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Dokumentenidentifikation DE10030813B4 12.02.2004
Titel Aufmerksamkeitssteuerung für Bediener einer technischen Einrichtung
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Hahn, Stefan, Dipl.-Inform., 89075 Ulm, DE
DE-Anmeldedatum 23.06.2000
DE-Aktenzeichen 10030813
Offenlegungstag 10.01.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.02.2004
Addition 10161262.1
IPC-Hauptklasse G08B 5/00
IPC-Nebenklasse G09G 5/00   B60K 35/00   B60Q 9/00   G02B 27/01   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 14.

Zur Steigerung von Sicherheit und Bedienkomfort kommen mittlerweile bei technischen Einrichtungen immer mehr die Umgebung überwachende Sensoren zum Einsatz. Durch die rasante Entwicklung in der Prozessortechnik und bei der Miniaturisierung von integrierten Bauteilen sind mittlerweile auch Kameras zu erschwinglichen Kosten verfügbar.

Aus diesen Gründen finden auch in Kraftfahrzeugen zunehmend Kamerasysteme Verwendung. In jüngster Zeit wird gezielt daran gearbeitet Bildsensoren, die bei Nacht empfindlicher sind als das menschliche Auge zur Sichtverbesserung für den Fahrzeugführer einzusetzen. Die Schrift EP 0 686 865 zeigt ein Nachtsichtsystem, welches im Fern-Infrarot-Bereich arbeitet. Hierbei wird das vom System generierte Bild in den unteren Teil der Windschutzscheibe gespiegelt. In anderen Versuchen wurden die Bilddaten von Nah-Infrarot-Systemen über ein Head-up Display auf einer ebenen Scheibe vor der Windschutzscheibe abgebildet. Nachteilig wirkt sich bei diesen Systemen jedoch aus, dass zum einen der Fahrzeugführer zur Beobachtung der zusätzlichen Bildinformation seinen Blick von der eigentlichen Straßenszene teilweise abwenden muss und zum anderen, dass die eingespiege&lgr;te Szene die Straßenszene teilweise abdeckt. Auch hat sich gezeigt, dass es schwierig ist, diese zusätzliche Bildinformation des Infrarot-Systems dem Fahrer nahezubringen, da sie nicht seinem gewohnheitsmäßigen Empfindungsschatz entspricht.

Um diese Nachteile zu umgehen wurde vorgeschlagen dem Fahrer keine zusätzliche bildliche Darstellung der Umgebung anzubieten, sondern unterhalb der hervorzuhebenden Objekte innerhalb einer Straßenszene eine LED-Zeile einzublenden. Eine solche Einblendung weist jedoch Konstrastprobleme auf und ist durch die ständig Präsenz von Zusatzinformation innerhalb der Hauptblickrichtung äußerst störend.

Die Schrift DE 42 01 970 A1 beschreibt ein Führungssystem für ein Fahrzeug zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei schlechten Sichtverhältnissen. Hierzu verfügt das System über eine Detektorvorrichtung, umfassend einen Infrarotsensor, zur Detektion von Hindernisses, wie beispielsweise ein vorausfahrendes Fahrzeug, auf Grund der von dem Hindernis emittierten langwelligen Infrarotstrahlung.

Eine Einrichtung zur optischen Anzeige eines veränderlichen Sicherheitsabstandes eines Fahrzeugs wird in der Schrift DE 33 28 226 C2 beschrieben. Hierbei wird ein Bild oder ein Symbol (Leuchtbalken) an den Stellen des Sichtfeldes eines Fahrzeugführers angezeigt, an weichen sich Objekte beziehungsweise eine Gefahrensituation befindet, auf welche dieser aufmerksam gemacht werden soll.

