具有驾驶员行为识别功能的车顶控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，具体包括：开关按键及灯光控制模块、高速总线通信模块、电源供电模块、摄像头、图像预处理模块、图像存储器、综合控制模块和应急安全响应模块。本发明专利技术在车顶控制模块中集成摄像头、图像存储和处理系统，实现车顶驾驶行为识别技术，并与现有的汽车紧急情况的预警和求救系统进行融合设计，采用多传感融合实现驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，提升车内安全控制能力，具有高可靠性和高智能化优势。和高智能化优势。和高智能化优势。

【技术实现步骤摘要】
具有驾驶员行为识别功能的车顶控制系统


[0001]本专利技术隶属于汽车智能控制
本专利技术采用多模态控制技术，结合驾驶行为识别和其他安全控制技术提升车内安全控制能力，提供了一种具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，实现高安全性和高可靠性。
技术背景
[0002]随着我国经济的迅速发展以及人民生活水平的不断提高，我国普通家庭以及单位的车辆保有量不断上升。人们在享受汽车带来的便捷同时，更多的考虑到车辆的舒适性和安全性。近年来汽车安全事故频发，特别是驶员身体突发异常情况导致的安全事故，发生率更高。因此，设计针对汽车上述安全事故的预警和事故发生时的判别和管理系统，具有很强的现实需求。
[0003]随着智能识别技术的发展，图像和语音识别技术已经广泛应用于各类安防监控系统。采用类似的技术，提高驾驶员的行为识别，提高车内安全监控效果，是一种很有应用价值的技术手段。汽车顶灯处于汽车内部空间的最高位置，将上述针对紧急情况的预警和求救系统和汽车顶灯控制系统进行融合设计，是一种较好的实现方式。为此，需要开发一款结合驾驶行为识别技术提升车内安全控制能力的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是包括：开关按键及灯光控制模块、高速总线通信模块、电源供电模块、摄像头、图像预处理模块、图像存储器、综合控制模块和应急安全响应模块；
[0006]上述系统的连接关系为：综合控制模块的第一控制信号输出端连接到开关按键及灯光控制模块的控制信号输入端，综合控制模块的第二控制信号输出端连接到高速总线通信模块的控制信号输入端，综合控制模块的第三控制信号输出端连接到电源供电模块的控制信号输入端，综合控制模块的第四控制信号输出端连接到应急安全响应模块的控制信号输入端；综合控制模块的第一数据端口连接到图像预处理模块的第一数据端口，综合控制模块的第二数据端口连接到图像存储器的第一数据端口，图像预处理模块的第二数据端口连接到图像存储器的第二数据端口，综合控制模块的第三数据端口连接到开关按键及灯光控制模块的数据端口，综合控制模块的第四数据端口连接到高速总线通信模块的数据端口，综合控制模块的第五数据端口连接到电源供电模块的供电状态输出端；电源供电模块为上述所有电路提供供电。
[0007]系统启动时，按照先后次序依次开启不同的功能模块：首先开启电源供电模块、高速总线通信模块和综合控制模块；其次开启应急安全响应模块，在出现异常情况时由应急
安全响应模块进行应急处理；然后开启开关按键及灯光控制模块、摄像头、图像预处理模块、图像存储器模块，所述摄像头、图像预处理模块和图像存储器模块协同构成驾驶行为识别控制模块；所述综合控制模块根据驾驶行为识别控制模块产生的驾驶行为识别数据和开关按键的指令进行功能控制；
[0008]当所有功能模块都开启后，所述综合控制模块根据驾驶行为识别控制模块、开关按键及灯光控制模块、高速总线通信模块和电源供电模块通过各自数据输出端所提供的所有输出数据，综合判决并决定所述具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统的工作模式；所述工作模式包括应急安全模式和正常工作模式两种模式；高速总线通信模块和驾驶行为识别控制模块任意一种或多种信号指示非正常时，所述综合控制模块开启应急安全模式，此时应急安全响应模块对外发送求救信号；所述具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统进入应急安全模式时，应急安全响应模块将会一直开启。
[0009]具体的，所述的驾驶行为识别控制模块采用VGG16深度学习网络、多级空间注意力模块和多级通道注意力模块相融合来构建网络，然后训练网络以获取优选网络模型。
[0010]所述的驾驶行为识别控制模块包括6级子网络，具体包括：
[0011]第1级子网络以分辨率为224*224*3的原始RGB图像块作为输入，其中 224*224*3表示输入图像块大小为224*224像素、通道数为3，先后经过2个64 通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为112*112*64的特征图，其中特征图大小为112*112像素、通道数为 64；
[0012]第2级子网络以分辨率为112*112*64的特征图作为输入，先后经过2个128 通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为56*56*128的特征图，其中特征图大小为56*56像素、通道数为128；
