CN102069710A - 驾驶监控装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种驾驶监控装置，该驾驶监控装置安装于汽车内，所述驾驶监控装置包括：摄像头、设置模块、启动按钮、控制模块、识别模块、判断模块以及控制模块。利用上述元件和模块可识别驾驶员是否合理驾驶，并在确定驾驶员非合理驾驶时发出预警以提示驾驶员注意安全。本发明还提供一种驾驶监控方法。利用本发明可避免因驾驶员的不当驾驶造成安全事故。

Description

驾驶监控装置及方法

技术领域

本发明涉及一种监控装置及方法，尤其涉及一种驾驶监控装置及方法。

背景技术

由于驾驶员的不当操作所导致的交通安全事故时有发生，而导致驾驶员发生不当操作通常包括疲劳驾驶、酒后驾车等。如何识别驾驶员在开车时是否处于清醒状态并做出相应的预警对减少交通安全事故有重要的意义。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种驾驶监控装置，可识别驾驶员在开车时是否处于清醒状态且是否合理驾驶以便做出相应的预警。

此外，还有必要提供一种驾驶监控方法，可识别驾驶员在开车时是否处于清醒状态且是否合理驾驶以便做出相应的预警。

一种驾驶监控装置，该驾驶监控装置安装于汽车内，所述驾驶监控装置包括：摄像头，用于拍摄影像；设置模块，用于设置所述摄像头的第一角度以拍摄驾驶员脸部，设置第一阀值以判断驾驶员是否处于清醒状态，设置所述摄像头的第二角度以拍摄方向盘，设置划分依据将方向盘区域划分成多个部分，并设置驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置以判断是否合理驾驶；启动按钮，用于在被按压后发送第一指令；控制模块，用于接收该第一指令并控制所述摄像头移至第一角度并开启对驾驶人的脸部进行拍摄；识别模块，用于获取所拍摄的脸部影像，识别该脸部影像中的脸部区域，从识别的脸部区域中计算出眼睛区域，并计算所述眼睛区域的高度和长度之间的比值；判断模块，用于在所述比值小于或等于第一阀值时确定驾驶员处于非清醒状态，并发送第二指令至所述控制模块；所述控制模块，还用于根据该第二指令控制所述摄像头移至第二角度拍摄方向盘位置的第一影像；所述识别模块，还用于获取第一影像，识别该第一影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置；所述判断模块，还用于判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶；及预警模块，用于在确定驾驶员并非合理驾驶时发出预警以提示驾驶员注意。

一种驾驶监控方法，应用于汽车的驾驶监控装置中，该驾驶监控装置包括摄像头以及启动按钮，该方法包括：设置所述摄像头的第一角度以拍摄驾驶员脸部，设置第一阀值以判断驾驶员是否处于清醒状态，设置所述摄像头的第二角度以拍摄方向盘，设置划分依据将方向盘区域划分成多个部分，并设置驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置以判断是否合理驾驶；在所述启动按钮被按压后发送第一指令；根据该第一指令控制所述摄像头移至第一角度并开启对驾驶员的脸部进行拍摄；获取所拍摄的脸部影像，识别该影像中的脸部区域，并从识别的脸部区域中计算出眼睛区域；计算所述眼睛区域的高度和长度之间的比值，在所述比值小于或等于第一阀值时确定该驾驶员处于非清醒状态，并发送第二指令；根据该第二指令控制所述摄像头移至第二角度拍摄方向盘位置的第一影像；获取该第一影像，识别该第一影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置；判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶；及在确定驾驶员并非合理驾驶时发出预警以提示驾驶员注意。

