[發明專利]駕駛人注意力自動識別系統及其識別方法

有效

• 申請號: 201310731617.6
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103839046B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 張偉;成波
• 申請（專利權）人: 蘇州清研微視電子科技有限公司;清華大學蘇州汽車研究院（吳江）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;B60Q9/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 范晴,夏振

技術領域

本發明屬于智能交通技術領域，具體涉及一種駕駛人注意力自動識別系統及其識別方法。

背景技術

弗吉尼亞州科技運輸協會和美國全國高速公路安全局的研究人員在為期1年內共同完成了一項調查，他們通過對數千小時的交通事故錄像資料進行研究得出結論認為，在已經發生的交通事故或者一些諸如碰撞、剮蹭及其他小摩擦事故中，駕駛人注意力分散是最重要的原因。報告中說，在已經發生的車禍中，屬注意力不集中引起的占80%。而在差一點發生車禍的交通事故中，有65%都是由于駕駛人的注意力不集中造成的。駕駛人注意力不集中（如駕駛人在開車時接打電話、與他人交談、睡眠不足、吃東西等），已經是造成車禍發生的最主要原因。隨之就出現了監測駕駛人注意力狀態、預防駕駛人注意力分散的方法和設備。

公開號為CN203020194的中國專利文獻，公開了一種基于圖像處理技術的預防駕駛員分散注意力的裝置，包括CCD攝像機、DSP處理器、手機屏蔽器和聲光報警器。該裝置不僅可以識別駕駛員使用電話，還可以識別駕駛員是否在行駛過程中吃東西等分散注意力的行為，當駕駛員在吃東西或使用手機時，DSP處理器發出指令給聲光報警器和手機屏蔽器，提醒駕駛員不要使用手機或吃東西。

上述裝置存在一個明顯的缺陷：僅能識別駕駛員使用電話、吃東西等幾種具體的分散注意力的行為，當駕駛員出現該裝置不能識別的其他分散注意力的行為時，就有可能出現因為不能及時識別危險行為而導致事故發生的情況。

發明內容

本發明提供一種駕駛人注意力自動識別系統，目的在于通過判斷駕駛人頭部姿態變化情況，提出一種更具實時性和安全性的駕駛人注意力自動識別系統，并對注意力不集中的危險駕駛行為進行實時警示。

為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是：

一種駕駛人注意力自動識別系統，包括圖像采集裝置、圖像處理裝置和報警裝置，其特征在于所述圖像采集裝置用于實時獲取駕駛人面部圖像，并將采集的駕駛人圖像傳輸給圖像處理裝置；所述圖像處理裝置用于通過駕駛人圖像獲取駕駛人相對姿態角，根據駕駛人注意力判別模型分析判斷駕駛人注意力狀態；所述報警裝置用于當圖像處理裝置判定駕駛人處于注意力不集中狀態時進行報警提示。

優選的技術方案是：所述報警裝置選自以下報警提示器的一種或者兩者以上的任意組合：LED燈、語音報警器、安全帶振動器及座椅振動器。

優選的技術方案是：所述圖像采集裝置選自攝像頭，攝像頭的輸出端與圖像處理裝置的輸入端連接。

優選的技術方案是：所述圖像處理裝置為DSP處理系統，DSP處理系統的輸出端與報警裝置的輸入端連接。

優選的技術方案是：所述圖像采集裝置安裝在車輛儀表盤的上方，以可拍攝到駕駛人面對車輛正前方時的正面人臉圖像為安裝的基準。

本發明的另一目的在于提供一種駕駛人注意力自動識別方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

（1）采集駕駛人面部圖像；

（2）通過駕駛人圖像獲取駕駛人相對姿態角，根據駕駛人注意力判別模型分析判斷駕駛人注意力狀態；

（3）當圖像處理裝置判定駕駛人處于注意力不集中狀態時進行報警提示。

優選的技術方案是：所述方法步驟（2）中是通過利用射影變換原理來完成獲取駕駛人相對姿態角，具體包括以下步驟：

1）通過駕駛人圖像獲取人臉區域，在人臉區域內檢測角點；

2）采用L-K光流跟蹤算法對人臉區域內角點跟蹤，遴選出作為參與姿態角解算的點；

3）通過人臉跟蹤基礎上遴選出的特征點集，可由外極線方程解出本征矩陣，平移向量；

4）根據本征矩陣獲得旋轉矩陣的正確解，根據旋轉矩陣獲得駕駛人頭部運動繞3個坐標軸旋轉的歐拉角，即可獲取駕駛人相對姿態角。

優選的技術方案是：所述方法中假定駕駛人頭部某點M相對于攝像機坐標系從時刻t_k的位置（x_k,y_k,z_k）運動到t_k+1的位置（x_k+1,y_k+1,z_k+1），其在二維圖像平面上的投影從（x′_k,y′_k）運動到（x′_k+1,y′_k+1），設旋轉矩陣和平移向量分別為R_k和T_k，則得到三維剛體運動模型：