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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Authentifizierung
des Fahrers eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Personenkraftwagens.
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Um
den Schutz gegen Autodiebstahl zu verbessern, wurden viele Arten
von Diebstahlsicherungsvorrichtungen vorgeschlagen. Diese Vorrichtungen
umfassen beispielsweise eine Diebstahlsicherungsvorrichtung, welche
geeignet ist, das Gesichtsbild eines potenziellen Fahrers zu erfassen
und das erfasste Gesichtsbild mit einem zuvor registrierten Gesichtsbild
eines befugten Fahrers zu vergleichen. Eine derartige Vorrichtung
ist in den offengelegten
japanischen
Patentanmeldungen Nr. H11-43016 A und Nr.
2004-330979 A vorgeschlagen.
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In
der offengelegten
japanischen
Patentanmeldungen Nr.H11-43016 A ist eine Diebstahlsicherungsvorrichtung
für Kraftfahrzeuge
offenbart, die so ausgelegt ist, dass sie ein Gesichtsbild eines
potentiellen Fahrers in einem Fahrersitz erfasst und das erfasste
Gesichtsbild mit einem zuvor registrierten Gesichtsbild eines befugten
Fahrers vergleicht. Die Vorrichtung gestattet dem Fahrer das Starten
eines Motors, falls eine Übereinstimmung
der Gesichtsbilder zwischen dem befugten Fahrer und dem potenziellen Fahrer
festgestellt wird.
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In
der offengelegten
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2004-330979 A ist eine Vorrichtung
für Kraftfahrzeuge
offenbart, die so ausgelegt ist, dass sie ein Gesichtsbild eines
Fahrers in einem Fahrersitz erfasst und das erfasste Gesichtsbild
mit einem zuvor gespeicherten Gesichtsbild eines befugten Fahrers
vergleicht. Wird eine Übereinstimmung
der Gesichtsbilder zwischen dem befugten Fahrer und dem potenziellen
Fahrer festgestellt, gestattet die Vorrichtung dem Fahrer das Starten
eines Motors unter der Voraussetzung, dass das Gesicht des Fahrers in
einer richtigen Richtung ausgerichtet ist. Eine ähnliche Anlage ist in
WO-A-02/08022 beschrieben.
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Alle
vorgeschlagenen Vorrichtungen haben jedoch den ihnen eigenen Nachteil,
dass die Vorrichtungen den befugten Fahrer daran hindern, das Fahren
einem begleitenden Beifahrer zu überlassen.
Da die Vorrichtungen nur ein Gesichtsbild einer Person in dem Fahrersitz
erfassen und analysieren, gestatten die Vorrich tungen einer unbefugten
Person, d.h. solchen Personen, die nicht als befugte Fahrer registriert
sind, nicht das Starten eines Motors, selbst wenn es der befugte
Fahrer ist, der sich in einem Beifahrersitz befindet.
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Soll
der befugte Fahrer das Fahren einem begleitenden Beifahrer überlassen,
benötigen
die Vorrichtungen einen gesonderten Vorgang, wie beispielsweise
die Registrierung des Gesichtsbildes des Beifahrers, was Unannehmlichkeiten
zur Folge hat.
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Es
ist eine Eigenschaft der Erfindung, eine Authentifizierungsvorrichtung
vorzusehen, welche geeignet ist, einer unbefugten Person das Starten
eines Motors unter der Voraussetzung zu gestatten, dass eine Übereinstimmung
der Gesichtsbilder zwischen einem befugten Fahrer und einem begleitenden
Beifahrer festgestellt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Vorrichtung zur Authentifizierung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist mit einem Bilderfassungsabschnitt versehen, welcher
geeignet ist, ein Gesichtsbild einer zweiten Person, wie beispielsweise
eines Beifahrers in einem Beifahrersitz, sowie das einer ersten
Person, wie beispielsweise eines potenziellen Fahrers in einem Fahrersitz,
zu erfassen.
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Die
Vorrichtung ist ferner mit einer Steuerung versehen, welche geeignet
ist, die erfassten Gesichtsbilder mit einem zuvor registrierten
Gesichtsbild eines befugten Fahrers zu vergleichen und der ersten
Person das Starten eines Motors zu gestatten, falls eines der beiden
erfassten Gesichtsbilder mit dem Gesichtsbild des befugten Fahrers übereinstimmt.
Das Erfassen der Gesichtsbilder der ersten und der zweiten Person
durch den Bilderfassungsabschnitt kann gleichzeitig oder gesondert
erfolgen.
