CN104071110A - 用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法 - Google Patents

用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法。所述安全监控装置包括感测单元、处理单元以及警示单元。感测单元配置于载人移动载具的方向控制部上。所述感测单元用以感测方向控制部是否被一驾驶者触碰，并产生感测信号。处理单元电性连接感测单元。处理单元根据感测信号判断驾驶者的手是否放在方向控制部上。警示单元电性连接该处理单元，且用以产生安全警示信息。当处理单元根据感测信号判断驾驶者的手并未放在方向控制部上，处理单元输出警示信号以驱动警示单元产生安全警示信息警示驾驶者。

Description

用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法
技术领域
本发明有关于一种监控装置及监控方法，且特别是一种用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法。
背景技术
随着科技的发展，移动载具例如汽车、公车、机车、脚踏车等可提供移动上的便利性，例如可将人们快速地载至目的地，已俨然成为人们代步的交通工具。然移动载具经常会因驾驶者不当驾驶、打瞌睡或是身体不适而发生交通意外，造成驾驶者或乘客的伤亡。例如，当汽车的驾驶者于行车时因打瞌睡或心脏病发而无法正常驾驶，导致交通意外。
近年来，为了防止移动载具因驾驶者身体不适造成事故，开始于车内加装生理检测器，检测驾驶者的体温、血压、脉搏及血糖等。例如，于驾驶者身上布设测量心跳或血压的感测电极，以监控驾驶者的生理状态，并当驾驶者发生生理异常时，即时警示驾驶者或通知远端的监控中心进行救护。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法，可通过主动侦测驾驶者的手是否放在载人移动载具的方向控制器上，有效地判断移动载具的移动安全。
本发明实施例提供一种用于载人移动载具的安全监控装置，此安全监控装置包括感测单元、处理单元以及警示单元。感测单元是配置于载人移动载具的方向控制部上。感测单元用以感测方向控制部是否被驾驶者触碰，并对应产生感测信号。处理单元电性连接感测单元。处理单元根据感测信号判断驾驶者的手是否放在该方向控制部上。警示单元电性连接该处理单元。警示单元用以产生安全警示信息。当处理单元根据感测信号判断驾驶者的手并未放在方向控制部上时，处理单元输出警示信号以驱动警示单元产生安全警示信息警示驾驶者。
本发明实施例另提供一种用于载人移动载具的安全监控方法，包括下列步骤。首先，通过设置于载人移动载具的方向控制部上的感测单元感测驾驶者的手是否放在方向控制部上。其次，若感测驾驶者的手并未放在方向控制部上，产生安全警示信息警示驾驶者。
综上所述，本发明实施例提供一种用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法，此用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法可于载人移动载具移动时，通过设置感测器，例如触控感测器或开关元件于移动载具例如汽车或机车的方向控制器上，主动侦测驾驶者的手是否放在载人移动载具的方向控制器上，即时地判断载人移动载具的移动安全，降低交通意外的发生。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1是本发明实施例提供的安全监控系统的功能方块示意图。
图2是本发明实施例提供的安全监控装置的功能方块示意图。
图3是本发明实施例提供的典型光体积变化描述信号的曲线示意图。
图4A是本发明实施例提供的安全监控装置的应用于载人移动载具的示意图。
图4B是本发明实施例提供的驾驶者手握方向控制部的示意图。
图5是本发明实施例提供的感测单元设置方式的应用示意图。
图6是本发明实施例提供的用于载人移动载具的安全监控方法的流程示意图。
图7是本发明实施例提供的侦测与分析驾驶者的生理特征方法的流程示意图。
图8是本发明实施例提供的驾驶者身分辨识方法的流程示意图。
图9是本发明实施例提供的光学感测器感测到发光源的光源感测信号的波形示意图。
其中，附图标记说明如下：
10、20：安全监控装置
101：感测单元
103、43：影像撷取单元
105：处理单元
107：警示单元
1071、45：显示单元
1073：警示单元
075：蜂鸣器
109：定位单元
111：通讯单元
201：生理信号撷取单元
12：监控服务器
14：网络
C10：光体积变化描述信号
T：时间区间
TA、TB：时间点
4、5：方向盘
41a、41b、51：触控式开关
N、N+1、N+2、N+3：周期数
S600～S660：步骤流程
S700～S750：步骤流程
S800～S860：步骤流程
具体实施方式
在下文中，将通过图式说明本发明的各种例示实施例来详细描述本发明。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。此外，图式中相同参考数字可用以表示类似的元件。
〔安全监控系统的实施例〕
