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Title:
IMAGE-BASED DRIVER IDENTIFICATION METHOD FOR USE IN A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/029739
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the image-based identification of the driver in a motor vehicle by recording at least one two-dimensional driver face image by means of a camera, intermediately storing the recorded driver face images and comparing the intermediately stored driver face images with two-dimensional reference images of one possible driver at a time from a plurality of possible drivers of the motor vehicle. The actual recording angle between the camera and the face normal of the driver is determined by a device which is otherwise not used for image-based driver identification and is transmitted to the method for image-based driver identification. Recording of a driver face image is triggered when the actual recording angle reaches a defined set point.

Inventors:
WEIDHAAS STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/009544
Publication Date:
March 23, 2006
Filing Date:
September 06, 2005
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
WEIDHAAS STEFAN (DE)
International Classes:
B60R25/25; B60R25/30; (IPC1-7): G06K9/00; B60R25/00
Domestic Patent References:
WO2002008023A22002-01-31
Foreign References:
US20010019620A12001-09-06
US5729619A1998-03-17
DE19819961A11999-11-11
Attorney, Agent or Firm:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur bildbasierten Fahreridentifikation in einem Kraftfahrzeug durch die Aufnahme mindestens eines zweidimensionalen Fahrergesichtsbilds mit¬ tels einer Kamera, die Zwischenspeicherung aufgenommener Fahrerge sichtsbilder und den Vergleich zwischengespeicherter Fahrergesichtsbilder mit zweidimensionalen Referenzbildern jeweils eines möglichen Fahrers aus einer Vielzahl möglicher Fahrer des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Aufnahmewinkel zwischen der Kamera und der Gesichtsnorma len des Fahrers durch eine ansonsten nicht der bildbasierten Fahreridentifi¬ kation dienende Einrichtung bestimmt und an das Verfahren zur bildbasier¬ ten Fahreridentifikation weitergegeben wird und die Aufnahme eines Fahrergesichtsbilds ausgelöst wird, wenn der aktuelle Aufnahmewinkel einen bestimmten Vorgabewert erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes zum Vergleich mit Referenzbildern herangezogene Fahrergesichtsbild ausschließlich mit Referenzbildern verglichen wird, welche im Wesentlichen den gleichen Aufnahmewinkel wie das Fahrergesichtsbild besitzen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Fahrergesichtsbilder, die zum Vergleich mit Referenzbil¬ dern herangezogen werden, kleiner ist als die Anzahl der zwischengespei¬ cherten Fahrergesichtsbilder.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zwischengespeicherten Fahrergesichtsbilder kleiner ist als die Anzahl der festgelegten Vorgabewerte.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabewerte jeweils mit einer Priorität belegt werden und die Zwischenspeicherung aufgenommener Fahrergesichtsbilder und/oder die Auswahl zwischengespeicherter Fahrergesichtsbilder zum Vergleich mit Re¬ ferenzbildern auf Basis der Prioritäten erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Parameter Anzahl von Vorgabewerten, Vorgabewerte, Priorität der Vorgabewerte, Anzahl zwischengespeicherter Fahrergesichts¬ bilder und Anzahl zum Vergleich herangezogener Fahrergesichtsbilder orien¬ tiert an der Verteilung der Aufnahmewinkel der zur Verfügung stehenden Re¬ ferenzbilder gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Parameter Anzahl von Vorgabewerten, Vorgabewerte, Priorität der Vorgabewerte, Anzahl zwischengespeicherter Fahrergesichts¬ bilder und Anzahl zum Vergleich herangezogener Fahrergesichtsbilder im Verlauf des Verfahrens, insbesondere nach der Aufnahme oder Zwischen speicherung eines Fahrergesichtsbilds, orientiert an der Anzahl und der Ver¬ teilung der Aufnahmewinkel der aufgenommenen oder zwischengespeicher¬ ten Fahrergesichtsbilder angepasst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zum Vergleich herangezogene Fahrergesichtsbilder mit jeweils einem Referenzbild desselben möglichen Fahrers verglichen werden und die Vergleichsergebnisse miteinander verknüpft werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Fahrergesichtsbild aus im Wesentlichen frontalem Aufnahmewin kel aufgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Eintreten eines bestimmten Ereignisses, sofern die zur Verfügung stehenden Fahrergesichtsbilder nicht zur sicheren Fahreridentifikation aus¬ reichen, eine Aufforderung an den Fahrer gegeben wird, durch seine Sitzpo > sition, Kopf und/oder Körperhaltung einen bestimmten Aufnahmewinkel zu bewirken.
Description:
Verfahren zur bildbasierten Fahreridentifikation in einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bildbasierten Fahreridentifikation in einem Kraftfahrzeug durch die Aufnahme mindestens eines zweidimensionalen Fahrerge¬ sichtsbilds mittels einer Kamera, die Zwischenspeicherung aufgenommener Fahrer- gesichtsbilder und den Vergleich zwischengespeicherter Fahrergesichtsbilder mit zweidimensionalen Referenzbildern jeweils eines möglichen Fahrers aus einer Viel¬ zahl möglicher Fahrer des Kraftfahrzeugs.

