CN102874259B - 一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统 - Google Patents

一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统 Download PDF

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本发明公开了一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,目的在于解决现有技术所存在的对驾驶员不良情绪检测方式单一,没有情绪调节措施以及没有相应车辆安全控制措施等技术问题,提供一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,它能够在判断驾驶员处于不良情绪状态时,适时对车辆进行控制并同时调节驾驶员情绪,包括摄像装置,情绪检测处理单元,音响单元,摄像装置输出端连接情绪检测处理单元,情绪检测处理单元通过通信总线连接音响单元及发动机控制器、电子转向控制器。

Description

一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种汽车安全驾驶辅助装置,尤其涉及一种对驾驶员情绪进行检测、调节并对车辆进行相应控制的汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统。
背景技术
[0002] 交通事故的发生有多种原因,一般来说是人的因素、车辆因素、道路和环境因素等,其中人的因素居首位。人的因素中又以驾驶员的因素最为重要。驾驶员的不良情绪是造成交通事故的重要原因。
[0003] 当受到刺激时一般人都是通过面部、动作、眼神等表现出来。在驾驶车辆行驶过程中,当驾驶员心情愉快、满意时能感到心情舒畅、心理舒适,对事物的观察和判断具有积极的促进作用,常常表现出感受力强,勤于观察,反应迅速,判断准确,动作敏捷,有利于车辆行驶安全。反之,如果产生忧愁、恐惧、苦恼、愤怒等情绪波动时,则感受力下降、精力分散、懒于观察思考,开起车来胆大气粗,一但遇到紧急情况和突发事件时,则发生反应迟钝,判断失误等不良行为。因此,要确保安全行车,及时检测驾驶员面部等处的变化从而判断其情绪变化,及时提醒驾驶员保持情绪稳定及施加相应的车辆控制是非常重要的。在现有技术中也有依据驾驶员面部表情进行情绪判断并加以提醒的装置,比如公开日为2007年09月05日、公开号为CN101030316B的专利文献公开了这样的技术方案:一种汽车安全驾驶监控系统和方法,它检测汽车驾驶员的表情以及眼睛开闭状态;判断该检测结果是否为不适于驾驶,并判断出不适于驾驶时提醒该汽车驾驶员,不仅关心汽车驾驶员的疲劳程度,还关心汽车驾驶员的情绪因素,更好地保证了汽车行驶安全。但是该方案对于驾驶员不良情绪的检测方式单一,并且只是给予提示,没有进一步的情绪调节和车辆控制措施,因此,在现实操作中很难奏效。
发明内容
[0004] 本发明主要是解决现有技术所存在的对驾驶员不良情绪检测方式单一,没有情绪调节措施以及没有相应车辆安全控制措施等技术问题,提供一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,它能够在判断驾驶员处于不良情绪状态时,适时对车辆进行控制并同时调节驾驶员情绪。
[0005] 本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的,一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,包括摄像装置,情绪检测处理单元,音响单元,摄像装置输出端连接情绪检测处理单元,情绪检测处理单元通过通信总线连接音响单元及发动机控制器、电子转向控制器,情绪检测处理单元检测驾驶员情绪状态并发送控制指令到音响单元、发动机控制器、电子转向控制器,音响单元从通信总线上接受指令信号,播放提示语音和调节音乐,发动机控制器接受指令信号做阻尼控制,电子转向控制器接受指令信号做阻尼控制。该方案中,情绪检测处理单元接收摄像装置采集的驾驶员脸部数据,对人脸视频中的图像帧进行静态人脸表情识别计算,提取人脸表情运动参数后,根据表情生理知识对表情作出判断,在出现兴奋、生气、激动等不宜驾驶的表情时,播放相应的提示语音和情绪调节音乐,同时情绪检测处理单元采集通信总线上的车速数据、方向盘转动角数据计算车速变化率和方向盘转向角变化率分析判断是否速度过快或操控过激,如果驾驶员既有情绪又车速过快或操控过激,情绪检测处理单元则发送控制指令,让方向盘控制加重和通过发动机控制器限制车速,直到驾驶员情绪恢复正常。本方案遵循面部表情的变化表现为各种情绪变化的规律。
[0006] 作为优选,该系统还包括心率传感器,心率传感器输出端连接所述情绪检测处理单元。为弥补对情绪进行图像识别时出现的识别误差,利用人们在紧张,羞怯,愤怒(生气),害怕,激动,兴奋等都可以使得心跳加快的生理特点,增加心率传感器,通过心率检测发现情绪的变化,对驾驶员的情绪变化进行检测。
[0007] 作为优选,心率传感器的感应端安装在方向盘的左半部和右半部。利用右手和左手间的电位差来测定驾驶员的心率,这种心率传感器安装、使用都很方便。
[0008] 作为优选,音响单元设置有调节音乐存储单元,调节音乐存储单元分类存储提示语音和用于情绪调节的音乐。在该存储单元中将几种情绪状态时的提示语音按地址存放,在播放时按地址提取播放,同样将用于调节情绪的音乐分类按地址存放、按地址播放。
[0009] 作为优选,调节音乐存储单元是Flash存储器。Flash存储器具有成本低、可靠性高、使用方便等显著优点。