请参照图1，图1绘示本发明实施例提供的安全监控系统的功能方块示意图。安全监控系统包括安全监控装置10以及监控服务器12，且安全监控装置10可通过网络14连结监控服务器12。所述安全监控装置10是用于载人移动载具，例如汽车、公车、机车、脚踏车等交通工具，且可以是整合设置于载人移动载具内。监控服务器12则可设置于远端的监控中心(例如救护中心)，并经由网络14监控载人移动载具的行车安全。
所述安全监控装置10可用以侦测载人移动载具的方向控制部是否被驾驶者触碰。也即，侦测驾驶者的手是否放在方向控制部上或是否握住方向控制部。本发明领域具通常知识者应知，放在方向控制部上或是握住方向控制部在本文中皆具相同意义，故可交替使用。所述方向控制部可例如为汽车的方向盘(Steering wheel)、机车或脚踏车的把手等。安全监控装置10并可于侦测到驾驶者的手未触碰在载人移动载具的方向控制部上时，即时地产生警示信息警示驾驶者。
简言之，安全监控装置10可通过感测驾驶者的手是否放在方向控制部，来判断载人移动载具的驾驶者目前是否正常驾驶载人移动载具，以监控载人移动载具的行车安全。所述安全监控装置10同时还可于持续侦测到驾驶者的手未放在载人移动载具的方向控制部上时，通知监控服务器12的管理者进行载人移动载具行车安全与驾驶者的生理状态分析。
更进一步地说，安全监控装置10包括感测单元101、影像撷取单元103、处理单元105、警示单元107、定位单元109以及通讯单元111。感测单元101、影像撷取单元103、警示单元107、定位单元109以及通讯单元111分别电性连接处理单元105。
感测单元101配置于载人移动载具的方向控制部上。感测单元101用以感测载人移动载具的驾驶者是否放在方向控制部上，并根据感测结果产生感测信号。感测单元101可以是由按压式开关或触控式开关的其中之一或其组合来实现，以感应驾驶者的手目前是否放在方向控制部上。
于一实施方式中，感测单元101可为按压式开关，且所述按压式开关设置于方向控制部上。据此，感测单元101可通过感测驾驶者按压方向控制部来感测驾驶者的手是否放在方向控制部上。于另一实施方式中，感测单元101可为触控式开关，且所述触控式开关是设置于方向控制部上。从而，感测单元101可以是通过触控感应来感测驾驶者的手是否放在方向控制部上。此外，感测单元101还可以是由触控感测器，例如为电容式触控感测器、电阻式触控感测器、光学式触控感测器以及超音波式触控感测器等其中之一来实现。
值得注意的是，因驾驶者的手并不一定放在方向控制部上对应感测单元101设置的位置，故感测单元101较佳可包括多个按压式开关或触控式开关，以等间距或等角度方式布设于方向控制部上，以准确地且有效地感测方向控制部是否被驾驶者触碰。
感测单元101可例如是根据方向控制部的感测结果输出高、低电平的感测信号至处理单元105以供处理单元105判断方向控制部是否被触碰。以感测单元101为按压式开关为例，当感测单元101判断驾驶者的手已放在方向控制部上(也即，方向控制部上的按压式开关被按压或触动)时，感测单元101可输出具高电压电平的感测信号至处理单元105；而当感测单元101判断驾驶者的手未放在方向控制部上(也即，方向控制部上的按压式开关未被按压)时，感测单元101可输出具低电压电平的感测信号至处理单元105。从而，处理单元105可根据感测单元101输出的感测信号的电压电平判断驾驶者的手是否放在方向控制部上。
影像撷取单元103用以撷取该载人移动载具的驾驶者的脸部影像，并对应输出至少一张影像数据至处理单元105。影像撷取单元103可依据环境变化设定最佳化影像撷取参数，来撷取驾驶者的脸部影像，以产生影像数据。影像撷取单元103可以是设置于载人移动载具内，且面向载人移动载具的驾驶者的位置。
举例来说，以载人移动载具为汽车为例，影像撷取单元103可是设置于驾驶座前方的车体上，但本实施例并不以此为限。影像撷取单元103可例如是网络摄影机(web camera or PC video camera)或数字摄影机(video recorder)等影像撷取器，但本实施例并不以此为限。
处理单元105用以根据感测信号判断方向控制部是否被驾驶者触碰。换言之，处理单元105可根据感测信号判断驾驶者的手是否放在方向控制部上。警示单元107用以产生一安全警示信息，警示驾驶者，以期使驾驶者将手放在方向控制部上。另外，处理单元105可持续驱动警示单元107警示驾驶者直至感测单元101的感测信号指示驾驶者的手已放在方向控制部。警示单元107进一步包括显示单元1071、警示灯1073与蜂鸣器1075。
简单来说，当处理单元105根据感测信号判断驾驶者的手并未放在方向控制部上，处理单元105随即输出警示信号以驱动警示单元107产生安全警示信息警示驾驶者。具体地说，处理单元105可驱动警示单元107的显示单元1071显示一安全警示信息，例如“请将手放在方向控制部上”。处理单元105也可驱动警示单元107的警示灯1073运作，例如开启或闪烁灯号以警示驾驶者。此外，处理单元105还可同时驱动蜂鸣器1075产生警示音效，提醒驾驶者。例如若驾驶者于驾驶载人移动载具时，因打瞌睡而无意识的放开方向控制部时，可因蜂鸣器1075所产生的警示音效快速回神，正常驾驶载人移动载具。处理单元105随后可于根据感测信号判断驾驶者的手已放在方向控制部上或是已握住方向控制部输出解除警示信号至警示单元107停止产生安全警示信息。
