DE102007023140A1 - Verfahren zur Erkennung und/oder Identifizierung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und/oder einer Person im Bereich eines Kraftfahrzeugs sowie zugehöriges Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erkennung und/oder Identifizierung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und/oder einer Person im Bereich eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Kamerasystems wenigstens eine Bewegung und/oder wenigstens ein Bewegungsablauf des Fahrers und/oder der Person aufgenommen (a) und zur Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers und/oder der Person seitens einer Bildverarbeitungseinheit analysiert wird (b-f).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und/oder Identifizierung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und/oder einer Person im Bereich eines Kraftfahrzeugs und ein zugehöriges Kraftfahrzeug.
- Im Fahrzeugbereich werden derzeit Systeme entwickelt, mit denen es möglich ist, den Zustand eines Fahrers des Kraftfahrzeugs anhand der Augen, beispielsweise des Lidschlusses, der Pupillen usw., sowie der Art und Weise, wie er seine Hände am Lenkrad hält, beispielsweise hinsichtlich der Druckkraft und der Feuchtigkeit, zu ermitteln. Auf Basis dieser Daten kann dann eine Warnung an den Fahrer ausgegeben beziehungsweise es kann in Fahrerassistentsysteme eingegriffen werden. Des Weiteren befinden sich Systeme in der Entwicklung, mit denen es möglich ist, einen Fahrer anhand der Geometrie seines Kopfes oder eines Iris-Scans zu identifizieren.
- Diese in der Entwicklung befindlichen Systeme beruhen jedoch auf Teilaspekten der menschlichen Äußerung beziehungsweise einzelnen Körpermerkmalen. Dadurch ergibt sich unter Umständen das Problem, dass ein solches System bei ungünstigen (äußeren) Umständen nicht einwandfrei funktioniert. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn bei einem die Augen erfassenden System der Fahrer eine Sonnenbrille trägt. Insgesamt ist somit die Güte dieser Systeme nicht so hoch, wie es für einen Einsatz im Fahrzeug erforderlich ist.
- Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Erkennung und/oder Identifizierung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und/oder einer Person im Bereich eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das diesbezüglich verbessert ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren dieser Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels eines Kamerasystems wenigstens eine Bewegung und/oder wenigstens ein Bewegungsablauf des Fahrers und/oder der Person aufgenommen und zur Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers und/oder der Person seitens einer Bildverarbeitungseinheit analysiert wird.
- Es ist also zunächst ein Kamerasystem vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um eine Anordnung mehrerer Kameras im und am Kraftfahrzeug handeln kann. Denkbar ist ein Kamerasystem, das eine Infrarotkamera, eine Stereokamera, verschiedene bildgebende Sensoren und dergleichen aufweist. In anderen Ausgestaltungen kann auch lediglich eine einzelne Kamera beziehungsweise ein System gleichartiger Kameras, die im Fahrzeug verteilt sind, vorgesehen sein. Insbesondere kann eine Kamera des Kamerasystems im Kraftfahrzeug derart angeordnet sein, dass der Bereich der Mittelkonsole beziehungsweise der rechten Lenkradseite erfasst wird.
- Mit Hilfe des Kamerasystems wird der Fahrer aufgenommen. Ebenso kann eine andere Person aufgenommen werden, die im Begriff ist, in das Fahrzeug einzusteigen, oder sich bereits in diesem befindet. Mit den Bildaufnahmen beziehungsweise Filmaufnahmen des Kamerasystems werden Bewegungsmuster des Fahrers beziehungsweise der Person erfasst. Werden mehrere Bildaufnahmen beziehungsweise Filmaufnahmen aufgenommen, so zeigen diese zwangsläufig zumindest im Vergleich Bewegungen, die die Person gewollt oder ungewollt ausführt. Die Bilddaten des Kamerasystems werden zur Erkennung beziehungsweise Auswertung der Bewegungen, Bewegungsabläufe beziehungsweise Bewegungsmuster an eine Bildverarbeitungseinheit weitergegeben, die diese analysiert.
- Das bedeutet, dass die Bildverarbeitungseinheit beispielsweise mit Hilfe geeigneter Algorithmen die Unterschiede nacheinander aufgenommener Bilder erfasst, um so Bewegungen aus den Bildern zu extrahieren. Anhand in der Bildverarbeitungseinheit abgespeichert beziehungsweise dieser zum Zugriff vorliegender bekannter Bewegungen beziehungsweise Bewegungsmuster oder älterer Aufnahmen des Kamerasystems kann letztlich darauf zurückgeschlossen werden, ob der Nutzer, also der Fahrer beziehungsweise die Person, bekannt ist oder nicht. Dementsprechend wird beispielsweise ein neues Profil angelegt oder auf ein bekanntes Profil z. B. für die Einstellung verschiedener Fahrzeugsysteme zurückgegriffen. Erfindungsgemäß findet somit eine Erkennung beziehungsweise Identifizierung des Fahrers oder der Person statt. Dies bedeutet, dass eine Erkennung gegebenenfalls auch derart gestaltet sein kann, dass die Bildverarbeitungseinheit den Rückschluss zieht, dass die Person, die das Fahrzeug fährt beziehungsweise im Begriff ist, dieses zu starten, dem System bisher nicht bekannt ist. Gegebenenfalls kann die Erkennung auch eine Einordnung in bestimmte Personenklassen, also eine Klassifikation, sein.
