CN1936988A - 驾驶员瞌睡报警记录的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驾驶员瞌睡报警记录方法及其装置，其方法主要是通过传感器获取行车信息和通过摄像头获取驾驶员的眨眼状态的信息，分析处理信息数据后确定驾驶员瞌睡程度和警示信号；其装置主要包括：视频信号部件、车行状况信号部件、信号处理部件和视频音频输出部件。本发明适用于安装在车辆驾驶室里，监控驾驶员的状况，及时发现驾驶员瞌睡的情况及时发出警示，预防交通事故，具有结构新颖，实用性强，效果好的特点。
Description
技术领域
本发明属于一种车辆行驶保证安全的方法和本方法使用的装置，具体的是通过检测和分析处理驾驶员脸部状况的视频信号和车行驶的相关信息，及时给驾驶员以警示，以保证行车安全的方法和装置。
背景技术
汽车和各种车辆的驾驶是一种非常容易出现事故的工作，各种交通事故的频出，给当事人和社会造成很多的物质和精神的损失。随着经济的发展，机动车辆的大量增加，行车事故的数量也越来越多。所以如何提高车辆的安全性，如何防止驾驶员的行车事故，是众多车辆制造厂家、交通管理部门和社会各届广泛关注和极力想法解决的问题。在车辆的制造设计、各种安全装置的配备方面出现了不少关于提高行车安全的技术。这些技术大多都是关于改进车的性能、刹车控制、防撞等方面的，关于驾驶员的监控的和警示方面的技术较少。而在实际生活中，因为驾驶员疲劳驾驶、酒后驾驶而造成的行车事故是非常多的，而且这种事故往往造成非常严重的后果。因此，提出一种能够监控驾驶员的驾驶状况和精神状况，及时发现驾驶员的非正常精神状态，及时给予提示和警示，及时改正和终止驾驶员的危险驾驶状态，防患于未然，防止交通事故的发生，显然是非常必要和重要的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一：是提出一种驾驶员瞌睡报警记录的方法。本方法利用一种驾驶员瞌睡报警记录装置，获取驾驶员的眼睛眨眼的状况，从而判断其瞌睡状况，然后发出相应的警示指令，以避免行车事故。本方法简便可行，具有较高的实用性，具有较好的防止行车事故的优点。
本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：
一种驾驶员瞌睡报警记录的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)利用设置在驾驶员前面的摄像头和帧频信号控制红外光源获取连续稳定的驾驶员脸部图像信号，经视频信号A/D转换芯片转换后，传送给DSP数据处理模块；
(2)DSP数据处理模块通过执行数据处理的计算机指令，对输入的视频信号数据进行处理，确定驾驶员脸部的位置：即利用连续序列的图像处理技术动态检测面部位置，即根据驾驶员面部在驾驶时总有微小的动作的特点，用动态跟踪的方法，确定头部位置：第一步，将当前的视频图像与前一帧图像相减，得到两幅图像的差，在头部没有动的时候，两幅图像的差为零；当头部有动的时候，头上各器官的边缘部分不为零，由此得到一幅驾驶员脸部的边缘图像即差分图；第二步，分别计算差分图像在X轴和Y轴的投影，从图像的上方向下扫描，得到头部的上缘，用同样的方法从图像的左到右侧扫描，获得头部的左右边缘，利用头的长宽比例约为4∶3，找到头的轮廓，即确定驾驶员头部的位置；在头动的时候，记录头的最新位置，不动时保持原来的位置；
(3)DSP数据处理模块通过执行数据处理的计算机指令，对输入的视频信号数据进行处理确定眼睛的位置：首先利用所述的边缘提取的方法，即将每一纵行的后一像素减去前一像素，检测到眼睑的上下边沿和瞳孔及虹膜的位置；
(4)DSP数据处理模块通过执行数据处的计算机指令，根据第3步测出的驾驶员眼睑和瞳孔的变化情况，进一步确定驾驶员眨眼情况即瞌睡状况；
(5)DSP数据处理模块根据第4步测定的驾驶员的瞌睡状况，确定给驾驶员的不同瞌睡级别，从音频存储器中提取不同的警示信号，并通过音频D/A转换模块送给喇叭发声；
(6)DSP数据处理模块检测到的驾驶员头像和所述眼睛的图像通过视频D/A转换芯片传送到所述液晶显示器进行同步显示；
