一种安全带规范佩戴的检测方法、提醒系统及控制方法
【专利摘要】一种安全带规范佩戴的检测方法、提醒系统及控制方法，该检测方法基于具有标记的安全带以及摄像头，应用机器视觉和数字图像处理技术，获得标记的中心坐标，并将标记分为肩带上标记和腰带上标记，然后分别对两类标记的中心坐标点集进行线段拟合，通过各类标记相对相应拟合线两侧的离散程度，可以判断安全带的松紧程度，通过肩带拟合直线与乘员肩部轮廓线交点位置可以检测安全带佩戴高低状况，从而对安全带是否规范佩戴进行检测。该方法具有较好的实时性和自适应能力，当前排乘员坐姿改变、座椅位置调整和高矮胖瘦体型变化较大等情况发生时仍然具有较好的检测准确率。基于该检测方法，本发明还公开了规范佩戴安全带的提醒装置以及控制方法。
【专利说明】
一种安全带规范佩戴的检测方法、提醒系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及车辆安全技术领域，更具体地，涉及一种车辆前排乘员是否规范佩戴安全带的检测方法、提醒系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]安全带被誉为车辆安全技术的伟大发明之一，当配合安全气囊使用时可以大幅降低交通发生时车载乘员的致死率和致伤率。当车辆发生碰撞事故时，存在如下四种情况:第一，如果前排乘员(本发明中专指驾驶员和副驾驶座乘员)未佩戴安全带，那么安全气囊不仅起不到保护作用甚至将进一步伤害乘员；第二，如果前排乘员佩戴了安全带但佩戴不正确，即正确佩戴为三点式佩戴，如图5所示，不正确佩戴为两点式佩戴，包括如图6所示的两点斜拉式佩戴及如图7所示的两点横拉式佩戴，这种情况不能起到很好的乘员约束作用，车辆碰撞时的乘员伤害相当于第一种未佩戴安全带的情形;第三，如果前排乘员佩戴了安全带而且也采用了三点式正确佩戴方式，但佩戴不规范(比如安全带松紧程度不合适、佩戴过高或过低等)，那么安全带和安全气囊可能无法较好的保护前排乘员，甚至会造成额外伤害;第四，如果前排乘员已正确佩戴了安全带而且佩戴规范，那么安全带和安全气囊能够起到较好的乘员保护作用。交通事故统计数据表明:第四种情况是应该推崇的，第一种及第二种情况是应该警示乘员并强制排除的，第三种情况是目前被广泛忽视了而又值得引起重视的。
[0003]针对以上第一种及第二种情况(即乘员未佩戴或未正确佩戴安全带的情况)，在现有应用中大部分车辆都安装了安全带未佩戴提醒装置，对未佩戴安全带的前排乘员发出声音报警，以督促他们佩戴安全带。最早的作法是通过检测安全带的插扣是否插入安全带锁扣来判断和提醒，如中国发明专利申请201310146114.2等。但这种技术可以通过专门的作弊插扣或将安全带系在身后等方式逃避报警。之后又诞生了基于安全带的拉出长度(如中国发明专利或专利申请201210410400.0,201110403789.1,201310162614.5)、基于安全带或插扣的受力情况(如中国实用新型专利20 1 42057 1 397.5，中国发明专利申请201310567425.6)和基于双摄像头可以监测多个座位处安全带状态(如中国实用新型专利201320737411.X，201220276479.8)等类似预警方法和装置。这些发明能够在一定范围内纠正车载乘员未佩戴或未正确佩戴安全带的行为。
[0004]针对上述第三种情况，即乘员已正确佩戴安全带但佩戴不规范的情况，目前尚缺乏有效提醒方法和装置。事实上，目前大部分车辆乘员都能认识到要佩戴安全带，并能正确采用三点式佩戴方式，但对于佩戴是否规范却普遍缺乏意识和常识。也因此，车辆的安全带高低调节装置往往形同虚设，部分汽车生产商甚至减配了车辆上的安全带高低调节装置。
