CN103120588A - 利用红外线摄像头和3d建模的驾驶者姿势监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测装置及方法，包括：两个以上的红外线摄像头，拍摄驾驶者；图像处理部，对所述两个以上的红外线摄像头拍摄的包括所述驾驶者头部的上体图像实施3D建模；微控制器，利用已设定的基准数据和驾驶中所述两个以上的红外线摄像头拍摄的图像，判断嗜睡驾驶与否；警告部，从警告所述驾驶者嗜睡的警告信息、警告音以及引导信息中至少输出其中一种。利用红外线摄像头和3D建模瞳孔开闭与否以及驾驶者的头部位置角度信息，随之在逆光和户外环境下也可以准确获取图像数据，通过3D建模获取驾驶者的瞳孔开闭与否以及头部位置角度的准确数据，从而从客观上更加准确地判断嗜睡驾驶与否。

Description

利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测装置及方法
技术领域
本发明涉及驾驶者姿势监测装置及方法，具体是利用红外线摄像头（(infraredlightcamera）和3D建模的驾驶者姿势监测装置及方法。
背景技术
图1是传统的驾驶者嗜睡监测装置的结构图。传统的驾驶者嗜睡监测装置100包括：摄像头110、第一判断部120、第二判断部130、雷达部140、警报判断部150。首先，摄像头110拍摄驾驶者后将图像数据传送到第一判断部120，第一判断部120利用接收的图像数据，将驾驶者的状态判断成数个级别后传送到警报判断部150。雷达部140是提取驾驶者的反应特性，传送到第二判断部130，第二判断部130将驾驶者的反应特性判断成数个级别后传送到警报判断部150。警报判断部150利用驾驶者的状态和驾驶者的反应特性，监测出嗜睡驾驶后向驾驶者输出警告提示。
但是，传统的驾驶者嗜睡监测装置100因逆光时摄像头无法拍摄，驾驶者的轮廓不清楚而难以判断驾驶者瞳孔是否开闭，而且驾驶者的头部位置的角度是根据道路状态出现较大变化，因此容易在嗜睡驾驶判断上出现错误。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驾驶者在嗜睡状态下驾驶时从客观上更加准确地判断嗜睡驾驶与否，向驾驶者传递警告信息/引导信息，并提示解决方案而有助于安全运行的驾驶者姿势监测装置及方法。
本发明提出的驾驶者姿势监测装置包括：两个以上的红外线摄像头，拍摄驾驶者；图像处理部，对所述两个以上的红外线摄像头拍摄的包括所述驾驶者头部的上体图像实施3D建模；微控制器，利用已设定的基准数据和驾驶中所述两个以上的红外线摄像头拍摄的图像，判断嗜睡驾驶与否；警告部，从警告所述驾驶者嗜睡的警告信息、警告音以及引导信息中至少输出其中一种。
本发明提出的驾驶者姿势监测方法其实施步骤包括：从两个以上角度分别获取驾驶者图像；从所述图像生成3D图像；从所述3D图像判断所述驾驶者嗜睡驾驶与否；若是嗜睡驾驶则输出警告信息以及/或引导信息。
本发明的优点在于：
根据本发明，驾驶者姿势监测装置是利用红外线摄像头和3D建模获取驾驶者瞳孔开闭与否以及驾驶者的头部位置角度信息。因此，在逆光、户外环境下，依然可以获得准确的图像信息，通过3D建模获取有关驾驶者瞳孔开闭与否以及头部位置角度信息的准确数据而在客观上更加准确地判断嗜睡驾驶与否。
附图说明
图1是传统的嗜睡装置监测装置的结构图；
图2是本发明一个实施例的驾驶者姿势监测装置的结构图；
图3是本发明一个实施例的驾驶者姿势监测方法的顺序图；
图4是本发明一个实施例的图像处理部的结构图。
图中：
100：驾驶者嗜睡监测装置；     110：摄像头；
120：第一判断部；             130：第二判断部；
140：雷达部；                 150：警报判断部；
200：驾驶者姿势监测装置；     210：红外线摄像头；
220：图像处理部；             222：三维生成模块；
224：姿势生成模块；           230：微控制器；