- Insgesamt ist somit durch die Analyse von Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufen und allgemein von Mustern eine Individualisierung und Authentifizierung von Personen im Bereich eines Kraftfahrzeugs möglich. Es kann also durch die Auswertung von Bewegungen zuverlässig auf einen bestimmten Fahrer oder auch einen Beifahrer oder einen weiteren Insassen rückgeschlossen werden. Ebenso erfolgt eine (negative) Auswertung für Personen, die sich dem Kraftfahrzeug unbefugt nähern oder sogar in dieses eindringen und sich so Zugang zu diesem verschaffen. Die Erkennung beziehungsweise Identifizierung anhand von Bewegungen kann somit erfindungsgemäß auf das Kraftfahrzeug selbst beschränkt sein (also auf den Innenraum), aber ebenso einen bestimmten Bereich in der Nähe des Kraftfahrzeugs, beispielsweise den Einstiegsbereich, umfassen.
- Durch die Aufnahme von Bewegungen und Bewegungsabläufen wird ein sehr individueller und charakteristischer Gesamtaspekt der jeweiligen Person erfasst. Bewegungen sind von Person zu Person sehr unterschiedlich und lassen sich auch unter Bedingungen erfassen, bei denen andere Systeme nicht mehr einwandfrei arbeiten. Beispielsweise funktioniert die Analyse von Bewegungen auch dann noch, wenn der Fahrer eine Sonnenbrille trägt oder dergleichen. Zudem ist eine Bewegungserfassung derart umfassend, dass selbst bei einem Fehlschlag einer Zuordnung einer einzelnen Bewegung durch die Vielzahl von Bewegungen, die eine Person innerhalb kürzester Zeit macht, die sichere Erkennung noch gewährleistet bleibt. Damit ist ohne größeren Aufwand für den Fahrer im Unterschied zu rein biometrischen Systemen, bei denen gegebenenfalls die Erkennung wiederholt werden muss beziehungsweise ohnehin ein aktives Tun des Fahrers erforderlich ist, eine Identifizierung einfach möglich.
- Im Rahmen der Erfindung können wenigstens eine bewusste und/oder unbewusste Bewegung und/oder wenigstens ein bewusster und/oder unbewusster Bewegungsablauf, insbesondere eine Geste, des Fahrers und/oder der Person aufgenommen und analysiert werden. Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufe sind somit erfindungsgemäß in einem sehr weiten Sinne zu verstehen. Eine Bewegung kann beispielsweise eine Bewegung des gesamten Körpers sein, beispielsweise die Art und Weise, wie der Fahrer geht, wenn er sich dem Fahrzeug nähert, oder auch nur eine kurze Handbewegung, die der Fahrer zur Bedienung eines Fahrzeugsystems beziehungsweise bei Verärgerung oder bei einer schwierigen Fahrsituation ausführt.
- Insbesondere können unbewusste Bewegungen erfasst werden, die zum Teil bewussten Bewegungen überlagert sind. Beispielsweise ist der bewusste Ablauf des Drehens des Zündschlüssels in aller Regel von unbewussten und unsteuerbaren Bewegungen überlagert. Dadurch wird es anderen Personen unmöglich, eine solche Bewegung nachzuahmen, während gleichzeitig eine eindeutige Bestimmung beziehungsweise Erkennung des Fahrers gewährleistet ist. Ein Mensch macht in bestimmten Situationen, beispielsweise bei Stress oder Angst, bestimmte unbewusste Gesten, die erfindungsgemäß ebenfalls zur Erkennung beziehungsweise Identifizierung dieser Person eingesetzt werden können. Da der Fahrer oder auch eine Person direkt nach dem Einsteigen in das Auto anfängt, unbewusst zu gestikulieren oder bestimmte Bewegungen (bewusst oder unbewusst) auszuführen, ist es mög lich, sehr schnell auf den jeweiligen Fahrer beziehungsweise die Person zu schließen, so diese der Bildverarbeitungseinheit bereits bekannt sind.
- Im Rahmen der Analyse kann aus dem Vorliegen einer bestimmten Bewegung und/oder eines bestimmten Bewegungsablaufs, insbesondere einer situationsspezifischen Bewegung und/oder eines situationsspezifischen Bewegungsablaufs, und/oder aus der Art der Ausführung einer bestimmten Bewegung und/oder eines Bewegungsablaufs auf den Fahrer und/oder auf die Person rückgeschlossen werden.
- Beispielsweise kann seitens des Kamerasystems aufgenommen werden, wie der Fahrer oder die Person die Tür öffnet. Des Weiteren kann das bereits erwähnte Drehen des Zündschlüssels aufgenommen werden, das als bewusster Vorgang vom unbewussten Gesten überlagert ist. Andere situationsspezifische Bewegungen sind beispielsweise stressbedingte Bewegungen in schwierigen Fahrsituationen.
- Beispielsweise kann aus dem Vorliegen einer bestimmten Bewegung, so beispielsweise daraus, dass eine Person z. B. generell direkt nach dem Einsteigen eine Radioeinstellung vornimmt beziehungsweise zum Innenspiegel greift oder dergleichen, auf den Fahrer oder die Person rückgeschlossen werden. Es kann also im Rahmen der Erkennung ausgewertet werden, ob eine bestimmte Bewegung vorgenommen wurde, woraus Schlüsse auf die Identität beziehungsweise das Individuum der Person geschlossen werden können. Des Weiteren kann ergänzend oder alternativ die Art der Ausführung bestimmter Bewegungen analysiert werden, die aus den Bilddaten extrahiert wurden. Beispielhaft zu nennen ist neben den bereits erwähnten Bewegungen z. B. die Art und Weise der Vornahme des Anschnallvorgangs oder die Handbewegung beim Schalten und dergleichen.
