基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置及监控方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置及监控方法。监控装置包括图像采集与预处理模块、功能按键模块、警报器、显示屏、外部存储卡、电源模块及中央处理器。监控方法包括：设备自检及中央处理器配置图像数据采集与预处理模块的内部寄存器；图像采集与预处理模块负责采集图像数据及对图像模拟信号进行预处理；预处理后的数据经中央处理器格式转换；再进行基于视频检测的驾驶员驾驶行为识别；若判断为违规行为，警报器产生相应的报警，并把对应的违规图片保存到外部存储卡中，以便后期核对跟踪。本发明专利技术能够有效监控驾驶员在驾驶期间是否有违规行为，对违规行为发出警报，可以有效的避免因驾驶员违规操作而造成的交通事故。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车安全
，具体涉及。
技术介绍
在人、车、路组成的驾驶系统中，驾驶员是交通事故的最大诱因。2009年，我国道路交通事故近M万起，死亡近6. 8万人。其中，绝大部分事故是由于驾驶员操作失误和疲劳驾驶造成的。由于年龄、生理或心理健康状况、情绪等方面的变化，即使优秀驾驶员也不一定能长久地保持其原有的良好驾驶状态，但驾驶员本人却很难意识到这种渐进性的衰减或消退。因此，监控驾驶员的驾驶行为并对违规行为给予警报，对提高驾驶员的驾驶能力并降低其驾驶负荷，协调好驾驶员与车辆以及交通环境之间的关系，从本质上减少交通事故状况的发生，具有重要意义。目前，国内外在监控驾驶员驾驶行为方面已经取得了一些研究成果，大致可分为两种一种是根据驾驶员的呼气中的酒精含量判断是否饮酒；根据驾驶员的眼皮和眼球的相对反射原理来判断驾驶员是否疲劳驾驶；根据驾驶员的脑电波或心电图来判断驾驶员是否疲劳等一些监控驾驶员在生理上是否处于正常状态的装置来对驾驶员的驾驶状态进行评价。另一种针对驾驶员的头部活动情况、面部特征(如眼睛，头部，脸部)变化等特征，运用计算机图像处理和模式识别技术进行分析，以判断驾驶员的驾驶行为和精神状态。然而，这些研究成果都是间接地对其驾驶行为进行判断监控，并没有对驾驶员的驾驶行为本身直接进行研究，存在测量误差和硬件成本较高等限制。
技术实现思路
为了解决上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供了，本专利技术通过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在驾驶期间是否有违规行为，并根据相应违规动作做出警报提示驾驶员。本专利技术可以有效地避免因驾驶员违规操作而造成的交通事故。本专利技术是通过以下的技术方案实现的本专利技术涉及一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置，包括电源模块、图像采集与预处理模块、功能按键模块、警报器、显示屏、外部存储卡及中央处理器。其中电源模块的一个输出端与图像采集与预处理模块的电源输入端相连，电源模块的另一输出端与中央处理器的电源输入端相连；图像采集与预处理模块的图像输出接口与中央处理器的图像输入接口相连，且图像采集与预处理模块的总线接口与中央处理器的总线接口相连；功能按键模块的输出端与中央处理器的通用输入输出接口相连；警报器的输入端与中央处理器的 PWM输出接口连接；显示屏的输入端与中央处理器的显示输出接口相连；外部存储卡通过外部存储卡插槽中央处理器相连。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置中，所述的电源模块包括滤波电路、变压电路及后备电源；电源模块分别给摄像头和中央处理器提供工作电压；另外， 当工作电压处于异常状态时(低于正常电压或者断电)，后备电源给图像采集与预处理模块及中央处理器提供一段时间的工作电压，以防止异常电压的情况下设备产生数据丢失的现象。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置中，所述的图像采集与预处理模块包括摄像头及视频处理芯片，摄像头的输出接口与视频处理芯片的输入端经视频电缆相连，中央处理器的总线接口与图像采集与预处理模块中视频处理芯片的总线接口相连；驾驶员手部和方向盘位于所述摄像头的视野内，以便后观察所述驾驶员的手部动作； 中央处理器通过总线接口对视频处理芯片内部寄存器进行配置，从而图像采集与预处理模块具有了对输入模拟信号的预处理功能，预处理包括色度和亮度的控制，输出数据格式及输出图像同步信号的选择控制等；预处理后的数据再通过视频处理芯片的图像输出接口传输到中央处理器。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置中，所述的功能按键模块， 可用于手动建立感兴趣区域和自动建立感兴趣区域的确认。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置中，所述的警报器，主要用于当驾驶员发生不同的违规驾驶行为时，会产生相应的警报来提醒；还可用于设备自检。