Aus der Schrift DE 43 34 855 A1 ist eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, welche so ausgestaltet ist, dass ein Fahrzeugführer auf Änderungen sichtbarer Anzeigen deutlich aufmerksam gemacht wird. Hierzu wird die optische Transmissionsfähigkeit einer Reflektionsfläche innerhalb der Anzeige dahingehend geändert, dass die mechanische Anzeige von Fahrzeugparametern für den Fahrzeugführer nicht mehr sichtbar wird, also die Teildurchlässigkeit der Reflektionsfläche aufgehoben wird. Auf diese Weise nimmt der Fahrzeugführer nur noch ein von einer Leuchtanzeige ausgehendes virtuelles vor einer Gefahrensituation warnendes Bild wahr. Durch diese Änderung wird eine Gefahrenwarnung auch dann durch den Fahrzeugführer wahrgenommen, wenn die Anzeige außerhalb dessen zentralen Blickfeldes angeordnet ist.

Untersuchungen in der Wahrnehmungsphysiologie zeigen, dass die Aufmerksamkeit des Menschen durch kurze, kaum wahrnehmbare Kontraständerungen gelenkt werden kann. Aus der nachveröffentlichten Schrift DE 199 52 506 C1 ist ein System bekannt, bei welchem einem Bediener einer technischen Einrichtung kurzzeitig, unterhalb einer bewussten aber oberhalb einer unbewussten Wahrnehmungsschwelle, handlungsrelevante Information mittels einer Einheit zu deren Anzeige angeboten wird. Auf diese Weise kann die Aufmerksamkeit des Bedieners ausgelöst werden, ohne dass dieser durch die ständige Darstellung unnötiger Information überfordert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Aufmerksamkeitssteuerung eines Bediener einer technischen Einrichtung zu finden, welche es einem Fahrzeugführer ermöglicht, in der Umgebung seines Fahrzeugs befindliche Objekt besser zu erkennen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung wird mittels der Merkmale des Angelöst.

Dabei wird durch eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige von handlungsrelevanten Informationen in Form von Bildern oder Symbolen gelöst, bei welcher die Dauer der Anzeige des jeweiligen Bildes oder Symbols unterhalb einer bewussten und oberhalb einer unbewussten Wahrnehmungsschwelle des Bedieners liegt und bei der das jeweilige Bild oder Symbol an den Stellen des Sichtfeldes des Bedieners angezeigt wird, an welchen sich Objekte befindet auf welche dieser aufmerksam gemacht werden soll.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Bediener seinen Blick nicht von der zu beobachtenden Szene abwenden muß und er nicht unnötig durch Informationsdarstellung gestört wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung eignetet sich für die Aufmerksamkeitssteuerung von Bedienern unterschiedlichster technischer Einrichtungen, bei welchem Personen die Betriebsumgebung zu beobachten und auf auftretende Änderungen zu reagieren haben.

Nachfolgend wird die Erfindung im Rahmen ihres Einsatzes zur Aufmerksamkeitssteuerung von Fahrzeugführern beispielhaft erläutert. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens hierbei innerhalb eines Systems zur Verbesserung der Nachtsicht. Hierbei werden die Objekte, auf welche aufmerksam gemacht werden soll, zumindest in Teilen durch die Auswertung von Infrarot-Sensordaten gewonnen. So kann der Fahrer auf Fußgänger, welche auf diese Weise auch bei Dunkelheit erkannt werden, aufmerksam gemacht werden, noch bevor deren Gefährdung sicher festgestellt werden kann. Um einen Fahrzeugführer nicht mit Informationen zu überlasten sollte dieser bewußt nur bei Gefahrensituationen deutlich gewarnt werden. Diese deutliche Warnung kann durch das System beispielhaft dadurch veranlaßt werden, daß die Darstellungsdauer der Bilder oder Symbole oberhalb der bewußten Wahrnehmungsschwelle liegt. Auf diese Weise ist es auch denkbar durch einfache Variation in der Dauer der Anzeige dem Fahrer unterschiedliche Gefährdungspotentiale zu vermitteln.

