WO2016162207A1 - Verfahren zur bestimmung einer die aufmerksamkeit eines fahrzeugführers abbildenden masszahl und vorrichtung zur aufmerksamkeitsüberwachung eines fahrzeugführers - Google Patents

Verfahren zur bestimmung einer die aufmerksamkeit eines fahrzeugführers abbildenden masszahl und vorrichtung zur aufmerksamkeitsüberwachung eines fahrzeugführers Download PDF

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WO2016162207A1
WO2016162207A1 PCT/EP2016/056335 EP2016056335W WO2016162207A1 WO 2016162207 A1 WO2016162207 A1 WO 2016162207A1 EP 2016056335 W EP2016056335 W EP 2016056335W WO 2016162207 A1 WO2016162207 A1 WO 2016162207A1
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driver
frequency distribution
viewing direction
vehicle
determining
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Dorin Aiteanu
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
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    • A61B5/1113—Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • A61B5/1114—Tracking parts of the body

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a the
  • the invention further relates to a device for monitoring the attention of a vehicle driver for a vehicle and a vehicle having such a device.
  • DE 197 34 307 A1 discloses a method for monitoring the vehicle behavior of a motor vehicle, wherein a respective instantaneous line of sight of the driver of the motor vehicle is determined. The viewing direction is compared with the current direction of travel of the motor vehicle. Depending on the result of the comparison, a warning signal can be generated.
  • DE 10 2013 002 686 A1 relates to a method for operating a motor vehicle.
  • images are captured by a driver by means of a detection device.
  • an attention signal is generated. It is proposed, preferably also to capture the line of sight of the driver and to evaluate the generation of the attention signal.
  • the method according to the invention serves to determine a measure of the attention of a driver.
  • a measure may be binary, for example, zero (0) or one (1). With a binary measure can be expressed whether the driver is attentive or not.
  • the measure can also be a number on a two-sided limited scale. For example, the metric may take values between 0 and 1 (or between 0 and 100 percent), where 0 may be total inattention and 1 may be highest attention.
  • the measure can also be a number on a one-sided limited and one-sided open scale. For example, the metric may take values greater than or equal to zero. It can be provided that only integers can be determined as a measure.
  • a line of sight of the vehicle driver is detected.
  • known per se in the prior art known per se in the prior art
  • Viewing direction recognition devices are used, which also under the
  • eye tracker or "gaze tracker” are known. Under the line of sight is first to understand the spatial axis along which the driver looks (line of sight). Since the line of sight intersects with the vehicle surrounding the vehicle driver, the viewing direction can also be understood to mean the intersection of the line of sight with the vehicle or the element of the vehicle that includes the intersection point.
  • an actual frequency distribution of the viewing direction is determined.
  • the actual frequency distribution of the viewing direction is thus a measure of the gaze behavior of the vehicle driver.
  • the measure of the attention of the vehicle driver is determined as a function of a deviation of the actual frequency distribution from a desired frequency distribution of the viewing direction.
  • the nominal frequency distribution of the viewing direction reflects the ideal gaze behavior of a highly attentive vehicle driver. In other words, the measure is determined by the actual gaze behavior of the driver with the
  • Gaze behavior of an ideal (i.e., most attentive) vehicle operator is characterized by
  • the view is most often focused on the route ahead.
  • the view is further, for example, on the exterior and rear view mirror, a dashboard, an information display, a radio and a
  • Frequency distribution of the line of sight depends significantly on the attention of the driver. For example, an inattentive
  • Frequency distribution of the line of sight are compared can be determined by the invention, whether and / or how strong the driver
  • the actual frequency distribution of the viewing direction and the desired frequency distribution of the viewing direction are relative frequency distributions.
  • the frequencies of each frequency distribution add up to one (1) or 100 percent.
  • the person skilled in the art is familiar with different methods for determining a measure as a function of a deviation of two frequency distributions, in particular two relative frequency distributions. It should be understood that the invention includes each of these methods and is not limited to any particular method. Exemplary methods for determining the measure are described below with reference to the figures using an exemplary embodiment.
  • the method comprises a
  • Viewing range of the driver is assigned.
  • the actual frequency distribution of the viewing direction and the desired frequency distribution of the viewing direction are then set.
  • Frequency distributions of the subareas can serve with particular advantage areas of the field of vision, which when driving the vehicle of
  • a partial area may be an element of the vehicle, for example a display or a mirror.
  • a subarea may also be an area of the field of view defined by the traffic situation.
  • a partial area may be that area of a windshield of the vehicle in which the preceding lane is visible.
  • a subarea may also be considered a sector of the field of view
  • Subregions of the field of vision of the vehicle driver of a motor vehicle may comprise, for example
  • a control element arranged on the center console
  • a display arranged centrally in the vehicle
  • the change in the viewing direction within a subarea is not included in the determination of the measure.
  • the actual frequency distribution of the viewing direction is initially detected not with reference to the subareas, but locally finely resolved. From the actual frequency distribution of the viewing direction thus detected, the actual frequency distribution of the partial regions can be determined in a subsequent step by local quantization of the actual frequency distribution of the viewing direction.
  • the method according to the invention with variable subregions without necessarily having to change the steps of detecting the viewing direction of the vehicle driver and determining the actual frequency distribution of the viewing direction.
  • the actual frequency distribution of the viewing direction is then determined from the viewing direction detected for the predetermined time duration.