相较于现有技术，所述的驾驶监控装置及驾驶监控方法，可识别驾驶员在开车时是否处于清醒状态且是否合理驾驶，以便做出相应的预警，从而减少交通安全事故。

附图说明

图1是本发明驾驶监控装置的较佳实施方式的运行环境图。

图2是本发明驾驶监控装置的较佳实施方式的功能模块图。

图3是本发明驾驶监控装置的较佳实施方式的方向盘区域切分示意图。

图4是本发明驾驶监控方法的参数设置流程图。

图5是本发明驾驶监控方法的第一实施方式的流程图。

图6是本发明驾驶监控方法的第二实施方式的流程图。

图7是本发明驾驶监控方法的第三实施方式的流程图。

主要元件符号说明

汽车1

驾驶监控装置2

处理器22

摄像头24

启动按钮26

扬声器28

存储装置29

设置模块200

控制模块202

识别模块204

判断模块206

预警模块208

计时器209

方向盘3

油门4

具体实施方式

如图1所示，是本发明驾驶监控装置的较佳实施方式的运行环境图。所述驾驶监控装置2安装于汽车1中，所述汽车1还包括方向盘3、油门4以及其他未示于图1中的装置，例如：刹车、喇叭等。所述驾驶监控装置2用于监控驾驶员当前是否合理驾驶，并在确定驾驶员并非合理驾驶时(例如，驾驶员处于瞌睡状态)，发出预警信号，若在设置时间内驾驶员并未调整为合理驾驶则直接切断油门4以保障行车安全。

如图2所示，是本发明驾驶监控装置的较佳实施方式的功能模块图。在本较佳实施方式中，所述的驾驶监控装置2包括处理器22、摄像头24、启动按钮26、扬声器28以及存储装置29。所述处理器22用于执行所述驾驶监控装置2中安装或嵌入的各类软件。

所述摄像头24用于根据指令拍摄影像以便进行分析。

所述启动按钮26用于启动所述驾驶监控装置2，该启动按钮在被驾驶员按压后即发出第一指令以开启所述摄像头24进行拍摄。

所述扬声器28可播放预先录制的语音以预警驾驶员注意安全。

所述的存储装置29用于存储各类数据，例如，用户所设置的各项数据、预先录制的语音(可参照下文的详细介绍)等。

在本较佳实施方式中，所述的驾驶监控装置2还包括设置模块200、控制模块202、识别模块204、判断模块206以及预警模块208。

所述的设置模块200，用于设置多个参数，包括：所述摄像头24的第一角度以拍摄驾驶员脸部、所述摄像头24的第二角度以拍摄方向盘3、第一阀值以判断驾驶员是否处于清醒状态、划分依据以将方向盘区域划分成多个部分、以及驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置以判断是否合理驾驶等。上述设置的参数可存入所述的存储装置29。

在本较佳实施方式中，所述的划分依据是根据经过方向盘3的圆心的互相垂直的两条轴线将该方向盘区域划分为左上、左下、右上以及右下四个部分(参考图3所示的方向盘3示意图)。

在本较佳实施方式中，所述的驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置是左手位于左上位置且右手位于右下位置，或者左手位于左下位置且右手位于右上位置。

在其它实施方式中，方向盘区域的划分以及双手在方向盘区域的标准位置可根据用户需求或个人习惯进行调整，例如方向盘区域可分成九部分等。

所述的启动按钮26在被按压后发送第一指令。

所述的控制模块202，用于接收该第一指令并控制所述摄像头24移至第一角度并开启对驾驶人的脸部进行拍摄。

所述的识别模块204，用于获取所拍摄的脸部影像，并识别该脸部影像中的脸部区域。首先，识别模块204利用肤色理论，根据脸部肤色范围，将脸部定位出来。所述脸部肤色范围的判断公式如下：

${\mathrm{Skin}}_{\mathrm{color}}(x,y)=\left\{\begin{array}{c}1,\mathrm{if}[\mathrm{Cr}(x,y)\∈{\mathrm{Skin}}_{\mathrm{Cr}}]\∩[\mathrm{Cb}(x,y)\∈{\mathrm{Skin}}_{\mathrm{Cb}}]\\ 0,\mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

如果Skin_color(x，y)为1，则表示其被分类为脸部肤色部分并设定为白色，否则，则被分类为非脸部肤色部分并设定为黑色。将脸部定位出来后，所述的识别模块204计算所述脸部的最大包围集，确定所述脸部区域，即将所述脸部区域限定在一个矩形中，所述脸部区域的范围将作为脸部特征点取样的依据。

所述的识别模块204还用于从识别的脸部区域中计算出眼睛区域。首先，定位出眼睛的区域，利用Sobel算法对所述眼睛区域的边缘进行增强、加黑处理，获得增强处理后的眼睛影像；对所述增强处理后的眼睛影像进行二值化处理；对经过二值化处理后的眼睛影像的边缘进行像素点的取样，获取所述眼睛的取样点；利用Snake算法，对所述眼睛的取样点进行处理，获取所述眼睛的轮廓；计算所述眼睛轮廓的最大包围集，以确定所述眼睛区域，即将所述眼睛区域限定在一个矩形中；确定该眼睛区域的高度(H)与长度(W)。

