CN110525447A - 一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，包括驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统、车内乘客识别系统、婴儿座椅识别系统、外界环境采集系统、路怒识别系统和自动驾驶系统；驾驶员表情捕捉系统用于捕捉驾驶员的面部表情，识别表情路怒；声音捕捉系统用于捕捉车内的声音；驾驶员行为捕捉系统包括驾驶员手部动作捕捉子系统、驾驶员脚部动作捕捉子系统，用于捕捉驾驶员的手部和脚部动作，识别驾驶员行为路怒；路怒识别系统根据驾驶员的路怒状态判断驾驶员路怒级别；自动驾驶系统根据驾驶员的路怒等级不同来缓解驾驶员路怒情绪、对驾驶员的操控做出修正或直接接管驾驶。

Description

一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，涉及一种汽车辅助驾驶系统，具体来说是一种防止商用车驾驶员行驶过程中路怒的人机共驾系统。

背景技术

随着人们生活中汽车越来越多，城市内由于驾驶员驾驶过程中路怒症导致交通事故的现象也愈发明显。所以预防和缓解驾驶员的路怒症有助于减少交通事故的发生。驾驶员驾驶过程中经常会遇到堵车、前方车辆加塞、与其他驾驶员或交通参与者发生冲突的情况，导致驾驶员的情绪出现波动并产生路怒心理，最终酿成惨剧。

目前识别驾驶员路怒的方法一般是通过摄像头采集驾驶员面部特征，来识别驾驶员的情绪特征。但驾驶员面部被遮挡或转头时摄像头不能捕捉有效的面部特征，当光线不足时也不能准确识别驾驶员面部表情。而公告号为CN106114516A的中国发明专利是通过探究驾驶员路怒时的行为特征来作为路怒状态的监测与识别标志的。它公开了一种测量车辆行驶时的车辆鸣笛、方向盘转角输入的行为特征来识别驾驶员的愤怒状态。

当识别出驾驶员的路怒状态后，不同的路怒状态使驾驶员产生不同程度的过激举动，影响行车安全。这时可以采取一些缓解驾驶员路怒情绪的方法使得驾驶员恢复到正常可操控车辆状态。在必要时还可以由自动驾驶系统接管车辆，保证行车安全，直至驾驶员路怒情绪恢复正常。

发明内容

为解决城市内由于驾驶员路怒症导致的安全问题，本发明提供一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其在商用车驾驶员控制车辆行驶过程中实时监测驾驶员的路怒情况，当驾驶员处于路怒状态时，对驾驶员通过播放舒缓的音乐、自动打开空调的方式来缓解愤怒情绪，限制路怒状态下驾驶员的操控，并且在必要的阶段由自动驾驶系统接管车辆行驶。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：包括驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统、车内乘客识别系统、婴儿座椅识别系统、外界环境采集系统、路怒识别系统、自动驾驶系统；

所述商用车为9座以上的车型；

所述驾驶员表情捕捉系统用于捕捉商用车驾驶员驾驶时的面部表情；驾驶员表情捕捉系统采用一个主广角摄像头拍摄驾驶员面部表情；

所述声音捕捉系统用于识别车内的声音，判断车内驾驶员和所有乘客说话时的情绪状态；

所述驾驶员行为捕捉系统包括驾驶员手部动作捕捉子系统、驾驶员脚部动作捕捉子系统，用于捕捉驾驶员的手部和脚部动作；

所述车内乘客识别系统判断车辆内是否有其他乘客，结合乘客信息识别驾驶员的路怒情绪来源；每一排乘客位置都安装一个从摄像头捕捉乘客的面部表情；驾驶员表情捕捉系统以主广角摄像头识别驾驶员面部表情为主，从摄像头识别乘客表情来校正主摄像头拍摄驾驶员面部表情；当驾驶员行为捕捉系统由于光线不足或驾驶员带墨镜识别不出驾驶员面部表情时，可根据乘客的表情推测出当前驾驶员的情绪状况，校正结果；

商用车一旦发生交通事故，乘客受伤都会较重，尤其是怀抱的婴儿，所以在商用车上安装婴儿座椅保护婴儿的安全是必要的。同时由于2岁以下的婴儿不具备完整的语言表达能力，所以所述婴儿座椅识别系统用于识别车内是否有2岁以下的婴儿，保证车内在有婴儿的情况下安全驾驶；婴儿的年龄和体重信息录入识别系统中，并可不断更新；

