《用于对车辆的驾驶员成像的系统和方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于对车辆的驾驶员成像的系统和方法.pdf（15页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104112127A43申请公布日20141022CN104112127A21申请号201410154325522申请日2014041613/865,55020130418USG06K9/20200601G06T7/00200601B60R11/0420060171申请人福特环球技术公司地址美国密歇根州迪尔伯恩市72发明人乐嘉良马诺哈尔普拉萨德K拉奥夸库O普拉卡阿桑特74专利代理机构北京德恒律治知识产权代理有限公司11409代理人章社杲孙征54发明名称用于对车辆的驾驶员成像的系统和方法57摘要本发明提供了一种用于对车辆的驾驶员成像的系统和方法。该系统包括安装至转向盘毂的成像器。
2、，该成像器为含有驾驶员的身体特征的场面成像并由成像场面产生图像数据。图像处理器接收和分析图像数据并产生与驾驶员相关的生物特征信息。该生物特征信息可用作多种车辆操作的输入。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书5页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图7页10申请公布号CN104112127ACN104112127A1/2页21一种车辆成像系统，包括成像器，配置成为包括驾驶员的身体特征的场景成像并选择性执行对成像场景的放大和缩小中的一种、以及由所述成像场景生成图像数据；以及图像处理器，配置成接收并分析所述图像数据以生成与所述驾驶员相关的生物。
3、特征信息，所述生物特征信息被输出至车辆系统以辅助所述车辆系统执行车辆操作。2根据权利要求1所述的车辆成像系统，其中，所述成像器安装在非旋转性车辆转向盘毂上。3根据权利要求2所述的车辆成像系统，其中，所述成像器安装在旋转性车辆转向盘毂上，并且所述图像处理器进一步配置成提供对所述驾驶员转动转向盘所导致的倾斜图像的校正，其中，所述校正使所述倾斜图像返回至直立位置。4根据权利要求1所述的车辆成像系统，其中，所述成像器包括具有缩放功能的照相机，并配置成在所述身体特征小于阈值时放大所述成像场景而在像素尺寸大于所述阈值时缩小所述成像场景，其中，所述阈值包括单个像素值和像素值范围中的至少一个。5根据权利要求1。
4、所述的车辆成像系统，其中，所述图像数据与所述身体特征的至少一个特性相关。6根据权利要求1所述的车辆成像系统，其中，所述生物特征信息与所述驾驶员的行为特性和生理特性中的至少一种相关。7根据权利要求1所述的车辆成像系统，其中，所述车辆系统包括在发生事故时运行以优化安全气囊的展开的高级约束系统，所述生物特征信息用以确定位于驾驶室中的安全气囊的展开动力和展开方向中的至少一个。8根据权利要求1所述的车辆成像系统，其中，所述车辆操作包括运行以监测所述驾驶员的注意力的驾驶员警觉性系统，所述生物特征信息用以在所述驾驶员处于分心状态时向所述驾驶员提供通知。9一种车辆成像系统，包括安装至转向盘毂的照相机，配置成为。
5、包括驾驶员的身体特征的场景成像并选择性执行对成像场景的放大和缩小中的一种、以及由所述成像场景生成图像数据；以及图像处理器，配置成接收并分析所述图像数据以生成与所述驾驶员相关的生物特征信息，所述生物特征信息被输出至执行车辆操作的车辆系统。10根据权利要求9所述的车辆成像系统，其中，所述转向盘毂包括非旋转性车辆转向盘毂。11根据权利要求9所述的车辆成像系统，其中，所述转向盘毂包括旋转性车辆转向盘毂，并且所述图像处理器进一步配置成提供对所述驾驶员转动转向盘所导致的倾斜图像的校正，其中，所述校正使所述倾斜图像返回至直立位置。12根据权利要求9所述的车辆成像系统，其中，所述照相机配置成在所述身体特征具有。
