基于单目视觉的驾驶员注意力状态分析系统和分析方法技术方案

一种基于单目视觉技术的驾驶员注意力状态分析系统和分析方法，该方法通过驾驶员在一段时间内的驾驶表现作为依据来分析驾驶员注意力状态。并在评价驾驶员的驾驶表现时，综合考虑了驾驶员驾驶行为、车辆运行状态、道路环境状况三方面的因素。系统使用架设在车辆前部的单目摄像头实时采集道路环境视频信息，其不仅可以检测前方车道相关信息，还可以检测前方车道邻近车道车流信息。道路环境信息的加入使得在分析评价驾驶员的驾驶表现时形成了一个完整的闭环，驾驶员的驾驶行为需要结合当前路段的道路环境信息综合分析，从而提高了分析驾驶员注意力状态的准确性。

Analysis system and method of driver's attention state based on monocular vision

An analysis system and method of driver's attention state based on monocular vision technology. This method analyzes driver's attention state by driver's driving performance in a period of time. And in the evaluation of driver's driving performance, the driver's driving behavior, vehicle running state and road environment are considered comprehensively. The system uses a monocular camera in front of the vehicle to collect real-time video information of the road environment, which can not only detect the relevant information of the lane ahead, but also detect the traffic flow information of the lane adjacent to the lane ahead. With the addition of road environment information, a complete closed-loop is formed in the analysis and evaluation of driver's driving performance. The driver's driving behavior needs to be combined with the comprehensive analysis of road environment information in the current section, so as to improve the accuracy of analyzing driver's attention status.

