EP1536987A1 - Vorrichtung und verfahren zum erfassen eines objektes oder einer person im innenraum eines fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erfassen eines objektes oder einer person im innenraum eines fahrzeugs

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Publication number
EP1536987A1
EP1536987A1 EP03750318A EP03750318A EP1536987A1 EP 1536987 A1 EP1536987 A1 EP 1536987A1 EP 03750318 A EP03750318 A EP 03750318A EP 03750318 A EP03750318 A EP 03750318A EP 1536987 A1 EP1536987 A1 EP 1536987A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
operating mode
acceleration
unit
evaluation unit
evaluation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03750318A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Belau
Ludwig Ertl
Thorsten KÖHLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1536987A1 publication Critical patent/EP1536987A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/01542—Passenger detection systems detecting passenger motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/0153—Passenger detection systems using field detection presence sensors
    • B60R21/01538—Passenger detection systems using field detection presence sensors for image processing, e.g. cameras or sensor arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/10—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of camera system used
    • B60R2300/107—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of camera system used using stereoscopic cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/304—Acceleration sensors
    • B60Y2400/3042—Collision sensors

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detecting an object or a person in the interior of a vehicle.
  • Non-contact optical sensors are preferably used to determine the occupant position in the vehicle.
  • a known device for object and person detection is arranged in the vehicle interior as a device separately formed from the actual control device for the personal protection means in such a way that either detection of an occupant on the vehicle seat or scanning of a danger zone in front of the folded airbag is made possible.
  • the vehicle interior or at least part of it is preferably examined for the presence of an object or a person. If a child seat or a body part of an occupant is recognized in this danger zone, the airbag is not triggered or is triggered only in a metered manner.
  • Such devices have, for example, at least one image acquisition unit and an evaluation unit for the data transmitted by the image acquisition unit.
  • the detection unit supplies images which are subjected to pattern recognition or classification in a first operating mode in the following method.
  • the classification takes place cyclically in the evaluation unit, for example by means of an image processing algorithm.
  • the classification of the seat occupancy is linked to a complex evaluation in the first operating mode. This applies all the more if the entire observation area of the image acquisition unit (s) (from the dashboard to the seat back, from the seat cushion to the headliner) is evaluated, which has an impact on the computing time, particularly in the case of stereoscopic 3D image acquisition systems.
  • the computing time is also strongly influenced if a comparatively high resolution is required; if a comparatively complex classification of the seat occupancy is carried out; when the head position in the room and its distance from the dashboard is calculated; and / or the entire image area (in the case of stereo also two full images) is read out by the image acquisition unit.
  • evaluation means and / or methods which require valuable time units for the position evaluation are used by the control system as reaction time for personal protection are sometimes missing, which do not regularly meet the strict requirements.
  • Known tracking methods have the following properties, alternatively or cumulatively: evaluation of a smaller image area, so-called subwindow, around the position of a defined body part; less spatial triggering; usually no classifications; Calculation of the body part position and the distance to the dashboard, or as an alternative, the definition of a danger area with checking the mere penetration of an object into the area with no distance calculations; and / or finally the limitation of the readout area of the image sensor (s) or acquisition units and thereby saving of readout time.
  • the switchover from the first operating or classification mode to the second operating or tracking mode has been controlled by the image processing algorithm of the evaluation unit itself.
  • the body part of the occupant to be tracked in particular its head, has already left the evaluation area that is restricted in the second operating mode, or that another object, for example an object flying around, is already located there.
  • COOP Cosmetic Out Of Position
  • This zone 13 is typically about 65 cm from the rest position 0 cm of the head 17. Up to the tap board 11 it is typically 80cm from the rest position at 0cm.
  • a device 1, for example arranged on the headlining 14 of the interior 10 of a motor vehicle, for capturing an object or a person 16 in the interior 10 of a vehicle comprises an image acquisition unit 2, for example a stereoscopic 3D camera system, which transmits corresponding image data to an evaluation unit 3.
  • the evaluation is ready at 0 ms, since the evaluation itself requires 100 ms.
  • the 3D camera does not see any movement of the head after 100 ms.
  • the evaluation is ready at 100 ms.
  • the 3D camera sees a movement of approx. 5 cm, which, however, is not yet significant with a typical measurement error of +/- 2 cm.
  • the evaluation is ready at 200 ms. The camera now perceives a significant movement of 20 cm.