  • the actual frequency distribution is determined by the Viewing direction for a predetermined period of time, for example, for 10 seconds is detected. This can preferably be carried out continuously, so that an actual frequency distribution is determined at each time, which reflects the frequencies of the viewing directions.
  • the method may provide that a current one
  • Driving situation is determined and the duration is specified depending on the current driving situation.
  • This embodiment is based on the knowledge that characteristic statistical patterns, which conclusions on the
  • a current driving situation may relate to a driving speed. Preferably, it may be provided to increase the time duration proportionally to the driving speed. For example, the time duration at a driving speed of 130 km / h on a highway can be 30 seconds and at a driving speed of 30 km / h in a traffic-calmed zone 5 seconds.
  • Driving situation may relate to a type of road (e.g., highway, highway, city traffic).
  • a current driving situation may relate to a current or upcoming driving action, e.g. a lane change, a turn and the like. To determine the current driving situation may be preferred
  • Driver assistance system of the vehicle can be used that detects this information anyway.
  • a central control unit of the vehicle may have vehicle information such as vehicle speed, steering angle, and the like.
  • vehicle information such as vehicle speed, steering angle, and the like.
  • a current or upcoming turn can be determined based on the steering angle and an activated direction indicator (turn signal).
  • the method can provide that the current driving situation is determined and the desired frequency distribution depending on the current driving situation Driving situation is specified.
  • the nominal frequency distribution ie the frequency distribution of the line of vision of a highly attentive driver, may vary depending on the driving situation. For example, driving at a higher speed and / or on a highway may require the view to be very often directed at one's own lane and very rarely at the side windows. On the other hand, driving in dense city traffic may require that the view is often directed to the side windows, as relevant cross traffic can be observed there. Even if the driving situation is a current or
  • different desired frequency distributions stored for each particular driving action may be advantageously used. For example, a lane change or turn requires frequent attention from the attentive driver to the mirrors and side windows.
  • the step of detecting the viewing direction of the vehicle driver comprises detecting a head direction and / or an eye direction of the vehicle driver. First determines both the head direction and the
  • the line of sight can be detected more reliable, when head direction and / or eye direction are detected. For example, it may be difficult to detect the eye direction due to the external light conditions. In this case, the viewing direction can still be determined by detecting the head direction determined.
  • Driver assistance system of the vehicle is transmitted.
  • This driver assistance system can, for example, if the measure exceeds a predetermined threshold, make a predetermined action. For example, in this case, a visual and / or acoustic alerting the driver triggered or a break recommendation are displayed on a display. It can also be provided be that the driver assistance system, the measure as an input parameter for
  • the distance set by an automatic distance holding system to a preceding vehicle may be increased in proportion to the measure. It may also be provided that the measure is transmitted by vehicle-to-vehicle communication to vehicles in the area to inform them about the degree of attention of the driver. It can be provided with particular advantage that the
  • Driver assistance system of the vehicle evaluates the transmitted measures and so learns a distribution function of the measure of a particular driver. It can then be provided with particular advantage that certain actions
  • Vehicle driver for a vehicle comprises a detection device, in particular an interior camera, which detects the area of the head of the vehicle driver. It can be provided that the interior camera is a stereo interior camera.
  • the device further comprises a sight line detection unit. This is connected to the detection device and evaluates the data transmitted by the detection device. In particular, image processing algorithms can be used which determine the viewing direction from the images of the interior camera.
  • the device further comprises a computing unit for carrying out the further method steps described above.
  • the arithmetic unit may be technically connected to other control devices of the vehicle, for example
  • the arithmetic unit may be connected to a driver assistance system of the vehicle for transmitting the measure.
  • the invention is suitable for any type of vehicles that are not fully automated, but are guided by a human driver.
  • the invention is thus suitable for motor vehicles, especially trucks and passenger cars, motorcycles and rail, water and air vehicles. Further embodiments of the invention are explained below with reference to exemplary representations. Show it
  • Fig. 2 is an actual frequency distribution of the partial areas
  • Fig. 3 shows a desired frequency distribution of the subregions.
  • a field of view 20 of a driver of an exemplary vehicle In Fig. 1, a field of view 20 of a driver of an exemplary vehicle
  • the driver is referred to below as the driver.
  • the field of vision is the area visible to the driver. It is not the area that the driver actually sees at a given time, but the area that the driver can see.
  • the viewing area also includes peripheral areas that the driver can see by turning his head.
  • the viewing area 20 is subdivided into partial areas 1-13. Each of the sections 1 -13 represents an area in which the driver usually with a certain
  • the viewing area shown in FIG. 1 also contains areas that are not assigned to a subarea 1-13. However, this representation was chosen only for reasons of clarity. In the implementation of the invention, it is advantageous if each area of the field of view 20 is assigned to a subarea 1-13.
  • the vehicle has an interior camera 30 with downstream
  • Viewing direction detection unit (not shown), which is directed to the driver and continuously detects its viewing direction.
  • Viewing direction detection unit (not shown), which is directed to the driver and continuously detects its viewing direction.
  • Embodiment only the viewing direction to one of the sub-areas 1 -13 is detected, but not a change in the viewing direction within a sub-area 1 -13.
  • the driver's line of vision is continuously recorded and assigned to a subarea.
