图像传感器与目标区域之间的距离确定制造技术

一种用于确定图像传感器与交通工具驾驶员的目标区域之间的距离D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像传感器与目标区域之间的距离确定
专利

[0001]本专利技术涉及确定单个图像传感器与目标区域之间的距离，特别是涉及在眼睛跟踪系统中确定单个图像传感器与目标区域之间的距离。
[0002]专利技术背景
[0003]传统上，在交通工具监测系统(诸如交通工具乘员识别装置或眼睛跟踪系统)中，确定传感器设备到交通工具乘员的距离的技术集中于识别交通工具乘员的身体部位(例如驾驶员的头部或面部)的位置。
[0004]在大多数头部或眼睛跟踪系统中，用户的面部用具有可见光谱之外的中心波长的光源照亮，并且面部的图像通过一个或几个成像传感器获取。在两个图像传感器(“立体成像”)的情况下，可以通过三角测量来确定到面部的距离。然而，在只有一个相机的系统中，确定到面部的距离可能很困难。
[0005]一种方法是(在图像中)测量瞳孔间距离或其他类似参数，并基于参数的预期值估计距离。这种距离确定方法的一个主要问题是由于被测参数的自然分布导致估计的不确定性，导致距离估计误差约为10％。选择不同的参数，诸如虹膜大小或角膜曲率，可以使测量值的不确定性最小化，但一旦驾驶员的眼睛例如由于戴眼镜而被遮盖，测量这些特征就会受到光线折射的影响，并且变得不可靠。
[0006]因此，需要改进驾驶员的面部与单个图像传感器之间的距离确定。
[0007]本专利技术的一般公开
[0008]本专利技术的目的是克服上述问题，并提供一种可行的方式来令人满意地确定单个图像传感器与交通工具中的目标区域之间的距离。
[0009]根据本专利技术的第一方面，通过一种用于确定图像传感器与交通工具驾驶员的目标区域之间的距离D
传感器
的方法来实现该目标和其他目标，该方法包括：以已知几何关系相对于图像传感器布置点光源，使得交通工具的方向盘至少偶尔在目标区域中投射阴影；基于包括阴影的目标区域的由图像传感器获取的图像和光源与方向盘之间的几何关系(例如，距离)来确定光源与目标区域之间的距离D
光源
；以及基于距离D
光源
和在光源与图像传感器之间的几何关系确定距离D
传感器
。
[0010]根据本专利技术的第二方面，通过一种用于确定图像传感器和交通工具驾驶员的目标区域之间的距离D
传感器
的装置来实现该目标和其他目标，该装置包括：点光源，该点光源以已知几何关系相对于图像传感器进行布置，并且被布置成使得交通工具的方向盘至少偶尔在目标区域中投射阴影；处理电路，该处理电路被配置为基于包括阴影的目标区域的由图像传感器获取的图像以及光源与方向盘之间的几何关系来确定光源与目标区域之间的距离D
光源
，并基于距离D
光源
以及光源与图像传感器之间的几何关系来确定距离D
传感器
。
[0011]本专利技术基于以下现实：位于光源和目标区域之间的方向盘将投射阴影，如果已知1)光源与方向盘之间的几何关系以及2)光源与图像传感器之间的几何关系，则该阴影又可以被使用来确定光源与目标区域之间的距离。
[0012]通过这种方法，可以仅使用单独的一个图像传感器来提供对到目标区域的距离的
可靠确定。
[0013]在原理上，光源与方向盘之间的已知几何关系(例如距离)使得可以基于阴影的位置和/或大小确定光源与目标区域之间的第一距离，而光源与图像传感器之间的已知几何关系使得可以将该第一距离转换为所需的距离D
传感器
。(当然，第一距离的显式计算可能不是必需的。)
[0014]注意，为了说明的目的，在以下描述中光源与方向盘之间的“已知几何关系”被称为“距离”。在很多情况下，这也是一个正确的描述。然而，在某些情况下，这是一种简化，因为方向盘可能与目标区域(例如面部)不在同一平面上，且也没有单一的“距离”。在这种情况下，几何关系可能比标量距离更复杂。
[0015]在一些实施例中，可以通过在图像中检测方向盘的特定部分的阴影的宽度并按照d
×
R/r计算距离D
光源
来确定距离D
光源
，其中d是光源与方向盘之间的距离，r是该部分的已知宽度，以及R是检测到的宽度。
[0016]在其他实施例中，可以通过在图像中检测方向盘的特定轮廓的阴影的位置P并按照d
×
P/p计算距离D
光源
来确定距离D
光源
，其中d是光源与方向盘之间的距离，p是该轮廓相对于光源的光轴的位置，以及P是检测到的位置，其中位置p和检测到的位置P二者都是相对于光源的光轴而确定的。
[0017]具有环和辐条的方向盘的典型设计及其在驾驶过程中的旋转运动使其高度适合于本专利技术的目的。