所述外界环境采集系统用于观测车辆外部交通的行驶环境，保证车辆处于安全的环境下行驶；

所述外界环境采集系统判断外界环境、车内乘客识别系统判断车内是否有乘客、婴儿座椅识别系统判断是否载有婴儿，驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统将驾驶员是否有路怒特征传递给路怒识别系统，路怒识别系统根据各系统的驾驶员路怒特征对驾驶员此时的状态做出判定，自动驾驶系统根据驾驶员的路怒状态，缓解驾驶员路怒情绪，对驾驶员的操控做出修正或接管驾驶。

进一步的，所述驾驶员表情捕捉系统包括一个主广角摄像头、表情识别模块；驾驶员表情捕捉系统的工作步骤如下：

首先，主广角摄像头实时拍摄驾驶员的面部表情；其次，表情识别模块根据摄像头拍摄的驾驶员面部信息，提取出驾驶员面部特征点；然后，识别出驾驶员此时表情状态，确定驾驶员此时是否有路怒情绪；最后，根据车内乘客识别系统判断的乘客面部表情校正驾驶员的表情状态；

所述驾驶员表情状态包括笑、正常、厌恶、惊讶、悲伤、生气、狂躁愤怒7种状态；当驾驶员出现生气、狂躁愤怒时认为驾驶员处在路怒状态，视为驾驶员表情路怒。

进一步的，所述声音捕捉系统包括声音收集装置、声音识别装置、状态判断装置；声音收集装置采集车辆内部人员发出的声音；声音识别装置处理声音收集装置采集的声音信息，识别出说话的语言并处理出所说文字；若文字中含有愤怒情绪的特征词，则认为说话人处于愤怒状态；当驾驶员出现愤怒情绪时，视为驾驶员声音路怒；状态判断装置识别区分驾驶员和乘员的声音，根据车内有无乘员的声音判断驾驶员路怒是主动路怒还是被动路怒。

进一步的，所述外界环境采集系统观察车辆周围的环境，根据车辆周围有无其他交通车分为独自行驶模式和混合交通模式；驾驶员行为捕捉系统记录商用车驾驶员正常状态下的方向盘转角的绝对值、单位时间内鸣笛次数、方向盘握紧力和车辆在不同速度下踩踏油门踏板的频率四个参数，并计算出其平均值R_i，记为：

R₁＝方向盘转角的绝对值，

R₂＝单位时间内鸣笛次数，

R₃＝方向盘握紧力，

R₄＝车辆在不同速度下踩踏油门踏板的频率，

T_i＝αR_i，

其中，R_i为第i个参数的平均值，T_i为路怒状态下第i个参数的阈值，α为不同行驶模式下的模式系数；由于车辆和其他交通车混合在一起时出现路怒的可能性更大，发生危险的可能性也更大，混合交通模式下驾驶员的行为动作受到的限制更大；在独自行驶模式下驾驶员的操作可以更激烈；所以设定独自行驶模式下的系数α＝1.0，混合交通模式下的系数α＝0.9。

进一步的，所述驾驶员行为捕捉系统依据驾驶员的手部和脚部的行为动作来判断驾驶员是否路怒；当系统认为驾驶员的手部、脚部的动作是粗暴行驶动作时，认为驾驶员处于路怒状态；

所述驾驶员的粗暴行驶动作包括粗暴控制方向盘、频繁踩踏油门踏板和猛踩油门；

所述粗暴控制方向盘是指驾驶员控制方向盘的握紧力过大、驾驶员的方向盘转角绝对值过大；驾驶员控制方向盘的握紧力大于正常值T₃的150％。驾驶员方向盘握紧力的正常值由驾驶员行为捕捉系统记录最近阶段驾驶员控制方向盘的平均值，并根据当前车辆的运行模式得出最终的方向盘握紧力阈值T₃。

所述频繁踩踏油门踏板是指驾驶员在当前车速下踩踏油门踏板的频率f超过其阈值T₄；

所述猛踩油门是指驾驶员在当前车速下踩踏油门踏板的踏板行程超过其阈值TPS；

当车辆处于混合交通模式下，驾驶员手部动作捕捉子系统观测驾驶员对方向盘的操控和驾驶员手势动作；驾驶员粗暴控制方向盘转向，即方向盘转角大于其阈值T₁、驾驶员手势动作涉及挑衅手势、驾驶员频繁按喇叭，即单位时间鸣笛次数大于其阈值T₂时，视为驾驶员手部行为的路怒；