- Wenigstens eine Bewegung und/oder wenigstens ein Bewegungsablauf kann darüber hinaus zur Fahrer- und/oder Personenzustandserkennung analysiert werden und/oder es kann ergänzend wenigstens ein weiteres Fahrer- und/oder Personenerkennungssystem, insbesondere eine Gesichtserken nung und/oder ein Iris-Scan und/oder ein biometrisches System, verwendet werden. Beispielsweise kann durch die Analyse der Bewegungen erkannt werden, dass der Fahrer sehr müde ist, wenn beispielsweise der Kopf beim Fahren hin und wieder nach vorne fällt. Des Weiteren können anhand schneller oder fahriger Gesten Stresszustände des Fahrers erkannt werden. Eine solche Personen- beziehungsweise Fahrerzustandserkennung ist ergänzend insbesondere dann möglich, wenn umfassende Daten der Bewegungen beziehungsweise des Bewegungsablaufs aus vorherigen Fahrten vorliegen, beispielsweise als in der Bildverarbeitungseinheit (ausgewertet) abgespeicherte Bilddaten beziehungsweise Bewegungsdaten.
- Die Identifizierung beziehungsweise Authentifizierung des Fahrers oder einer anderen Person kann mit weiteren Fahrer- beziehungsweise Personenerkennungssystemen kombiniert durchgeführt werden. Beispielsweise können zusätzlich eine Gesichtserkennung beziehungsweise eine Erkennung der Kopfgeometrie oder ein Iris-Scan beziehungsweise ein anderes biometrisches System wie eine Fingerabdruckerkennung und dergleichen eingesetzt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden dann häufige Fehlerquellen dieser Systeme aufgefangen beziehungsweise es wird durch die Kombination von mindestens zwei Erkennungssystemen eine höhere Sicherheit erreicht. Damit kann die Güte der Erkennung verbessert werden und die Anzahl von Fehlklassifikationen beziehungsweise Fehlerkennungen reduziert werden.
- Das Kamerasystem kann derart im und/oder am Kraftfahrzeug angeordnet sein oder werden, dass wenigstens eine Bewegung und/oder ein Bewegungsablauf des Fahrers und/oder der Person beim Einsteigen und/oder für eine bestimmte Zeit nach dem Einsteigen in das Kraftfahrzeug und/oder im Bereich des Oberkörpers und/oder des Kopfes und/oder der Arme des sich im Kraftfahrzeug befindenden Fahrers und/oder der Person aufgenommen und seitens der Bildverarbeitungseinheit analysiert werden.
- Das Kamerasystem, das aus mehreren oder einer einzelnen Kamera bestehen kann, erfasst also beispielsweise den Bereich über der Mittelkonsole beziehungsweise die rechte Lenkradseite, die für Bewegungen wie das Drehen des Zündschlüssels, Schaltvorgänge und dergleichen relevant ist.
- Bewegungen können auch bereits beim Einsteigen erfasst werden, beispielsweise, über Kameras, die den türnahen Außenbereich des Kraftfahrzeugs erfassen und entsprechend in oder außen am Kraftfahrzeug angeordnet sind. Es kann auch direkt der Einstiegsvorgang, der ebenfalls durch die Überlagerung von unbewussten mit bewussten Gesten charakterisiert ist, aufgenommen und im Rahmen der Analyse ausgewertet werden. Hierzu sind Kameras relevant, die den Sitzbereich sowie den Bereich zur Tür hin erfassen.
- Die Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufe können nur den Einstiegsvorgang betreffen beziehungsweise die Aufnahmen können für eine bestimmte fest definierte Zeit nach dem Einsteigen aufgezeichnet werden. Ebenso ist es denkbar, dass Bewegungen während der gesamten Fahrt und auch bis zum Aussteigen hin erfasst werden, insbesondere, um für weitere Fahrten Bewegungsmuster zu extrahieren. Eine Bewegungsanalyse kann auch solange erfolgen, bis der Fahrer mit einer hinreichenden vorgegebenen Wahrscheinlichkeit sicher identifiziert ist.
- Die Kameras können beispielsweise lediglich den Kopf oder Oberkörperbereich oder den Bereich der Hände erfassen beziehungsweise zur Erstellung einer Aufnahme des Oberkörpers mit dem Kopf sowie den Händen geeignet angeordnet sein. In dieser Hinsicht sind unterschiedlichste Ausgestaltungen des Kamerasystems, das Kameras verschiedener Funktionsprinzipien umfassen kann, denkbar. Beispielsweise können Infrarotkameras für Wärmebilder verwendet werden. Es können unterschiedliche Sensoren für die Bildaufnahmen, jeweils mit bestimmten Eigenschaften, beispielsweise Photonic-Mixer-Device-Sensoren, verwendet werden, ebenso Stereokameras und dergleichen.
- Die Aufnahme und Analyse von Bewegungen und/oder Bewegungsabläufen kann kontinuierlich oder in Zeitintervallen und/oder ereignisabhängig durch geführt und/oder durch ein Aufschließen des Fahrzeugs und/oder eine Annäherung an das Fahrzeug aktiviert werden und/oder es kann wenigstens eine Aufnahme einer Bewegung und/oder eines Bewegungsablaufs, insbesondere für eine externe Anfrage über eine Datenverbindung und/oder als Referenzaufnahme, abgespeichert werden.
