支持多种功能的基于成像装置的乘坐者监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种用于监控封闭环境中的乘坐者的监控系统。本发明更具体地涉及一种基于至少一个成像装置的用于机动车辆的乘坐者监控系统。在优选的应用中，本发明涉及一种车辆内部成像装置，其执行包括安全性、驾驶员辅助、舒适性和乘坐者状态的许多组合功能。利用成像装置进行生命体征(心率、呼吸频率和血氧饱和度)的非接触式测量。
【背景技术】
[0002]嵌入机动车辆的现有乘坐者监控系统主要专注于通过座椅就座传感器的占用检测功能。这些监控系统通常包括安装在座椅中的某种座椅占用检测器，用于检测座椅是否被占用。这些系统不能一致地区分乘坐者与物体。
[0003]同时，在汽车内出现了一些用于驾驶员状态评估的系统:这些系统利用远程2D摄像机或接触式光学体积描记术，或试图经由转向角度或车道保持测量驾驶员表现。
[0004]像可通过考虑来自驾驶员状态和行为的输入而增强的应急制动、车道保持和电子呼叫系统一样，对人选择性座椅占用检测和通常对驾驶员的状态监控和尤其地对驾驶员的生命体征监控的需求随着先进驾驶员辅助的渗透而增加。在国际专利申请WO 2013/020648Al中公开了对于该需求的一种解决方案。该文件公开了成像光学体积描记术(iPPG)的使用，其中，成像传感器用于测量由皮肤中的血容量变化引起的反射率变化，以便监控一个或多个车辆乘坐者的生命体征。
[0005]公开的装置能利用皮肤的暴露区域(典型地头部)上的非接触式成像光学体积描记器测量生命体征(心率、呼吸频率和氧饱和度)。这优于涉及其中驾驶员需要佩戴电极或将双手放在方向盘上的某些位置的接触式方法(ECG、EEG)的替代性方法。由于在这里多个电极需要集成到汽车座椅中(对每种汽车座椅类型不同的成本、复杂性)并且潜在地更可靠，所以电容测量的ECG(cECG)同样是优选的(cECG对服装厚度和类型、电极放置、运动伪影、出汗敏感)。
[0006]然而，iPPG装置的一个缺点在于如下事实，S卩，测量原理要求皮肤的暴露区域的成像。因此，在非暴露皮肤通过检测器可见的位置不可能有通过iPPG的监控。这例如对于小的儿童可能是这样的，所述儿童被绑在辅助儿童座椅，并且所述儿童例如被毛毯等所覆盖。因此，iPPG系统不能可靠地检测有意或无意地留在汽车中的睡觉的儿童或婴儿。
[0007]技术问题
[0008]因此，本发明的目的是提供一种改进的乘坐者监控系统。该目的通过如权利要求1所述的发明实现。
[0009]发明的总体描述
[0010]一种机动车辆乘坐者监控装置包括至少一个优选地近红外的例如可见或红外光的电磁辐射源，所述电磁辐射源用于生成电磁辐射，并用于将所述电磁辐射以投射图案投射到所述机动车辆的内部箱室内的感兴趣区域中。至少一个成像装置用于检测所述投射图案的反射辐射，所述散射辐射从位于所述感兴趣区域内的一个或多个物体被反射或散射(镜面反射或漫反射)。根据本发明，检测单元操作性地耦合至至少一个成像装置，所述检测单元包括用于评估所述反射辐射随时间的强度或幅度的强度评估模块。
[0011]通过监控反射光的强度或振幅，能够检测反射光的振幅或强度的细微变化，并相应地检测成像装置与散射或反射物体之间的距离变化。乘坐者监控系统从而能够检测乘坐者、例如乘坐者的胸部的呼吸运动。与iPPG相比，呼吸运动不要求暴露皮肤的可见性，所以该检测能对乘坐者服装或者对覆盖幼儿的毛毯进行。本发明的乘坐者监控系统从而使得有些生命体征和从而乘坐者的存在的可靠检测成为可能。
[0012]应指出的是，上述测量原理尤其地通过有源点光源照明实现，所述有源点光源照明导致与到摄像机的距离的平方成反比的径向强度分布。因此，所述投射图案优选地包括一个或多个辐射斑。
[0013]在本发明的可能的实施例中，电磁辐射源包括构造成用于将投射图案投射至所述感兴趣区域内的多个限定位置的可控制的投射单元。检测单元于是操作性地耦合至所述可控制的投射单元，并构造成用于控制投射图案的位置和用于评估来自所述多个限定位置的所述反射辐射随时间的强度或幅度。这样的解决方案增强监控装置的灵活性，并使得乘坐者能够监控车辆箱室内的不同位置。
