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CN107284449A - 一种行车安全预警方法及系统、汽车、可读存储介质 - Google Patents

一种行车安全预警方法及系统、汽车、可读存储介质 Download PDF

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CN107284449A CN201710448230.8A CN201710448230A CN107284449A CN 107284449 A CN107284449 A CN 107284449A CN 201710448230 A CN201710448230 A CN 201710448230A CN 107284449 A CN107284449 A CN 107284449A
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庄敏
龙刚
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Abstract

一种行车安全预警方法及系统，该系统包括图像采集装置、车载方向传感器、数字信号处理器和车载报警装置，由于本申请根据车载方向传感器采集汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向，并利用图像采集装置采集驾驶员的眼球反射图像数据，从眼球反射图像中提取汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像等参照物信息，通过分析这些参照物信息得到驾驶员当前视线方向，可实时判断驾驶员视线是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时及时发出报警，可避免驾驶员的危险驾驶，保障了行车安全。相应地，本申请还提供了一种包括该行车安全预警系统的汽车和一种可读存储介质。

Description

一种行车安全预警方法及系统、汽车、可读存储介质
技术领域
本发明涉及车载安全技术领域，具体涉及一种行车安全预警方法及系统、汽车、可读存储介质。
背景技术
随着经济和社会的进步，汽车产业飞速发展，汽车数量不断增加，交通运输日益繁忙，汽车事故的增多导致的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，行车安全对人类的重要性是不言而喻的，行车安全问题亟待关注。
现有的防抱死(ABS)、制动力分配(EBD/CBC)、刹车辅助(EBA/BAS/BA)、牵引力控制(ASR/TCS/TRC)、车身稳定控制(ESP/DSC/VSC)、车载防撞雷达、疲劳驾驶检测预警等技术，可在一定程度上保障驾驶员的安全，但上述这些技术仅能预防车辆将可能发生不可控的危险，很少关注驾驶员的视线问题，对驾驶员的危险驾驶的行为不能及时预警。
发明内容
本申请提供一种行车安全预警方法及系统、汽车、可读存储介质，通过判断驾驶员视线是否处于当前驾驶应关注方向，在视线偏离时发出报警，对驾驶员的危险驾驶的行为及时预警。
根据本申请第一方面，本申请供一种行车安全预警系统，包括：
图像采集装置，用于实时采集驾驶员眼球反射图像数据；
车载方向传感器，用于实时采集汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息；
数字信号处理器，用于根据所述车载方向传感器采集的汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；用于从所述图像采集装置采集的眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，所述参照物图像信息至少包括汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息，并根据所述参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；判断所述驾驶员当前视线方向是否与所述当前驾驶应关注方向一致；
车载报警装置，用于当所述数字信号处理器判断结果为不一致时，进行警示提醒。
在一些实施例中，
所述图像采集装置还用于采集驾驶员虹膜图像数据或人脸图像数据；
所述数字信号处理器还用于根据虹膜图像数据或人脸图像数据识别驾驶员身份并锁定驾驶员。
在一些实施例中，所述图像采集装置还包括用于向驾驶员眼部投射红外光的红外灯和用于屏蔽可见光的IR-CUT双滤镜。
在一些实施例中，所述图像采集装置包括：镜头和图像传感器，所述镜头用于采集所述驾驶员虹膜图像或人脸图像和实时拍摄驾驶员眼球反射图像，所述图像传感器用于将上述图像由光学图像转换为数字电子信号。
根据本申请第二方面，本申请供一种行车安全预警方法，包括：
数据采集步骤，实时采集驾驶员身眼球反射图像数据与汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息；
数据处理步骤，根据所述汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；从所述眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，所述参照物图像信息至少包括汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息，并根据所述参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；