当车辆处于独自行驶模式下，驾驶员手部动作捕捉子系统只观测驾驶员的方向盘转角绝对值，不考虑观测驾驶员手势动作和单位时间鸣笛次数，当驾驶员粗暴控制方向盘转向，即方向盘转角大于其阈值T₁时认为驾驶员手部行为路怒；

进一步的，所述驾驶员行为捕捉系统根据驾驶员操控车辆的行为，将驾驶员行为路怒分为直线路怒、转向路怒和倒车路怒；在不同车辆行驶状态下，驾驶员行为捕捉系统监测不同的参数；

所述驾驶员脚部动作捕捉子系统测量驾驶员踩踏油门踏板的频率与驾驶员踩踏油门踏板的行程；驾驶员正常状态下踩踏油门踏板的频率阈值T₄随着车速的增加而减小；驾驶员脚部动作捕捉子系统根据当前车速确定正常行驶状态下踩踏油门踏板的频率阈值T₄；当商用车驾驶员处于路怒状态时会产生冲动的行为，频繁踩踏油门踏板，所以驾驶员踩踏油门踏板的频率会大于正常状态下的阈值T₄。

进一步的，所述驾驶员正常状态下踩踏油门踏板的踏板行程阈值TPS：

TPS＝a×v+h，其中a为驾驶员驾驶性格系数，与驾驶员的驾驶风格相关；v为车辆的速度；h为踩踏油门的基础行程参数；

除去车辆起步阶段，当车辆沿直线行驶、转角较小时，观测驾驶员的踩踏油门踏板的频率与驾驶员踩踏油门踏板的行程；驾驶员猛踩油门或频繁踩油门时，即踩踏油门踏板的踏板行程大于其阈值TPS或踩踏油门踏板的频率大于其阈值T₄，就认为驾驶员处于直线路怒状态；

当车辆处于转向过程中，观测驾驶员操控方向盘的转角和油门踏板的行程；当车辆转角过大，即方向盘转角绝对值大于其阈值T₁、猛踩油门，即踩踏油门踏板的踏板行程大于其阈值TPS，则认为驾驶员转向路怒；

当车辆倒车时，观测驾驶员的踩踏油门踏板行程；驾驶员猛踩油门踏板，即踩踏油门踏板的踏板行程超过倒车状态下的阈值TPS时认为驾驶员倒车路怒。

进一步的，所述路怒识别系统对驾驶员判断路怒的具体过程包含以下步骤：

首先，外界环境采集系统持续收集车辆外部环境信息，判断车辆处于独自行驶模式还是混合交通模式；

然后，车内乘客识别系统识别车辆内部是否还有其他乘员，区分驾驶员主动路怒还是被动路怒；婴儿座椅捕捉系统识别车辆内是否有婴儿，确保乘员安全；

然后，驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统观测驾驶员的表情、车辆内部的声音，分别识别出当前状态下驾驶员是否有表情路怒、声音路怒；

接着驾驶员行为捕捉系统观测驾驶员的手部和脚部行为，识别出驾驶员的手部和脚部是否有行为路怒；

最后，路怒识别系统根据驾驶员表情、声音和行为判定驾驶员路怒状态。

进一步的，所述驾驶员路怒状态判定如下：

当驾驶员的表情、声音和行为均在正常状态下，驾驶员处于无路怒，正常状态；

当系统检测到驾驶员的表情路怒或声音路怒，但没有检测到驾驶员行为路怒，则驾驶员处于轻度路怒；

当系统已经检测到驾驶员行为路怒，不论有无检测到驾驶员表情路怒和声音路怒，驾驶员均处于完全路怒。

进一步的，所述自动驾驶系统根据路怒识别系统对驾驶员当前状态判断的路怒等级，对车辆的控制做出适当调整情况如下：

当驾驶员处于无路怒，正常状态时，对当前车辆不作修改调整；

当驾驶员处于轻度路怒时，播放舒缓的音乐，自动打开空调降温以缓解驾驶员的路怒状态，播放带有GPS实时定位的安全语音提示以警示驾驶员处于路怒状态，同时将对驾驶员操控做出修正，即对驾驶员输入的方向盘转角、油门踏板进行修正，缓解大转角、急加速情况；并且自动鸣笛以警示周围车辆；所述带有GPS实时定位的安全提示举例如下：车辆行驶在北京市范围内，“北京交通委提醒您安全行车，请勿动怒”；