  • An actual frequency distribution is determined from the viewing direction detected for a predetermined period of time. The duration may be, for example, 10 seconds. It can be provided that the time duration is adapted depending on the driving situation. In other words, in the present example, an actual frequency distribution of the viewing direction of the past 10 seconds is continuously determined.
  • the sub-areas 1 to 13 to which the driver has each directed his gaze results in an actual frequency distribution of
  • FIG. 2 shows an exemplary actual frequency distribution H of the partial areas.
  • this frequency distribution Hist represents the viewing direction (on the subregions 1 to 13) of the past 10 seconds.
  • the abscissa shows the subregions 1 to 13, the abscissa being labeled with the variable i, which for the subregions 1 to 13 13 stands.
  • FIG. 3 shows a desired frequency distribution Hsoii of the partial regions 1-13.
  • this is a given frequency distribution Hsoii which, for example, can have been created once for a specific vehicle type with the aid of observations of selected test persons.
  • it may also be a desired frequency distribution Hsoii, which was obtained from past driving behavior of the driver. It can be provided that the desired frequency distribution Hsoii is selected as a function of the current driving situation.
  • the desired frequency distribution Hsoii shown in FIG. 3 shows, for example, that the driver should ideally focus his sight on his own lane 5 for approximately 45% of the time, while the view of the rest of the time covers the remaining sections 1-4. 13 should paint over. The sum of the relative frequencies gives 1.
  • the measure of the driver's attention is calculated as a function of a deviation A of the actual frequency distribution Hist from the reference frequency distribution Hsoii of the viewing direction. This can be done, for example, using the following calculation rule:
  • Frequency distributions are suitable. For example, could also be an alternative
  • any function that maps a deviation of the frequency distributions is suitable.
  • functions are suitable which can assume values between 0 and 1.

Abstract

Vorgeschlagen wird ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung der Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers. Das Verfahren bestimmt eine die Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers abbildende Maßzahl. Es umfasst die Schritte: - Erfassen einer Blickrichtung des Fahrzeugführers, - Bestimmen einer Ist-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung, - Bestimmen der Maßzahl als Funktion einer Abweichung der Ist- Häufigkeitsverteilung von einer Soll-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung einer die Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers abbildenden Maßzahl und Vorrichtung zur Aufmerksamkeitsüberwachung eines
Fahrzeugführers
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer die
Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers abbildenden Maßzahl. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Aufmerksamkeitsüberwachung eines Fahrzeugführers für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
DE 197 34 307 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung des Fahrzeugverhaltens eines Kraftfahrzeugs, wobei eine jeweils momentane Blickrichtung des Fahrers des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Die Blickrichtung wird mit der momentanen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verglichen. In Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses kann ein Warnsignal erzeugt werden.
DE 10 2013 002 686 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs. Dabei werden mittels einer Erfassungseinrichtung Bilder von einem Fahrer erfasst. In Abhängigkeit der erfassten Bilder wird ein Aufmerksamkeitssignal erzeugt. Dabei wird vorgeschlagen, bevorzugt auch die Blickrichtung des Fahrers zu erfassen und zur Erzeugung des Aufmerksamkeitssignals auszuwerten.
DE 100 24 227 A1 lehrt eine Einrichtung zur elektronischen Überwachung des
Aufmerksamkeitsgrades eines Kraftfahrzeugführers. Dabei erfolgt die Erfassung der Blickrichtung durch eine Kamera mit nachgeschalteter
Mustervergleichsauswerteeinheit. Es sollen somit Muster oder Musterkombinationen erkannt werden, die akute Schläfrigkeit oder Müdigkeit repräsentieren. Dazu sollen Fuzzy- Verfahren eingesetzt werden. Ausgehend vom Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung der Aufmerksamkeit eines
Fahrzeugführers anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst bei einem Verfahren, einer Vorrichtung und einem Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Bestimmung einer die Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers abbildenden Maßzahl. Eine solche Maßzahl kann beispielsweise binär sein, also Null (0) oder Eins (1 ). Mit einer binären Maßzahl kann ausgedrückt werden, ob der Fahrzeugführer aufmerksam ist oder nicht. Die Maßzahl kann auch eine Zahl auf einer zweiseitig begrenzten Skala sein. Beispielsweise kann die Maßzahl Werte zwischen 0 und 1 (bzw. zwischen 0 und 100 Prozent) annehmen, wobei 0 für völlige Unaufmerksamkeit und 1 für höchste Aufmerksamkeit stehen kann. Die Maßzahl kann auch eine Zahl auf einer einseitig begrenzten und einseitig offenen Skala sein. Beispielsweise kann die Maßzahl Werte größer oder gleich 0 annehmen. Es kann vorgesehen sein, dass als Maßzahl nur ganze Zahlen bestimmt werden können.
