TWI532620B - Vehicle occupancy number monitor and vehicle occupancy monitoring method and computer readable record media - Google Patents

Description

車輛乘載人數監視器及車輛乘載人數監控方法與電腦可讀取紀錄媒體

本發明係有關於一種車用監視器，尤指一種可偵測車輛乘載人數之車用監視器。

普遍而言，交通運輸係扮演國家經濟發展中很重要的一個環節，交通建設的擴展與經濟成長相互間具有相輔相成的關係，交通建設越是完善、運輸系統越是暢通，經濟活動率及交通量亦將隨之增加。因此，相關學說普遍認為經濟、交通、環境是可以合一解讀的。

隨著經濟的進步，人們的生活品質亦將獲得明顯的改善，其所帶來的邊際效應，自用車的普及即屬其一。撇開大眾運輸系統不論，造成交通堵塞的最大禍因首當自用車的普及率增加，當然這是可以很容易預測的，一但自用車過於普及化，遠遠超出交通乘載量時，只要一進入尖峰時間，交通堵塞的情形便很容易發生。交通堵塞所帶來的負面影響不僅造成環境的汙染、增加了駕駛人通勤的時間、亦有可能造成該區域經濟上的損失，許多已開發、或城鄉差距過大的開發中國家皆深受其擾。面對此一問題，最為常見的抵制方式係針對自用車進行高乘載管制，強迫 性的限制自用車的乘載人數，當車輛平均的乘載人數增加時，上路的自用車亦將會隨之減少，進而降低堵塞的機率。另一種管制上路自用車數量的方式，係為設立高乘載車道(HOV lane,high-occupancy vehicle lane)，高乘載車道設立的目的在於鼓勵共乘車輛，將高乘載車道和一般車道劃分，可提升駕駛者共乘的意願。然而，不管是高乘載管制、或是高乘載車道的設立，其車內人數的管控皆必須透過人力在入口的位置逐一進行確認，始能達到人數管制的目的，而可顯而易知的，這樣的管控方式不僅浪費人力，且在於車流量大的情況將會造成更進一步的回堵(舉例而言，於高速公路上進行高乘載管制，將有可能造成交流道入口至一般道路上的回堵)，此消彼長，便不能達到開始時所欲求達到之效益。

如中華民國第M414625號專利所示，其揭露一種遊覽車人數管控系統，其係利用管控系統配合RFID晶片管控遊覽車上人員的數量，當人員上、下車時，管控系統將會記錄上、下車人員的RFID認證資訊，藉以有效的節省點名的時間。然而，這類的技術若用於高乘載管制監控時，其方式並不能強制性的管控車載人數(使用者若未攜帶RFID晶片即未能有效監控)，如此建立於完全自覺基礎上的監督，顯然不能達到預期的效果。

本發明之主要目的，在於解決過去進行高乘載管制時，必須經由人力逐一進行確認因而不能達到有效管控之問題。

為解決上述之問題，本發明係提供一種車輛乘載人數監視器，係裝設於車體內並用以監控車體內之乘載人數，該監視器包含有一取像裝置，以及一連結該取像裝置之處理單元。該取像裝置係連續擷取車體內的複數個影像。該處理單元係由該取像裝置取得所述之複數個影像並組成一影像序列，該處理單元包含有一將每一該影像分割為複數個辨識區塊之影像分割模組，一對該影像序列中前後影像之辨識區塊進行比對以取得影像變動值之影像處理模組，以及一存有閥值並於該影像變動值大於該閥值時判定該辨識區塊為有人之動態偵測模組。

進一步地，該影像變動值係為該影像處理模組對該前後影像進行去背處理後由二特徵區塊之中間座標所取得之變化向量距離。

進一步地，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後取絕對值之總和。

進一步地，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後所取得之差異數值矩陣與辨識區塊間之比例。

進一步地，該每一辨識區塊分別包含有一深度參考範圍，該取像裝置係包含有二可對該辨識區塊進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍內的攝像頭。

進一步地，該每一辨識區塊分別包含有一深度參考 範圍，該取像裝置係為可對該辨識區塊進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍內的深度攝影機。

進一步地，該處理單元包含有一透過該動態偵測模組紀錄人數之計數器，所述的監視器更包含有一將該人數資訊傳送至遠端伺服器之無線通訊裝置。

進一步地，該無線通訊裝置之通訊協定係建立於3G、4G、或WIFI無線通訊系統。

進一步地，該監視器更進一步包含有一駕駛注意力警示器，該駕駛注意力警示器包含有一擷取駕駛臉部影像並記錄該臉部影像眨眼次數之另一取像裝置，以及一連接該另一取像裝置並於該眨眼次數於預定時間內超過一第一門檻值時發出警示之警報裝置。

