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TWI490792B - 使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統 - Google Patents

使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統 Download PDF

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TWI490792B
TWI490792B TW101138995A TW101138995A TWI490792B TW I490792 B TWI490792 B TW I490792B TW 101138995 A TW101138995 A TW 101138995A TW 101138995 A TW101138995 A TW 101138995A TW I490792 B TWI490792 B TW I490792B
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Liang Chi Chiu
Yu Han Chen
Ming Tsan Kao
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Pixart Imaging Inc
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Description

使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統
本發明係關於一種互動系統，特別是關於一種使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統。
目前生物辨識技術已廣泛應用於身分辨識，一般生物資料(biological information)例如包括臉部、聲紋、指紋及瞳孔等，其中由於人臉辨識技術不需使用者採取任何相應動作，因此使用上最為方便。
例如WO2011/121688公開了一種人臉辨識裝置，包含一取像單元、一區域偵測單元、一特徵擷取單元、一距離估測單元及一特徵更新單元。該區域偵測單元從該取像單元所擷取的影像中偵測一預設區域；該特徵擷取單元擷取該預設區域之一特徵量；該距離估測單元估測該取像單元與該預設區域間之一距離；該特徵更新單元相對應該距離更新該特徵量，藉以達成高辨識精度。
表情辨識技術為目前發展中的新技術，可用以偵測不同心情狀態的表情，例如生氣、恐懼、厭惡、高興、無表情、悲傷和驚訝等。例如美國專利公開第2012169895揭示一種採用Hierarchical Temporal Memory(HTM)架構的辨識器的人臉影像擷取方法與 裝置，其辨識一目標影像以得到一表情狀態並可應用於數位相機、視訊攝影機(Web Cam)、網路攝影機(IP Cam)或監視攝影機等影像擷取裝置。
本發明據以提出一種使用者辨識及確認裝置、方法及使用該裝置之車用中央控制系統，其可先利用人臉辨識單元辨識出一使用者身分再利用表情辨識單元確認該使用者身分的正確性，藉此使用者無須以肢體進行任何操作即可完成辨識及確認程序。
本發明之一目的在提供一種使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統，其可利用人臉辨識技術辨識使用者身分並利用表情辨識技術進行身分確認。
本發明另一目的在提供一種使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統，其可應用於各種車用電子裝置的自動設定。
本發明提供一種使用者辨識及確認裝置，包含一影像感測單元、一人臉辨識單元、一顯示單元及一表情辨識單元。該影像感測單元用以擷取一第一影像圖框及一第二影像圖框。該人臉辨識單元用以根據該第一影像圖框辨識一使用者身分。該顯示單元顯示該使用者身分之一身分資訊。該表情辨識單元用以根據該第二影像圖框確認一使用者表情並輸 出一確認信號。
本發明另提供一種車用中央控制系統，包含一影像感測單元、一人臉辨識單元、一顯示單元、一表情辨識單元及一控制單元。該影像感測單元用以擷取一第一影像圖框及一第二影像圖框。該人臉辨識單元用以根據該第一影像圖框辨識一使用者身分。該顯示單元顯示該使用者身分之一身分資訊。該表情辨識單元用以根據該第二影像圖框確認一使用者表情並輸出一確認信號。該控制單元根據該確認信號讀取該使用者身分相關之一駕駛設定。