值得一提的是，处理单元105也可以是于感测单元101判断驾驶者的手并未放方向控制部后一预定时间(例如2秒钟)内仍未恢复将手放在方向控制部时，输出警示信号驱动警示单元107产生安全警示信息警示驾驶者。处理单元105还可于每隔一段时间(例如每5秒钟)，主动驱动感测单元101感测驾驶者的手是否触碰载人移动载具的方向控制部，以随时监控载人移动载具的安全。
接着，处理单元105另可通过分析影像撷取单元103输出对应驾驶者的脸部影像的影像数据，获取对应驾驶者的心率变化的心跳数据，并据以判断驾驶者的生理状态。详细地说，处理单元105可驱动影像撷取单元103定时的撷取驾驶者的脸部影像。处理单元105可通过对影像数据进行影像处理，分析影像数据中的至少一颜色(例如红、绿、蓝三原色)的亮度数据，产生对应驾驶者的心率变化的心跳数据。
上述影像处理方式可包括彩色分割(color-based segmentation)、灰阶转换、滤波处理、影像二值化（image binarization）、边缘撷取、特征撷取、影像压缩及影像切割等影像处理技术。于实务上，本发明领域具通常知识者应可依照影像辨识的方式，选用适合的影像处理技术作为处理单元105的影像处理方式。
处理单元105可根据心跳数据判断驾驶者的心跳是否介于一预设范围。处理单元105并于判断驾驶者的心跳超出预设范围时，驱动警示单元107对应产生一生理状态警示信息，例如通过警示单元107的显示单元1071显示一心跳异常信息，通知驾驶者尽快停止驾驶载人移动载具。所述预设范围可例如为一般正常心跳范围或是依据驾驶者个人生理状态的所建立的正常心跳范围。
值得一提的是，本发明领域具通常知识者熟知，每个人的心跳变化曲线因具规律性且是独一无二而具辨识性，因此处理单元105可通过分析心跳数据，辨识驾驶者的身分。具体地说，处理单元105可比较驾驶者目前的心跳数据与一预设心跳数据来辨识驾驶者的身份。所述预设心跳数据可以是处理单元105预先记录载人移动载具的拥有者的心跳数据。
当处理单元105判断该笔心跳数据与预设心跳数据并不相符(即表示目前的驾驶者并非载人移动载具的拥有者)时，处理单元105会传送控制信号至载人移动载具，以禁止驾驶者驾驶载人移动载具。反之，当处理单元105判断该笔心跳数据与预设心跳数据相符(即表示目前的驾驶者为载人移动载具的拥有者)时，处理单元105即会让驾驶者启动并驾驶该载人移动载具。
简单来说，于载人移动载具的驾驶者启动或发动载人移动载具之前，处理单元105可主动驱动影像撷取单元103撷取载人移动载具的驾驶者脸部影像的影像数据，以获取对应载人移动载具的驾驶者的心跳数据。处理单元105随后通过分析载人移动载具的驾驶者的心跳数据，辨识目前驾驶者的身份。处理单元105并根据分析结果判断是否让驾驶者启动载人移动载具。
据此，本实施例的安全监控装置10除具有即时判断载人移动载具的行车安全之外，另可辨识载人移动载具驾驶者的身份。由此可防止载人移动载具被盗用或是被偷，提高载人移动载具的防盗安全性。
附带一提的是，处理单元105还可根据通过对影像数据进行影像处理与分析，判断驾驶者是否位于正确的驾驶位置。当处理单元105判断驾驶者位于副驾驶座或是其他座位时，处理单元105也会输出控制信号至载人移动载具，以禁止该驾驶者驾驶载人移动载具。
此外，安全监控装置10还包括定位单元109以及通讯单元111。定位单元109用以产生对应载人移动载具目前位置的一定位信号，其中定位信号可例如为载人移动载具的经纬度数据。定位单元109可以是通过卫星定位或无线基地台以定位载人移动载具目前的位置。通讯单元111用以通过网络14连结远端的监控服务器12，将感测信号、心跳数据及定位信号以有线或无线方式传送至监控服务器12。通讯单元111也可与具通讯功能的可携式电子装置(例如，手机、个人数字助理(PDA)或平板电脑(Tablet)连结，以让驾驶者通过可携式电子装置与监控中心进行紧急通讯，例如通过电话讯向监控中心的管理者求救。
当处理单元105可于一段时间内持续根据感测信号判断驾驶者的手并未放在方向控制部上(也即，方向控制部未被触碰)时，驱动通讯单元111将感测信号及定位信号传送至监控服务器12，以供监控服务器12的管理者即时对载人移动载具进行监控，或是提供即时救援。
举例来说，若处理单元105根据感测信号判断驾驶者的手于一段时间之内持续未放在方向控制部上时，即表示驾驶者可能发生异常(例如驾驶者打瞌睡或是身体不适)，处理单元105随即可将感测信号及定位信号通过通讯单元111传送至监控服务器12。处理单元105也会于判断驾驶者的心跳数据超出预设范围(即驾驶者的生理发生异常)时，将心跳数据与定位信号传送至监控服务器12，以供监控服务器12派遣救护人员救护载人移动载具的驾驶者，使驾驶者于第一时间获得救助。以此以降低意外发生的机率，提高载人移动载具的行车安全。
值得注意的是，所述预设范围数值、预设心跳数据与处理单元105根据影像数据产生的心跳数据可以是储存于安全监控装置10的一储存单元(未绘示)。所述储存单元于此实施例中可以是利用快闪存储器芯片、只读存储器芯片或随机存取存储器芯片等易失性或非易失性存储芯片来实现，但本实施例并不以此为限。所述处理单元105可以是中央处理单元(central processingunit，CPU)或是微控制器(microcontroller)或嵌入式控制器(embedded controller)等处理芯片设置于安全监控装置10，但本实施例并不以此为限。