- Eine Abspeicherung kann beispielsweise in der Bildverarbeitungseinheit, die hierzu eine oder mehrere Speichereinrichtungen umfasst, erfolgen. Die Abspeicherung kann aber ebenso in anderen vorhandenen Speichereinheiten des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden. Insbesondere ist eine Abspeicherung in einer Datenbank beziehungsweise einem datenbankähnlich strukturierten System, das eine einfache Abfrage erlaubt, vorteilhaft.
- Die Bewegungen können erfindungsgemäß also kontinuierlich, beispielsweise mit dem Einsteigen angefangen und während des Fahrbetriebs fortgesetzt, aufgenommen werden. Des Weiteren ist es möglich, in bestimmten Zeitintervallen Bewegungen und Bewegungsabläufe aufzunehmen. Dadurch kann gegebenenfalls nach und nach eine Erkennung sicherer gemacht werden beziehungsweise es können zusätzlich Daten im Hinblick auf den Zustand der Person beziehungsweise des Fahrers gewonnen werden.
- Die Bewegungs- oder Bewegungsablaufsaufnahme beziehungsweise -analyse kann zudem ereignisabhängig durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Aufnahme durch einen Anschnallvorgang angestoßen werden oder bei einer bestimmten Geschwindigkeit beziehungsweise bei Fahrdaten, die auf Ungewöhnlichkeiten schließen lassen und die hierzu als solche beziehungsweise ausgewertet als Signal zum Anstoßen des Bildaufnahmebetriebs der Bildverarbeitungseinheit oder direkt dem Kamerasystem zugeführt werden. In einem solchen Fall erfolgt die Fahrererkennung nicht immer, sondern bei Bedarf.
- Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, die Bewegungs- beziehungsweise Bewegungsablaufsaufnahme und -analyse durch ein Aufschließen des Fahrzeugs beziehungsweise einen Annäherungsvorgang an das Fahrzeug zu aktivieren. Beispielsweise kann die Aufnahme dann beginnen, wenn eine Fernbedienung zum Öffnen des Fahrzeugs betätigt wird beziehungsweise wenn ein Näherungssensor des Fahrzeugs ein entsprechendes Signal an die Bildverarbeitungseinheit beziehungsweise eine Entscheidungseinheit, die für den Aufnahmebetrieb zuständig sein kann, aussendet.
- Die Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufe werden zweckmäßigerweise abgespeichert, um einen Pool von Bewegungen beziehungsweise Bewegungsmustern vorliegen zu haben, der einem (damit) bekannten Nutzer zuzuordnen ist. Dabei kann die Abspeicherung auf neue Muster beziehungsweise neue Bewegungen beschränkt werden. Gegebenenfalls können auch unter Umständen nur leicht unterschiedliche Bewegungsabläufe, die ein und derselbe Fahrer beziehungsweise ein und dieselbe Person bei Durchführung einer identischen Aktivität ausgeführt hat, aus Vergleichsgründen abgespeichert werden, um individuelle Varianzen zu berücksichtigen. Eine Abspeicherung kann auch im Hinblick darauf erfolgen, eine externe Abfrage über eine Datenverbindung zu ermöglichen. Beispielsweise können Bewegungsdaten abgespeichert werden, die dann über ein Mobiltelefon usw. abgefragt werden können. Als Funktechnik können dabei der Standard des Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) oder ein anderer Datenübertragungsstandard beziehungsweise ein anderes Verfahren zur Datenübertragung verwendet werden.
- Durch eine Fernabfrage von Bewegungsdaten kann insbesondere bei einem unbefugten Zugriff auf ein Fahrzeug, wenn dieses beispielsweise durch eine bis dato unbekannte Person gestohlen wurde, auf die (ausgewerteten) Bilddaten zugegriffen werden, um so Informationen über einen unbefugten Nutzer zu erhalten und diesen gegebenenfalls identifizieren zu können.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bildverarbeitungseinheit die wenigstens eine Bewegung und/oder den wenigstens einen Bewegungsablauf mit Hilfe wenigstens eines Algorithmus, insbesondere wenigstens eines Hidden-Markov-Modells, analysieren. Ein Hidden-Markov-Modell ist ein stochastisches auf zwei Zufallsprozessen basierendes Modell. Es werden dem gemäß Zustände und Übergangswahrscheinlichkeiten zur Analyse herangezogen, wozu von außen zugängliche Ausgangssymbole beobachtet werden, um auf einen ersten (verborgenen) Zufallsprozess mit seinen einzelnen Zuständen zu schließen.
- Darüber hinaus können verschiedene andere Algorithmen, insbesondere aus der Bildverarbeitung bekannte Algorithmen, herangezogen werden, um die Bewegungen und Bewegungsmuster auszuwerten.
- Wenigstens eine aufgenommene Bewegung und/oder wenigstens ein aufgenommener Bewegungsablauf kann seitens einer Entscheidungseinheit mit wenigstens einer in dieser abgespeicherten und/oder dieser zum Zugriff zur Verfügung stehenden Bewegung und/oder einem Bewegungsablauf verglichen werden und es kann gegebenenfalls in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses auf einen bekannten Fahrer und/oder eine bekannte Person rückgeschlossen und/oder in der Entscheidungseinheit ein neuer Fahrer und/oder eine neue Person angelegt werden, wobei gegebenenfalls für einen bekannten Fahrer und/oder eine bekannte Person wenigstens eine noch nicht abgespeicherte neu aufgenommene Bewegung und/oder wenigstens ein Bewegungsablauf zur Verbesserung der Erkennung und/oder Identifizierung abgespeichert wird.