(8)DSP数据处理模块检测到的车行状况、驾驶员头部眼部状况数据和警示情况同时储存在DSP数据处理模块的存储器里。
本发明由于是通过光敏传感器和红外光源获得驾驶员的状况信息数据，而红外光源不受外界光线的影响，所以数据稳定可靠；采用跟踪连续提取，相邻图像相减获取差分图和边沿提取的方法，来判断驾驶员头部和眼部的状况，这种方法简便可靠，通过DSP微处理模块和固化的控制软件，保方正证了装置性能的可靠性，并且便于不断地修改完善，整个控制系统结构简单新颖，具有很强的实用性。
本发明的目的之二：提出一种多功能驾驶员瞌睡报警记录装置，本装置设置了摄像头、车行状况传感器、数据处理模块和显示记录部件，通过及获取并分析驾驶员和车行状况的信号数据，及时发现可能造成行车危险的情况，并及时警示驾驶员，使之提前采取措施，以防止交通事故的发生。实现权利要求1所述的方法，该装置控制灵活，自动化程度高，有较强的实用性。
一种多功能驾驶员瞌睡报警记录装置，主要包括：视频信号部件、车行状况信号部件、信号处理部件和视频音频输出部件，其特征在于：所述视频信号部件主要由摄像头和帧频信号控制红外光源组成，它们安置有驾驶室对着驾驶员头部的位置；所述车行状况信号部件主要由车速传感器、车转弯传感器及刹车传感器等组成的车行状况传感器组组成，它们设置在车的相关部位；信号处理部件主要由上位信号处理模块、DSP数据处理模块、编码器、时钟模块、视频信号A/D芯片、视频信号D/A芯片，音频信号存储器、音频信号D/A芯片组成；另外还有液晶显示器和音箱；所述车行状况传感器组的信号经过所述编码器传送全给所述上位信号处理模块，时钟模块与上位信号处理模块连接；该上位信号处理器的输入信号与DSP数据处理模块的入口连接；所述摄像头和红外光源产生的视频信号经视频信号A/D模块传送给DSP数据处理模块，经DSP数据处理模块处理后的视频信号经视频信号D/A模块传送给液晶显示器；所述音频信号存储器的音频信号经DSP数据处理器提取后，经音频信号D/A模块传送给所述音箱；
摄像头和红外光源获取驾驶员头部图像信号后，经模数转换送给DSP数据处理模块，DSP数据处理模块通过其被设置的分析处理软件，得出驾驶员脸部和眼部表现状况，一方面将处理后的图像发给显示器显示，另一方面当得出驾驶员出现瞌睡情况时，从音频存储器里取出相应的音频信号送给音箱发出声音，以提示驾驶员，并把车行情况不断记录下来。
本发明由于采用了利用光敏传感器和帧频信号控制红外光源来获取稳定的脸部图像信号的结构，较弱的红外线照射在面部，不受外部环境光线的影响，所以信号稳定可靠；由于在DSP数据处理模块里设置了图像处理的专家系统，能较为准确地分析所获取的驾驶员和车行状况的信息，及时发现驾驶员的非正常情况，及时向驾驶员提出警示；本发明结构新颖，性能稳定，是一种实用性很强的预防因驾驶员疲劳和酒后驾车等问题引起的交通事故。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的DSP数据处理模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：1、实施例1：一种驾驶员瞌睡报警记录的方法，主要包括以下步骤：
(1)利用设置在驾驶员前面的摄像头和帧频信号控制红外光源获取连续稳定的驾驶员脸部图像信号，经视频信号A/D转换芯片转换后，传送给DSP数据处理模块；
(2)DSP数据处理模块通过执行计算机指令对输入的视频信号数据进行处理确定驾驶员脸部的位置：即利用连续序列的图像处理技术，动态检测面部位置，即根据驾驶员面部在驾驶时总有微小的动作的特点，用动态跟踪的方法，确定头部位置：第一步，将当前的视频图像与前一帧图像相减，得到两幅图像的差。在头部没有动的时候，两幅图像的差为零；当头部有动的时候，头上各器官的边缘部分不为零，由此得到一幅驾驶员脸部的边缘图像即差分图；第二步，分别计算差分图像在X轴和Y轴的投影，从图像的上方向下扫描，得到头部的上缘，同样的方法从图像的左到右侧扫描，获得头的左右边缘，利用头的长宽比例约为4∶3，找到头的轮廓，即确定驾驶员头部的位置。上缘可能是头顶或者是人脸的发线，只要所找到的范围包括双眼就对后续测量眼睛瞳孔位置没有影响；在头动的时候，记录头的最新位置，不动时保持原来的位置；
