WO2020064801A1 - Verfahren und system zum ermitteln einer position eines nutzers eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und system zum ermitteln einer position eines nutzers eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2020064801A1
WO2020064801A1 PCT/EP2019/075808 EP2019075808W WO2020064801A1 WO 2020064801 A1 WO2020064801 A1 WO 2020064801A1 EP 2019075808 W EP2019075808 W EP 2019075808W WO 2020064801 A1 WO2020064801 A1 WO 2020064801A1
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user
light
light source
determining
camera
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PCT/EP2019/075808
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Gianfranco Visano
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Continental Automotive Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/141—Control of illumination
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/59—Context or environment of the image inside of a vehicle, e.g. relating to seat occupancy, driver state or inner lighting conditions
    • G06V20/597—Recognising the driver's state or behaviour, e.g. attention or drowsiness
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/16—Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
    • G06V40/161—Detection; Localisation; Normalisation
    • G06V40/166—Detection; Localisation; Normalisation using acquisition arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30196—Human being; Person
    • G06T2207/30201—Face

Definitions

  • a method for determining a position of a user of a motor vehicle is specified, in particular for determining a position of a face of the user.
  • a system for determining a position of a user of a motor vehicle is specified, in particular a system which is designed to carry out a specified method.
  • Systems are known for determining a state of a user of a motor vehicle. For example, a tired state of the user is monitored and, if necessary, a warning is issued. For this purpose, for example, the face of the user is filmed by means of a camera and the images are analyzed by image processing.
  • the invention is characterized by a method for determining a position of a user of a motor vehicle and by a corresponding system which is designed to carry out the method.
  • the invention is characterized by a system for determining a position of a user of a motor vehicle.
  • light is irradiated obliquely onto the user from a first side.
  • An image of the user is taken.
  • a location of a transition area in the image is determined.
  • the transition area has a contrast value that is greater than a predetermined contrast threshold value.
  • the contrast value results from the oblique radiation of light from the first side.
  • the position of the user is dependency on the determined position of the transition area.
  • the light is radiated onto the user from a light source of the motor vehicle.
  • a line of sight is directed, for example, in the main direction of travel of the motor vehicle.
  • the light is radiated at an angle in relation to this line of sight.
  • the light is at an angle of greater than 0 ° and less than 90 ° with respect to the main direction of travel
  • the main direction of travel corresponds in particular to the longitudinal direction of the motor vehicle.
  • the contrast threshold value is specified from which the contrast value is recognized as a transition from an illuminated side to a shadow side. If the contrast value is below the contrast threshold value, the contrast is so low that it is not possible to clearly differentiate between the illuminated and shaded areas.
  • a large number of images of the user are recorded in time.
  • the position of the user is continuously determined.
  • contours of the face of the user can be reliably determined in the recorded image.
  • the position of the user's face for example, can be reliably determined.
  • further image processing steps can be carried out, which are used, for example, for user status detection.
  • a user's head posture can be determined reliably.
  • a direction of view detection can also be carried out reliably, for example whether the user looks into a rear view mirror or pays attention to traffic.
  • a fatigue assessment is also casually possible.
  • Face recognition can be carried out in order, for example, to personalize the settings of the motor vehicle. Further status detections are also possible reliably, since the position of the user and in particular the face of the user can be determined reliably.
  • light is irradiated obliquely from a second side onto the user.
  • the first page and the second page are arranged opposite one another with respect to the user.
  • the user's picture is recorded.
  • the position of the transition area is determined in the picture.
  • the transition area has a contrast value that is greater than the predetermined contrast threshold value.
  • the contrast value results from the oblique radiation of light from the second side.
  • the position of the user is determined as a function of the determined position of the transition area.
  • the transition range is determined in particular as a function of the contrast value which results from the oblique irradiation of the light from the first side and from the oblique irradiation of the light from the second side. This increases the accuracy of determining the position.
  • the light from the first side and the light from the second side are irradiated alternately in time.
  • the different shadows are formed alternately and are clearly recognizable in pictures taken in sequence.
  • images are taken one after the other in time, coordinated with the time at which the light is irradiated from the different times, this can be done by comparing the images and correspondingly
  • Image processing of the transition area can be reliably determined.
  • a course of an edge in the transition area is determined, which runs between a light part and a dark part of the transition area.
  • the bright part corresponds in particular to a part illuminated by the light.
  • the dark part corresponds to a shadowed part that faces away from the light source.
  • the position of a predetermined body region of the user is determined. For example, the nose edge and / or a chin edge of the user is determined.
  • a body area is specified that is reliable during the lateral irradiation of the light
  • light is irradiated in the infrared frequency spectrum.
  • Light emitted with a frequency or a frequency range that is not visible to the human eye For example, light with a wavelength of 700 nm to 3000 nm is irradiated. This prevents the user from being blinded by the light. The user's position can be reliably determined even in the dark.