当驾驶员均处于完全路怒时，提醒驾驶员处于完全路怒状态，请驾驶员稳定情绪，自动驾驶系统完全接管车辆，驾驶员方向盘和油门踏板输入失效，直至退出完全路怒等级。

附图说明

图1为本发明的防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统示意图。

图2为本发明的系统工作流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行更细致的阐述。可以理解，此处的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如附图1、图2所示，本发明是一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，包括驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统、车内乘客识别系统、婴儿座椅识别系统、外界环境采集系统、路怒识别系统、自动驾驶系统；

所述商用车为9座以上的车型；

所述驾驶员表情捕捉系统用于捕捉商用车驾驶员驾驶时的面部表情；驾驶员表情捕捉系统采用一个主广角摄像头拍摄驾驶员面部表情；

所述声音捕捉系统用于识别车内的声音，判断车内驾驶员和所有乘客说话时的情绪状态；

所述驾驶员行为捕捉系统包括驾驶员手部动作捕捉子系统、驾驶员脚部动作捕捉子系统，用于捕捉驾驶员的手部和脚部动作；

所述车内乘客识别系统判断车辆内是否有其他乘客，结合乘客信息识别驾驶员的路怒情绪来源；每一排乘客位置都安装一个从摄像头捕捉乘客的面部表情；驾驶员表情捕捉系统以主广角摄像头识别驾驶员面部表情为主，从摄像头识别乘客表情来校正主摄像头拍摄驾驶员面部表情；当驾驶员行为捕捉系统由于光线不足或驾驶员带墨镜识别不出驾驶员面部表情时，可根据乘客的表情推测出当前驾驶员的情绪状况，校正结果；

商用车一旦发生交通事故，乘客受伤都会较重，尤其是怀抱的婴儿，所以在商用车上安装婴儿座椅保护婴儿的安全是必要的。同时由于2岁以下的婴儿不具备完整的语言表达能力，所以所述婴儿座椅识别系统用于识别车内是否有2岁以下的婴儿，保证车内在有婴儿的情况下安全驾驶；婴儿的年龄和体重信息录入识别系统中，并可不断更新；

所述外界环境采集系统用于观测车辆外部交通的行驶环境，保证车辆处于安全的环境下行驶；

所述外界环境采集系统判断外界环境、车内乘客识别系统判断车内是否有乘客、婴儿座椅识别系统判断是否载有婴儿，驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统将驾驶员是否有路怒特征传递给路怒识别系统，路怒识别系统根据各系统的驾驶员路怒特征对驾驶员此时的状态做出判定，自动驾驶系统根据驾驶员的路怒状态，缓解驾驶员路怒情绪，对驾驶员的操控做出修正或接管驾驶。

所述驾驶员表情捕捉系统包括一个主广角摄像头、表情识别模块；驾驶员表情捕捉系统的工作步骤如下：

首先，主广角摄像头实时拍摄驾驶员的面部表情；其次，表情识别模块根据摄像头拍摄的驾驶员面部信息，提取出驾驶员面部特征点；然后，识别出驾驶员此时表情状态，确定驾驶员此时是否有路怒情绪；最后，根据车内乘客识别系统判断的乘客面部表情校正驾驶员的表情状态；

所述驾驶员表情状态包括笑、正常、厌恶、惊讶、悲伤、生气、狂躁愤怒7种状态；当驾驶员出现生气、狂躁愤怒时认为驾驶员处在路怒状态，视为驾驶员表情路怒。

所述声音捕捉系统包括声音收集装置、声音识别装置、状态判断装置；声音收集装置采集车辆内部人员发出的声音；声音识别装置处理声音收集装置采集的声音信息，识别出说话的语言并处理出所说文字；若文字中含有愤怒情绪的特征词，则认为说话人处于愤怒状态；当驾驶员出现愤怒情绪时，视为驾驶员声音路怒；状态判断装置识别区分驾驶员和乘员的声音，根据车内有无乘员的声音判断驾驶员路怒是主动路怒还是被动路怒。

所述外界环境采集系统观察车辆周围的环境，根据车辆周围有无其他交通车分为独自行驶模式和混合交通模式；驾驶员行为捕捉系统记录商用车驾驶员正常状态下的方向盘转角的绝对值、单位时间内鸣笛次数、方向盘握紧力和车辆在不同速度下踩踏油门踏板的频率四个参数，并计算出其平均值R_i，记为：

