Den Fahrer im Visier - Videobasierte Mimikanalyse #####

Moderne Kraftfahrzeuge besitzen eine Vielzahl von Sensoren, die quasi als "Sinnesorgane" des Fahrzeugs dessen internen und externen Zustand überwachen. Überraschenderweise wurde bisher die wichtigste Komponente des Gesamtsystems Auto nicht überwacht: der Fahrer. [mit Video]

Moderne Kraftfahrzeuge besitzen eine Vielzahl von Sensoren, die quasi als "Sinnesorgane" des Fahrzeugs dessen internen und externen Zustand überwachen. Überraschenderweise wurde bisher die wichtigste Komponente des Gesamtsystems Auto nicht überwacht: der Fahrer. [mit Video]

Das Cockpit eines Autos besitzt nur eingeschränkt auf den Fahrer ausgerichtete Sensoren. Eine Interaktion muss stets vom Fahrer initiiert werden, da das Auto über dessen Zustand und Intention auf anderem Wege keinerlei Informationen erhalten kann. Diese Interaktionsmetapher vererbt sich auch auf Fahrassistenzsysteme der neuesten Generation: Bremsassistenten geben einen akustischen Warnhinweis wenn der Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug unterschritten wird und können in kritischen Fällen den Fahrer bei einer Vollbremsung unterstützen. Spurassistenten verhalten sich analog bezüglich eines Abweichens von der Fahrspur. Der inhärente Nachteil dieser Systeme liegt darin, dass sie versuchen, die Konsequenzen eines Fahrerfehlverhaltens zu minimieren, anstatt dessen Entstehung zu verhindern.

Ein Fehlverhalten des Fahrers ist zumeist die Folge von Unaufmerksamkeit, Alkoholeinfluss oder Übermüdung. So ist beispielsweise der Sekundenschlaf die Ursache für annähernd jeden vierten tödlichen Autobahnunfall. Gegenstand aktueller Forschung ist die Entwicklung von Systemen, welche diese Faktoren bereits im Vorfeld erkennen und entsprechende Maßnahmen einleiten können. Zu diesem Zweck werden in Zukunft Kamerasysteme im Cockpit des Fahrzeugs installiert, die das Gesicht des Fahrers beobachten und interpretieren. Die Auswertung von Frequenz und Geschwindigkeit des Lidschlags sowie der Öffnungsgrad der Augen erlauben Rückschlüsse auf die Müdigkeit; Veränderung von Pupillengröße und –bewegung lassen neben anderen Parametern auf einen erhöhten Alkoholspiegel schließen. Darüber hinaus können während der Fahrt Kopfdrehung und Blickrichtung Aufschluss darüber geben, ob sich der Fahrer auf die Straße konzentriert, in den Seitenspiegel schaut oder gerade mit dem Radio beschäftigt ist.

Überwachung des Fahrers erfordert echtzeitfähiges System

Die Firma CanControls entwickelt derzeit ein System für den Cockpiteinsatz, welches die Lokalisation und Analyse mimischer Merkmale vereint und mit kostengünstiger, handelsüblicher Hardware auskommt. Um die Mimik und Kopfposition des Fahrers zu bestimmen, wird lediglich das Bild einer preisgünstigen, frontal zum Fahrer positionierten Kamera benötigt. Auf diesem Bild wird die Gesichtsregion lokalisiert und ein Gesichtsgraph an die Gesichtsregionen angepasst. Dieser besteht aus 54 Knoten, die sich, vergleichbar mit kleinen Magneten, an charakteristische Merkmalspunkte des Gesichts wie etwa Augen-, Mund- oder Kinnkontur anheften. Aus der Konstellation der Punkte können Gesichtsausdruck und Kopfdrehung ermittelt werden. Weiterhin dient sie als Ausgangspunkt für die Bestimmung von Lidschlag und Blickrichtung.