In einem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird eine Blickrichtung des Fahrzeugführers erfasst. Hierzu können an sich im Stand der Technik bekannte
Blickrichtungserkennungsvorrichtungen genutzt werden, die auch unter den
Bezeichnungen„eye tracker" oder„gaze tracker" bekannt sind. Unter der Blickrichtung ist zunächst die Raumachse zu verstehen, entlang derer der Fahrzeugführer blickt (Blickrichtungsachse). Da die Blickrichtungsachse sich mit dem den Fahrzeugführer umgebenden Fahrzeug schneidet, kann unter der Blickrichtung auch der Schnittpunkt der Blickrichtungsachse mit dem Fahrzeug oder das den Schnittpunkt umfassende Element des Fahrzeugs verstanden werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Ist-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung bestimmt. Hierzu kann die gegenwärtig und zu mindestens einem vergangenen
Zeitpunkt erfasste Blickrichtung des Fahrzeugführers ausgewertet werden. Die Ist- Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung ist somit ein Maß für das Blickverhalten des Fahrzeugführers. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers abbildende Maßzahl als Funktion einer Abweichung der Ist-Häufigkeitsverteilung von einer Soll-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung bestimmt. Die Soll- Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung spiegelt das ideale Blickverhalten eines höchst aufmerksamen Fahrzeugführers wider. Mit anderen Worten wird also die Maßzahl bestimmt, indem das tatsächliche Blickverhalten des Fahrzeugführers mit dem
Blickverhalten eines idealen (d.h. höchst aufmerksamen) Fahrzeugführers verglichen wird.
Versuche haben gezeigt, dass ein Fahrzeugführer seinen Blick nicht starr auf die vor ihm liegende Strecke richtet, sondern ihn über den gesamten für ihn einsehbaren Bereich (Sichtfeld) schweifen lässt. Dabei ist die Häufigkeit der Blickrichtung in aller Regel nicht gleichverteilt, sondern weist eine charakteristische Verteilung auf.
Beispielsweise ist der Blick am häufigsten auf die vorausliegende Strecke gerichtet. Mit jeweils abnehmender Häufigkeit ist der Blick weiter beispielsweise auf Außen- und Rückspiegel, ein Armaturenbrett, ein Informations-Display, ein Radio und ein
Seitenfenster gerichtet. Ein Abwenden des Blickes von der vorausliegenden Strecke (z.B. Straße) ist somit für sich alleine noch kein Indiz für eine mangelnde
Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers. Im Gegenteil wird ein aufmerksamer
Fahrzeugführer in der Lage sein, sein komplettes Sichtfeld im Blick zu behalten, wozu er die Blickrichtung häufig ändert. Der Erfinder hat festgestellt, dass die
Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung in signifikanter Weise von der Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers abhängt. Beispielsweise kann ein unaufmerksamer
Fahrzeugführer seinen Blick mit wesentlich geringerer Häufigkeit von der
vorausliegenden Strecke abgewendet haben als ein aufmerksamer Fahrzeugführer. Indem erfindungsgemäß die tatsächliche Häufigkeitsverteilung und die ideale
Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung miteinander verglichen werden, kann durch die Erfindung festgestellt werden, ob und / oder wie stark der Fahrzeugführer
unaufmerksam ist.
In bevorzugter Ausbildung sind die Ist-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung und die Soll-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung relative Häufigkeitsverteilungen. Es addieren sich also die Häufigkeiten jeder Häufigkeitsverteilung jeweils zu eins (1 ) bzw. 100 Prozent. Dies hat den Vorteil, dass die Häufigkeitsverteilungen unmittelbar miteinander vergleichbar sind und die Funktion der Abweichung der Ist- Häufigkeitsverteilung von der Soll-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung bestimmt werden kann, ohne zunächst eine der oder beide Häufigkeitsverteilungen normieren zu müssen. Dem Fachmann sind unterschiedliche Methoden zur Bestimmung einer Maßzahl als Funktion einer Abweichung zweier Häufigkeitsverteilungen, insbesondere zweier relativer Häufigkeitsverteilungen, bekannt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung jede dieser Methoden umfasst und nicht auf eine bestimmte Methode beschränkt ist. Beispielhafte Methoden zur Bestimmung der Maßzahl sind untenstehend mit Bezug zu den Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren einen
zusätzlichen Schritt, bei welchem die Blickrichtung zu einem Teilbereich eines
Sichtbereichs des Fahrzeugführers zugeordnet wird. Die Ist-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung und die Soll-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung sind dann
Häufigkeitsverteilungen der Teilbereiche. Als Teilbereiche können mit besonderem Vorteil Bereiche des Sichtbereichs dienen, die beim Führen des Fahrzeugs von
Bedeutung sind. Ein Teilbereich kann ein Element des Fahrzeugs sein, beispielsweise ein Display oder ein Spiegel. Ein Teilbereich kann auch ein Bereich des Sichtfelds sein, der durch die Verkehrssituation definiert ist. Beispielsweise kann ein Teilbereich derjenige Bereich einer Frontscheibe des Fahrzeugs sein, in dem die vorausliegende Fahrspur sichtbar ist. Ein Teilbereich kann auch als Sektor des Sichtbereichs
bezeichnet werden. Wie vorstehend beschrieben kann bei der Blickrichtungserkennung durch Bestimmung des Schnittpunkts der Blickrichtungsachse mit dem Fahrzeug ein bestimmtes Element des Fahrzeugs oder ein bestimmter Teilbereich identifiziert werden. Teilbereiche des Sichtbereichs des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs können beispielsweise umfassen
• ein linkes Seitenfenster,
• einen linken Außenspiegel,
• einen durch die Frontscheibe sichtbaren Horizont,
• einen durch die Frontscheibe sichtbaren Bereich links der eigenen Fahrspur,
• eine eigene Fahrspur,
• ein Kombiinstrument der Armaturentafel, • einen durch die Frontscheibe sichtbaren Bereich rechts der eigenen Fahrspur,
• ein an der Mittelkonsole angeordnetes Bedienelement,
• einen Innenspiegel oder Rückspiegel,
• ein mittig im Fahrzeug angeordnetes Display,
• einen rechten Außenspiegel,
• ein rechtes Seitenfenster.
