TWI659400B - 駕駛人生理訊號偵測系統及方法 - Google Patents

Abstract

本案揭露一種駕駛人生理訊號偵測系統，包含影像擷取裝置、影像分析偵測裝置及警示裝置。影像擷取裝置擷取駕駛人之駕駛人影像。影像分析偵測裝置偵測駕駛人之臉部及身體位置，並進一步偵測駕駛人眼球位置。處理器執行駕駛人生理訊號分析演算法以執行下列步驟：若偵測到眼球位置正常或無法偵測眼球位置，則開始紀錄時間，並分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間及眨眼頻率是否正常；若偵測到眼球位置異常，則警示裝置發出注意力分散警告；若判定眨眼時間及眨眼頻率異常，則發出疲勞駕駛警告。

Description

駕駛人生理訊號偵測系統及方法

本發明係關於一種駕駛人生理訊號偵測系統及方法，更精確的說，係關於一種能透過影像分析，更快速掌握駕駛人行為，可直接判定駕駛人行為是否合理，當駕駛人有不良駕駛時就會發出即時警報，以降低車禍的風險之駕駛人生理訊號偵測系統及方法。

近年來疲勞駕駛頻傳，為偵測疲勞駕駛各車商開始導入相關警示系統。目前現有的疲勞駕駛警示系統主要是透過方向盤內的感知器偵測駕駛者操作方向盤的手部動作或紅外線感測器，分析駕駛人是否已出現不正常的方向盤轉動。然而新的系統只適用於新型車款，舊式車款可能無法導入。

然而，為了使上述駕駛警示系統普及化，其前提在於需要車商硬體支援及額外成本，並且需要設置非任何車款均能適用之其他相關設備，因而具有建置成本較高而不易整合其他外部資料等缺點。

除了上述缺陷外，近年來因智慧型手機的上市，越來越多駕駛人開車時玩手機，注意力被分散的情況下，容易發生交通事故。因此，為了降低車禍發生的風險，並且使車禍肇事判定更精確，急需一種能夠更快速掌握駕駛 人行為，並直接判定駕駛人行為是否合理，當駕駛人有不良駕駛時就會發出即時警報之駕駛警示系統。

有鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種駕駛人生理訊號偵測系統，係適用於偵測駕駛人駕駛車輛時的生理訊號，其包含影像擷取裝置、影像分析偵測裝置及警示裝置。影像擷取裝置經配置以擷取駕駛人之駕駛人影像。影像分析偵測裝置包含一或多個處理器及儲存單元，一或多個處理器經配置以偵測駕駛人影像中之駕駛人之臉部及身體位置，並進一步偵測駕駛人眼球位置。警示裝置經配置以接收影像分析偵測裝置之訊號而向外界進行警示，其中，在偵測駕駛人眼球位置之過程中，一或多個處理器經配置以執行儲存單元所儲存之駕駛人生理訊號分析演算法以執行下列步驟：若偵測到眼球位置正常，則開始紀錄開眼時間及閉眼時間，分析駕駛人之眼球之眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間或眨眼頻率是否正常；若偵測到眼球位置異常，則一或多個處理器經配置以控制警示裝置發出注意力分散警告；若無法偵測到眼球位置，則開始紀錄閉眼時間直到偵測到眼球位置時，開始紀錄開眼時間，分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間或眨眼頻率是否正常，若一或多個處理器判定眨眼時間及眨眼頻率異常，則一或多個處理器控制警示裝置發出一疲勞駕駛警告。

較佳者，若眨眼時間在約0.2秒至約0.4秒之範圍以外，則一或多個處理器判斷為眨眼時間異常。

較佳者，若眨眼頻率在約15次/分至約20次/分之範圍以外，則一或多個處理器判斷為眨眼頻率異常。

較佳者，駕駛人生理訊號偵測系統可進一步包含位置偵測裝置，經配置以偵測車輛之位置，其中若一或多個處理器判定眨眼時間及眨眼頻率異常，其經配置以根據車輛之位置下載外部地圖資料，並以警示裝置告知駕駛人最近休息地點。