[0010] 作为优选,该系统还包括GPS导航单元,GPS导航单元连接在通信总线上,用以提供最近的休息场所地址。在出现不宜驾驶的情绪时,情绪检测处理单元通知GPS导航单元查找并播报最近的休息场所地址,并引导驾驶员到休息场所休息,恢复稳定情绪。
[0011] 作为优选,通信总线是CAN总线。CAN总线具有突出的数据通讯可靠性、实时性和灵活性。
[0012] 本发明带来的有益效果是同时采用表情识别和心率检测判断驾驶员情绪,可靠性高,能够在驾驶员处于不宜驾驶情绪状态时,播放提示音提示注意安全,当出现不宜驾驶情绪时或车速变化率、方向盘转角变化率、踏板变化率出现过激操作时增加发动机控制阻尼和方向盘转动阻尼,促使驾驶员尽快调整情绪安全驾驶。
附图说明
[0013]图1是本发明的一种系统结构框图;
[0014] 图2是本发明的一种数据处理流程图。
[0015] 图中:1是摄像装置,2是心率传感器,3是情绪检测处理单元,4是发动机控制器,5是GPS导航单元,6是电子转向控制器,7是音响单元,8是Flash存储器,9是CAN总线。
具体实施方式
[0016] 下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体说明。
[0017] 实施例:如图1所示,本发明是一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,摄像装置1、心率传感器2连接情绪检测处理单元3,音响单元7中设置Flash存储器8,情绪检测处理单元3、音响单元7、发动机控制器4、GPS导航单元5、电子转向控制器6连接在CAN总线9上。摄像装置I采用摄像头,摄像头安装在驾驶室内主驾驶座位前方的风挡玻璃上方,摄像头的输出端连接在情绪检测处理单元3的视频输入端口,心率传感器2是利用人体体表生物电检测方式来检测心脏搏动的传感器,心率传感器2的两个感应电极安装在方向盘外侧的右半部分和左半部分。录制的提示音分段存放在Flash存储器8中,用于调节情绪的音乐按照编号存放在Flash存储器8中。情绪检测处理单元3根据驾驶员面部表情和心率变化判断其情绪状态,将控制指令通过CAN总线9发送给CAN网络中的其他设备。
[0018] 图2所示为数据处理流程图,图中:
[0019] 首先对不宜驾驶的几种情绪状态进行设定,本实施例中设定兴奋、生气、激动情绪为不宜驾驶的情绪,设定心跳阀值,超过此阀值时认为情绪波动过大不宜驾驶,设定车速、油门踏板、制动踏板、方向盘转角的正常变化率。
[0020] 步骤101:面部图像数据采集、心跳速率采集,之后对图像帧进行静态人脸表情识别计算,提取人脸表情运动参数后,根据表情生理知识对表情作出判断、对心跳速率进行计算;
[0021] 步骤102:判断是否为不宜驾驶情绪状态,当驾驶员出项设定的不宜驾驶情绪状态时,转入步骤104及步骤107,如果未出现不宜驾驶情绪,则转入步骤103,判断心跳速率,以弥补图像识别时由于识别误差出现的漏判,当心跳速率超过规定阀值时同样转入步骤104及步骤107 ;
[0022] 步骤104:对CAN总线有关数据进行分析,这些数据包括车速、油门踏板信号、制动踏板信号、方向盘转向角等。在CAN总线上由于仪表显示、车辆控制等需求,这些数据(信号)会随时出现在CAN总线上,因此,情绪检测处理单元3可以随时从CAN总线上获取;
[0023] 步骤105:判断是否车速变化过快,通过接收当前车速与前一时刻车速,计算出车速的变化率,再将此车速变化率与设定值作比较,如果大于设定值,表示车速变化过快(此状况是由于驾驶员急加速或急减速导致的),此时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;
[0024] 步骤106:判断是否控制过激,根据方向盘转角变化率、加速踏板变化率及制动踏板变化率,如果方向盘转角变化率或加速踏板变化率或制动踏板变化率大于设定值,则表明驾驶员车辆控制过激,转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;
[0025] 步骤107:判断是否属于兴奋情绪,如果属于兴奋情绪,则转步骤108,播放控制兴奋情绪、注意行车安全的一组提示音,并同时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;
[0026] 步骤109:判断是否属于生气情绪,如果属于生气情绪,则转步骤110,播放控制生气情绪、注意行车安全的一组提示音,并播放缓解生气情绪的乐曲或歌曲,同时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;
[0027] 步骤111:判断是否属于激动情绪,如果属于激动情绪,则转步骤112,播放控制激动情绪、注意行车安全的一组提示音,并播放缓解激动情绪的乐曲或歌曲,同时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;
[0028] 步骤113:向CAN总线发送阻尼指令和最近休息场所搜索指令;
[0029] 步骤114:发动机控制器4收到阻尼指令,反应油门变小,使车速变低,电子转向控制器6收到阻尼指令,方向盘控制加重;
[0030] 步骤115:GPS导航单元5收到最近休息场所搜索指令,播报最近休息场所地址并提供该休息场所导航服务,通过休息缓解不良情绪。
[0031] 所以本发明具有同时采用面部表情识别和心率检测判断驾驶员情绪波动,可靠性高,能够在驾驶员处于情绪激动状态时播放提示音控制不良情绪、注意行车安全,当出现不宜驾驶情绪时或车速变化率、方向盘转角变化率、踏板变化率出现过激操作时增加发动机控制阻尼和方向盘转动阻尼,促使驾驶员尽快调整情绪安全驾驶,通过播放乐曲、歌曲和增加休息等方式调节不良情绪等特征。

