一種低警覺度駕駛預(yù)警方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低警覺度駕駛預(yù)警方法及裝置，通過攝像頭和控制器檢測駕駛員觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡的動作頻率，并與設(shè)定值對比，判斷駕駛員駕駛過程中的警覺度狀態(tài)，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者對駕駛狀態(tài)采取進一步措施。本發(fā)明解決了因為駕駛員疲勞、瞌睡、酒精麻醉、想心事、發(fā)呆、注意力不集中以及駕駛經(jīng)驗不足、駕駛習慣不良等導(dǎo)致的低警覺、無警覺危險駕駛問題。相比于現(xiàn)有的疲勞預(yù)警裝置和飲酒預(yù)警裝置，在檢測原理上更為簡單可靠，在應(yīng)用場合上也更具有普遍適用性。
【專利說明】一種低警覺度駕駛預(yù)警方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛主動安全技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員駕駛警覺度狀態(tài)且當判斷駕駛員處于低警覺駕駛狀態(tài)時實現(xiàn)自動提示或警示的車載裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]駕駛員駕駛過程中的警覺度是指行車過程中駕駛員主動觀察周邊交通環(huán)境并調(diào)整相應(yīng)的駕駛操控行為的能力，最直接的表現(xiàn)是駕駛員頻繁觀察車外左右倒視鏡和車內(nèi)后視鏡以了解周邊交通情況的行為。一般而言，駕駛警覺度越高，行車越安全。然而，現(xiàn)實中廣泛存在著低警覺度駕駛情況，尤其常見于駕駛員處在疲勞、瞌睡、酒精麻醉、心事、失神發(fā)呆、注意力不集中等狀態(tài)，新手駕駛過程和不良駕駛習慣中也存在著“只顧看道路正前方”等低警覺度駕駛情況。世界衛(wèi)生組織及美國道路交通管理局的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，大部分交通事故應(yīng)歸因于駕駛員，且由于低警覺度駕駛導(dǎo)致的交通事故占事故總數(shù)的三分之二以上。僅在中國，低警覺度駕駛造成的交通事故每年導(dǎo)致的經(jīng)濟損失達數(shù)千億元，數(shù)十萬家庭的幸福被破壞，嚴重影響著社會的和諧與穩(wěn)定。
[0003]目前，國內(nèi)外涉及到低警覺度駕駛預(yù)警的發(fā)明中，勉強具有一定相關(guān)性的是針對駕駛員疲勞和飲酒這兩種狀態(tài)研發(fā)的各種原理不同的預(yù)警方法和裝置。其中，疲勞預(yù)警主要通過駕駛過程中駕駛員眨眼頻率和閉眼時長檢測進行，而飲酒預(yù)警主要通過檢測呼氣中的酒精濃度來進行。但是如前所述，低警覺度駕駛的場合形式多樣，使得這些發(fā)明在實際應(yīng)用中可能效果不明顯，尤其是對于心事重重的駕駛員以及缺乏駕駛經(jīng)驗的駕駛新手(即使此時駕駛員心理、生理狀態(tài)正常)。檢索發(fā)現(xiàn)，目前尚缺乏針對低警覺度駕駛的檢測和預(yù)警有效集成方案和發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述應(yīng)用的空缺，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可實時監(jiān)測駕駛員主動觀察周邊交通情況警覺度程度，并實現(xiàn)低警覺度駕駛預(yù)警的方法及裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種低警覺度駕駛預(yù)警方法，通過檢測駕駛員觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡的動作頻率，并與設(shè)定值對比，判斷駕駛員駕駛過程中的警覺度狀態(tài)，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者對駕駛狀態(tài)采取進一步措施。
[0006]一種低警覺度駕駛預(yù)警方法，包括如下步驟:
步驟一，對駕駛員頭部圖像進行采集；
步驟二，對圖像進行處理，判斷駕駛員是否在觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡，并獲得觀看頻率；
步驟三，將獲得的觀看頻率與設(shè)定值進行對比，大于設(shè)定值時駕駛警覺度合格，否則為低警覺度； 步驟四，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者采取進一步措施；若駕駛員警覺度合格，則空閑一定的時間間隔后返回步驟一。