較佳者，一或多個處理器可經配置以根據所偵測之身體位置進一步偵測駕駛人影像中之駕駛人之肩膀位置，以判斷駕駛人之轉向角度。

本發明的另一目的在於提供一種駕駛人生理訊號偵測方法，其包含下列步驟：配置影像擷取裝置以擷取駕駛人之駕駛人影像；配置影像分析偵測裝置之一或多個處理器以偵測駕駛人影像中之駕駛人之臉部及身體位置，並進一步偵測駕駛人之眼球位置；配置一或多個處理器以執行儲存單元所儲存之駕駛人生理訊號分析演算法以執行下列步驟：若偵測到眼球位置正常，則開始紀錄開眼時間及閉眼時間，並分析駕駛人之眼球之眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間及眨眼頻率是否正常；若偵測到眼球位置異常，則一或多個處理器經配置以控制警示裝置發出注意力分散警告；若無法偵測眼球位置，則開始紀錄閉眼時間直到偵測到眼球位置時，開始紀錄開眼時間，分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間或該眨眼頻率是否正常，若一或多個處理器判定眨眼時間及眨眼頻率異常，則一或多個處理器控制警示裝置發出一疲勞駕駛警告。

較佳者，若眨眼時間在約0.2秒至約0.4秒之範圍以外，則一或多個處理器可判斷為眨眼時間異常。

較佳者，若眨眼頻率在約15次/分至約20次/分之範圍以外，則一或多個處理器可判斷為眨眼頻率異常。

較佳者，駕駛人生理訊號偵測方法可進一步包含配置位置偵測裝置以偵測車輛之位置，其中若一或多個處理器判定眨眼時間及眨眼頻率異常，則配置一或多個處理器以根據車輛之位置下載外部地圖資料，並以警示裝置告知駕駛人最近休息地點。

較佳者，駕駛人生理訊號偵測方法可進一步包含下列步驟：配置一或多個處理器以根據所偵測之身體位置進一步偵測駕駛人影像中之駕駛人之肩膀位置，以判斷駕駛人之轉向角度。

綜上所述，本發明之駕駛人生理訊號偵測系統及方法具有以下特點：

(一)透過影像分析，更快速掌握駕駛人行為，可直接判定駕駛人行為是否合理，當駕駛人有不良駕駛時就會發出即時警報，降低車禍的風險。

(二)除了車外行車紀錄器、路口攝影機之外，可提供更多資訊給警方參考，可使車禍肇事判定更精確。

(三)目前保險以年齡、性別來區分保費，較不精確；若能提供過往駕駛人行為資料，可使車輛保險計算更精確，並對於優良駕駛人往後的保費應可降低。

1‧‧‧駕駛人生理訊號偵測系統

102‧‧‧影像擷取裝置

104‧‧‧影像分析偵測裝置

106‧‧‧警示裝置

108‧‧‧處理器

110‧‧‧儲存單元

112‧‧‧位置偵測裝置

ALG‧‧‧駕駛人生理訊號分析演算法

IMG‧‧‧駕駛人影像

FACE‧‧‧臉部位置

BODY‧‧‧身體位置

EYE‧‧‧眼球位置

MAP‧‧‧外部地圖資料

SHOD‧‧‧肩膀位置

S01、S02、S03、S031、S04、S05、S06、S07‧‧‧步驟

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中： 第1A圖係為根據本發明之駕駛人生理訊號偵測系統之實施例繪示之示意圖。

第1B圖係為所擷取之駕駛人影像之示意圖。

第2圖係為根據本發明之駕駛人生理訊號偵測系統之另一實施例繪示之示意圖。

第3圖係為所擷取之駕駛人影像之另一示意圖。

第4圖係為根據本發明之駕駛人生理訊號偵測方法實施例之繪示之流程圖。

為利 鈞審瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。

請參考第1A圖及第1B圖，其係分別為根據本發明之駕駛人生理訊號偵測系統之實施例繪示之示意圖及所擷取之駕駛人影像之示意圖。如第1A圖所示，本發明的駕駛人生理訊號偵測系統1，係適用於偵測駕駛人駕駛車輛時的生理訊號，其包含影像擷取裝置102、影像分析偵測裝置104及警示裝置106。

具體來說，本發明的駕駛人生理訊號偵測系統1可為整合駕駛人手機及車用導航系統之軟體、硬體或韌體。具體來說，影像擷取裝置102可為智 慧型手機之相機或其他影像擷取裝置，其於駕駛人開始駕駛前預先配置於能夠完整拍攝到駕駛人上半身的適當位置。