  • the center of a subwindow should be calculated using a suitable model so that it is set to the 45cm position at the current time.
  • the head has moved more than one head diameter compared to the last 100 ms old evaluation.
  • the head will reach the COOP zone within the next evaluation cycle.
  • a message should be sent to the airbag control unit to deactivate the airbag in about 50ms. This would require an extrapolation of the measurement results from 20 cm to 80 cm - at least four times the distance traveled so far.
  • the evaluation is ready at 300 ms, the 3D camera now detects a movement of 45 cm. In fact, the head has been in the COOP zone for about 50ms. But even at this point the current head position can only be medium of a model can be calculated from the history. In doing so, extrapolation must be carried out over twice the distance covered so far.
  • the present invention is therefore based on the object, on the basis of the above-mentioned known device and the above-mentioned known method for detecting an object or a person in the interior of a vehicle, to take precautions which improve, in particular more timely, switching between the Allow device operating modes.
  • the evaluation unit is preferably designed such that the second operating mode is activated as soon as the value of the vehicle acceleration exceeds a threshold value or the first operating mode is activated as soon as the value of the vehicle acceleration falls below a threshold value again.
  • the values of the vehicle acceleration can preferably be obtained from an external airbag control unit.
  • the device according to the invention preferably comprises an acceleration sensor itself.
  • This can be an integral part of the evaluation unit or the image processing sensor, for example.
  • the transmission rates of the acceleration value are advantageously just as small as the probability of errors when the information is transmitted, for example via a
  • the integration of the acceleration sensor in the device has the one The advantage is that it is independent of the airbag control unit and any interference. On the other hand, no changes to the common airbag control units themselves are required. Thirdly, no additional data line, no additional utilization of existing data lines, and no increased computing power is advantageously required to send the data.
  • the second operating mode preferably provides a scanning area for the image acquisition unit that is reduced compared to the first operating mode, which advantageously takes up less computing time.
  • the second operating mode also provides an evaluation cycle for the evaluation unit that is shortened compared to the first operating mode. Due to the shorter cycle time, preferably 25 ms for each update, about four times more measurement values are available within the same measurement time interval, so that the head position can advantageously be extrapolated with considerably higher accuracy.
  • cameras preferably stereoscopic 3D cameras, are preferably used as image acquisition units
  • an object or person position can be o- when the object is actively irradiated.
  • the person can preferably be determined using the methods of measuring the transit time or triangulation.
  • the value of the vehicle acceleration is queried by the evaluation unit, preferably with a cycle time of 2 ms, in particular of 1 ms, which advantageously represents a significantly shorter cycle time than in the pure image evaluation.
  • the first, current operating mode is terminated and the second operating mode, for example fast head tracking, is immediately interrupted , preferably based on the position data of the last head position measurement. Since the last head position, as illustrated by the example in the introduction to the description, is at most 100 ms old and the head has not yet experienced any external acceleration, the position will advantageously have changed significantly less than 5 cm.
  • the next head position during tracking can then preferably be estimated even better using a comparison model.
  • the second, current operating mode is terminated and the first operating mode is started again.
  • the advantages of the invention lie in particular in the fact that the operating mode of the device can be switched significantly earlier, approximately 200 ms to 300 ms earlier, and thus in a timely manner. This increases the operational safety of the device considerably, since the physical parameter acceleration is now subject to a direct measurement, and no longer has to be determined indirectly from position measurements of the occupant.
  • the timely switchover of the operating modes for example the head position in the second operating or tracking mode, can be measured with much higher security than before.
  • the subwindow for tracking can be centered exactly on the head or another part of the body.
  • the head position can be measured with much higher accuracy during the tracking by switching the operating modes in time.
  • FIG. 2 shows the device according to the invention with an acceleration sensor arranged inside the evaluation unit
  • FIG 3 shows the device according to the invention with an acceleration sensor arranged inside the image acquisition unit
  • Fig. 4 is a flow chart of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically the forward displacement of an occupant's head during a braking operation from a rest position at 0 cm to a dashboard.
  • the direction is indicated by means of an arrow, and the individual positions of the forward displacement are indicated by means of a dimension path.
  • the device 2 shows the device 1 according to the invention with an image acquisition unit 2 and an evaluation unit 3 for the image data transmitted by the image acquisition unit 2.
  • the evaluation unit 3 is connected to an external airbag control unit 5 for personal protection.