于本实施中，影像撷取单元103整合于安全监控装置10，但于实务上影像撷取单元103也可以是外接于安全监控装置10，并可通过有线或无线方式连接安全监控装置10。影像撷取单元103可通过通用串行总线(USB)传输接口、串行数据(RS-232)传输接口、PS/2传输接口、蓝牙传输接口、无线区域网络传输接口或以太网络传输接口等连接安全监控装置10，将具驾驶者脸部影像的影像数据传送至安全监控装置10。特别说明的是，上述影像撷取单元103的传输接口仅用以说明本实施例所述影像撷取单元103与安全监控装置10的连接方式，但本实施例并不以此为限。
要说明的是，图1仅为本发明实施例提供的安全监控系统的系统架构的功能方块示意图，并非用以限定本发明。本发明也不限定上述感测单元101、影像撷取单元103、处理单元105、警示单元107、定位单元109以及通讯单元111的种类、实体架构及/或实施方式。
〔安全监控装置的实施例〕
上述安全监控装置10也可于侦测驾驶者的手是否放在方向控制部，同时侦测载人移动载具的驾驶者的生理信息，以供驾驶者随时监控自身的生理状态。请参照图2，图2绘示本发明实施例提供的安全监控装置的功能方块示意图。
安全监控装置20是设置于载人移动载具内，且是用于载人移动载具行驶时判断驾驶者的手是否放在载人移动载具的方向控制部上。安全监控装置20并于判断出方向控制部未被驾驶者触碰时，产生警示信息警示驾驶者。安全监控装置20另通过通讯单元111经由网络(未绘示)与远端的监控中心(例如救护中心)的监控服务器(未绘示)连结，以供远端的监控中心的管理者，监控载人移动载具的行车安全。
图2的安全监控装置20与图1的安全监控装置10的差别在于安全监控装置20还包括生理信号撷取单元201。所述生理信号撷取单元201电性连接安全监控装置20的处理单元105。所述生理信号撷取单元201于本实施例中是设置于方向控制部上，且生理信号撷取单元201是用以侦测对应驾驶者生理特征的至少一生理信号，以供处理单元105分析驾驶者的生理状态。也就是说，安全监控装置20除了可通过影像撷取单元103产生对应驾驶者脸部影像的影像数据分析驾驶者的心跳曲线之外，同时还可通过生理信号撷取单元201监控驾驶者的自身的生理状态变化。
于本实施例中，生理信号撷取单元201可以为光体积变化描述仪(Photoplethysmogram，PPG)，而生理信号撷取单元201所输出的信号为光体积变化描述信号，又称为PPG信号。所述光体积变化描述仪是利用光学感应方式测量末稍血管(如小动脉)于心脏搏动时血管的管径变化。
进一步地说，因血管内的血流量会因心脏的搏动而产生周期性的变化，光体积变化描述仪即是利用血管内血液吸收光线的强度来感测血液体积变化。也就是，PPG信号是光体积变化描述仪利用光感测元件感测血液体积变化对应产生，因此PPG信号的振幅会与人体血液变化成正比。同时，PPG信号周期也会对应心脏搏动的周期。
详细地说，生理信号撷取单元201可包括一光源发射器(未绘式)，例如红外线(Infrared)发光二极管或红光发光二极管以及一光源感测元件(未绘式)，例如光电二极管(photodiode)或光电晶体。所述光源发射器与光源感测元件可设置于方向控制部上。所述光源发射器与光源感测元件可与感测单元101分别设置于方向控制部上，或者光源感测元件也可用以感测驾驶者手是否放在方向控制部上。
于本实施例中，生理信号撷取单元201为反射式光体积变化描述仪，光源发射器与光源感测元件可对应的设置于同一侧，例如为方向控制部的上侧或下侧，其中光源发射器与光源感测元件之间的间距可依据手掌的宽度，小于1公分。于实务上，本发明领域具通常知识者也可视实际设计需求，自行设置光源发射器与光源感测元件之间的间距，只要可使光源感测元件感应接收光源发射器的光源，以测量驾驶者的末梢血管变化即可。据此，当驾驶者手握方向控制部时，生理信号撷取单元201可通过驾驶者的手指按压光源发射器与光源感测元件，感测驾驶者的末梢血管变化。
接着，处理单元105可根据生理信号撷取单元201输出的PPG信号，分析驾驶者(即受测者)的心率变化。请参照图3，图3绘示本发明实施例提供的典型PPG信号的曲线示意图。曲线C10代表PPG信号，其中PPG信号如前述对应心脏搏动的周期性信号。于曲线C10的每一周期中的上半周期对应于心脏收缩时的测量波形，而下半周期对应于心脏舒张时的测量波形。处理单元105可通过对曲线C10进行演算，获取驾驶者的心跳次数与心率变化。
如图3所示，曲线C10于每一周期中最大峰值是发生于心脏收缩时，因此处理单元105可通过于一段时间内(例如每分钟)计数最大峰值(如时间点TA、TB)的发生次数获得于该段时间内驾驶者的心跳次数。而曲线C10中峰值区间(peak to peak interval)，例如时间TA至时间TB的区间，则代表每一次心跳发生的时间间隔(beat to beat interval)。据此，处理单元105可通过分析曲线C10中峰值区间，获取驾驶者的心率变化，分析驾驶者的生理状态。
此外，处理单元105另可根据曲线C10计算每一周期的峰值区间(peak topeak interval)，以获取每一次心脏搏动的区间变化。处理单元105随后可利用功率频谱(PSD)的演算分析驾驶者的神经系统运作状态。例如于功率频谱中，低频域中获取交感与副交感神经共同调控指标；而于高频域中，获取副交感神经的运作状态。因由PPG信号推知与分析驾驶者心率变化与交感神经状态为习知技艺，本发明技术领域具通常知识者应可推知PPG信号的分析与演算方式，故不在赘述。据此，处理单元105可通过生理信号撷取单元201有效地并确切地分析驾驶者的生理状态。