【技术实现步骤摘要】
基于单目视觉的驾驶员注意力状态分析系统和分析方法
本专利技术属于汽车电子
，涉及一种基于单目视觉技术的驾驶员注意力状态分析方法；
技术介绍
随着科技的发展和人们生活水平的提高，汽车成为了人们生活中不可或缺的代步工具；汽车保有量的增加使得道路上的交通状况更加复杂，很多交通事故的发生与驾驶员开车时的精神状态密切相关；当驾驶员注意力集中度很好时，其对突发的交通状况能够有效的采取措施；反之当驾驶员注意力不集中时，其对突发的交通状况，往往会反应迟钝，从而引发交通事故；目前判断驾驶员的注意力状态的技术通常有两大类：一类是直接探测的方案，即在驾驶室内架设驾驶员状态检测摄像头，通过该摄像头识别驾驶员的面部(主要是识别嘴巴和眼睛)，进而对驾驶员的疲劳状态进行判别；另一类方法是间接探测的方案，即通过安装在车身上的横/纵向加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器等，根据驾驶员的操控车辆的驾驶行为间接检测驾驶员的注意力状态；上述两个技术方案中，对于直接探测的方案，由于需要架设单独的摄像头，夜间工况甚至需要装备带红外补光的镜头，因此其所需的硬件投入成本较高；并且由于该方案完全基于驾驶员的面部表情的图像进行识别，因此当驾驶员带着墨镜或带着口罩或碰到眼睛较小的驾驶员等情况时，往往系统功能受限/无法正常工作；对于间接探测的方案，由于系统获取所需输入信息的渠道是来自于各种反应车辆自身运行状态的传感器，这些传感器信息虽然能够精确表达车辆当前的运行状态，但系统并未包含感知道路路况的传感器，即车辆当前行驶的环境工况，如“当前行驶道路的曲率半径”以及“本车是否在车道内行驶”等信息，因此导致系统的误判率偏高；
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种基于单目视觉的自适应驾驶员注意力状态分析系统和分析方法。本方法在分析驾驶员的注意力状态时，使用的输入信息不仅包含了驾驶员在当前车辆的驾驶行为、车辆的运行姿态信息，还包含了本车在当前所处的道路环境信息；上述三个因素是互相影响互相作用的；驾驶员的驾驶行为要与当前的环境道况相适应；而驾驶员的驾驶行为和当前道路工况又共同决定当前车辆的运行姿态；进而车辆当前的运行状态又会影响驾驶员的驾驶行为；这三个因素共同决定了整个驾驶过程中驾驶员的驾驶表现，并可反映出驾驶员在当前路段的注意力集中状态；本方法中，道路环境信息的加入使得在分析评价驾驶员的驾驶表现时形成了一个完整的闭环，驾驶员的驾驶行为需要结合当前路段的道路环境信息综合分析，从而提高了分析驾驶员注意力集中状态的准确性；在本方法中，道路环境信息的获取采用架设在驾驶室内车辆前风挡玻璃中部的单目摄像头采集；摄像头的光轴水平向前朝向车辆正前方；在车辆行驶过程中，单目摄像头可实时获取车辆前方道路视频图像数据，并实时检测识别前方道路上的车道线标记、车道线的曲率半径、本车相对两侧车道线的横向距离与接近速度等信息；这些信息共同服务于驾驶员注意力集中状态的判断；在本方法中，在评价驾驶员开车时的注意力集中状态时，采用了注意力状态判定阈值自适应的动态调整的机制；使得在分析驾驶员的注意力集中状态时更加符合实际；本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：本专利技术在分析驾驶员开车时的注意力状态时，综合考虑了驾驶员的驾驶行为、本车车辆的运行状态、当前路段的道路环境信息三方面的因素；将驾驶员的驾驶行为与当前的路况环境情况进行匹配，从而可以更加贴近实际的评价驾驶员在当前路段的驾驶表现；自适应动态调整的驾驶员注意力状态判定阈值机制，进一步提高了分析驾驶员开车时注意力集中状态的准确性；附图说明图1是本专利技术的系统构成示意图。图2是本专利技术的系统驾驶员注意力状态检测原理示意图。图3是本专利技术的系统驾驶员注意力状态判定方法示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的基于单目视觉的自适应驾驶员注意力状态分析系统，包括驾驶行为检测装置1、车辆状态检测装置2、道路环境状况检测装置3、驾驶员注意力状态检测装置4、车载人机交互装置5；驾驶行为检测装置1、车辆状态检测装置2、道路环境状况检测装置3与驾驶员注意力状态检测装置4连接，驾驶员注意力状态检测装置4与车载人机交互装置5连接；驾驶行为检测装置1用于获取驾驶员的驾驶行为，用于采集包括驾驶是否主动才制动踏板，是否主动制动，主动转向等信息；车辆状态检测装置2用于获取当前车辆的运行状态信息，用于采集包括当前车辆速度、横摆角/横/纵向加速度等信息；道路环境检测装置3用于获取当前道路环境状况，用于采集包括本车所处车道、本距离两侧道线的距离，前方车道的曲率半径等信息；系统使用单目前视摄像头实时采集本车前方的车道信息；驾驶员注意力状态检测装置4用于分析决策；车载人机交互装置5用于警示及提示信息的输出，系统的使能也由车载人机交互装置5实现；本专利技术的基于单目视觉的自适应驾驶员注意力状态分析方法，该方法是：系统在分析驾驶员开车时的注意力集中状态时，需要综合考虑诸多的输入因素；通过从“输入1”到“输入8”的采集信息，系统可以实时感知驾驶员当前的驾驶行为；由输入1，系统可检测驾驶员操作方向盘的角度；由输入2，系统可检测驾驶员操作方向盘的速度；由输入3，系统可检测驾驶员是否操作了转向开关；由输入4，系统可检测驾驶员操作方向盘的力度以及检测驾驶员是否脱手方向盘；由输入5，系统可检测驾驶员是否踩下制动踏板；由输入6，系统可检测驾驶员是否踩下加速踏板；由输入7，系统可检测驾驶员操作加速踏板的速度；由输入8，系统可检测驾驶员操作远近灯的状态通过从“输入9”到“输入14”的采集信息，系统可以实时感知当前车辆的运行状态；由输入10，系统可获知本车当前横摆角姿态，进而可获知本车是在直线行驶还是在有转弯的趋势；由输入11，系统可获知本车当前的横向及纵向加速度的状态；由输入12，系统可获知本车当前驾驶员安全带的状态；由输入13，系统可获知本车当前车门的状态；由输入14，系统可获知当前点火循环中车辆的运行时间，进而可具体检测本车处于停车状态的保持时间、距离上一次触发注意力提醒的时间；通过从“输入15”到“输入20”的采集信息，系统可以实时感知当前道路环境的状况信息；由输入15，系统可获知本车前方的车道是直路还是弯路，若为弯路并可获知弯道的半径，从而判断本车当前是否即将行驶如弯道；由输入16，系统可获知本车前方当前车道的宽度；由输入17，系统获知本车距离两侧车道线的距离，进而可知本车在当前车道内的位置、本车是否压线行驶；由输入18，系统获知本车相对车道线的横向速度，进而可以检测本车是否正在变道；由输入19，系统可以获知是否发生了车道偏离警示；由输入20，系统可获知本车前方车道内及邻近车道内是否有接近的车辆，进而当前驾驶工况中的车辆密度情况；系统在判定驾驶员的注意力状态时，使用驾驶员注意力状态指数进行判定；当注意力状态指数越高，则认为驾驶员开车时的注意力状态越差；反之注意力指数越低，则认为驾驶员开车时的注意力集中状态越好；驾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目视觉的自适应驾驶员注意力状态分析系统，其特征在于：包括驾驶行为检测装置(1)、车辆状态检测装置(2)、道路环境状况检测装置(3)、驾驶员注意力状态检测装置(4)、车载人机交互装置(5)；/n驾驶行为检测装置(1)、车辆状态检测装置(2)、道路环境状况检测装置(3)与驾驶员注意力状态检测装置(4)连接，驾驶员注意力状态检测装置(4)与车载人机交互装置(5)连接；/n驾驶行为检测装置(1)用于获取驾驶员的驾驶行为，用于采集包括驾驶是否主动才制动踏板，是否主动制动，主动转向信息；/n车辆状态检测装置(2)用于获取当前车辆的运行状态信息，用于采集包括当前车辆速度、横摆角/横/纵向加速度信息；/n道路环境检测装置(3)用于获取当前道路环境状况，用于采集包括本车所处车道、本距离两侧道线的距离，前方车道的曲率半径等信息；系统使用单目前视摄像头实时采集本车前方的车道信息；/n驾驶员注意力状态检测装置(4)用于分析决策；/n车载人机交互装置(5)用于警示及提示信息的输出，系统的使能也由车载人机交互装置(5)实现。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉的自适应驾驶员注意力状态分析系统，其特征在于：包括驾驶行为检测装置(1)、车辆状态检测装置(2)、道路环境状况检测装置(3)、驾驶员注意力状态检测装置(4)、车载人机交互装置(5)；
驾驶行为检测装置(1)、车辆状态检测装置(2)、道路环境状况检测装置(3)与驾驶员注意力状态检测装置(4)连接，驾驶员注意力状态检测装置(4)与车载人机交互装置(5)连接；
驾驶行为检测装置(1)用于获取驾驶员的驾驶行为，用于采集包括驾驶是否主动才制动踏板，是否主动制动，主动转向信息；
车辆状态检测装置(2)用于获取当前车辆的运行状态信息，用于采集包括当前车辆速度、横摆角/横/纵向加速度信息；
道路环境检测装置(3)用于获取当前道路环境状况，用于采集包括本车所处车道、本距离两侧道线的距离，前方车道的曲率半径等信息；系统使用单目前视摄像头实时采集本车前方的车道信息；
驾驶员注意力状态检测装置(4)用于分析决策；
车载人机交互装置(5)用于警示及提示信息的输出，系统的使能也由车载人机交互装置(5)实现。