影像分析偵測裝置104包含處理器108及儲存單元110，處理器108經配置以偵測駕駛人影像IMG中之駕駛人之臉部位置FACE及身體位置BODY，並進一步偵測駕駛人眼球位置EYE。透過即時偵測駕駛人駕駛行為影像，可進而分析駕駛人是否為疲勞駕駛或專注力不足。

駕駛人生理訊號偵測系統1之警示裝置106經配置以接收影像分析偵測裝置104之訊號而向外界進行警示。此處，警示裝置106可藉由聲音或影像的方式向駕駛人進行警示，其可透過車用駕駛系統的儀表板、車用導航系統或行動裝置的螢幕，或車用駕駛系統及行動裝置的警示聲來向駕駛人進行警示。

其中，在偵測駕駛人眼球位置EYE之過程中，處理器108經配置以執行儲存單元110所儲存之駕駛人生理訊號分析演算法ALG以執行下列步驟：若偵測到眼球位置EYE正常，則開始紀錄開眼時間及閉眼時間，累計一段時間可換算分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間或眨眼頻率是否正常。

若偵測到眼球位置EYE異常，則處理器108經配置以控制警示裝置106發出注意力分散警告；若無法偵測眼球位置EYE，代表駕駛人閉眼，則開始紀錄當下閉眼時間，直到偵測到眼球位置EYE。再一次偵測眼球位置EYE時，則紀錄當下開眼時間，得知眨眼一次及眨眼時間，累計一段時間可換算眨眼頻率，並判斷眨眼時間或眨眼頻率是否正常。在上述步驟中，若處理器108判定眨眼時間或眨眼頻率異常，則處理器108控制警示裝置發出疲勞駕駛警告。眼球位置EYE異常代表駕駛人之眼球位置EYE多次不在前方，則可判定駕駛人注意力不集中，可能出現玩手機、與乘客聊天、調整車用電子設備等危險駕駛行為。而 眨眼時間或眨眼頻率異常代表駕駛人每次眨眼時間過長(駕駛人闔眼)或眨眼頻率過多，則可判定駕駛人疲勞駕駛。

此外，處理器108可進一步擷取眼球位置EYE及身體位置BODY隨時間的變化，並儲存於儲存單元110中，其可用於修正偵測駕駛人影像IMG的眼球位置EYE或身體位置BODY之依據，並可在事故發生時，除了車外行車紀錄器、路口攝影機之外，可提供更多資訊給警方參考，可使車禍肇事判定更精確。更甚者，目前保險以年齡、性別來區分保費，較不精確，若能提供過往駕駛人行為資料，可使車輛保險計算更精確，並對於優良駕駛人往後的保費應可降低。

再者，上述駕駛人行為紀錄更可用於如提升客運、計程車等職業駕駛業者服務品質，其可判斷駕駛人是否為疲勞駕駛，若當駕駛處在疲勞狀態下應立即禁止開車，駕駛行為紀錄更可用於紀錄駕駛是否有不當駕駛行為，藉此評鑑司機優劣。

在本實施例中，可進一步設定判定異常眨眼時間及異常眨眼頻率的預定範圍。較佳者，若眨眼時間在約0.2秒至約0.4秒之範圍以外，則處理器108可判斷為眨眼時間異常。若眨眼頻率在約15次/分至約20次/分之範圍以外，處理器108可判斷為眨眼頻率異常。其中，處理器108的數量可為一或多個，並可分別用於控制影像擷取裝置102、影像分析偵測裝置104及警示裝置106。

請參考第2圖，其係為根據本發明之駕駛人生理訊號偵測系統之另一實施例繪示之示意圖。針對現有車用駕駛系統，多配備有全球定位系統或包含其之導航設備。此實施例與前一實施例不同之處在於，駕駛人生理訊號偵測系統1可進一步包含位置偵測裝置112，位置偵測裝置112係用於偵測車輛之位置。其中，影像分析偵測裝置104可透過有線或無線傳輸方式電性連接於位置偵 測裝置112，若處理器108判定眨眼時間或眨眼頻率異常，其經配置以實時根據位置偵測裝置112所偵測之車輛之位置下載外部地圖資料MAP，並以警示裝置106告知駕駛人最近休息地點，或直接於位置偵測裝置112之顯示介面上顯示最近休息地點，例如停車場、便利商店、加油站、旅館等地理資訊。