  • a system for determining a position of a user of a motor vehicle has a first light source.
  • the system has a camera.
  • the first light source is arranged at an angle to the camera. The first
  • Light source is set up to illuminate the user with light.
  • the camera is set up to take at least one image of the user.
  • the light source is arranged at a distance from the camera, so that a direction of emitting light and a recording direction of the camera differ from one another and in particular include an angle of greater than 10 ° and less than 90 °.
  • the first light source and the camera are, in particular, separate components which can initially be installed in the motor vehicle independently of one another. Free positioning of the camera and the light source relative to one another is thus possible.
  • the light source is positioned so that the light from the light source in the captured image of the camera produces the contrast value that is greater than the contrast threshold value.
  • the system has a second light source, which is arranged at an angle to the camera.
  • the camera is arranged between the first light source and the second light source. Comparable to the first light source, the second light source is formed separately from the camera and, in particular, is initially independent of the camera
  • Light source designed to emit light from one side of the camera.
  • the second light source is selected in operation to emit light from another side of the camera.
  • the first light source is arranged on the left of the camera and the second light source on the right of the camera.
  • the first light source has an infrared light source.
  • the second light source alternatively or additionally has an infrared light source.
  • the camera is especially designed to take infrared images. This means that the system can also be used reliably at night and without dazzling the user.
  • the system is designed to carry out a method described here.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a system according to an exemplary embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of a system according to an embodiment
  • Figure 3 is a schematic representation of a system according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a system 100 for determining a position of a user 105 of a motor vehicle.
  • the position of the head of the user 105 is determined.
  • the position of the face of the user 105 can be determined, for example relative to the motor vehicle.
  • the system 100 can be used, for example, as part of a motor vehicle and / or in a motor vehicle.
  • the system 100 for performing the position determination has a control device that is not explicitly shown.
  • the control device is, for example, part of a control device for the motor vehicle (English: ECU, electronic control unit).
  • the system 100 has a first light source 101 and a second light source 102.
  • the first light source 101 and the second light source 102 are in particular infrared light sources.
  • the first light source 101 and the second light source 102 are each designed to emit light with a wavelength between 800 and 1000 nm.
  • the system 100 has a camera 103.
  • the camera is in particular designed to record images in the infrared range, in particular in the wavelength range which is emitted by the two light sources 101, 102.
  • the position of the face of the user 105 can be determined relative to the camera 103.
  • the position of the face of the user 105 can be determined in the image that is recorded by the camera 103.
  • the camera 103 is arranged, for example, in front of the driver's seat of the motor vehicle.
  • a recording direction 116 is directed opposite a main direction 114 of the motor vehicle.
  • the main direction 114 corresponds, for example, to a main direction of travel straight ahead and extends along a longitudinal axis of the motor vehicle.
  • the first light source 101 is arranged on a side 107 of the camera 103. In the main direction 114, the first side 107 is the side on the right of the camera 103.
  • the second light source 102 is arranged on a second side 108. The second side 108 lies opposite the first side 107 with respect to the camera 103. In the main direction 114, the second side 108 is on the left of the camera 103.
  • the camera 103 is arranged between the first light source 101 and the second light source 102.
  • the first light source 101 is designed to emit light 104 (FIG. 2) along an emission direction 117.
  • the emission direction 117 and the receiving direction 116 differ from one another and in particular enclose an angle of greater than 0 ° and less than 90 °.
  • the emission direction 117 and the recording direction 116 enclose an angle between 80 ° and 50 °.
  • the second light source 102 emits light 104 (FIG. 3) along an emission direction 118.
  • the emission direction 117 of the first light source 101 and the emission direction 118 of the second light source 102 are not rectified.
  • the two emission directions 117, 118 enclose an angle of greater than 90 ° and less than 180 °.
  • the emission direction 118 of the second light source 102 and the recording direction 116 of the camera 103 are in particular not rectified.
  • the receiving direction 116 and the emitting direction 118 of the second light source 102 include, for example, an angle of greater than 0 ° and less than 90 °, for example an angle between 10 ° and 80 °.
  • the first light source 101 and the second light source 102 are each arranged laterally to the camera 103. This enables a frontal view of the user 105 by means of the camera 103.
  • the user 105 can be illuminated laterally by means of the first light source 101 and / or the second light source 102.
  • more than one camera 103 are provided. More than two light sources can also be provided, or only a single light source 101.
  • FIG. 2 shows the system 100 with the first light source 101 activated.
  • the first light source 101 emits light 104 from the side 107 onto the user 105. This, for example, illuminates the face of the user on one side. On the face side facing away from the light source 101, the face of the user 105 is shaded.
  • a transition region 106 in which a bright, illuminated part 110 changes into a dark, shaded part 111, there is a high contrast due to this transition.
