专利名称：面部识别型驾驶员认证装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种驾驶员认证装置，具体而言，利用驾驶员的面部影像可认证驾驶 员的驾驶员认证装置及其方法。
背景技术：
最近汽车上采用识别驾驶员的面部认证驾驶员的驾驶员认证装置。这种驾驶员认 证装置可根据识别的驾驶员自动变更汽车设置，一辆车有多位驾驶员时非常便利。
作为一个例子，传统的利用红外线摄像头的驾驶员认证装置，利用发射后被驾驶 员反射回来的红外线信号，获得驾驶员的面部影像，对所获得的驾驶员面部影像进行解析， 认证不同的驾驶员。
但是，传统驾驶员认证装置的红外线摄像头安装在方向盘背面，从下方拍摄驾驶 员的面部。因此，根据方向盘轴或靠背的角度等汽车条件，驾驶员的面部朝下时，会影响到 认证的准确性。发明内容
技术课题本发明是在上述的技术背景下提出的，其旨在于利用对应于方向盘轴以及靠背的角度 补偿的驾驶员面部影像，认证驾驶员并可以监控驾驶员的驾驶员认证装置及其方法。
解决方案本发明一个实施方式的驾驶员认证装置包括，测量驾驶席靠背的角度以及方向盘轴角 度的测量部；拍摄驾驶员的面部，输出所拍摄面部影像的拍摄部；考虑到已经测量的靠背 以及方向盘轴的角度，按照计算的补偿角度旋转补偿上述的面部影像，将补偿的面部影像 和现有的影像进行比较认真驾驶员，指示EOJ(Electronic Control Unit,电子控制单元) 将汽车设置变更为上述驾驶员已登记汽车设置的辨别部。
本发明另一个实施方式的通过驾驶员认证装置认真驾驶员的方法包括，从测量的 驾驶席靠背的角度以及方向盘轴的角度计算补偿角度的阶段；按照上述补偿的角度旋转补 偿所拍摄的驾驶员面部影像，生成补偿的面部影像的阶段；将补偿的面部影像和基准的影 像进行比较认真驾驶员的阶段；指示E⑶(Electronic Control Unit)将汽车设置变更为上 述驾驶员已登记设置的阶段。
有益效果按照本发明方法，考虑到方向盘轴或靠背的角度，将拍摄的驾驶员面部影像补偿为更 接近于正面拍摄的影像，利用补偿的面部影像认证驾驶员以及掌握状态，可以提高认证和 监控的准确度。
图1为本发明实施方式的驾驶员认证装置的构成图；图2为本发明实施方式的汽车驾驶席的侧面图；图3为本发明实施方式的驾驶员认证方法流程图。
具体实施方式
参照附图和下面将详细介绍的实施方式，将明确本发明的优特点以及实现方法。 但是，本发明并不限于下面介绍的实施方式，还可以有其他各种形态的体现。下面的实施 方式只是为了更完整地解释本发明，且为了让本发明所属的技术领域掌握一般知识的从 业人员更容易理解本发明的范畴，本发明是通过权利要求的记载来划定的。另外，本说明 书中使用的术语只是为了说明实施方式，并不是为了限定本发明。没有特别说明的情况 下，本说明书中的单数型包括复数型。说明书中使用的〃包括(comprises)〃或〃包括的 (comprising) 〃不排除所提及到的构成要素、阶段、动作以及/或元件之外的一个以上的其 他构成要素、阶段、动作以及/或元件的存在或增加。
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。图1为本发明实施方式的驾驶员 认证装置构成图。
如图1所示，本发明实施方式的驾驶员认证装置10包括，测量部120、拍摄部110、 辨别部140、警告部150、输入部130以及通信部160。
测量部120测量方向盘轴的角度以及驾驶席靠背的角度。