6、小于阈值的像素尺寸时放大所述成像场景而在所述身体特征具有大于所述阈值的像素尺寸时缩小所述成像场景，其中，所述阈值包括单个像素值和像素值范围中的至少一个。13根据权利要求9所述的车辆成像系统，其中，所述图像数据与所述身体特征的至少一个特性相关，且所述生物特征信息与所述身体特征的行为特性和生理特性中的至少一个相关。权利要求书CN104112127A2/2页314根据权利要求9所述的车辆成像系统，其中，所述车辆系统包括在发生事故时运行以优化安全气囊展开的高级约束系统，并且所述生物特征信息用以确定位于驾驶室中的安全气囊的展开动力和展开方向中的至少一个。15根据权利要求9所述的车辆成像系统，其中，所述车。
7、辆系统包括运行以监测所述驾驶员的注意力的驾驶员警觉性系统，并且所述生物特征信息用以在所述驾驶员处于分心状态时向所述驾驶员提供通知。16一种使用车辆成像系统的方法，包括使用成像器为包括驾驶员的身体特征的场景成像并选择性执行对成像场景的放大和缩小中的一种、以及由所述成像场景生成图像数据；在图像处理器中接收并分析所述图像数据以生成与所述驾驶员相关的生物特征信息；以及将所述生物特征信息输出至车辆系统以辅助车辆操作。17根据权利要求16所述的方法，还包括在车辆转向盘毂上设置成像器。18根据权利要求16所述的方法，还包括使用缩放算法选择性执行对所述成像场景的放大和缩小中的一种，其中，所述缩放算法在所述身体。
8、特征具有小于阈值的像素尺寸时放大所述成像场景而在所述身体特征具有大于所述阈值的像素尺寸时缩小所述成像场景，其中，所述阈值包括单个像素值和像素值范围中的至少一个。19根据权利要求16所述的方法，其中，所述车辆系统包括在发生事故时运行以优化安全气囊展开的高级约束系统，并且所述生物特征信息用以确定位于驾驶室中的全气气囊的展开动力和展开方向中的至少一个。20根据权利要求16所述的方法，其中，所述车辆系统包括运行以监测所述驾驶员的注意力的驾驶员警觉性系统，并且所述生物特征信息用以在所述驾驶员处于分心状态时向所述驾驶员提供通知。权利要求书CN104112127A1/5页4用于对车辆的驾驶员成像的系统和方法。
9、技术领域0001本发明总的来说涉及车辆成像系统，更具体地，涉及生成与驾驶员相关的生物特征信息的成像系统。背景技术0002当前在车辆中使用的成像系统通常用于特定功能。因此，需要一种能够在多种车辆应用和操作中使用的多功能成像系统。发明内容0003根据本发明的一个方面，提供了一种用于对车辆驾驶员成像的车辆成像系统。该车辆成像系统包括成像器，其配置成为包括驾驶员的身体特征的场景成像并选择性执行对成像场景的放大或缩小以及由成像场景生成图像数据。该车辆成像系统还包括图像处理器，其配置成接收并分析图像数据以生成与驾驶员相关的生物特性信息，该生物特性信息可用作车辆操作的输入。0004根据本发明的另一方面，提供。
10、了一种用于对车辆的驾驶员成像的车辆成像系统。该车辆成像系统包括安装至转向盘毂的照相机，该照相机配置成为包括驾驶员的身体特征的场景成像并选择性执行对成像场景的放大或缩小以及由成像场景生成图像数据。该车辆成像系统还包括图像处理器，其配置成接收并分析图像数据以生成与驾驶员相关的生物特征信息，该生物特征信息可用作车辆操作的输入。0005根据本发明的又一方面，提供了一种使用车辆成像系统的方法。该方法包括使用成像器来为包括驾驶员的身体特征的场景成像并选择性执行对成像场景的放大和缩小中的一种以及由成像场景生成图像数据，在图像处理器中接收并分析图像数据以生成与驾驶员相关的生物特征信息，以及将生物特征信息输出至。