所述的识别模块204进一步用于计算所述眼睛区域的高度和长度之间的比值(H/W)。

所述的判断模块206，用于比较所述比值和第一阀值，并根据比较结果判断驾驶员是否处于清醒状态。若所述比值大于第一阀值，则所述判断模块206确定驾驶员处于清醒状态，否则，若所述比值小于或等于第一阀值，则确定驾驶员处于非清醒状态。

在第一实施方式中，所述的预警模块208在确定驾驶员处于非清醒状态后即发出预警以提示驾驶员注意，该预警包括利用所述扬声器28播放预先录制的语音，例如“请小心开车、注意安全”等语音提示。所述的预警模块208，还可进一步切断油门4使得该汽车1减速并停下来。用户可根据个人要求对预警模块208的功能进行设置，例如仅选择语音提示、仅切断油门4、或者上述两种的组合。例如，可通过控制一个与油门4相连的制动闸实现对油门4的切断。

在第二实施方式中，所述的判断模块206还用于在确定驾驶员处于非清醒状态后发送第二指令至所述控制模块202。

所述控制模块202，还用于根据该第二指令控制所述摄像头24移至第二角度拍摄方向盘3的位置的第一影像。

所述识别模块204，还用于获取该第一影像，识别该第一影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置。

所述的识别模块204可用样板匹配的方式，用已知的样板和经过处理的影像作交错关联，相似程度高的会被显示出来，例如，预先存储多个方向盘3的影像以及驾驶员双手放在该方向盘3的不同位置的影像于所述存储装置29中，以便与所获取的方向盘3的影像进行比对，从而确认驾驶员双手在方向盘区域的不同位置。

所述设置模块200还可预先设置一个比例，所述的识别模块204通过识别驾驶员的左手或右手在方向盘区域的一个位置所占的比例是否超过该设置的比例，从而确定该位置是否为该左手或右手所在的方向盘区域的位置。

所述判断模块206，还用于判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶。

若所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置符合设置的标准位置，则确定该驾驶员当前为合理驾驶，否则，即为不合理驾驶。

所述的预警模块208，还用于在确定驾驶员并非合理驾驶时发出预警以提示驾驶员注意。如上所述，所述的预警模块208，还可进一步切断油门4使得该汽车1减速并停下来。用户可根据个人要求对预警模块208的功能进行设置。

在第三实施方式中，所述的驾驶监控装置2还包括计时器209。

所述设置模块200，还用于预先设置一个时间间隔。

上述确定驾驶员并非合理驾驶时，所述计时器209启动进行计时。同时，该预警模块208也发出语音预警。

所述控制模块202，还用于在计时达到所设置的时间间隔后在第二角度拍摄方向盘3的位置的第二影像。

所述识别模块204，还用于获取该第二影像，识别该第二影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置。

所述判断模块206，还用于判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员是否在预警后且经过设置的时间间隔后调整为合理驾驶。

若所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置不符合设置的标准位置，则所述判断模块206确定该驾驶员在预警后且经过设置的时间间隔后仍然没有调整为合理驾驶，则所述预警模块208，还用于在确定驾驶员仍然非合理驾驶时切断油门4，从而使得该汽车1减速并停下来。

如图4所示，是本发明驾驶监控方法的参数设置流程图。

步骤S2，所述的设置模块200设置所述摄像头24的第一角度以拍摄驾驶员脸部，以及设置所述摄像头24的第二角度以拍摄方向盘3。

步骤S4，所述的设置模块200设置第一阀值以判断驾驶员是否处于清醒状态。

步骤S6，所述的设置模块200设置划分依据以将方向盘区域划分成多个部分。在本较佳实施方式中，所述的划分依据是根据经过方向盘3的圆心的互相垂直的两条轴线将该方向盘区域划分为左上、左下、右上以及右下四个部分(参考图3所示的方向盘3示意图)。

步骤S8，所述的设置模块200设置驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置以判断是否合理驾驶等。在本较佳实施方式中，所述的驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置是左手位于左上位置且右手位于右下位置，或者左手位于左下位置且右手位于右上位置。