[0005]另一方面，目前已经出现了各种基于机器视觉的安全带佩带识别方法及装置。例如:中国实用新型专利201320737411.X，该专利是通过摄像头获得安全带特定两个部位的“点”，通过判断两个“点”之间是否有相连的线条以及计算相连线条的相位和长度并与预设数据匹配，以此判断安全带是否正确佩戴。再如:中国发明专利201210018710.8，该专利通过CCD摄像机采集乘员的安全带佩戴状态的图像，再通过DSP处理器根据预先编入其中的算法求出安全带的3个特征点坐标;通过安全带的特征点坐标的个数判断乘员的安全带佩戴状态。典型的专利或专利申请还包括申请号为:201210204590.0、201510536274.7、200480020371.0等等。这种通过机器视觉进行安全带识别的方法和装置有一定的进步性，但是通过上述方法及装置识别的也仅仅是上述第一和第二种情形，即只能识别是否已佩戴以及是否为三点式正确佩戴，而不能识别上述第三种情形，即无法识别佩戴的松紧程度或者高低位置是否合适。而且，现有的机器视觉识别方法大多准确度较低。如果当乘员坐姿改变、座椅位置调整、乘员高矮胖瘦的体型差异变化较大等情况时，可能导致误提醒或漏提醒；当乘员衣着色彩较多(如穿着迷彩服)或与安全带颜色接近时，也容易出现误提醒或漏提醒。再者现有机器视觉识别系统有些系统的结构也相对复杂。
[0006]由此可见，现有安全带佩戴提醒装置主要解决安全带是否已正确佩戴的检测以及提醒问题，但普遍忽视了安全带已佩戴但佩戴不规范的检测以及提醒问题。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够自动检测车辆前排乘员是否规范佩戴了安全带的方法，以及基于该方法的安全带规范化佩戴提醒系统及控制方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是:
一种安全带规范化佩戴的检测方法，在安全带上设置若干标记;通过摄像头获取乘员图像，并从图像中分割提取安全带上的各标记;再通过处理器计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记;然后根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，根据A类标记的中心坐标进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2;之后通过各类标记相对相应拟合线两侧的离散程度，判断安全带的松紧程度，以此检测安全带佩戴的松紧程度是否合适。
[0009]—种安全带规范化佩戴的检测方法，在安全带上设置若干标记;通过摄像头获取乘员图像，并从图像中分割提取安全带上的各标记以及车辆乘员的肩部轮廓线L3;再通过处理器计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记区分出C类标记，C类标记代表安全带肩带上的标记;然后根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI;之后计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点0，即直线L3和LI的交点；根据交点O是否位于肩部轮廓的预设区域MN判断安全带佩戴是否过高或过低，以此检测安全带佩戴的高低是否合适。
[0010]一种安全带规范化佩戴的提醒系统，包括电源、处理器、摄像头、设置有若干标记的安全带以及提醒装置;所述电源为系统供电；所述处理器接收摄像头拍摄的驾驶室内部图像，并对图像进行计算处理和特征提取，以此对乘员佩戴安全带的松紧程度或者高低位置进行判断；当判断佩戴不规范时，通过提醒装置对乘员进行提醒。
[0011]优选地，所述标记为用于数字图像处理时起到增强现实作用的预编码方形图案，或/和所述的标记为印制标记、化学涂层、红外光敏感标记或红外光敏感涂层。
[0012]优选地，所述的提醒装置包括发声器或/和灯光指示器。
[0013]优选地，进一步包括可与车辆相关控制器相关以便对车辆操控进行控制的通讯接□ O
[0014]—种基于上述安全带规范化佩戴提醒系统的控制方法，包括如下步骤:
(1)每间隔一定时间驱动摄像头拍摄驾驶室内部图像，并传送给处理器进行处理计算，从图像中识别提取安全带表面各标记，分别计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记；
(2)分别计算C类标记和A类标记的中心坐标点集；
(3)根据C类标记的中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，并计算C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和El;