進一步地，該監視器更進一步包含有一駕駛注意力警示器，該駕駛注意力警示器包含有一擷取駕駛臉部影像並偵測該臉部影像轉動角度之另一取像裝置，以及一連接該另一取像裝置並於該臉部影像轉動角度大於一第二門檻值時發出警示之警報裝置。

本發明之另一目的，在於提供一種車輛乘載人數監控方法，其步驟包含有：a)由一取像裝置連續擷取車體內的複數個影像並將該複數個影像組成一影像序列；b)將該影像序列中的每一影像分割為複數個辨識區塊；c)對該影像序列中前後影像之辨識區塊進行比對以取得影像變動值；d)將該影像變動值與一閥 值進行比對，當該影像變動值大於該閥值時判定該辨識區塊內有人。

進一步地，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後所取得之差異數值矩陣與辨識區塊間之比例。

進一步地，該每一辨識區塊分別包含有一深度參考範圍，且於該步驟b中，該取像裝置係對該辨識區塊進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍內。

進一步地，該方法更包含有一步驟e，於步驟e中係藉由偵測該辨識區塊之結果計算車內人數，並於車內人數低於管制人數時傳遞一警示通知至遠端伺服器。

本發明之再一目的，在於提供一種電腦可讀取紀錄媒體，係可載置於一電子裝置並為該電子裝置所存取，該紀錄媒體係紀錄有一車輛乘載人數監控方法，該方法包括下列執行步驟：a)由一取像裝置連續擷取車體內的複數個影像並將該複數個影像組成一影像序列；b)將該影像序列中的每一影像分割為複數個辨識區塊；c)對該影像序列中前後影像之辨識區塊進行比對以取得影像變動值；d)將該影像變動值與一閥值進行比對，當該影像變動值大於該閥值時判定該辨識區塊內有人。

是以，本發明係相較於先前技術具有以下之優異效果：

1.本發明係可藉由取像裝置有效的取得車輛乘載人 數，於高乘載管制時，行控中心只需要藉由車輛上的取像裝置即可遠端監控車輛的乘載人數，省去人力控管所帶來的不便。

2.本發明可藉由深度攝影機預先偵測每一辨識區塊的深度參考範圍內是否有物體存在，進而增加檢測的準確性。

3.本發明藉由ODB及無線通訊系統，使本發明之監控器可於車輛啟動時，上高速公路時，或進入高乘載車道時啟動，進而達到具有實效性的監控。

100‧‧‧監視器

10‧‧‧取像裝置

20‧‧‧處理單元

21‧‧‧影像分割模組

22‧‧‧影像處理模組

23‧‧‧動態偵測模組

24‧‧‧計數器

30‧‧‧無線通訊裝置

40‧‧‧辨識區塊

50‧‧‧駕駛注意力警示器

51‧‧‧另一取像裝置

52‧‧‧警報裝置

d‧‧‧深度參考範圍

S100~S140‧‧‧步驟

圖1，為本發明車輛乘載人數監視器之方塊示意圖。

圖2，為本發明之使用狀態示意圖(一)。

圖3，為本發明之使用狀態示意圖(二)。

圖4，為本發明車輛乘載人數監視方法之流程示意圖(一)。

圖5，為本發明車輛乘載人數監視方法之流程示意圖(二)。

圖6，為本發明第一實施方式之演算流程示意圖。

圖7，為本發明第二實施方式之演算流程示意圖。

本發明之車輛乘載人數監視器將配合圖示說明如下。

請參閱「圖1」，係本發明車輛乘載人數監視器之方塊示意圖，如圖所示：本發明係提供一種車輛承載人數監視器100，該監視器100主要包含有一取像裝置10，一連結該取像裝置10之處理單 元20，以及一連結於該處理單元20之無線通訊裝置30。該取像裝置10係可為取得二維影像之平面攝影機，亦可為可取得影像深度值之深度攝影機，於本實施態樣中係採用雙眼攝影機、或主動式深度量測儀作為取像裝置10，加入影像的深度值作為輔助的參考數值。