Die Identifikation von Personen auf Basis einer optischen Gesichtserkennung findet zunehmend Anwendung in Systemen mit Zutritts-/Benutzungsbeschränkung. Als Beispiele sind der Zutritt zu sicherheitskritischen Bereichen in Gebäuden und die Benutzung von Kraftfahrzeugen zu nennen. Zudem sind insbesondere im Kraftfahr¬ zeug-Bereich Konzepte bekannt, gemäß derer Komforteinstellungen für einen be¬ stimmten Fahrer nach dessen mittels Gesichtserkennung erfolgter Identifikation au¬ tomatisch übernommen werden.

Zur bildbasierten Gesichtserkennung einer Zielperson, insbesondere des Fahrers eines Kraftfahrzeugs, ist in jedem Fall durch eine Kamera mindestens ein Bild des Gesichts aufzunehmen. Das Gesichtsbild der Zielperson wird anschließend compu¬ tergestützt mit gespeicherten, typischerweise in einer Datenbank abgelegten, Refe¬ renzbildern verschiedener möglicher Zielpersonen verglichen. Dieser Vergleich kann auf der Basis der reinen Bilddaten oder auf der Basis von aus den Bildern extrahier¬ ten Merkmalen erfolgen. Die Identität der Zielperson wird anschließend aufgrund des beim Vergleich der Bilder bzw. ihrer Merkmale festgestellten Grades der Über¬ einstimmung beurteilt.

Prinzipiell ist es für eine gute Erkennungsleistung von Vorteil, wenn die miteinander verglichenen Bilder in etwa denselben Aufnahmewinkel, d.h. denselben Winkel zwi¬ schen der aufnehmenden Kamera und der Gesichtsnormalen der Zielperson auf¬ weisen. Dem Funktionsprinzip der Mehrzahl bekannter Gesichtserkennungssysteme liegt zudem die Annahme zugrunde, dass die wesentlichen Charakteristika eines Gesichts optisch am besten bei Frontalaufnahmen erfasst werden können. Daher werden in den meisten bekannten Systemen lediglich Frontalaufnahmen als Referenzbilder in einer Datenbank abgelegt. Bei der Aufnahme von Gesichtsbildern der Zielpersonen wird ebenso durch eine entsprechende Platzierung der Kamera und/oder durch eine entsprechende Anweisung an die Zielperson sichergestellt, dass ein im Wesentlichen frontal aufgenommenes Gesichtsbild erzeugt werden kann. Die Platzierung einer Kamera zu diesem Zweck ist jedoch mit hohem techni¬ schen Aufwand verbunden. Die Notwendigkeit zum Befolgen einer Anweisung hin¬ sichtlich der Kopfpositionierung und/oder -ausrichtung durch die Zielperson schränkt den Komfort der Zielperson ein. Insbesondere für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs ist ein solches Verfahren auf Dauer nicht praktikabel.

Verschiedene neuere Verfahren beschäftigen sich mit der Aufgabe, die Gesichtser¬ kennung robust gegenüber voneinander abweichenden Aufnahmewinkeln bei auf¬ genommenem Gesichtsbild und Referenzbild zu machen. Die Gesichtserkennung soll damit insbesondere unabhängig von der Verfügbarkeit eines frontalen Ge- sichtsbilds realisiert werden. Merkmalsbasierte Verfahren zeichnen sich hierbei im Allgemeinen durch eine höhere Robustheit gegenüber rein auf der Auswertung von Bilddaten basierenden Verfahren (z.B. template matching) aus. Jedoch ist auch bei merkmalsbasierten Verfahren beim Vergleich von Bildern mit übereinstimmenden Aufnahmewinkeln, insbesondere beim Vergleich von Frontalaufnahmen, die beste Erkennungsleistung zu erwarten.

Aus der US 6,681 ,032 B2 ist ein Verfahren bekannt, in welchem Gesichtsbilder, die aus einem nicht frontalen Aufnahmewinkel aufgenommen sind, durch eine auf ei¬ nem geometrischen Modell basierende Rechenoperation in ein Frontalbild umge¬ rechnet werden. Der hohe Rechenaufwand für die Transformation, welcher im Kraft- fahrzeug nicht oder nur mit hohen Kosten in vertretbarer Zeit zu bewerkstelligen ist, ist jedoch als wesentlicher Nachteil eines solchen Verfahrens anzusehen. Zudem steht die Qualität einer modellbasierten Transformation eines nicht frontal aufge¬ nommenen Gesichtsbildes der Qualität eines frontal aufgenommenen Bildes auch bei hoher Modellqualität unweigerlich nach.