  • the evaluation device 3 preferably comprises an acceleration sensor 4.
  • FIG. 3 shows the device 1 according to the invention with an image acquisition unit 2 and an evaluation unit 3 for the data transmitted by the image acquisition device 2.
  • the evaluation unit 3 is connected to an external airbag control unit 5.
  • an acceleration sensor 4 is now part of the image capturing device 2.
  • FIG. 4 schematically shows a flow diagram of the method according to the invention.
  • Values of the vehicle acceleration are queried by the evaluation unit 3 with a cycle time of 1 ms to 2 ms. If these exceed a possibly filtered threshold value S, which is preferably approximately 2 m / s 2 , the current classification cycle is terminated and rapid head tracking based on the position data of the last head position measurement is started immediately. After the last head position is a maximum of 100 ms old and the head has not yet experienced any external acceleration, its position will have changed significantly less than 5 cm. Based on the measured acceleration values, the next head position during tracking can then be estimated even better using a model. When acceleration ends, the head will continue to move or slow down at maximum constant speed. If the A threshold speed can then be switched back to the classification mode.
  • S possibly filtered threshold value
  • an acceleration signal from an airbag control unit is used together with a measured movement of the occupant during a crash to define the deployment behavior of an airbag.
  • the present invention advantageously makes use of the idea of using an acceleration signal to switch between different operating modes of a device for detecting an object or a person in the interior of a vehicle. For this purpose, not only crash signals, as in the aforementioned documents, but rather acceleration signals, such as those that occur, for example, during sharp braking, are evaluated and transmitted to an airbag control unit for the purpose of further processing, which is advantageous for personal protection.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeugs. Dabei wird durch eine Auswerteeinheit (3) der Vorrichtung (1) bewerkstelligt, dass die Vorrichtung (1) zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeuges, umfassend eine Bilderfassungseinheit (2) und eine Auswerteeinheit (3) für die von der Bilderfassungseinheit (3) übermittelten Bilddaten in einem ersten Betriebsmodus bei durch die Auswerteeinheit (3) erkannter Unterschreitung eines Beschleunigungsschwellwertes, und in einem zweiten Betriebsmodus bei durch die Auswerteeinheit (3) erkannter Überschreitung des Beschleunigungsschwellwertes betrieben wird.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeugs.
Weit in Richtung Armaturenbrett vorverlagerte Personen wie auch Kinder in sogenannten Reboard-Kindersitzen auf dem Beifahrersitz sind während des Fahrzeugbetriebes eines mit Air- bag versehenen Kraftfahrzeuges der Gefahr ausgesetzt, durch die Aufblaswucht des Airbags bei einem Unfall Verletzungen zu erleiden. Moderne Steuerungssysteme für den Personenschutz sind bestrebt, den Airbag in derartigen Situationen abzuschalten oder mit verminderter Wucht aufzublasen, um die Gefahr einer Verletzung eines Insassen abzuwenden. Zur Ermittlung der Insassenposition im Fahrzeug werden vorzugsweise be- rührungslose, optische Sensoren eingesetzt.
Gewöhnlich wird eine bekannte Vorrichtung zur Objekt- und Personenerfassung als von der eigentlichen Steuereinrichtung für das Personenschutzmittel separat ausgebildetes Gerät im Fahrzeuginnenraum derart angeordnet, dass entweder eine Erkennung eines Insassen auf dem Fahrzeugsitz oder aber eine Abtastung einer Gefahrenzone vor dem zusammengefalteten Airbag ermöglicht wird. In letzterem Fall wird bevorzugt der Fahrzeuginnenraum oder zumindest ein Teil davon auf ein Vor- handensein eines Objektes oder einer Person untersucht. Wird ein Kindersitz oder ein Körperteil eines Insassen in dieser Gefahrenzone erkannt, so wird der Airbag nicht oder nur dosiert ausgelöst.
Derartige Vorrichtungen weisen beispielsweise wenigstens eine Bilderfassungseinheit und eine Auswerteeinheit für die von der Bilderfassungseinheit übermittelten Daten auf. Die Bil- derfassungseinheit liefert dabei Bilder, die im folgenden Verfahren in einem ersten Betriebsmodus einer Mustererkennung bzw. Kassifikation unterzogen werden.
Die Klassifikation erfolgt in der Auswerteeinheit zyklisch, beispielsweise mittels eines Bildverarbeitungsalgorithmus.
