitungseinheit (7) eine Übereinstimmung von Ist- und Soll-Gesichtsfeldinformation erkennt, erzeugt sie ein Fahrberechtigungssignal, das in dem ebenfalls in das Objekt­ erkennungssystem (6) integrierten Coder (8) codiert und von die­ sem als codiertes Freigabesignal (12) an die beteiligten Steu­ ergeräte (9) abgegeben wird. Die codegeschützte Übertragung des Freigabesignals (12) vom Objekterkennungssystem (6) zu den be­ teiligten Steuergeräteeinheiten (9) ist in einer herkömmlichen Verfahrensweise realisiert, wie sie beispielsweise zur Übertra­ gung von zugangsberechtigenden Benutzercodeinformationen zwi­ schen Schlüssel- und Fahrzeugseite üblich ist, so daß diese hier keiner weiteren Beschreibung bedarf. Die Steuergeräte (9) gelan­ gen dadurch von ihrem fahrzeugstartsperrenden in ihren fahrzeug­ startfreigebenden Zustand, so daß das Fahrzeug (1) nun in üb­ licher Weise gestartet werden kann. Dabei ist zu erwähnen, daß die oben beschriebene Fahrberechtigungserkennung durch Gesichts­ felderkennung so rasch erfolgt, daß sich für einen berechtigten Fahrer keine spürbare Verzögerung des Startvorgangs ergibt.

Damit das Fahrzeug (1) für eine begrenzte Zeitdauer auch von anderen Personen benutzt werden kann, denen keine berechtigende Schlüsseleinheit (2) mit abgespeicherter Gesichtsfeldinformation zugeordnet ist, ist in dem Steuergerät (3) eine Freischaltung wie folgt vorgesehen. Das Steuergerät (3) erfaßt jeweils eine erfolgreiche Gesichtsfelderkennung, wozu ihm ebenfalls das codierte Freigabesignal (12) zugeführt ist, und zählt die je­ weils danach erfolgenden Fahrbetriebsphasen ab und vergleicht diese Anzahl mit einem abgespeicherten Grenzwert. Solange dieser Grenzwert nicht erreicht ist, gibt es nach einer erfolgreichen Zugangsberechtigungserkennung über die Leitung (15) ein Frei­ gabeaktivierungssignal an die Bildverarbeitungseinheit (6), wo­ durch letztere veranlaßt wird, das Freigabesignal unabhängig von einer Gesichtsfeldbereichserkennung an die beteiligten Fahrzeug­ steuergeräteeinheiten (9) abzugeben, die dadurch zum Starten in ihren fahrzeugstartfreigebenden Zustand gelangen. Erst wenn die­ ser Grenzwert erreicht wird, unterbleibt das Freigabeaktivie­ rungssignal, und die Fahrzeugsteuergeräteeinheiten (9) bleiben in ihrem fahrzeugstartsperrenden Zustand, wonach ein neuerlicher Fahrzeugstart erst wieder durch eine sich über eine Gesichts­ felderkennung als berechtigt ausweisende Person möglich ist, indem das dann aus einer erfolgreichen Gesichtsfeldbereichser­ kennung generierte, codegeschützte Freigabesignal (12) an die Steuergeräte (9) übermittelt und dort decodiert wird, wonach diese Steuergeräte (9) wieder ihren fahrzeugstartfreigebenden Zustand einnehmen. Mit dieser Freischaltung wird erreicht, daß auch andere als die eigentlich berechtigten Personen das Fahr­ zeug für einen begrenzten Zeitraum benützen können, was z. B. bei Werkstattaufenthalten, Leihfahrten und Mietwagen sinnvoll ist.