[0007]—種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，包括攝像頭、控制器、報警裝置以及電源裝置；該攝像頭用于拍攝駕駛員頭部圖像并將圖像傳輸給控制器；該控制器用于根據(jù)駕駛員頭部圖像判斷駕駛員是否在觀察左右倒車鏡和車內(nèi)后視鏡，獲得觀看頻率，并將觀看頻率與設(shè)定值進行對比，計算出駕駛警覺度狀態(tài)；該報警裝置在控制器的處理結(jié)果為低駕駛警覺度時進行報警；該電源裝置為整個裝置進行供電的電源裝置。
[0008]所述的控制器內(nèi)部設(shè)置有學(xué)習模塊，該學(xué)習模塊用于控制器學(xué)習駕駛員頭部的3種位置狀態(tài):觀看車外左倒車鏡狀態(tài)、觀看車外右倒車鏡狀態(tài)和觀看車內(nèi)后視鏡狀態(tài)。
[0009]所述的控制器內(nèi)部設(shè)置有駕駛狀態(tài)控制模塊并預(yù)留與外界通訊的IO接口，該IO接口將駕駛員低警覺度狀態(tài)信號傳輸給車輛總線，并由駕駛狀態(tài)控制模塊對相應(yīng)的車輛駕駛狀態(tài)進行控制。
[0010]所述的預(yù)警裝置進一步設(shè)置有感光元件和補充光源。
[0011]所述的攝像頭、控制器、報警裝置、電源裝置、感光元件以及補充光源設(shè)置在一主機內(nèi)，該主機通過萬向球頭與一固定底座連接；所述的補充光源為環(huán)繞在所述攝像頭周圍的環(huán)形光源。
[0012]所述的報警裝置為揚聲器或/和警示燈。
[0013]所述的電源裝置為內(nèi)部電源或/和外接電源接口，該外接電源接口通過電纜線與車載電源接口連接。
[0014]所述的預(yù)警裝置進一步設(shè)置有工作指示燈。
[0015]采用上述方案后，本發(fā)明依托機器視覺和數(shù)字圖像處理技術(shù)，通過檢測駕駛員觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡的動作頻率并與設(shè)定值對比，來判斷駕駛員警覺度狀態(tài)并實現(xiàn)低警覺預(yù)警，從而解決因為駕駛員疲勞、瞌睡、酒精麻醉、想心事、發(fā)呆、注意力不集中以及駕駛經(jīng)驗不足、駕駛習慣不良等導(dǎo)致的低警覺、無警覺危險駕駛問題。本發(fā)明有利于促進駕駛員保持對周邊交通情況的警覺并做出有利于行車安全的操控行為，可以減少交通事故發(fā)生的概率。相比于現(xiàn)有的僅針對疲勞的預(yù)警裝置和僅針對飲酒的預(yù)警裝置來說，在檢測原理上更為簡單可靠，在應(yīng)用場合上也更具有普遍適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述預(yù)警裝置的系統(tǒng)框圖；
圖2是本發(fā)明所述預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明所述預(yù)警方法的流程圖；
圖4是本發(fā)明所述預(yù)警裝置的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。
[0018]本發(fā)明所揭示的是一種低警覺度駕駛預(yù)警方法，通過檢測駕駛員觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡的動作頻率，并與設(shè)定值對比，判斷駕駛員駕駛過程中的警覺度狀態(tài)，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者對駕駛狀態(tài)采取限速、開啟雙閃等進一步措施。[0019]如圖3所示，所述低警覺度駕駛預(yù)警方法的具體步驟為:
步驟一，對駕駛員頭部圖像進行采集；
步驟二，對圖像進行處理，判斷駕駛員是否在觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡，并獲得觀看頻率；
步驟三，將獲得的觀看頻率與設(shè)定值進行對比，大于設(shè)定值時駕駛警覺度合格，否則為低警覺度；
步驟四，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者采取進一步措施；若駕駛員警覺度合格，則空閑一定的時間間隔后返回步驟一。
[0020]根據(jù)上述方法，本發(fā)明還揭示了一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，如圖1、2所示，所述的低警覺度駕駛預(yù)警裝置主要包括攝像頭3、控制器6、報警裝置以及電源裝置。其中:
所述的攝像頭3用于拍攝駕駛室內(nèi)駕駛員的頭部圖像，并將采集好的圖像傳輸給控制器6。該攝像頭3可以被安裝在駕駛室內(nèi)可以拍攝到駕駛員的任意位置，也可以與其他部件一起安裝在一主機16內(nèi)。
[0021]所述的控制器6是本發(fā)明的核心，用以接收攝像頭3發(fā)來的圖像，并對圖像進行處理，判斷駕駛員是否在觀察左右倒車鏡和車內(nèi)后視鏡，獲得觀看頻率，并將觀看頻率與設(shè)定值進行對比，計算出駕駛警覺度狀態(tài)，之后選擇性控制報警裝置是否報警。該控制器6可以是現(xiàn)有技術(shù)的高速數(shù)字信號處理器，內(nèi)部集成有數(shù)字圖像處理算法。
