一種基于信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端及其預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛主動(dòng)安全預(yù)警裝置和方法，尤其涉及一種基于信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端及其預(yù)警方法，屬于智能交通領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)動(dòng)車輛的不斷增加，道路交通安全事故問(wèn)題凸顯。根據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，引發(fā)交通安全事故的主導(dǎo)原因是駕駛員的危險(xiǎn)駕駛行為，包括超速駕駛、疲勞駕駛、違規(guī)駕駛等不安全行為。
[0003]交通運(yùn)輸部特別對(duì)公共交通系統(tǒng)、危貨品車輛營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)駕駛行為預(yù)警提出相應(yīng)的要求和解決思路，由此市面衍生出一系列如車輛衛(wèi)星定位終端、車輛視頻監(jiān)控終端、車輛行駛特征采集終端、視頻分析的駕駛員行為識(shí)別終端等多種設(shè)備或系統(tǒng)。
[0004]然而，大部分產(chǎn)品針對(duì)車輛行駛軌跡與車箱里視頻進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警，沒(méi)有對(duì)駕駛員行為進(jìn)行實(shí)質(zhì)性分析；另一部分產(chǎn)品涉及駕駛行為的安全預(yù)警技術(shù)，但由于單一信息來(lái)源分析算法難度大等技術(shù)瓶頸，難以針對(duì)駕駛行為做出較為精確的判斷，或駕駛行為分析指標(biāo)不全。
[0005]在同類技術(shù)領(lǐng)域的專利成果方面，專利ZL200910110643.0提出車輛預(yù)警分析處理方法和系統(tǒng)，在車輛危險(xiǎn)狀態(tài)明確的前提下描述車輛監(jiān)控預(yù)警的方法；專利ZL200810040704.6利用GPS智能車載終端實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控預(yù)警；專利ZL201110210735.3利用攝像頭采集包含駕駛員手部與方向盤的圖像，再對(duì)圖像的處理與識(shí)別來(lái)判斷駕駛員行為；專利ZL201010244609.5涉及汽車駕駛員操作行為監(jiān)測(cè)技術(shù)，說(shuō)明一種駕駛操作特征分析方法；這些類似專利并未涉及基于駕駛員臉部圖像和駕駛員操作信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端及方法。
[0006]因此，解決以上問(wèn)題可從以下三方面采取措施:
(1)充分利用車載設(shè)備多源數(shù)據(jù)，從駕駛員臉部圖像和駕駛員操作特征兩種檢測(cè)手段，提取駕駛行為相關(guān)的各個(gè)參數(shù)；
(2)采取多源信息融合方法，克服單一數(shù)據(jù)源分析的低精確度等問(wèn)題，提升駕駛行為分析預(yù)警的可靠性；
(3)增強(qiáng)接口兼容性和互通性，使終端不僅成為駕駛行為檢測(cè)分析的車內(nèi)監(jiān)控預(yù)警設(shè)備，而且可為遠(yuǎn)程車輛監(jiān)管實(shí)時(shí)上傳預(yù)警報(bào)文。
[0007]因此，本發(fā)明提出一種基于信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端及方法，并以此區(qū)別于已有的終端產(chǎn)品或方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端及方法，通過(guò)提取駕駛員臉部圖像和駕駛操作兩個(gè)層面的特征，將特征進(jìn)行融合分析，從而獲得駕駛行為的安全性評(píng)價(jià)并執(zhí)行警示動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)車輛行駛安全的精確、全面預(yù)警。
[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端的預(yù)警方法，其特征在于，步驟如下:
(一)啟動(dòng)臉部圖像采集分析單元的圖像采集功能，實(shí)時(shí)獲取駕駛員的面部清晰圖像；提取用于疲勞檢測(cè)的駕駛員的面部特征、用于駕駛員注意力分散檢測(cè)的面部特征；對(duì)各特征值進(jìn)行主因子量化，并分配特征值的量化權(quán)重，通過(guò)各種特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)獲得駕駛員疲勞、駕駛員注意力分散檢測(cè)結(jié)果；用等級(jí)量化值表示檢測(cè)結(jié)果，并將結(jié)果與各個(gè)檢測(cè)特征值以數(shù)字信號(hào)輸出到信息融合分析器；
(二)啟動(dòng)駕駛操作信息采集分析單元的駕駛操作特征采集功能，實(shí)時(shí)獲取駕駛員對(duì)踏板、方向盤的多種操作特征；將操作特征進(jìn)行主因子量化，并分配特征值的量化權(quán)重，通過(guò)各種特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)獲得基于駕駛操作的安全性檢測(cè)結(jié)果；用等級(jí)量化值表示檢測(cè)結(jié)果，并將結(jié)果與各個(gè)檢測(cè)特征值以數(shù)字信號(hào)輸出到信息融合分析器；
