Park, Su-Birm: Optische Innenraumüberwachung

Titel

Vorwort

Kurzfassung

Abstract

Inhaltsverzeichnis I

Abbildungsverzeichnis IV

Tabellenverzeichnis X

Abkürzungen XII

1 Einleitung 1

1.1 Problemstellung 1

1.2 Zielsetzung der Arbeit 2

1.3 Aufbau der Arbeit 3

2 Aktueller Stand und Tendenzen der Kfz-Innenraumüberwachung 4

2.1 Motivation 5

2.2 Innenraumschutz im Kfz-Innenraum 7

2.2.1 Funk-Innenraumschutz (FIS) 11

2.2.2 Ultraschall-Innenraumschutz (USIS) 11

2.2.3 Tendenzen des Diebstahlschutzes 12

2.3 Präsenzsensorik im Kfz-Innenraum 12

2.3.1 Die Sitzbelegungserkennung 13

2.3.1.1 Dehnungsmeßstreifen (DMS) 13

2.3.1.2 Piezoelektrische Kabel 16

2.3.1.3 Lichtwellenleiter 16

2.3.2 Die Kindersitzerkennung 16

2.3.2.1 Resonatoren 17

2.3.2.2 Transponder 17

2.3.3 Smart-Airbag Systeme 18

2.3.3.1 Smart-Airbag Systeme mittels kapazitiver Messung 19

2.3.3.2 Triangulationssensoren 19

2.3.3.3 Ultraschallsensoren 20

2.3.3.4 Multisensor-Systeme 21

2.3.4 Tendenzen der Sitzbelegungs- und Kindersitzerkennung 23

2.3.4.1 Elektronisch-Optische Bildverarbeitungssysteme 23

2.3.4.2 Adaptive Restraint Technologies von Delphi 24

2.3.4.3 Lichtschnittverfahren 24

2.3.4.4 3D-Kamera 26

2.4 Zusammenfassung 28

3 Technische Realisierungsaspekte einer optischen Kfz-Innenraumüberwachung 30

3.1 Motivation 31

3.2 Kameraposition 32

3.3 Dynamik der Beleuchtung im Fahrzeug 39

3.3.1 Globale Dynamik im Fahrzeug 40

3.3.2 Lokale Dynamik im Fahrzeug 44

3.3.3 Einfluß optischer Filter 50

3.4 Vergleich der CMOS- und CCD-Technologie 53

3.5 CMOS-Kameras 59

3.6 NIR-Bildaufnahme 66

3.7 Kalibration 75

3.8 Zusammenfassung 78

4 Optische Fahrzeugalarmsysteme 80

4.1 Motivation 81

4.2 Pixelorientierte Verarbeitung 83

4.2.1 Referenzbild-Verarbeitung 84

4.2.2 Differenzbild-Verarbeitung 86

4.2.3 Zeitrekursive-Verarbeitung 89

4.2.3.1 Einfache Zeitrekursion 89

4.2.3.2 Erweiterte Zeitrekursion 91

4.2.4 Kalman-Filter 93

4.2.5 Adaptive Schwellwertbestimmung 101

4.2.5.1 Methode nach Otsu 103

4.2.5.2 Iterative Schwellwertbestimmung 106

4.3 Regionenorientierte Bildauswertung 108

4.4 Zusammenfassung 117

5 Optische Präsenzsensorik im Fahrzeug 119

5.1 Motivation 120

5.2 Extraktion der Merkmale 122

5.2.1 Pixelorientierte Verarbeitung zur Extraktion von veränderten Regionen 122

5.2.2 Extraktion symmetrischer Punkte mit dem Symmetrie-Operator 125

5.2.3 Merkmalsextraktion mit der Principal Component Analysis (PCA) 129

5.3 Bestimmung des Belegungszustandes 135

5.3.1 Regionenorientierte Auswertung zur Belegungszustandserkennung 135

5.3.2 Biometrische Klassifikation zur Belegungszustandserkennung 138

5.4 Zusammenfassung 146

6 Zusammenfassung 149

6.1 Ausblick 151

Literaturverzeichnis 154

A Das Verfahren der minimalen Varianz 162

B Principal Component Analysis (PCA) 165