R₁＝方向盘转角的绝对值，

R₂＝单位时间内鸣笛次数，

R₃＝方向盘握紧力，

R₄＝车辆在不同速度下踩踏油门踏板的频率，

T_i＝αR_i，

其中，R_i为第i个参数的平均值，T_i为路怒状态下第i个参数的阈值，α为不同行驶模式下的模式系数；由于车辆和其他交通车混合在一起时出现路怒的可能性更大，发生危险的可能性也更大，混合交通模式下驾驶员的行为动作受到的限制更大；在独自行驶模式下驾驶员的操作可以更激烈；所以设定独自行驶模式下的系数α＝1.0，混合交通模式下的系数α＝0.9。

所述驾驶员行为捕捉系统依据驾驶员的手部和脚部的行为动作来判断驾驶员是否路怒；当系统认为驾驶员的手部、脚部的动作是粗暴行驶动作时，认为驾驶员处于路怒状态；

所述驾驶员的粗暴行驶动作包括粗暴控制方向盘、频繁踩踏油门踏板和猛踩油门；

所述粗暴控制方向盘是指驾驶员控制方向盘的握紧力过大、驾驶员的方向盘转角绝对值过大；驾驶员控制方向盘的握紧力大于正常值T₃的150％。驾驶员方向盘握紧力的正常值由驾驶员行为捕捉系统记录最近阶段驾驶员控制方向盘的平均值，并根据当前车辆的运行模式得出最终的方向盘握紧力阈值T₃。

所述频繁踩踏油门踏板是指驾驶员在当前车速下踩踏油门踏板的频率f超过其阈值T₄；

所述猛踩油门是指驾驶员在当前车速下踩踏油门踏板的踏板行程超过其阈值TPS；

当车辆处于混合交通模式下，驾驶员手部动作捕捉子系统观测驾驶员对方向盘的操控和驾驶员手势动作；驾驶员粗暴控制方向盘转向，即方向盘转角大于其阈值T₁、驾驶员手势动作涉及挑衅手势、驾驶员频繁按喇叭，即单位时间鸣笛次数大于其阈值T₂时，视为驾驶员手部行为的路怒；

当车辆处于独自行驶模式下，驾驶员手部动作捕捉子系统只观测驾驶员的方向盘转角绝对值，不考虑观测驾驶员手势动作和单位时间鸣笛次数，当驾驶员粗暴控制方向盘转向，即方向盘转角大于其阈值T₁时认为驾驶员手部行为路怒；

所述驾驶员行为捕捉系统根据驾驶员操控车辆的行为，将驾驶员行为路怒分为直线路怒、转向路怒和倒车路怒；在不同车辆行驶状态下，驾驶员行为捕捉系统监测不同的参数；

所述驾驶员脚部动作捕捉子系统测量驾驶员踩踏油门踏板的频率与驾驶员踩踏油门踏板的行程；驾驶员正常状态下踩踏油门踏板的频率阈值T₄随着车速的增加而减小；驾驶员脚部动作捕捉子系统根据当前车速确定正常行驶状态下踩踏油门踏板的频率阈值T₄；当商用车驾驶员处于路怒状态时会产生冲动的行为，频繁踩踏油门踏板，所以驾驶员踩踏油门踏板的频率会大于正常状态下的阈值T₄。

所述驾驶员正常状态下踩踏油门踏板的踏板行程阈值TPS：

TPS＝a×v+h，其中a为驾驶员驾驶性格系数，与驾驶员的驾驶风格相关；v为车辆的速度；h为踩踏油门的基础行程参数；

除去车辆起步阶段，当车辆沿直线行驶、转角较小时，观测驾驶员的踩踏油门踏板的频率与驾驶员踩踏油门踏板的行程；驾驶员猛踩油门或频繁踩油门时，即踩踏油门踏板的踏板行程大于其阈值TPS或踩踏油门踏板的频率大于其阈值T₄，就认为驾驶员处于直线路怒状态；

当车辆处于转向过程中，观测驾驶员操控方向盘的转角和油门踏板的行程；当车辆转角过大，即方向盘转角绝对值大于其阈值T₁、猛踩油门，即踩踏油门踏板的踏板行程大于其阈值TPS，则认为驾驶员转向路怒；