(4)根据A类标记的中心坐标点集进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2，并计算A类标记各中心坐标点到拟合弧线L2的距离平方总和E2;
(5)当El超过预设的下限值X4或E2超过预设的下限值X5时，判定安全带处于松弛状态，通过提醒装置提醒乘员缩紧安全带。
[0015]—种基于上述安全带规范化佩戴提醒系统的控制方法，包括如下步骤:
(1)每间隔一定时间驱动摄像头拍摄驾驶室内部图像，并传送给处理器进行处理计算，从图像中识别提取车辆乘员的肩部轮廓线L3以及安全带表面各标记，分别计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记；
(2)计算C类标记的中心坐标点集，并根据C类标记的中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI;
(3)计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点O，即直线L3和LI的交点；
(3)根据交点O是否位于肩部轮廓的预设区域MN判断安全带佩戴是否过高或过低；当交点O位于MN以外靠近乘员颈部时，判定安全带佩戴过高；当交点O位于MN以外靠近乘员肩膀时，判定安全带佩戴过低；当交点O位于MN之间时，判定安全带佩戴高低位置规范；当判断安全带佩戴过高或过低时，通过提醒装置提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调高或高低安全带在车身上的固定端。
[0016]—种基于上述安全带规范化佩戴提醒系统的控制方法，包括如下步骤:
步骤一，当车辆启动后，系统得电启动并进行初始化和自检，若自检通过，则系统进入正常工作状态，否则报错并提示故障码；
步骤二，系统启动每间隔一定时间驱动摄像头拍摄驾驶室内部图像，并传送给处理器进行处理计算；
步骤三，处理器计算判断乘员是否佩戴了安全带:首先，从图像中识别提取安全带表面标记;处理器根据标记的数目判断前排乘员是否佩戴了安全带；当标记的数目小于某预设的下限值Xl时，判定乘员未佩戴安全带，处理器通过提醒装置提醒乘员佩戴安全带;更进一步的可将未佩戴安全带的信息通过通讯接口与车辆控制器进行信息交互以实现限制车辆起步或限制车速等车辆控制干涉;此后系统待机一定时间后重复步骤二；当标记的数目大于设定值时，判定乘员已佩戴安全带，系统不作提醒，继续步骤四；
步骤四，处理器计算判断乘员是否三点式正确佩戴安全带:(1)分别计算每一标记在图像中的中心坐标；(2)根据中心坐标将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记；(3)分别统计C类和A类标记的数目，当C类标记数目大于预设的下限值X2且A类标记数目小于预设的下限值X3时，判定乘员为两点斜拉式佩戴安全带；而当C类标记数目小于规定的下限值X2且A类标记数目大于规定的下限值X3时，判定乘员为两点横拉式佩戴安全带;对于这两类两点式不正确佩戴安全带的情况，通过提醒装置提醒乘员纠正安全带佩戴错误，此后系统待机一定时间后再次重复步骤二;而当C类标记数目大于规定的下限值X2且A类标记数目大于规定的下限值X3时，判定乘员为三点式正确佩戴安全带，系统不做提醒而继续步骤五；
步骤五，处理器计算判断安全带佩戴松紧程度是否正确:(I)首先分别计算C类标记和A类标记的中心坐标点集；(2)根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，并计算C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和El; (3)根据A类标记的中心坐标进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2，并计算A类标记各中心坐标到拟合弧线L2的距离平方总和E2;(4)当El超过预设的下限值X4或E2超过预设的下限值X5时，判定安全带处于松弛状态，通过提醒装置提醒乘员缩紧安全带;此后系统待机一定时间后再次重复步骤二;否则，判断安全带的松紧程度规范，系统不作提醒而继续步骤六；