Als Klassen für die von der Bilderfassungseinheit übermittelten Daten lassen sich beispielsweise angeben: große Person, kleine Person, Kind im Kindersitz, Anordnung des Kindersitz, Vorwärts oder Rückwärts gerichtet, Objekt auf Sitz, leerer Sitz, etc.
Die Klassifikation der Sitzbelegung, beispielsweise eines Beifahrersitzes, ist im ersten Betriebsmodus jedoch an eine aufwendige Auswertung geknüpft. Dies gilt um so mehr, wenn der gesamte Beobachtungsbereich des/der Bilderfassungseinheiten (vom Armaturenbrett bis zur Sitzlehne, vom Sitzkissen bis zum Dachhimmel) ausgewertet wird, was sich insbesondere bei stereoskopischen 3D-Bilderfassungssystemen auf die Rechenzeit auswirkt. Die Rechenzeit wird gleichfalls stark beeinflusst, wenn eine vergleichsweise hohe Auflösung benötigt wird; wenn eine vergleichsweise aufwändige Klassifikation der Sitzbelegung durchgeführt wird; wenn die Kopfposition im Raum und dessen Abstand zum Armaturenbrett berechnet wird; und/oder jeweils der gesamte Bildbereich (im Fall von Stereo auch zwei volle Bilder) von der Bilderfassungseinheit ausgelesen wird.
Bei einem Aufprall, bei dem gerade die aktuelle Insassenposition klassifiziert bzw. erkannt sein muss, um die Airbagent- faltung gegebenenfalls beeinflussen zu können, werden Auswer- temittel und/oder -verfahren, welche für die Positionsauswertung wertvolle Zeiteinheiten benötigen, die dem Steuerungssystem als Reaktionszeit für den Personenschutz mitunter fehlen, den insoweit strengen Anforderungen regelmäßig nicht genügen.
Zur Verringerung dieser Problematik ist bereits bekannt, ab Erkennung einer schnellen Bewegung eines Körperteils eines Insassen, in der Regel der Kopf des Insassen, auf einen zweiten Betriebsmodus umzuschalten, welcher unter anderem einen schnelleren Bildverarbeitungsalgorithmus zum Verfolgen des Körperteils nutzt (sogenanntes Tracking) . Bekannte Tracking- verfahren weisen nachstehende Eigenschaften alternativ oder kumulativ auf: Auswertung eines kleineren Bildbereichs, sogenanntes Subwindow, um die Position eines definierten Körperteils herum; geringere räumliche Auslösung; in der Regel Verzicht auf Klassifikationen; Berechnung der Körperteilposition und des Abstandes zum Armaturenbrett, oder als Alternative, die Definition eines Gefahrenbereichs mit Überprüfung des bloßen Eindringens eines Objekts in den Bereich mit Verzicht auf Abstandsberechnungen; und/oder schließlich die Beschränkung des Auslesebereichs des/der Bildsensoren bzw. Erfas- sungseinheiten und dadurch Einsparung von Auslesezeit.
Bisher wird die Umschaltung vom ersten Betriebs- bzw. Klassifikation-Modus auf den zweiten Betriebs- bzw. Tracking-Modus durch den Bildverarbeitungsalgorithmus der Auswerteeinheit selbst gesteuert. Dabei besteht indes die Gefahr, dass das zu verfolgende Körperteil des Insassen, insb. dessen Kopf, den im zweiten Betriebsmodus beschränkten Auswertebereich bereits verlassen hat, oder dass sich dort bereits ein anderes Objekt, beispielsweise ein herumfliegender Gegenstand, befin- det.
Besagtes Gefahrenmoment wird im folgenden anhand eines Beispiels der Beschleunigung eines Kopfes mit 10m/s2 bei einer Vollbremsung, was etwa der Erdbeschleunigung entspricht, und in Verbindung mit Figur 1 verdeutlicht.