附带一提的是，处理单元105也可将生理信号撷取单元201侦测到的生理信号利用通讯单元111传送至远端的监控服务器进行处里与分析工作，以供监控中心的管理者直接分析驾驶者的生理状态。如此，可降低安全监控装置20的运算处理资源，同时也可加快生理信号分析与生理数据转换过程。
实务上，生理信号撷取单元201也可包含多个发光源，以便发射光线至驾驶者的皮肤组织内，并以光学感测器收集皮肤组织接收到光线之后反射/发射出来的光线。而后，根据血管对不同波长光线的能量吸收程度，如可以依照光学感测器针对不同波长光线所收集到的能量比例，来计算出血氧浓度。另外，也可针对单一波长光线的能量吸收变化来推导出脉搏等等的生理信息。
本发明的重点之一也在处理噪声以获得较佳信号的方法。详细地说，通过同时接收不同波长光线后，再依照时间或能量分布区域进行比较的方法。或者，让发光源发出广范围波长的光线，但是在光学感测器上布置不同的滤波器，以获得针对不同波长光线的响应。如此，便可以在同时获得影像、PPG信号、指纹以及心跳信号等等不同的生理信息之后，进一步推导出例如自律神经心跳率变异分析(Heart Rate Variability，HRV)等压力指数。
本发明可以通过设置对不同波长光线具有不同反应的感测单元阵列，以让不同的感测单元区域接收不同波长的穿透或反射讯号。如此可以同时发射两组光源(例如波长为660与940nm的光源)，并通过不同的感测单元区域，同时测量两组光源的信号。目前市面上针对血氧浓度的测量是使用单一感光单元以分时的方式测量两不同波长光源的信号，例如先发射660nm光源再发射940nm光源，如此一来便无法同时分析人体组织对于两组光源的响应。
而生理信号撷取单元201在其他实施例中也可放置于手脚等不同部位，并通过在手脚等不同部位测量生理信号，例如PPG信号，也可针对不同身体部位的生理信号进行分析，进而获得可能产生血管阻塞的风险评估结果。对于长途飞行的使用者而言，具有提醒的功能。另外，针对鼠标使用者，可以在鼠标握持位置或按键位置设置生理信号撷取单元201。接着，通过一段时间来累积生理信号并进行分析，便可获得与鼠标使用者疲劳程度相关的数据。若鼠标使用者长时间或多天连续过劳程度严重，则可通过改变鼠标行为提醒鼠标使用者休息。例如：使游标闪烁、使游标图示变化，或停止鼠标输出座标信息，也或停止鼠标输出等，以让使鼠标用者短暂休息或再次进行PPG信号测量。
于实务上，生理信号撷取单元201还可包括用于测量温度、血压、血糖、呼吸、脑波或眼球运动的生理检测装置。生理信号撷取单元201可依据实际架构，设置于载人移动载具的其他可监控驾驶的位置，本实施例并不限制。生理信号撷取单元201也可以是外接于安全监控装置20，并通过有线或无线方式将侦测的生理信号传送至安全监控装置20的处理单元105，以供处理单元105进行分析。或者安全监控装置20也可以将生理信号撷取单元201传送生理信号直接利用通讯单元111经网络传送至监控服务器，以由监控服务器的管理者直接判断与分析驾驶者的生理状态变化，即时监控驾驶者的健康与行车安全。
安全监控装置20的其它架构与安全监控装置10相同，本发明领域具有通常知识者应可推知由上述说明推知安全监控装置20的运作方式，故在此不再赘述。
〔安全监控装置的应用实施例〕
请参考图4A与图4B，图4A绘示本发明实施例提供的安全监控装置应用于载人移动载具的示意图。图4B绘示本发明实施例提供的驾驶者手握方向控制部的示意图。
载人移动载具于本实施例是中是以汽车为例来做说明，前述安全监控装置可设置于汽车内部。具体地说，安全监控装置的感测单元于本实施中包括两个触控式开关41a、41b，且触控式开关41a、41b分别设置于汽车的方向盘4上，以感测驾驶者的手是否放在方向盘4上或是否握住方向盘4。影像撷取单元43(例如网络摄影机)则是架设于汽车的挡风玻璃上，且面向驾驶者的位置，以撷取驾驶者的脸部影像。
简单来说，安全监控装置的处理单元(未绘示于图4A与图4B)可于汽车启动前根据影像撷取单元43撷取对应驾驶者的脸部影像的影像数据，获取驾驶者的心跳数据，辨识驾驶者的身份。安全监控装置的处理单元会于驾驶者的身份不相符时，传送控制信号汽车的启动系统，以禁止驾驶者驾驶汽车。接着，处理单元会于驾驶者驾驶汽车时，驱动触控式开关41a、41b感测驾驶者手并是否放在方向盘4。
处理单元并于触控式开关41a、41b同时感应或是在一段时间内连续感应驾驶者手并未放在方向盘4时，驱动警示单元(例如利用显示单元45显示安全警示信息警示驾驶者、启动蜂鸣器产生警示音效或开启警示灯等)。处理单元可于触控式开关41a、41b感测到驾驶者的手放在方向盘4或握住方向盘(如图4B所示)时，停止警示单元的运作(例如清除显示单元45的显示安全警示信息、停止蜂鸣器产生警示音效或关闭警示灯等)。
安全监控装置的处理单元另可于持续根据触控式开关41a、41b感测输出的感测信号判断驾驶者手并未放在方向盘4时，传送感测信号与汽车的定位信号至远端的监控服务器(未绘示于图4A与图4B)，通知远端的监控服务器的管理者，采取对应措施，例如联络驾驶者或是派遣救护人员到场了解驾驶者的情况等。
再者，处理单元可驱动影像撷取单元43于载人移动载具行驶时定时撷取驾驶者的脸部影像，以根据影像撷取单元43输出的影像数据分析驾驶者的心跳，以供驾驶者随时检视自身的生理状态。