本發明另提供一種使用者辨識及確認方法，包含下列步驟：以一影像感測單元擷取一第一影像圖框；根據該第一影像圖框辨識一使用者身分；以一顯示單元顯示該使用者身分之一身分資訊；以該影像感測單元擷取一第二影像圖框；根據該第二影像圖框確認一使用者表情並產生一確認信號；以及根據該確認信號控制至少一電子裝置。
一實施例中，該人臉辨識單元另可判斷該第一影像圖框中是否存在一使用者及/或判斷該第一影像圖框中複數使用者中一欲辨識使用者。
一實施例中，該使用者辨識及確認裝置另包含一儲存單元用以儲存至少一使用者之身分資訊、使用者表情相關的表情資料以及設定資訊。
一實施例中，該顯示單元可透過畫面及/或聲音顯示該身分資訊。
一實施例中，該使用者辨識及確認方法另包含下列步驟：以該影像感測單元擷取一第三影像圖框；根據該第三影像圖框確認一使用者表情並產生一儲存信號；以及根據該儲存信號更新該至少一電子裝置之一設定資訊。
本發明之使用者辨識及確認裝置、方法及車用中央控制系統中，該使用者身分可根據一使用者表情自動確認而無須使用者透過肢體來完成。此外，當使用者欲更新設定資訊時，也可透過表情辨識來達成。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。於本發明之說明中，相同的構件係以相同的符號表示，於此合先敘明。
請參照第1圖所示，其顯示本發明實施例之使用者辨識及確認裝置之方塊示意圖。使用者辨識及確認裝置1包含一影像感測單元11、一人臉辨識單元12、一儲存單元13、一顯示單元14、一表情辨識單元15、一控制單元16及一電子裝置17。本實施例中，該人臉辨識單元12、該表情辨識單元15 及該控制單元16例如可由一數位處理器(DSP)等能夠處理數位資料的處理器來實現，而該數位處理器則預先內建有人臉辨識演算法及表情辨識演算法。
本發明實施例之使用者辨識及確認裝置1用以先辨識一使用者身分後，再根據一使用者表情確認該使用者身分的正確與否，藉以相對控制至少一電子裝置17。一種實施例中，該使用者辨識及確認裝置1可應用於車用中央控制系統(central control system)，以自動根據各使用者的使用習慣進行相對應的駕駛設定，所述駕駛設定例如包含一座位位置、一鏡面角度、一空調溫度、一音響設定、一方向盤高度、一燈光設定及一衛星定位設定至少其中之一，但並不以此為限。然而，本發明實施例之使用者辨識及確認裝置1並不限定適用於車用中央控制系統，只要是能夠讓使用者利用表情針對所辨識出的使用者身分進行確認之人機介面系統(human-machine interface system)均可。
該影像感測單元11例如可為一CCD影像感測器、一CMOS影像感測器或其他影像感測裝置，用以擷取一第一影像圖框F1及一第二影像圖框F2；其中，該影像感測單元11例如可以固定的取樣頻率擷取影像。例如第1圖中，該影像感測單元11以一視野FOV(field of view)擷取一使用者8的影像。
該人臉辨識單元12用以根據該第一影像圖框F1辨識一使用者身分；其中，該人臉辨識單元12利用演算法計算出人臉特徵後，則從該儲存單元13搜尋相對應的使用者身分並傳輸至該顯示單元14進行顯示。可以了解的是，該第一影像圖框F1包含一人臉影像時，該人臉辨識單元12才據以辨識該使用者身分。
該顯示單元14例如可為一液晶顯示器(LC display)並包含一顯示畫面141及/或一揚聲裝置(speaker)142，如第2圖所示，用以顯示該使用者身分之一身分資訊ID，但亦可為其他種類顯示器。藉此，該顯示單元14可透過畫面及/或聲音顯示該身分資訊ID；其中，該畫面例如可為使用者的照片、圖像或文字等，並無特定限制。
該表情辨識單元15用以根據該第二影像圖框F2確認一使用者表情並輸出一確認信號Sc；其中，該表情辨識單元15利用演算法計算出表情特徵後，則從該儲存單元13搜尋該使用者表情相關的表情資料以進行比對。換句話說，該儲存單元13已儲存有至少一使用者之該身分資訊ID以及該使用者表情相關的表情資料。本發明實施例中，所述使用者表情較佳為一高興表情，但並不以此為限，亦可為生氣、恐懼、厭惡、驚訝、悲傷及無表情等，可 根據不同使用者自行設定。
該控制單元16根據該確認信號Sc控制至少一電子裝置17之一設定狀態；其中，該設定狀態與該使用者身分相關而由相對應使用者所自行設定。該設定狀態可為該電子裝置17的運作設定，例如運作強度、運作時間及/或運作指向性等並預先儲存於該儲存單元13中；其中，該設定狀態根據不同的電子裝置17而有所不同。