当车辆倒车时，观测驾驶员的踩踏油门踏板行程；驾驶员猛踩油门踏板，即踩踏油门踏板的踏板行程超过倒车状态下的阈值TPS时认为驾驶员倒车路怒。

所述路怒识别系统对驾驶员判断路怒的具体过程包含以下步骤：

首先，外界环境采集系统持续收集车辆外部环境信息，判断车辆处于独自行驶模式还是混合交通模式；

然后，车内乘客识别系统识别车辆内部是否还有其他乘员，区分驾驶员主动路怒还是被动路怒；婴儿座椅捕捉系统识别车辆内是否有婴儿，确保乘员安全；

然后，驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统观测驾驶员的表情、车辆内部的声音，分别识别出当前状态下驾驶员是否有表情路怒、声音路怒；

接着驾驶员行为捕捉系统观测驾驶员的手部和脚部行为，识别出驾驶员的手部和脚部是否有行为路怒；

最后，路怒识别系统根据驾驶员表情、声音和行为判定驾驶员路怒状态。

所述驾驶员路怒状态判定如下：

当驾驶员的表情、声音和行为均在正常状态下，驾驶员处于无路怒，正常状态；

当系统检测到驾驶员的表情路怒或声音路怒，但没有检测到驾驶员行为路怒，则驾驶员处于轻度路怒；

当系统已经检测到驾驶员行为路怒，不论有无检测到驾驶员表情路怒和声音路怒，驾驶员均处于完全路怒。

所述自动驾驶系统根据路怒识别系统对驾驶员当前状态判断的路怒等级，对车辆的控制做出适当调整情况如下：

当驾驶员处于无路怒，正常状态时，对当前车辆不作修改调整；

当驾驶员处于轻度路怒时，播放舒缓的音乐，自动打开空调降温以缓解驾驶员的路怒状态，播放带有GPS实时定位的安全语音提示以警示驾驶员处于路怒状态，同时将对驾驶员操控做出修正，即对驾驶员输入的方向盘转角、油门踏板进行修正，缓解大转角、急加速情况；并且自动鸣笛以警示周围车辆；所述带有GPS实时定位的安全提示举例如下：车辆行驶在北京市范围内，“北京交通委提醒您安全行车，请勿动怒”；

当驾驶员均处于完全路怒时，提醒驾驶员处于完全路怒状态，请驾驶员稳定情绪，自动驾驶系统完全接管车辆，驾驶员方向盘和油门踏板输入失效，直至退出完全路怒等级。

本发明通过观测驾驶员路怒情绪来缓解由于路怒症导致的交通安全问题。通过监测驾驶员的面部表情和声音与驾驶员行为特征结合的方式来判定驾驶员的路怒情况，既避免了面部识别驾驶员路怒情绪存在识别困难、光线条件制约的缺点，又避免仅依靠研究驾驶员的行为特征信息来识别驾驶员路怒情绪片面的问题。在准确的识别出驾驶员的路怒情绪后，根据驾驶员的路怒等级来缓解驾驶员冲动情绪，避免做出危险驾驶行为，对驾驶员的操控做出修正。并且在一定程度下自动驾驶系统接管车辆，使驾驶员危险操作失效。本发明整体上有较强的创新性。

Claims (10)

1.一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：包括驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统、车内乘客识别系统、婴儿座椅识别系统、外界环境采集系统、路怒识别系统、自动驾驶系统；

所述商用车为9座以上的车型；

所述驾驶员表情捕捉系统用于捕捉商用车驾驶员驾驶时的面部表情；驾驶员表情捕捉系统采用一个主广角摄像头拍摄驾驶员面部表情；

所述声音捕捉系统用于识别车内的声音，判断车内驾驶员和所有乘客说话时的情绪状态；

所述驾驶员行为捕捉系统包括驾驶员手部动作捕捉子系统、驾驶员脚部动作捕捉子系统，用于捕捉驾驶员的手部和脚部动作；

所述车内乘客识别系统判断车辆内是否有其他乘客，结合乘客信息识别驾驶员的路怒情绪来源；每一排乘客位置都安装一个从摄像头捕捉乘客的面部表情；驾驶员表情捕捉系统以主广角摄像头识别驾驶员面部表情为主，从摄像头识别乘客表情来校正主摄像头拍摄驾驶员面部表情；

所述婴儿座椅识别系统用于识别车内是否有2岁以下的婴儿，保证车内在有婴儿的情况下安全驾驶；婴儿的年龄和体重信息录入识别系统中，并可不断更新；

所述外界环境采集系统用于观测车辆外部交通的行驶环境，保证车辆处于安全的环境下行驶；

所述外界环境采集系统判断外界环境、车内乘客识别系统判断车内是否有乘客、婴儿座椅识别系统判断是否载有婴儿，驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统、驾驶员行为捕捉系统将驾驶员是否有路怒特征传递给路怒识别系统，路怒识别系统根据各系统的驾驶员路怒特征对驾驶员此时的状态做出判定，自动驾驶系统根据驾驶员的路怒状态，缓解驾驶员路怒情绪，对驾驶员的操控做出修正或接管驾驶。

