一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端及其预警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端，包括脸部图像采集分析单元、驾驶操作信息采集分析单元、信息融合分析器、预警判决控制器、车内预警单元、远程报警单元；其中，所述的脸部图像采集分析单元和驾驶操作信息采集分析单元分别与信息融合分析器连通；所述信息融合分析器与预警判决控制器连通；所述预警判决控制器又与车内预警单元和远程报警单元分别连通。本发明专利技术针对危险驾驶行为进行监测、分析、预警，且兼容性好、扩展性强，可方便地与其它车辆信息记录系统、车辆监控系统集成应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端及其预警方法
本专利技术涉及一种车辆主动安全预警装置和方法，尤其涉及一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端及其预警方法，属于智能交通领域。
技术介绍
随着机动车辆的不断增加，道路交通安全事故问题凸显。根据公安部统计数据分析，引发交通安全事故的主导原因是驾驶员的危险驾驶行为，包括超速驾驶、疲劳驾驶、违规驾驶等不安全行为。交通运输部特别对公共交通系统、危货品车辆营运系统中的危险驾驶行为预警提出相应的要求和解决思路，由此市面衍生出一系列如车辆卫星定位终端、车辆视频监控终端、车辆行驶特征采集终端、视频分析的驾驶员行为识别终端等多种设备或系统。然而，大部分产品针对车辆行驶轨迹与车箱里视频进行监控预警，没有对驾驶员行为进行实质性分析；另一部分产品涉及驾驶行为的安全预警技术，但由于单一信息来源分析算法难度大等技术瓶颈，难以针对驾驶行为做出较为精确的判断，或驾驶行为分析指标不全。在同类
的专利成果方面，专利ZL200910110643.0提出车辆预警分析处理方法和系统，在车辆危险状态明确的前提下描述车辆监控预警的方法；专利ZL200810040704.6利用GPS智能车载终端实现车辆监控调度系统，实现车辆监控预警；专利ZL201110210735.3利用摄像头采集包含驾驶员手部与方向盘的图像，再对图像的处理与识别来判断驾驶员行为；专利ZL201010244609.5涉及汽车驾驶员操作行为监测技术，说明一种驾驶操作特征分析方法；这些类似专利并未涉及基于驾驶员脸部图像和驾驶员操作信息融合的驾驶行为预警车载终端及方法。因此，解决以上问题可从以下三方面采取措施：（1）充分利用车载设备多源数据，从驾驶员脸部图像和驾驶员操作特征两种检测手段，提取驾驶行为相关的各个参数；（2）采取多源信息融合方法，克服单一数据源分析的低精确度等问题，提升驾驶行为分析预警的可靠性；（3）增强接口兼容性和互通性，使终端不仅成为驾驶行为检测分析的车内监控预警设备，而且可为远程车辆监管实时上传预警报文。因此，本专利技术提出一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端及方法，并以此区别于已有的终端产品或方案。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端及方法，通过提取驾驶员脸部图像和驾驶操作两个层面的特征，将特征进行融合分析，从而获得驾驶行为的安全性评价并执行警示动作，实现车辆行驶安全的精确、全面预警。本专利技术所采用的技术方案为：一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端的预警方法，其特征在于，步骤如下：（一）启动脸部图像采集分析单元的图像采集功能，实时获取驾驶员的面部清晰图像；提取用于疲劳检测的驾驶员的面部特征、用于驾驶员注意力分散检测的面部特征；对各特征值进行主因子量化，并分配特征值的量化权重，通过各种特征的评价指标获得驾驶员疲劳、驾驶员注意力分散检测结果；用等级量化值表示检测结果，并将结果与各个检测特征值以数字信号输出到信息融合分析器；（二）启动驾驶操作信息采集分析单元的驾驶操作特征采集功能，实时获取驾驶员对踏板、方向盘的多种操作特征；将操作特征进行主因子量化，并分配特征值的量化权重，通过各种特征的评价指标获得基于驾驶操作的安全性检测结果；用等级量化值表示检测结果，并将结果与各个检测特征值以数字信号输出到信息融合分析器；（三）信息融合分析器接收到脸部图像采集分析单元和驾驶操作信息采集分析单元的多源驾驶行为信息，根据预设的融合分析算法进行数据相关和融合推理；信息融合分析器分析后的结果为驾驶危险行为类别与安全系数值，将结果输出到预警判决控制器。（四）预警判决控制器接收到信息融合分析器输出的驾驶危险行为相关信息后，将安全系数与之设定的安全阈值作比较；若低于安全阈值，则执行车内预警单元动作；所述的车内预警单元受预警判决控制器的控制驱动，且所述的车内预警单元采用声音报警器、文字图标提醒报警器、灯光闪烁报警器中的至少一种方式报警；（五）预警判决控制器接收到信息融合分析器输出的驾驶危险行为相关信息后，若安全系数值低于安全阈值，且根据安全性等级要求需上传预警报文，则将预警信息上传至车辆运营监管部门。