如上所述，由於該第二影像圖框F2係提供該使用者8進行身分資訊ID的確認，因此該影像感測單元11於該顯示單元14顯示該身分資訊ID後，才擷取該第二影像圖框F2。然而，這並不限定成該影像感測單元11於擷取完該第一影像圖框F1後到該顯示單元14顯示該身分資訊ID期間，該影像感測單元11即停止運作，根據不同的應用該影像感測單元11在擷取該第一影像圖框F1後可被設定為持續運作或停止運作，直到該表情辨識單元15確認出該使用者表情為止。
一實施例中，該影像感測單元11於該使用者辨識及確認裝置1完成開機程序後即開始持續運作以持續擷取該第一影像圖框F1。因此，該人臉辨識單元12較佳可另判斷該第一影像圖框F1中是否存在一使用者8；當該第一影像圖框F1中不存在任何使 用者影像，則重新擷取一張第一影像圖框F1；當該第一影像圖框F1存在一使用者影像，該人臉辨識單元12才根據該第一影像圖框F1辨識一使用者身分。
一實施例中，該人臉辨識單元12可另判斷該第一影像圖框F1中複數使用者中一欲辨識使用者。例如當該第一影像圖框F1中同時存在有複數使用者影像時，該人臉辨識單元12可辨識一最靠近使用者為該欲辨識使用者；其中，所述最靠近例如可根據使用者影像之大小、對比及清晰度等方式來進行辨識。此外，該欲辨識使用者亦可根據其他方式認定，例如使用者影像的位置等。當該欲辨識使用者被辨識出後，該人臉辨識單元12才進行使用者身分辨識。此外，該人臉辨識單元12亦可對複數使用者均進行身分辨識並同時顯示於該顯示單元14上，然後使用者8再透過該表情辨識單元15確認一欲辨識使用者的身分資訊ID。
例如，當該使用者辨識及確認裝置1應用於一車用中央控制系統時，如第3圖所示，該影像感測單元11較佳相對於一駕駛座設置。例如，該影像感測單元11可設置於一後照鏡91或一中央控制台(central control panel)92，但並不以此為限，只要是設置於能夠擷取駕駛臉部影像的位置即可。
參照第1及3圖所示，使用本發明之使用者辨 識及確認裝置1之一車用中央控制系統包含該影像感測單元11、該人臉辨識單元12、該儲存單元13、該顯示單元14、該表情辨識單元15及該控制單元16。該影像感測單元11用以擷取該第一影像圖框F1及該第二影像圖框F2；該人臉辨識單元12用以根據該第一影像圖框F1辨識一使用者身分；該顯示單元14顯示該使用者身分之一身分資訊ID；該表情辨識單元15用以根據該第二影像圖框F2確認一使用者表情並輸出一確認信號Sc；該控制單元16則根據該確認信號Sc讀取該使用者身分相關的駕駛設定。本實施中，除了設定狀態係相關於駕駛設定，例如一座位、一鏡面、一空調、一音響、一方向盤、一燈光及一衛星定位系統至少其中之一的電子裝置的設定外，其餘運作方式均類似於第1圖及其相關說明，故於此不再贅述。因此，本實施例中該儲存單元13則至少儲存有至少一使用者之身分資訊、使用者表情相關的表情資料以及不同車用電子裝置相關的駕駛設定等。
此外，本發明之使用者辨識及確認裝置1還可根據使用者表情來更新至少一電子裝置的設定資訊。例如此處仍以車用中央控制系統為例，該影像感測單元11可擷取一第三影像圖框，該表情辨識單元15可根據該第三影像圖框確認一使用者表情並產生一儲存信號至該控制單元16，該控制單元16 則可根據該儲存信號儲存該至少一電子裝置之目前設定資訊至該儲存單元13以進行設定資訊的更新，例如更新一座位位置、一鏡面角度、一空調溫度、一音響設定、一方向盤高度、一燈光設定及一衛星定位設定至少其中之一。可以了解的是，此更新設定資訊步驟例如可進入一資料更新模式時才執行，該資料更新模式可根據使用者的指示進入或該表情辨識單元15完成身分資訊ID確認後直接進入，並無特定限制。
請參照第4圖所示，其顯示本發明實施例之使用者辨識及確認方法之流程圖，包含下列步驟：以一影像感測單元擷取一第一影像圖框(步驟S21 )；根據該第一影像圖框辨識一使用者身分(步驟S22 )；以一顯示單元顯示該使用者身分之一身分資訊(步驟S23 )；以該影像感測單元擷取一第二影像圖框(步驟S24 )；根據該第二影像圖框確認一使用者表情並產生一確認信號(步驟S25 )；根據該確認信號控制至少一電子裝置(步驟S26 )；以該影像感測單元擷取一第三影像圖框(步驟S27 )；根據該第三影像圖框確認一使用者表情並產生一儲存信號(步驟S28 )；以及根據該儲存信號更新該至少一電子裝置之一設定資訊(步驟S29 )；其中，當本實施例之使用者辨識及確認方法應用於一車用中央控制系統時，所述電子裝置例如包含一座位、一鏡面、一空調、一音響、一方向 盤、一燈光及一衛星定位系統至少其中之一，但並不以此為限。本實施例中各步驟已詳細描述於第1、3圖及其相關說明，故於此不再贅述，第4圖例如進一步說明了各步驟的實施順序。