例如，测量部120分别安装在方向盘轴以及靠背，利用与基准面相比的方向盘轴 特定部位的高度或靠背的高度等，可以测量角度。
拍摄部110拍摄坐在驾驶席上的驾驶员的面部将所处的区域，拍摄到驾驶员的面 部。在这里，拍摄部Iio可以是固定安装在方向盘后方的摄像头。
辨别部140随着汽车的启动而工作，确认是否存在方向盘轴的角度以及靠背的角 度相对应的已经学习的基准影像。
辨别部140在没有已经学习的基准影像时，接收拍摄部110拍摄的驾驶员的面 部影像，从面部影像中提取特定模式，学习驾驶员的面部影像。辨别部140利用仿射变换 (Affine Transform)按照从方向盘轴的角度以及靠背的角度计算的补偿角度旋转学习的 面部影像，生成基准影像。此时，驾驶员可以通过输入部130要求登记汽车设置，登记所需 的汽车设置。在这里，汽车设置包括，多媒体装置的音频大小、收音机频道的设置、侧后视镜 (Side Mirror)的设置、室内(Room)后视镜的设置、导航仪的设置以及驾驶席靠背的角度 中的至少一个。
辨别部140在存在已经学习的基准影像时，从拍摄部110接收所拍摄到的面部影 像，对驾驶员的面部影像进行建模，利用仿射变换按照补偿的角度旋转建模的面部影像，生 成更接近于正面拍摄影像的补偿过的面部影像。
辨别部140比较补偿的面部影像是否与已经学习的基准影像一致认证驾驶员，通 过通信部160指示该驾驶员已登记设置相对应的汽车EOJ(Electronic Control Unit,电子 控制单元)，变更为已经登记的设置。此时，辨别部140可以在靠背的角度以及方向盘轴的 角度相同的状态下，利用学习的基准影像认证驾驶员。在这里，汽车ECU可以是控制多媒体 装置、导航仪或侧后视镜、室内后视镜、靠背角度的ECU等，通过汽车网络连接到驾驶员认 证装置10。
辨别部140在未能认证驾驶员或没有已经设置的汽车设置时，可以向驾驶员指引驾驶员登记过程或实施汽车设置登记。
之后，辨别部140利用补偿的面部影像，确认驾驶员的眼睛和面部方向，当驾驶员超出已设定的临界时间以上持续闭眼睛或面部朝向非前方时，可以通过警告部150警告危险。
警告部150可以是按照辨别部140的指示，通过警告音或警告语警告危险的喇叭。
通信部160比如说是CAN收发器(Transceiver)，接到辨别部140的汽车设置指示时，将辨别部140的数据转换为汽车网络用协议，发送到汽车网络。通信部160当然还可以将汽车网络的信号传递给辨别部140。
另外，辨别部140在方向盘轴的角度以及靠背的角度发生变化时，重新计算补偿角度，利用重新计算的补偿角度可以补偿驾驶员的面部影像。
另外，辨别部140要求驾驶员低头的状态下维持一定时间，在该状态下拍摄的影像可以决定作为基准影像。因此，辨别部140可以更加准确掌握驾驶员的面部轮廓、眼珠的大小、嘴的大小、鼻子的形象等特定模式，并在补偿影像时加以利用。
如上所述，本发明的辨别部140旋转补偿所拍摄驾驶员的面部影像，使之更接近于正面拍摄的影像，用于驾驶员认证，提高驾驶员认证以及驾驶不注意监控的准确度。
下面结合附图2说明辨别部演算补偿角度的方法。图2为本发明实施方式的汽车驾驶席侧面图。
如图2所示，拍摄部110位于b点，方向盘轴的角度为G1，驾驶席的角度为θ2时， 拍摄部110向Z轴方向从下方拍摄驾驶员的面部。即，辨别部140会接收到拍摄角度过分偏下，多少有些难以辨别眼睛的状态以及面部方向的驾驶员面部影像。
因此，辨别部140从方向盘轴的角度以及驾驶席的角度中算出补偿角度(Θ 3 + Θ 4)，并按补偿角度旋 转面部影像的下方，生成更接近于正面拍摄影像的补偿影像。
