CN108437999A

CN108437999A - 一种注意力辅助系统

Info

Publication number: CN108437999A
Application number: CN201810230425.XA
Authority: CN
Inventors: 李琛; 郭黎明; 陈永良; 厉志安
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2018-08-24
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: CN108437999B

Abstract

本发明公开了一种注意力辅助系统。该系统包括：图像采集子系统，设置在方向盘或者仪表盘上，用于实时采集驾驶员的脸部信息图像并存储；车速传感器单元，与所述中央处理子系统连接，用于检测车辆的行驶速度；中央处理子系统，分别与所述图像采集子系统以及所述车速传感器单元连接，用于处理分析所述脸部信息图像，判断驾驶员的注意力是否集中；且所述中央处理子系统还用于根据所述行驶速度判断是否发出提醒指令；提醒子系统，与所述中央处理子系统连接，用于当驾驶员的注意力不集中时进行提醒。本系统能够及时提醒驾驶员在驾驶过程中集中注意力，避免交通事故的发生。

Description

一种注意力辅助系统

技术领域

本发明涉及汽车系统领域，特别是涉及一种注意力辅助系统。

背景技术

目前社会中，由于驾驶员注意力不集中而造成的交通事故时有发生，为个人、家庭、社会带来了不小的灾难。其实在驾驶过程中，驾驶员转头看后视镜，低头操作调速档都是不可避免的，然而这都可在非常短暂的时间内完成，不会超过3s。但是驾驶员有时不自觉的走神，视线未正视前方甚至疲劳驾驶，在这注意力不集中的较长时间内，车祸往往随之而至。因此，在驾驶员注意力不集中时需要提供及时的提醒。

发明内容

本发明的目的是提供一种注意力辅助系统，用以及时提醒驾驶员在驾驶过程中集中注意力，避免交通事故的发生。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种注意力辅助系统，所述系统包括：

图像采集子系统，设置在方向盘或者仪表盘上，用于实时采集驾驶员的脸部信息图像并存储；

车速传感器单元，与所述中央处理子系统连接，用于检测车辆的行驶速度；

中央处理子系统，分别与所述图像采集子系统以及所述车速传感器单元连接，用于处理分析所述脸部信息图像，判断驾驶员的注意力是否集中；且所述中央处理子系统还用于根据所述行驶速度判断是否发出提醒指令；