Claims (7)

1.一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,包括摄像装置,其特征在于:还包括情绪检测处理单元,音响单元,所述摄像装置输出端连接情绪检测处理单元,情绪检测处理单元通过通信总线连接音响单元及发动机控制器、电子转向控制器,所述情绪检测处理单元检测驾驶员情绪状态并发送控制指令到音响单元、发动机控制器、电子转向控制器,音响单元从通信总线上接受指令信号,播放提示语音和调节音乐,发动机控制器接受指令信号做阻尼控制,电子转向控制器接受指令信号做阻尼控制,所述情绪检测处理单元为执行步骤101:面部图像数据采集、心跳速率采集,之后对图像帧进行静态人脸表情识别计算,提取人脸表情运动参数后,根据表情生理知识对表情作出判断、对心跳速率进行计算;步骤102:判断是否为不宜驾驶情绪状态,当驾驶员出现设定的不宜驾驶情绪状态时,转入步骤104及步骤107,如果未出现不宜驾驶情绪,则判断心跳速率,以弥补图像识别时由于识别误差出现的漏判,当心跳速率超过规定阀值时同样转入步骤104及步骤107 ; 步骤104:对CAN总线有关数据进行分析,这些数据包括车速、油门踏板信号、制动踏板信号和方向盘转向角,在CAN总线上由于仪表显示和车辆控制需求,这些数据会随时出现在CAN总线上,因此,情绪检测处理单元(3)可以随时从CAN总线上获取; 步骤105:判断是否车速变化过快,通过接收当前车速与前一时刻车速,计算出车速的变化率,再将此车速变化率与设定值作比较,如果大于设定值,表示车速变化过快,此时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令; 步骤106:判断是否控制过激,根据方向盘转角变化率、加速踏板变化率及制动踏板变化率,如果方向盘转角变化率或加速踏板变化率或制动踏板变化率大于设定值,则表明驾驶员车辆控制过激,转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;步骤107:判断是否属于兴奋情绪,如果属于兴奋情绪,则播放控制兴奋情绪、注意行车安全的一组提示音,并同时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令;步骤109:判断是否属于生气情绪,如果属于生气情绪,则播放控制生气情绪、注意行车安全的一组提示音,并播放缓解生气情绪的乐曲或歌曲,同时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令; 步骤111:判断是否属于激动情绪,如果属于激动情绪,则播放控制激动情绪、注意行车安全的一组提示音,并播放缓解激动情绪的乐曲或歌曲,同时转入步骤113发送阻尼控制指令和最近休息场所搜索指令; 步骤113:向CAN总线发送阻尼指令和最近休息场所搜索指令; 步骤114:发动机控制器(4)收到阻尼指令,反应油门变小,使车速变低,电子转向控制器(6)收到阻尼指令,方向盘控制加重; 步骤115:GPS导航单元(5)收到最近休息场所搜索指令,播报最近休息场所地址并提供该休息场所导航服务,通过休息缓解不良情绪的情绪检测处理单元。
2.根据权利要求1所述一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,其特征在于:还包括心率传感器,所述心率传感器输出端连接所述情绪检测处理单元。
3.根据权利要求2所述一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,其特征在于:所述心率传感器的感应端安装在方向盘的左半部和右半部。
4.根据权利要求1所述一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,其特征在于:所述音响单元设置有调节音乐存储单元,所述调节音乐存储单元分类存储提示语音和用于情绪调节的音乐。
5.根据权利要求4所述一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,其特征在于:所述调节音乐存储单元是Flash存储器。
6.根据权利要求1所述一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,其特征在于:还包括GPS导航单元,所述GPS导航单元连接在通信总线上,用以提供最近的休息场所地址。
7.根据权利要求1所述一种汽车驾驶员情绪监视及车辆控制系统,其特征在于:所述通ί百总线是CAN总线。
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