CN101667323A - 一种驾驶员分神实时监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驾驶员分神实时监测报警系统，它包括：从驾驶员前方指向驾驶员头部的摄像头及其图像采集器、用于接收图像采集器输出信号并进行处理的处理器、由处理器控制的报警器；所述处理器包括：用于接收图像采集器输出信号并判断每帧图像中是否存在两个眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判断单元、计数器、报警器控制单元。本发明通过对驾驶员面部图像信息进行分析处理就可以得出驾驶员在驾驶过程中是否分神，并对驾驶员报警提示，预防交通事故的发生。

Description

一种驾驶员分神实时监测报警装置

技术领域

本发明涉及汽车，具体涉及汽车上的安全驾驶辅助装置，特别是实时监测报警装置。

背景技术

交通事故一直是人类面临的对生命财产安全威胁最严重的问题之一，其中大部分交通事故的发生都是由于驾驶员人为因素造成的。在车辆行驶过程中，驾驶员分神是非常危险的。由于驾驶员分神而导致不能正常观察行驶前方路面情况，在遇到危险情况时，驾驶员通常来不及做出正确的反应，因而导致交通事故发生。特别在车辆高速行驶过程中，驾驶员分神将导致更加严重的后果。随着图像识别处理技术的发展，通过识别处理驾驶员驾驶过程中面部图像信息，判断驾驶员分神的状态并报警为预防交通事故的发生提供了一种新的解决方案。驾驶员分神监测报警装置就是通过采集车辆启动、车辆速度、驾驶员图像等信息，利用模式识别、图像处理、神经网络等技术对驾驶员分神做出实时判断并发出报警提示。

目前已经有许多车载监控系统用于车辆安全辅助驾驶，如“用于监控驾驶员驾驶注意力的系统”(专利号：02800843.X)、“汽车驾驶员疲劳实时监测系统”(专利号：200710051344.5)等。此类系统使用不同的方法对驾驶员危险驾车状态进行判断，提高了驾驶安全性。

但现有的车载监控系统也存在着不足，主要是判断方法复杂导致可靠性差、不能脱机导致实用性差等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种驾驶员分神实时监测报警装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种驾驶员分神实时监测报警系统，它包括：

从驾驶员前方指向驾驶员头部的摄像头及其图像采集器、

用于接收图像采集器输出信号并进行处理的处理器、

由处理器控制的报警器；

所述处理器包括：

用于接收图像采集器输出信号并判断每帧图像中是否存在两个眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判断单元、

计数器、

报警器控制单元；

所述计数器为接收判断单元输出信号并作出以下选择的计数器：

判断单元输出为否，计数器加1；

或，

判断单元输出为是，计数器归零；

所述报警器控制单元为在计数器记录的数值大于等于设定值时控制报警器启动的报警器控制单元。

上述方案中，驾驶员分神实时监测报警装置还包括车速传感器，车速传感器的输出端与处理器的信号输入端连接；

所述处理器还包括用于判断车辆速度是否大于设定值的车辆速度检测单元；

所述图像采集器为在车辆速度检测单元判断为是时工作的图像采集器。

本发明的工作原理为：通过检测两只眼睛、鼻子、嘴巴的影像是否存在于拍摄的每帧图片来判断驾驶员面部朝向状态，正常情况下，安置于驾驶员正前方的摄像头可采集到驾驶员面部两只眼睛、鼻子、嘴巴等信息，而当驾驶员由于分神在一定时间内不能直视前方时，头会向上、下、左、右偏离，摄像头将不能拍摄到驾驶员完整的眼睛、鼻子、嘴巴信息，通过对驾驶员面部图像信息进行分析处理就可以得出驾驶员在驾驶过程中是否分神，并对驾驶员报警提示，预防交通事故的发生。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：1、原理简单可行，可脱机使用；2、系统准确性、稳定性、实时性高，不对现有车辆结构、空间及驾驶员操作构成任何影响。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图

图2为摄像头安装位置示意图

图3为本发明实施例软件流程图

图4为判断单元的软件流程图

具体实施方式

如图1所示的本发明驾驶员分神实时监测报警装置实施例，它包括：

从驾驶员前方指向驾驶员头部的摄像头及其图像采集器、

用于接收图像采集器输出信号并进行处理的处理器、

由处理器控制的报警器、

车速传感器；

车速传感器的输出端与处理器的信号输入端连接。

报警器为语音提示报警器，它采用唯创虹泰科技有限公司车载语音提示器。图像采集器为图像采集卡，其采用微视V520高精度图像采集卡。如图2所示，摄像头1固定设置在驾驶室内的顶棚上，它从驾驶员前方指向驾驶员头部。