Generell ist zu Verfahren, welche eine Robustheit gegenüber voneinander abwei¬ chenden Aufnahmewinkeln bei aufgenommenem Gesichtsbild und Referenzbild beabsichtigen, anzumerken, dass eine solche Robustheit notwendigerweise mit der Absenkung der Zuverlässigkeit eines Systems hinsichtlich einer fälschlichen Identifi¬ kation einhergeht. In Anwendungen, in welchen, wie etwa im Kraftfahrzeug, unter Umständen ein dauerhafter und/oder wiederholter Zugriff nicht berechtigter Zielper- sonen auf ein Gesichtserkennungssystem möglich ist, ist eine solche Absenkung der Zuverlässigkeit nicht tolerierbar.

Verfahren, welche aus einer Vielzahl aufgenommener Bilder ein dreidimensionales Modell des Gesichts der Zielperson errechnen, scheiden im Kraftfahrzeug wegen des hohen mit solchen Verfahren verbundenen Rechenaufwands aus. Im Folgenden wird von der Verarbeitung zweidimensionaler Gesichtsbilder einer Zielperson und zweidimensionaler Referenzbilder ausgegangen.

Ein weiterer Ansatz zur Lösung des Problems eines nicht definierten Aufnahmewin¬ kels des aufgenommenen Gesichtsbildes einer Zielperson besteht darin, von einer Zielperson mehrere Gesichtsbilder aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln aufzu- nehmen und/oder in einer Datenbank für jede mögliche Zielperson mehrere Refe¬ renzbilder aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln abzulegen. Der anschließende Vergleich aller möglichen Kombinationen eines Gesichtsbildes mit jeweils einem Referenzbild erhöht die Wahrscheinlichkeit, eine Kombination mit in etwa überein¬ stimmenden Aufnahmewinkeln aufzufinden.

Eine zielgerichtete Auswahl von Kombinationen mit übereinstimendem Aufnahme¬ winkel ist bei solchen Verfahren in der Regel nicht möglich, da der Aufnahmewinkel selbst zumindest für aufgenommene Gesichtsbilder nicht bekannt ist. Durch die zu¬ nehmende kombinatorische Vielfalt steigt der zu leistende Rechenaufwand somit mit zunehmender Anzahl aufgenommener Gesichtbilder bzw. abgelegter Referenzbilder stark an. Für den Einsatz im Kraftfahrzeug sind solche Verfahren deshalb ungeeig¬ net.

Der Rechenaufwand, für die Vergleichsoperationen kann gesenkt werden, wenn in einem Verfahren Mittel zur Erfassung des Aufnahmewinkels zur Verfügung stehen. Die Bestimmung des Aufnahmewinkels aus den aufgenommenen zweidimensiona- len Gesichtsbildern selbst ist jedoch stark fehlerbehaftet und erfordert eigenen Re- chenaufwand. Das Vorsehen einer dedizierten Einrichtung zur Erfassung des in dem Verfahren zur Gesichtserkennung benötigten Aufnahmewinkels ist mit erhebli¬ chem technischem Aufwand verbunden. Beide Lösungsansätze sind somit für den Einsatz im Kraftfahrzeug nur bedingt tauglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein interaktionsarmes und zuverlässiges Verfahren zur Feststellung der Identität des Fahrers eines Kraftfahrzeugs durch Gesichtserken¬ nung zu schaffen, welches ohne das Vorsehen zusätzlicher Einrichtungen und mit geringem Rechenaufwand durchführbar ist.

Gelöst wird die Aufgabe indem der aktuelle Aufnahmewinkel von einer bereits im Kraftfahrzeug vorgesehenen Einrichtung bereitgestellt wird, welche nicht der bildba¬ sierten Fahreridentifikation dient. Der Aufnahmewinkel kann somit ohne das Vorse¬ hen zusätzlicher Einrichtungen als bekannt vorausgesetzt werden.

Ferner wird die Aufgabe gelöst, indem die Aufnahme eines Fahrergesichtsbilds ge¬ nau dann ausgelöst wird, wenn der aktuelle Aufnahmewinkel einen bestimmten Vorgabewert erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Fahrergesichtsbild mit einem im Wesentlichen dem Vorgabewert entsprechenden Aufnahmewinkel aufge¬ nommen wird, zwischengespeichert werden kann und zum Vergleich mit Referenz¬ bildern herangezogen werden kann.