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Bei
einem gleichzeitigen Erfassen der Gesichtsbilder ist der Bilderfassungsabschnitt
geeignet, mit einer Linse ausgestattet zu sein, welche einen solchen
Blickwinkel besitzt, dass die Gesichtsbilder der ersten und der
zweiten Person zu gleichen Zeit erfasst werden. Im Allgemeinen ist
der Bilderfassungsabschnitt geeig net, mit einer Weitwinkellinse ausgestattet
zu sein. Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um einen Personenkraftwagen,
ist der Bilderfassungsabschnitt vorzugsweise neben einem im Innenraum
befindlichen Rückspiegel
angeordnet.
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Nach
einer weiteren Eigenschaft der Erfindung vergleicht die Steuerung
zunächst
das Gesichtsbild der ersten Person mit dem Gesichtsbild des befugten
Fahrers. Falls das Gesichtsbild der ersten Person nicht mit dem
Gesichtsbild des befugten Fahrers übereinstimmt, vergleicht die
Steuerung anschließend
das Gesichtsbild der zweiten Person mit dem Gesichtsbild des befugten
Fahrers.
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Diese
Konfiguration ermöglicht
eine kürzere Verarbeitungsdauer,
da in vielen Fällen
erwartet wird, dass das Gesichtsbild der ersten Person mit einem Gesichtsbild
des befugten Fahrers übereinstimmt.
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Nach
einer weiteren Eigenschaft der Erfindung werden der Bilderfassungsabschnitt
und die Steuerung durch vorgegebene Auslöser aktiviert.
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Auch
wenn sie nicht darauf beschränkt
sind, umfassen die vorgegebenen Auslöser beispielsweise ein Signal,
das von einem neben einem Fahrzeugsitz angeordneten Türsensor
eingespeist wird, und ein Signal, das von einem Sitzsensor eingespeist
wird, welcher die Anwesenheit einer Person in einem Fahrzeugsitz
erkennt.
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Der
Türsensor
erzeugt ein Auslösesignal, wenn
er erkennt, dass eine Fahrzeugtüre
geschlossen ist. Der Sitzsensor erzeugt ein Auslösesignal, wenn er die Anwesenheit
einer Person in einem Fahrzeugsitz erkennt.
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Durch
die Einstellung eines Blickwinkels ist der Bilderfassungsabschnitt
in der Lage, Gesichtsbilder der ersten und der zweiten Person in
dem entsprechenden Fahrersitz beziehungsweise vorderen Beifahrersitz
zu erfassen oder ein Gesichtsbild einer Person in dem hinteren Beifahrersitz
sowie die Gesichtsbilder der ersten und der zweiten Person zu erfassen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Authentifizierung
eines Fahrers" auf
die Überprüfung, ob
eine Person in einem Fahrersitz zum Starten eines Motors befugt
ist.
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Die
vorstehenden und weitere Eigenschaften und die damit verbundenen
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Lesen der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
noch offensichtlicher.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Personenkraftwagen in einer Schemazeichnung, in dem eine Authentifizierungsvorrichtung
gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung eingesetzt ist.
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2 zeigt
die Anordnung einer Kamera in einer Schemazeichnung.
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3 zeigt
die Authentifizierungsvorrichtung in einem Blockdiagramm.
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4 zeigt
einen von der Authentifizierungsvorrichtung durchgeführten Vorgang
in einem Flussdiagramm.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausgestaltungen
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1 veranschaulicht
ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen 1,
welcher mit einer Authentifizierungsvorrichtung, beispielsweise
einer Vorrichtung zur Authentifizierung eines Fahrers, ausgestattet
ist.
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Der
Personenkraftwagen 1 umfasst eine mit einem Zündschalter
verbundene Motorsteuerung 2 (ohne Abbildung).
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Wie
bei einem herkömmlichen
Personenkraftwagen steckt eine erste Person, wie beispielsweise
ein potenzieller Fahrer (im vorliegenden Dokument einfach als Fahrer
bezeichnet) 3, vor dem Starten eines Motors einen Schlüssel in
eine Aufnahme des Zündschalters.
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Die
Motorsteuerung 2 ist mit einer Steuerung 4 verbunden,
die so ausgelegt ist, dass sie die Authentifizierung von Bildern
vornimmt. Die Steuerung 4 ist mit einer CMOS-Kamera 5,
einem Registrierschalter 6, einem Freigabeschalter 7 und
einem Türsensor 8 verbunden.
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Bei
der CMOS-Kamera 5 handelt es sich um einen Kameratyp mit
großem
Aussteuerungsbereich, der mit logarithmischer Transformation arbeitet.