[0013]第3级子网络以分辨率为56*56*128的特征图作为输入，先后经过3个256 通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为28*28*256的特征图，其中特征图大小为28*28像素、通道数为256；
[0014]第4级子网络以分辨率为28*28*256的特征图作为输入，先后经过3个512 通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为14*14*512的特征图，其中特征图大小为14*14像素、通道数为512；
[0015]第5级子网络以分辨率为14*14*512的特征图作为输入，先后经过3个512 通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为7*7*512的特征图，其中特征图大小为7*7像素、通道数为512；
[0016]第6级子网络以分辨率为7*7*512的特征图作为输入，先后经过2个4096 节点的全连接层+ReLU激活层、5个节点的全连接层+ReLU激活层、Softmax 标准化层，输出5维的特征向量，用于表示5种不同驾驶行为类别的概率。
[0017]进一步的，所述的驾驶行为识别控制模块第2级子网络、第3级子网络、第4级子网络、第5级子网络均包含1个混合注意力模块，均由空间注意力模块和通道注意力模块并联结构组成，可同时捕获空间维度和通道维度的语义相关性，通过以下步骤生成混合注意力特征：
[0018]步骤1，空间注意力模块首先应用3个1*1卷积层对混合注意力模块的输入特征进行降维，获得3个降维特征；
[0019]步骤2，空间注意力模块应用1*1卷积层输出的任意2个降维特征来生成空间注意力矩阵，用于反映空间特征中每个像素点对于驾驶员行为识别的重要程度，通道注意力模块应用混合注意力模块的输入特征生成通道注意力矩阵，反映每个通道特征对于驾驶员行为识别的重要程度；
[0020]步骤3，空间注意力模块将生成的空间注意力矩阵与1*1卷积层输出的另一个降维特征进行矩阵乘法运算，再经过1*1卷积层升维后与混合注意力模块的输入特征进行逐元素求和运算，获得反映空间维度语义相关性的空间注意力特征，通道注意力模块将混合注意力模块的输入特征与生成的通道注意力矩阵进行矩阵乘法运算后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是包括：开关按键及灯光控制模块、高速总线通信模块、电源供电模块、摄像头、图像预处理模块、图像存储器、综合控制模块和应急安全响应模块；上述系统的连接关系为：综合控制模块的第一控制信号输出端连接到开关按键及灯光控制模块的控制信号输入端，综合控制模块的第二控制信号输出端连接到高速总线通信模块的控制信号输入端，综合控制模块的第三控制信号输出端连接到电源供电模块的控制信号输入端，综合控制模块的第四控制信号输出端连接到应急安全响应模块的控制信号输入端；综合控制模块的第一数据端口连接到图像预处理模块的第一数据端口，综合控制模块的第二数据端口连接到图像存储器的第一数据端口，图像预处理模块的第二数据端口连接到图像存储器的第二数据端口，综合控制模块的第三数据端口连接到开关按键及灯光控制模块的数据端口，综合控制模块的第四数据端口连接到高速总线通信模块的数据端口，综合控制模块的第五数据端口连接到电源供电模块的供电状态输出端；电源供电模块为上述所有电路提供供电。2.根据权利要求1所述的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是系统启动时，按照先后次序依次开启不同的功能模块：首先开启电源供电模块、高速总线通信模块和综合控制模块；其次开启应急安全响应模块，在出现异常情况时由应急安全响应模块进行应急处理；然后开启开关按键及灯光控制模块、摄像头、图像预处理模块、图像存储器模块，所述摄像头、图像预处理模块和图像存储器模块协同构成驾驶行为识别控制模块；所述综合控制模块根据驾驶行为识别控制模块产生的驾驶行为识别数据和开关按键的指令进行功能控制；当所有功能模块都开启后，所述综合控制模块根据驾驶行为识别控制模块、开关按键及灯光控制模块、高速总线通信模块和电源供电模块通过各自数据输出端所提供的所有输出数据，综合判决并决定所述具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统的工作模式；所述工作模式包括应急安全模式和正常工作模式两种模式；高速总线通信模块和驾驶行为识别控制模块任意一种或多种信号指示非正常时，所述综合控制模块开启应急安全模式，此时应急安全响应模块对外发送求救信号；所述具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统进入应急安全模式时，应急安全响应模块将会一直开启。3.根据权利要求1所述的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是所述的驾驶行为识别控制模块采用VGG16深度学习网络、多级空间注意力模块和多级通道注意力模块相融合来构建网络，然后训练网络以获取优选网络模型。4.根据权利要求3所述的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是所述的驾驶行为识别控制模块包括6级子网络，具体包括：第1级子网络以分辨率为224*224*3的原始RGB图像块作为输入，其中224*224*3表示输入图像块大小为224*224像素、通道数为3，先后经过2个64通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为112*112*64的特征图，其中特征图大小为112*112像素、通道数为64；第2级子网络以分辨率为112*112*64的特征图作为输入，先后经过2个128通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为56*56*128的特征图，其中特征图大小为56*56像素、通道数为128；