Im einfachsten Fall wird als einziger Vorgabewert ein frontaler Aufnahmewinkel festgelegt, beim Erreichen des frontalen Aufnahmewinkels wird ein Fahrergesichts¬ bild aufgenommen, dieses Fahrergesichtsbild zwischengespeichert und zum Ver¬ gleich mit Referenzbildern herangezogen.

Bevorzugt werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren Fahrergesichtsbilder ausschließlich mit Referenzbildern verglichen, welche im Wesentlichen den gleichen Aufnahmewinkel besitzen. Im oben genannten einfachsten Fall wird das frontal auf¬ genommene Fahrergesichtsbilder somit ausschließlich mit frontal aufgenommenen Referenzbildern verglichen. Durch den Vergleich von Fahrergesichtsbildern und Referenzbildern mit im Wesent¬ lichen gleichem, idealerweise frontalem, Aufnahmewinkel ist eine gute Erkennungs¬ leistung generell sichergestellt. Zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gesichtserkennung bzw. zur Sicherstellung der Durchführbarkeit eines solchen Verfahrens werden die folgenden Ausführungsfor¬ men und Weiterbildungen vorgeschlagen.

Gemäß verschiedener vorteilhafter Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere Vorgabewerte für die Aufnahme von Fahrergesichtsbil¬ dern festgelegt. Je nach Ausführungsform der Erfindung werden im Anschluss dar- an entweder alle oder nur ein Teil der aufgenommenen Fahrergesichtsbilder zwi¬ schengespeichert, anschließend werden wiederum alle oder nur ein Teil der zwi¬ schengespeicherten Fahrergesichtsbilder zum Vergleich mit Referenzbildern heran¬ gezogen.

Da ein erfindungsgemäßes Verfahren möglichst interaktionsarm, d.h. ohne eine Anweisung an den Bediener hinsichtlich dessen Kopfpositionierung oder - ausrichtung, ablaufen soll, kann nicht vorhergesagt werden, ob ein Vorgabewert für den Aufnahmewinkel tatsächlich erreicht wird. Daher kann es sinnvoll sein, zunächst auch Fahrergesichtsbilder mit suboptimalen Aufnahmewinkeln zwischenzuspei- chern, diese jedoch später nicht zum Vergleich mit Referenzbildern heranzuziehen, sofern zu einem späteren Zeitpunkt besser verwertbare, d.h. zur Durchführung des Vergleichs mit Referenzbildern auf einem höheren Zuverlässigkeitsniveau geeigne¬ te, Fahrergesichtsbilder aufgenommen und zwischengespeichert werden konnten. Auf diese Weise kann einerseits Rechenaufwand für unnötige Vergleichsoperatio¬ nen eingespart werden, andererseits bleibt die Möglichkeit erhalten, notfalls eine Gesichtserkennung auf Basis der suboptimalen Fahrergesichtsbilder zu starten.

Um zusätzlich Speicherplatz in einem Zwischenspeicher für zwischengespeicherte Fahrergesichtsbilder einzusparen kann es ebenso sinnvoll sein, eine geringere An¬ zahl von Fahrergesichtsbildern zwischenzuspeichern als Vorgabewerte festgelegt wurden. Als erste Vorgehensweise kann die Zwischenspeicherung oder bereits die Aufnahme von Fahrergesichtsbildern zu suboptimalen Vorgabewerten unterlassen werden, wenn zu einem früheren Zeitpunkt bereits besser verwertbare Fahrerge- Sichtsbilder aufgenommen und zwischengespeichert werden konnten. Zum anderen können bereits zwischengespeicherte suboptimale Fahrergesichtsbilder im Zwi¬ schenspeicher durch besser verwertbare Fahrergesichtsbilder überschrieben oder ersetzt werden.

Schließlich kann eine gegenüber der Anzahl der Vorgabewerte geringere Anzahl zwischengespeicherter Fahrergesichtsbilder daraus resultieren, dass ausgelöst durch ein bestimmtes Ereignis, etwa den Ablauf eines Timers, die Durchführung von Vergleichsoperationen zur Gesichtserkennung begonnen wird, obwohl noch nicht zu jedem Vorgabewert ein Fahrergesichtsbild aufgenommen werden konnte.

Der konkrete Ablauf eines Überschreibens oder Ersetzens von im Zwischenspeicher zwischengespeicherten Fahrergesichtsbildern kann beispielsweise gesteuert wer¬ den, indem Vorgabewerte jeweils mit einer Priorität belegt werden und zwischengespeicherte Fahrergesichtsbilder durch zu einem späteren Zeitpunkt auf¬ genommene Fahrergesichtsbilder ersetzt werden, deren Vorgabewert mit einer hö- heren Priorität belegt ist.