該處理單元20係連結至該取像裝置10，並經由該取像裝置10取得車體內連續的影像序列，其主要包含有影像分割模組21、影像處理模組22、動態偵測模組23、以及計數器24。該影像分割模組21可將影像分割為複數個辨識區塊40(如圖2所示)，其中，該辨識區塊40之辨識範圍係可由汽車的OEM(Original Equipment Manufacturing)、ODM(Original Design Manufacturing)廠商於生產時進行設定，亦可由安裝人員於安裝時調整，或直接由運算單元20依照環境因數自動進行調整(舉例而言，透過深度值作為參考值可由空間模型主動切割出複數個區塊)，惟，上述方式之揭露僅為更明確表示本創作之均等範圍，於本發明中並不予以限制於這些態樣。

該影像處理模組22係對該影像序列中前後影像之辨識區塊40進行比對，並取得影像間之影像變動值，所述之前後影像其具體含意係指於同一影像序列中之不同影像而言，是以，假令於一段時間內所取得的影像為12幅，比對之影像可以為第1幅與第2幅、或是第1幅與第12幅等，並非一定指相鄰的兩幅影像而言。具體的比對方式，可為背景相減法、適應性背景相減法、 連續影像相減法等。

該動態偵測模組23內係存有閥值，用於與影像變動值做比對，當某一辨識區塊40內的影像變動值大於該閥值時，該動態偵測模組23係判定該辨識區塊40內有移動之物體，並傳送一真值(True)至計數器24，計數器24藉由接收到的真值數量，計算出有多少辨識區塊40內有移動的目標物，並依此計算出車上所載之人數。

該無線通訊裝置30係連結至該處理單元20，通訊協定係可建立於3G、4G、WIFI或類此之無線通訊系統，用以連結遠端伺服器。於一實施例，所述之無線通訊裝置30係可為攜帶式行動通訊裝置、或是預先安裝於車上並連結於車上診斷系統(OBD,On-Board Diagnostics)的通訊設備。再舉另一實施態樣，本發明係可配合性地於高乘載道路上或一測定距離設置一指向性天線，於車輛經過時係可由該指向性天線接收到一觸發訊號，進而啟動本發明之監視器100進行人數計算。

請一併參閱「圖2」、「圖3」，係本發明之使用狀態示意圖(一)及使用狀態示意圖(二)，如圖所示：為便於區隔每一辨識區塊40的空間，以避免辨識區塊40間相互重疊、干擾，該取像裝置10係為可取得影像深度值之雙眼攝影機、或深度攝影機。該取像裝置10於分割辨識區塊40時，係可帶入影像深度值作為輔助參考要素，具體而言之，每一所述之辨識區塊40係可更具備有一深度參考範圍d，該取像裝置10係得以藉由攝像頭或紅外線收發器取得影像之深度值，並於確 認影像變動之前，由深度值預先確認於辨識區塊40內是否有物體存在。

再者，為偵測駕駛注意力狀況，本發明係可更進一步包含有一駕駛注意力警示器50，用以檢測車輛於行駛中駕駛的注意力狀況。該駕駛注意力警示器50包含有另一取像裝置51，以及一連結該另一取像裝置51的警報裝置52，該取像裝置51係設置於該駕駛者的正前方以偵測駕駛者的注意力狀況。該取像裝置51係包含有一面向偵測功能，以及一閉眼偵測功能，當汽車發動時，ODB系統係傳遞一啟動訊號至該另一取像裝置51，此時，該另一取像裝置51係開始記錄使用者的臉部影像，並由該臉部影像中記錄使用者的眨眼次數以及使用者臉部的轉動角度。當該駕駛者的眨眼次數於預定時間內大於一第一門檻值時，或當該駕駛者臉部影像轉動角度大於一第二門檻值時，該警報裝置52係會發出一警示指令以警示駕駛者。