[0018]该部分或轮廓可以是方向盘的辐条的一部分。使用辐条的一个优点是方向盘通常不能侧向调节。因此，径向延伸的辐条的水平分量将不受方向盘向上/向下调整的影响。
[0019]方向盘与图像传感器之间的距离可以是预先已知的，或者在适当的校准过程中被确定。例如，方向盘可以设置有具有已知间隔的反射标记，使得可以根据用图像传感器获取的图像检测图像传感器与方向盘之间的距离。可选地，基于在由所述图像传感器获取的图像中识别的几何参数的值以及基于相同几何参数在已知距离处的预先识别值来确定图像传感器与方向盘之间的距离。
[0020]在一些实施例中，想要知道方向盘的几何结构(例如，辐条的宽度)以便于距离的确定。例如，可以从与交通工具的方向盘有关的CAD信息中知道这种几何结构。可选地，在这种信息不可获得的情况下，可以根据由图像传感器获取的图像并基于图像传感器和方向盘之间的已知距离来确定方向盘的几何结构。
[0021]在一些实施例中，检测方向盘的角位置以便于距离的确定。如果已知方向盘的几何结构及其角位置，则已知辐条侧面的角度，这有助于识别辐条阴影。此外，辐条的位置是已知的，因此能够获取方向盘的图像并不重要。这允许图像传感器无法“看到”方向盘的实现方式。
[0022]可选地，在一些实施例中，阴影图案、方向盘的几何结构、方向盘与图像传感器之间的距离或方向盘的角位置可以通过将测量值(例如，在所获取的图像中识别的几何参数)作为随时间的函数的适当输出提供给人工神经网络来确定，该人工神经网络根据方向盘的几何尺寸和位置的变化进行训练。
[0023]附图简述
[0024]参照示出了本专利技术的当前优选的实施例的附图，将更详细地描述本专利技术。
[0025]图1是根据本专利技术实施例的眼睛跟踪系统的示意图。
[0026]图2a是图1中眼睛跟踪系统的侧视图。
[0027]图2b是图2a中几何关系的示意图。
[0028]图3a是图1中眼睛跟踪系统的另一个示意图。
[0029]图3b是图3a中几何关系的示意图。
[0030]图4是根据本专利技术实施例的方法的流程图。
[0031]优选实施例的详细描述
[0032]在下面的详细描述中，将描述本专利技术的一些实施例。然而，要理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定图像传感器与交通工具的驾驶员的目标区域之间的距离D
传感器
的方法，包括：以已知几何关系相对于所述图像传感器布置点光源，使得所述交通工具的方向盘至少偶尔在所述目标区域中投射阴影；基于包括所述阴影的所述目标区域的由所述图像传感器获取的图像以及所述点光源与所述方向盘之间的几何关系，确定所述点光源与所述目标区域之间的距离D
光源
；以及基于所述距离D
光源
以及在所述点光源与所述图像传感器之间的所述已知几何关系，确定所述距离D
传感器
，其中，所述距离D
光源
通过以下项确定：在所述图像中检测所述方向盘的特定部分的阴影的宽度(R)，以及按照D
光源
＝d
×
R/r计算距离D
光源
，其中，d是所述点光源与所述方向盘之间的已知距离，r是所述部分的已知宽度，以及R是所检测到的宽度，或者，所述距离D
光源
通过以下项确定：在所述图像中检测所述方向盘的一部分的特定轮廓的阴影的位置P，以及按照D
光源
＝d
×
P/p计算所述距离D
光源
，其中，d是所述点光源与所述方向盘之间的已知距离，p是所述轮廓的已知位置，以及P是检测到的位置，其中，所述位置p和所述检测到的位置P都是相对于所述点光源的光轴确定的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部分是所述方向盘的轮辋或辐条。3.根据权利要求中的一项所述的方法，还包括：确定所述图像传感器与所述方向盘之间的距离，以及基于所述图像传感器与所述方向盘之间的所述距离以及所述点光源与所述图像传感器之间的所述已知关系，确定所述点光源与所述方向盘之间的距离d。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述图像传感器与所述方向盘之间的距离是基于在由所述图像传感器获取的图像中识别的几何参数的值和所述几何参数在已知距离处的预先识别值确定的。5.根据权利要求3所述的方法，其中，基于由所述图像传感器获...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯，
申请(专利权)人：斯玛特艾公司，
类型：发明
国别省市：