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置中，所述的显示屏，主要用于显示预览处理后的图像。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置中，所述的中央处理器包括图像输入接口、通用输入输出接口、PWM输出接口、显示屏输出接口、外部存储区插槽， 电源输入接口及总线接口。其中中央处理器的图像输入接口与图像采集与预处理模块的图像输出接口相连，且中央处理器的总线接口与图像采集与预处理模块的总线接口相连， 中央处理器通用输入输出接口与功能按键模块输出端相连，中央处理器的PWM输出接口与警报器的输出端连接，中央处理器的显示输出接口与显示屏的输入端相连，中央处理器通过外部存储卡插槽与外部存储卡相连，中央处理器的电源输入接口与电源模块相连。中央处理器主要负责图像数据格式的转换、对基于视频检测的驾驶员驾驶行为的识别、功能按键模块和警报器的驱动、传输数据到显示屏及保存数据信息到外部存储卡中。上述的中央处理器对基于视频检测的驾驶员驾驶行为的识别包括读取经格式转换后的图像数据、定位方向盘、建立感兴趣区域、提取手部特征(对原图的感兴趣区域进行特征提取)、对提取的手部特征(0-1特征矩阵)依据驾驶员手部与方向盘的位置关系进行分类识别以及建立违规规则库，并依据规则库判断驾驶员操作是否违规。上述的一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置，其监控方法为电源启动后，设备自检以及图像采集与预处理模块通过中央处理器的总线接口配置内部寄存器，从而具有对输入模拟信号经行预处理的功能。图像采集与预处理模块中的摄像头负责采集图像数据，图像采集与预处理模块中的视频处理芯片对图像模拟信号进行预处理，预处理包括色度和亮度的控制，输出数据格式及输出图像同步信号的选择控制；预处理后的数据经中央处理器格式转换，再进行一种基于视频检测的驾驶员驾驶行为识别，若判断为违规行为，警报器产生相应的报警，并把对应的违规图片保存到外部存储卡中，把违规记录写入记录文件，以便后期核对跟踪。违规记录文件内容包括违规时间，违规动作，持续时间，对应违规图像的编号组成。上述的基于视频检测的驾驶员驾驶行为识别方法，具体步骤如下步骤1，读取经格式转换后的图像数据，所读取的有效图像应该包含方向盘和驾驶员的手部姿态等信息(以下称原图)；步骤2，定位方向盘。对读取的图像数据进行二次处理，包括灰度变换、图像滤波、边缘提取和轮廓增强四个步骤得到边缘图像。经二次处理可以消除图像噪声，增强方向盘的可检测性，从而提高特征提取和图像识别的可靠性；对经过二次处理得到的边缘图像，利用椭圆拟合算法对方向盘的轮廓进行提取、检测和定位；步骤3，建立感兴趣区域。在原图依据已定位的方向盘建立感兴趣区域，感兴趣区域包含方向盘和驾驶员的手部信息的区域；步骤4，对原图的感兴趣区域进行特征提取，主要是手部特征提取。该步骤将感兴趣区域划分为M*N个子区，采用肤色模型判断各子区是否包含手部特征，建立0-1特征矩阵。步骤5，对提取的0-1特征矩阵(代表手部特征)依据驾驶员手部与方向盘的位置关系进行分类识别，将驾驶员驾驶动作区分为正常驾驶、双手压盘、双手离盘、右手离盘、左手离盘、双手交叉右手在上以及双手交叉左手在上。步骤6，基于驾驶员驾驶动作的持续时间与频率建立违规规则库，并依据规则库判断驾驶员操作是否违规。步骤2中，图像中的方向盘形状大部分为椭圆形或圆形，需要对图像进行椭圆检测来对方向盘进行定位。由于车载视频图像中方向盘轮廓具备最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．基于视频检测的驾驶员驾驶行为监控装置，其特征在于包括电源模块、图像采集与预处理模块、功能按键模块、警报器、显示屏、外部存储卡及中央处理器，其中：电源模块的一个输出端与图像采集与预处理模块的电源输入端相连，电源模块的另一输出端与中央处理器的电源输入端相连；图像采集与预处理模块的图像输出接口与中央处理器的图像输入接口相连，且图像采集与预处理模块的总线接口与中央处理器的总线接口相连；功能按键模块的输出端与中央处理器的通用输入输出接口相连；警报器的输入端与中央处理器的ＰＷＭ输出接口连接；显示屏的输入端与中央处理器的显示输出接口相连；外部存储卡通过外部存储卡插槽中央处理器相连；所述的功能按键模块用于手动建立感兴趣区域和自动建立感兴趣区域的确认；所述的警报器，用于当驾驶员发生不同的违规驾驶行为时，产生相应的警报来提醒，还能用于设备自检提示；所述的显示屏，用于显示预览处理后的图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建闽，沈文超，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州运星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81