提醒子系统，与所述中央处理子系统连接，用于当驾驶员的注意力不集中时进行提醒。

可选的，所述图像采集子系统包括：

摄像头，设置在方向盘或者仪表盘上，用于实时采集驾驶员的脸部信息图像；

存储器，分别与所述摄像头和中央处理子系统连接，用于存储所述脸部信息图像。

可选的，所述中央处理子系统包括：

定位模块，与所述图像采集子系统连接，用于根据角点检测算法定位所述脸部信息图像中的关键部位，得到关键部位区域，所述关键部位包括驾驶员的眼睛、鼻子以及嘴唇；

脸部分析模块，与所述定位模块连接，用于计算所述关键部位区域中驾驶员的眼睛、鼻子以及嘴唇的像素点的面积，根据像素点面积判断驾驶员是否正视前方；

眼部分析模块，与所述定位模块连接，用于根据多幅所述脸部信息图像中定位的眼睛区域判断驾驶员是否疲劳驾驶以及是否分神；

指令模块，与所述脸部分析模块、所述眼部分析模块以及所述提醒子系统连接，用于根据所述脸部分析模块以及所述眼部分析模块的判断结果发出提醒指令。

可选的，所述车速传感器单元包括：

车速传感器，设置在车轮的变速箱涡轮组件的蜗杆上，用于检测车轮的转速；

微机处理器，与所述车速传感器以及中央处理子系统连接，用于根据所述车轮的转速计算所述车辆的行驶速度，并将所述行驶速度发送至所述中央处理子系统。

可选的，所述中央处理子系统还包括，车速比较器，与所述微机处理器连接，用于将所述车辆的行驶速度与速度阈值进行比较，并判断是否发出提醒指令。

可选的，所述提醒子系统包括：

语音存储模块，用于存储提醒语音；

扬声器，与所述语音存储模块以及指令模块连接，用于根据所述提醒指令播放所述提醒语音；

震动单元，与所述指令模块连接，用于根据所述提醒指令进行震动。

可选的，所述震动单元包括偏心振动机，所述偏心振动机设置在方向盘内部，所述偏心振动机与所述指令模块连接。

可选的，所述偏心振动机震动时间为3s。

可选的，所述提醒语音包括3种提示音，用于提醒用户正视前方、适当休息以及集中注意力。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明通过图像采集子系统，实时采集驾驶员的脸部信息图像并存储；然后通过中央处理子系统处理分析驾驶员的脸部信息图像，判断驾驶员的注意力是否集中；当驾驶员的注意力不集中时通过提醒子系统进行提醒，有利驾驶员做出及时有效的调整，避免事故发生，且本发明采用了车速传感器单元，当检测到车速达到一致阈值时再提醒驾驶员，避免频繁的提醒引起驾驶员烦躁情绪，使之更加人性化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种注意力辅助系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的拍摄区域的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种注意力辅助系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的车速信号处理的电路图；

图5为本发明实施例提供的人脸部信息图像以及提醒语音的传输过程图；

图6为本发明实施提供的一种注意力辅助系统运行的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1，如图1、图3所示，一种注意力辅助系统包括图像采集子系统1、中央处理子系统2以及提醒子系统3。

图像采集子系统1设置在方向盘上，用于实时采集驾驶员的脸部信息图像并存储。

具体的，图像采集子系统1包括：

摄像头101，设置在方向盘或者仪表盘上，用于实时采集驾驶员的脸部信息图像并保存在采集卡103中。拍摄区域4如图2所示。

存储器102，分别与所述摄像头101和中央处理子系统2连接，用于存储所述脸部信息图像。

车速传感器单元4，与所述中央处理子系统2连接，用于检测车辆的行驶速度。

具体的，所述车速传感器单元4包括车速传感器401和微机处理器402。

车速传感器401设置在车轮的变速箱涡轮组件的蜗杆上，用于检测车轮的转速；微机处理器402与所述车速传感器401以及中央处理子系统2连接，用于根据所述车轮的转速计算所述车辆的行驶速度，并将所述行驶速度发送至所述中央处理子系统。由于车速传感器输出的信号不是标准的脉冲信号，故需要对该车速信号整形成脉冲信号。如图4所示，车速信号进入微机处理器402的调制电路中，先通过运算放大器4021进行信号放大，然后通过施密特触发器4022把车速信号整形成脉冲信号，然后把该脉冲信号与脉冲计数器4023相连，计算获得该车车速。然后输出到所述中央处理子系统2的车速比较器205中。车速比较器205与所述微机处理器连接，用于将所述车辆的行驶速度与速度阈值进行比较，并判断是否发出提醒指令。当驾驶员需要频繁转头和易引起其情绪烦躁的行车情况下，车速都较为缓慢。设定一个最低阈值速度5km/h，当检测到车速小于等于最低阈值速度5km/h时，中央处理子系统2不发出指令，表示该车行车状态没有必要发出提醒；当检测到车速大于最低阈值速度5km/h时，定位模块201开始运行。

中央处理子系统2，与所述图像采集子系统连接，用于处理分析所述脸部信息图像，判断驾驶员的注意力是否集中。

具体的，所述中央处理子系统2包括定位模块201、脸部分析模块202、眼部分析模块203以及指令模块204。

定位模块201与所述图像采集子系统1连接，所述定位模块201提取脸部信息图像集合的每帧视频图像，将图像逐帧检测，进行灰度化，采用haar特征训练器定位驾驶员脸部、眼睛、鼻子和嘴唇。再利用harris角点检测算法检测到嘴角、鼻孔、眼角等，以此获得更为完整精确的眼睛、鼻子和嘴唇的区域位置。

脸部分析模块202，与所述定位模块201连接。所述脸部分析模块202以驾驶员脸部的偏转情况分析其视线是否偏离正前方。脸部分析模块202统计所定位好的区域位置中脸部、眼睛、鼻子和嘴唇的像素点和计算像素点面积，分别计算每帧图片中眼睛、鼻子和嘴唇所占脸部的像素比。上述任一部位所占脸部像素比小于所设定的阈值，则判定驾驶员脸部发生偏转，否则判定驾驶员视线正视前方。视线正视图片返回值为0，非视线正视图片返回值为1。取任意3s内的连帧图片为集合{F1，F2....,Fn}，若图像所属集合返回值均为1，则需要指令模块204发出指令进行提醒，否则不必提醒。系统的运行流程图如图6所示。