In vorteilhafter Weise wir die handlungsrelevante Information in Form von Lichtflecken, die im Sichtfeld des Fahrers den Abbildungen der tatsächlichen Objekte überlagert sind angezeigt. Dabei ist es auch denkbar die Lichtflecke, entsprechend dem jeweiligen Gefährdungspotential einzufärben oder mit entsprechenden Texturen zu versehen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die handlungsrelevante Information in Form von Pfeilen oder sonstige Zeigersymbolen, welche auf diejenigen Objekte verweisen, auf welche ein Bediener aufmerksam gemacht werden soll, angezeigt. Sehr i wohl ist es auch gewinnbringend in Form von Umrandungen oder Unterstreichungen wichtige Objekte hervorzuheben. In erfinderischer Weise können aber auch handlungsrelevante Information in Form von Bildausschnitten dargestellt werden. Diese Bildausschnitte können direkt von den durch die bildgebende Sensorik gewonnene Bildinformation abstammen, wobei hierbei die gesamte Bildinformation oder auch nur Konturen zur Verwendung kommen können. Es ist aber auch denkbar vor der Darstellung die Bildinformation symbolhaft zu Überlagern, so daß beispielsweise bei der Entdeckung eines Fußgängers immer das selbe Symbol dargestellt wird. Dies würde helfen die Reizüberflutung des Fahrzeugführers weiter zu verringern.

Um die Darstellung der handlungsrelevanten Bildinformation möglichst gut in Deckung mit der Sicht des Umfeldes durch den Fahrzeugführer zu bringen, ist es vorstellbar einen zusätzlichen Verarbeitungsaufwand und notwendige Sensorik dadurch zu vermeiden, daß beispielsweise von einer standardisierten Sitzposition und Körpergröße einer Person ausgegangen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich jedoch gewinnbringend ausgestalten, wenn mittels einer Vorrichtung der im Sichtfeld eines Bedieners befindliche Umgebungsbereich bestimmt wird und mit dem Sichtfeld der im Rahmen der Aufmerksamkeitssteuerung eingesetzten Sensor-Vorrichtung verglichen wird. Auf Grundlage dieses Vergleichs kann sodann die Position bestimmt werden, an welcher dem Bediener die handlungsrelevante Information dargestellt werden soll. Zur Durchführung eines solchen Verfahrensschrittes ist in idealer Weise der im Sichtfeld eines Bedieners befindliche Umgebungsbereich in Kenntnis der invariablen Geometrien und der aktuellen Position von variabel gestaltbaren Geometrien innerhalb des den Bediener umgebenden Raums zu bestimmen. Hierzu kann beispielsweise innerhalb eines Kraftfahrzeugs zur Ermittlung der variabel gestaltbaren Geometrien die aktuelle Sitzposition und/oder die Einstellung der Spiegelverstellung ermittelt werden. Es ist aber genauso denkbar mittels eines Sensors zur Bestimmung der Kopfposition und/oder der Augenausrichtung des Bedieners der im Sichtfeld eines Bedieners befindliche Umgebungsbereich bestimmt wird.

Entsprechend den erläuterten Verfahrensschritten, sollte eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest aus Sensoren zur Erfassung von zumindest einem Teilbereich des einen Bediener einer technischen Anlage umgebenden Bereichs, aus einer Datenverarbeitungsanlage und aus einer Anzeigeeinheit zur Anzeige von handlungsrelevanten Informationen bestehen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sollte die Vorrichtung des Weiteren eine Einheit enthalten, welche sich zur Ermittlung von variabel gestaltbaren Geometrien innerhalb des den Bediener umgebenden Raums und/oder zur Ermittlung der Kopfposition und/oder der Augenausrichtung des Bedieners eignet.

In vorteilhafterweise enthält die Datenverarbeitungsanlage eine Speichereinheit, in welcher zumindest Daten bezüglich der invariablen Geometrien des den Bediener umgebenden Raums gespeichert sind.