据此，安全监控装置可降低驾驶者因身体不适无法正常驾驶汽车或不当驾驶汽车而发生交通意外的机率。
如前述，感测单元可包括多个触控式开关，以准确感测驾驶者的手是否放在方向盘4上或是否握住方向盘4。请参照图5，图5绘示本发明实施例提供的感测单元设置方式应用示意图。如图5所示，感测单元可包括多个触控式开关51，以用以感测驾驶者以不同角度或方式掌握方向盘5。该些触控式开关51可以是以等间距方式布设于方向盘5，然该些触控式开关51也可是以等角度方式布设于方向盘5。另外，前述实施所述生理信号撷取单元也可与感测单元同时设置于方向盘5，以于侦测驾驶者的手是否放在方向盘5是否握住方向盘5时，同时侦测驾驶者的心率变化。
值得注意的是，本实施例是以感测单元为触控式开关来做说明，但感测单元也可以是由按压式开关、电容式触控感测器、电阻式触控感测器、光学式触控感测器以及超音波式触控感测器的其中之一来实现。感测单元的实际架构与布设方式可依据实际应用需求来调整。换言之，图4A与图4B仅用以描述一种安全监控装置应用于汽车的示意图，并非用以限定本发明。图5仅用以描述感测单元布设于方向盘4的示意图，并非用以限定本发明。
〔安全监控方法的实施例〕
由上述的实施例，本发明可以归纳出一种用于载人移动载具，例如汽车、公车、机车、脚踏车等交通工具的安全监控方法，适用于上述实施例所述的安全监控装置。请参照图6，并同时参照图1，图6绘示本发明实施例提供的用于载人移动载具的安全监控方法的流程示意图。
首先，于步骤S600中，感测载人移动载具的方向控制部是否驾驶者触碰。进一步地说，处理单元105可驱动设置于载人移动载具的方向控制部上的感测单元101感测驾驶者的手是否放在载人移动载具的方向控制部上或是否握住载人移动载具的方向控制部。
若处理单元105根据感测单元101产生的感测信号判断驾驶者的手并未放触碰载人移动载具的方向控制部时，执行步骤S610。反之，若处理单元105根据感测单元101产生的感测信号判断驾驶者的手已触碰方向控制部时，则回到步骤S600。
于步骤S610中，产生一安全警示信息警示驾驶者。安全监控装置的处理单元105可驱动警示单元107的显示单元1071显示警示信息、开启或闪烁警示灯1073、启动蜂鸣器1075产生警示音效或其组合来提醒驾驶者，以期使驾驶者正常驾驶载人移动载具。
于步骤S620中，判断驾驶者的手是否于一段时间内，仍未触碰方向控制部。当处理单元105于一段时间内连续根据感测单元101的感测信号，判断驾驶者的手仍触碰方向控制部时，执行步骤S630。反之，当处理单元105于该段时间内根据感测单元101的感测信号判断驾驶者的手已触碰方向控制部时，回到步骤S600。
于步骤S630中，传送对应载人移动载具位置的定位信号与感测信号至远端的监控服务器。处理单元105可驱动定位单元109产生对应载人移动载具的定位信号。所述定位信号可例如为载人移动载具的经纬度数据。随后，处理单元105通过通讯单元111经网络传送对应载人移动载具位置的定位信号与感测信号至远端的监控服务器。
随后，于步骤S640中，侦测驾驶者的生理特征以产生至少一生理信号。所述生理信号可包括心跳信号、脉搏信号以及血氧信号的至少其中之一。举例来说，处理单元105可驱动影像撷取单元或是图2的生理信号撷取单元201以接触或非接触方式侦测并撷取驾驶者的心跳、脉搏与血氧浓度等生理特征，以对应产生生理信号。
接着，于步骤S650中，处理单元105可根据生理信号判断驾驶者的生理状态。若处理单元105根据生理信号判断驾驶者的生理状态发生异常例如驾驶者的心跳超出一预设范围、血氧浓度低于一血氧浓度标准值(例如低于90%)或是驾驶者的体温低于一预设温度值等，处理单元105可驱动警示单元107，对应产生生理状态警示信息，警示驾驶者。
而后，于步骤S660中，传送描述驾驶者生理特征的生理信号至远端的监控服务器，以供监控服务器的管理者分析驾驶者目前的生理状态。监控服务器的管理者进而可根据生理信号判断是否需派遣救护人员救护载人移动载具的驾驶者，以使驾驶者于第一时间获得救助。由此以降低意外发生的机率，提高载人移动载具的行车安全。
本发明另提供一种利用影像撷取单元以非侵入与非接触方式侦测驾驶者的生理特征以撷取生理信号的方法。请参照图7并同时参照图1，图7绘示本发明实施例提供的侦测与分析驾驶者的生理特征方法的流程示意图。
于步骤S700，处理单元105驱动影像撷取单元103撷取驾驶者的脸部影像，以产生至少一张影像数据。其次，于步骤S710中，处理单元105根据影像数据分析像数据中至少一颜色的亮度数据。换言之，处理单元105可对影像数据进行影像处理以分析影像数据中各原色(例如红、绿、蓝)的亮度数据。其后，于步骤S720中，处理单元105可通过分析影像数据中各原色的亮度数据，对应产生驾驶者目前的心跳数据。
接着，于步骤S730中，处理单元105根据心跳数据判断驾驶者的心跳是否介于一预设范围。所述心跳的预设范围可例如为一般正常心跳范围或是依据驾驶者个人生理状态的所建立的正常心跳范围。若处理单元105根据心跳数据判断驾驶者的心跳超出预设范围时，执行步骤S740。反之，若处理单元105根据心跳数据判断驾驶者的心跳并未超出预设范围时，回到步骤S700。
于步骤S740中，处理单元105驱动警示单元107对应产生一生理状态警示信息。例如通过警示单元107的显示单元1071显示一心跳异常信息，以通知驾驶者，尽快停止驾驶载人移动载具。