[0014]根据本发明的乘坐者监控系统可构造成用于利用不同检测方法的组合监控。例如在一个优选的实施例中，检测单元还构造成用于基于反射辐射执行成像光学体积描记术(iPPG)。替代性地或另外地，成像装置可构造成用于记录感兴趣区域的情景图像，在这种情况下，所述检测单元还构造成用于所记录的情景图像中的光学图像识别。通过将物理测量(例如，检查眼睑闭合、头部运动和面部表情)与生理测量(心率和心率变异性、呼吸频率)结合导致用于评估睡意的更强的装置。
[0015]机动车辆乘坐者监控装置可附加地设置有用于补偿变化的环境光状况的影响的光补偿装置和/或用于补偿感兴趣区域内的物体运动的影响的运动补偿装置。
[0016]应意识到的是，本发明还涉及一种机动车辆，所述机动车辆包括至少一个如上所述的机动车辆乘坐者监控装置。在这样的机动车辆中，感兴趣区域优选地包括车辆箱室的前排座椅区域和/或后排座椅区域。
[0017]所述乘坐者监控装置的输出信号可用于以下各项的一项或多项:健全的乘坐者检测(同时判别物体)、座椅安全带提醒功能、针对气囊的座椅分类、儿童遗留检测、驾驶员辅助系统的优化、空调优化和自动应急呼叫支持功能。
[0018]例如，建议使用包括多种功能的2D内部成像装置，诸如:
[0019]a.安全功能:
[0020].困倦、睡意检测
[0021]?座椅安全带提醒
[0022].无人看管的儿童的检测/体温过高
[0023].针对气囊和座椅安全带的乘客座椅分类
[0024].酒精和药物检测
[0025].分心驾驶员检测
[0026].心脏病发作检测
[0027]?用户区分系统(UDS)
[0028].用于老年人的座椅安全带提前张力释放
[0029].允许的驾驶员、驾驶初学者乘客检测
[0030]b.先进驾驶员辅助系统支持
[0031].车道偏离、自动制动与停止和起动功能的支持
[0032]c.舒适功能
[0033].车辆设置定制
[0034].空调优化
[0035].头枕高度调整
[0036].后视和侧视镜调整
[0037].适应性座椅位置和安全带高度调整
[0038].适应性平视显示
[0039].姿势识别
[0040].入侵物检测
[0041]?视频会议
[0042]d.乘坐者状态检测(非安全功能)
[0043].情绪检测
[0044].健康检查与健康史
[0045].自动应急呼叫支持
[0046]此外，驾驶员和其余乘坐者的生命体征由成像装置利用非接触式成像光学体积描记术测量。为此，成像装置包括红外照明，使得其独立于照明状况并且尤其在晚上工作。
【附图说明】
[0047]本发明的另外的细节和优点将从以下参考附图的多个非限制性实施例的详细描述显现，其中:
[0048]图1是乘坐者监控系统的部件的示意图；
[0049]图2是总结为汽车内部成像装置所包括的功能的图表；
[0050]图3是汽车内部成像装置的可能位置的示意图。
【具体实施方式】
[0051]图1示出了乘坐者监控装置10的部件的示意图。照明源12将有源点照明发射到感兴趣区域14中，在所述感兴趣区域14的位置，光例如在乘坐者的胸部上被反射。发射光16被成像装置18检测到。检测单元20操作性地耦合至成像装置18和照明源12。检测单元20包括用于评估所述反射辐射随时间的强度或幅度的强度评估模块。
[0052]通过监控反射光的强度或振幅，能够检测反射光16的振幅或强度的细微变化，并相应地检测成像装置18与散射或反射物体之间的距离变化。乘坐者监控系统10从而能够检测乘坐者、例如乘坐者的胸部的呼吸运动。
[0053]应指出的是，照明源12和成像装置18可集成在车辆中的不同位置。在图1的优选实施例中，照明源12、成像装置18和检测单元布置在公共壳体22中。
[0054]乘坐者监控装置10中的一个或多个乘坐者监控装置可安装在汽车内部内并检查乘坐者(驾驶员、前排乘客、后排乘客)，以执行包括或支持安全性、先进驾驶员辅助、舒适性和乘坐者状态监控功能的许多有用功能。
[0055]成像装置能利用皮肤的暴露区域(典型地头部)上的非接触式成像光学体积描记器或通过测量反射光(典型地胸部区域)的振幅的细微变化来测量生命体征(心率、呼吸频率、氧饱和度)。后一测量原理尤其地通过有源点光源照明实现，所述有源点光源照明导致与到摄像机的距离的平方成反比的径向强度分布。这优于涉及其中驾驶员需要佩戴电极或将双手放在方向盘上的某些位置的接触式方法(ECG、EEG)的替代性方法。由于在这里多个电极需要集成到汽车座椅中(对每种汽车座椅类型，成本、复杂性不同)并且潜在地更可靠(cECG对服装厚度和类型、电极放置、运动伪影、出汗敏感)，所以电容性地测量的ECG(cECG)同样是优选的。
[0056]还已研究非接触式EEG方法。测量生理信