| Optical vehicle compartment surveillance |
Schlüsselwörter:
Bildverarbeitung, Innenraumüberwachung, Innenraumschutz, Sitzbelegungserkennung, Kindersitzerkennung, Out-of-Position Erkennung, CMOS-Kamera
Image processing, compartment protection, occupant detection, child restraint detection, out-of-position detection, CMOS camera
Sachgruppe der DNBAbstract
The optical monitoring of the automobile passenger interior
compartment is concerned with applications based on optical
coverage and image processing in order to provide various
functionalities. The emphases of this thesis are optical occupant
state recognition and optical interior protection.
The interior protection is an integral part of the car alarm
system and must be able to detect unauthorized entry. A
significant judgement criterion apart from the high detection rate
of penetrating objects is a low false alarm rate, which should be
achieved using a high spatial resolution of an optical system.
Additionally the power dissipation of car alarm systems must be
extremely low. This can be obtained when employing modern CMOS
image sensors.
The task of occupant state recognition arose from the unresolved
problem of rear facing infant seat detection and Out-of-Position
detection. Tragic accidents involving rear facing infant seats
placed in the passenger seat have exemplified the necessity for
the detection of infant seats and other critical situations.
Optical occupant state recognition encompasses seat occupancy,
infant seat detection, and Out-of-Position detection, which up
until now have been realized separately - if at all. The critical
requirements of this application are adaptability to strongly
varying environmental conditions and fast response time.
Optical systems for use in passenger compartment monitoring have
not yet been the subject of extensive research.
By employing cameras based on CMOS image sensors the optical
stimuli within the vehicle are measured. In order to enable
several applications with one system, the position of the
camera(s) and the optical influences at this position are
examined.
In the case of the optical interior protection, algorithms have to
be developed enabling the detection of the penetration of objects.
Due to the restriction of low power dissipation, these algorithms
should not be too complex. The integration of on-chip
preprocessing and other electronic features can be combined to
make CMOS image sensors power efficient.
For optical occupant state recognition concepts with a low cost of
computation have to be developed, which are also capable of
working in conjunction with the interior monitoring. Thus a high
frame rate has to be obtained with these systems. In addition
algorithms are necessary that can determine the status of each
respective seat. Since the optical occupancy state recognition is
a security-sensitive application, additional algorithms are
examined that detect very accurately (up to object recognition)
the occupation state of the vehicle.
Die optische Kfz-Innenraumüberwachung befaßt sich mit Anwendungen,
die auf Basis der optischen Erfassung und Auswertung,
unterschiedliche Funktionen zur Verfügung stellen. Die
Schwerpunkte dieser Arbeit sind die optische
Belegungszustandserkennung und der optische Innenraumschutz.
Der Innenraumschutz ist ein Bestandteil des Fahrzeugalarmsystems
und hat die Aufgabe unerlaubtes Eindringen in den Innenraum zu
erkennen. Ein sehr wichtiges Kriterium neben der hohen
Erkennungsrate von eindringenden Objekten ist eine niedrige
Fehlalarmrate, die über die hohe Ortsauflösung eines optischen
Systeme erzielt werden soll. Zusätzlich muß der Energieverbrauch
eines Fahrzeugalarmsystemen extrem niedrig gering sein. Dies soll
durch den Einsatz moderner CMOS-Bildsensoren erreicht werden.
Die Aufgabe der Belegungszustandserkennung ist aus dem bisher
ungelösten Problem der Kindersitzerkennung und der Out-Of-Position
Erkennung entstanden. Tragische Unfälle mit rückwärts gerichteten
Kindersitzen auf Beifahrersitz mit Beifahrer-Airbag, haben die
Notwendigkeit der Kindersitzerkennung und der Erkennung
zusätzlicher kritischer Situationen verdeutlicht. Unter der
optischen Belegungszustandserkennung werden die Systeme
Sitzbelegungs-, Kindersitz- und Out-of-Position Erkennung,
die bislang - wenn überhaupt - getrennt realisiert wurden,
zusammengefaßt. Bei dieser Anwendung sind die stark variablen
Verhältnisse während der Fahrt und die extrem kurzen
Antwortzeiten, die gefordert werden, die schwierigsten
Anforderungen.
Systeme, die eine optische Innenraumüberwachung darstellen, wurden
bislang weder in der Forschung noch in der Entwicklung intensiv
behandelt.
Mit Hilfe von Kameras, die unterschiedliche CMOS-Bildsensoren
einsetzen, werden die optischen Einflüsse im Fahrzeug untersucht.
Unter dem Aspekt mehrere Anwendungen mit einem System zu
ermöglichen, wird eine Position der Kamera(s) und der sich daraus
ergebenden optischen Einflüsse untersucht.
Im Fall des optischen Innenraumschutzes sollen Algorithmen
entwickelt werden, die das Eindringen von Objekten in das Fahrzeug
erkennen können. Aufgrund des niedrigen Energieverbrauchs, dürfen
diese Algorithmen nicht zu komplex und somit nicht rechenaufwendig
sein. Die Integration einer Vorverarbeitung in den Bildsensor und
schaltungstechnische Maßnahmen bietet sich bei der
CMOS-Bildsensorik zur Energieeinsparung an.
Für die optische Belegungszustandserkennung werden Konzepte
entwickelt, die bei niedrigen Rechenaufwand eine kombinierte
Verarbeitung mit dem Innenraumschutz ermöglichen soll. Hierdurch
soll eine hohe Bildwiederholrate erzielt werden, die bei diesen
Systemen unabdingbar ist. Dazu sind Algorithmen erforderlich, die
den Zustand auf dem jeweiligen Sitz sehr schnell bestimmen können.
Da die optische Belegungszustandserkennung sicherheitskritisch
ist, werden auch Algorithmen untersucht, die eine sehr genaue
Bestimmung, bis hin zur Objekterkennung, ermöglichen.
| Betreuer | Hosticka, B. J.; Prof. Ph.D. |
| Gutachter | Hosticka, B. J.; Prof. Ph.D. |
| Gutachter | Timmermann, D.; Prof. Dr.-Ing. |
| Upload: | 2000-12-22 |
| URL of Theses: | http://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-5059/inhalt.htm |