2.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述驾驶员表情捕捉系统包括一个主广角摄像头、表情识别模块；驾驶员表情捕捉系统的工作步骤如下：

首先，主广角摄像头实时拍摄驾驶员的面部表情；其次，表情识别模块根据摄像头拍摄的驾驶员面部信息，提取出驾驶员面部特征点；然后，识别出驾驶员此时表情状态，确定驾驶员此时是否有路怒情绪；最后，根据车内乘客识别系统判断的乘客面部表情校正驾驶员的表情状态；

所述驾驶员表情状态包括笑、正常、厌恶、惊讶、悲伤、生气、狂躁愤怒7种状态；当驾驶员出现生气、狂躁愤怒时认为驾驶员处在路怒状态，视为驾驶员表情路怒。

3.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述声音捕捉系统包括声音收集装置、声音识别装置、状态判断装置；声音收集装置采集车辆内部人员发出的声音；声音识别装置处理声音收集装置采集的声音信息，识别出说话的语言并处理出所说文字；若文字中含有愤怒情绪的特征词，则认为说话人处于愤怒状态；当驾驶员出现愤怒情绪时，视为驾驶员声音路怒；状态判断装置识别区分驾驶员和乘员的声音，根据车内有无乘员的声音判断驾驶员路怒是主动路怒还是被动路怒。

4.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述外界环境采集系统观察车辆周围的环境，根据车辆周围有无其他交通车分为独自行驶模式和混合交通模式；驾驶员行为捕捉系统记录商用车驾驶员正常状态下的方向盘转角的绝对值、单位时间内鸣笛次数、方向盘握紧力和车辆在不同速度下踩踏油门踏板的频率四个参数，并计算出其平均值R_i，记为：

R₁＝方向盘转角的绝对值，

R₂＝单位时间内鸣笛次数，

R₃＝方向盘握紧力，

R₄＝车辆在不同速度下踩踏油门踏板的频率，

T_i＝αR_i，

其中，R_i为第i个参数的平均值，T_i为路怒状态下第i个参数的阈值，α为不同行驶模式下的模式系数；由于车辆和其他交通车混合在一起时出现路怒的可能性更大，发生危险的可能性也更大，混合交通模式下驾驶员的行为动作受到的限制更大；在独自行驶模式下驾驶员的操作可以更激烈；所以设定独自行驶模式下的系数α＝1.0，混合交通模式下的系数α＝0.9。

5.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述驾驶员行为捕捉系统依据驾驶员的手部和脚部的行为动作来判断驾驶员是否路怒；当系统认为驾驶员的手部、脚部的动作是粗暴行驶动作时，认为驾驶员处于路怒状态；

所述驾驶员的粗暴行驶动作包括粗暴控制方向盘、频繁踩踏油门踏板和猛踩油门；

所述粗暴控制方向盘是指驾驶员控制方向盘的握紧力过大、驾驶员的方向盘转角绝对值过大；驾驶员控制方向盘的握紧力大于正常值T₃的150％；

所述频繁踩踏油门踏板是指驾驶员在当前车速下踩踏油门踏板的频率f超过其阈值T₄；

所述猛踩油门是指驾驶员在当前车速下踩踏油门踏板的踏板行程超过其阈值TPS；

当车辆处于混合交通模式下，驾驶员手部动作捕捉子系统观测驾驶员对方向盘的操控和驾驶员手势动作；驾驶员粗暴控制方向盘转向，即方向盘转角大于其阈值T₁、驾驶员手势动作涉及挑衅手势、驾驶员频繁按喇叭，即单位时间鸣笛次数大于其阈值T₂时，视为驾驶员手部行为的路怒；

当车辆处于独自行驶模式下，驾驶员手部动作捕捉子系统只观测驾驶员的方向盘转角绝对值，不考虑观测驾驶员手势动作和单位时间鸣笛次数，当驾驶员粗暴控制方向盘转向，即方向盘转角大于其阈值T₁时认为驾驶员手部行为路怒。

