專利名稱：一種駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車，具體涉及汽車上的安全駕駛輔助裝置，特別是實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警裝置。
背景技術(shù)：
交通事故一直是人類面臨的對生命財(cái)產(chǎn)安全威脅最嚴(yán)重的問題之一，其中大部分交通事 故的發(fā)生都是由于駕駛員人為因素造成的。在車輛行駛過程中，駕駛員分神是非常危險(xiǎn)的。 由于駕駛員分神而導(dǎo)致不能正常觀察行駛前方路面情況，在遇到危險(xiǎn)情況時(shí)，駕駛員通常來 不及做出正確的反應(yīng)，因而導(dǎo)致交通事故發(fā)生。特別在車輛高速行駛過程中，駕駛員分神將 導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。隨著圖像識(shí)別處理技術(shù)的發(fā)展，通過識(shí)別處理駕駛員駕駛過程中面部 圖像信息，判斷駕駛員分神的狀態(tài)并報(bào)警為預(yù)防交通事故的發(fā)生提供了一種新的解決方案。 駕駛員分神監(jiān)測報(bào)警裝置就是通過采集車輛啟動(dòng)、車輛速度、駕駛員圖像等信息，利用模式 識(shí)別、圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對駕駛員分神做出實(shí)時(shí)判斷并發(fā)出報(bào)警提示。
目前已經(jīng)有許多車載監(jiān)控系統(tǒng)用于車輛安全輔助駕駛，如"用于監(jiān)控駕駛員駕駛注意力 的系統(tǒng)"(專利號(hào)02800843. X)、"汽車駕駛員疲勞實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)"(專利號(hào)200710051344.5) 等。此類系統(tǒng)使用不同的方法對駕駛員危險(xiǎn)駕車狀態(tài)進(jìn)行判斷，提高了駕駛安全性。
但現(xiàn)有的車載監(jiān)控系統(tǒng)也存在著不足，主要是判斷方法復(fù)雜導(dǎo)致可靠性差、不能脫機(jī)導(dǎo) 致實(shí)用性差等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警裝置。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
一種駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，它包括
從駕駛員前方指向駕駛員頭部的攝像頭及其圖像采集器、
用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并進(jìn)行處理的處理器、
由處理器控制的報(bào)警器；
所述處理器包括
用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并判斷每幀圖像中是否存在兩個(gè)眼睛、鼻子、嘴巴的影像 的判斷單元、
計(jì)數(shù)器、
報(bào)警器控制單元；所述計(jì)數(shù)器為接收判斷單元輸出信號(hào)并作出以下選擇的計(jì)數(shù)器
判斷單元輸出為否，計(jì)數(shù)器加l;
或，
判斷單元輸出為是，計(jì)數(shù)器歸零；
所述報(bào)警器控制單元為在計(jì)數(shù)器記錄的數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)控制報(bào)警器啟動(dòng)的報(bào)警器控制單元。
上述方案中，駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警裝置還包括車速傳感器，車速傳感器的輸出端與處理器的信號(hào)輸入端連接；
所述處理器還包括用于判斷車輛速度是否大于設(shè)定值的車輛速度檢測單元；
所述圖像采集器為在車輛速度檢測單元判斷為是時(shí)工作的圖像采集器。
本發(fā)明的工作原理為通過檢測兩只眼睛、鼻子、嘴巴的影像是否存在于拍攝的每幀圖片來判斷駕駛員面部朝向狀態(tài)，正常情況下，安置于駕駛員正前方的攝像頭可采集到駕駛員面部兩只眼睛、鼻子、嘴巴等信息，而當(dāng)駕駛員由于分神在一定時(shí)間內(nèi)不能直視前方時(shí)，頭會(huì)向上、下、左、右偏離，攝像頭將不能拍攝到駕駛員完整的眼睛、鼻子、嘴巴信息，通過對駕駛員面部圖像信息進(jìn)行分析處理就可以得出駕駛員在駕駛過程中是否分神，并對駕駛員報(bào)警提示，預(yù)防交通事故的發(fā)生。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)1、原理簡單可行，可脫機(jī)使用；2、系統(tǒng)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性高，不對現(xiàn)有車輛結(jié)構(gòu)、空間及駕駛員操作構(gòu)成任何影響。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖
圖2為攝像頭安裝位置示意圖
圖3為本發(fā)明實(shí)施例軟件流程圖
圖4為判斷單元的軟件流程圖
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的本發(fā)明駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警裝置實(shí)施例，它包括
從駕駛員前方指向駕駛員頭部的攝像頭及其圖像采集器、
用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并進(jìn)行處理的處理器、
由處理器控制的報(bào)警器、
車速傳感器；
車速傳感器的輸出端與處理器的信號(hào)輸入端連接。
報(bào)警器為語音提示報(bào)警器，它采用唯創(chuàng)虹泰科技有限公司車載語音提示器。圖像采集器為圖像采集卡，其采用微視V520高精度圖像采集卡。如圖2所示，攝像頭1固定設(shè)置在駕駛室內(nèi)的頂棚上，它從駕駛員前方指向駕駛員頭部。
本實(shí)施例的車速傳感器采用車輛自帶的車速傳感器，車速傳感器的輸出信號(hào)通過CAN總線輸入處理器。
所述處理器為采用TI公司TMS320DM642處理芯片的單片機(jī)，它包括
用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并判斷每幀圖像中是否存在兩個(gè)眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判斷單元、
計(jì)數(shù)器、
報(bào)警器控制單元、