步骤六，处理器计算判断安全带佩戴高低位置是否规范:(I)首先根据步骤二获得的图像提取车辆乘员的肩部轮廓线L3; (2)其次结合步骤五获得的安全带肩带的拟合直线LI，计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点O，即直线L3和LI的交点；(3)当交点O位于MN以外靠近乘员颈部时，判定安全带佩戴过高，通过提醒装置提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调低安全带在车身上的固定端；当交点O位于MN以外靠近乘员肩膀时，判定安全带佩戴过低，通过提醒装置提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调高安全带在车身上的固定端；当交点O位于MN之间时，判定安全带佩戴高低位置规范，不作提醒，系统待机一定时间后再次重复步骤二;如此反复循环直至系统关闭或车辆停车断电。
[0017]采用上述方案后，本发明基于具有表面标记的安全带和数字摄像头，应用机器视觉和数字图像处理技术，提出一种能够检测安全带佩戴是否规范的方法，并基于该方法提出的提醒装置及该装置的控制方法，以完善现有同类产品的缺失功能，促进安全带和安全气囊技术在交通安全中发挥更实际的效用。此外，利用本发明方法的原理，可以同时自动检测安全带是否已佩戴以及已正确佩戴，而成为整套的安全带佩戴提醒系统。本发明结构简单，所提出的基于数字图像处理技术的自动检测方法具有较好的实时性和自适应能力，当前排乘员坐姿改变、座椅位置调整和高矮胖瘦体型变化较大等情况发生时仍然具有较好的检测准确率。
[0018]更具体而言，本发明具有如下有益效果:
1.可以检测广大驾驶员和前排乘员普遍忽视的安全带佩戴是否规范，而不局限于检测安全带是否已佩戴以及是否三点式正确佩戴，从而使行车更为安全。
[0019]2.采用在安全带上设置标记的方式，可以使摄像头方便的识别和处理；
3.不是通过提取图像的边缘或轮廓的图像处理方式，而是通过定义标记提取标记的中心坐标，因此具有较好的实时性和自适应能力；
4.本发明的标记可以采用数字图像处理时起到增强现实作用的预编码方形图案，从而提高图像处理算法的实时性和准确性；
5.通过本发明的标记以及标记提取及分类方法，也可以进行安全带是否佩戴以及是否为三点式正确佩戴的识别，这种识别方法不同于现有通过获取安全带图像计算安全带角度等方式，判断更为准确。
[0020]总之，本发明可以解决人们普遍忽视的安全带不规范佩戴的问题，并对不规范佩戴进行相应的提醒，完善了现有同类产品的功能缺失。
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明系统组成示意图；
图2是本发明带有标记的安全带示意图；
图3是用于数字图像处理时起到增强现实作用的常见预编码方形图案；
图4是本发明系统拍摄的实际驾驶室的图像；
图5是三点式佩戴安全带示意图；
图6是两点斜拉式佩戴安全带示意图；
图7是两点横拉式佩戴安全带示意图；
图8是本发明安全带表面标记分类示意图；
图9是本发明安全带肩带部分松紧程度的“点-线”距离分析示意图，其中(a)为张紧状态，(b)为松驰状态；
图10是安全带佩戴高低位置示意图，其中(a)为佩戴高低合适，(b)为佩戴过高，(c)为佩戴过低；
图11是本发明控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
[0023]本发明所揭示的是一种车辆前排乘员是否已规范佩戴安全带的检测方法。规范地佩戴安全带，要求所佩戴的安全带松紧程度合适以及所佩戴的安全带高低位置合适。当安全带处于松驰状态时，起不到较理想的乘员约束保护作用；当安全带佩戴过高或过低时，容易对人的脖颈造成伤害或者从肩膀处脱落而丧失乘员约束保护作用。因此这两种情况都需要避免。为此本发明的安全带规范化佩戴的检测方法可以包括如下两种:
一种为安全带松紧程度规范佩戴检测方法，具体方法为:在安全带上设置若干标记;通过摄像头获取乘员图像，并从图像中分割提取安全带上的各标记;再通过处理器计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记;然后根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，根据A类标记的中心坐标进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2;之后通过各类标记相对相应拟合线两侧的离散程度，判断安全带的松紧程度，以此检测安全带佩戴的松紧程度是否合适。