(3)DSP数据处理模块通过执行计算机指令，对输入的视频信号数据进行处理，确定眼睛的位置：首先利用所述的边缘提取的方法，即将每一纵行的后一像素减去前一像素，检测到眼睑的上下边沿和瞳孔及虹膜的位置；
(4)DSP数据处理模块通过执行计算机指令，利用第3步检测的结果，进一步确定眼睛的睁闭状态即眨眼状态，从而判断驾驶员的瞌睡程度。
(5)DSP数据处理模块根据第4步测定的驾驶员的瞌睡状况，并结合车速等信息，确定驾驶员的不同瞌睡级别，从音频存储器中提取不同的警示信号，并通过音频D/A转换模块送给喇叭发声；本实施例中，当驾驶员眼睛图像偏出摄像头视野且持续时间超出6s，小于15s时，发出提醒指令：用每秒钟1次的长“嘀”声音提示；当驾驶员眼睛图像偏出摄像头视野，且持续时间大于15s，或者当眨眼时间大于0.3秒，说明有可能发生瞌睡或者刚发生瞌睡，需要警示驾驶员现在处于瞌睡时期，称为“轻度报警”事件，用每秒钟一短一长的“嘀”声警示；当15秒内闭眼时间超过30％，且前面已经有“轻度报警”事件，或者一次闭眼时间大于0.7秒，可能瞌睡或已经睡着，成为“紧急报警”事件，用每秒10次的“嘀”持续报警声，直到驾驶清醒，同样当系统检测不到眼睛超过15S时，也用“紧急报警”事件，纠正驾驶员的驾驶错误；
(6)DSP数据处理模块检测到的驾驶员头像和所述眼睛的图像通过视频D/A转换芯片传送到所述液晶显示器进行同步显示；
(8)DSP数据处理模块检测到的车行状况、驾驶员头部眼部状况数据和警示情况同时储存在DSP数据处理模块的存储器里。
实施例2：一种多功能驾驶员瞌睡报警记录装置，主要包括：视频信号部件、车行状况信号部件、信号处理部件和视频音频输出部件，其特征在于：所述视频信号部件主要由光敏传感器即摄像头3和帧频信号控制红外光源4组成，它们安置有驾驶室对着驾驶员头部的位置；所述车行状况信号部件主要由车速传感器、车转弯传感器及刹车传感器等组成的车行状况传感器组2组成，它们设置在车的相关部位；信号处理部件主要由上位信号处理模块1、DSP数据处理模块5、编码器11、时钟模块10、视频信号A/D芯片12、视频信号D/A芯片13，音频信号存储器9、音频信号D/A芯片组成；另外还有液晶显示器6和音箱7；所述车行状况传感器组的信号经过所述编码器传送全给所述上位信号处理模块，时钟模块与上位信号处理模块连接；该上位信号处理器的输入信号与DSP数据处理模块的入口连接；所述摄像头和红外光源产生的视频信号经视频信号A/D模块传送给DSP数据处理模块，经DSP数据处理模块处理后的视频信号经视频信号D/A模块传送给液晶显示器6；所述音频信号存储器的音频信号经DSP数据处理器提取后，经音频信号D/A模块传送给所述音箱；
摄像头和红外光源获取驾驶员头部图像信号后，经模数转换送给DSP数据处理模块，DSP数据处理模块通过其被设置的分析处理软件，得出驾驶员脸部和眼部表现状况，一方面将处理后的图像发给显示器显示，另一方面当得出驾驶员出现瞌睡情况时，从音频存储器里取出相应的音频信号送给音箱发出声音，以提示驾驶员，并把车行情况不断记录下来。
本发明在具体实施时还可以首先检测车速，设定一个标准车速，当车速达到设定标准后方启动主体程序。本实施例中就增加了该步骤。
实施例2：参见附图，一种多功能驾驶员瞌睡报警记录装置，主要包括：视频信号部件、车行状况信号部件、信号处理部件和视频音频输出部件，其特征在于：所述视频信号部件主要由光敏传感器即摄像头3和帧频信号控制红外光源4组成，它们安置有驾驶室对着驾驶员头部的位置；所述车行状况信号部件主要由车速传感器、车转弯传感器及刹车传感器等组成的车行状况传感器组2组成，它们设置在车的相关部位；信号处理部件主要由上位信号处理模块1、DSP数据处理模块5、编码器11、时钟模块10、视频信号A/D芯片12、视频信号D/A芯片13，音频信号存储器9、音频信号D/A芯片组成；另外还有液晶显示器6和音箱7；所述车行状况传感器组的信号经过所述编码器传送全给所述上位信号处理模块，时钟模块与上位信号处理模块连接；该上位信号处理器的输入信号与DSP数据处理模块的入口连接；所述摄像头和红外光源产生的视频信号经视频信号A/D模块传送给DSP数据处理模块，经DSP数据处理模块处理后的视频信号经视频信号D/A模块传送给液晶显示器6；所述音频信号存储器的音频信号经DSP数据处理器提取后，经音频信号D/A模块传送给所述音箱。