步骤S10，所述的设置模块200设置时间间隔以查看驾驶员是否调整成合理驾驶。

在其它实施方式中，方向盘区域的划分以及双手在方向盘区域的标准位置可根据用户需求或个人习惯进行调整，例如方向盘区域可分成九部分等。

如图5所示，是本发明驾驶监控方法的第一实施方式的流程图。首先，步骤S12，所述的启动按钮26在被按压后发送第一指令至所述控制模块202。

步骤S14，所述控制模块202接收该第一指令并控制所述摄像头24移至第一角度并开启对驾驶员的脸部进行拍摄。

步骤S16，所述识别模块204获取所拍摄的脸部影像，并识别该脸部影像中的脸部区域。

步骤S18，所述识别模块204从识别的脸部区域中计算出眼睛区域，并计算所述眼睛区域的高度和长度之间的比值。

步骤S20，所述判断模块206判断所述比值是否大于第一阀值。若所述比值大于第一阀值，表示该驾驶员处于清醒状态，流程返回至步骤S14。

若所述比值小于或等于第一阀值，于步骤S22，所述判断模块206确定驾驶员处于非清醒状态。

步骤S24，所述预警模块208发出预警以提示驾驶员注意，该预警包括利用所述扬声器28播放预先录制的语音，例如“请小心开车、注意安全”等语音提示。所述的预警模块208还可进一步切断油门4使得该汽车1减速并停下来。用户可根据个人要求对预警模块208的功能进行设置，例如仅选择语音提示、仅切断油门4、或者上述两种的组合。

如图6所示，是本发明驾驶监控方法的第二实施方式的流程图。此第二实施方式的流程图是基于如图5所示的第一实施方式的流程图中的步骤S12至S22。

首先，步骤S30，所述的判断模块206在确定驾驶员处于非清醒状态后发送第二指令至所述控制模块202。

步骤S32，所述控制模块202根据该第二指令控制所述摄像头24移至第二角度拍摄方向盘3的位置的第一影像。

步骤S34，所述识别模块204获取该第一影像，识别该第一影像中的方向盘区域及手部区域。

步骤S36，所述识别模块204依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置。

步骤S38，所述判断模块206判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶。

若所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置符合设置的标准位置，则可确定该驾驶员当前为合理驾驶，流程结束。

若所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置符合设置的标准位置，于步骤S40，所述的判断模块206确定驾驶员并非合理驾驶。

步骤S42，所述的预警模块208发出预警以提示驾驶员注意，该预警包括利用所述扬声器28播放预先录制的语音所述的预警模块208，还可进一步切断油门4使得该汽车1减速并停下来。用户可根据个人要求对预警模块208的功能进行设置。

如图7所示，是本发明驾驶监控方法的第三实施方式的流程图。此第三实施方式的流程图是基于如图6所示的第二实施方式的流程图中的步骤S30至S40。

步骤S50，在确定驾驶员并非合理驾驶时，所述计时器209启动进行计时，该预警模块208也发出语音预警。

步骤S52，所述控制模块202在计时达到所设置的时间间隔后在第二角度拍摄方向盘3的位置的第二影像。

步骤S54，所述识别模块204获取该第二影像，识别该第二影像中的方向盘区域及手部区域。

步骤S56，所述识别模块204依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置。

步骤S58，所述判断模块206判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员是否在预警后且经过设置的时间间隔后调整为合理驾驶。

若所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置符合设置的标准位置，则确定该驾驶员在预警后且经过设置的时间间隔后调整为合理驾驶，流程结束。

若所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置不符合设置的标准位置，于步骤S60，所述判断模块206确定该驾驶员在预警后且经过设置的时间间隔后仍然没有调整为合理驾驶，所述预警模块208切断油门4，从而使得该汽车1减速并停下来，然后，流程结束。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种驾驶监控装置，该驾驶监控装置安装于汽车内，其特征在于，所述驾驶监控装置包括：

摄像头，用于拍摄影像；

设置模块，用于设置所述摄像头的第一角度以拍摄驾驶员脸部，设置第一阀值以判断驾驶员是否处于清醒状态，设置所述摄像头的第二角度以拍摄方向盘，设置划分依据将方向盘区域划分成多个部分，并设置驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置以判断是否合理驾驶；