(三)信息融合分析器接收到臉部圖像采集分析單元和駕駛操作信息采集分析單元的多源駕駛行為信息，根據(jù)預(yù)設(shè)的融合分析算法進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)和融合推理；信息融合分析器分析后的結(jié)果為駕駛危險(xiǎn)行為類別與安全系數(shù)值，將結(jié)果輸出到預(yù)警判決控制器。
[0010](四)預(yù)警判決控制器接收到信息融合分析器輸出的駕駛危險(xiǎn)行為相關(guān)信息后，將安全系數(shù)與之設(shè)定的安全閾值作比較；若低于安全閾值，則執(zhí)行車內(nèi)預(yù)警單元?jiǎng)幼鳎凰龅能噧?nèi)預(yù)警單元受預(yù)警判決控制器的控制驅(qū)動(dòng)，且所述的車內(nèi)預(yù)警單元采用聲音報(bào)警器、文字圖標(biāo)提醒報(bào)警器、燈光閃爍報(bào)警器中的至少一種方式報(bào)警；
(五)預(yù)警判決控制器接收到信息融合分析器輸出的駕駛危險(xiǎn)行為相關(guān)信息后，若安全系數(shù)值低于安全閾值，且根據(jù)安全性等級(jí)要求需上傳預(yù)警報(bào)文，則將預(yù)警信息上傳至車輛運(yùn)營(yíng)監(jiān)管部門。所述的遠(yuǎn)程報(bào)警單元受預(yù)警判決控制器的控制驅(qū)動(dòng)，且所述的遠(yuǎn)程報(bào)警單元利用2G或3G的無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)，將預(yù)警信息的報(bào)文傳輸至遠(yuǎn)程車輛監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)管。
[0011]其中，上述步驟(一)中所述的臉部圖像采集分析單元提取用于疲勞檢測(cè)的駕駛員的面部特征包括眼睛大小、眼睛眨動(dòng)頻率、頭部姿態(tài)、瞳孔直徑、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)速度、眼睛閉合時(shí)間長(zhǎng)短；提取用于駕駛員注意力分散檢測(cè)的面部特征包括眼睛與嘴巴組成的特征三角形、頭部姿態(tài)、頭部位置、視線偏離時(shí)間、視線偏離區(qū)。
[0012]進(jìn)一步，上述步驟(二)中所述的駕駛操作信息采集分析單元提取駕駛員對(duì)踏板、方向盤的操作特征包括駕駛員下肢對(duì)油門踩踏、離合器踩踏、剎車踩踏的力度、速度和頻率，以及駕駛員上肢對(duì)方向盤轉(zhuǎn)向、方向盤轉(zhuǎn)速、方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的力度、速度和頻率。
[0013]進(jìn)一步，上述步驟(三)中所述的信息融合分析器內(nèi)部預(yù)設(shè)有特征級(jí)融合算法和決策級(jí)融合算法，包括Bayes理論分析法、D-S論據(jù)的融合方法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的融合方法、Kalman濾波的融合方法、粗糙集理論的融合方法、模糊理論的融合方法。
[0014]進(jìn)一步，上述步驟(四)中所述的預(yù)警判決控制器的設(shè)定模式包括人工設(shè)定模式和自動(dòng)設(shè)定模式；所述人工設(shè)定模式設(shè)定閾值由按鍵設(shè)定或后端管理軟件設(shè)定；所述自動(dòng)設(shè)定模式設(shè)定閾值根據(jù)融合分析結(jié)果自動(dòng)確定。
[0015]進(jìn)一步，上述步驟(四)中所述的聲音報(bào)警器對(duì)預(yù)警信息的預(yù)警方式包括播放的次數(shù)、播放的聲音、播放的音量；所述的文字圖標(biāo)提醒報(bào)警器對(duì)預(yù)警信息的預(yù)警方式包括文字、圖標(biāo)的顯示亮度、顯示時(shí)間及文字或圖標(biāo)的滾動(dòng)顯示方式；所述的燈光閃爍報(bào)警器對(duì)預(yù)警信息的預(yù)警方式包括燈光強(qiáng)度、顏色、閃爍的周期變化方式。
[0016]進(jìn)一步，上述步驟(五)中所述的預(yù)警信息的報(bào)文包括幀頭、功能碼、信息碼、校驗(yàn)碼、幀尾。
[0017]一種應(yīng)用于上述的預(yù)警方法的基于信息融合的駕駛行為預(yù)警車載終端，其特征在于:包括臉部圖像采集分析單元、駕駛操作信息采集分析單元、信息融合分析器、預(yù)警判決控制器、車內(nèi)預(yù)警單元、遠(yuǎn)程報(bào)警單元；其中，所述的臉部圖像采集分析單元和駕駛操作信息采集分析單元分別與信息融合分析器連通；所述信息融合分析器與預(yù)警判決控制器連通；所述預(yù)警判決控制器又與車內(nèi)預(yù)警單元和遠(yuǎn)程報(bào)警單元分別連通。
[0018]其中，所述的臉部圖像采集分析單元包括順序連接的高清圖像攝像頭、圖像分析處理器；所述的駕駛操作信息采集分析單元包括踏板采集子模塊、方向盤控制采集子模塊，及與所述踏板采集子模塊、方向盤控制采集子模塊連接的駕駛操作信息分析處理器。
[0019]進(jìn)一步，所述的信息融合分析器包括嵌入式處理子模塊；且在所述嵌入式處理子模塊內(nèi)預(yù)設(shè)特征級(jí)融合算法和決策級(jí)融合算法；所述的預(yù)警判決控制器包括順序連接的微控制單元子模塊、按鍵；且預(yù)警判決控制器的設(shè)定模式包括人工設(shè)定模式和自動(dòng)設(shè)定模式；并且，上述的信息融合分析器和預(yù)警判決控制器由一塊嵌入式處理器構(gòu)成，且所述嵌入式處理器具有多個(gè)控制接口。
[0020]進(jìn)一