Indem für die Erfindung Häufigkeitsverteilungen der Teilbereiche genutzt werden, kann ein noch aussagekräftigeres Ergebnis erzielt werden. Es wird nämlich dann nur die Häufigkeit erfasst, mit der der Blick in die jeweiligen Teilbereiche gerichtet ist. Hingegen wird die Veränderung der Blickrichtung innerhalb eines Teilbereiches nicht mehr erfasst Beispielsweise kann es sein, dass ein Fahrer seinen Blick starr auf die vorausliegende Fahrspur richtet, während ein anderer Fahrer seinen Blick innerhalb des die Fahrspur umfassenden Teilbereichs schweifen lässt. Hieraus kann jedoch noch nicht unmittelbar auf die Aufmerksamkeit dieser beiden beispielhaften Fahrer geschlossen werden.
Indem Häufigkeitsverteilungen der Teilbereiche genutzt werden, geht die Veränderung der Blickrichtung innerhalb eines Teilbereichs nicht in die Bestimmung der Maßzahl ein.
Es ist möglich und ausdrücklich von der Erfindung umfasst, dass die Ist- Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung zunächst nicht mit Bezug zu den Teilbereichen, sondern örtlich fein aufgelöst erfasst wird. Aus der derart erfassten Ist- Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung lässt sich in einem nachfolgenden Schritt die Ist- Häufigkeitsverteilung der Teilbereiche durch örtliche Quantisierung der Ist- Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung ermitteln. Somit ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit veränderlichen Teilbereichen durchzuführen, ohne dass hierzu zwingend die Schritte des Erfassens der Blickrichtung des Fahrzeugführers und des Bestimmens der Ist-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung verändert werden müssen.
In weiterer Ausgestaltung erfolgt der Schritt des Erfassens der Blickrichtung des
Fahrzeugführers für eine vorgegebene Zeitdauer. Die Ist-Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung wird dann aus der für die vorbestimmte Zeitdauer erfassten Blickrichtung bestimmt. Mit anderen Worten wird die Ist-Häufigkeitsverteilung bestimmt, indem die Blickrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise für 10 Sekunden, erfasst wird. Dies kann bevorzugt fortlaufend durchgeführt werden, so dass zu jedem Zeitpunkt eine Ist-Häufigkeitsverteilung bestimmt wird, die die Häufigkeiten der Blickrichtungen widerspiegelt.
Mit besonderem Vorteil kann das Verfahren vorsehen, dass eine gegenwärtige
Fahrsituation bestimmt wird und die Zeitdauer in Abhängigkeit der gegenwärtigen Fahrsituation vorgegeben wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass charakteristische statistische Muster, welche Rückschlüsse auf die
Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers zulassen, innerhalb einer bestimmten Zeitdauer zu beobachten sind, wobei diese Zeitdauer von der konkreten Fahrsituation abhängig ist. Mit anderen Worten ist in manchen Fahrsituationen eine Beurteilung der
Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers innerhalb einer relativ kurzen
Beobachtungsdauer möglich, wohingegen in anderen Fahrsituationen eine Beurteilung der Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers eine relativ lange Beobachtungsdauer erfordert. Eine gegenwärtige Fahrsituation kann eine Fahrgeschwindigkeit betreffen. Bevorzugt kann vorgesehen sein, die Zeitdauer proportional zur Fahrgeschwindigkeit zu erhöhen. Beispielsweise kann die Zeitdauer bei einer Fahrgeschwindigkeit von 130 km/h auf einer Autobahn 30 Sekunden betragen und bei einer Fahrgeschwindigkeit von 30 km/h in einer verkehrsberuhigten Zone 5 Sekunden. Eine gegenwärtige
Fahrsituation kann einen Straßentyp (z.B. Autobahn, Landstraße, Stadtverkehr) betreffen. Eine gegenwärtige Fahrsituation kann eine gegenwärtige oder bevorstehende Fahraktion betreffen, z.B. ein Spurwechsel, eine Abbiegevorgang und dergleichen. Zur Bestimmung der gegenwärtigen Fahrsituation kann bevorzugt ein
Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs genutzt werden, dass diese Information ohnehin erfasst. Beispielsweise kann ein Navigationssystem des Fahrzeugs über eine
Straßentypinformation verfügen. Beispielsweise kann ein Zentralsteuergerät des Fahrzeugs über Fahrzeuginformationen wie Fahrgeschwindigkeit, Lenkwinkel und dergleichen verfügen. So kann beispielsweise ein gegenwärtiger oder bevorstehender Abbiegevorgang anhand des Lenkwinkels und eines aktivierten Richtungsanzeigers (Blinkers) bestimmt werden.