Die CMOS-Kamera 5 ist
an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe 9 angebracht,
wie in 2 veranschaulicht. Die CMOS-Kamera 5 ist
neben einem im Innenraum befindlichen Rückspiegel 10 angeordnet,
welcher ebenfalls an einem oberen Teil der Windschutzscheibe 9 angebracht
ist.
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Wie
anhand der gestrichelten Linie in 2 veranschaulicht,
ist die CMOS-Kamera 5 geeignet, einen
solchen Blickwinkel zu besitzen, dass sie das Geschehen sowohl in
dem Fahrersitz A als auch in dem vorderen Beifahrersitz B abdeckt,
wodurch die CMOS-Kamera 5 in der Lage ist, Gesichtsbilder
von Personen in den jeweiligen Sitzen zu erfassen.
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Der
Registrierschalter 6 ist geeignet, einem Fahrer oder vorn
sitzenden Beifahrer die Registrierung eines Gesichtsbildes desselben
zu erlauben. Das Einschalten des Schalters 6 bewirkt, dass
die Steuerung 4 ein von der CMOS-Kamera 5 erfasstes Gesichtsbild
in einem in der Steuerung 4 angeordneten Registrierspeicher
(Registrierabschnitt) speichert.
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Insbesondere
speichert die Steuerung 4 berechnete Merkmalsdaten, welche
ein Gesichtsmerkmal des erfassten Gesichtsbildes darstellen, in
dem Registrierspeicher. Auch wenn sie nicht darauf beschränkt sind,
umfassen Übereinstimmungen
von Gesichtsbildern beispielsweise eine Übereinstimmung berechneter
Merkmalsdaten der jeweiligen Gesichtsbilder.
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Der
Freigabeschalter 7 ist geeignet, einem Fahrer oder Beifahrer
die Freigabe oder das Sperren der jeweiligen Funktionen der CMOS-Kamera 5 und der
Steuerung 4 zu erlauben. Das Einschalten des Freigabeschalters 7 bewirkt,
dass sich die Funktionen der CMOS-Kamera 5 und der Steuerung 4 im freigegebenen
Zustand befinden.
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Der
Türsensor 8 ist
geeignet zu erkennen, ob sich die Tür 11 in einem offenen
Zustand oder einem geschlossenen Zustand befindet. Die Steuerung 4 aktiviert
die CMOS-Kamera 5 und einen in der Steuerung 4 angeordneten
Bildüberprü fungsabschnitt, wenn
der Türsensor 8 erkennt,
dass die Tür 11 von dem
offenen Zustand in den geschlossenen Zustand wechselt.
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Der
Türsensor 8 kann
durch einen Sitzsensor 12 ersetzt werden, welcher geeignet
ist, das auf einen Sitz wirkende Gewicht einer Person zu erkennen.
Wird der Sitzsensor 12 bei dem Personenkraftwagen 1 angewendet,
werden die CMOS-Kamera 5 und
der Bildüberprüfungsabschnitt
aktiviert, wenn der Sitzsensor 12 das auf einen Sitz wirkende
Gewicht einer Person erkennt.
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Alternativ
kann ein Türsensor 8 oder
ein Sitzsensor 12 sowohl neben dem Fahrersitz als auch
neben dem vorderen Beifahrersitz vorgesehen sein. Die CMOS-Kamera 5 und
die Steuerung 4 können
aktiviert werden, wenn die Türsensoren 8 erkennen, dass
beide Türen
in den geschlossenen Zustand wechseln, oder wenn die Sitzsensoren
erkennen, dass sich der Fahrer und der Beifahrer in dem jeweiligen
Fahrersitz beziehungsweise Beifahrersitz niederlassen.
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3 zeigt
die Authentifizierungsvorrichtung in einem Blockdiagramm. Die Steuerung 4 ist
mit einem Bildüberprüfungsabschnitt 40 und
einer CPU 41 versehen. Der Registrierschalter 6,
der Funktionsschalter 7, der Türsensor 8 und die
Motorsteuerung 2 sind jeweils mit der CPU 41 verbunden.
Die CMOS-Kamera 5 ist mit der CPU 41 und dem Bildüberprüfungsabschnitt 40 verbunden.
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Der
Bildüberprüfungsabschnitt 40 ist
mit der CPU 41 verbunden. Der Bildüberprüfungsabschnitt 40 umfasst
einen Registrierabschnitt 40A, einen Bildverarbeitungsabschnitt 40B und
einen Vergleichsabschnitt 40C. Der Registrierabschnitt 40A ist
in einem Registriervorgang geeignet, berechnete Merkmalsdaten, welche
einem durch die CMOS-Kamera 5 erfassten Gesichtsbild entsprechen,
zu registrieren.