摄像头和红外光源获取驾驶员头部图像信号后，经模数转换送给DSP数据处理模块，DSP数据处理模块通过其被设置的分析处理软件，得出驾驶员脸部和眼部表现状况，一方面将处理后的图像发给显示器显示，另一方面当得出驾驶员出现瞌睡情况时，从音频存储器里取出相应的音频信号送给音箱发出声音，以提示驾驶员，并把车行情况不断记录下来。
以上实施例的方法和装置经检测，所获取的图清晰，驾驶员的头部位置和眼睑的眨眼图像清晰，分析判断准确，警示报告的统计结果为：“提醒指令”准确率为99.00％；“轻度报警”准确率为99.50％；“紧急报警”准确率为99.98％。
Claims (2)
1、一种驾驶员瞌睡报警记录的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)利用设置在驾驶员前面的摄像头和帧频信号控制红外光源获取连续稳定的驾驶员脸部图像信号，经视频信号A/D转换芯片转换后，传送给DSP数据处理模块；
(2)DSP数据处理模块通过执行数据处理的计算机指令，对输入的视频信号数据进行处理，确定驾驶员脸部的位置：即利用连续序列的图像处理技术动态检测面部位置，即根据驾驶员面部在驾驶时总有微小的动作的特点，用动态跟踪的方法，确定头部位置：第一步，将当前的视频图像与前一帧图像相减，得到两幅图像的差，在头部没有动的时候，两幅图像的差为零；当头部有动的时候，头上各器官的边缘部分不为零，由此得到一幅驾驶员脸部的边缘图像即差分图；第二步，分别计算差分图像在X轴和Y轴的投影，从图像的上方向下扫描，得到头部的上缘，用同样的方法从图像的左到右侧扫描，获得头部的左右边缘，利用头的长宽比例约为4∶3，找到头的轮廓，即确定驾驶员头部的位置；在头动的时候，记录头的最新位置，不动时保持原来的位置；
(3)DSP数据处理模块通过执行数据处理的计算机指令，对输入的视频信号数据进行处理确定眼睛的位置：首先利用所述的边缘提取的方法，即将每一纵行的后一像素减去前一像素，检测到眼睑的上下边沿和瞳孔及虹膜的位置；
(4)DSP数据处理模块通过执行数据处的计算机指令，根据第3步测出的驾驶员眼睑和瞳孔的变化情况，进一步确定驾驶员眨眼情况即瞌睡状况；
(5)DSP数据处理模块根据第4步测定的驾驶员的瞌睡状况，确定给驾驶员的不同瞌睡级别，从音频存储器中提取不同的警示信号，并通过音频D/A转换模块送给喇叭发声；
(6)DSP数据处理模块检测到的驾驶员头像和所述眼睛的图像通过视频D/A转换芯片传送到所述液晶显示器进行同步显示；
(8)DSP数据处理模块检测到的车行状况、驾驶员头部眼部状况数据和警示情况同时储存在DSP数据处理模块的存储器里。
2、一种多功能驾驶员瞌睡报警记录装置，主要包括：视频信号部件、车行状况信号部件、信号处理部件和视频音频输出部件，其特征在于：所述视频信号部件主要由摄像头(3)和帧频信号控制红外光源(4)组成，它们安置有驾驶室对着驾驶员头部的位置；所述车行状况信号部件主要由车速传感器、车转弯传感器及刹车传感器等组成的车行状况传感器组(2)组成，它们设置在车的相关部位；信号处理部件主要由上位信号处理模块(1)、DSP数据处理模块(5)、编码器(11)、时钟模块(10)、视频信号A/D芯片(12)、视频信号D/A芯片(13)，音频信号存储器(9)、音频信号D/A芯片组成；另外还有液晶显示器(6)和音箱(7)；所述车行状况传感器组的信号经过所述编码器传送全给所述上位信号处理模块，时钟模块与上位信号处理模块连接；该上位信号处理器的输入信号与DSP数据处理模块的入口连接；所述摄像头和红外光源产生的视频信号经视频信号A/D模块传送给DSP数据处理模块，经DSP数据处理模块处理后的视频信号经视频信号D/A模块传送给液晶显示器(6)；所述音频信号存储器的音频信号经DSP数据处理器提取后，经音频信号D/A模块传送给所述音箱；
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