Darin ist mit dem Bezugszeichen 13 die sogenannte COOP- („Critical Out Of Position' ) -Zone bezeichnet, innerhalb derer ein in einem Armaturenbrett 11 angeordneter Airbag 12 bei An- Wesenheit des Kopfes 17 eines Insassen 16 abgeschaltet werden müsste. Diese Zone 13 liegt typischerweise etwa 65cm von der Ruheposition 0cm des Kopfes 17 entfernt. Bis zum Armaturen- brett 11 sind es sind typischerweise 80cm von der Ruheposition bei 0cm. Eine beispielsweise am Dachhimmel 14 des Innenraums 10 eines Kraftfahrzeuges angeordnete Vorrichtung 1 zum Erfassen eines Objektes oder einer Person 16 im Innenraum 10 eines Fahrzeuges umfasst eine Bilderfassungseinheit 2, beispielsweise ein stereoskopisches 3D-Kamerasystem, welches entsprechende Bilddaten an eine Auswerteeinheit 3 übermittelt.
Bei einer beispielhaften Updaterate im ersten Betriebsmodus von z.B. 100ms für die Klassifikation ergibt sich rechnerisch folgende Situation: Nach 100ms steht die Auswertung zum Zeitpunkt 0 ms bereit, da die Auswertung selbst ja 100ms benötigt. Somit sieht die 3D-Kamera nach 100ms noch keine Bewe- gung des Kopfes. Nach 200ms steht die Auswertung zum Zeitpunkt 100ms bereit. Die 3D-Kamera sieht zu diesem Zeitpunkt eine Bewegung von ca. 5cm, die jedoch bei einem typischen Messfehler von +/-2cm noch nicht signifikant ist. Nach 300ms steht die Auswertung zum Zeitpunkt 200ms bereit. Die Kamera nimmt nun eine signifikante Bewegung von 20cm wahr. Sollte zu diesem Zeitpunkt ein Umschalten auf ein Tracking, also auf den zweiten Betriebsmodus erfolgen, so üsste mittels eines geeigneten Modells der Mittelpunkt eines Subwindows so berechnet werden, dass er zum aktuellen Zeitpunkt auf die Posi- tion 45cm gesetzt wird. Der Kopf hat sich nämlich gegenüber der letzen 100ms alten Auswertung um mehr als einen Kopfdurchmesser weiterbewegt. Außerdem wird der Kopf innerhalb des nächsten Auswertezyklus die COOP-Zone erreichen. Es müsste idealerweise schon jetzt eine Meldung an das Airbag- Steuergerät ausgegeben werden, in ca. 50ms den Airbag zu deaktiveren. Dafür wäre eine Extrapolation der Messergebnisse von 20cm auf 80 cm erforderlich - immerhin das Vierfache der bisher zurückgelegten Strecke. Nach 400ms steht die Auswertung zum Zeitpunkt 300ms bereit, die 3D-Kamera stellt nun ei- ne Bewegung von 45cm fest. Tatsächlich befindet sich der Kopf aber schon seit etwa 50ms in der COOP Zone. Doch selbst zu diesem Zeitpunkt kann die aktuelle Kopfposition nur mittel eines Modells aus der Historie berechnet werden. Dabei muss etwa über das Doppelte der bisher zurückgelegten Strecke extrapoliert werden.
Die aufgezeigten Werte sind in nachstehender Tabelle nochmals übersichtlich zusammengefasst :
Das obige Beispiel verdeutlicht, dass gegenwärtige optische Bilderfassungseinheiten nutzende Vorrichtungen zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeuges die Beschleunigung erst etwa 300 ms nach auftreten einer Vollbremsung erstmals nachweisen können. Zu diesem Zeitpunkt ist es jedoch eigentlich schon zu spät auf den zweiten, schnelleren Tracking-Algorithmus umzuschalten. Auch das ausschließliche Betreiben der Vorrichtung im Tracking-Modus ist insbesondere aufgrund thermischer Probleme dauerhaft nicht ermöglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der eingangs genannten bekannten Vorrichtung und dem eingangs genannten bekannten Verfahren zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeuges, Vorkehrungen zu treffen, die ein verbessertes, insbeson- dere rechtzeitigeres, Umschalten zwischen den Betriebsmodi der Vorrichtung erlauben.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Pa- tentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Dabei wird durch eine Auswerteeinheit der Vorrichtung bewerkstelligt, dass die Vorrichtung zum Erfassen eines Objektes o- der einer Person im Innenraum eines Fahrzeuges, umfassend einen Bildverarbeitungssensor und eine Auswerteeinheit für die vom Bildverarbeitungssensor übermittelten Daten in einem ersten Betriebsmodus bei durch die Auswerteeinheit erkannter Unterschreitung eines Beschleunigungsschwellwertes, und in einem zweiten Betriebsmodus bei durch die Auswerteeinheit erkannter Überschreitung des Beschleunigungsschwellwertes be- trieben wird.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass der zweite Betriebsmodus aktiviert wird, sobald der Wert der Fahrzeugbeschleunigung einen Schwellwert überschreitet bzw. der erste Betriebsmodus aktiviert wird, sobald der Wert der Fahrzeugbeschleunigung einen Schwellwert wieder unterschreitet.