- Diese Entscheidungseinheit kann beispielsweise ein Teil der Bildverarbeitungseinheit beziehungsweise dieser zugeordnet sein oder ein separates Bauteil darstellen. Die Entscheidungseinheit verfügt zweckmäßigerweise über eine Speichereinrichtung beziehungsweise Möglichkeiten zum Zugriff auf einen externen Speicher.
- Die Entscheidungseinheit kann als Recheneinrichtung beziehungsweise Mikroprozessor ausgebildet sein, der, gegebenenfalls in Kombination mit einer geeigneten Software, dazu ausgebildet ist, einen Bilddatenvergleich beziehungsweise einen Vergleich der Analyseergebnisse der Bildverarbeitungseinheit im Hinblick auf die extrahierten Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufe durchzuführen.
- Der Vergleich kann beispielsweise so erfolgen, dass bei einer Vielzahl bereits abgespeicherter Bewegungen und Bewegungsabläufe, zunächst beispielsweise nach der Art oder dem Zweck der Bewegung, eine Vorsortierung vorgenommen wird. Dann kann wiederum ein weiteres Aussortieren für den Vergleich anhand einiger grundlegender Eigenheiten der Bewegung, die zweckmäßigerweise als Attribute mit dem jeweiligen abgespeicherten Bewegungsablauf abgelegt sind, erfolgen. Geeignet sind hierfür Zugriffstechniken einer strukturierten Datenbank.
- Letztlich können mehrere Bewegungen in dieser Art und Weise verglichen werden, um sicher auf eine bestimmte Person rückschließen zu können.
- Findet sich in der Datenbank beziehungsweise dem Speicher kein vergleichbares Bewegungsmuster, so können ein neuer Fahrer beziehungsweise eine neue Person angelegt werden. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass ein neuer Datenbankeintrag erstellt wird, der diesen Fahrer mit den aufgenommenen und analysierten Bewegungen betrifft.
- Für bereits vorhandene Personen beziehungsweise Fahrer können neue Bewegungen und Bewegungsabläufe gespeichert werden, um die Erkennung beziehungsweise Identifizierung für die Zukunft noch zuverlässiger zu gestalten.
- Durch die gespeicherten Daten wird das System nach und nach an einen einzelnen Fahrer beziehungsweise eine einzelne Person und an neue Personen angelernt. Ein initiales Lernen des Systems ist insbesondere im Hinblick auf unwillkürliche individuell unterschiedliche Bewegungen erforderlich, die nicht auf bestimmte Gemütszustände wie Wut oder Stress und dergleichen bezogen und daher nicht vorhersagbar sind. Sind diese Abläufe aber bereits gespeichert, so kann anhand der gespeicherten Daten zuverlässig auf einen Nutzer geschlossen werden.
- Mit besonderem Vorteil wird erfindungsgemäß wenigstens ein Fahrerassistenz- und/oder Komfort- und/oder Sicherheitssystem des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers und/oder der Person eingestellt. Hierzu werden die Daten aus der Erkennung gegebenenfalls an Steuergeräte dieser Systeme weitergeleitet. Es kann also beispielsweise in Abhängigkeit der Erkennung eines bestimmten Fahrers eine von diesem meist vorgenommene oder einmalig bereits als gewünscht angegebene Einstellung eines Fahrerassistenzsystems beziehungsweise eines Komfort- und/oder Sicherheitssystems vorgenommen werden. Beispielsweise kann nach einer Erkennung des Fahrers ein Fahrerassistenzsystem im Hinblick auf einen sportlichen Fahrstil des erkannten Fahrers eingestellt werden. Eine Lüftungsanlage kann in einer bevorzugten Art und Weise, beispielsweise bezüglich der Richtung der Ausströmer, voreingestellt werden. Ebenso kann ein Radiosystem auf einen Sender eingeregelt werden, der von dem Fahrer bevorzugt wird. Die Sicherheitssysteme wie Airbags und dergleichen können geeignet für die Person beziehungsweise an den Fahrer angepasst eingestellt werden.
- Eine solche Einstellung bestimmter Systeme des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer Erkennung bietet auch dann Vorteile, wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Fahrerzustandserkennung durchgeführt wird. Dann können die Fahrerzustandsdaten beispielsweise direkt zur Einstellung eines Fahrerassistenzsystems herangezogen werden. Beispielsweise sind gegebenenfalls seitens des Systems frühere Warnungen zu erzeugen, wenn der Verdacht besteht, dass der Fahrer besonders müde ist oder dieser einen abgelenkten Eindruck macht.
- Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem, ausgebildet zur Aufnahme wenigstens einer Bewegung und/oder wenigstens eines Bewegungsablaufs eines Fahrers und/oder einer Person im Bereich des Kraftfahrzeugs, und mit einer Bildverarbeitungseinheit, ausgebildet zur Analyse der wenigstens einen aufgenommen Bewegung und/oder des wenigstens einen aufgenommenen Bewegungsablauf zur Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers und/oder der Person, insbe sondere gemäß einem Verfahren wie vorstehend geschildert. Des Weiteren kann das Kraftfahrzeug eine Entscheidungseinheit aufweisen, in der Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufe, die von vornherein als Referenzen in einer Datenbank zur Verfügung gestellt wurden beziehungsweise bereits aufgezeichnet wurden, zum Vergleich abgespeichert sind. Die Entscheidungseinheit verfügt dabei über die Rechenfähigkeiten sowie die Software, um den Vergleich durchzuführen.