本实施例的车速传感器采用车辆自带的车速传感器，车速传感器的输出信号通过CAN总线输入处理器。

所述处理器为采用TI公司TMS320DM642处理芯片的单片机，它包括：

用于接收图像采集器输出信号并判断每帧图像中是否存在两个眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判断单元、

计数器、

报警器控制单元、

用于判断车辆速度是否大于设定值的车辆速度检测单元；

所述计数器为接收判断单元输出信号并作出以下选择的计数器：

判断单元输出为否，计数器加1；

或，

判断单元输出为是，计数器归零；

所述报警器控制单元为在计数器记录的数值大于等于设定值时控制报警器启动的报警器控制单元。

所述图像采集器为在车辆速度检测单元判断为是时工作的图像采集器。

本实施例的软件流程图如图3所示，车辆启动时，发动机点火后，本实施例启动，摄像头开启。当车辆速度大于15km/h时，车辆进入正常行驶状态，图像采集器开始采集摄像头的输出信号——驾驶员头部状态信息，摄像头的采集帧率为30帧/秒，通过模数转换成数字信号输入处理器。处理器在接收图像信息后，判断单元依次对每帧图像进行处理，判断每帧图像中是否存在两个眼睛、鼻子、嘴巴(4处特征)的影像，当4处特征全部存在(即被识别)，判断驾驶员面朝前方，计数器归零，判断单元依次对下一帧图像进行处理。当上述4处特征的任意一处不存在(不被识别)时，判断驾驶员未面朝行驶前方，计数器加1，判断单元依次对下一帧图像进行处理。可根据具体的情况，例如：当计数器记录的数值大于等于60时，即表明连续检测到60帧驾驶员未面朝行驶前方，驾驶员分神2秒报警，报警器控制单元触发报警器报警提示。

处理器的判断单元判断每帧图像中是否存在两个眼睛、鼻子、嘴巴的影像的软件流程如图4所示，该方法首先需通过训练样本得到人脸、两只眼睛、鼻子、嘴巴相对应的样本库。这个过程首先收集人脸、两只眼睛、鼻子、嘴巴样本，计算各样本的积分图，进一步计算样本的类Haar特征，从这四类样本集中提取所有类Haar特征，训练得到人脸、两只眼睛、鼻子、嘴巴样本库。

再对两只眼睛、鼻子、嘴巴分别用边缘提取法进行识别定位。图像输入后进行增强、噪声滤除等预处理得到质量较好的图像，然后用Canny算法对人脸图像进行边缘提取，利用边缘检测算子提取特征边缘，再利用霍夫变换的结果确定最佳匹配区域，构造三个分别包括眼睛、鼻子、嘴巴的模板，用一系列函数从能量角度检测出眼睛、鼻子、嘴巴，并与样本库比对，判断是否匹配。

目前，人脸特征识别算法主要有：基于AdaBoost的Gabor特征选择及判别分析方法、基于PPCA的人脸识别算法、基于ICA的人脸识别算法等，《计算机工程与科学》、《计算机应用与软件》等期刊亦有相应算法介绍。

本发明装置可用于普通车辆上，在事故发生之前提醒驾驶员注意，改正危险驾驶行为，达到预防事故发生的目的；也可用于驾驶证考试路考科目对驾驶员视线离开行驶方向2秒及以上的违规行为判断。

Claims (2)

1、一种驾驶员分神实时监测报警系统，其特征在于：它包括：

从驾驶员前方指向驾驶员头部的摄像头及其图像采集器、

用于接收图像采集器输出信号并进行处理的处理器、

由处理器控制的报警器；

所述处理器包括：

用于接收图像采集器输出信号并判断每帧图像中是否存在两个眼睛、鼻子、嘴巴的影像的判断单元、

计数器、

报警器控制单元；

所述计数器为接收判断单元输出信号并作出以下选择的计数器：

判断单元输出为否，计数器加1；

或，

判断单元输出为是，计数器归零；

所述报警器控制单元为在计数器记录的数值大于等于设定值时控制报警器启动的报警器控制单元。

2、如权利要求1所述的驾驶员分神实时监测报警装置，其特征在于：它还包括车速传感器，车速传感器的输出端与处理器的信号输入端连接；

所述处理器还包括用于判断车辆速度是否大于设定值的车辆速度检测单元；

所述图像采集器为在车辆速度检测单元判断为是时工作的图像采集器。

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