  • the illuminated bright part 110 is significantly brighter than the shaded, dark part 111.
  • the camera 103 records an image or a sequence of images 115.
  • the transition area 106 can be determined by means of image processing. For example, an edge of the face of the user 105 is clearly visible, on which there is a particularly high contrast value.
  • a search is made for a region which has a contrast value which is greater than a predetermined contrast threshold value.
  • the position of the user 105 is determined based on the position of a nose edge 112.
  • the nose edge 112 can be easily determined between the light part 110 and the dark part 111.
  • the contrast value on the nose edge 111 differs in particular from the contrast value, for example on the forehead of the user 105.
  • the threshold value for the contrast value is in particular higher than, for example, the contrast value on the forehead of the user in order to be able to clearly determine the position of the nose edge 112 .
  • the contrast value can also be determined on other predetermined body areas, in particular on areas in the face of the user 105.
  • the contrast value is determined on a chin edge 113 of the face of the user 105.
  • a sufficiently high contrast value can be determined can be used for position determination.
  • FIG. 3 shows the system 100 with the second light source 102 activated.
  • the first light source 101 and the second light source 102 are switched on alternately to one another.
  • the first light source 101 emits light 104
  • the second light source 102 is deactivated.
  • the first light source 104 is deactivated.
  • the position detection of the user 105 initially in image 115 and depending on it in the vehicle takes place corresponding to that explained in connection with FIG. 2.
  • Light 104 from the light source 102 is radiated onto the user 105 from the side 108.
  • the resulting illuminated side for example of the face of the user 105 in comparison to the shaded side, enables the generation of the sufficiently high contrast value in the transition region 106.
  • the light source 102 emits the light 104
  • the user 105 on the second side 108 is illuminated and shaded on the first page 107.
  • the first light source 101 emits the light 104
  • the user 105 is illuminated on the first side 107 and shaded on the second side 108.
  • the position of the user 105 can be determined reliably by means of the lateral irradiation of the light 104.
  • the lateral irradiation of the light 104 causes a sufficient shadow cast and thus a sufficiently high contrast in the image 115, which can be reliably recognized by means of image processing.
  • the head posture of the user 105 can be reliably determined. This enables, for example, an automatic adjustment of a head-up display, the mirrors or other elements of the motor vehicle.
  • the viewing direction of the user 105 can be determined reliably.
  • a fatigue assessment can be carried out reliably, for example. Because the position of the user 105, for example the position of the face and / or the nose and thus the eyes of the user 105, can be determined reliably, the fatigue or the attention of the user 105 is good by means of image processing from the recorded face or Eyes of the user 105 can be determined.
  • facial recognition can be carried out reliably.
  • the fact that the position of the user 105 can be exactly determined means that facial recognition can be carried out reliably and quickly. This makes it easy, for example, to determine which user 105 is currently using the motor vehicle. Personalization can thus be carried out easily and reliably.
  • control of elements of the vehicle equipment of the motor vehicle is possible, for example, by glancing.
  • the fact that the position of the user 105 and in particular the position of the face of the user 105 can be determined exactly and is thus known means that a viewing direction of the user can be determined precisely, for example.
  • This enables a gaze interaction that is used, for example, to enable control of individual elements of the motor vehicle as a function of gaze directions.
  • the light sources 101, 102 of the system 100 are in particular designed to implement bright field illumination. It is thus possible in particular to illuminate the entire assigned page, for example the face of the user 105. The high contrast value is thus achieved and edge detection is reliably possible. The position of the user 105 can thus be reliably determined by means of the system 100 and the associated method.
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Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Nutzers (105) eines Kraftfahrzeugs umfasst: - Einstrahlen von Licht (104) von einer ersten Seite (107) schräg auf den Nutzer (105), - Aufnehmen eines Bildes (115) des Nutzers (105), - Ermitteln einer Lage eines Übergangsbereichs (106) in dem Bild (115), wobei der Übergangsbereich (106) einen Kontrastwert aufweist, der größer ist als ein vorgegebener Kontrastschwellwert, und wobei der Kontrastwert aus der schrägen Einstrahlung des Lichts (104) von der ersten Seite (107) resultiert, - Ermitteln der Position in Abhängigkeit von der ermittelten Lage des Übergangsbereichs (106).

Description

Beschreibung
Verfahren und System zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs
Es wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs angegeben, insbesondere zum Ermitteln einer Position eines Gesichts des Nutzers. Zudem wird ein System zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs angegeben, insbesondere ein System, das dazu ausgebildet ist, ein angegebenes Verfahren durchzuführen.
Es sind Systeme bekannt, um einen Zustand eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Beispielsweise wird ein Müdig keitszustand des Nutzers überwacht und gegebenenfalls eine Warnung ausgegeben. Hierfür wird beispielsweise das Gesicht des Nutzers mittels einer Kamera gefilmt und die Bilder durch Bildverarbeitung analysiert.