- Das Kraftfahrzeug weist somit eine oder mehrere Kameras auf, beispielsweise Stereokameras oder eine Infrarotkamera und dergleichen, um Bewegungen eines Fahrers oder anderer Personen, die sich im Kraftfahrzeug befinden beziehungsweise sich diesem nähern oder in dieses einsteigen, aufzuzeichnen. Diese Bilddaten werden an eine Bildverarbeitungseinheit des Kraftfahrzeugs weitergeleitet, wo sie im Hinblick auf die Extraktion von Bewegungen beziehungsweise Bewegungsmustern ausgewertet beziehungsweise analysiert werden. Anhand des Analyseergebnisses kann, gegebenenfalls durch einen Vergleich mit den Vergleichsdaten der Entscheidungseinheit, eine Erkennung beziehungsweise Identifizierung des Fahrers erfolgen. Dabei wird im Rahmen der Erkennung insbesondere festgestellt, ob der Fahrer bereits häufiger mit dem Kraftfahrzeug gefahren ist, also ein bekannter Fahrer beziehungsweise eine bekannte Person ist, oder ob es sich um einen bislang unbekannten Nutzer handelt, der demgemäß als neuer Nutzer beziehungsweise neuer Fahrer oder neue Person erkannt und gegebenenfalls als solcher oder solche in einer Datenbank angelegt wird.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine Ablaufskizze eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug und -
3 eine Skizze zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Fernabfragemöglichkeit. - In der
1 ist eine Ablaufskizze eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei wird gemäß dem Schritt a seitens einer Kamera eine Aufnahme von Bewegungen beziehungsweise Bewegungsabläufen im Kraftfahrzeug durchgeführt. Die Bilddaten, die somit gemäß dem Schritt a mit der Kamera aufgenommen wurden, werden gemäß dem Schritt b einer Bildverarbeitungseinheit zugeleitet. - Bei den Bilddaten kann es sich beispielsweise um eine Aufnahme A1 handeln, die als Filmaufnahme zeigt, wie sich der Fahrer mit der Hand über das Gesicht streicht. Eine Aufnahme A2 kann, wie hier dargestellt, das Drehen des Zündschlüssels im Zündschloss zum Starten des Fahrzeugs betreffen. Eine weitere Aufnahme A3 zeigt beispielsweise, wie sich der Fahrer beim Beschleunigen des Fahrzeugs unbewusst weiter nach vorne lehnt, als eine unbewusste Reaktion, um den Beschleunigungsvorgang zu „unterstützen".
- Diese Bilddaten gemäß den Filmaufnahmen A1–A3 sowie weitere Bilddaten werden in der Bildverarbeitungseinheit im Schritt b analysiert. Aus den Bilddaten werden Bewegungsmuster beziehungsweise Bewegungen und Bewegungsabläufe extrahiert. Seitens einer Entscheidungseinheit der Bildverarbeitungseinheit, die in anderen Ausgestaltungen des Verfahrens eine separate Einheit sein kann, wird überprüft, ob die entsprechende Bewegung beziehungsweise der Bewegungsablauf, der aus den Bilddaten extrahiert wurde, bereits gespeichert beziehungsweise bekannt ist. Dies erfolgt im Schritt c.
- Wird im Schritt c festgestellt, dass die Bewegung beziehungsweise der Bewegungsablauf (in dieser Form) bekannt sind, so bedeutet dies, dass die Person beziehungsweise der Fahrer, um dessen Aufnahme es sich handelte, bekannt ist. Dies wird im Schritt d festgestellt. In der Folge werden gemäß dem Schritt e die Einstellungen z. B. von Fahrerassistenzsystemen, die für den Fahrer beziehungsweise die Person spezifisch sind, vorgenommen. Für den erkannten Fahrer beziehungsweise die erkannte Person erfolgt also eine individuelle Einstellung von Fahrerassistenzsystemen, Komfortsystemen und Sicherheitssystemen und dergleichen.
- Sind die Bewegung beziehungsweise der Bewegungsablauf des Schrittes c nicht gespeichert, so wird gemäß dem Schritt f ein neuer Fahrer beziehungsweise eine neue Person angelegt. Es wird also ein Eintrag in einem Speicher der Entscheidungseinheit erzeugt, der einen neuen Fahrer beziehungsweise eine neue Person betrifft, dem die Bewegung beziehungsweise der Bewegungsablauf, der neu erkannt wurde, zuzuordnen ist. Der neue Nutzer wird in der Entscheidungseinheit abgespeichert.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist somit eine Kamera an dem und/oder im Fahrzeug angebracht, die die Bewegungen des Fahrers oder einer anderen Person vor allem in den Bereichen Oberkörper, Kopf und Arme aufnehmen kann. Damit können der Fahrer oder eine andere Person in der bevorzugten Ausgestaltung schon beim Einsteigen erfasst werden, so dass das Verfahren eine sehr niedrigere Reaktionszeit hat und die Erkennungsrate in Verbindung mit anderen Verfahren signifikant erhöht wird.
- Die gemäß dem Schritt a aufgenommenen Bilddaten werden zur Auswertung an die Bildverarbeitungseinheit gemäß dem Schritt b übertragen, wo sie mit Hilfe geeigneter Algorithmen analysiert werden. Diese Analyse ist sehr zuverlässig, da jeder Mensch individuell unterschiedliche unwillkürliche und reproduzierbare Bewegungen vornimmt.