分析与判断步骤，判断驾驶员当前视线方向是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时，输出报警信号。
在一些实施例中，
所述数据采集步骤还包括：采集驾驶员虹膜图像数据或人脸图像数据；
所述数据处理步骤还包括：根据虹膜图像数据或人脸图像数据，识别驾驶员身份并锁定驾驶员。
在一些实施例中，所述数据处理步骤还包括：在从所述眼球反射图像数据中提取参照物图像信息之前，还通过定位每个眼球的中心点，对眼球反射图像进行归一化处理。
在一些实施例中，
所述分析与判断步骤还包括：根据所述虹膜图像或人脸图像数据和报警信号数据，分析驾驶员的驾驶行为习惯信息。
根据本申请第三方面，本申请供一种汽车,包括：如本申请第一方面中任一项所述的行车安全预警系统。
根据本申请第四方面，本申请供一种可读存储介质,包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如本申请第二方面中任一项所述的方法。
依据上述实施例的一种行车安全预警方法及系统，由于本申请根据汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向，并从驾驶员的眼球反射图像中提取汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像等参照物信息，通过分析这些参照物信息得到驾驶员当前视线方向，可实时判断驾驶员视线是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时及时发出报警，可避免驾驶员的危险驾驶，保障了行车安全。
附图说明
图1为本申请的一种行车安全预警系统结构示意图；
图2为眼球反射图像示意图；
图3为一种实施例的行车安全预警系统内部组成示意图；
图4为一种实施例行车安全预警系统数据处理过程图的行车安全预警系统内部组成示意图；
图5为一种行车安全预警方法流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
众所周知，汽车驾驶时，驾驶员视线应关注该关注的方向，比如，高速直行时关注正前方，转向时应关注后视镜和待转向方向，但也不可持续看后视镜时间过长，以免发生危险。现有技术中未能很好解决驾驶员的视线是否在当前驾驶应关注方向的检测及预警问题，为了保障行车安全，本申请从驾驶员的眼球反射图像中提取汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像等参照物信息，通过分析这些参照物信息，实时判断驾驶员视线是否处于当前驾驶应关注方向，在视线偏离时发出及时报警，避免驾驶员的危险驾驶。
实施例一：
请参考图1，为本申请的一种行车安全预警系统，该行车安全预警系统包括图像采集装置1、车载方向传感器6、数字信号处理器2和车载报警装置3，下面详细说明。
图像采集装置1用于实时采集驾驶员眼球反射图像数据。如图2所示为眼球反射图像示意图。
车载方向传感器6用于实时采集汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息。
数字信号处理器2输入端与图像采集装置1、车载方向传感器6相连接，输出端与车载报警装置3相连接。
数字信号处理器2用于根据车载方向传感器6采集的汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；用于从图像采集装置1采集的眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，参照物图像信息至少包括汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息，并根据所述参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；判断所述驾驶员当前视线方向是否与所述当前驾驶应关注方向一致，并在不一致时，输出报警信号。
车载报警装置3，用于根据报警信号，发出相应的报警提醒，报警提醒至少包括语音提醒、蜂鸣报警或/和显示提醒。
在一些实施例中，数字信号处理器2还通过定位每个眼球的中心点，完成人眼反射图像的归一化处理，从归一化后的眼球反射图像数据中提取参照物图像信息。在一具体实施例中，数字信号处理器2利用积分投影算法实现每个眼球的中心点定位。在另一些实施例中，数字信号处理器2还使用现有的一些图像预处理技术，如图像增强、图像的二值化处理，利用积分投影曲线消除眼球反射图像的噪声干扰，获取真实的图像信息。
在一些实施例中，数字信号处理器2发出的报警信号可根据危险驾驶的不同程度，将报警类型分级，预设不同类型的报警信号。
具体地，本申请判断驾驶员当前视线方向是否与所述当前驾驶应关注方向一致包括：根据提取的驾驶员眼球反射图像中前挡风玻璃的位置，判断驾驶员视线是否是汽车行驶的正前方；根据提取的驾驶员眼球反射图像中方向盘的转动角度，判断驾驶员驾驶视线是否与目前汽车行驶方向一致；根据提取的驾驶员眼球反射图像中转向后视镜图像，判断驾驶员是否正进行驾驶转向行为。
例1：高速驾驶中，驾驶员视线应紧盯汽车行驶正前方，如果从眼球反射图像中检测到当前驾驶员视线不在正前方，持续时间超过预设的时间，数字信号处理器2将发出相应的报警信号。