[0024]另一种为安全带高低位置规范佩戴检测方法，具体方法为:在安全带上设置若干标记;通过摄像头获取乘员图像，并从图像中分割提取安全带上的各标记以及车辆乘员的肩部轮廓线L3;再通过处理器计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记区分出C类标记，C类标记代表安全带肩带上的标记;然后根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI;之后计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点O，即直线L3和LI的交点；根据交点O是否位于肩部轮廓的预设区域MN判断安全带佩戴是否过高或过低，以此检测安全带佩戴的高低是否合适。
[0025]基于上述方法，本发明还揭示了一种安全带规范佩戴的提醒系统，参见图1所示，为本发明所述系统的较佳实施例。所述系统包括电源1、处理器3、摄像头42、设置有若干标记51的安全带5以及提醒装置;还可以进一步包括启动开关2、固定器41、光源43或通讯接口7;所述的提醒装置可以为发声器61或灯光指示器62。其中:
所述的摄像头42和光源43可以集成安装，并可通过一固定器41安装于车辆前档玻璃或车身上，位于前排乘客斜上方。系统由所述电源I供电。电源I优选地为车辆上的蓄电池。所述的启动开关2用于开启或关闭系统，优选地为常闭式开关即车辆电源启动后系统默认工作。所述的处理器3接收摄像头42拍摄的驾驶室内部数字图像，对图像进行计算处理和特征提取，以此可以判定驾驶员是否佩戴了安全带以及佩戴安全带是否正确，并通过提醒装置即发声器61和灯光指示器62对驾驶员进行必要的提醒。也可以进一步通过通讯接口 7与车辆控制器进行信息交互以实现更高级的车辆辅助操控，例如限制起步或者限速等。
[0026]本发明所述的安全带5不同于传统安全带，其是在传统安全带的基础上于安全带表面层设置标记51。该标记51可以为印制标记或进行化学涂层，优选地采用红外光敏感标记或涂层，因此从结构形式上看，本发明所述的带有标记的安全带与传统安全带无异。图2是本发明标记安全带5的一种实现形式。标记51也可自行设计定义，但为提高图像处理算法的实时性和准确性，优选为用于数字图像处理时起到增强现实作用的常见预编码方形图案中的任一种，如图3所示。
[0027]配合红外光敏感标记或涂层，本发明所述的光源43优选地为人们不易感知的红外光源，摄像头42优选地为红外摄像头。系统实际拍摄的驾驶室图像效果如图4所示。
[0028]为方便区分描述，本发明中将安全带5划分为两断，分别为肩带52和腰带53。正确佩戴安全带时，肩带52应该跨过胸腔，腰带53应该紧贴髋骨。
[0029]上述系统的控制流程如图11所示，具体控制方法包括如下步骤:
步骤一，当车辆启动后，启动开关2处于闭合状态，系统得电启动并进行初始化和自检。若自检通过，则系统进入正常工作状态，否则报错并提示故障码。
[0030]步骤二，系统启动红外光源43，并每间隔一定时间驱动摄像头42拍摄驾驶室内部图像，传送给处理器3进行处理计算。
[0031]步骤三，处理器3计算判断乘员是否佩戴了安全带。首先，从图像中识别提取安全带表面涂层标记51。处理器3根据标记51的数目判断前排乘员是否佩戴了安全带。当涂层标记的数目小于某预设的下限值Xl时，判定乘员未佩戴安全带，处理器3通过发声器61和灯光指示器62提醒驾驶员佩戴安全带。更进一步的可将未佩戴安全带的信息通过通讯接口 7与车辆控制器进行信息交互以实现限制车辆起步或限制车速等应用。此后系统待机一定时间后重复步骤二。当标记51的数目大于设定值时，判定乘员已佩戴安全带，系统不作提醒，继续步骤四。