- In der
2 ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug weist ein Kamerasystem2 mit mehreren Kameras auf, von denen hier beispielhaft zwei gezeigt sind. Die Kameras des Kamerasystems2 stehen mit einer Bildverarbeitungseinheit3 in Verbindung, der die Bilddaten des Kamerasystems2 zugeleitet werden. In der Bildverarbeitungseinheit3 erfolgt eine Analyse der mit dem Kamerasystem2 aufgenommenen Bilddaten im Hinblick auf Bewegungen und Bewegungsabläufe, die in diesen enthalten sind. Im vorliegenden Fall werden mit dem Kamerasystem2 Bild daten eines Fahrers4 aufgenommen, der sich auf einem Fahrersitz5 befindet. - Die Bilddaten des Fahrers
4 betreffen den Bereich seines Oberkörpers, so dass beispielsweise Lenkbewegungen am Lenkrad6 erfasst werden. Des Weiteren werden Gesten des Fahrers4 , die dieser mit seinen Händen ausführt und die als bewusste oder unbewusste Gesten beispielsweise einen bestimmten Gemütszustand ausdrücken oder aber Bediengesten für die Schaltung oder dergleichen sind, erfasst. - Die seitens der Bildverarbeitungseinheit
3 analysierten Bilddaten ermöglichen somit eine individuelle Erkennung des Fahrers4 . Hierzu werden die extrahierten Bewegungsmuster, die bei der Bildverarbeitung mit der Bildverarbeitungseinheit3 unter Verwendung geeigneter Verarbeitungsalgorithmen ermittelt wurden, an eine Entscheidungseinheit7 zum Vergleich weitergeleitet. Die Entscheidungseinheit7 weist eine Speichereinrichtung auf, in der Referenzbewegungen beziehungsweise -bewegungsabläufe abgelegt sind. Bei diesen handelt es sich um bereits zuvor aufgezeichnete Bewegungen und Bewegungsabläufe sowie bestimmte Grundbewegungen und Grundbewegungsabläufe, die als solche dem System vorgegeben wurden. - Die extrahierten Bewegungsmuster werden mit den Referenzbewegungsmustern der Entscheidungseinheit
7 verglichen, wobei im Rahmen des Vergleichs festgestellt wird, ob dieses oder ein in einem bestimmten Ähnlichkeitsbereich liegendes Muster bereits gespeichert ist. Ist dies der Fall, so kann, insbesondere unter weiterer Berücksichtigung von anderen im weiteren Fahrverlauf oder beim Einsteigen aufgenommenen Mustern, die den Fahrer4 betreffen, darauf geschlossen werden, dass dieser Nutzer bereits bekannt ist, und dieser kann identifiziert werden. Dementsprechend können beispielsweise Fahrerassistenzsysteme und Komfort- und Sicherheitssysteme an den Fahrer4 angepasst eingestellt werden. - Ist der Fahrer
4 der Entscheidungseinheit7 nicht bekannt, so liefert der Vergleich mit den Referenzdaten ein negatives Ergebnis. In diesem Fall wird der Fahrer4 als neuer Benutzer in der Speichereinrichtung der Entscheidungseinheit7 angelegt. - Die Fahrererkennung mit Hilfe des Kamerasystems
2 wird im vorliegenden Fall durch einen Iriserkennung ergänzt, wozu eine entsprechende Erkennungseinheit2a vorgesehen ist, deren Informationen über eine hier nicht dargestellte Verbindung ebenfalls an die Entscheidungseinheit7 weitergegeben werden. Damit kann die Erkennung des Fahrers4 wirksam unterstützt werden. - In der
3 ist eine Skizze zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Fernabfragemöglichkeit gezeigt. Dargestellt ist wiederum ein Kraftfahrzeug8 , das über ein Kamerasystem9 mit Kameras unterschiedlicher Funktionsweisen, in diesem Fall Stereokameras und Infrarotkameras, verfügt. Das Kamerasystem9 ist hier lediglich durch Darstellung einer Kamera angedeutet. - Die Bilddaten werden vom Kamerasystem
9 weitergeleitet an eine Bildverarbeitungseinheit10 , die diese im Hinblick auf Bewegungen zur Erkennung beziehungsweise Identifizierung der sich am Fahrzeug befindenden Person11 analysiert. Das Kamerasystem9 erfasst also den Einstiegsvorgang durch die Person11 . Im dargestellten Fall handelt es sich bei der Person11 , die sich über die Fahrertür12 Zutritt zum Kraftfahrzeug8 verschafft, um einen unbefugten Nutzer. - Die ausgewerteten Bewegungsdaten, bei denen es sich um Filmabschnitte handelt, die bestimmte charakteristische Bewegungen der Person
11 zeigen, werden an die Entscheidungseinheit13 weiterleitet, um dort einen Vergleich mit den dort vorliegenden bereits vorhandenen Bewegungsdaten vorzunehmen. Allgemein sind die an die Entscheidungseinheit13 weitergeleiteten Bewegungsdaten verarbeitete Bilddaten, die eine Auswertung im Hinblick auf Bewegungen und Bewegungsabläufe erhalten haben, sei es lediglich durch eine Aufteilung in entsprechende Filmabschnitte oder durch eine weitergehende Auswertung beispielsweise im Hinblick auf ein Hervorheben des Be wegungsablaufs und ein Entfernen überflüssiger Bildformationen, eine Mustergewinnung und dergleichen. In der Entscheidungseinheit13 werden die Bewegungsdaten abgespeichert. Über die Datenverbindung14 , die hier durch einen Doppelpfeil als Funkverbindung angedeutet ist, können die Daten abgerufen werden, beispielsweise mit Hilfe eines Mobiltelefons15 , das vorliegend auf eine UMTS-Verbindung als Datenverbindung14 zurückgreift. Damit können Informationen über einen unbefugten Benutzer, hier die Person11 , erhalten werden. - Insgesamt ist somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise in dem zugehörigen Kraftfahrzeug eine zuverlässige Fahrererkennung möglich. Es wird dabei die große Bandbreite menschlicher Äußerungen, die sich in Bewegungen darstellen, berücksichtigt. Damit kann, nicht zuletzt bei einer Kombination mit weiteren Fahrererkennungssystemen, der Fahrer beziehungsweise eine andere Person in dem Kraftfahrzeug zuverlässig identifiziert und authentifiziert werden.