Solange eine ausreichend schnelle Übertragungsgeschwindig- keit, beispielsweise kleiner 2 ms, sichergestellt ist, können die Werte der Fahrzeugbeschleunigung bevorzugt von einem externen Airbag-Steuergerät bezogen werden.
Alternativ hierzu umfasst die Vorrichtung erfindungsgemäß be- vorzugt jedoch selbst einen Beschleunigungssensor. Dieser kann beispielsweise integraler Bestandteil der Auswerteeinheit oder des Bildverarbeitungssensors sein. Dadurch sind in vorteilhafter Weise die Ubertragungsraten des Beschleunigungswertes ebenso klein wie die Fehlerwahrscheinlichkeiten bei Übertragung der Information, beispielsweise über eine
Leitung vom externen Airbag-Steuergerät. Die Integrierung des Beschleunigungssensors in die Vorrichtung hat zum einen den Vorteil, dass diese unabhängig vom Airbag-Steuergerät und etwaigen Störeinflüssen ist. Zum anderen sind keinerlei Änderungen der gängigen Airbag-Steuergeräte selbst erforderlich. Drittens ist in vorteilhafter Weise keine zusätzliche Daten- leitung, keine zusätzliche Auslastung vorhandener Datenleitungen sowie keine erhöhte Rechenleistung zum Senden der Daten erforderlich.
Als hinreichend geeignet hat sich der Einsatz sogenannter Sensitivsensoren bzw. Low-G-Sensoren für kleinere Beschleunigungen wie sie bei Bremsmanövern auftreten gezeigt, welche in vorteilhafter Weise ausreichend zuverlässig arbeiten, aber kostengünstiger als die normalerweise für Airbag-Steuergeräte verwendeten Beschleunigungssensortypen sind. Soweit letztge- nannte Steuergeräte über einen Beschleunigungssensor derartigen Typs nicht verfügen, können die Daten des Low-G-Sensors freilich auch dem Airbag-Steuergerät zur Verfügung gestellt werden.
Erfindungsgemäß bevorzugt sieht der zweite Betriebsmodus einen gegenüber dem ersten Betriebsmodus verringerten Abtastbereich für die Bilderfassungseinheit vor, was in vorteilhafter Weise weniger Rechenzeit beansprucht.
Alternativ oder kumulativ hierzu sieht der zweite Betriebsmodus auch einen gegenüber dem ersten Betriebsmodus verkürzten Auswertezyklus für die Auswerteeinheit vor. Durch die kürzere Zykluszeit, vorzugsweise 25ms zu jedem Update, stehen etwa vier mal mehr Messwerte innerhalb des gleichen Messzeitinter- valls zur Verfügung, so dass eine Extrapolation der Kopfposition vorteilhaft mit erheblich höherer Genauigkeit erfolgen kann.
Als Bilderfassungseinheiten kommen nach der Erfindung bevor- zugt Kameras, vorzugsweise stereoskopische 3D-Kameras, zur
Anwendung. Ferner kann, insb. im Tracking-Modus, eine Objektoder Personenposition bei aktiver Bestrahlung des Objektes o- der Person vorzugsweise mit Hilfe der Methoden der Laufzeitmessung oder der Triangulation ermittelt werden.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Wert der Fahrzeugbeschleunigung von der Auswerteeinheit vorzugsweise mit einer Zykluszeit von 2ms, insbesondere von 1ms, abgefragt wird, was in vorteilhafter Weise eine wesentlich geringeren Zykluszeit als bei der reinen Bildauswertung darstellt.