請參考第3圖，其係為所擷取之駕駛人影像之另一示意圖。在駕駛人影像IMG中，處理器108可經配置以根據所偵測之身體位置BODY進一步偵測駕駛人影像IMG中之駕駛人之肩膀位置SHOD，藉此，可判斷駕駛人身體之轉向角度。處理器108可藉由所偵測之肩膀位置SHOD進一步運算獲得肩膀方向，以判定駕駛人轉向角度，修正駕駛人專注位置。肩膀位置SHOD搭配眼球位置EYE之判定可用於紀錄駕駛人轉彎時是否確實觀看車輛死角及後照鏡，以更詳實紀錄駕駛人之駕駛行為。

以下將根據第4圖說明本發明的駕駛人生理訊號偵測方法，其適用於前述實施例中的駕駛人生理訊號偵測系統，而不再贅述使用的裝置或元件。第4圖係為根據本發明之駕駛人生理訊號偵測方法實施例之繪示之流程圖。

首先，於步驟S01，配置影像擷取裝置以擷取駕駛人之駕駛人影像。所擷取之駕駛人影像可如第1A圖或第3圖所示。

於步驟S02，配置影像分析偵測裝置之一或多個處理器，以偵測駕駛人影像中之駕駛人之臉部及身體位置，並進一步偵測駕駛人眼球位置。

接著，配置一或多個處理器以執行儲存單元所儲存之駕駛人生理訊號分析演算法，其進一步包含下列步驟： 若在步驟S02中，偵測到眼球位置正常，則進入步驟S03，開始紀錄開眼時間及閉眼時間，並分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間或眨眼頻率是否正常。

若在步驟S02中，偵測到眼球位置異常，則進入步驟S04，一或多個處理器經配置以控制警示裝置發出注意力分散警告。

若在步驟S02中，無法偵測眼球位置，則亦進入步驟S031，開始紀錄閉眼時間直到偵測到眼球位置，紀錄開眼時間，並分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷眨眼時間或眨眼頻率是否正常。

若在步驟S03及步驟S031中，一或多個處理器判定眨眼時間或眨眼頻率異常，則進入步驟S05，配置一或多個處理器控制警示裝置發出疲勞駕駛警告。較佳者，若眨眼時間在約0.2秒至約0.4秒之範圍以外，則處理器108可判斷為眨眼時間異常。若眨眼頻率在約15次/分至約20次/分之範圍以外，處理器108可判斷為眨眼頻率異常。若在步驟S03及步驟S031中，一或多個處理器判定眨眼時間及眨眼頻率均正常，則回到步驟S02，持續偵測駕駛人眼球位置並分析眨眼時間及眨眼頻率。

可選的，在步驟S05之後，可進一步進入步驟S06，配置位置偵測裝置以偵測車輛之位置，配置一或多個處理器以根據車輛之位置下載外部地圖資料，並以警示裝置告知駕駛人最近休息地點。

可選的，在進入步驟S04之前，可進一步進入步驟S07，配置一或多個處理器以根據所偵測之身體位置進一步偵測駕駛人影像中之駕駛人之肩膀位置，以判斷駕駛人之轉向角度，若判定轉向角度異常，可同時以警示裝置發出注意力分散警告。

綜上所述，本發明之駕駛人生理訊號偵測系統及方法具有以下特點：

(一)透過影像分析，更快速掌握駕駛人行為，可直接判定駕駛人行為是否合理，當駕駛人有不良駕駛時就會發出即時警報，降低車禍的風險。

(二)除了車外行車紀錄器、路口攝影機之外，可提供更多資訊給警方參考，可使車禍肇事判定更精確。

(三)目前保險以年齡、性別來區分保費，較不精確；若能提供過往駕駛人行為資料，可使車輛保險計算更精確，並對於優良駕駛人往後的保費應可降低。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (8)