請參照第4A圖所示，其顯示本發明實施例之使用者辨識及確認方法之另一流程圖，其介於第4圖中步驟S21 及步驟S22 間以另行判斷該第一影像圖框F1中是否存在一使用者(步驟S211 )；當該第一影像圖框F1中不存在任何使用者，則回到步驟S21 重新擷取一張第一影像圖框F1；當該第一影像圖框F1中存在一使用者，該人臉辨識單元12才根據該第一影像圖框F1辨識一使用者身分。
請參照第4B圖所示，其顯示本發明實施例之使用者辨識及確認方法之另一流程圖，其介於第4圖中步驟S21 及步驟S22 間以另行判斷該第一影像圖框F1中是否存在複數使用者(步驟S212 )；當該第一影像圖框F1中不存在任何使用者，則回到步驟S21 重新擷取一張第一影像圖框F1；當該第一影像圖框F1中存在複數使用者，該人臉辨識單元12先判斷該第一影像圖框F1中複數使用者中一欲辨識使用者(步驟S213 )後，再辨識該欲辨識使用者之一使用者身分(步驟S22 )；其中，如前所述該欲辨識使用者可根據一使用者距離或一使用者位置來認定。
參照第5圖所示，其顯示本發明另一實施例之使用者辨識及確認裝置之方塊示意圖。第5圖與第1圖之差異在於，第5圖中該第二影像圖框F2係先傳送至該人臉辨識單元12後再傳送至該表情辨識單元15，其他部分則與第1圖相類似。例如一實施例中，當該顯示單元14表示該身分資訊ID後，該人臉辨識單元12才將該第二影像圖框F2傳送至該表情辨識單元15。另一實施例中，該人臉辨識單元12通知該顯示單元14表示該身分資訊ID時，便將該影像感測器11擷取之影像圖框(即第二影像圖框F2)傳送至該表情辨識單元15，其可在該顯示單元14表示該身分資訊ID的同時或之後進行表情辨識。另一實施例中，該人臉辨識單元12及該表情辨識單元15可使用相同的影像圖框來執行各自的辨識工作，亦即該第一影像圖框F1及該第二影像圖框F2可為同一張影像圖框。
綜上所述，習知人臉辨識技術及表情辨識技術使用不同演算法並具有不同應用。本發明另提出一種使用者辨識及確認裝置(第1圖)及使用者辨識及確認方法(第4圖)，用以透過使用者表情確認使用者身分的正確與否，並可應用於車用中央控制系統以排除不同駕駛具有不同駕駛設定所造成的不便。
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用 以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧使用者辨識及確認裝置
11‧‧‧影像感測單元
12‧‧‧人臉辨識系統
13‧‧‧儲存單元
14‧‧‧顯示單元
141‧‧‧顯示畫面
142‧‧‧揚聲裝置
15‧‧‧表情辨識單元
16‧‧‧控制單元
17‧‧‧電子裝置
F1‧‧‧第一影像圖框
F2‧‧‧第二影像圖框
ID‧‧‧身分資訊
Sc‧‧‧確認信號
8‧‧‧使用者
9‧‧‧車輛
91‧‧‧後照鏡
92‧‧‧中央控制台
S21 ~S29 ‧‧‧步驟
FOV‧‧‧影像感測單元之視野
第1圖顯示本發明實施例之使用者辨識及確認裝置之方塊示意圖。
第2圖顯示本發明實施例之使用者辨識及確認裝置中，顯示單元顯示身分資訊之示意圖。
第3圖顯示本發明實施例之使用者辨識及確認裝置適用於車用中央控制系統之示意圖。
第4圖顯示本發明實施例之使用者辨識及確認方法之流程圖。
第4A~4B圖顯示本發明實施例之使用者辨識及確認方法之另一流程圖。
第5圖顯示本發明另一實施例之使用者辨識及確認裝置之方塊示意圖。
1‧‧‧使用者辨識及確認裝置
11‧‧‧影像感測單元
12‧‧‧人臉辨識單元
13‧‧‧儲存單元
14‧‧‧顯示單元
15‧‧‧表情辨識單元
16‧‧‧控制單元
17‧‧‧電子裝置
8‧‧‧使用者

Claims (23)

  1. 一種使用者辨識及確認裝置，包含：一影像感測單元，用以擷取一第一影像圖框及一第二影像圖框；一人臉辨識單元，用以根據該影像感測單元所擷取之該第一影像圖框辨識一使用者身分；一顯示單元，顯示該使用者身分之一身分資訊；及一表情辨識單元，用以於該顯示單元顯示該身分資訊後，才根據該影像感測單元所擷取之該第二影像圖框確認一使用者表情並根據該使用者表情確認該身分資訊為正確時輸出一確認信號。
  2. 依申請專利範圍第1項之使用者辨識及確認裝置，另包含一儲存單元用以儲存至少一使用者之該身分資訊以及該使用者表情相關的表情資料。