11、车辆系统以辅助车辆操作。0006本领域技术人员在阅读了下面的说明书、权利要求和附图后将理解本发明的这些和其它方面、目的和特征。附图说明0007在附图中0008图1是车辆驾驶室的前视立体图，其中，具有根据示例性实施例的成像器的成像系统示出为安装至车辆转向盘毂；0009图2是车辆驾驶室的侧视立体图，其中，成像器正在形成含有驾驶员的一部分的场景；0010图3是生成可用作车辆操作的输入的生物特征信息的车辆成像系统的框图；0011图4是由成像系统使用以放大或缩小成像场景的缩放算法的流程图；0012图4A至图4C是根据缩放算法放大的图像；0013图5A至图5B示出了已利用车辆转向角校正的倾斜图像；说明书C。
12、N104112127A2/5页50014图5C至图5D示出了已利用面部跟踪校正的倾斜图像；0015图6是处理使用车辆成像系统的一个实施例的驾驶员警觉性监测系统的数据的流程图；0016图7是处理使用车辆成像系统的一个实施例的高级约束系统的数据处理流程图。具体实施方式0017本发明的详细实施例按要求在此公开。然而，应当理解，所公开是实施例仅仅是本发明的实例，其可以以多种替代形式实施。附图不必针对具体设计，并且可对一些示意图进行放大或最小化以显示功能概况。因此，本文公开的具体的结构和功能细节不应视作限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种方式实施本发明的代表性基础。0018正如本文所使用的，当术。
13、语“和/或”用于列举一个或多个物品时，其意味着所列举物品中的任意一个可单独使用，或者所列举物品中的两个或更多可并用。例如，如果一个构造描述为包含部件A、B和/或C，那么，该构造可仅包含A、仅包含B、仅包含C；包含A和B的组合；包含A和C的组合；包含B和C的组合；或包含A、B和C的组合。0019参照图1，车辆驾驶室2通常示出为具有通过转向盘毂8安装至转向柱6的转向盘4。用于为驾驶员成像的系统10配置在车辆内侧并包括成像器12，该成像器12安装至转向盘毂8并配置成为包括驾驶员的至少一部分的场景成像。为实现这一点，成像器12通常指向驾驶员并可包括照相机，该照相机以一种不会干扰其他转向盘毂和转向盘上安。
14、装设备（如安全气囊和用户界面控制）的方式设置在转向盘毂8上。2002年10月3日提交的标题为“VEHICLESTEERINGDEVICE”、发明人为KEUTZ的第6,860,508B2号美国专利描述了一种用于将照相机安装至转向盘毂的方法，其全部内容结合于此作为参考。0020参照图2和图3，示例性地示出了系统10，其中，成像器12安装在转向盘毂8的中心上，并配置成为场景14成像及由场景14生成图像数据16。场景14通常包括含有驾驶员的身体特征17的驾驶室2的区域，且图像数据16通常涉及身体特征17的特性。身体特征17可包括整体特征（诸如驾驶员的上部躯干）或具体特征（诸如驾驶员的面部），并通常取决。
15、于系统10运行时所处的特定任务。0021如图3所示，图像数据16由图像处理器18接收，图像处理器18可操作地连接至成像器12并配置成分析图像数据16以生成生物特征信息20。生物特征信息20通常包括与被成像驾驶员相关的特性并可为生理信息或行为信息。生物特征信息20一旦生成就会输出至承担车辆操作的一个或多个车辆系统22。例如，用于生成生物特征信息的方法可为由任意处理器执行的子程序，并因此，该方法可包含于已在其上存储了软件指令的非暂时性计算机可读介质中，这些软件指令在由处理器执行时引起处理器根据具体操作做出合适的生物特征测定。0022将成像器12安装至转向盘毂8的一个结果在于，由于除驾驶员体态以外的。
16、诸如驾驶员座椅和转向盘定位的因素的影响，场景14中的感兴趣对象的位置与成像器12的距离一般是变化的。在某些距离处，图像数据16会易于受到图像质量降低的影响，这会导致针对利用系统10的某些操作的不太准确地驾驶员监控。为应对这些类型的情境，成像器12可包括缩放功能，该缩放功能配置成选择性地放大或缩小场景14，以提高相关图像数据16的准确性。说明书CN104112127A3/5页60023参照图4，示出了缩放算法24的一个实施例的流程图，该缩放算法应用于具有成像场景14A、14B和14C的图4A至4C所示的场景放大情况。为促进更好地理解，描述了面部跟踪操作，并且从图2所示成像器12的有利位置示例性地。