Claims (10)
- Verfahren zur Erkennung und/oder Identifizierung eines Fahrers (
4 ) eines Kraftfahrzeugs (1 ,8 ) und/oder einer Person (11 ) im Bereich eines Kraftfahrzeugs (1 ,8 ), dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Kamerasystems (2 ,9 ) wenigstens eine Bewegung und/oder wenigstens ein Bewegungsablauf des Fahrers (4 ) und/oder der Person (11 ) aufgenommen (a) und zur Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers (4 ) und/oder der Person (11 ) seitens einer Bildverarbeitungseinheit (3 ,10 ) analysiert wird (b–f). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine bewusste und/oder unbewusste Bewegung und/oder wenigstens ein bewusster und/oder unbewusster Bewegungsablauf, insbesondere eine Geste, des Fahrers (
4 ) und/oder der Person (11 ) aufgenommen und analysiert werden. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Analyse aus dem Vorliegen einer bestimmten Bewegung und/oder eines bestimmten Bewegungsablaufs, insbesondere einer situationsspezifischen Bewegung und/oder eines situationsspezifischen Bewegungsablaufs, und/oder aus der Art der Ausführung einer bestimmten Bewegung und/oder eines Bewegungsablaufs auf den Fahrer (
4 ) und/oder auf die Person (11 ) rückgeschlossen wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bewegung und/oder wenigstens ein Bewegungsablauf darüber hinaus zur Fahrer- und/oder Personenzustandserkennung analysiert wird und/oder ergänzend wenigstens ein weiteres Fah rer- und/oder Personenerkennungssystem, insbesondere eine Gesichtserkennung und/oder ein Iris-Scan und/oder ein biometrisches System, verwendet wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (
2 ,9 ) derart im und/oder am Kraftfahrzeug (1 ,8 ) angeordnet ist oder wird, dass wenigstens eine Bewegung und/oder ein Bewegungsablauf des Fahrers (4 ) und/oder der Person (11 ) beim Einsteigen und/oder für eine bestimmte Zeit nach dem Einsteigen in das Kraftfahrzeug (1 ,8 ) und/oder im Bereich des Oberkörpers und/oder des Kopfes und/oder der Arme des sich im Kraftfahrzeug (1 ,8 ) befindenden Fahrers (4 ) und/oder der Person (11 ) aufgenommen und seitens der Bildverarbeitungseinheit (3 ,10 ) analysiert werden. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme und Analyse von Bewegungen und/oder Bewegungsabläufen kontinuierlich oder in Zeitintervallen und/oder ereignisabhängig durchgeführt und/oder durch ein Aufschließen des Kraftfahrzeugs (
1 ,8 ) und/oder eine Annäherung an das Kraftfahrzeug (1 ,8 ) aktiviert werden und/oder dass wenigstens eine Aufnahme einer Bewegung und/oder eines Bewegungsablaufs, insbesondere für eine externe Abfrage über eine Datenverbindung und/oder als Referenzaufnahme, abgespeichert wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (
3 ,10 ) die wenigstens eine Bewegung und/oder den Bewegungsablauf mit Hilfe wenigstens eines Algorithmus, insbesondere wenigstens eines Hidden-Markov-Modells, analysiert. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aufgenommene Bewegung und/oder ein aufgenommener Bewegungsablauf seitens einer Entscheidungseinheit (
7 ,13 ) mit wenigstens einer in dieser abgespeicherten und/oder dieser zum Zugriff zur Verfügung stehenden Bewegung und/oder einem Bewegungsablauf verglichen werden und gegebenenfalls in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses auf einen bekannten Fahrer (4 ) und/oder eine bekannte Person (11 ) rückgeschlossen und/oder in der Entscheidungseinheit (7 ,13 ) ein neuer Fahrer (4 ) und/oder eine neue Person (11 ) angelegt wird, wobei gegebenenfalls für einen bekannten Fahrer (4 ) und/oder eine bekannte Person (11 ) wenigstens eine noch nicht abgespeicherte neu aufgenommene Bewegung und/oder ein Bewegungsablauf zur Verbesserung der Erkennung und/oder Identifizierung abgespeichert wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fahrerassistenz- und/oder Komfort- und/oder Sicherheitssystem des Kraftfahrzeugs (
1 ,8 ) in Abhängigkeit von einer Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers (4 ) und/oder der Person (11 ) eingestellt wird. - Kraftfahrzeug (
1 ,8 ) mit einem Kamerasystem (2 ,9 ), ausgebildet zur Aufnahme wenigstens einer Bewegung und/oder wenigstens eines Bewegungsablaufs eines Fahrers (4 ) und/oder einer Person (11 ) im Bereich des Kraftfahrzeugs (1 ,8 ), und mit einer Bildverarbeitungseinheit (3 ,10 ), ausgebildet zur Analyse der wenigstens eines aufgenommenen Bewegung und/oder des wenigstens einen aufgenommenen Bewegungsablaufs zur Erkennung und/oder Identifizierung des Fahrers (4 ) und/oder der Person (11 ), insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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