240：警告部；                 250：存储器部。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中使用的术语仅用以说明实施例，并不是对本发明进行限制。本说明书中的单数形式，在文句中没有特别提示的前提下，也包含复数形式。说明书中使用的“包括（comprises）”或者“包括的(comprising)”不排除所涉及的构件、步骤、动作以及/或元件以外的一个以上的其它构件、步骤、动作以及/或元件的存在或者补充。
下面参照附图对本发明实施例详细进行描述。
图2是本发明实施例的驾驶者姿势监测装置的结构图。参照图2，驾驶者姿势监测装置200包括：两个以上的红外线摄像头210、图像处理部220、微控制器230、警告部240以及存储器部250。
红外线摄像头210是至少需要有两个（即两个以上）才能获取3D图像。图像处理部220是对红外线摄像头210拍摄的包括驾驶者头部的上体图像实施3D建模。微控制器230是利用已设定的基准数据和和驾驶中由两个以上的红外线摄像头210拍摄的图像判断嗜睡驾驶与否。警告部240是从警告驾驶者嗜睡的警告信息、警告音以及引导信息中至少输出其中一种。
具体说明如下。
两个以上的红外线摄像头210拍摄包括驾驶者头部的上体图像。普通摄像头是逆光时驾驶者的轮廓不明确显示而难以读取瞳孔是否开闭，而红外线摄像头210则即使逆光也可以掌握驾驶者的轮廓，便于读取瞳孔开闭与否。
图4是本发明实施例的图像处理部的结构图。图像处理部220对红外线摄像头210拍摄的包括驾驶者头部在内的上体图像实施3D建模。图像处理部220包括三维生成模块222和姿势生成模块224。三维生成模块222还包括接收2D图像的指令和所述2D图像的可变形三维模型自动生成指令，并生成三维模型。姿势生成模块224为适用于姿势动作不同的2D图像的可变形三维模型，还包括与所述2D图像姿势对应的姿势对象的生成指令，并生成姿势对象。
图像处理部220将实施3D建模的包括驾驶者头部在内的上体图像信息传送到微控制器230。微控制器230是基于接收的3D建模图像信息判断嗜睡驾驶与否。而且微控制器是收发对红外线摄像头210、图像处理部220、警告部240以及存储器部250输入输出进行控制的控制信号。
微控制器230可以对基准数据和驾驶者瞳孔的开闭、闭眼程度以及驾驶者的头部动作进行比较而判断嗜睡驾驶。驾驶者头部动作可以是驾驶者头部位置角度和所述驾驶者头部与驾驶盘之间距离中的一种。例如，微控制器230是在驾驶中一分钟之内驾驶者的瞳孔被闭的状态持续10秒以上，则判断成嗜睡驾驶。微控制器230是，驾驶者头部位置的角度绝对值大于已设定基准角度15的状态持续10秒以上，则判断成嗜睡驾驶。而且微控制器230是，驾驶者的头部额头部分与驾驶盘之间的距离小于30cm或者大于45cm的距离持续10秒以上，则判断成嗜睡驾驶。
根据本发明的另一个实施例，微控制器230是从眨眼平均持续时间、眨眼周期、基准时间之内眨眼次数、基准时间之内打哈欠的次数、基准时间之内点头的次数以及所述驾驶者的头部位置角度中至少利用一种判断嗜睡驾驶与否。
微控制器230若判断是嗜睡驾驶，则向警告部240传送控制信号，警告部240向接收的控制信号做出回应输出警告驾驶者嗜睡的警告信息、警告音以及引导信息。例如，警告部240输出警告提示“请小心嗜睡驾驶”，或者输出“嘀”等高分贝警告音，也可以输出“前方两公里有休息站”等引导信息。此时可以输出正常广播输出更高一级的声音信号，使驾驶者摆脱嗜睡状态。为充分警告，应输出五级以上的声音信号为宜。
并且根据本发明另一个实施例，还可以包括储存3建模图像数据的存储器部250。存储器部250是在车辆发生冲击时发挥黑匣子作用记录驾驶者头部位置和动作。例如，车辆发生事故时，红外线摄像头210拍摄驾驶者的头部位置角度和动作存到存储器部250而便于判断是不是因驾驶者嗜睡驾驶造成过失而引发事故。
图3是本发明实施例的驾驶者姿势监测方法的顺序图。参照图3，首先通过两个以上的红外线拍摄头210获取包括驾驶者的头部在内的上体图像（S310）。例如，在驾驶者的前方由第一红外线摄像头210拍摄驾驶者，在驾驶者的后方由第二红外线摄像头210拍摄驾驶者时，可以获取可转换成立体图像的图像信息。普通摄像头是在逆光下，驾驶者的轮廓显示得比较模糊，难以读取瞳孔开闭与否，而红外线摄像头210则即使逆光仍然可以掌握驾驶者的轮廓，易于读取瞳孔开闭与否。