In vergleichbarer Weise kann die Auswahl, welche zwischengespeicherten Fahrer¬ gesichtsbilder zum Vergleich herangezogen werden, prioritätsgesteuert erfolgen. Hierfür können eigene Prioritäten festgelegt oder die Prioritäten für die Zwischen- speicherung aufgenommener Fahrergesichtsbilder verwendet werden.

Die Festlegung der Anzahl von Vorgabewerten, der Vorgabewerte selbst und deren Prioritäten, aber auch die Festlegung der Anzahl zwischengespeicherter Fahrerge¬ sichtsbilder und der Anzahl zum Vergleich herangezogener Fahrergesichtsbilder kann dabei zu Beginn eines Verfahrens erfolgen und/oder im Verlauf des Verfah¬ rens, insbesondere nach der Aufnahme oder der Zwischenspeicherung einzelner Fahrergesichtsbilder an die veränderte Situation angepasst werden.

Durch diese Festlegungen und Anpassungen können nahezu beliebige Verfahrens¬ regeln umgesetzt werden, nach denen die Aufnahme, Zwischenspeicherung und Auswertung von Fahrergesichtsbildern erfolgen soll. Da nicht immer von einer vollständigen Datenbank mit Referenzbildern aller mögli¬ chen Fahrer eines Kraftfahrzeugs aus allen möglichen Aufnahmewinkeln ausgegan¬ gen werden kann, erfolgt die Definition der umzusetzenden Verfahrensregeln zweckmäßigerweise orientiert an der Verteilung der Aufnahmewinkel der zur Verfü- gung stehenden Referenzbilder. Hierzu müssen auch die Aufnahmewinkel der Refe¬ renzbilder bekannt und diesen zugeordnet sein.

In Abhängigkeit von den zugrunde liegenden Verfahrensregeln kann das Heranzie¬ hen mehrerer zwischengespeicherter Fahrergesichtsbilder zum Vergleich mit Refe¬ renzbildern verschiedene Gründe haben.

Zum einen kann die Ursache in einer unvollständigen Datenbank an Referenzbil¬ dern liegen. Beispielsweise kann der Fall vorliegen, dass die Datenbank zwar weder für den Aufnahmewinkel A noch für den Aufnahmewinkel B Referenzbilder aller möglichen Fahrer des Kraftfahrzeugs aufweist, jedoch ist für jeden möglichen Fah¬ rer zumindest ein Referenzbild aus einem der beiden Aufnahmewinkel enthalten. In diesem Fall würden bevorzugt ein Fahrergesichtsbild mit dem Aufnahmewinkel A und ein Fahrergesichtsbild mit dem Aufnahmewinkel B zum Vergleich herangezo¬ gen.

Zum anderen kann es zur Steigerung der Zuverlässigkeit eines erfindungsgemäßen Verfahrens sinnvoll sein, dass mehrere Fahrergesichtsbilder aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln mit jeweils einem Referenzbild desselben möglichen Fahrers ver¬ glichen werden und die Vergleichsergebnisse miteinander verknüpft werden. Eine Verknüpfung kann im einfachsten Fall beispielsweise darin bestehen, das Ver¬ gleichsergebnis mit der größten oder kleinsten Übereinstimmung auszuwählen. Al¬ ternativ kann jede beliebige Form der Verknüpfung, mathematischen Filterung oder statistischen Auswertung (z.B. Bildung des Mittelwerts, Medians) der einzelnen Ver¬ gleichsergebnisse durchgeführt werden.

Einem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die speziell im Kraftfahrzeug gültige An¬ nahme zugrunde, dass eine Zielperson, hier der Fahrer des Kraftfahrzeugs, ihren Kopf innerhalb einer endlichen Zeitspanne zumindest vorübergehend in eine be- stimmte Richtung ausrichtet, welche im Wesentlichen der Fahrtrichtung entspricht. Auch in der Zeit noch vor Fahrtantritt, aber nach dem Einsteigen in das Kraftfahr¬ zeug wird eine Kopfausrichtung in Fahrtrichtung bereits durch die Ausrichtung des Fahrersitzes begünstigt. Ist eine Kamera also so im Kraftfahrzeug angebracht, dass sich bei einer im Wesentlichen in Fahrtrichtung ausgerichteten Gesichtsnormalen des Fahrers ein bestimmter Aufnahmewinkel einstellt, so ist sichergestellt, dass zu einem entsprechend spezifizierten Vorgabewert innerhalb endlicher Zeit ein Fahrer¬ gesichtsbild aufgenommen werden kann. Diese Voraussetzung ist in vielen moder¬ nen Kraftfahrzeugen durch eine zu einer bereits im Kraftfahrzeug vorgesehenen Einrichtung, welche primär nicht der bildbasierten Fahreridentifikation dient, gehöri- ge Kamera erfüllt. Auch das Auftreten sämtlicher Aufnahmewinkel, welche in einer engen Umgebung des bei Kopfausrichtung des Fahrers in Fahrtrichtung bestehen¬ den Aufnahmewinkels liegen, ist durch die natürlichen Kopfbewegungen eines Fah¬ rers mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erwarten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung, der sich hieraus ergibt, besteht darin, dass in der Regel keine Aufforderung an den Fahrer gegeben werden muss, durch seine Sitz¬ position, Kopf- und/oder Körperhaltung einen bestimmten Aufnahmewinkel zu be¬ wirken.