Mit weiterem Vorteil kann das Verfahren vorsehen, dass die gegenwärtige Fahrsituation bestimmt wird und die Soll-Häufigkeitsverteilung in Abhängigkeit der gegenwärtigen Fahrsituation vorgegeben wird. Der Erfinder hat beobachtet, dass die Soll- Häufigkeitsverteilung, also die Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung eines höchst aufmerksamen Fahrers, je nach Fahrsituation unterschiedlich sein kann. Beispielsweise kann eine Fahrt mit höherer Geschwindigkeit und / oder auf einer Autobahn erfordern, dass der Blick sehr häufig auf die eigene Fahrspur und sehr selten auf die Seitenfenster gerichtet ist. Hingegen kann eine Fahrt im dichten Stadtverkehr erfordern, dass der Blick häufig auf die Seitenfenster gerichtet ist, da dort relevanter Querverkehr zu beobachten ist. Auch dann, wenn die Fahrsituation eine gegenwärtige oder
bevorstehende Fahraktion betrifft, können mit Vorteil unterschiedliche jeweils für eine bestimmte Fahraktion gespeicherte Soll-Häufigkeitsverteilungen verwendet werden. Beispielsweise erfordert ein Spurwechsel oder ein Abbiegevorgang von einem aufmerksamen Fahrer häufige Blicke in die Spiegel und in die Seitenfenster,
wohingegen diese Teilbereiche bei einer Geradeausfahrt auf der Autobahn wesentlich weniger häufig angesehen werden sollten.
In bevorzugter Ausgestaltung umfasst der Schritt des Erfassens der Blickrichtung des Fahrzeugführers ein Erfassen einer Kopfrichtung und / oder einer Augenrichtung des Fahrzeugführers. Zunächst bestimmt sowohl die Kopfrichtung als auch die
Augenrichtung, wohin der Fahrer blickt. Es ist somit vorteilhaft, beide Werte zu erfassen. Jedoch sind die Kopfrichtung und die Augenrichtung auch jeweils für sich gute Indikatoren für die Blickrichtung. Da für die Erfassung der Kopfrichtung und für die Erfassung der Augenrichtung unterschiedliche Bildverarbeitungsalgorithmen
Verwendung finden können, kann die Blickrichtung zuverlässiger erfasst werden, wenn Kopfrichtung und / oder Augenrichtung erfasst werden. Beispielsweise kann es aufgrund der Außenlichtverhältnisse schwierig sein, die Augenrichtung zu erfassen. In diesem Fall kann die Blickrichtung dennoch ermittelt werden, indem die Kopfrichtung ermittelt erfasst wird.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Maßzahl an ein
Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs übermittelt wird. Dieses Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise dann, wenn die Maßzahl einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, eine vorbestimmte Handlung vornehmen. Beispielsweise kann in diesem Fall eine visuelle und / oder akustische Alarmierung des Fahrers ausgelöst oder eine Pausenempfehlung auf einem Display angezeigt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem die Maßzahl als Eingangsparameter zur
Regelung einer Fahrerassistenzfunktion verwendet. Beispielsweise kann der von einem automatischen Abstandhaltesystem zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellte Abstand proportional zur Maßzahl vergrößert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Maßzahl per Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation an Fahrzeuge in der Umgebung übermittelt wird, um diese über den Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers zu informieren. Es kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass das
Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs die übermittelten Maßzahlen auswertet und so eine Verteilungsfunktion der Maßzahl eines bestimmten Fahrzeugführers lernt. Es kann dann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass bestimmte Handlungen
durchgeführt werden, wenn die übermittelte Maßzahl von einem zu dem Fahrzeugführer gehörigen Normalbereich der Maßzahl abweicht.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufmerksamkeitsüberwachung eines
Fahrzeugführers für ein Fahrzeug umfasst eine Erfassungseinrichtung, insbesondere eine Innenraumkamera, die den Bereich des Kopfes des Fahrzeugführers erfasst. Es kann vorgesehen sein, dass die Innenraumkamera eine Stereo-Innenraumkamera ist. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Blickrichtungserkennungseinheit. Diese ist mit der Erfassungseinrichtung verbunden und wertet die von der Erfassungseinrichtung übertragenen Daten aus. Insbesondere können Bildverarbeitungsalgorithmen zum Einsatz kommen, die aus den Bildern der Innenraumkamera die Blickrichtung ermitteln. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Recheneinheit zur Durchführung der weiteren vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte. Die Recheneinheit kann datentechnisch mit weiteren Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden sein, die beispielsweise
Fahrzeuginformationen zu der Recheneinheit übertragen können. Die Recheneinheit kann datentechnisch mit einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs zur Übermittlung der Maßzahl verbunden sein.
Die Erfindung ist für jede Art von Fahrzeugen geeignet, die nicht vollautomatisiert, sondern von einem menschlichen Fahrer geführt werden. Die Erfindung eignet sich somit für Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen und Personenkraftwagen, für Krafträder sowie für Schienen-, Wasser- und Luftfahrzeuge. Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand beispielhafter Darstellungen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Teilbereiche umfassenden Sichtbereich eines Fahrzeugführers,
Fig. 2 eine Ist-Häufigkeitsverteilung der Teilbereiche und
Fig. 3 eine Soll-Häufigkeitsverteilung der Teilbereiche.
Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in den Figuren gleiche Merkmale der
dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den dargestellten Figuren sowie der zugehörigen Beschreibung lediglich um Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt. Insbesondere sind Darstellungen von Merkmalskombinationen in den Figuren und / oder der Figurenbeschreibung nicht dahingehend auszulegen, dass die Erfindung zwingend die Verwirklichung aller genannten Merkmale erfordert. Andere Ausführungsformen der Erfindung können weniger, mehr und / oder andere Merkmale enthalten. Der Schutzbereich und die Offenbarung der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Patentansprüchen und der vollständigen Beschreibung. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass es sich bei den Darstellungen um Prinzipdarstellungen von Ausführungsformen der Erfindung handelt. Die Anordnung der einzelnen dargestellten Elemente zueinander ist nur beispielhaft gewählt und kann bei anderen Ausführungsformen der Erfindung anders gewählt werden. Weiterhin ist die Darstellung nicht unbedingt maßstabsgetreu. Einzelne dargestellte Merkmale können zu Zwecken der besseren Veranschaulichung vergrößert oder verkleinert dargestellt sein.
In Fig. 1 ist ein Sichtbereich 20 eines Fahrzeugführers eines beispielhaften
Personenkraftwagens, in welchem die Erfindung in einer Ausführungsform zum Einsatz kommt, dargestellt. Der Fahrzeugführer wird nachfolgend als Fahrer bezeichnet. Der Sichtbereich ist der vom Fahrer einsehbare Bereich. Es handelt sich also nicht um denjenigen Bereich, den der Fahrer zu einem gegebenen Zeitpunkt tatsächlich einsieht, sondern um den Bereich, den der Fahrer einsehen kann. Der Sichtbereich schließt also beispielsweise auch Randbereiche ein, die der Fahrer sehen kann, indem er seinen Kopf dreht. Der Sichtbereich 20 ist in Teilbereiche 1 -13 unterteilt. Jeder der Teilbereiche 1 -13 stellt einen Bereich dar, in den der Fahrer üblicherweise mit einer gewissen
Häufigkeit blickt. Die Teilbereiche sind:
• ein linkes Seitenfenster (1 ),
• einen linker Außenspiegel (2),
• ein durch die Frontscheibe sichtbarer Horizont (3),
• ein durch die Frontscheibe sichtbarer Bereich links der eigenen Fahrspur (4),
• eine eigene Fahrspur (5),
• ein Kombiinstrument der Armaturentafel (6),
• ein durch die Frontscheibe sichtbarer Bereich rechts der eigenen Fahrspur (7),
• ein an der Mittelkonsole angeordnetes Bedienelement (8),
• ein Rückspiegel (9),
• ein mittig im Fahrzeug angeordnetes Display (10),
• ein rechter Außenspiegel (1 1 ),
• ein rechtes Seitenfenster (12),
• ein Bereich eines Beifahrers und eines Handschuhfachs (13).
Es sei darauf hingewiesen, dass der in Fig. 1 gezeigte Sichtbereich auch Bereiche enthält, die keinem Teilbereich 1 -13 zugeordnet sind. Diese Darstellung wurde jedoch lediglich aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit gewählt. Bei der Umsetzung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn jeder Bereich des Sichtbereichs 20 einem Teilbereich 1 -13 zugeordnet ist.
Das Fahrzeug verfügt über eine Innenraumkamera 30 mit nachgeschalteter
Blickrichtungserkennungseinheit (nicht dargestellt), welche auf den Fahrer gerichtet ist und kontinuierlich dessen Blickrichtung erfasst. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel wird nur die Blickrichtung zu einem der Teilbereiche 1 -13 erfasst, nicht aber eine Veränderung der Blickrichtung innerhalb eines Teilbereichs 1 -13. Die Blickrichtung des Fahrers wird kontinuierlich erfasst und einem Teilbereich zugeordnet. Aus der für eine vorbestimmte Zeitdauer erfassten Blickrichtung wird eine Ist- Häufigkeitsverteilung ermittelt. Die Zeitdauer kann beispielsweise 10 Sekunden betragen. Es kann vorgesehen sein, dass die Zeitdauer je nach Fahrsituation angepasst wird. Mit anderen Worten wird im vorliegenden Beispiel kontinuierlich eine Ist- Häufigkeitsverteilung der Blickrichtung der vergangenen 10 Sekunden bestimmt. Da bei der Erfassung der Blickrichtung die Teilbereiche 1 -13 erfasst werden, auf die der Fahrer jeweils seinen Blick gerichtet hat, ergibt sich eine Ist-Häufigkeitsverteilung der
Blickrichtung.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Ist-Häufigkeitsverteilung Hist der Teilbereiche. Wie eben erläutert stellt diese Häufigkeitsverteilung Hist die Blickrichtung (auf die Teilbereiche 1 - 13) der vergangenen 10 Sekunden dar. Auf der Abszisse sind die Teilbereiche 1 -13 aufgetragen, wobei die Abszisse mit der Variablen i beschriftet ist, welche für die Teilbereiche 1 -13 steht. Auf der Ordinate ist die relative Häufigkeit Hist(i) des
Teilbereichs i aufgetragen. Die Summe der relativen Häufigkeiten ergibt 1 :
13
Figure imgf000013_0001
Anhand der Ist-Häufigkeitsverteilung der Fig. 2 ist zu erkennen, dass der Fahrer in den vergangenen 10 Sekunden seinen Blick zum größten Teil auf das Display 10 gerichtet hat. Der Wert Hist(10)=0,5, somit hat der Fahrer seinen Blick in den vergangenen 10 Sekunden ca. 5 Sekunden lang auf das Display 10 gerichtet. Hingegen hat der Fahrer etwa mehr als 2 Sekunden auf die eigene Fahrspur 5 geblickt.