所述的远程报警单元受预警判决控制器的控制驱动，且所述的远程报警单元利用2G或3G的无线泛在网络，将预警信息的报文传输至远程车辆监管平台服务器，实现车辆的远程监管。其中，上述步骤（一）中所述的脸部图像采集分析单元提取用于疲劳检测的驾驶员的面部特征包括眼睛大小、眼睛眨动频率、头部姿态、瞳孔直径、眼球转动速度、眼睛闭合时间长短；提取用于驾驶员注意力分散检测的面部特征包括眼睛与嘴巴组成的特征三角形、头部姿态、头部位置、视线偏离时间、视线偏离区。进一步，上述步骤（二）中所述的驾驶操作信息采集分析单元提取驾驶员对踏板、方向盘的操作特征包括驾驶员下肢对油门踩踏、离合器踩踏、刹车踩踏的力度、速度和频率，以及驾驶员上肢对方向盘转向、方向盘转速、方向盘转动的力度、速度和频率。进一步，上述步骤（三）中所述的信息融合分析器内部预设有特征级融合算法和决策级融合算法，包括Bayes理论分析法、D-S论据的融合方法、模糊神经网络的融合方法、Kalman滤波的融合方法、粗糙集理论的融合方法、模糊理论的融合方法。进一步，上述步骤（四）中所述的预警判决控制器的设定模式包括人工设定模式和自动设定模式；所述人工设定模式设定阈值由按键设定或后端管理软件设定；所述自动设定模式设定阈值根据融合分析结果自动确定。进一步，上述步骤（四）中所述的声音报警器对预警信息的预警方式包括播放的次数、播放的声音、播放的音量；所述的文字图标提醒报警器对预警信息的预警方式包括文字、图标的显示亮度、显示时间及文字或图标的滚动显示方式；所述的灯光闪烁报警器对预警信息的预警方式包括灯光强度、颜色、闪烁的周期变化方式。进一步，上述步骤（五）中所述的预警信息的报文包括帧头、功能码、信息码、校验码、帧尾。一种应用于上述的预警方法的基于信息融合的驾驶行为预警车载终端，其特征在于：包括脸部图像采集分析单元、驾驶操作信息采集分析单元、信息融合分析器、预警判决控制器、车内预警单元、远程报警单元；其中，所述的脸部图像采集分析单元和驾驶操作信息采集分析单元分别与信息融合分析器连通；所述信息融合分析器与预警判决控制器连通；所述预警判决控制器又与车内预警单元和远程报警单元分别连通。其中，所述的脸部图像采集分析单元包括顺序连接的高清图像摄像头、图像分析处理器；所述的驾驶操作信息采集分析单元包括踏板采集子模块、方向盘控制采集子模块，及与所述踏板采集子模块、方向盘控制采集子模块连接的驾驶操作信息分析处理器。进一步，所述的信息融合分析器包括嵌入式处理子模块；且在所述嵌入式处理子模块内预设特征级融合算法和决策级融合算法；所述的预警判决控制器包括顺序连接的微控制单元子模块、按键；且预警判决控制器的设定模式包括人工设定模式和自动设定模式；并且，上述的信息融合分析器和预警判决控制器由一块嵌入式处理器构成，且所述嵌入式处理器具有多个控制接口。进一步，所述的车内预警单元为报警器，且所述的报警器为声音报警器、文字图标提醒报警器、灯光闪烁报警器中的至少一种；所述的远程报警单元通过2G或3G的无线泛在网络进行远程传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端的预警方法，其特征在于，步骤如下：（一）启动脸部图像采集分析单元的图像采集功能，实时获取驾驶员的面部清晰图像；提取用于疲劳检测的驾驶员的面部特征、用于驾驶员注意力分散检测的面部特征；对各特征值进行主因子量化，并分配特征值的量化权重，通过各种特征的评价指标获得驾驶员疲劳、驾驶员注意力分散检测结果；用等级量化值表示检测结果，并将结果与各个检测特征值以数字信号输出到信息融合分析器；（二）启动驾驶操作信息采集分析单元的驾驶操作特征采集功能，实时获取驾驶员对踏板、方向盘的多种操作特征；将操作特征进行主因子量化，并分配特征值的量化权重，通过各种特征的评价指标获得基于驾驶操作的安全性检测结果；用等级量化值表示检测结果，并将结果与各个检测特征值以数字信号输出到信息融合分析器；（三）信息融合分析器接收到脸部图像采集分析单元和驾驶操作信息采集分析单元的多源驾驶行为信息，根据预设的融合分析算法进行数据相关和融合推理；信息融合分析器分析后的结果为驾驶危险行为类别与安全系数值，将结果输出到预警判决控制器；（四）预警判决控制器接收到信息融合分析器输出的驾驶危险行为相关信息后，将安全系数值与之设定的安全阈值作比较；若低于安全阈值，则执行车内预警单元动作；所述的车内预警单元受预警判决控制器的控制驱动，且所述的车内预警单元采用声音报警器、文字图标提醒报警器、灯光闪烁报警器中的至少一种方式报警；（五）预警判决控制器接收到信息融合分析器输出的驾驶危险行为相关信息后，若安全系数值低于安全阈值，且根据安全性等级要求需上传预警报文，则将预警信息上传至车辆运营监管部门，所述的远程报警单元受预警判决控制器的控制驱动，且所述的远程报警单元利用2G或3G的无线泛在网络，将预警信息的报文传输至远程车辆监管平台服务器，实现车辆的远程监管。...