随后，于步骤S750中，处理单元105可将驾驶者的心跳数据生理状态警示信息传送至远端的监控服务器。
此外，处理单元105另可驱动生理信号撷取单元(未绘示于图1)，例如光体积变化描述仪、心电图、温度计、血糖计等侦测驾驶者的生理特征，以对应产生心跳信号、脉搏信号、温度信号以及血氧信号，供驾驶者检测自身的生理状态。
附带一提的是，当处理单元105利用图2的生理信号撷取单元201执行图6步骤S640侦测驾驶者的生理特征，如心跳、脉搏、血氧浓度时，处理单元105也可同时利用影像撷取单元103执行图7所述的生理特征撷取方法，以影像分析方式获取驾驶者的心跳数据。处理单元105分析并比较生理信号撷取单元201与影像撷取单元103的生理特征侦测结果，更准确地分析驾驶者的生理状态。
除此之外，本发明另提供一种利用心跳来辨识驾驶者身分的方法。请参照图8并同时参照图1，图8绘示本发明实施例提供的驾驶者身分辨识方法的流程示意图。图8所述的驾驶者身分辨识方法是执行于驾驶者启动载人移动载具之前，以判断是否让目前的使用者驾驶载人移动载具。
于步骤S800，处理单元105驱动影像撷取单元103撷取驾驶者的脸部影像，以产生至少一张影像数据。其次，于步骤S810中，处理单元105根据影像数据分析像数据中至少一颜色的亮度数据。其后，于步骤S820中，处理单元105通过分析影像数据中各原色的亮度数据，对应产生驾驶者目前的心跳数据。
接着，于步骤S830中，处理单元105比较驾驶者目前的心跳数据与一预设心跳数据。所述预设心跳数据可以是处理单元105预先记录载人移动载具的拥有者的心跳数据。处理单元105随后于步骤S840中，根据比较结果判断驾驶者目前的心跳数据是否符合预设心跳数据。若处理单元105判断驾驶者目前的心跳资不符合预设心跳数据(即表示目前的驾驶者并非载人移动载具的拥有者)时，执行步骤S850。反之，若处理单元105判断驾驶者目前的心跳资符合预设心跳数据(即表示目前的驾驶者为载人移动载具的拥有者)时，则执行步骤S860。
于步骤S850，处理单元105会传送控制信号至载人移动载具，以禁止驾驶者驾驶载人移动载具。而于步骤S860中，处理单元105会让驾驶者启动并驾驶载人移动载具。
附带一提的是，处理单元105也可通过影像撷取单元103输出至少一张影像数据，分析判断驾驶者是否目前位于正确的驾驶位置。处理单元105并可判断驾驶者目前并未位于正确的驾驶位置时传送控制信号至载人移动载具，以禁止驾驶者驾驶载人移动载具。
当上述生理信号撷取单元(未绘示于图1)是在具有环境光的状况下使用时，则需要考虑环境光造成的干扰。典型的环境光干扰为灯管的闪烁频率，虽然人眼会因为视觉暂留的效应而无法察觉灯管的闪烁，但是会对生理信号撷取单元撷取生理信号时造成干扰。
具体的实施例为当生理信号撷取单元的光源发射器(未绘示于图1)与光学感测器(未绘示于图1)位于一个开放的容置空间内，而使光学感测器可以感测到环境光源的变化。以下为一解决方法，即利用电源同相位信号相减，以360度为一周期，将相邻两周期中同相位信号相扣除，且在其中一周期执行不打光措施，只侦测环境光，如此一来便可将环境光造成的闪烁噪声扣除。如图9所示，其绘示本发明实施例提供的光学感测器感测到发光源的光源感测信号的波形示意图，且所述发光源为一LED光源。于第N周期与第N+1周期时，LED光源发光；而在第N+2周期与第N+3周期时，LED光源不发光。因此，通过将第N周期的光源感测信号减去第N+2周期的光源感测信号，便可将环境光造成的闪烁噪声扣除。同理，将第N+1周期的光源感测信号减去第N+3周期的光源感测信号，也可以将环境光造成的闪烁噪声扣除。
图6的安全监控方法、图7的生理特征侦测方法与图8的驾驶者身分辨识方法分别可以固件设计方式写入于安全监控装置10的处理单元105，以执行载人移动载具的安全监控运作。所述处理单元105可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)或是微控制器(microcontroller)或嵌入式控制器(embedded controller)等处理芯片设置于安全监控装置10，但本实施例并不以此为限。图6的安全监控方法、图7的生理特征侦测方法与图8的驾驶者身分辨识方法分别仅用以说明安全监控装置的一种运作方式，并非用以限定本发明。图9仅为一示意图，用以描述生理信号撷取单元的光学感测器于运作时所感测的一种光源感测信号型态，故并非用以限定本发明。
另外，通过前述生理信号撷取单元，也可由其他的侦测结果来进行驾驶者辨识，例如通过影像分析载人移动载具的驾驶者的静脉分布等等。前述生理信号撷取单元也可通过完成驾驶者的身分辨识，而使安全监控装置能够配合驾驶者的生理状态，以及依照不同驾驶者的身份，选择适当、个人化的设置。
〔实施例的可能功效〕
综上所述，本发明实施例所提供的一种用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法，此用于载人移动载具的安全监控装置及安全监控方法可于载人移动载具移动时，通过设置感测器，主动侦测驾驶者的手是否放在载人移动载具的方向控制器上，以即时地判断载人移动载具的移动安全，并降低交通意外的发生。另外，本发明实施例还提供一种利用分析驾驶者脸部影像亮度数据来获取驾驶者心跳曲线变化的非侵入式生理特征检测方法，并依据所撷取的心跳曲线变化，快速辨识载人移动载具的驾驶者的身分，以增加载人移动载具的防盗安全性。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (20)