Es ist wünschenswert, ein Verfahren anzugeben, das eine zu verlässige Erkennung einer Position eines Nutzers ermöglicht. Zudem ist es wünschenswert, ein System anzugeben, das ein zuverlässiges Ermitteln einer Position eines Nutzers ermöglicht.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs sowie durch ein korrespondierendes System, das dazu ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen. Zudem zeichnet sich die Erfindung durch ein System zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Licht von einer ersten Seite schräg auf den Nutzer eingestrahlt. Ein Bild des Nutzers wird aufgenommen. Eine Lage eines Übergangsbereichs in dem Bild wird ermittelt. Der Übergangsbereich weist einen Kontrastwert auf, der größer ist als ein vorgegebener Kontrastschwellwert . Der Kontrastwert resultiert aus der schrägen Einstrahlung des Lichts von der ersten Seite. Die Position des Nutzers wird in Ab- hängigkeit von der ermittelten Lage des Übergangsbereichs ermittelt .
Das Licht wird von einer Lichtquelle des Kraftfahrzeugs auf den Nutzer eingestrahlt. Eine Blickrichtung ist beispielsweise in Hauptfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gerichtet. Das Licht wird schräg in Bezug auf diese Blickrichtung eingestrahlt. Insbe sondere wird das Licht in einem Winkel von größer als 0° und kleiner als 90° in Bezug auf die Hauptfahrtrichtung des
Kraftfahrzeugs eingestrahlt. Die Hauptfahrtrichtung entspricht insbesondere auch der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs.
Durch das seitliche Einstrahlen des Lichts wird ein Schattenwurf insbesondere im Gesicht des Nutzers verursacht. Dies wird im aufgenommenen Bild aufgrund des hohen Kontrasts gut erkannt. Der Kontrastschwellwert wird vorgegeben, ab dem der Kontrastwert als Übergang von einer beleuchteten Seite zu einer Schattenseite erkannt wird. Bei einem Kontrastwert unterhalb des Kontrast schwellwerts ist ein derart niedriger Kontrast gegeben, dass keine klare Unterscheidung zwischen beleuchtetem und abge schattetem Bereich möglich ist.
Gemäß Ausführungsbeispielen wird eine Vielzahl von Bildern des Nutzers zeitlich hintereinander aufgenommen. Insbesondere wird die Position des Nutzers kontinuierlich ermittelt.
Durch den Übergangsbereich mit dem ausreichend hohen Kon trastwert, der durch die schräge Einstrahlung des Lichts hervorgerufen wird, sind in dem aufgenommenen Bild Konturen des Gesichts des Nutzers verlässlich ermittelbar. Dadurch ist die Position beispielsweise des Gesichts des Nutzers verlässlich ermittelbar. Darauf aufbauend können weitere Bildverarbei tungsschritte durchgeführt werden, die beispielsweise zur Nutzerzustandserkennung dienen. Beispielsweise ist so ver lässlich eine Kopfhaltung des Nutzers ermittelbar. Auch eine Blickrichtungserkennung ist zuverlässig durchführbar, bei spielsweise ob der Nutzer in einen Rückspiegel blickt oder auf den Verkehr achtet. Auch eine Müdigkeitsbewertung ist ver- lässlich möglich. Eine Gesichtserkennung ist durchführbar, um beispielsweise eine Personalisierung der Einstellungen des Kraftfahrzeugs durchzuführen. Auch weitere Zustandserkennungen sind verlässlich möglich, da die Position des Nutzers und insbesondere das Gesichts des Nutzers verlässlich ermittelbar ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Licht von einer zweiten Seite schräg auf den Nutzer eingestrahlt. Die erste Seite und die zweite Seite sind in Bezug auf den Nutzer gegenüber einander angeordnet. Das Bild des Nutzers wird aufgenommen. Die Lage des Übergangsbereichs wird in dem Bild ermittelt. Der Übergangsbereich weist einen Kontrastwert auf, der größer ist als der vorgegebene Kontrastschwellwert . Der Kontrastwert resul tiert aus der schrägen Einstrahlung des Lichts von der zweiten Seite. Die Position des Nutzers wird in Abhängigkeit von der ermittelten Lage des Übergangsbereichs ermittelt. Der Über gangsbereich wird insbesondere in Abhängigkeit des Kontrastwerts ermittelt, der aus der schrägen Einstrahlung des Lichts von der ersten Seite und von der schrägen Einstrahlung des Lichts von der zweiten Seite resultiert. Dadurch ist die Genauigkeit der Ermittlung der Position erhöht. Insbesondere werden das Licht von der ersten Seite und das Licht von der zweiten Seite zeitlich abwechselnd eingestrahlt. Somit bilden sich die unterschied lichen Schattenwürfe abwechselnd und sind in nacheinander aufgenommenen Bildern gut erkennbar. Insbesondere wenn zeitlich nacheinander Bilder aufgenommen werden, abgestimmt auf den Zeitpunkt der Einstrahlung des Lichts von den unterschiedlichen Zeiten, ist durch einen Bildvergleich und entsprechende