在这里，辨别部140可以利用下面的数学式I计算补偿角度。具体而言，93为 Z cad的同位角，对于Λ abd以及Λ acd的关系与Θ i相同，由于ef线和gh线平行，Θ 4为 θ2-90°，所以补偿角度如下面的数学式1:数学式Iθ3 十 G4 = θι 十 θ.,-90。
在这里，方向盘轴角度Q1SZabd,靠背的角度02SZghf，b点为拍摄部110 透镜的中心，X轴为始于拍摄部110透镜的中心b点的垂直于透镜的线。还有，g点为驾驶席靠背上的点，f为驾驶席座位上的点，h点是gh线和fh线相交的驾驶席上的铰链点，gh 线是驾驶席靠背线，fh是驾驶席坐席线。并且，d点是始于b点的水平线，到达驾驶席靠背的点，a点是y轴与X轴相交的点，c点经过a点,是与h点相交的ah线与bd线相会的点， e点是af线上的延长线上的点。
下面结合附图3介绍本发明实施方式的驾驶员认证方法。图3为本发明实施方式的驾驶员认证方法流程图。
如图3所示，驾驶员认证装置10在汽车启动后，测量方向盘轴的角度以及驾驶席靠背的角度(S310)。
驾驶员认证装置10启动摄像头拍摄驾驶席上的驾驶员面部(S320)。
驾驶员认证装置10从方向盘轴的角度以及驾驶席靠背的角度计算相应的补偿角 度(S330)。
驾驶员认证装置10确认是否有从方向盘轴的角度以及驾驶席靠背的角度已经学 习的基准影像(S340)。
驾驶员认证装置10在没有基准影像时，利用仿射变换按补偿的角度旋转驾驶员 的面部影像，生成补偿的面部影像(S350)。
驾驶员认证装置10将补偿的面部影像和基准影像进行比较，一致时认证驾驶员 (S360)。
驾驶员认证装置10在认证驾驶员后，调取认证的驾驶员登记的汽车设置，指示 E⑶将汽车设置变更为已经登记的设置(S370)。
驾驶员认证装置10利用补偿的面部影像确认驾驶员是否有不注意的行为 (S380)。在这里，当驾驶员超出已设定的临界时间闭着眼睛或超出临界时间持续向非前方 的方向扭头时，驾驶员认证装置10会判断驾驶员存在不注意的行为。
驾驶员认证装置10发现驾驶员的不注意行为时，会通过警告音警告危险(S380)。
一方面，驾驶员认证装置10在没有发现基准影像时，从驾驶员的面部影像中提取 出特定的模式学习驾驶员的面部影像，利用仿射变换(Affine Transform)按补偿的角度旋 转学习的面部影像，生成基准影像(S400)。
并且，驾驶员认证装置10在无法认证驾驶员时，通过登记过程完成驾驶员以及汽 车设置的登记，实施(S380)阶段(S410)。
另外，驾驶员认证装置10在汽车启动后方向盘轴的角度以及靠背的角度发生变 化时，重新计算补偿角度，利用重新计算的补偿角度补偿驾驶员的面部影像。
如上所述，本发明方法考虑到方向盘轴或靠背的角度生成更接近于正面拍摄影像 的补偿过的驾驶员面部影像。利用补偿的面部影像完成驾驶员认证以及状态了解，可以提 高认证和监控的准确度。
以上结合具体实施方式
和附图详细介绍了本发明的构成，但这只是例示的，在本 发明所属的技术领域掌握一定知识的从业人员都应该明白不超出本发明技术思想的范畴 内可以进行各种变形。因此，本发明的范畴不应局限于以上说明的实施方式，而应该通过权 利要求范围以及与权利要求的范围均等的内容来划定。
权利要求
1.一种面部识别型驾驶员认证装置，其特征在于，包括 测量驾驶席靠背的角度以及方向盘轴角度的测量部； 拍摄驾驶员的面部，输出所拍摄面部影像的拍摄部；以及 按照考虑测量的靠背以及方向盘轴的角度计算的补偿角度旋转补偿上述的面部影像，将经过补偿的面部影像和上述驾驶员的基准影像进行比较认证驾驶员，并向电子控制单元指示将上述的汽车设置变更为驾驶员已登录设置的辨别部。