[0032]步骤四，处理器3计算判断乘员是否三点式正确佩戴安全带(如图5所示)。一般存在两类不正确的佩戴形式:两点斜拉式和两点横拉式。两点斜拉式即前排乘员仅佩戴安全带的肩带52部分(如图6所示)，常见于驾驶员使用一条类似安全带的布带进行作弊欺骗摄像头的行为，或者将扣好的安全带坐于身后再将肩带52拉于胸前的作弊行为。两点横拉式即前排乘员仅佩戴安全带的腰带部分53(如图7所示)，常见于驾驶员将安全带肩带部分52压在背部座椅上而不是绕前在身体前部的行为。这两类不正确的安全带佩戴行为都应该对车辆乘员进行警示制止。具体检测方法为:(I)分别计算每一涂层标记51在图像中的中心坐标。(2)根据中心坐标将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带52上的标记，A类代表安全带腰带53上的标记，如图8所示。(3)分别统计C类、A类标记数目。当C类标记数目大于某预设的下限值X2且A类标记数目小于某预设的下限值X3时，判定乘员两点斜拉式佩戴安全带；而当C类标记数目小于规定的下限值X2且A类标记数目大于规定的下限值X3时，判定乘员两点横拉式佩戴安全带。对于这两类两点式不正确佩戴安全带的情况，通过发声器61和灯光指示器62提醒乘员纠正安全带佩戴错误，此后系统待机一定时间后再次重复步骤二。而当C类标记数目大于规定的下限值X2且A类标记数目大于规定的下限值X3时，判定乘员三点式正确佩戴了安全带，系统不做提醒而继续步骤五。
[0033]步骤五，处理器3计算判断安全带佩戴松紧程度是否规范。(I)首先分别计算C类标记和A类标记的中心坐标点集。(2)根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带的肩带52的拟合直线LI(如图8)，并计算C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和E1。对于肩带52部分，图9(a)为张紧状态，此时拟合直线LI基本穿过各C类标记的中心，因此C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和El较小；而图9(b)则为松弛状态，此时拟合直线LI穿越C类标记中心的数量较少，因此C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和El较大，也就是说，安全带5表面标记51的排列较为离散而张紧度不足。(3)根据A类标记的中心坐标进行圆弧拟合，获得安全带的腰带53的拟合弧线L2(如图8)，并计算A类标记各中心坐标到拟合直弧线L2的距离平方总和E2。同肩带52部分原理类似，腰带53部分如果为张紧状态则E2较小，如果为松弛状态则E2较大。(4)当El超过某预设的下限值X4或E2超过某预设的下限值X5时，判定安全带处于松弛状态，通过发声器61和灯光指示器62提醒乘员缩紧安全带。此后系统待机一定时间后再次重复步骤二。否则，判断安全带的松紧程度规范合适，系统不作提醒而继续步骤六。
[0034]C类和A类各标记的中心坐标到拟合线的离散程度除了采用上述“中心坐标到拟合线的距离平方总和”这一参数计算判断以外，还可以通过计算步骤五的(2)和(3)拟合曲线时的“拟合误差平方和”、各标记的中心到拟合曲线的“平均距离”等参数进行判断。
[0035]步骤六，处理器3计算判断安全带佩戴高低位置是否规范(如图10所示)。(1)首先根据步骤二获得的图像提取车辆乘员的肩部轮廓线L3X2)其次结合步骤五获得的安全带肩带52的拟合直线LI，计算安全带上部末端区域与驾驶员肩部轮廓的交点0，即直线L3和LI的交点。(3)根据交点O是否位于肩部轮廓的预设区域MN判断安全带佩戴是否过高或过低。当交点O位于MN的左斜上部时，判定安全带佩戴过高，表明当车辆发生碰撞事故时容易意外伤害乘员的颈部，因此通过发声器61和灯光指示器62提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调低安全带在车身上的固定端。当二者交点O位于MN的右斜下部时，判定安全带佩戴过低，表明当车辆发生碰撞事故时容易因为安全带滑脱而起不到很好的乘员身体惯性移位约束保护作用，因此通过发声器61和灯光指示器62提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调高安全带在车身上的固定端。当交点O位于MN之间时，判定安全带佩戴高低位置规范合适，不作提醒，系统待机一定时间后再次重复步骤二。如此反复循环直至系统关闭或车辆停车断电。
