【技术实现步骤摘要】
一种面向低驾龄女性驾驶员的人机共驾系统
[0001]本专利技术涉及图像处理和智能驾驶领域，特别提供一种面向低驾龄女性驾驶员的人机共驾系统。
技术介绍
[0002]目前，媒体和社会大众对女性驾驶员的评价以负面为主，尤其是对低驾龄女性驾驶员。在大众的普遍印象中，大部分低驾龄女性驾驶员更容易出现交通事故，对交通安全造成了极大的威胁。其中，大部分交通事故是由于在异常状态下低驾龄女性驾驶员不能准确地控制车辆转向、甚至分不清油门和刹车造成的。因此，实时监测驾驶员状态信息并选择相应驾驶模式至关重要。
[0003]监测驾驶员状态信息的设备有许多种，目前多使用头戴式脑电检测设备或手环类检测器，尽管这些方式能够监测驾驶员的状态信息，但还是存在一些问题，比如驾驶员随时佩戴头戴式脑电检测设备并不舒适，且易引起反感和抗拒心理；对于手环类检测器，驾驶员易忘记佩戴，并且女性驾驶员可能在手腕上佩戴饰品，而且夏天手腕易出汗，使用手环类检测器影响驾驶体验。部分测试者因不习惯佩戴上述束缚式传感器，从而产生紧张焦虑情绪，影响测量结果的准确性。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向低驾龄女性驾驶员的人机共驾系统，其特征在于，包括驾驶员信息采集系统、车辆道路信息采集系统、驾驶员身份确认系统、正常和异常状态心率范围采集系统、驾驶模式决策系统、异常状态下自动驾驶系统控制权计算系统和信息存储管理系统：驾驶员信息采集系统，其用于采集驾驶员的面部图像信息、虹膜信息、年龄信息、驾龄信息和种族信息，并实时检测驾驶员生理信息；输出信息给驾驶员身份确认系统、正常和异常状态心率范围采集系统、驾驶模式决策系统、异常状态下自动驾驶系统控制权计算系统和信息存储管理系统；所述生理信息为心率参数，其通过一种基于视频分析的非接触式人体心率精确检测方法采集；车辆道路信息采集系统，其用于采集车辆状态信息和道路类型信息；用于采集车辆的状态信息，所述车辆的状态信息包括：整车质量、以车辆质心为圆心的转动惯量、质心到前轴和后轴的距离、纵向速度、侧向速度、转向盘角度、前轮转向角、转向盘角度与前轮转角的传动比、前轮和后轮的侧偏刚度、前轮和后轮的侧偏角、航向角误差、转向半径和航向角速度；道路类型信息取值范围包括：十字路口、环岛、城市普通道路、快速路和高速公路；输出所述车辆状态信息和道路类型信息给驾驶模式决策系统、异常状态下自动驾驶系统控制权计算系统和信息存储管理系统；驾驶员身份确认系统，其用于判断驾驶员信息采集系统输出的驾驶员状态信息和信息存储管理系统中存在的驾驶员状态信息是否匹配，进而确认驾驶员身份，并且能够判断当前驾驶员是否为潜在肇事驾驶员，实现远程预防性、实时性检测；正常和异常状态心率范围采集系统，其用于采集驾驶员正常状态和异常状态的心率范围，为驾驶模式决策系统提供驾驶员状态判断依据；驾驶模式决策系统，其用于根据驾驶员的生理信息判断驾驶员的状态，选择相应的驾驶模式，以使低驾龄女性驾驶员尽可能地负责驾驶车辆，参与并熟悉驾驶过程；异常状态下自动驾驶系统控制权计算系统，其用于根据驾驶员信息和道路类型信息来计算异常状态下的期望自动驾驶系统控制权，并将所述期望自动驾驶系统控制权输出给驾驶模式决策系统和信息存储管理系统；信息存储管理系统，其用于存储驾驶员信息采集系统、车辆道路信息采集系统、驾驶员身份确认系统、正常和异常状态心率范围采集系统、异常状态下自动驾驶系统控制权计算系统输出的信息，将以上信息同步上传至云端综合服务器，实现所有检测驾驶员和车辆的数据追溯；并管理驾驶员身份确认系统、驾驶模式决策系统和异常状态下自动驾驶系统控制权计算系统。2.根据权利要求1所述的一种面向低驾龄女性驾驶员的人机共驾系统，其特征在于，所述驾驶员身份确认系统包括面部识别模块、虹膜识别模块、潜在肇事驾驶员判断模块和新面孔预警模块，所述面部识别模块用于对比分析从驾驶员信息采集系统获取的面部图像信息与信息存储管理系统中已存在的面部图像信息，判断从驾驶员信息采集系统获取的面部图像信息与信息存储管理系统中已存在的面部图像信息是否匹配；所述虹膜识别模块用于对比分析从驾驶员信息采集系统获取的虹膜信息与信息存储管理系统中已存在的虹膜信息，判断从驾驶员信息采集系统获取的虹膜信息与信息存储管理系统中已存在的虹膜信息是否匹配；若所述面部识别模块和虹膜识别模块的对比结果都为匹配，且匹配的面部图像信息和虹膜信息在信息存储管理系统中属于同一用户信息，则输出匹配信息到所述信息存