Überschreiten diese einen Schwellwert, welcher erfindungsgemäß bevorzugt bei etwa 2m/s2 liegt und ggf. zwecks Eliminierung fahrzeugbedingter Störgrößen über ein Zeitintervall integriert wird, so wird der erste, aktuelle Betriebsmodus ab- gebrochen und sofort der zweite Betriebsmodus, beispielsweise ein schnelles Kopf-Tracking, vorzugsweise basierend auf den Positionsdaten der letzten Kopfpositionsmessung, gestartet. Da die letzte Kopfposition, wie anhand des Beispiels in der Beschreibungseinleitung verdeutlicht, maximal 100 ms alt ist, und der Kopf noch keine externe Beschleunigung erfahren hat, wird sich die Position in vorteilhafter Weise deutlich weniger als um 5cm verändert haben.
Basierend auf den gemessenen Beschleunigungswerten kann dann bevorzugt mittels eines Vergleichsmodells die nächste Kopfposition während des Trackings noch besser abgeschätzt werden.
Bei Unterschreitung des Schwellwertes wird der zweite, aktuelle Betriebsmodus abgebrochen und der erste Betriebsmodus wieder gestartet.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass der Betriebsmodus der Vorrichtung deutlich frühzeitiger, etwa 200ms bis 300ms eher, und damit rechtzeitiger umgeschaltet werden kann. Dadurch steigt die Betriebssicherheit der Vorrichtung erheblich, denn der physikalische Parameter Beschleunigung unterliegt nunmehr einer direkten Messung, und muss nicht mehr indirekt aus Positionsmessungen des Insassen ermittelt werden. Insbesondere kann durch die rechtzeitige Umschaltung der Betriebsmodi z.B. die Kopfposition im zweiten Betriebs- bzw. Tracking-Modus mit wesentlich höherer Sicher- heit gemessen werden als bisher. Zudem kann, weil sich der Kopf beim Start des Trackings quasi noch in Ruhe befindet, das Subwindow für das Tracking genau auf den Kopf oder ein anderes Körperteil zentriert werden. Schließlich kann durch die rechtzeitigere Umschaltung der Betriebsmodi die Kopfposi- tion während des Trackens mit wesentlich höherer Genauigkeit gemessen werden.
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Darin zeigen schematisch:
Fig. 1 die Vorverlagerung des Kopfes eines Insassen wäh- rend eines Bremsvorgangs;
Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem innerhalb der Auswerteeinheit angeordneten Beschleunigungssensor; und
Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem innerhalb der Bilderfassungseinheit angeordneten Beschleunigungssensor; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt schematisch die Vorverlagerung des Kopfes eines Insassen während eines Bremsvorgangs von einer Ruheposition bei 0cm hin zu einem Armaturenbrett. Mittels eines Pfeils ist die Richtung, mittels einer Maßstrecke die einzelnen Positionen der Vorverlagerung gekennzeichnet. Zwecks Vermeidung von Wiederholungen sei hinsichtlich Inhalt, Ablauf und Problematik der Vorverlagerung auf die Ausführungen in der Beschreibungseinleitung verwiesen.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Bilderfassungseinheit 2 und einer Auswerteeinheit 3 für die von der Bilderfassungseinheit 2 übermittelten Bilddaten. Die Auswerteeinheit 3 ist mit einer externen Airbag-Steuereinheit 5 für den Personenschutz verbunden. Erfindungsgemäß bevorzugt umfasst die Auswerteeinrichtung 3 einen Beschleunigungssensor 4.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Bilderfassungseinheit 2 und einer Auswerteeinheit 3 für die von der Bilderfassungseinrichtung 2 übermittelten Daten. Die Auswerteeinheit 3 ist mit einer externen Airbag-Steuereinheit 5 verbunden. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein Beschleunigungssensor 4 nunmehr Bestandteil der Bilderfassungseinrichtung 2.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagra m des erfindungsgemäßen Verfahrens. Werte der Fahrzeugbeschleunigung werden von der Auswerteeinheit 3 mit einer Zykluszeit von 1ms bis 2ms abgefragt. Überschreiten diese einen, ggf. gefilterten, Schwellwert S, welcher vorzugsweise bei etwa 2m/s2 liegt, so wird der aktuelle Klassifikationszyklus abgebrochen und sofort ein schnelles Kopf-Tracking basierend auf den Positionsdaten der letzen Kopfpositionsmessung gestartet. Nachdem die letzte Kopfposition maximal 100ms alt ist, und der Kopf noch keine externe Beschleunigung erfahren hat, wird sich dessen Position deutlich weniger als um 5cm verändert haben. Basierend auf den gemessenen Beschleunigungswerten kann dann mittels eines Modells die nächste Kopfposition während des Tra- ckings noch besser abgeschätzt werden. Wenn die Beschleuni- gung endet, wird sich der Kopf mit maximal konstanter Geschwindigkeit weiterbewegen oder abbremsen. Bei unterschrei- ten einer Schwellgeschwindigkeit kann dann in den Klassifikationsmodus zurückgeschaltet werden.