Die Fremdnutzungsschutzeinrichtung durch Gesichtsfelderkennung hat weitere vorteilhafte Nebeneffekte. So wird automatisch ein Bild des Fahrers gespeichert, das bei einer eventuellen unbe­ rechtigten Fahrzeugbenutzung als Beweismittel dienen kann. Durch die Individualisierung der Fahrberechtigung lassen sich an die Gesichtsfelderkennung benutzerspezifisch vorzunehmende Fahrzeugeinstellungen ankoppeln, wie z. B. Spiegel- und Luftdü­ seneinstellungen. In Verbindung mit zukünftigen Telefonanlagen kann die Kamera gleichzeitig für eine Bildtelefonfunktion mit­ verwendet werden. Mittels eines herkömmlichen Algorithmus kann außerdem die Blinzelfrequenz der Augen überwacht und auf diese Weise ein Einschlafwarner realisiert werden.

Es versteht sich, daß für den Fachmann eine Vielzahl unter­ schiedlicher Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungs­ form im Rahmen der Erfindung realisierbar ist. So kann z. B. an­ stelle der beschriebenen Gesichtsfelderkennung vor einem jeden Fahrzeugstart vorgesehen sein, diese Fahrberechtigungserkennung in vorgegebenen oder, für erhöhte Manipulationssicherheit, in zufallsverteilten Zeitabständen im laufenden Fahrbetrieb und nicht zwingend vor einem Fahrzeugstart vorzunehmen, was den Rechneraufwand im zentralen Steuergerät gering hält. Außerdem kann bei dieser Art wiederholter Gesichtsfelderkennung geprüft werden, ob während einer Fahrt der Bildverarbeitungseinheit stets die identische Ist-Bildinformation angeboten wird, was ein starker Hinweis auf eine Manipulation ist, da die vom Gesicht eines Fahrers während einer Fahrt aufeinanderfolgend gewonnenen Aufnahmen nie vollständig identisch sind, weshalb bei einer derart erkannten Identität eine das Fahrzeug nach einem an­ schließenden Abstellen der Zündung vollständig stillegende Sperrung der Steuergeräteeinheiten vorgesehen werden kann. Neben der beschriebenen Art der Bildverarbeitung kommen auch andere muster- oder objekterkennende Verfahren zur Realisierung des Objekterkennungssystems in Betracht, z. B. solche, die auf einer Fuzzy-Logik-Basis arbeiten. Des weiteren ist es möglich, inner­ halb eines Gesichtsfelderkennungsvorgangs eine bestimmte Anzahl von verifizierenden Wiederholversuchen zuzulassen, um eine ein­ deutige Fahrberechtigungserkennung zu gewährleisten. Falls die Bildaufnahme durch die im Fahrzeug vorliegenden unterschied­ lichen Beleuchtungsbedingungen gestört ist, kann dies durch ein eigenes Beleuchtungssystem im nahen Infrarotbereich behoben werden.

Claims (13)

1. Fremdnutzungsschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit

• - wenigstens einer fahrbetriebsrelevanten Fahrzeuggeräteein­ heit (9), die durch ein Fahrberechtigungssignal (12) von einem fahrzeugstartsperrenden in einen fahrzeugstartfrei­ gebenden Zustand steuerbar ist und
• - einem Bildvergleichssystem zur Erfassung eines Körper­ teilbereichs des Fahrers mittels einer Bildaufnahmekamera, zum Vergleichen der erfaßten Bildinformation mit einer abgespeicherten Soll-Bildinformation und zur Erzeugung des Fahrberechtigungssignals nur bei erkannter Übereinstim­ mung,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der erfaßte Körperteilbereich ein Gesichtsfeldbereich des Fahrers ist,
• - das Bildvergleichssystem ein Objekterkennungssystem ist, in welchem der Bildaufnahmekamera (5) eine Bildverarbei­ tungseinheit (7) für einen objekterkennenden Bildinforma­ tionsvergleich nachgeschaltet ist, und
• - die Bildaufnahmekamera fahrzeugseitig so positioniert ist, daß sie den Gesichtsfeldbereich des Fahrers erfaßt, wenn sich dieser in seiner Fahrersitzposition befindet.

2. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmekamera eine CCD-Kamera ist, die auch Gesichts­ feld-Wärmestrahlung erfaßt und als Bildinformation weiterlei­ tet.

3. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß

• - im laufenden Fahrbetrieb in vorgegebenen Zeitabständen Fahrergesichtsfeldbereich-Erkennungsvorgänge durchgeführt werden,
• - die objekterkennende Bildverarbeitungseinheit (7) die nacheinander eingehenden Ist-Bildinformationen miteinander vergleicht und
• - das Objekterkennungssystem (6) bei vollständiger Übereinstimmung der verglichenen Ist-Bildinformationen gegenüber einer weiteren Erzeugung von Fahrberechtigungssignalen gesperrt bleibt.

4. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Fahrersitz-Positionierungseinheit (4) vorgesehen ist, die zur Einstellung benutzerspezifisch abgespeicherter Positionen des Fahrersitzes von einer den jeweiligen Fah­ rer aus einem Zugangsberechtigungsprüfvorgang erkennenden Einheit (3) fahrerspezifisch ansteuerbar ist, wobei
• - ein Fahrergesichtsfeldbereich-Erkennungsvorgang jeweils im Anschluß an eine solche Fahrersitz-Positionseinstellung durchgeführt wird.

5. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmekamera (5) und die objekterkennende Bildverar­ beitungseinheit (7) integrierte Komponenten einer Baueinheit mit eingriffsgesichertem Signalweg zwischen Kamera und Bildverarbeitungseinheit bilden.

6. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Bildinformation in einer benutzerseitigen Schlüssel­ einheit (2) codiert abgespeichert ist.

7. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Algorithmus zur Dekodierung des Codes für die Soll-Bildin­ formationsspeicherung in der Schlüsseleinheit (2) codiert abgelegt und nur durch fahrzeugseitige Anforderung innerhalb eines bidirektionalen Berechtigungscodedatenaustauschs zwischen Schlüsseleinheit (2) und Fahrzeug (1) aktivierbar ist.

8. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• - im Fahrzeug (1) und in der Schlüsseleinheit (2) Mittel zur Prüfung des Vorliegens einer zulässigen Schlüsseleinheit- Fahrzeug-Kombination durch Überprüfung einer schlüsselsei­ tig abgelegten, fahrzeugspezifischen Codeinformation vorgesehen sind und
• - ein über die Prüfung einer zulässigen Schlüsseleinheit- Fahrzeug-Kombination hinausgehender Datenaustausch zwi­ schen Fahrzeug (1) und Schlüsseleinheit (2) gesperrt ist, solange keine zulässige Schlüsseleinheit-Fahrzeug-Kombina­ tion erkannt ist.

9. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrberechtigungssignal (12) codegesichert vom Objekter­ kennungssystem (6) an eine Mehrzahl von fahrbetriebsrelevanten, jeweils mit einer geeigneten Decodereinheit ausgerüsteten Fahr­ zeuggeräteeinheiten (9) übertragbar ist.

10. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder bei einem Fahrergesichtsfeldbereich-Erkennungsvor­ gang erkannten Übereinstimmung die wenigstens eine fahrbe­ triebsrelevante Fahrzeuggeräteeinheit (9) jeweils für eine vor­ gegebene Anzahl mehrerer nachfolgender Fahrzeugstarts in ihrem fahrzeugstartfreigebenden Zustand gehalten bleibt.

11. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der für ein Fahrzeug bestimmten Schlüsseleinheiten als Soll-Bildinformation die Gesichtsfeldbereich-Bildinformationen mehrerer für die Fahrzeugnutzung als berechtigt geltender Per­ sonen abgespeichert sind.

12. Fremdnutzungsschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter dadurch gekennzeichnet, daß von jeder für die Fahrzeugnutzung als berechtigt geltender Person als Soll-Bildinformation mehrere Gesichtsfeldbereich- Bildinformationen abgespeichert sind, die zu Aufnahmen bei ver­ schiedener Kopfhaltung und/oder Beleuchtung gehören.