  3. 依申請專利範圍第1項之使用者辨識及確認裝置，另包含一控制單元根據該確認信號控制至少一電子裝置之一設定狀態。
  4. 依申請專利範圍第3項之使用者辨識及確認裝置，其中該設定狀態與該使用者身分相關。
  5. 依申請專利範圍第3或4項之使用者辨識及確認裝置，另包含一儲存單元用以儲存該設定狀態。
  6. 依申請專利範圍第1項之使用者辨識及確認裝置，其中該影像感測單元於該顯示單元顯示該身分資訊後擷取該第二影像圖框。
  7. 依申請專利範圍第1項之使用者辨識及確認裝置，其中該人臉辨識單元另判斷該第一影像圖框中是否存在一使用者。
  8. 依申請專利範圍第1項之使用者辨識及確認裝置，其中該人臉辨識單元另判斷該第一影像圖框中複數使用者中一欲辨識使用者。
  9. 依申請專利範圍第1項之使用者辨識及確認裝置，其中該第一影像圖框及該第二影像圖框為同一張影像圖框。
  10. 一種車用中央控制系統，包含：一影像感測單元，用以擷取一第一影像圖框及一第二影像圖框；一人臉辨識單元，用以根據該影像感測單元所擷取之該第一影像圖框辨識一使用者身分；一顯示單元，顯示該使用者身分之一身分資訊；一表情辨識單元，用以於該顯示單元顯示該身分資訊後，才根據該影像感測單元所擷取之該第二影像圖框確認一使用者表情並根據該使用者表情確認該身分資訊為正確時輸出一確認信號；以及一控制單元，根據該確認信號讀取該使用者身分相關之一駕駛設定。
  11. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該影像感測單元相對一駕駛座設置。
  12. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該駕駛設定包含一座位位置、一鏡面角度、一空調溫度、一音響設定、一方向盤高度、一燈光設定及一衛星定位設定至少其中之一。
  13. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，另包含一儲存單元用以儲存至少一使用者之該身分資訊、該使用者表情相關的表情資料以及該駕駛設定。
  14. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該影像感測單元於該顯示單元顯示該身分資訊後擷取該第二影像圖框。
  15. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該人臉辨識單元另判斷該第一影像圖框中是否存在一使用者。
  16. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該人臉辨識單元另判斷該第一影像圖框中複數使用者中一欲辨識使用者。
  17. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該顯示單元透過畫面及/或聲音顯示該身分資訊。
  18. 依申請專利範圍第10項之車用中央控制系統，其中該第一影像圖框及該第二影像圖框為同一張影像圖框。
  19. 一種使用者辨識及確認方法，包含下列步驟：以一影像感測單元擷取一第一影像圖框； 根據該影像感測單元所擷取之該第一影像圖框辨識一使用者身分；以一顯示單元顯示該使用者身分之一身分資訊；以該影像感測單元擷取一第二影像圖框；於該顯示單元顯示該身分資訊後，根據該影像感測單元所擷取之該第二影像圖框確認一使用者表情並根據該使用者表情確認該身分資訊為正確時產生一確認信號；以及根據該確認信號控制至少一電子裝置。
  20. 依申請專利範圍第19項之使用者辨識及確認方法，其中該電子裝置包含一座位、一鏡面、一空調、一音響、一方向盤、一燈光及一衛星定位系統至少其中之一。
  21. 依申請專利範圍第19項之使用者辨識及確認方法，另包含：判斷該第一影像圖框中是否存在一使用者；及/或判斷該第一影像圖框中複數使用者中一欲辨識使用者。
  22. 依申請專利範圍第19項之使用者辨識及確認方法，另包含：以該影像感測單元擷取一第三影像圖框；根據該第三影像圖框確認一使用者表情並產生一儲存信號；以及 根據該儲存信號更新該至少一電子裝置之一設定資訊。
  23. 依申請專利範圍第19項之使用者辨識及確認方法，其中該第一影像圖框及該第二影像圖框為同一張影像圖框。
TW101138995A 2012-10-22 2012-10-22 使用者辨識及確認裝置、方法以及使用該裝置之車用中央控制系統 TWI490792B (zh)

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