17、说明了缩放算法24。然而，应当理解，缩放算法24还可用以放大包含有其它具体特征和/或整体特征的场景，并可类似地用于缩小该场景。此外，应当理解，图2所示成像器12可在多种操作中应用，并因此不局限于图4A至图4C所示的情况，下文会对此进行详细地描述。0024在成像阶段开始时，在步骤S10中，成像器12被初始化以用于特定操作，且随后在步骤S12中形成场景14A，其含有相关的身体特征17（即，驾驶员的面部）并在图4A中示出。场景14A通常对应于由成像器12在安装到转向盘毂8上时且执行缩放算法24之前生成的默认图像。如场景14A中所示，面部以外部分通常占据了成像场景14A的大部分区域，考虑到面部图像尺寸。
18、相对于场景14A的总尺寸较小，这会对注重细节的操作（如，面部跟踪）造成过度的负担。通过首先如步骤S14中所示获取如图4B中所示场景14B示出的与面部像素尺寸相关的测量值26，可补救这一状况。接下来，在步骤S16中，对比测量值26与阈值28，阈值28可为存储在存储器中的值或者是在初始化期间（S10）或之后的某一时间生成的值。阈值28可根据操作定义单个像素尺寸或像素尺寸的范围。通常，对于面部跟踪操作，通过选择具有提供最准确的图像数据的单个像素尺寸的阈值能够获得更好的优化。可选地，注重细节程度较低的操作可选择具有可接受的像素尺寸的范围的阈值。0025如果测量值26与阈值28匹配或落在阈值28的范围内。
19、，则成像器12不执行缩放算法24并进行至步骤S20，在此步骤中，成像器被指示结束当前成像阶段并返回步骤S12以继续对身体特征17进行成像，或者返回步骤S10以初始化来用于不同的操作。0026当测量值26小于阈值28或低于阈值28的范围时，在步骤S18中，成像器12形成放大的场景14C，使得身体特征17的测量值26如图4C所示与阈值28匹配或落在阈值28的范围内。可选地，如果测量值26大于阈值28或超出阈值28的范围，则在步骤S18中，成像器12形成缩小的场景（未示出）。在任一种情况下，一旦完成步骤S18，则成像器12如先前所述在步骤S20中接收进一步的指令。0027将成像器安装到转向盘毂所产生。
20、的另一种结果是，当驾驶员沿任一方向转动转向盘时，转向盘毂随转向盘旋转，从而引起成像器随转向盘毂旋转。由于这种旋转，导致成像场景倾斜，这样会阻碍处理单元精确地分析从该场景产生的图像数据的能力。0028为避免这一问题，一种解决方法是使用不可旋转的转向盘毂，例如2005年9月15日提交的标题为“STEERINGWHEELWITHNONROTATINGAIRBAG”、发明人为RIDOLFI等人的第7,390,018B2号美国专利描述的不可旋转的转向盘毂，其全部内容结合于此作为参考。0029在转向盘毂随转向盘旋转的例子中，可使用校正来使倾斜图像返回直立位置。图5A和图5B示出了用于校正倾斜场景图像的一种。
21、示例性程序。图5A示出了以可变角度倾斜的成像场景14D，该角度通常对应于转向盘的旋转角度。为校正该倾斜，从车辆转向角传感器获得该转向角，图像处理器接收该转向角并用以沿相反方向旋转该倾斜场景14D，从而产生图5B所示的校正场景14E。0030图5C和图5D示出了用于校正倾斜场景图像的可选步骤。图5C示出了在转向盘旋转之前处于非倾斜位置的成像场景14F。采用诸如边缘分析的已知面部跟踪技术，获取眼睛的远端端点的坐标，并在坐标之间画出连接线30。在连接线30与水平线之间形成参考角说明书CN104112127A4/5页7度（未示出）。如图5D所示，当成像场景14F因转向盘的旋转而向一个方向倾斜时，连接线。