請一併參閱「圖4」及「圖5」，係本發明車輛乘載人數監視方法之流程示意圖(一)以及流程示意圖(二)，如圖所示：本發明係提供一種車輛承載人數之監控方法，該方法係包含有以下步驟：於起始時，使用者啟動引擎，車上的ODB系統係傳送一啟動訊號至處理單元20，以告知處理單元20引擎係處於發動的狀態，此時處理單元20係啟動該取像裝置10(亦可透過其他外部事件觸發)，並連續擷取車體內的複數個影像將其組成一影像序列(步驟S100)。接著，於該處理單元20取得該影像序列後，係透過影像分割模組21將該影像序列中的每一影像分割為複數個辨識區塊40(步驟S110)。接續，當影像分割為複數個辨識區塊40時，係分別計算每一該辨識區塊40之變動值，以判定多少辨識區塊40有人(步驟120)。接續請參閱圖5，係揭示本發明判斷辨識區塊40內是否有人的詳細步驟，首先，該取像裝置10係同時對該辨識區塊40進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍d內(步驟121)，若該深度參考範圍d內無物體，則判斷為沒有人(步驟S125)，若該深度參考範圍d內有物體，則續行下一步驟(在此必須注意，由於辨識區塊40的深度測量範圍係得以預先設定好，因此此一步驟可操作於分割影像之前或分割影像之後)。接續，透過影像處理模組22對該影像序列中前後影像之辨識區塊40進行比對，並由比對之結果取得影像變動值(步驟S122)。接續，該動態偵測模組23係將該影像變動值與一閥值進行比對，如該影像變動值大於該閥值時判定該辨識區塊40內有人並產生真值，將該真值傳送至該計數器24(步驟S124)，如該影像變動值小於該閥值時則判定該辨識區塊40內沒有人(步驟S125)。最後，該計數器24係藉由所取得之真值數量計算車內人數，並於車內人數低於管制人數(通常為二人)時傳遞一警示通知至遠端伺服器(步驟S140)，如未低於管制人數，則結束這個迴圈。

為便於理解本發明所述之影像變動值的均等範圍，以下係提出幾種具體用以偵測影像動態變化的實施方式。

第一實施方式：

請一併參閱「圖6」，係本發明第一實施方式之演算流程示意圖，如圖所示：「首先，該影像處理模組22先取得每一辨識區塊40之背景影像，並將該背景影像儲存作為參考影像，接著，該影像處理模組22於取得分割處理後之影像序列，係分別將該辨識區塊40之影像與該背景影像進行差分處理以完成去背(步驟S1221)，去背過後的前後不同影像係分別包含有一像元矩陣。接著，將去背過後之前後不同影像之像元矩陣進行差分處理(步驟S1222)，藉以取得前後影像間之差異數值矩陣，並由該差異數值矩陣與辨識區塊40畫面間的比例、或是透過加總每一差異數值之絕對值取得該影像變動值(步驟S1223)，接著，將該影像變動值與閥值進行比對(步驟S1231)，當該影像變動值大於一設定的閥值時，判定該辨識區塊40內有人，並將真值傳至計數器24(S124)。

於本實施方式中，所述之差分處理係為對同一位置之前後像素灰階值進行相減，或是計算同一位置之前後像素於色度座標上、其兩點之間的向量距離，由於可參考的參數值有許多種，於本發明中並不欲予以限制。此外，於本實施態樣中，去背亦非必要步驟，在此先予敘明之。」

第二實施方式：

請一併參閱「圖7」，係本發明第二實施方式之演算流程示意圖，如圖所示：「此方式係藉由人體特徵部位取得影像於特徵區塊上的座標位置。首先，先藉由該影像處理模組22先取得 每一辨識區塊40之背景影像，並將該背景影像儲存作為參考影像，接著，該影像處理模組22取得分割處理後之影像序列，係分別將該辨識區塊40之影像與該背景影像進行差分處理以完成去背(步驟S1224)。於去背過後，該影像處理模組22係將該影像進行二值化處理，藉以取得影像之邊界，此時，影像處理模組22係辨析取得每一影像中所共同擁有之一特徵區塊(舉例而言，該特徵區塊係為與周邊影像反差較大的區塊)(步驟S1225)。接續，記錄該特徵區塊中心點於辨識區塊40中的座標位置，並取得前後影像於該特徵區塊中心點之偏移向量(等同於影像變動值)(步驟S1226)，將該偏移向量之距離值與閥值進行比對(步驟S1232)，當該偏移向量所計算出的距離值大於閥值時，判斷該辨識區塊40內有人，並將真值傳至計數器24(步驟S124)。」

以上所舉之例子僅為可供參考之實施態樣之一，於本發明中並不僅只限制於此二種比對方式。

此外，本發明之方法步驟亦可作為一種軟體程式實施，用以儲存於光碟片、硬碟、半導體記憶裝置等電腦可讀取記錄媒體，並藉由該電腦可讀取記錄媒體載置於電子裝置上為該電子裝置所存取使用。具體而言，該電子裝置可以為小型的可攜式電子裝置、行車紀錄裝置、行車安全輔助裝置、車輛系統的ODB、電腦設備、或類此之電子裝置等。