[0036]需要说明的是，上述“左斜上部”、“右斜下部”等用语仅仅是一种位置关系表示，当特定描述前排左右不同乘员时表述方式可能不同，如某些场合也可描述为“左斜下部”、“右斜上部”等。或者通过下述描述:当交点O位于MN以外靠近乘员颈部时，判定安全带佩戴过高；当交点O位于MN以外靠近乘员肩膀时，判定安全带佩戴过低。
[0037]此外，本发明中各种判定预设值乂142、乂344、乂5和乘员肩部轮廓的预设区域1^只是一种参考，具体可由车辆制造商或相关权威部门指定，也可在系统上增加驾驶员人为调整的按钮等。
[0038]再者，上述步骤五或者步骤六可以单独应用于系统中，也可以集成步骤三或者步骤四应用于系统。所述的步骤三(即是否已佩戴安全带)或者步骤四(即是否为三点式正确佩戴安全带)，也可以采用其他方式并配合步骤五或者步骤六实施。
[0039]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。
【主权项】
1.一种安全带规范佩戴的检测方法，其特征在于:在安全带上设置若干标记;通过摄像头获取乘员图像，并从图像中分割提取安全带上的各标记;再通过处理器计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记;然后根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，根据A类标记的中心坐标进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2;之后通过各类标记相对相应拟合线两侧的离散程度，判断安全带的松紧程度，以此检测安全带佩戴的松紧程度是否合适。2.一种安全带规范佩戴的检测方法，其特征在于:在安全带上设置若干标记;通过摄像头获取乘员图像，并从图像中分割提取安全带上的各标记以及车辆乘员的肩部轮廓线L3;再通过处理器计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记区分出C类标记，C类标记代表安全带肩带上的标记;然后根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI;之后计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点O，即直线L3和LI的交点；根据交点O是否位于肩部轮廓的预设区域MN判断安全带佩戴是否过高或过低，以此检测安全带佩戴的高低是否合适。3.根据权利要求1或2所述的安全带规范佩戴的检测方法，其特征在于:所述标记为用于数字图像处理时起到增强现实作用的预编码方形图案，或/和所述的标记为印制标记、化学涂层、红外光敏感标记或红外光敏感涂层。4.一种安全带规范佩戴的提醒系统，其特征在于:包括电源(I)、处理器(3)、摄像头(42)、设置有若干标记(51)的安全带(5)以及提醒装置;所述电源(I)为系统供电；所述处理器(3)接收摄像头(42)拍摄的驾驶室内部图像，并对图像进行计算处理和特征提取，以此对乘员佩戴安全带的松紧程度或者高低位置进行判断；当判断佩戴不规范时，通过提醒装置对乘员进行提醒。5.根据权利要求4所述的安全带规范佩戴的提醒系统，其特征在于:所述标记为用于数字图像处理时起到增强现实作用的预编码方形图案，或/和所述的标记为印制标记、化学涂层、红外光敏感标记或红外光敏感涂层。6.根据权利要求4或5所述的安全带规范佩戴的提醒系统，其特征在于:所述的提醒装置包括发声器(61)或/和灯光指示器(62)。7.根据权利要求4或5所述的安全带规范佩戴的提醒系统，其特征在于:进一步包括可与车辆相关控制器相关以便对车辆操控进行控制的通讯接口(7)。8.