启动按钮，用于在被按压后发送第一指令；

控制模块，用于接收该第一指令并控制所述摄像头移至第一角度并开启对驾驶人的脸部进行拍摄；

识别模块，用于获取所拍摄的脸部影像，识别该脸部影像中的脸部区域，从识别的脸部区域中计算出眼睛区域，并计算所述眼睛区域的高度和长度之间的比值；

判断模块，用于在所述比值小于或等于第一阀值时确定驾驶员处于非清醒状态，并发送第二指令至所述控制模块；

所述控制模块，还用于根据该第二指令控制所述摄像头移至第二角度拍摄方向盘位置的第一影像；

所述识别模块，还用于获取第一影像，识别该第一影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置；

所述判断模块，还用于判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶；及

预警模块，用于在确定驾驶员并非合理驾驶时发出预警以提示驾驶员注意。

2.如权利要求1所述的驾驶监控装置，其特征在于，所述的划分依据是根据经过方向盘圆心的互相垂直的两条轴线将该方向盘区域划分为左上、左下、右上以及右下四个部分，并且所述的驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置是左手位于左上位置且右手位于右下位置，或者左手位于左下位置且右手位于右上位置。

3.如权利要求1所述的驾驶监控装置，其特征在于，所述设置模块还用于设置一个比例，所述的识别模块还用于在驾驶员的左手或右手在方向盘区域的一个位置所占的比例超过该设置的比例时，确定该位置即为该左手或右手所在的方向盘区域的位置。

4.如权利要求1所述的驾驶监控装置，其特征在于，所述驾驶监控装置还包括扬声器，所述预警模块用于令该扬声器发出预警信号或播放预先录制的语音以提示驾驶员注意。

5.如权利要求1所述的驾驶监控装置，其特征在于，所述驾驶监控装置还包括计时器：

所述设置模块，还用于设置一个时间间隔；

所述计时器，用于在确定驾驶员并非合理驾驶时启动进行计时；

所述控制模块，还用于在计时达到所设置的时间间隔后在第二角度拍摄方向盘位置的第二影像；

所述识别模块，还用于获取该第二影像，识别该第二影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置；

所述判断模块，还用于判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶；及

所述预警模块，还用于在确定驾驶员并非合理驾驶时切断油门。

6.一种驾驶监控方法，应用于汽车的驾驶监控装置中，该驾驶监控装置包括摄像头以及启动按钮，其特征在于，该方法包括：

设置所述摄像头的第一角度以拍摄驾驶员脸部，设置第一阀值以判断驾驶员是否处于清醒状态，设置所述摄像头的第二角度以拍摄方向盘，设置划分依据将方向盘区域划分成多个部分，并设置驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置以判断是否合理驾驶；

在所述启动按钮被按压后发送第一指令；

根据该第一指令控制所述摄像头移至第一角度并开启对驾驶员的脸部进行拍摄；

获取所拍摄的脸部影像，识别该影像中的脸部区域，并从识别的脸部区域中计算出眼睛区域；

计算所述眼睛区域的高度和长度之间的比值，在所述比值小于或等于第一阀值时确定该驾驶员处于非清醒状态，并发送第二指令；

根据该第二指令控制所述摄像头移至第二角度拍摄方向盘位置的第一影像；

获取该第一影像，识别该第一影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置；

判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶；及

在确定驾驶员并非合理驾驶时发出预警以提示驾驶员注意。

7.如权利要求6所述的驾驶监控方法，其特征在于，所述的划分依据是根据经过方向盘圆心的互相垂直的两条轴线将该方向盘区域划分为左上、左下、右上以及右下四个部分，并且所述的驾驶员左右手分别在方向盘区域的标准位置是左手位于左上位置且右手位于右下位置，或者左手位于左下位置且右手位于右上位置。

8.如权利要求6所述的驾驶监控方法，其特征在于，该方法还包括：

设置一个比例；及

在驾驶员的左手或右手在方向盘区域的一个位置所占的比例超过该设置的比例时，确定该位置即为该左手或右手所在的方向盘区域的位置。

9.如权利要求6所述的驾驶监控方法，其特征在于，所述发出的预警包括通过驾驶监控装置的扬声器发出预警信号或播放预先录制的语音以提示驾驶员注意。

10.如权利要求6所述的驾驶监控方法，其特征在于，该方法还包括：

设置一个时间间隔；

在确定驾驶员并非合理驾驶时启动进行计时；

在计时达到所设置的时间间隔后在第二角度拍摄方向盘位置的第二影像；

获取该第二影像，识别该第二影像中的方向盘区域及手部区域，依据划分依据对所识别的方向盘区域进行划分，并确定该手部区域所在的方向盘区域的位置；

判断所确定的手部区域所占的方向盘区域的位置是否符合设置的标准位置，从而判断该驾驶员当前是否合理驾驶；及

在确定驾驶员并非合理驾驶时切断油门。

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