Als Anzeige Einheit innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignet sich in besondere Weise ein Head-up Display, mittels dessen einem Bediener die handlungsrelevante Information ins Blickfeld gespiegelt wird. Dabei ist es denkbar das Head-up Display in einfacher Weise in Form einer LED-Zeile auszuführen, um reine Linieninformation (beispielsweise "Unterstreichungen") in das Sichtfeld eines Bedieners einzuspiegeln.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Aufmerksamkeitssteuerung eines Bediener einer technischen Einrichtung, mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige von handlungsrelevanten Informationen in Form von Bildern oder Symbolen, wobei die Dauer der Anzeige des jeweiligen Bildes oder Symbols so variiert wird, dass sie unterhalb einer bewussten und oberhalb einer unbewussten Wahrnehmungsschwelle des Bedieners liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Bild oder Symbol an den Stellen des Sichtfeldes des Bedieners angezeigt wird, an welchen sich Objekte befindet auf welche dieser aufmerksam gemacht werden soll.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte, auf welche aufmerksam gemacht werden soll, zumindest in Teilen durch die Auswertung von Infrarot-Sensordaten gewonnen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Anzeige proportional mit dem Anstieg einer potentiellen Gefährdung ansteigt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem bestimmten Gefährdungspotential die handlungsrelevanten Informationen für eine Dauer angezeigt werden, welche oberhalb einer bewussten Wahrnehmungsschwelle liegen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die handlungsrelevante Information in Form von Lichtflecken angezeigt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die handlungsrelevante Information in Form von Pfeilen oder sonstige Zeigersymbolen angezeigt werden, welche auf diejenigen Objekte verweisen, auf welche ein Bediener aufmerksam gemacht werden soll.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die handlungsrelevante Information in Form von Umrandungen oder Unterstreichungen angezeigt werden, welche um bzw. unter denjenigen Objekten angezeigt werden, auf welche ein Bediener aufmerksam gemacht werden soll.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die handlungsrelevante Information in Form von Bildausschnitten dargestellt werden, welche durch bildgebende Sensorik gewonnene Bildinformation über diejenigen Objekte enthalten, auf welche ein Bediener aufmerksam gemacht werden soll.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Vorrichtung der im Sichtfeld eines Bedieners befindliche Umgebungsbereich bestimmt wird und mit dem Sichtfeld der im Rahmen der Aufmerksamkeitssteuerung eingesetzten Sensor-Vorrichtung verglichen wird, und dass auf Grundlage dieses Vergleichs die Position bestimmt wird, an welcher dem Bediener die handlungsrelevante Information dargestellt werden soll.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der im Sichtfeld eines Bedieners befindliche Umgebungsbereich in Kenntnis der invariablen Geometrien und der aktuellen Position von variabel gestaltbaren Geometrien innerhalb des den Bediener umgebenden Raums bestimmt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Kraftfahrzeugs zur Ermittlung der variabel gestaltbaren Geometrien die aktuelle Sitzposition und/ oder die Einstellung der Spiegelverstellung ermittelt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Sensors zur Bestimmung der Kopfposition und/oder der Augenausrichtung des Bedieners der im Sichtfeld eines Bedieners befindliche Umgebungsbereich bestimmt wird.
  13. Vorrichtung zur Aufmerksamkeitssteuerung eines Bedieners einer technischen Einrichtung, mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige von handlungsrelevanten Informationen in Form von Bildern oder Symbolen, wobei die Dauer der Anzeige des jeweiligen Bildes oder Symbols so variiert wird, dass sie unterhalb einer bewussten und oberhalb einer unbewussten Wahrnehmungsschwelle des Bedieners liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest

    – aus Sensoren zur Erfassung von zumindest einem Teilbereich des einen Bedieners einer technischen Anlage umgebenden Bereichs,

    – aus einer Datenverarbeitungsanlage, und

    – aus einer Anzeigeeinheit zur Anzeige von handlungsrelevanten Informationen besteht.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzlich eine Einheit enthält, welche sich zur Ermittlung von variabel gestaltbaren Geometrien innerhalb des den Bediener umgebenden Raums und/oder zur Ermittlung der Kopfposition und/oder der Augenausrichtung des Bedieners eignet.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Sensoren zur Erfassung von zumindest einem Teilbereich des einen Bediener umgebenden Bereichs ein Nachtsichtsystem ist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsanlage eine Speichereinheit enthält in, in welcher zumindest Daten bezüglich der invariablen Geometrien des den Bediener umgebenden Raums gespeichert sind.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit ein Head-up Display ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet, dass das Head-up Display als LED-Zeile, die in das Sichtfeld des Bedieners gespiegelt werden kann, ausgeführt ist.
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