6.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述驾驶员行为捕捉系统根据驾驶员操控车辆的行为，将驾驶员行为路怒分为直线路怒、转向路怒和倒车路怒；在不同车辆行驶状态下，驾驶员行为捕捉系统监测不同的参数；

所述驾驶员脚部动作捕捉子系统测量驾驶员踩踏油门踏板的频率与驾驶员踩踏油门踏板的行程；驾驶员正常状态下踩踏油门踏板的频率阈值T₄随着车速的增加而减小；驾驶员脚部动作捕捉子系统根据当前车速确定正常行驶状态下踩踏油门踏板的频率阈值T₄；当商用车驾驶员处于路怒状态时会产生冲动的行为，频繁踩踏油门踏板，所以驾驶员踩踏油门踏板的频率会大于正常状态下的阈值T₄。

7.根据权利要求6所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述的驾驶员脚部动作捕捉子系统中，驾驶员正常状态下踩踏油门踏板的踏板行程阈值TPS：

TPS＝a×v+h，其中a为驾驶员驾驶性格系数，与驾驶员的驾驶风格相关；v为车辆的速度；h为踩踏油门的基础行程参数；

除去车辆起步阶段，当车辆沿直线行驶、转角较小时，观测驾驶员的踩踏油门踏板的频率与驾驶员踩踏油门踏板的行程；驾驶员猛踩油门或频繁踩油门时，即踩踏油门踏板的踏板行程大于其阈值TPS或踩踏油门踏板的频率大于其阈值T₄，就认为驾驶员处于直线路怒状态；

当车辆处于转向过程中，观测驾驶员操控方向盘的转角和油门踏板的行程；当车辆转角过大，即方向盘转角绝对值大于其阈值T₁、猛踩油门，即踩踏油门踏板的踏板行程大于其阈值TPS，则认为驾驶员转向路怒；

当车辆倒车时，观测驾驶员的踩踏油门踏板行程；驾驶员猛踩油门踏板，即踩踏油门踏板的踏板行程超过倒车状态下的阈值TPS时认为驾驶员倒车路怒。

8.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述路怒识别系统对驾驶员判断路怒的具体过程包含以下步骤：

首先，外界环境采集系统持续收集车辆外部环境信息，判断车辆处于独自行驶模式还是混合交通模式；

然后，车内乘客识别系统识别车辆内部是否还有其他乘员，区分驾驶员主动路怒还是被动路怒；婴儿座椅捕捉系统识别车辆内是否有婴儿，确保乘员安全；

然后，驾驶员表情捕捉系统、声音捕捉系统观测驾驶员的表情、车辆内部的声音，分别识别出当前状态下驾驶员是否有表情路怒、声音路怒；

接着驾驶员行为捕捉系统观测驾驶员的手部和脚部行为，识别出驾驶员的手部和脚部是否有行为路怒；

最后，路怒识别系统根据驾驶员表情、声音和行为判定驾驶员路怒状态。

9.根据权利要求8所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述的路怒识别系统中驾驶员路怒状态判定如下：

当驾驶员的表情、声音和行为均在正常状态下，驾驶员处于无路怒，正常状态；

当系统检测到驾驶员的表情路怒或声音路怒，但没有检测到驾驶员行为路怒，则驾驶员处于轻度路怒；

当系统已经检测到驾驶员行为路怒，不论有无检测到驾驶员表情路怒和声音路怒，驾驶员均处于完全路怒。

10.根据权利要求1所述的一种防商用车驾驶员路怒的人机共驾系统，其特征在于：所述自动驾驶系统根据路怒识别系统对驾驶员当前状态判断的路怒等级，对车辆的控制做出适当调整情况如下：

当驾驶员处于无路怒，正常状态时，对当前车辆不作修改调整；

当驾驶员处于轻度路怒时，播放舒缓的音乐，自动打开空调降温以缓解驾驶员的路怒状态，播放带有GPS实时定位的安全语音提示以警示驾驶员处于路怒状态，同时将对驾驶员操控做出修正，即对驾驶员输入的方向盘转角、油门踏板进行修正，缓解大转角、急加速情况；并且自动鸣笛以警示周围车辆；所述带有GPS实时定位的安全提示举例如下：车辆行驶在北京市范围内，“北京交通委提醒您安全行车，请勿动怒”；

当驾驶员均处于完全路怒时，提醒驾驶员处于完全路怒状态，请驾驶员稳定情绪，自动驾驶系统完全接管车辆，驾驶员方向盘和油门踏板输入失效，直至退出完全路怒等级。