图像处理部220对红外线摄像头210拍摄的包括驾驶者头部的上体图像实施3D建模生成3D图像（S320）。图像处理部220是实施获取驾驶者的状态信息。尤其对于驾驶者的状态信息，图像处理部220应生成以瞳孔开闭以及整个面部为主的3D图像为宜。
随之微控制器230判断嗜睡驾驶与否（S330）。微控制器230对基准数据和驾驶者瞳孔的开闭、闭眼程度以及驾驶者的头部动作进行比较而判断嗜睡驾驶。驾驶者的头部动作是驾驶者头部位置的角度和所述驾驶者头部与驾驶盘之间距离中的一种。例如，微控制器230在驾驶中一分钟之内，如果驾驶者瞳孔被闭的状态持续10秒以上，则判断成嗜睡驾驶。而且微控制器230是驾驶者头部位置角度的绝对值比已设定的基准角度大15以上的状态持续10秒以上，则判断成嗜睡驾驶。微控制器230是驾驶者的头部额头部分与驾驶盘之间距离小于30cm或者大于45cm以上的距离持续10秒以上，则判断成嗜睡驾驶。微控制器230判断不是嗜睡驾驶（S330），则至少两个以上的红外线摄像头210重新获取驾驶者的图像（S310）。
微控制器230判断嗜睡驾驶，则向警告部240传送控制信号。警告部240对接收的控制信号做出回应，输出警告驾驶者嗜睡的警告信息以及/或引导信息（S340）。例如，警告部240输出警告提示“请小心嗜睡驾驶”或者输出“嘀”的高分贝警告音，也可以输出“前方两公里有休息站”等引导提示。此时可以输出比正常广播输出更高一级的声音信号，使驾驶者摆脱嗜睡状态。为充分警告，应输出五级以上的声音信号为宜。
根据本发明，驾驶者姿势监测装置是利用红外线摄像头和3D建模获取驾驶者瞳孔开闭与否以及驾驶者头部位置的角度信息。随之在逆光、户外环境下也可以获取准确的图像信息，通过3D建模获取驾驶者瞳孔开闭与否以及头部位置角度信息的准确数据，从而更加准确客观地判断嗜睡驾驶与否。
以上实施例和特定用语仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测装置，其特征在于，包括：
两个以上的红外线摄像头，拍摄驾驶者；
图像处理部，对所述两个以上的红外线摄像头拍摄的包括所述驾驶者头部的上体图像实施3D建模；
微控制器，利用已设定的基准数据和驾驶中所述两个以上的红外线摄像头拍摄的图像，判断嗜睡驾驶与否；
警告部，从警告所述驾驶者嗜睡的警告信息、警告音以及引导信息中至少输出其中一种。
2.根据权利要求1所述的利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测装置，其特征在于，
所述微控制器是从所述基准数据和所述驾驶者瞳孔的开闭、闭眼程度以及所述驾驶者头部动作中至少利用其中一种判断嗜睡驾驶与否。
3.根据权利要求1所述的利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测装置，其特征在于，还包括：
存储器部，储存所述3D建模的图像数据；
所述存储器部具有车辆发生冲击时记录所述驾驶者头部位置、所述驾驶者动作的黑匣子功能。
4.一种利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测方法，其特征在于，其实施步骤包括：
从两个以上角度分别获取驾驶者图像；
从所述图像生成3D图像；
从所述3D图像判断所述驾驶者嗜睡驾驶与否；
若是嗜睡驾驶则输出警告信息以及/或引导信息。
5.根据权利要求4所述的利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测方法，其特征在于，
判断所述驾驶者嗜睡驾驶与否的步骤具体为，从已设定的基准数据和所述驾驶者瞳孔开闭、闭眼程度、所述驾驶者头部动作中至少利用其中一种进行判断。
6.根据权利要求5所述的利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测方法，其特征在于，
所述驾驶者的头部动作是所述驾驶者头部位置的角度和所述驾驶者头部以及驾驶盘之间距离中的某一个。
7.根据权利要求4所述的利用红外线摄像头和3D建模的驾驶者姿势监测方法，其特征在于，
所述的嗜睡驾驶时输出警告信息以及/或者引导信息具体为，从输出警告语音信息、输出警告音以及广播介绍离行驶车辆较近的休息站中至少包括其中一种。
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