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Der
Bildverarbeitungsabschnitt 40B ist geeignet, berechnete
Merkmalsdaten aus einem durch die CMOS-Kamera 5 erfassten
Gesichtsbild zu gewinnen. Der Bildverarbeitungsabschnitt 40B speist die
Daten in dem Registriervorgang in den Registrierabschnitt 40A oder
in dem Authentifizierungsvorgang in den Vergleichsabschnitt 40C ein.
Der Vergleichsabschnitt 40C ist geeignet, die von dem Bildverarbeitungsabschnitt 40B eingespeisten
berechneten Merkmalsdaten mit berechneten Merkmalsdaten zu vergleichen,
die einem zuvor registrierten, in dem Regist rierabschnitt 40A gespeicherten
Gesichtsbild entsprechen. Mit anderen Worten vergleicht der Vergleichsabschnitt 40C in
dem Authentifizierungsvorgang das erfasste Gesichtsbild mit dem
zuvor registrierten Gesichtsbild.
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Der
Vergleichsabschnitt 40C speist ein Vergleichsergebnis in
die CPU 41 ein. Die CPU 41 gibt ein Bestätigungssignal
an die Motorsteuerung 2 aus, wenn eine Übereinstimmung der jeweiligen
Gesichtsbilder erklärt
wird. Bei Empfang des Bestätigungssignals
gestattet die Motorsteuerung 2 einem potenziellen Fahrer
das Starten eines Motors mit einem Zündschlüssel.
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Der
Bildverarbeitungsabschnitt 40B gewinnt berechnete Merkmalsdaten
in einem Vorgang, wie er beispielsweise im Folgenden beschrieben
ist.
- (1) Der Bildverarbeitungsabschnitt 40B gewinnt ein
Gesichtsbild aus einem durch die CMOS-Kamera 5 erfassten
kompletten Geschehen, indem er einen Dichteunterschied zwischen
einem Gesichtsbereich und einem Hintergrund erkennt. Handelt es
sich bei dem erfassten Bild um ein Farbbild, wird ein Gesichtsbild
aus dem kompletten Geschehen gewonnen, indem ein hautfarbener Bereich
erkannt wird.
- (2) Anschließend
durchsucht der Bildverarbeitungsabschnitt 40B das in (1)
gewonnene Bild nach erkennbaren Gesichtsteilen, wie beispielsweise
einem Auge, einer Nase und einem Mund. Nach beendeter Suche werden
Mittelpunkte und Randpunkte der betreffenden Gesichtsteile erkannt.
- (3) Der Bildverarbeitungsabschnitt 40B erkennt eine
geometrische Positionsbeziehung der Gesichtsteile in Übereinstimmung
mit den Mittelpunkten und den Randpunkten und berechnet Merkmalsdaten,
die der geometrischen Positionsbeziehung entsprechen.
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Das
Verfahren für
die Gewinnung eines Gesichtsbildes durch Erkennen eines hautfarbenen
Bereichs ist beispielsweise in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr.
2004-20666A beschrieben, deren Offenbarung durch Bezugnahme
im vorliegenden Dokument integriert ist.
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Im
Folgenden wird durch Bezugnahme auf 4 ein durch
die Fahrerauthentifizierungsvorrichtung vorgenommener Arbeitsschritt
beschrieben. Erkennt der Türsen sor 8 in
Schritt ST1, dass eine der beiden neben dem jeweiligen Fahrer- oder
Beifahrersitz angeordneten Türen,
geht die Steuerung 4 davon aus, dass sich ein Fahrer oder
Beifahrer im jeweiligen Sitz befindet und fährt mit Schritt ST2 fort.
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Die
Steuerung 4 wertet aus, ob der Registrierschalter 6 eingeschaltet
ist (ST2).
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Ist
der Schalter 6 bei Schritt ST2 eingeschaltet, wechselt
die Steuerung 4 in einen Registriermodus, um ein Gesichtsbild
zu registrieren. Ist dagegen der Schalter 6 bei Schritt
ST2 nicht eingeschaltet, wechselt die Steuerung 4 in einen
Gesichtserkennungsmodus.
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Im
Registriermodus wird durch die CMOS-Kamera 5 (ST3) ein
Gesichtsbild eines Fahrers oder vorn sitzenden Beifahrers erfasst
und das erfasste Bild in den Bildverarbeitungsabschnitt 40B (ST4)
eingespeist.