2.权利要求1所述基于单目视觉的自适应驾驶员注意力状态分析系统的分析方法，其特征在于：该方法是：
系统在分析驾驶员开车时的注意力集中状态时，需要综合考虑诸多的输入因素；通过从“输入1”到“输入8”的采集信息，系统可以实时感知驾驶员当前的驾驶行为；由输入1，系统可检测驾驶员操作方向盘的角度；由输入2，系统可检测驾驶员操作方向盘的速度；由输入3，系统可检测驾驶员是否操作了转向开关；由输入4，系统可检测驾驶员操作方向盘的力度以及检测驾驶员是否脱手方向盘；由输入5，系统可检测驾驶员是否踩下制动踏板；由输入6，系统可检测驾驶员是否踩下加速踏板；由输入7，系统可检测驾驶员操作加速踏板的速度；由输入8，系统可检测驾驶员操作远近灯的状态通过从“输入9”到“输入14”的采集信息，系统可以实时感知当前车辆的运行状态；由输入10，系统可获知本车当前横摆角姿态，进而可获知本车是在直线行驶还是在有转弯的趋势；由输入11，系统可获知本车当前的横向及纵向加速度的状态；由输入12，系统可获知本车当前驾驶员安全带的状态；由输入13，系统可获知本车当前车门的状态；由输入14，系统可获知当前点火循环中车辆的运行时间，进而可具体检测本车处于停车状态的保持时间、距离上一次触发注意力提醒的时间；
通过从“输入15”到“输入20”的采集信息，系统可以实时感知当前道路环境的状况信息；由输入15，系统可获知本车前方的车道是直路还是弯路，若为弯路并可获知弯道的半径，从而判断本车当前是否即...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷凯，马文峰，节忠海，白一迪，王亮，黄晓慧，李成浩，赵一，王瑞琳，杨冉，张诗宇，
申请(专利权)人：一汽轿车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22