C Die Karhunen-Loève-Transformation (KLT) 168

	Vorwort
		Kurzfassung
		Abstract
		Inhaltsverzeichnis	I
		Abbildungsverzeichnis	IV
		Tabellenverzeichnis	X
		Abkürzungen	XII
1		Einleitung	1
1.1		Problemstellung	1
1.2		Zielsetzung der Arbeit	2
1.3		Aufbau der Arbeit	3
2		Aktueller Stand und Tendenzen der Kfz-Innenraumüberwachung	4
2.1		Motivation	5
2.2		Innenraumschutz im Kfz-Innenraum	7
2.2.1		Funk-Innenraumschutz (FIS)	11
2.2.2		Ultraschall-Innenraumschutz (USIS)	11
2.2.3		Tendenzen des Diebstahlschutzes	12
2.3		Präsenzsensorik im Kfz-Innenraum	12
2.3.1		Die Sitzbelegungserkennung	13
2.3.1.1		Dehnungsmeßstreifen (DMS)	13
2.3.1.2		Piezoelektrische Kabel	16
2.3.1.3		Lichtwellenleiter	16
2.3.2		Die Kindersitzerkennung	16
2.3.2.1		Resonatoren	17
2.3.2.2		Transponder	17
2.3.3		Smart-Airbag Systeme	18
2.3.3.1		Smart-Airbag Systeme mittels kapazitiver Messung	19
2.3.3.2		Triangulationssensoren	19
2.3.3.3		Ultraschallsensoren	20
2.3.3.4		Multisensor-Systeme	21
2.3.4		Tendenzen der Sitzbelegungs- und Kindersitzerkennung	23
2.3.4.1		Elektronisch-Optische Bildverarbeitungssysteme	23
2.3.4.2		Adaptive Restraint Technologies von Delphi	24
2.3.4.3		Lichtschnittverfahren	24
2.3.4.4		3D-Kamera	26
2.4		Zusammenfassung	28
3		Technische Realisierungsaspekte einer optischen Kfz-Innenraumüberwachung	30
3.1		Motivation	31
3.2		Kameraposition	32
3.3		Dynamik der Beleuchtung im Fahrzeug	39
3.3.1		Globale Dynamik im Fahrzeug	40
3.3.2		Lokale Dynamik im Fahrzeug	44
3.3.3		Einfluß optischer Filter	50
3.4		Vergleich der CMOS- und CCD-Technologie	53
3.5		CMOS-Kameras	59
3.6		NIR-Bildaufnahme	66
3.7		Kalibration	75
3.8		Zusammenfassung	78
4		Optische Fahrzeugalarmsysteme	80
4.1		Motivation	81
4.2		Pixelorientierte Verarbeitung	83
4.2.1		Referenzbild-Verarbeitung	84
4.2.2		Differenzbild-Verarbeitung	86
4.2.3		Zeitrekursive-Verarbeitung	89
4.2.3.1		Einfache Zeitrekursion	89
4.2.3.2		Erweiterte Zeitrekursion	91
4.2.4		Kalman-Filter	93
4.2.5		Adaptive Schwellwertbestimmung	101
4.2.5.1		Methode nach Otsu	103
4.2.5.2		Iterative Schwellwertbestimmung	106
4.3		Regionenorientierte Bildauswertung	108
4.4		Zusammenfassung	117
5		Optische Präsenzsensorik im Fahrzeug	119
5.1		Motivation	120
5.2		Extraktion der Merkmale	122
5.2.1		Pixelorientierte Verarbeitung zur Extraktion von veränderten Regionen	122
5.2.2		Extraktion symmetrischer Punkte mit dem Symmetrie-Operator	125
5.2.3		Merkmalsextraktion mit der Principal Component Analysis (PCA)	129
5.3		Bestimmung des Belegungszustandes	135
5.3.1		Regionenorientierte Auswertung zur Belegungszustandserkennung	135
5.3.2		Biometrische Klassifikation zur Belegungszustandserkennung	138
5.4		Zusammenfassung	146
6		Zusammenfassung	149
6.1		Ausblick	151
		Literaturverzeichnis	154
A		Das Verfahren der minimalen Varianz	162
B		Principal Component Analysis (PCA)	165
C		Die Karhunen-Loève-Transformation (KLT)	168