眼部分析模块203，与所述定位模块连接。所述眼部分析模块203计算图像眼睛高度，眼睛高度为计算每一列的黑像素个数，其最大值为眼睛高度。其所测眼睛高度小于所设定的阈值时，则判断为闭眼；否则，判断为睁眼。取任意5s内的连帧图片为集合{E1，E2...，En}，若图像所属集合全判断为闭眼时，认定驾驶员处于疲劳驾驶状态，需要指令模块204发出指令进行提醒，否则不必提醒。

进一步，所述眼部分析模块203用以分析驾驶员是否分神。利用走神时眨眼频率变慢的特点，根据常人眨眼频率为2～6s/次，取任意10s内的连帧图片为集合{L1，L2...,Ln}，以出现睁眼—闭眼—睁眼的过程视为一次眨眼，当10s内出现未出现一次眨眼时，则判定驾驶员处于分神状态，需要发出指令模块204发出指令进行提醒，否则不必提醒。

指令模块204与所述脸部分析模块202、所述眼部分析模块203以及所述提醒子系统3连接，用于根据所述脸部分析模块202以及所述眼部分析模块203的判断结果发出提醒指令。

提醒子系统3与所述中央处理子系统2连接，用于当驾驶员的注意力不集中时进行提醒。

具体的，所述提醒子系统3包括语音存储模块301、扬声器302以及震动单元303。

语音存储模块301用于存储3种提示音，提醒语音Ⅰ：“您视线已偏离，请正视前方”；提醒语音Ⅱ：“您可能疲劳驾驶，请做适当休息”；提醒语音Ⅲ：“您已分神，请集中注意力驾驶”，分别用于提醒用户正视前方、适当休息以及集中注意力。人脸部信息图像以及提醒语音的传输过程如图5所示。

扬声器302与所述语音存储模块301以及指令模块204连接，用于根据所述提醒指令播放提醒语音。

震动单元303与所述指令模块204连接，用于根据所述提醒指令进行震动。震动单元303包括偏心振动机，所述偏心振动机设置在方向盘内部，所述偏心振动机与所述指令模块204连接，震动时间为3s。

本发明通过图像采集子系统，实时采集驾驶员的脸部信息图像并存储；然后通过中央处理子系统处理分析驾驶员的脸部信息图像，判断驾驶员的注意力是否集中；当驾驶员的注意力不集中时通过提醒子系统进行提醒，有利驾驶员做出及时有效的调整，避免事故发生。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1.结构简单、易于设计和制造；

2.本发明系统采用图像定位人脸、眼睛、鼻子和嘴巴，计算各部位所占脸部像素比；计算一定时间内眼睛高度；统计一定时间内眨眼次数，高效准确地检测出视线偏离正前方、疲劳驾驶、驾驶走神这三种注意力不集中的状态；

3.本发明系统人性化提醒特征之一体现于，根据驾驶员需频繁转头、停车休息和易引起驾驶员烦躁情绪的行车情况等，上述共同特点为车速缓慢或停车状态，那么，设定一个最低阈值速度，低于这个阈值速度时系统选择不提醒；人性化提醒集中注意力特征之二体现于应对三种注意力不集中状态，分别播放三类人性化语音，同时方向盘震动，提供声音和皮肤触觉的双重提醒，有利驾驶员作出及时有效的调整，避免事故发生。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种注意力辅助系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述图像采集子系统包括：

3.根据权利要求1所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述中央处理子系统包括：

4.根据权利要求1所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述车速传感器单元包括：

5.根据权利要求4所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述中央处理子系统还包括，车速比较器，与所述微机处理器连接，用于将所述车辆的行驶速度与速度阈值进行比较，并判断是否发出提醒指令。

6.根据权利要求3所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述提醒子系统包括：

语音存储模块，用于存储提醒语音；

7.根据权利要求6所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述震动单元包括偏心振动机，所述偏心振动机设置在方向盘内部，所述偏心振动机与所述指令模块连接。

8.根据权利要求6所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述偏心振动机震动时间为3s。

9.根据权利要求6所述的一种注意力辅助系统，其特征在于，所述提醒语音包括3种提示音，用于提醒用户正视前方、适当休息以及集中注意力。