Bildbearbeitung der Übergangsbereich verlässlich ermittelbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Verlauf einer Kante in dem Übergangsbereich ermittelt, die zwischen einem hellen Teil und einem dunklen Teil des Übergangsbereichs verläuft. Der helle Teil entspricht insbesondere einem von dem Licht angestrahlten Teil. Der dunkle Teil entspricht einem abgeschatteten Teil, der der Lichtquelle abgewandt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Lage eines vorge gebenen Körperbereichs des Nutzers ermittelt. Beispielsweise wird Nasekante und/oder einer Kinnkante des Nutzers ermittelt. Insbesondere wird ein Körperbereich vorgegeben, der während der seitlichen Einstrahlung des Lichts einen verlässlichen
Schattenwurf und dadurch den ausreichend hohen Kontrastwert verursacht. Zudem ist beispielsweise in Abhängigkeit der Lage der Nasenkante gut auf die Position des Nutzers und insbesondere der Position des Gesichts des Nutzers schließbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Licht im Infra rotfrequenzspektrum eingestrahlt. Insbesondere wird
Licht mit einer Frequenz oder einem Frequenzbereich einge strahlt, das von dem menschlichen Auge nicht sichtbar ist. Beispielsweise wird Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm bis 3000 nm eingestrahlt. Dadurch kann ein Blenden des Nutzers durch das Einstrahlen des Lichts vermieden werden. Auch im Dunkeln ist ein verlässliches Ermitteln der Position des Nutzers möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein System zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs eine erste Lichtquelle auf. Das System weist eine Kamera auf. Die erste Lichtquelle ist schräg zur Kamera angeordnet. Die erste
Lichtquelle ist eingerichtet, den Nutzer mit Licht anzustrahlen. Die Kamera ist eingerichtet, mindestens ein Bild des Nutzers aufzunehmen. Die Lichtquelle ist beabstandet zur Kamera an geordnet, sodass eine Richtung des Ausstrahlens von Licht und eine Aufnahmerichtung der Kamera voneinander abweichen und insbesondere einen Winkel von größer als 10° und kleiner als 90° einschließen. Die erste Lichtquelle und die Kamera sind ins besondere separate Bauteile, die zunächst unabhängig voneinander im Kraftfahrzeug verbaut werden können. Somit ist eine freie Positionierung der Kamera und der Lichtquelle relativ zueinander möglich. Die Lichtquelle ist im Betrieb so zur Kamera posi tioniert, dass das Licht der Lichtquelle im aufgenommenen Bild der Kamera den Kontrastwert produziert, der größer ist als der Kontrastschwellwert . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das System eine zweite Lichtquelle auf, die schräg zur Kamera angeordnet ist. Die Kamera ist zwischen der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle angeordnet. Die zweite Lichtquelle ist vergleichbar zur ersten Lichtquelle separat zur Kamera ausgebildet und insbesondere zunächst unabhängig von der Kamera frei im
Kraftfahrzeug positionierbar. Im Betrieb ist die erste
Lichtquelle ausgebildet, Licht von einer Seite der Kamera auszustrahlen. Die zweite Lichtquelle ist im Betrieb ausgewählt, Licht von einer anderen Seite der Kamera aus zu strahlen. Beispielsweise ist die erste Lichtquelle links der Kamera angeordnet und die zweite Lichtquelle rechts der Kamera.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Licht quelle eine Infrarotlichtquelle auf. Beispielsweise weist die zweite Lichtquelle alternativ oder zusätzlich eine Infrarot lichtquelle auf. Die Kamera ist insbesondere ausgebildet, Infrarotbilder aufzunehmen. Somit ist das System auch ver lässlich bei Nacht einsetzbar und ohne den Nutzer zu blenden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das System ausge bildet, ein hier beschriebenes Verfahren durchzuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Gleiche, gleichartige und gleichwirkende Elemente können figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel, und Figur 3 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt ein System 100 zum Ermitteln einer Position eines Nutzers 105 eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere wird die Position des Kopfs des Nutzes 105 ermittelt. Insbesondere ist die Position des Gesichts des Nutzers 105 ermittelbar, beispielsweise relativ zu dem Kraftfahrzeug. Das System 100 ist beispielsweise Teil eines Kraftfahrzeugs und/oder in einem Kraftfahrzeug verwendbar . Beispielsweise weist das System 100 zum Durchführen der Po sitionsermittlung eine nicht explizit gezeigte Steuervor richtung auf. Die Steuervorrichtung ist beispielsweise Teil eines Steuergerätes für das Kraftfahrzeug (englisch: ECU, electronic control unit) .