1.一种用于载人移动载具的安全监控装置，其特征在于包括：
一感测单元，配置于该载人移动载具的一方向控制部上，该感测单元用以感测该方向控制部是否被一驾驶者触碰，并产生一感测信号；
一处理单元，电性连接该感测单元，根据该感测信号判断该驾驶者的手是否放在该方向控制部上；以及
一警示单元，电性连接该处理单元，用以产生一安全警示信息；
当该处理单元根据该感测信号判断该驾驶者的手并未放在该方向控制部上，该处理单元输出一警示信号以驱动该警示单元产生该安全警示信息警示该驾驶者。
2.如权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于该感测单元受控于判断该驾驶者的手并未放在该方向控制部后一预定时间内仍未恢复将手放在该方向控制部时，使该处理单元输出该警示信号。
3.如权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于该感测单元包括一按压式开关以及一触控式开关的其中之一。
4.如权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于该感测单元包括一电容式触控感测器、一电阻式触控感测器、一光学式触控感测器以及一超音波式触控感测器的其中之一。
5.如权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于还包括：
一影像撷取单元，电性连接该处理单元，用以撷取该驾驶者的脸部影像，并对应输出至少一张影像数据。
6.如权利要求5所述的安全监控装置，其特征在于该处理单元通过分析该影像数据中至少一颜色的亮度数据，以获取对应该驾驶者心率变化的一心跳数据。
7.如权利要求6所述的安全监控装置，其特征在于该处理单元根据该心跳数据判断该驾驶者的心跳是否介于一预设范围，且当该处理单元判断该驾驶者的心跳超出该预设范围时，该处理单元驱动该警示单元对应产生一生理状态警示信息。
8.如权利要求6所述的安全监控装置，其特征在于在该载人移动载具启动前，该处理单元比较该心跳数据与一预设心跳数据以辨识该驾驶者的身份；若该处理单元判断该心跳数据与该预设心跳数据并不相符时，该处理单元传送一控制信号至该载人移动载具，以禁止该驾驶者驾驶该载人移动载具。
9.如权利要求6所述的安全监控装置，其特征在于该影像数据用以判断该驾驶者是否位于正确的驾驶位置。
10.如权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于还包括；
一生理信号撷取单元，设置于该方向控制部上，该生理信号撷取单元用以侦测该驾驶者的至少一生理信号。
11.如权利要求10所述的安全监控装置，其特征在于该生理信号撷取单元为一光体积变化描述仪。
12.如权利要求1所述的安全监控装置，其特征在于还包括：
一定位单元，电性连接该处理单元，用以产生对应该载人移动载具位置的一定位信号；以及
一通讯单元，电性连接该处理单元，用以通过一网络连结远端的一监控服务器，以将该感测信号及该定位信号传送至该监控服务器。
13.如权利要求12所述的安全监控装置，其特征在于当该处理单元于一段时间内持续根据该感测信号判断该驾驶者的手并未放在该方向控制部上时，该处理单元控制该通讯单元将该感测信号及该定位信号传送至该监控服务器。
14.一种用于载人移动载具的安全监控方法，其特征在于包括：
通过设置于该载人移动载具的一方向控制部上的一感测单元感测一驾驶者的手是否放在该方向控制部上；以及
若感测该驾驶者的手并未放在该方向控制部上，产生一安全警示信息警示该驾驶者。
15.如权利要求14所述的安全监控方法，其特征在于还包括：
驱动该感测单元于判断该驾驶者的手并未放在该方向控制部后一预定时间内，是否仍未恢复将手放在该方向控制部。
16.如权利要求14所述的安全监控方法，其特征在于在产生该安全警示信息警示该驾驶者的该步骤之后包括：
侦测该驾驶者的生理特征以产生至少一生理信号；以及
根据该生理信号判断该驾驶者的生理状态；
其中该生理信号包括一心跳信号、一脉搏信号以及一血氧信号的至少其中之一。
17.如权利要求16所述的安全监控方法，其特征在于侦测该驾驶者的该生理信号的该步骤中包括：
撷取该驾驶者的脸部影像，以产生至少一张影像数据；以及
分析该影像数据中至少一颜色的亮度数据，以对应产生一心跳数据。
18.如权利要求17所述的安全监控方法，其特征在于在产生该心跳数据的该步骤后，包括:
根据该心跳数据判断该驾驶者的心跳是否介于一预设范围；以及
若判断该驾驶者的心跳超出该预设范围时，对应产生一生理状态警示信息。
19.如权利要求17所述的安全监控方法，其特征在于在该驾驶者启动该载人移动载具的该步骤之前包括：
比较该心跳数据与一预设心跳数据，以辨识该驾驶者的身份；以及
若判断该心跳数据与该预设心跳数据并不符合，传送一控制信号至该载人移动载具，以禁止该驾驶者驾驶该载人移动载具。
20.如权利要求14所述的安全监控方法，其特征在于在产生该安全警示信息警示该驾驶者的该步骤之后包括：
若持续于一段时间内感测该驾驶者的手仍未放在该方向控制部上，经由一网络传送对应该载人移动载具位置的一定位信号至一监控服务器。
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