綜上所述，本發明係可藉由取像裝置有效的取得車輛乘載人數，於高乘載管制時，行控中心只需要藉由車輛上的取 像裝置即可遠端監控車輛的乘載人數，省去人力控管所帶來的不便。其次，本發明可藉由深度攝影機預先偵測每一辨識區塊的深度參考範圍內是否有物體存在，進而增加檢測的準確性。再者，本發明藉由ODB及無線通訊系統，使本發明之監控器可於車輛啟動時，上高速公路時，或進入高乘載車道時啟動，進而達到具有實效性的監控。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

100‧‧‧監視器

10‧‧‧取像裝置

20‧‧‧處理單元

21‧‧‧影像分割模組

22‧‧‧影像處理模組

23‧‧‧動態偵測模組

24‧‧‧計數器

30‧‧‧無線通訊裝置

Claims (17)

1. 一種車輛乘載人數監視器，係裝設於車體內並用以監控車體內之乘載人數，該監視器包含有：一取像裝置，係連續擷取車體內的複數個影像；以及一處理單元，係由該取像裝置取得複數個該影像，並組成一影像序列，其中該處理單元包括有一影像分割模組、一影像處理模組以及一動態偵測模組；其中該影像分割模組可將每一該影像分割為複數個辨識區塊；其中該影像處理模組，比對該影像序列中之前後影像之辨識區塊，以取得影像變動值；其中該動態偵測模組存有閥值，並於該影像變動值大於該閥值時判定該辨識區塊為有人。
2. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，其中，該影像變動值係為該影像處理模組對該影像序列中之該前後影像進行去背處理後，由分別二影像特徵區塊之中間座標間所取得之變化向量距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，其中，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後取絕對值之總和。
4. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，其中，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後所取得之差異數值矩陣與辨識區塊間之比例。
5. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，其中，該每一辨識區塊分別包含有一深度參考範圍，該取像裝置係包含有二可對該辨識區塊進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍內的攝像頭。
6. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，其中，該每一辨識區塊分別包含有一深度參考範圍，該取像裝置係為可對該辨識區塊進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍內的深度攝影機。
7. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，其中，該處理單元包含有一透過該動態偵測模組紀錄人數之計數器，所述的監視器更包含有一將該人數資訊傳送至遠端伺服器之無線通訊裝置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之監視器，其中，該無線通訊裝置之通訊協定係建立於3G、4G、或WIFI無線通訊系統。
9. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，更進一步包含有一駕駛注意力警示器，該駕駛注意力警示器包含有一擷取駕駛臉部影像並記錄該臉部影像眨眼次數之另一取像裝置，以及一連接該另一取像裝置並於該眨眼次數於預定時間內超過一第一門檻值時發出警示之警報裝置。
10. 如申請專利範圍第1項所述之監視器，更進一步包含有一駕駛注意力警示器，該駕駛注意力警示器包含有一擷取駕駛臉部影像並偵測該臉部影像轉動角度之另一取像裝置，以及一連接該另一取像裝置並於該臉部影像轉動角度大於一第二門檻值時 發出警示之警報裝置。
11. 一種車輛乘載人數監控方法，包含有：a)由一取像裝置連續擷取車體內的複數個影像，並將該複數個影像組成一影像序列；b)將該影像序列中的每一影像分割為複數個辨識區塊；c)對該影像序列中前後影像之辨識區塊進行比對以取得影像變動值；d)將該影像變動值與一閥值進行比對，當該影像變動值大於該閥值時判定該辨識區塊內有人。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該影像變動值係為該影像處理模組對該前後影像進行去背處理後由分別二影像特徵區塊之中間座標間所取得之變化向量距離。
13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後取絕對值之總和。
14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該前後影像係分別包含有一像元矩陣，該影像變動值係為該前後影像之像元矩陣相減後所取得之差異數值矩陣與辨識區塊間之比例。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該每一辨識區塊分別包含有一深度參考範圍，且於該步驟b中，該取像裝置係對該辨識區塊進行深度測量以檢測是否有物品落入該深度參考範圍內。
16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更進一步包含有一步驟e，於步驟e中係藉由偵測該辨識區塊之結果計算車內人數，並於車內人數低於管制人數時傳遞一警示通知至遠端伺服器。
17. 一種電腦可讀取紀錄媒體，係可載置於一電子裝置上，該電腦可讀取紀錄媒體係紀錄有一車輛乘載人數監控方法，該方法包含有申請專利範圍第11至16項其中一項所述之方法。