例2：驾驶中车辆转动方向盘转弯时，驾驶员视线应该随着方向盘的转动而转动，如果从眼球反射图像中检测到当前驾驶员视线与方向盘转动角度相差预设的角度，持续时间超过预设的时间，数字信号处理器2将发出相应的报警信号。
例3：当驾驶员进行驾驶转向时，如果从眼球反射图像中检测到视线保持看后视镜的时间超过预设的时间，数字信号处理器相应的报警指令，数字信号处理器2将发出相应的报警信号。
由此可见，由于本申请根据汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向，并从驾驶员的眼球反射图像中提取汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像等参照物信息，通过分析这些参照物信息得到驾驶员当前视线方向，可实时判断驾驶员视线是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时及时发出报警，可避免驾驶员的危险驾驶，保障了行车安全。
实施例二：
为了进一步保障行车安全，本申请通过在启动汽车前，识别驾驶员的身份，来避免未许可的驾驶员驾驶汽车。
参考图3，为一种实施例的行车安全预警系统内部组成示意图。其中，
图像采集装置1包括：镜头11和图像传感器12，镜头11用于采集所述驾驶员虹膜图像或人脸图像和实时拍摄驾驶员眼球反射图像，图像传感器12用于将上述图像由光学图像转换为数字电子信号，以便传输给数字信号处理器2；数字信号处理器2包括：第一数据处理模块21和第二数据处理模块22。
第一数据处理模块21用于获取虹膜图像数据或人脸图像数据，根据虹膜图像数据或人脸图像数据识别驾驶员的身份，并在行驶过程中锁定驾驶员，避免未许可的驾驶员驾驶汽车，保障行车安全。
第二数据处理模块22用于获取眼球反射图像数据，通过定位每个眼球的中心点，对眼球反射图像进行归一化处理。在一些实施例中，第二数据处理模块22利用积分投影算法实现双眼的中心点的定位，完成人眼反射图像的归一化处理。
第二数据处理模块22还用于从归一化后的眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，参照物图像信息至少包括：汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息；根据这些参照物图像信息，判断驾驶员当前视线方向是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时，输出报警信号。
如图2所示，安全预警系统还包括：存储器5，用于存储虹膜图像数据或人脸图像数据，以便在进行身份识别时，读取相应的数据。
在一些实施例中，图像采集装置1还包括红外灯13，红外灯13用于向驾驶员眼部投射红外光的红外灯，镜头11包括用于屏蔽可见光的R-CUT双滤镜，从而避免可见光对眼球反射图像数据的精确性、清晰度造成影响，从而进一步保证镜头11所拍摄的眼球反射图像具有高清晰度。
在一个实施例中，行车安全预警系统还包括：开关4，数字信号处理器2还包括：控制模块23，当开关4开启/闭合时，通过控制模块23可控制镜头11和/或红外灯13的开启/闭合。
综上所述，由于本申请在启动汽车前利用所采集驾驶员虹膜图像数据或人脸图像数据识别驾驶员的身份，并在汽车行驶过程中锁定驾驶员，可避免未许可的驾驶员驾驶汽车，保障安全驾驶。
实施例三：
与实施例一或实施例二相比，本实施例的存储器5不仅用于用于虹膜图像或人脸图像数据，还用于存储报警数据和眼球反射图像数据。
在实施例一、实施例二或实施例三的基础上，本申请的行车安全预警系统还可通过数字信号处理器2读取并分析驾驶员虹膜图像或人脸图像数据和历史报警数据，得出驾驶员的驾驶行为习惯信息，并将相关提醒信息显示在车载报警装置3或手机APP上，从而提醒驾驶员注意，进一步保障行车安全。
在一些实施例中，由于图像采集装置1和数字信号处理器2内置于车内后视镜内，存储于存储器5的眼球反射图像还可通过车内后视镜回放。
如图4所示，为一种实施例的行车安全预警系统数据处理过程图。具体为：
首先，通过图像采集装置1获取虹膜图像或人脸图像，经过数字信号处理器2识别身份图像数据后，驾驶员获得身份验证，汽车可以被启动；
其次，车载方向传感器6实时采集的汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，数字信号处理器2根据汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；图像采集装置1实时采集眼球反射图像，数字信号处理器2通过定位每个眼球的中心点，对眼球反射图像进行归一化处理，并从归一化后的眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，再根据这些参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；
再次，数字信号处理器2判断驾驶员当前视线方向是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时，输出报警信号，使得车载报警装置3发出相应的报警及时提醒驾驶员注意，避免危险的发生，保障行车安全；
最后，对于每个驾驶员的虹膜图像或人脸图像数据和历史报警数据，数字信号处理器2通过综合分析这些数据，得出驾驶员的驾驶行为习惯信息，将相关分析结果显示在车载报警装置3或手机APP上，从而提醒驾驶员注意，进一步保障行车安全。