储管理系统；所述的潜在肇事驾驶员判断模块用于判断当前驾驶员是否为潜在肇事驾驶员，潜在肇事驾驶员的判断标准为：平均每个月发生2次及以上交通肇事行为；最近三个月发生过7次及以上交通肇事行为；在不必连续的3个小时驾驶工况内，平均每小时内使用手机、闭眼超过1秒以及头部转向乘员方向与其交流的总次数超过10次，满足以上任何一条则判断该用户为潜在肇事驾驶员，对于潜在肇事驾驶员，要求在安全员的陪同下驾驶车辆；若从驾驶员信息采集系统获取的面部图像信息和虹膜信息与信息存储管理系统中已存在的面部图像信息和虹膜信息均不匹配，则认为当前驾驶员为数据库中无存档的陌生面孔，启动所述新面孔预警模块，通过车联网向车主发送当前驾驶员照片，确认车主是否知情、是否允许驾驶以及是否需要报警，若车主知情且允许驾驶则建档保存新用户信息，随即启动驾驶员信息采集系统，由当前驾驶员将自己的年龄信息、驾龄信息和种族信息输入到该新用户信息中。3.根据权利要求1所述的一种面向低驾龄女性驾驶员的人机共驾系统，其特征在于，所述的一种基于视频分析的非接触式人体心率精确检测方法，包括如下步骤：步骤一、将摄像头采集的包含驾驶员面部的视频图像转换为帧图片，然后基于AdaBoost算法和Cascade结构构建驾驶员面部位置识别检测器提取第一帧摄像头图像中驾驶员面部位置特征点，考虑到若对后续每一帧图像重新进行驾驶员面部识别会导致计算量太大、耗时过长，从而影响车辆行驶的安全性，故使用特征点跟踪算法对第一帧图像中驾驶员面部的特征点进行跟踪，确定后续读入的摄像头图像中的驾驶员面部位置；为了使驾驶员面部检测结果具有鲁棒性，对于没有检测出驾驶员面部的某一帧图像，沿用上一帧图像的驾驶员面部检测结果；步骤二、通过肤色色值检测方法将识别跟踪到的驾驶员面部图像由RGB颜色空间转换到YCbCr颜色空间，通过设置各个位置通道的色值范围来确定驾驶员面部皮肤位置，由RGB颜色空间转换到YCbCr颜色空间的公式为：其中，Y为像素亮度，Cb为蓝色浓度偏移量，Cr为红色浓度偏移量，Cg为绿色浓度偏移量，Y
′
＝Kr
·
R
′
+Kg
·
G
′
+Kb
·
B
′
，R
′
、G
′
、B
′
表示红色、绿色、蓝色三个原始通道由[0，255]范围转换到[0，1]范围的像素强度，Kr、Kb、Kg为相应的权重因子；由于不同人种的肤色色值不同，将肤色比较接近的白种人和黄种人的肤色色值设置为：Y∈(60,230)，Cb∈(75,130)，Cr∈(130,180)；将肤色比较接近的棕色人种和黑色人种的肤色色值设置为：Y∈(40,190)，Cb∈(80,130)，Cr∈(130,170)；步骤三、由于使用510nm至590nm波长范围内的光更容易检测到皮肤组织的血容量变
化，考虑到Cg颜色通道的光谱段较为接近该波长范围，将识别跟踪到的驾驶员面部图像转换到Cg颜色通道，来提取信噪比较高的IPPG信号；将驾驶员面部视频每一帧中提取到的驾驶员面部图像转换到Cg颜色通道后，将其与检测到的驾驶员面部皮肤位置进行叠加操作，提取Cg颜色通道中驾驶员面部皮肤位置对应点的像素强度；只考虑Cg颜色通道中有效反应血液容积变化的交流分量，即去除基础值128；对每一帧中处理转换后的值进行平均处理后得到IPPG信号；步骤四、在步骤三提取到IPPG信号的基础上，利用CMOR5
‑
3小波生成IPPG信号的能量谱矩阵，生成的二维能量谱矩阵中能量值最大点处就是对应的心率参数；CMOR母小波的表达式为：其中，f
c
为小波函数的中心频率，f
d
为带宽参数。4.根据权利要求1所述的一种面向低驾龄女性驾驶员的人机共驾系统，其特征在于，所述正常和异常状态心率范围采集系统有两种采集模式：模式一：由驾驶员根据自身情况输入处于正常状态的心率范围和处于异常状态的心率范围；模式二：开始采集后，使用所述的一种基于视频分析的非接触式人体心率精确检测方法检测驾驶员心率，每当检测到当前心率与到目前为止平均心率差值的绝对值超过平均心率的20％时，通过扬声器和中控屏幕向驾驶员询问是否处于正常状态，可直接声控或点击...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘之瑶，郑宏宇，李明，郭中阳，吴竟启，束磊，束琦，
申请(专利权)人：江苏超力电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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