[0022]所述的報警裝置可以是揚聲器1，也可以是警示燈5，或者同時設(shè)置揚聲器I和警示燈5。該揚聲器I可以發(fā)出具有特定提示語義的聲音，也可以是簡單的提示音，本發(fā)明對此不做限制。當檢測到駕駛員觀察左右倒車鏡和車內(nèi)后視鏡的頻率低于設(shè)定值時，由控制器6驅(qū)動其發(fā)出預(yù)定義聲音。并且可以進一步設(shè)置音量調(diào)節(jié)旋鈕15，通過該音量調(diào)節(jié)旋鈕15來實現(xiàn)音量大小的調(diào)節(jié)。本發(fā)明實施例同時設(shè)置有指示燈5，在上述低警覺度駕駛情況下由控制器6驅(qū)動發(fā)出警示光。而發(fā)光顏色、功率和方式不做限制。
[0023]所述的電源裝置可以為內(nèi)部電源8，也可以是外接電源接口 9，或者兩者同時設(shè)置。該外接電源接口9再通過電纜線與車載電源接口連接獲得系統(tǒng)工作電能。并且可以進一步設(shè)置開關(guān)11，當車輛電源接通，且開關(guān)11處于開啟位置時，主機進入啟動工作狀態(tài)。該內(nèi)部電源8可以保證主機電源斷電情況下，存儲器中的數(shù)據(jù)不丟失。內(nèi)部電源8的具體形式和容量本發(fā)明不做限制，例如采用可充電鋰離子電池。
[0024]本發(fā)明可以進一步設(shè)置感光元件10和補充光源2，該補充光源2的發(fā)光功率和發(fā)光顏色本發(fā)明不做限制。當感光元件10檢測到駕駛室內(nèi)光線偏暗時，自動打開補充光源2實現(xiàn)攝像頭光線補償。該補充光源2可以為環(huán)繞在所述攝像頭3周圍的環(huán)形光源，以起到更好的光線補償效果。該感光元件10和補充光源2可以設(shè)置在主機16內(nèi)的任意位置，但是，該感光元件10最好應(yīng)遠離補充光源2以及指示燈5等其他光源，以盡量減小主機發(fā)光源對感光元件的影響。當然，如果采用紅外攝像頭，則無需設(shè)置補充光源及感光元件。
[0025]本發(fā)明可以再設(shè)置工作指示燈4。當系統(tǒng)開機自檢時，控制器6使得該工作指示燈4處于閃爍狀態(tài)；當自檢通過后，工作指示燈4處于常亮狀態(tài)。該工作指示燈4的顏色和功率不做限制。
[0026]為了更好的判斷駕駛員是否在觀看左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡，所述的控制器6內(nèi)部可以設(shè)置一個學(xué)習模塊17并在主機16上設(shè)置一個學(xué)習鍵14,該學(xué)習模塊17及學(xué)習鍵14用于控制器6學(xué)習駕駛員頭部的3種位置狀態(tài):觀看車外左倒車鏡狀態(tài)、觀看車外右倒車鏡狀態(tài)和觀看車內(nèi)后視鏡狀態(tài)。當按下學(xué)習鍵14時，要求駕駛員頭部看向上述3個位置中的任一個并停留一定的時長，以保障機器能夠采集足夠的圖像參考樣本并存儲在控制器內(nèi)部存儲器中。對于停留時長，本發(fā)明不做限制。學(xué)習過程一般僅運行I次即可，但是當駕駛員改變或座椅位置調(diào)整后，一般需要重新進行系統(tǒng)學(xué)習，學(xué)習后的參數(shù)存儲在控制器6中。學(xué)習過程中，工作指示燈4處于閃爍狀態(tài)。
[0027]本發(fā)明還可以在駕駛低警覺狀態(tài)時，對駕駛狀態(tài)采用進一步措施。具體為，在所述的控制器6內(nèi)部設(shè)置駕駛狀態(tài)控制模塊18并預(yù)留與外界通訊的IO接口 7，通過該IO接口
7可以將駕駛員低警覺度狀態(tài)信號傳輸給車輛總線或其它應(yīng)用，并由駕駛狀態(tài)控制模塊18控制限速、開啟雙閃等警示周邊車輛等措施。IO接口 7的具體形式和功能不做限制。
[0028]上述各部件均可以設(shè)置在主機16內(nèi)，該主機16則可以設(shè)置在固定底座13上，主機16與固定底座13可以通過萬向球頭12連接。該固定底座13形狀和形式本發(fā)明對此不做限制，其可以固定在駕駛員上前方的前擋玻璃上，也可固定在儀表臺，根據(jù)需要和駕駛員意見在安裝時調(diào)整。由于萬向球頭12的作用，即使固定底座13固定后,主機16仍可在較大范圍內(nèi)調(diào)整指向方位。