1. 一種駕駛人生理訊號偵測系統，係適用於偵測駕駛人駕駛車輛時的生理訊號，其包含：一影像擷取裝置，經配置以擷取駕駛人之駕駛人影像；一影像分析偵測裝置，係包含一或多個處理器及一儲存單元，該一或多個處理器經配置以偵測該駕駛人影像中之駕駛人之臉部及身體位置，並進一步偵測駕駛人眼球位置；一警示裝置，係經配置以接收該影像分析偵測裝置之訊號而向外界進行警示，其中，在偵測駕駛人之眼球位置之過程中，該一或多個處理器經配置以執行該儲存單元所儲存之一駕駛人生理訊號分析演算法以執行下列步驟：若偵測到該眼球位置正常，則開始紀錄開眼時間及閉眼時間，分析駕駛人之眼球之眨眼時間及眨眼頻率，並判斷該眨眼時間或該眨眼頻率是否正常；若偵測到該眼球位置異常，則該一或多個處理器經配置以控制該警示裝置發出注意力分散警告；及若無法偵測眼球位置，則開始紀錄閉眼時間直到偵測到眼球位置時，開始紀錄開眼時間，分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷該眨眼時間或該眨眼頻率是否正常，若該一或多個處理器判定該眨眼時間或該眨眼頻率異常，則該一或多個處理器控制該警示裝置發出一疲勞駕駛警告； 其中，該一或多個處理器根據所偵測之該身體位置偵測該駕駛人影像中之駕駛人之肩膀位置，以判斷駕駛人之轉向角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之駕駛人生理訊號偵測系統，其中若該眨眼時間在約0.2秒至約0.4秒之範圍以外，則該一或多個處理器判斷為眨眼時間異常。
3. 如申請專利範圍第1項所述之駕駛人生理訊號偵測系統，其中若該眨眼頻率在約15次/分至約20次/分之範圍以外，則該一或多個處理器判斷為眨眼頻率異常。
4. 如申請專利範圍第1項所述之駕駛人生理訊號偵測系統，其進一步包含一位置偵測裝置，經配置以偵測該車輛之位置，其中若該一或多個處理器判定該眨眼時間及該眨眼頻率異常，其經配置以根據該車輛之位置下載外部地圖資料，並以該警示裝置告知駕駛人最近休息地點。
5. 一種駕駛人生理訊號偵測方法，其包含下列步驟：配置一影像擷取裝置以擷取駕駛人之駕駛人影像；配置一影像分析偵測裝置之一或多個處理器以偵測該駕駛人影像中之駕駛人之臉部及身體位置，並進一步偵測駕駛人之眼球位置；配置該一或多個處理器以執行該儲存單元所儲存之一駕駛人生理訊號分析演算法以執行下列步驟：若偵測到該眼球位置正常，則開始紀錄開眼時間及閉眼時間，並分析駕駛人之眼球之眨眼時間及眨眼頻率，並判斷該眨眼時間及該眨眼頻率是否正常； 若偵測到該眼球位置異常，則該一或多個處理器經配置以控制一警示裝置發出注意力分散警告；及若無法偵測眼球位置，則開始紀錄閉眼時間直到偵測到眼球位置時，開始紀錄開眼時間，分析眨眼時間及眨眼頻率，並判斷該眨眼時間或該眨眼頻率是否正常，若該一或多個處理器判定該眨眼時間或該眨眼頻率異常，則該一或多個處理器控制該警示裝置發出一疲勞駕駛警告；利用該一或多個處理器根據所偵測之該身體位置偵測該駕駛人影像中之駕駛人之肩膀位置，以判斷駕駛人之轉向角度。
6. 如申請專利範圍第6項所述之駕駛人生理訊號偵測方法，其中若該眨眼時間在約0.2秒至約0.4秒之範圍以外，則該一或多個處理器判斷為眨眼時間異常。
7. 如申請專利範圍第6項所述之駕駛人生理訊號偵測方法，其中若該眨眼頻率在約15次/分至約20次/分之範圍以外，則該一或多個處理器判斷為眨眼頻率異常。
8. 如申請專利範圍第6項所述之駕駛人生理訊號偵測方法，其進一步包含配置一位置偵測裝置以偵測該車輛之位置，其中若該一或多個處理器判定該眨眼時間及該眨眼頻率異常，則配置該一或多個處理器以根據該車輛之位置下載外部地圖資料，並以該警示裝置告知駕駛人最近休息地點。