Um in Ausnahmesituationen dennoch eine Identifikation des Fahrers durchführen zu können, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Ablauf einer vorgege- benen Zeitspanne oder beim Eintreten eines bestimmten Ereignisses, sofern noch nicht alle zur Durchführung der Gesichtserkennung auf einem ausreichenden Zuver¬ lässigkeitsniveau erforderlichen Fahrergesichtsbilder zur Verfügung stehen, eine Aufforderung an den Fahrer gegeben, die Fahreridentifikation durch das Einnehmen einer bestimmten Sitzposition, Kopf- und/oder Körperhaltung zu unterstützen. Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung weiter erläutert. Dabei zei¬ gen schematisch

Fig. 1 den Signalfluss zwischen den wesentlichen Verfahrensteilen eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens zur bildbasierten Fahreridentifikation und

Fig. 2 den zeitlichen Ablauf der Aufnahme von Fahrergesichtsbildern gemäß fest¬ gelegter Vorgabewerte für den Aufnahmewinkel.

Im Rahmen des folgenden Ausführungsbeispiels soll der Fahrer eines Kraftfahr¬ zeugs durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur bildbasierten Fahreridentifikation unter einer Vielzahl möglicher Fahrer des Kraftfahrzeugs identifiziert werden. In dem Verfahren werden hierzu mittels einer Kamera zweidimensionale Fahrergesichtsbil¬ der aufgenommen. Alle oder ein Teil der aufgenommenen Fahrergesichtsbilder werden in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert. Alle oder ein Teil der zwi¬ schengespeicherten Fahrergesichtsbilder werden mit zweidimensionalen Referenz¬ bildern jeweils eines möglichen Fahrers verglichen. Jedes zum Vergleich mit Refe- renzbildern herangezogene Fahrergesichtsbild wird ausschließlich mit Referenzbil¬ dern verglichen, welche im Wesentlichen den gleichen Aufnahmewinkel wie das Fahrergesichtsbild besitzen.

Der aktuelle Aufnahmewinkel zwischen der Kamera und der Gesichtsnormalen des Fahrers ist zu jeder Zeit bekannt. Er wird durch eine ansonsten nicht der bildbasier- ten Fahreridentifikation dienende Einrichtung, hier eine auf den Fahrer des Kraft¬ fahrzeugs bezogene Einrichtung zur Aufmerksamkeitserkennung, bestimmt und an das Verfahren zur bildbasierten Fahreridentifikation weitergegeben. Die Einrichtung zur Aufmerksamkeitserkennung ist in dem Kraftfahrzeug, abgesehen von der Wei¬ tergabe des Aufnahmewinkels, funktional entkoppelt von dem Verfahren zur bildba- sierten Fahreridentifikation vorgesehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden weitere Teile der Einrichtung zur Aufmerksamkeitserkennung (z.B. eine Kamera und/oder eine Recheneinheit) zudem für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bildbasierten Fahreridentifikation als gemein¬ same Ressource genutzt. Fig. 1 zeigt schematisch den Signalfluss zwischen den wesentlichen Verfahrenstei¬ len des erfindungsgemäßen Verfahrens zur bildbasierten Fahreridentifikation. In Verfahrensteil 1 wird die zur Verfügung stehende Datenbank 6 mit Referenzbildern hinsichtlich der Verteilung der Aufnahmewinkel der darin enthaltenen Referenzbilder analysiert. Als Ergebnis der Analyse werden verschiedene Verfahrensregeln für die nachfolgende Gesichtserkennung festgelegt. Zur Umsetzung der Verfahrensregeln werden Verfahrensparameter festgelegt und an die anderen Verfahrensteile 2, 3 und 4 übergeben. Die" Übergabe erfolgt durch die Signale 7, 8 und 9. Die Festlegung der Verfahrensparameter kann dabei vom Eintreten äußerer Ereignisse wie etwa dem Ablauf eines Timers abhängen. Solche äußeren Ereignisse sind im Signal 5 enthalten, welches in den Verfahrensteil 1 eingeht.