第3级子网络以分辨率为56*56*128的特征图作为输入，先后经过3个256通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为28*28*256的特征图，其中特征图大小为28*28像素、通道数为256；第4级子网络以分辨率为28*28*256的特征图作为输入，先后经过3个512通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为14*14*512的特征图，其中特征图大小为14*14像素、通道数为512；第5级子网络以分辨率为14*14*512的特征图作为输入，先后经过3个512通道3*3卷积层+ReLU激活层、1个混合注意力模块、1个2*2最大池化层，输出分辨率为7*7*512的特征图，其中特征图大小为7*7像素、通道数为512；第6级子网络以分辨率为7*7*512的特征图作为输入，先后经过2个4096节点的全连接层+ReLU激活层、5个节点的全连接层+ReLU激活层、Softmax标准化层，输出5维的特征向量，用于表示5种不同驾驶行为类别的概率。5.根据权利要求4所述的的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是所述的驾驶行为识别控制模块第2级子网络、第3级子网络、第4级子网络、第5级子网络均包含1个混合注意力模块，均由空间注意力模块和通道注意力模块并联结构组成，可同时捕获空间维度和通道维度的语义相关性，通过以下步骤生成混合注意力特征：步骤1，空间注意力模块首先应用3个1*1卷积层对混合注意力模块的输入特征进行降维，获得3个降维特征；步骤2，空间注意力模块应用1*1卷积层输出的任意2个降维特征来生成空间注意力矩阵，用于反映空间特征中每个像素点对于驾驶员行为识别的重要程度，通道注意力模块应用混合注意力模块的输入特征生成通道注意力矩阵，反映每个通道特征对于驾驶员行为识别的重要程度；步骤3，空间注意力模块将生成的空间注意力矩阵与1*1卷积层输出的另一个降维特征进行矩阵乘法运算，再经过1*1卷积层升维后与混合注意力模块的输入特征进行逐元素求和运算，获得反映空间维度语义相关性的空间注意力特征，通道注意力模块将混合注意力模块的输入特征与生成的通道注意力矩阵进行矩阵乘法运算后，再与混合注意力模块的输入特征进行逐元素求和运算，获得反映通道维度语义相关性的通道注意力特征。步骤4，将空间注意力特征和通道注意力特征进行逐元素求和运算，获得混合注意力特征。6.根据权利要求1所述的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是所述电源供电模块包括：Buck变换器、功率开关管Q1、续流电感L1、分压电阻R73、分压电阻R74、续流管Q2和输出电容COUT；所述Buck变换器70内部包括：抖频时钟产生电路、EA放大器、电流比较器COMP、电流采样电路CS、脉冲锁定Lock模块和控制驱动模块Logic&Driver；一方面开关电源输出电压经分压后的反馈电压FB输入到误差放大器EA与基准电压Vref相减放大，得到产生补偿参考电压Vc；另一方面通过将该参考电压Vc与采样的开关电源输出电流信号CS在比较器COMP进行比较从而确定功率开关管导通或断开的时间点，脉冲锁定Lock模块在抖频时钟产生电路的控制下，对脉冲信号进行调制，调制输出Dctrl最终进入控制驱动模块Logic&Driver，产生Q1和Q2的栅极驱动开关信号。
7.根据权利要求6所述的具有驾驶员行为识别功能的智能车顶控制系统，其特征是所述抖频时钟产生电路包括：PMOS管M800、PMOS管M801、PMOS管M802、PMOS管M803、PMOS管M805、PMOS管M806、PMOS管M821、PMOS管M830、NMOS管M808、NMOS管M809、NMOS管M810、PMOS管M811、NMOS管M822、电阻R81、电阻R821、电阻R822、电容C81、电容C82、电容C821、N个开关NMOS管M831～M83N、N个串联电阻R831～R83N、伪随机码产生电路、反相器Inv800、反相器Inv801、反相器Inv802、反相器Inv830、X个时钟输出反相器、缓冲器Buf80、PMOS管M840、NMOS管M841、PMOS管M845、NMOS管M846、PMOS管M847、NMOS管M848、电容C840、电阻R840、电容C841、电阻R841、电容C842和电阻R842；其中，所述PMOS管M800的连接到漏极电阻R821的上端，PMOS管M800的栅极、PMOS管M801的栅极、PMOS管M802的栅极和P...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯丽，陈珍海，汪伟，何千道，
申请(专利权)人：黄山市瑞兴汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：