[0029]如圖4所示，所述預(yù)警裝置的工作原理為:按下開關(guān)11，系統(tǒng)啟動并進入自檢狀態(tài)；若自檢未通過，則提示故障，系統(tǒng)結(jié)束運行，直到故障解決為止；若自檢通過，則系統(tǒng)進入循環(huán)檢測預(yù)警過程；在觸發(fā)攝像頭3采集駕駛室圖片信號前，通過感光元件10檢測駕駛室內(nèi)光亮是否充分，若光線不足，則控制器6自動打開補充光源2，以保障攝像頭3所拍攝采集的駕駛室內(nèi)場景具有較好的辨析度；控制器6觸發(fā)攝像頭3拍攝并采集一副駕駛室內(nèi)場景的數(shù)字圖像，并利用其內(nèi)部預(yù)先編制好的軟件算法分割出駕駛員臉部區(qū)域，提取臉部輪廓并計算重心、長度、面積、面積長度比等特征；利用這些特征與預(yù)先學(xué)習獲得的存儲在控制器6內(nèi)部的參考特征對比，判斷駕駛員是否在觀看車外左右倒車鏡或車內(nèi)后視鏡，從而獲得其觀看頻率并進一步計算出其警覺度狀態(tài)；當駕駛員處于低警覺度時，控制器6觸發(fā)揚聲器I和報警指示燈5實現(xiàn)聲光報警，并可進一步通過IO接口 7與車輛或外界通訊以進一步采取安全措施；若駕駛員警覺度合格，則系統(tǒng)空閑等待下一次檢測時間間隔。如此，反復(fù)循環(huán)直至車輛斷電或人為關(guān)閉系統(tǒng)為止。
[0030]本發(fā)明關(guān)于臉部輪廓特征的定義和提取只是本發(fā)明的一種實施案例而已，并非用于限制本發(fā)明的實施范圍。
[0031]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一種低警覺駕駛的自動檢測和預(yù)警，體積小巧，安裝方便，對駕駛員的視野幾乎沒有影響。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故但凡依本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低警覺度駕駛預(yù)警方法，其特征在于:通過檢測駕駛員觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡的動作頻率，并與設(shè)定值對比，判斷駕駛員駕駛過程中的警覺度狀態(tài)，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者對駕駛狀態(tài)采取進一步措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一，對駕駛員頭部圖像進行采集； 步驟二，對圖像進行處理，判斷駕駛員是否在觀察左右車外倒視鏡和車內(nèi)上部后視鏡，并獲得觀看頻率； 步驟三，將獲得的觀看頻率與設(shè)定值進行對比，大于設(shè)定值時駕駛警覺度合格，否則為低警覺度； 步驟四，當駕駛員處于低警覺時進行預(yù)警或者采取進一步措施；若駕駛員警覺度合格，則空閑一定的時間間隔后返回步驟一。
3.一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:包括攝像頭、控制器、報警裝置以及電源裝置；該攝像頭用于拍攝駕駛員頭部圖像并將圖像傳輸給控制器；該控制器用于根據(jù)駕駛員頭部圖像判斷駕駛員是否在觀察左右倒車鏡和車內(nèi)后視鏡，獲得觀看頻率，并將觀看頻率與設(shè)定值進行對比，計算出駕駛警覺度狀態(tài)；該報警裝置在控制器的處理結(jié)果為低駕駛警覺度時進行報警；該電源裝置為整個裝置進行供電的電源裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:所述的控制器內(nèi)部設(shè)置有學(xué)習模塊，該學(xué)習模塊用于控制器學(xué)習駕駛員頭部的3種位置狀態(tài):觀看車外左倒車鏡狀態(tài)、觀看車外右倒車鏡狀態(tài)和觀看車內(nèi)后視鏡狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:所述的控制器內(nèi)部設(shè)置有駕駛狀態(tài)控制模塊并預(yù)留與外界通訊的IO接口，該IO接口將駕駛員低警覺度狀態(tài)信號傳輸給車輛總線，并由駕駛狀態(tài)控制模塊對相應(yīng)的車輛駕駛狀態(tài)進行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:進一步設(shè)置有感光元件和補充光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:所述的攝像頭、控制器、報警裝置、電源裝置、感光元件以及補充光源設(shè)置在一主機內(nèi)，該主機通過萬向球頭與一固定底座連接；所述的補充光源為環(huán)繞在所述攝像頭周圍的環(huán)形光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:所述的報警裝置為揚聲器或/和警示燈。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:所述的電源裝置為內(nèi)部電源或/和外接電源接口，該外接電源接口通過電纜線與車載電源接口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的一種低警覺度駕駛預(yù)警裝置，其特征在于:進一步設(shè)置有工作指示燈。
【文檔編號】B60Q9/00GK103879346SQ201410139766
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】鐘銘恩 申請人:廈門理工學(xué)院