实施例四：
本实施例提供了一种汽车,该汽车包括：如实施例一至实施例四中任一项所述的行车安全预警系统。
实施例五：
如图5所示，基于上述行车安全预警系统，本申请还提供了一种行车安全预警方法，包括：
数据采集步骤100，实时采集驾驶员身眼球反射图像数据与汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息；
数据处理步骤200，根据汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；从眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，参照物图像信息至少包括汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息，并根据参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；
分析与判断步骤300，判断驾驶员当前视线方向是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时，输出报警信号。
在一些实施例中，
数据采集步骤100还包括：采集驾驶员虹膜图像或人脸图像；
所述数据处理步骤200还包括：根据虹膜图像或人脸图像数据，识别驾驶员身份并锁定驾驶员。
在一些实施例中，
数据处理步骤200还包括：在从所述眼球反射图像数据中提取参照物图像信息之前，还通过定位每个眼球的中心点，对眼球反射图像进行归一化处理。
在另一些实施例中，
分析与判断步骤300还包括：根据虹膜图像或人脸图像数据和报警信号数据，分析驾驶员的驾驶行为习惯信息。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种行车安全预警系统，其特征在于，包括：
图像采集装置，用于实时采集驾驶员眼球反射图像数据；
车载方向传感器，用于实时采集汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息；
数字信号处理器，用于根据所述车载方向传感器采集的汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；用于从所述图像采集装置采集的眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，所述参照物图像信息至少包括汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息，并根据所述参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；判断所述驾驶员当前视线方向是否与所述当前驾驶应关注方向一致；
车载报警装置，用于当所述数字信号处理器判断结果为不一致时，进行警示提醒。
2.如权利要求1所述的行车安全预警系统，其特征在于，包括：
所述图像采集装置还用于采集驾驶员虹膜图像数据或人脸图像数据；
所述数字信号处理器还用于根据虹膜图像数据或人脸图像数据识别驾驶员身份并锁定驾驶员。
3.如权利要求1所述的行车安全预警系统，其特征在于，所述图像采集装置还包括用于向驾驶员眼部投射红外光的红外灯和用于屏蔽可见光的IR-CUT双滤镜。
4.如权利要求1至3任一项所述的行车安全预警系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：镜头和图像传感器，所述镜头用于采集所述驾驶员虹膜图像或人脸图像和实时拍摄驾驶员眼球反射图像，所述图像传感器用于将上述图像由光学图像转换为数字电子信号。
5.一种行车安全预警方法，其特征在于，包括：
数据采集步骤，实时采集驾驶员眼球反射图像数据与汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息；
数据处理步骤，根据所述汽车行驶方向信息或/和方向盘转向角度信息，得到当前驾驶应关注方向；从所述眼球反射图像数据中提取参照物图像信息，所述参照物图像信息至少包括汽车方向盘、前挡风玻璃和后视镜图像信息，并根据所述参照物图像信息，得到驾驶员当前视线方向；
分析与判断步骤，判断驾驶员当前视线方向是否与当前驾驶应关注方向一致，在不一致时，输出报警信号。
6.如权利要求5所述的行车安全预警方法，其特征在于，
所述数据采集步骤还包括：采集驾驶员虹膜图像数据或人脸图像数据；
所述数据处理步骤还包括：根据虹膜图像数据或人脸图像数据，识别驾驶员身份并锁定驾驶员。
7.如权利要求5所述的行车安全预警方法，其特征在于，所述数据处理步骤还包括：在从所述眼球反射图像数据中提取参照物图像信息之前，还通过定位每个眼球的中心点，对眼球反射图像进行归一化处理。
8.如权利要求5至7中任一项所述的行车安全预警方法，其特征在于，
所述分析与判断步骤还包括：根据所述虹膜图像或人脸图像数据和报警信号数据，分析驾驶员的驾驶行为习惯信息。
9.一种汽车,其特征在于，包括：如权利要求1-4中任一项所述的行车安全预警系统。
10.一种可读存储介质,其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求5-8中任一项所述的方法。
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