Fig. 3 zeigt eine Soll-Häufigkeitsverteilung Hsoii der Teilbereiche 1 -13. Hierbei handelt es sich im einfachsten Fall um eine vorgegebene Häufigkeitsverteilung Hsoii, die beispielsweise für einen bestimmten Fahrzeugtyp einmalig mit Hilfe von Beobachtungen ausgewählter Probanden erstellt worden sein kann. Es kann sich aber auch um eine Soll-Häufigkeitsverteilung Hsoii handeln, die aus vergangenem Fahrverhalten des Fahrers gewonnen wurde. Es kann vorgesehen sein, dass die Soll-Häufigkeitsverteilung Hsoii in Abhängigkeit der gegenwärtigen Fahrsituation gewählt wird. Die in Fig. 3 abgebildete Soll-Häufigkeitsverteilung Hsoii zeigt beispielsweise, dass der Fahrer seinen Blick idealerweise für ca. 45 % der Zeit auf die eigene Fahrspur 5 richten sollte, während der Blick in der übrigen Zeit die übrigen Teilbereiche 1 -4, 6-13 überstreichen sollte. Die Summe der relativen Häufigkeiten ergibt 1 . Im nächsten Schritt wird die die Aufmerksamkeit des Fahrers abbildende Maßzahl als Funktion einer Abweichung A der Ist-Häufigkeitsverteilung Hist von der Soll- Häufigkeitsverteilung Hsoii der Blickrichtung bestimmt. Dies kann beispielsweise anhand der folgenden Rechenvorschrift geschehen:
Figure imgf000014_0001
Als Ergebnis kann die Abweichung A Werte zwischen 0 (sehr stark abgelenkter Fahrer) und 1 (sehr aufmerksamer Fahrer) annehmen. Im vorliegenden Beispiel ergibt sich A = 0,09 = 9%. Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Wert A als Maßzahl an ein Fahrerassistenzsystem übermittelt wird. Dieses kann beispielsweise so eingerichtet sein, dass bei Unterschreiten eines ersten Schwellenwerts von 50% ein Warnsymbol eingeblendet wird und bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwerts von 25% ein akustisches Warnsignal ertönt. Im vorliegenden Beispiel wäre dies der Fall, so dass der Fahrer einen unmittelbaren Hinweis erhalten würde, dass er sein Fahrverhalten verändert sollte bzw. eine Fahrpause einlegen sollte.
Die oben angeführte Rechenvorschrift ist beispielhaft zu verstehen. Es sind zahlreiche weitere Funktionen bekannt, die sich zur Bestimmung der Abweichung der
Häufigkeitsverteilungen eignen. Beispielsweise könnte alternativ auch eine
quadratische Funktion gewählt werden:
13
Figure imgf000014_0002
Zur Umsetzung der Erfindung eignet sich jede Funktion, die eine Abweichung der Häufigkeitsverteilungen abbildet. Insbesondere sind Funktionen geeignet, die Werte zwischen 0 und 1 annehmen können.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung einer die Aufmerksamkeit eines Fahrzeugführers abbildenden Maßzahl (A) mit den Schritten
- Erfassen einer Blickrichtung des Fahrzeugführers,
- Bestimmen einer Ist-Häufigkeitsverteilung (Hist) der Blickrichtung,
- Bestimmen der Maßzahl als Funktion einer Abweichung (A) der Ist- Häufigkeitsverteilung (Hist) von einer Soll-Häufigkeitsverteilung (Hsoii) der Blickrichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ist-Häufigkeitsverteilung (Hist) der
Blickrichtung und die Soll-Häufigkeitsverteilung (Hsoii) der Blickrichtung relative Häufigkeitsverteilungen sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt
- Zuordnen der Blickrichtung zu einem Teilbereich (1 -13) eines
Sichtbereichs (20) des Fahrzeugführers,
wobei die Ist-Häufigkeitsverteilung (Hist) der Blickrichtung und die Soll- Häufigkeitsverteilung (Hsoii) der Blickrichtung Häufigkeitsverteilungen der
Teilbereiche (1 -13) sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten
- Erfassen der Blickrichtung des Fahrzeugführers für eine vorgegebene Zeitdauer,
- Bestimmen der Ist-Häufigkeitsverteilung (Hist) der Blickrichtung aus der für die vorbestimmte Zeitdauer erfassten Blickrichtung.
5. Verfahren nach Anspruch 4 mit den Schritten
- Bestimmen einer gegenwärtigen Fahrsituation,
- Vorgeben der Zeitdauer in Abhängigkeit der gegenwärtigen Fahrsituation.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten
- Bestimmen einer gegenwärtigen Fahrsituation, - Vorgeben der Soll-Häufigkeitsverteilung (Hsoii) in Abhängigkeit der gegenwärtigen Fahrsituation.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Erfassens der Blickrichtung des Fahrzeugführers ein Erfassen einer Kopfrichtung und / oder einer Augenrichtung des Fahrzeugführers umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt
- Übermitteln der Maßzahl (A) an ein Fahrerassistenzsystem des
Fahrzeugs.
9. Vorrichtung zur Aufmerksamkeitsüberwachung eines Fahrzeugführers für ein Fahrzeug mit einer Erfassungseinrichtung, insbesondere einer Innenraumkamera (30), einer Blickrichtungserkennungseinheit und einer Recheneinheit zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9.
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