Das System 100 weist eine erste Lichtquelle 101 und eine zweite Lichtquelle 102 auf. Die erste Lichtquelle 101 und die zweite Lichtquelle 102 sind insbesondere Infrarotlichtquellen . Bei spielsweise sind die erste Lichtquelle 101 und die zweite Lichtquelle 102 jeweils ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge zwischen 800 und 1000 nm auszustrahlen.
Das System 100 weist eine Kamera 103 auf. Die Kamera ist insbesondere ausgebildet, Bilder im Infrarotbereich aufzu zeichnen, insbesondere im Wellenlängenbereich, der von den beiden Lichtquellen 101, 102 ausgestrahlt wird. Insbesondere ist die Position des Gesichts des Nutzers 105 relativ zu der Kamera 103 ermittelbar. Insbesondere ist die Position des Gesichts des Nutzers 105 in dem Bild ermittelbar, das von der Kamera 103 aufgezeichnet wird.
Die Kamera 103 ist beispielsweise vor dem Fahrersitz des Kraftfahrzeugs angeordnet. Eine Aufnahmerichtung 116 ist einer Hauptrichtung 114 des Kraftfahrzeugs entgegengerichtet. Die Hauptrichtung 114 entspricht beispielsweise einer Haupt fahrtrichtung geradeaus und erstreckt sich entlang einer Längsachse des Kraftfahrzeugs. Die erste Lichtquelle 101 ist auf einer Seite 107 der Kamera 103 angeordnet. In Hauptrichtung 114 ist die erste Seite 107 die Seite rechts der Kamera 103. Die zweite Lichtquelle 102 ist auf einer zweiten Seite 108 angeordnet. Die zweite Seite 108 liegt der ersten Seite 107 gegenüber in Bezug auf die Kamera 103. In Hauptrichtung 114 ist die zweite Seite 108 links der Kamera 103. Die Kamera 103 ist zwischen der ersten Lichtquelle 101 und der zweiten Lichtquelle 102 angeordnet.
Im Betrieb ist die erste Lichtquelle 101 ausgebildet, Licht 104 (Figur 2) entlang einer Ausstrahlrichtung 117 auszustrahlen. Die Ausstrahlrichtung 117 und die Aufnahmerichtung 116 weichen voneinander ab und schließen insbesondere einen Winkel von größer als 0° und kleiner als 90° ein. Beispielsweise schließen die Ausstrahlrichtung 117 und die Aufnahmerichtung 116 einen Winkel zwischen 80° und 50° ein.
Die zweite Lichtquelle 102 strahlt im Betrieb Licht 104 (Figur 3) entlang einer Ausstrahlrichtung 118 aus. Die Ausstrahl richtung 117 der ersten Lichtquelle 101 und die Ausstrahlrichtung 118 der zweiten Lichtquelle 102 sind nicht gleichgerichtet. Beispielsweise schließen die beiden Ausstrahlrichtungen 117, 118 einen Winkel von größer als 90° und kleiner als 180° ein.
Die Ausstrahlrichtung 118 der zweiten Lichtquelle 102 und die Aufnahmerichtung 116 der Kamera 103 sind insbesondere nicht gleichgerichtet. Die Aufnahmerichtung 116 und die Ausstrahl richtung 118 der zweiten Lichtquelle 102 schließen bei spielsweise einen Winkel von größer als 0° und kleiner als 90° ein, beispielsweise einen Winkel zwischen 10° und 80°.
Die erste Lichtquelle 101 und die zweite Lichtquelle 102 sind jeweils seitlich zur Kamera 103 angeordnet. Dadurch ist eine frontale Aufnahme des Nutzers 105 mittels der Kamera 103 möglich. Dem Nutzer 105 ist dabei seitlich mittels der ersten Lichtquelle 101 und/oder der zweiten Lichtquelle 102 beleuchtbar. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind mehr als eine Kamera 103 vorgesehen. Es können auch mehr als zwei Lichtquellen vorgesehen sein oder nur eine einzige Lichtquelle 101.
Figur 2 zeigt das System 100 bei aktivierter erster Lichtquelle 101. Die erste Lichtquelle 101 strahlt Licht 104 von der Seite 107 auf den Nutzer 105. Dadurch wird beispielsweise das Gesicht des Nutzers einseitig erhellt. Auf der Seite des Gesichts, die der Lichtquelle 101 abgewandt ist, wird das Gesicht des Nutzers 105 beschattet.