【技术特征摘要】
1.一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端的预警方法，其特征在于，步骤如下：（一）启动脸部图像采集分析单元的图像采集功能，实时获取驾驶员的面部清晰图像；提取用于疲劳检测的驾驶员的面部特征、用于驾驶员注意力分散检测的面部特征；对各特征值进行主因子量化，并分配特征值的量化权重，通过各种特征的评价指标获得驾驶员疲劳、驾驶员注意力分散检测结果；用等级量化值表示检测结果，并将结果与各个检测特征值以数字信号输出到信息融合分析器；（二）启动驾驶操作信息采集分析单元的驾驶操作特征采集功能，实时获取驾驶员对踏板、方向盘的多种操作特征；将操作特征进行主因子量化，并分配特征值的量化权重，通过各种特征的评价指标获得基于驾驶操作的安全性检测结果；用等级量化值表示检测结果，并将结果与各个检测特征值以数字信号输出到信息融合分析器；（三）信息融合分析器接收到脸部图像采集分析单元和驾驶操作信息采集分析单元的多源驾驶行为信息，根据预设的融合分析算法进行数据相关和融合推理；信息融合分析器分析后的结果为驾驶危险行为类别与安全系数值，将结果输出到预警判决控制器；（四）预警判决控制器接收到信息融合分析器输出的驾驶危险行为相关信息后，将安全系数值与之设定的安全阈值作比较；若低于安全阈值，则执行车内预警单元动作；所述的车内预警单元受预警判决控制器的控制驱动，且所述的车内预警单元采用声音报警器、文字图标提醒报警器、灯光闪烁报警器中的至少一种方式报警；（五）预警判决控制器接收到信息融合分析器输出的驾驶危险行为相关信息后，若安全系数值低于安全阈值，且根据安全性等级要求需上传预警报文，则将预警信息上传至车辆运营监管部门，所述的远程报警单元受预警判决控制器的控制驱动，且所述的远程报警单元利用2G或3G的无线泛在网络，将预警信息的报文传输至远程车辆监管平台服务器，实现车辆的远程监管；步骤（三）中所述的信息融合分析器内部预设有特征级融合算法和决策级融合算法，包括Bayes理论分析法、D-S论据的融合方法、模糊神经网络的融合方法、Kalman滤波的融合方法、粗糙集理论的融合方法和模糊理论的融合方法。2.根据权利要求1所述的一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端的预警方法，其特征在于，步骤（一）中所述的脸部图像采集分析单元提取用于疲劳检测的驾驶员的面部特征包括眼睛大小、眼睛眨动频率、头部姿态、瞳孔直径、眼球转动速度、眼睛闭合时间长短；提取用于驾驶员注意力分散检测的面部特征包括眼睛与嘴巴组成的特征三角形、头部姿态、头部位置、视线偏离时间、视线偏离区。3.根据权利要求1所述的一种基于信息融合的驾驶行为预警车载终端的预警方法，其特征在于，步骤（二）中所述的驾驶操作信息采集分析单元提取驾驶员对踏板、方向盘的操作特征包括驾驶员下肢对油门踩踏、离合器踩踏、刹车踩踏的力度、速度和频率，以及驾驶员上肢对方向盘转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维锋，董学武，季锦章，万剑，茆佳能，丁闪闪，周云城，张立，崔志伟，
申请(专利权)人：江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏省新通智能交通科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32