Im Gegensatz zum beispielsweise durch die EP 0 694 003 Bl o- der DE 40 05 598 AI offenbarten Stand der Technik, demnach ein Beschleunigungssignal eines Airbag-Steuergerätes zusammen mit einer gemessenen Bewegung des Insassen während eines Crashs zur Definition des Auslöseverhaltens eines Airbags benutzt wird, macht die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise von dem Gedanken gebrauch, ein Beschleunigungssignal dazu zu benutzen, zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi einer Vorrichtung zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeuges umzuschalten. Dazu werden nicht wie in den zuvor genannten Schriften nur Crashsignale, son- dern schon Beschleunigungssignale, wie sie beispielsweise während einer scharfen Bremsung auftreten, ausgewertet und an ein Airbag-Steuergerät zwecks für den Personenschutz vorteilhafte Weiterverarbeitung übermittelt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erfassen eines Objektes oder einer Person
(16) im Innenraum (10) eines Fahrzeuges, bei dem eine dafür vorgesehener Bilderfassungseinheit (2) und/oder eine Auswerteeinheit (3) für die von der Bilderfassungseinheit (2) übermittelten Daten in einem ersten Betriebsmodus bei durch die Auswerteeinheit (3) erkannter Unterschreitung eines Beschleunigungsschwellwertes (S) , und in einem zweiten Betriebsmodus bei durch die Auswerteeinheit (3) erkannter Überschreitung des Beschleunigungsschwellwertes (S) betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wert der Fahr- Zeugbeschleunigung von der Auswerteeinheit (3) mit einer Zykluszeit von 2 ms, vorzugsweise von 1 ms, abgefragt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Beschleu- nigungsschwellwert bei etwa 2m/s2 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem der zweite Betriebsmodus basierend auf Positionsdaten der letzten Messung im ersten Betriebsmodus anknüpft.
5. Verfahren nach einem der einem der vorherigen Ansprüche, bei dem basierend auf den gemessenen Beschleunigungswerten mittels eines Vergleichsmodells die nächste Objektposition im zweiten Betriebsmodus abgeschätzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem bei Unterschreitung des Schwellwertes der aktuelle zweite Betriebsmodus abgebrochen und der erste Betriebsmodus gestartet wird sowie umgekehrt.
7. Vorrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, zum Erfas- sen eines Objektes oder einer Person (16) im Innenraum (10) eines Fahrzeuges,
- mit einer Bilderfassungseinheit (2) dafür;
- mit einer Auswerteeinheit (3) für die von der Bilder- fassungseinheit (2) übermittelten Daten,
- mit einem ersten Betriebsmodus der Vorrichtung (1) bei durch die Auswerteeinheit (3) erkannter Unterschreitung eines Beschleunigungsschwellwertes (S) , und - mit einem zweiten Betriebsmodus der Vorrichtung (1) bei durch die Auswerteeinheit (3) erkannter Überschreitung des Beschleunigungsschwellwertes (S) .
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) derart ausgebildet ist, dass der zweite Betriebsmodus aktiviert wird, sobald der Wert der Fahrzeugbeschleunigung den Schwellwert (S) ü- berschreitet .
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) derart ausgebildet ist, dass der erste Betriebsmodus aktiviert wird, sobald der Wert der Fahrzeugbeschleunigung den Schwellwert (S) unterschreitet .
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie Werte der Fahrzeugbeschleunigung von einer externen Airbag-Steuereinheit (5) bezieht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung selbst einen Beschleunigungssensor (4) umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (4) Bestandteil der Auswerteeinheit (3) oder der Bilderfassungseinheit (2) ist,
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (4) ein Sensitivsensor für kleinere Beschleunigungen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsmodus einen gegenüber dem ersten Betriebsmodus verringerten Abtastbereich für die Bilderfassungseinheit (2) vorsieht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsmodus einen gegenüber dem ersten Betriebsmodus verkürzten Auswertezyklus für die Auswerteeinheit (3) vorsieht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit (2) eine Kamera, vorzugsweise eine stereoskopische 3D-Kamera, ist.
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