In einem Übergangsbereich 106, in dem ein heller, beleuchteter Teil 110 in einen dunklen, beschatteten Teil 111 übergeht, ist aufgrund dieses Übergangs ein hoher Kontrast. Der beleuchtete helle Teil 110 ist deutlich heller als der beschattete, dunkle Teil 111. Die Kamera 103 zeichnet ein Bild oder eine Folge von Bildern 115 auf. In dem Bild 115 ist der Übergangsbereich 106 mittels Bildverarbeitung ermittelbar. Beispielsweise ist eine Kante des Gesichts des Nutzers 105 gut erkennbar, an der ein besonders hoher Kontrastwert vorliegt. Insbesondere wird nach einem Bereich gesucht, der einen Kontrastwert aufweist, der größer als ein vorgegebener Kontrastschwellwert ist. Bei spielsweise wird die Position des Nutzers 105 anhand der Position einer Nasenkante 112 ermittelt. Die Nasenkante 112 ist gut zwischen dem hellen Teil 110 und dem dunklen Teil 111 ermittelbar . Der Kontrastwert an der Nasenkante 111 unterscheidet sich insbesondere von dem Kontrastwert beispielsweise an der Stirn des Nutzers 105. Der Schwellwert für den Kontrastwert ist insbe sondere höher als beispielsweise der Kontrastwert an der Stirn des Nutzers, um deutlich die Position der Nasenkante 112 er mitteln zu können.
Alternativ oder zusätzlich lässt sich auch der Kontrastwert an anderen vorgegebenen Körperbereichen ermitteln, insbesondere an Bereichen im Gesicht des Nutzers 105. Beispielsweise wird alternativ oder zusätzlich der Kontrastwert an einer Kinnkante 113 des Gesichts des Nutzers 105 ermittelt. Auch an einer anderen Kante 109, an der bei seitlicher Bestrahlung mittels der Lichtquelle 101 im aufgenommenen Bild 115 ein ausreichend hoher Kontrastwert ermittelbar ist, lässt sich zum Positionsbestimmung verwenden .
Figur 3 zeigt das System 100 bei aktivierter zweiter Lichtquelle 102. Insbesondere werden die erste Lichtquelle 101 und die zweite Lichtquelle 102 abwechselnd zueinander eingeschaltet. Wenn die erste Lichtquelle 101 Licht 104 ausstrahlt, ist die zweite Lichtquelle 102 deaktiviert. Wenn die zweite Lichtquelle 102 Licht 104 ausstrahlt, ist die erste Lichtquelle 104 deaktiviert.
Die Positionserkennung des Nutzers 105 zunächst im Bild 115 und davon abhängig im Fahrzeug erfolgt korrespondierend zu dem in Verbindung mit Figur 2 erläuterten. Licht 104 der Lichtquelle 102 wird von der Seite 108 auf den Nutzer 105 eingestrahlt. Aus der daraus resultierenden beleuchteten Seite beispielsweise des Gesichts des Nutzers 105 im Vergleich zu der beschatteten Seite ermöglicht die Erzeugung des ausreichend hohen Kontrastwerts im Übergangsbereich 106. Wenn die Lichtquelle 102 das Licht 104 ausstrahlt, ist der Nutzer 105 auf der zweiten Seite 108 be leuchtet und auf der ersten Seite 107 beschattet. Wenn die erste Lichtquelle 101 das Licht 104 ausstrahlt, ist der Nutzer 105 auf der ersten Seite 107 beleuchtet und auf der zweiten Seite 108 beschattet .
Die Ermittlung der Position des Nutzers 105 ist mittels des seitlichen Einstrahlens des Lichts 104 verlässlich durchführbar. Das seitliche Einstrahlen des Lichts 104 verursacht einen ausreichenden Schattenwurf und damit im Bild 115 einen aus reichend hohen Kontrast, der verlässlich mittels Bildverar beitung erkennbar ist.
Somit ist beispielsweise die Kopfhaltung des Nutzers 105 verlässlich ermittelbar. Dies ermöglicht beispielsweise eine automatische Einstellung eines Head-up Displays, der Spiegel oder weiterer Elemente des Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich ist die Blickrichtung des Nutzers 105 verlässlich ermittelbar. Somit lässt sich beispielsweise ausgehend von dem aufgenommenen Bild 115 verlässlich ermitteln, ob der Nutzer 105 auf den Verkehr konzentriert ist oder seine Konzentration auf andere Einflüsse richtet. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise eine Müdigkeitsbewertung verlässlich durch führbar. Dadurch, dass die Position des Nutzers 105, bei spielsweise die Position des Gesichts und/oder der Nase und damit der Augen des Nutzers 105 verlässlich ermittelbar ist, sind die Müdigkeit beziehungsweise die Aufmerksamkeit des Nutzers 105 gut mittels Bildbearbeitung aus dem aufgenommenen Gesicht bezie hungsweise der Augen des Nutzers 105 ermittelbar. Alternativ oder zusätzlich ist eine Gesichtserkennung verlässlich durchführbar. Dadurch, dass die Position des Nutzers 105 genau ermittelbar ist, lässt sich verlässlich und schnell eine Gesichtserkennung durchführen. Dadurch ist beispielsweise einfach ermittelbar, welcher Nutzer 105 aktuell das Kraftfahrzeug nutzt. Somit ist eine Personalisierung einfach und verlässlich durchführbar.
Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise eine Steuerung von Elementen der Fahrzeugausstattung des Kraftfahrzeugs mittels Blicken möglich. Dadurch, dass die Position des Nutzers 105 und insbesondere die Position des Gesichts des Nutzers 105 genau ermittelbar und damit bekannt sind, ist beispielsweise eine Blickrichtung des Nutzers präzise ermittelbar. Dadurch ist eine Blickinteraktion verlässlich möglich, die beispielsweise ge nutzt wird um ein Steuern einzelner Elemente des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von Blickrichtungen zu ermöglichen.
Die Lichtquellen 101, 102 des System 100 sind insbesondere ausgebildet, eine Hellfeldbeleuchtung zu realisieren. Somit ist es insbesondere möglich, die gesamte zugeordnete Seite bei spielsweise des Gesichts des Nutzers 105 zu beleuchten. Somit wird der hohe Kontrastwert erreicht und die Kantendetektion zuverlässig möglich. Somit ist mittels des Systems 100 und dem zugehörigen Verfahren die Position des Nutzers 105 verlässlich ermittelbar . BezugsZeichen
100 System
101 erste Lichtquelle
102 zweite Lichtquelle
103 Kamera
104 Licht
105 Nutzer
106 Übergangsbereich
107 erste Seite
108 zweite Seite
109 Kante
110 heller Teil
111 dunkler Teil
112 Nasekante
113 Kinnkante
114 Hauptrichtung
115 Bild
116 Aufnahmerichtung
117, 118 Ausstrahlrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Position eines Nutzers (105) eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
- Einstrahlen von Licht (104) von einer ersten Seite (107) schräg auf den Nutzer (105),
- Aufnehmen eines Bildes (115) des Nutzers (105),
- Ermitteln einer Lage eines Übergangsbereichs (106) in dem Bild (115), wobei der Übergangsbereich (106) einen Kon trastwert aufweist, der größer ist als ein vorgegebener Kontrastschwellwert, und wobei der Kontrastwert aus der schrägen Einstrahlung des Lichts (104) von der ersten Seite (107) resultiert,
- Ermitteln der Position in Abhängigkeit von der ermittelten Lage des Übergangsbereichs (106).
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend:
- Einstrahlen von Licht (104) von einer zweiten Seite (108) schräg auf den Nutzer (105) , wobei die erste Seite (107) in Bezug auf den Nutzer gegenüber der zweiten Seite (108) angeordnet ist,
- Aufnehmen des Bildes (115) des Nutzers (105),
- Ermitteln der Lage des Übergangsbereichs (106) in dem Bild (115), wobei der Übergangsbereich (106) einen Kontrastwert aufweist, der größer ist als der vorgegebene Kontrast schwellwert, und wobei der Kontrastwert aus der schrägen Einstrahlung des Lichts (104) von der zweiten Seite (108) resultiert,
- Ermitteln der Position in Abhängigkeit von der ermittelten Lage des Übergangsbereichs (105).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend:
- Einstrahlen des Lichts (104) von der ersten Seite (107) und Einstrahlen des Lichts (104) von der zweiten Seite (108) zeitlich abwechselnd.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend:
- Ermitteln eines Verlaufs einer Kante (109) in dem Übergangsbereich (106), die zwischen einem hellen Teil (110) und einem dunklen Teil (111) des Übergangsbereichs (106) verläuft.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Ermitteln der Lage des Übergangsbereichs (106) umfasst:
- Ermitteln einer Lage eines vorgegebenen Körperbereichs des Nutzers (105) .
6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend:
- Ermitteln der Lage einer Nasekante (112) und/oder einer Kinnkante (113) des Nutzers (105) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend:
- Einstahlen von Licht im Infrarotfrequenzspektrum.
8. System zum Ermitteln einer Position eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs, aufweisend:
- eine erste Lichtquelle (101),
- eine Kamera (103), wobei die erste Lichtquelle (101) schräg zur Kamera (103) angeordnet ist.
9. System nach Anspruch 8, aufweisend:
- eine zweite Lichtquelle (102) , die schräg zur Kamera (103) angeordnet ist, wobei die Kamera (103) zwischen der ersten Lichtquelle (101) und der zweiten Lichtquelle (102) an geordnet ist.
10. System nach Anspruch 8 oder 9,
bei dem die erste Lichtquelle (101) eine Infrarotlicht- quelle aufweist.
11. System nach einen der Ansprüche 8 bis 10, das dazu aus gebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
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