22、30相对于水平线形成不同角度。通过沿相反方向旋转成像场景14F来确保校正，直到连接线30相对于水平线再次形成上述参考角度，从而使成像场景14F返回其先前在图5C中示出的原始直立位置。关于该即时校正方法，应当理解，可类似地使用其它面部特征和基于该面部特征的几何关系来实现相同或相似的倾斜校正。0031参照图6和图7，示出了两个流程图，其中，每个流程图均示出了由车辆系统使用本文所描述的系统执行的一种示例性操作。然而，应当理解，该系统可以与其它车辆系统结合使用以执行其它类型的操作。0032图6是用于驾驶员警觉系统32的流程图，该系统运行以监测驾驶员的注意力。在步骤S22、步骤S24和步骤S26中，对场。
23、景成像，然后放大/缩小该场景（如若必要）并针对倾斜进行校正（如若必要）。在即时操作中，合理的场景可包括驾驶员的面部，并且所获得的与驾驶员的面部相关的图像数据被发送到图像处理器进行分析，以便能够探知与驾驶员警觉性相关的生物特征信息。例如，在步骤S28中，分析与眼睛和/或头部位置相关的图像数据以确定驾驶员的注视方向。在步骤30中，分析与眼睛的睁开相关的图像数据以确定驾驶员的困倦度。在步骤S32中，分析与嘴部位置相关的图像数据以确定驾驶员是否正在讲话。在步骤S28、步骤S30和步骤S32中生成的生物特征信息被单独地或结合地获取以在驾驶员处于分心状态时在步骤S34中向驾驶员提供通知。例如，如果在步骤S。
24、30中发现驾驶员昏昏欲睡，则可经由诸如语音系统、座椅系统和/或中央显示控制台的一个或多个车辆系统分别向驾驶员发送声音、触觉和/或视觉通知。应当注意，在步骤S28、步骤S30和步骤S32中发现的生物特征判断是一些与驾驶员注意力相关的可能的生物特征判断，并且应当承认，还存在可使用本文所描述的系统进行判断的其它生物特征判断。此外，应当注意，在这些步骤中的每个步骤中，可根据需要自由进行缩放操作和/或倾斜校正以增加图像数据的准确性。0033图7是用于一种高级约束系统34的流程图，该系统34运行以在发生事故的情况下优化安全气囊的展开。在步骤S36、步骤S38和步骤S40中，放大/缩小场景图像（如若必要）并。
25、针对倾斜进行校正（如若必要）。在步骤S42和步骤S44中，分析与身体尺寸、面部阴影和/或面部特征相关的图像数据以确定与驾驶员的性别和年龄相关的生物特征信息。然后，在步骤S46中，高级约束系统34可使用该生物特征信息来优化安全气囊的展开动力。例如，如果驾驶员为体形小的年长人员，则可能使用弱化的和/或降低的安全气囊展开动力。在步骤48中，分析与驾驶员的身体尺寸和/或方向相关的图像数据以确定与驾驶员的就坐位置相关的生物特征信息。然后，在步骤S50中，高级约束系统可使用该生物特征信息来优化安全气囊展开的方向。例如，如果驾驶员较高，则相对于较矮的人员，安全气囊展开的方向会更偏上。0034正如能够很容易地。
26、理解的，这些仅仅是能够从上述系统的使用中获益的诸多可能操作中的两种，并且本领域技术人员很容易理解该系统的多功能性和对诸多不同处理操作的适应性。0035因此，本文已经有利地描述了用于对车辆的驾驶员成像的系统。该系统为多功能系统并生成与驾驶员相关的生物特征信息，该信息可用作多种车辆操作的输入。0036应当理解，可对上述结构做出变化和修改而不偏离本发明的内容，还应当理解，除说明书CN104112127A5/5页8非明确做出相反说明，这些内容被下面的权利要求覆盖。说明书CN104112127A1/7页9图1说明书附图CN104112127A2/7页10图2图3说明书附图CN104112127A103/7页11图4说明书附图CN104112127A114/7页12图4A图4B图4C图5A说明书附图CN104112127A125/7页13图5B图5C图5D说明书附图CN104112127A136/7页14图6说明书附图CN104112127A147/7页15图7说明书附图CN104112127A15。