用于判斷車輛速度是否大于設(shè)定值的車輛速度檢測單元；所述計(jì)數(shù)器為接收判斷單元輸出信號(hào)并作出以下選擇的計(jì)數(shù)器判斷單元輸出為否，計(jì)數(shù)器加l;或，
判斷單元輸出為是，計(jì)數(shù)器歸零；
所述報(bào)警器控制單元為在計(jì)數(shù)器記錄的數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)控制報(bào)警器啟動(dòng)的報(bào)警器控制單元。
所述圖像采集器為在車輛速度檢測單元判斷為是時(shí)工作的圖像采集器。本實(shí)施例的軟件流程圖如圖3所示，車輛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，本實(shí)施例啟動(dòng)，攝像頭開啟。當(dāng)車輛速度大于15km/h時(shí)，車輛進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，圖像采集器開始采集攝像頭的輸出信號(hào)——駕駛員頭部狀態(tài)信息，攝像頭的采集幀率為30幀/秒，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入處理器。處理器在接收圖像信息后，判斷單元依次對每幀圖像進(jìn)行處理，判斷每幀圖像中是否存在兩個(gè)眼睛、鼻子、嘴巴(4處特征)的影像，當(dāng)4處特征全部存在(即被識(shí)別)，判斷駕駛員面朝前方，計(jì)數(shù)器歸零，判斷單元依次對下一幀圖像進(jìn)行處理。當(dāng)上述4處特征的任意一處不存在(不被識(shí)別)時(shí)，判斷駕駛員未面朝行駛前方，計(jì)數(shù)器加1,判斷單元依次對下一幀圖像進(jìn)行處理?？筛鶕?jù)具體的情況，例如當(dāng)計(jì)數(shù)器記錄的數(shù)值大于等于60時(shí)，即表明連續(xù)檢測到60幀駕駛員未面朝行駛前方，駕駛員分神2秒報(bào)警，報(bào)警器控制單元觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警提示。
處理器的判斷單元判斷每幀圖像中是否存在兩個(gè)眼睛、鼻子、嘴巴的影像的軟件流程如圖4所示，該方法首先需通過訓(xùn)練樣本得到人臉、兩只眼睛、鼻子、嘴巴相對應(yīng)的樣本庫。這個(gè)過程首先收集人臉、兩只眼睛、鼻子、嘴巴樣本，計(jì)算各樣本的積分圖，進(jìn)一步計(jì)算樣本的類Haar特征，從這四類樣本集中提取所有類Haar特征，訓(xùn)練得到人臉、兩只眼睛、鼻子、嘴巴樣本庫。
再對兩只眼睛、鼻子、嘴巴分別用邊緣提取法進(jìn)行識(shí)別定位。圖像輸入后進(jìn)行增強(qiáng)、噪 聲濾除等預(yù)處理得到質(zhì)量較好的圖像，然后用Carmy算法對人臉圖像進(jìn)行邊緣提取，利用邊緣 檢測算子提取特征邊緣,再利用霍夫變換的結(jié)果確定最佳匹配區(qū)域,構(gòu)造三個(gè)分別包括眼睛、 鼻子、嘴巴的模板，用一系列函數(shù)從能量角度檢測出眼睛、鼻子、嘴巴，并與樣本庫比對， 判斷是否匹配。
目前，人臉特征識(shí)別算法主要有基于AdaBoost的Gabor特征選擇及判別分析方法、基于 PPCA的人臉識(shí)別算法、基于ICA的人臉識(shí)別算法等，《計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟
件》等期刊亦有相應(yīng)算法介紹。
本發(fā)明裝置可用于普通車輛上，在事故發(fā)生之前提醒駕駛員注意，改正危險(xiǎn)駕駛行為，
達(dá)到預(yù)防事故發(fā)生的目的；也可用于駕駛證考試路考科目對駕駛員視線離開行駛方向2秒及 以上的違規(guī)行為判斷。
權(quán)利要求
1、一種駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于它包括從駕駛員前方指向駕駛員頭部的攝像頭及其圖像采集器、用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并進(jìn)行處理的處理器、由處理器控制的報(bào)警器；所述處理器包括用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并判斷每幀圖像中是否存在兩個(gè)眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判斷單元、計(jì)數(shù)器、報(bào)警器控制單元；所述計(jì)數(shù)器為接收判斷單元輸出信號(hào)并作出以下選擇的計(jì)數(shù)器判斷單元輸出為否，計(jì)數(shù)器加1；或，判斷單元輸出為是，計(jì)數(shù)器歸零；所述報(bào)警器控制單元為在計(jì)數(shù)器記錄的數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)控制報(bào)警器啟動(dòng)的報(bào)警器控制單元。
2、 如權(quán)利要求1所述的駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警裝置，其特征在于它還包括車速傳感器，車速傳感器的輸出端與處理器的信號(hào)輸入端連接；所述處理器還包括用于判斷車輛速度是否大于設(shè)定值的車輛速度檢測單元；所述圖像采集器為在車輛速度檢測單元判斷為是時(shí)工作的圖像釆集器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種駕駛員分神實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，它包括從駕駛員前方指向駕駛員頭部的攝像頭及其圖像采集器、用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并進(jìn)行處理的處理器、由處理器控制的報(bào)警器；所述處理器包括用于接收圖像采集器輸出信號(hào)并判斷每幀圖像中是否存在兩個(gè)眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判斷單元、計(jì)數(shù)器、報(bào)警器控制單元。本發(fā)明通過對駕駛員面部圖像信息進(jìn)行分析處理就可以得出駕駛員在駕駛過程中是否分神，并對駕駛員報(bào)警提示，預(yù)防交通事故的發(fā)生。
文檔編號(hào)G08B21/00GK101667323SQ200910272220
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者嚴(yán)新平, 吳超仲, 張良力, 胡鴻志, 嵩 高, 珍 黃 申請人:武漢理工大學(xué)