2.根据权利要求1所述的面部识别型驾驶员认证装置，其特征在于，上述的辨别部， 利用上述补偿过的面部影像，确认驾驶员是否超过已经设定的临界时间以上持续向前方以外的方向扭头或者闭眼的状态，当驾驶员处于不注意状态时，通过警告音或警告语向驾驶员警告危险。
3.根据权利要求1所述的面部识别型驾驶员认证装置，其特征在于，上述的辨别部， 在没有上述驾驶员登记的设置时，指引车辆设置的登记，当驾驶员在车辆设置的登记过程中通过输入部要求保存室内后视镜、侧后视镜、靠背、导航仪，多媒体装置，等装置中的至少一项的设置时，将要求的上述车辆设置与驾驶员对应保存。
4.根据权利要求1所述的面部识别型驾驶员认证装置，其特征在于，上述的辨别部， 在没有基准的影像时，从上述驾驶员的面部影像中提取出特征矢量，学习驾驶员的面部影像，利用所学习的面部影像生成对应于靠背以及方向盘轴角度的基准影像。
5.根据权利要求1所述的面部识别型驾驶员认证装置，其特征在于，上述的辨别部， 通过仿射变换按照从靠背的角度和方向盘轴角度减去90°的补偿角度,旋转补偿面部影像，转换成更接近于正面拍摄影像的面部影像。
6.根据权利要求1所述的面部识别型驾驶员认证装置，其特征在于，上述的辨别部， 在汽车启动或靠背的角度和方向盘轴角度有变化时，重新计算补偿角度，利用重新计算的补偿角度旋转补偿面部影像。
7.一种利用驾驶员认证装置认证驾驶员的方法，其特征在于，包括 从测量的驾驶席靠背的角度以及方向盘轴的角度计算补偿角度的阶段； 按照上述的补偿角度旋转补偿所拍摄的驾驶员的面部影像，生成上述补偿的面部影像的阶段； 将补偿的面部影像和基准的影像进行比较，认证驾驶员的阶段； 指示汽车电子控制单元将上述的设置变更为驾驶员已登记设置的阶段。
8.根据权利要求7所述的利用驾驶员认证装置认证驾驶员的方法，其特征在于，还包括， 利用上述补偿的面部影像，确认驾驶员是否超出设置的临界时间以上向非前方之外的方向扭头或闭眼睛的阶段； 上述的驾驶员处于不注意状态时，通过警告音或警告语向驾驶员警告危险的阶段。
9.根据权利要求7所述的利用驾驶员认证装置认证驾驶员的方法，其特征在于，上述的指示阶段还包括， 不存在上述驾驶员已登记的设置时，指引驾驶员登记汽车设置的阶段；上述驾驶员在汽车设置的登记过程中要求保存，室内后视镜、侧后视镜、靠背、导航仪、多媒体装置中至少一个的汽车设置时，将请求的汽车设置和上述驾驶员对应保存的阶段。
10.根据权利要求7所述的利用驾驶员认证装置认证驾驶员的方法，其特征在于， 上述计算阶段包括，靠背的角度和方向盘轴角度加在一起的角度中减去90度，计算补偿角度的阶段。
全文摘要
本发明涉及面部识别型驾驶员认证装置及其方法，其特征在于，该装置包括测量驾驶席靠背的角度以及方向盘轴角度的测量部；拍摄驾驶员的面部，输出所拍摄面部影像的拍摄部；按照考虑测量的靠背以及方向盘轴的角度计算的补偿角度旋转补偿上述的面部影像，将经过补偿的面部影像和上述驾驶员的基准影像进行比较认证驾驶员，并向ECU(Electronic Control Unit)指示将上述的汽车设置变更为驾驶员已登录设置的辨别部。
文档编号B60R25/20GK103010159SQ20121034367
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月17日 优先权日2011年9月21日
发明者姜柄准, 李文都, 卞吾星, 郑纯煜 申请人:现代摩比斯株式会社