Wird beispielsweise festgestellt, dass in der Datenbank für jeden möglichen Fahrer ein Frontalbild zur Verfügung steht, werden die Verfahrensregeln und -parameter so festgelegt, dass von einem Fahrer genau ein Frontalbild aufzunehmen ist, dieses Bild zwischenzuspeichern ist und zum Vergleich mit Referenzbildern heranzuziehen ist. Es ergeben sich die einfachen Verfahrensparameter:

Anzahl der Vorgabewerte Nv = 1 , Vorgabewert V1 = 0°, Priorität des Vorgabewerts P(V1) = 1 , Anzahl zwischenzuspeichernder Fahrergesichtsbilder N2= 1 , Anzahl zum Vergleich heranzuziehender Fahrergesichtsbilder Nc = 1 , Verknüpfungsoperation für Vergleichsergebnisse Rc = <keine>.

Wird hingegen festgestellt, dass in der Datenbank 6 nicht von jedem möglichen Fahrer ein frontal aufgenommenes Referenzbild vorliegt, dass jedoch für die übrigen möglichen Fahrer jeweils ein Referenzbild mit dem Aufnahmewinkel +10° vorliegt, könnten die Verfahrensregeln und -parameter so festgelegt werden, dass sowohl aus 0° als auch aus +10° ein Fahrergesichtsbild aufgenommen wird, dass beide zwischengespeichert werden, dass zum Vergleich nur eines von beiden herangezo¬ gen wird, dass bei Verfügbarkeit beider Referenzbilder das Fahrergesichtsbild aus 0° herangezogen wird. Die Verfahrensparameter hierzu könnten beispielsweise lau¬ ten:

Nv = 2, V1 = 0°, V2 = +10°. N2 = 2, N0 = 1 , P(V1) = 1 , P(V2) = 0,5 , Rc = <keine>. Für die obigen beiden Beispiele wird der Durchlauf des Verfahrens im Folgenden im Detail erklärt. Der Durchlauf für kompliziertere Verfahrensregeln ergibt sich sinnge¬ mäß. Kompliziertere Verfahrensregeln, welche sich ebenfalls durch die Festlegung von Verfahrensparametern und deren Anpassung im Laufe des Verfahrens umset- zen lässt, könnte lauten: -

Für jeden möglichen Fahrer: { falls Referenzbild 0° verfügbar: { vergleiche Fahrergesichtsbild 0° mit Referenzbild 0°; übergebe Vergleichsergebnis an Identitätsfeststellung; } sonst: { falls Referenzbild -10° UND +10° verfügbar: { vergleiche Fahrergesichtsbild -10° mit Referenzbild -10°; vergleiche Fahrergesichtsbild +10° mit Referenzbild +10°; übergebe Mittelwert der Vergleichsergebnisse an Identitäts- feststellung; } sonst: { falls Timer abgelaufen: { vergleiche Fahrergesichtsbild mit höchster Priorität, zu welchem ein Referenzbild mit gleichem Aufnahmewin¬ kel verfügbar ist, mit diesem Referenzbild; übergebe Vergleichsergebnis an Identitätsfeststellung; } } } In Verfahrensteil 2 gemäß Fig. 1 erfolgt die Überwachung des von der Einrichtung zur Aufmerksamkeitserkennung weitergegebenen Aufnahmewinkels 10 und die Aufnahme der durch die Festlegung der Verfahrensparameter 7, insbesondere der Vorgabewerte, „angeforderten" Fahrergesichtsbilder.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Ablauf der Aufnahme von Fahrergesichtsbildern gemäß festgelegter Vorgabewerte für den Aufnahmewinkel. Die Kurve 101 zeigt exempla¬ risch einen Zeitverlauf des an das Verfahren zur bildbasierten Fahreridentifikation weitergegeben Aufnahmewinkels. Gemäß dem ersten oben genannten Beispiel (Nv=1 ) wird nur bei 0° ein Fahrergesichtsbild aufgenommen. Der Zeitpunkt 102 kennzeichnet den Zeitpunkt, in welchem die Aufnahme erfolgt. Gemäß dem zweiten oben genannten Beispiel (Nv=2) wird sowohl im Zeitpunkt 102 bei 0° als auch be¬ reits zuvor im Zeitpunkt 103 bei +10° je ein Fahrergesichtsbild aufgenommen.

Im Verfahrensteil 2 aufgenommene Fahrergesichtsbilder werden an den Verfah- rensteil 3 übergeben (Signal 11). Sind noch nicht alle „angeforderten" Fahrerge¬ sichtsbilder aufgenommen, so bleibt der Verfahrensteil 2 weiterhin aktiv.

In Verfahrensteil 3 werden aufgenommene Fahrergesichtsbilder entsprechend den empfangenen Verfahrensparametern 8 zwischengespeichert. In obigem Beispiel wird im Verfahrensteil 3 das einzige aufgenommene Fahrergesichtsbild zwischen- gespeichert (Nz = 1). Im zweiten Beispiel werden beide aufgenommenen Fahrerge¬ sichtsbilder zwischengespeichert (Nz= 2).