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Der
Bildverarbeitungsabschnitt 40B gewinnt die Merkmalsdaten
aus dem erfassten Gesichtsbild. Die gewonnenen Merkmalsdaten werden
in dem Registrierabschnitt 40A registriert (ST5).
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Oben
ist eine Situation beschrieben, in der sich entweder ein Fahrer
oder ein vorn sitzender Beifahrer in einen Sitz niederlässt und
den Schalter 6 einschaltet.
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Die
Konfiguration nach der Ausgestaltung ermöglicht das Registrieren eines
beliebigen Gesichtsbildes eines Fahrers und eines vorn sitzenden
Beifahrers. Alternativ kann in dem Registriermodus eine Steuerung
verwendet werden, die nur das Gesichtbild eines Fahrers registriert.
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Wird
der Schalter 6 in Schritt ST2 nicht eingeschaltet, wechselt
die Steuerung 4 in den Gesichtserkennungsmodus und fährt mit
Schritt ST10 fort. In Schritt ST10 erfasst die CMOS-Kamera 5 Gesichtsbilder
eines Fahrers und eines Beifahrers. Im Gesichtserkennungsmodus erfasst
die CMOS-Kamera 5 Gesichtsbilder sowohl eines Fahrers als
auch eines vorn sitzenden Beifahrers zur gleichen Zeit.
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Die
erfassten Gesichtsbilder (Bilddaten) werden in den Bildverarbeitungsabschnitt 40B eingespeist.
Anschließend
gewinnt der Bildverarbeitungsabschnitt 40B berechnete Merkmalsdaten
der Gesichtsbilder (ST11).
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Beispielsweise
gewinnt der Bildverarbeitungsabschnitt 40B Merkmalsdaten
eines Fahrers und eines vorn sitzenden Beifahrers, wenn sich der Fahrer
und der vorn sitzende Beifahrer in dem jeweiligen Fahrersitz beziehungsweise
Beifahrersitz befinden.
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Das
erfasste Gesichtsbild des Fahrers wird mit einem zuvor in dem Registrierabschnitt 40A registrierten
befugten Gesichtsbild verglichen. Wird eine Übereinstimmung der Gesichtsbilder
festgestellt, wird das Bestätigungssignal
in die Motorsteuerung 2 eingespeist (ST14).
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Das
Gesichtsbild des potenziellen Fahrers wird mit allen in dem Registrierabschnitt 40A registrierten
befugten Gesichtsbildern verglichen. Wird keine Übereinstimmung festgestellt,
wird das erfasste Gesichtsbild des vorn sitzenden Beifahrers in
dem Vergleichsabschnitt 40C mit dem befugten Gesichtsbild
verglichen. Wird eine Übereinstimmung
der Gesichtsbilder zwischen dem vorn sitzenden Beifahrer und dem
befugten Fahrer festgestellt, wird das Bestätigungssignal in die Motorsteuerung 2 eingespeist (ST14).
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Stimmt
weder das Gesichtsbild des Fahrers noch das Gesichtsbild des vorn
sitzenden Beifahrers mit dem in dem Registrierabschnitt 40A gespeicherten
befugten Gesichtsbild überein,
geht die Steuerung 4 zu Schritt ST1 zurück, ohne das Bestätigungssignal
auszugeben.
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Die
in 4 gezeigten Schritte werden nicht vorgenommen,
wenn der Freigabeschalter 7 ausgeschaltet ist. Dementsprechend
wird bei ausgeschaltetem Freigabeschalter 7 der Motor immer
dann gestartet, wenn der Zündschalter
eingeschaltet wird.
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Wie
oben erwähnt
handelt es sich bei der CMOS-Kamera 5 um einen CMOS-Kameratyp, der mit
logarithmischer Transformation arbeitet. Durch Einsatz dieses Kameratyps
wird der Aussteuerungsbereich vergrößert, so dass ein Gesichtsbild
aus einem kompletten erfassten Bild gewonnen werden kann, selbst
wenn es sich bei dem erfassten Bild um ein dunkles Bild mit unscharfem
Kontrast handelt.
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Die
vorstehenden Ausgestaltungen dienen in allen Punkten der Veranschaulichung
und sollten nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie die vorliegende
Erfindung einschränken.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die vorstehende
Ausgestaltung festgelegt, sondern durch die nachfolgenden Ansprüche. Ferner
sollen im Umfang der vorliegenden Erfindung alle Abänderungen enthalten
sein, die innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche liegen.