In anderen Fällen kann es vorkommen, dass einzelne empfangene Fahrergesichts¬ bilder 11 gemäß den Verfahrensregeln und Verfahrensparametern 8 nicht zwi¬ schengespeichert werden. Eine entsprechende Verfahrensregel könnte etwa lauten: „Aufnahme von Fahrergesichtsbildern zu 4 Vorgabewerten, Zwischenspeicherung desjenigen Fahrergesichtsbildes mit der höchsten Priorität aller bisher aufgenom¬ menen Fahrergesichtsbilder." In den meisten Fällen können entsprechende Verfah¬ rensregeln jedoch effizienter durch eine im Folgenden beschriebene Anpassung der Verfahrensparameter in Abhängigkeit von bereits erfolgten Aufnahmen und Zwi- schenspeicherungen umgesetzt werden. Die Aufnahme oder die Zwischenspeicherung von Fahrergesichtsbildern zu be¬ stimmten Vorgabewerten wird hierzu dem Verfahrensteil 1 mitgeteilt. Gemäß Fig. 1 erfolgt eine Mitteilung der Zwischenspeicherung über das Signal 12. Daraufhin wer¬ den im Verfahrensteil 1 die Verfahrensparameter und -regeln in Abhängigkeit von den bereits zwischengespeicherten Fahrergesichtsbildern angepasst. Beispielswei¬ se können durch die Anpassung im einfachsten Fall die Vorgabewerte zu bereits aufgenommenen oder zwischengespeicherten Fahrergesichtsbildern entfallen. Häu¬ fig können auch Vorgabewerte, welche gegenüber den Vorgabewerten bereits auf¬ genommener oder zwischengespeicherter Fahrergesichtsbilder mit niedrigerer Prio- rität belegt sind, entfernt werden. Im Fall komplizierterer Verknüpfungen, können ganze Teilregeln und somit ebenfalls mehrere Vorgabewerte wegfallen bzw. die Vergabe von Prioritäten für Vorgabewerte obsolet werden.

Über das Signal 13 gemäß Fig. 1 werden die zwischengespeicherten Fahrerge¬ sichtsbilder dem Verfahrensteil 4 zur Verfügung gestellt. Hier erfolgt der Vergleich mit den Referenzbildern aus der Datenbank 6. Gemäß den Verfahrensparametern 9 wird gegebenenfalls nur ein Teil der zwischengespeicherten Fahrergesichtsbilder zum Vergleich herangezogen.

Im ersten obigen Beispiel wird das einzige zwischengespeicherte Fahrergesichtsbil¬ der zum Vergleich herangezogen. Im zweiten Beispiel wird für jeden möglichen Fah- rer ebenfalls nur ein zwischengespeichertes Fahrergesichtsbild zum Vergleich he¬ rangezogen. Jedoch wird gemäß den Prioritäten der zu den Fahrergesichtsbildern gehörigen Vorgabewerte entschieden, welches Fahrergesichtsbild bevorzugt ver¬ wendet wird. Im Beispiel gilt: P(V1) > P(V2). Dementsprechend wird bei Verfügbar¬ keit von Referenzbildern zu V1 und V2 das Fahrergesichtsbild zu V1 verwendet.

Bei der Umsetzung komplizierterer Verfahrensregeln werden mehrere Fahrerge¬ sichtsbilder mit jeweils passenden Referenzbildern desselben möglichen Fahrers verglichen. Die einzelnen Vergleichsergebnisse werden anschließend beispielswei¬ se durch eine Mittelwertsbildung verknüpft (vgl.: keine Verknüpfungsoperation in den ersten beiden Beispielen). Die Identität des Fahrers wird anschließend ebenfalls noch im Verfahrensteil 4 in an sich bekannter Weise aus den Vergleichsergebnissen bzw. deren Verknüpfungen, welche jeweils ein Maß für die Übereinstimmung der zum Vergleich herangezoge¬ nen Fahrergesichtsbilder mit den zum Vergleich herangezogenen Referenzbildern möglicher Fahrer des Kraftfahrzeugs darstellen, ermittelt und als Signal 14 ausge¬ geben.

Die obigen Ausführung beziehen sich auf die Berücksichtigung eines einzigen Auf¬ nahmewinkels. In der Praxis wird dies insbesondere der Verdrehwinkel zwischen der Gesichtsnormalen des Fahrers und der Kamera um die Hochachse sein. Die angestellten Überlegungen lassen sich jedoch in analoger Weise auf die zusätzliche Berücksichtigung zumindest eines weiteren Raumwinkels erweitern.