—种根据权利要求4-7之一所述的安全带规范佩戴提醒系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤: (1)每间隔一定时间驱动摄像头拍摄驾驶室内部图像，并传送给处理器进行处理计算，从图像中识别提取安全带表面各标记，分别计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记； (2)分别计算C类标记和A类标记的中心坐标点集； (3)根据C类标记的中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，并计算C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和El; (4)根据A类标记的中心坐标点集进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2，并计算A类标记各中心坐标点到拟合弧线L2的距离平方总和E2; (5)当El超过预设的下限值X4或E2超过预设的下限值X5时，判定安全带处于松弛状态，通过提醒装置提醒乘员缩紧安全带;也可以通过计算步骤(3)和(4)拟合曲线时的“拟合误差平方和”或各标记的中心到拟合曲线的“平均距离”等参数进行判断。9.一种根据权利要求4-7之一所述的安全带规范佩戴提醒系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤: (1)每间隔一定时间驱动摄像头拍摄驾驶室内部图像，并传送给处理器进行处理计算，从图像中识别提取车辆乘员的肩部轮廓线L3以及安全带表面各标记，分别计算每一标记的中心坐标在图像中的位置，根据中心坐标的位置将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记； (2)计算C类标记的中心坐标点集，并根据C类标记的中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI; (3)计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点O，即直线L3和LI的交点； (3)根据交点O是否位于肩部轮廓的预设区域MN判断安全带佩戴是否过高或过低；当交点O位于MN以外靠近乘员颈部时，判定安全带佩戴过高；当交点O位于MN以外靠近乘员肩膀时，判定安全带佩戴过低；当交点O位于MN之间时，判定安全带佩戴高低位置规范；当判断安全带佩戴过高或过低时，通过提醒装置提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调高或高低安全带在车身上的固定端。10.—种根据权利要求4-7之一所述的安全带规范佩戴提醒系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤一，当车辆启动后，系统得电启动并进行初始化和自检，若自检通过，则系统进入正常工作状态，否则报错并提示故障码； 步骤二，系统启动每间隔一定时间驱动摄像头拍摄驾驶室内部图像，并传送给处理器进行处理计算； 步骤三，处理器计算判断乘员是否佩戴了安全带:首先，从图像中识别提取安全带表面标记;处理器根据标记的数目判断前排乘员是否佩戴了安全带；当标记的数目小于某预设的下限值Xl时，判定乘员未佩戴安全带，处理器通过提醒装置提醒乘员佩戴安全带;更进一步的可将未佩戴安全带的信息通过通讯接口与车辆控制器进行信息交互以实现限制车辆起步或限制车速等车辆控制干涉;此后系统待机一定时间后重复步骤二；当标记的数目大于设定值时，判定乘员已佩戴安全带，系统不作提醒，继续步骤四； 步骤四，处理器计算判断乘员是否三点式正确佩戴安全带:(1)分别计算每一标记在图像中的中心坐标；(2)根据中心坐标将所有标记分为C和A两类，C类代表安全带肩带上的标记，A类代表安全带腰带上的标记；(3)分别统计C类和A类标记的数目，当C类标记数目大于预设的下限值X2且A类标记数目小于预设的下限值X3时，判定乘员为两点斜拉式佩戴安全带；而当C类标记数目小于规定的下限值X2且A类标记数目大于规定的下限值X3时，判定乘员为两点横拉式佩戴安全带;对于这两类两点式不正确佩戴安全带的情况，通过提醒装置提醒乘员纠正安全带佩戴错误，此后系统待机一定时间后再次重复步骤二;而当C类标记数目大于规定的下限值X2且A类标记数目大于规定的下限值X3时，判定乘员为三点式正确佩戴安全带，系统不做提醒而继续步骤五； 步骤五，处理器计算判断安全带佩戴松紧程度是否规范:(I)首先分别计算C类标记和A类标记的中心坐标点集；(2)根据C类标记中心坐标点集进行直线拟合，获得安全带肩带的拟合直线LI，并计算C类标记各中心坐标点到拟合直线LI的距离平方总和El; (3)根据A类标记的中心坐标进行圆弧拟合，获得安全带腰带的拟合弧线L2，并计算A类标记各中心坐标到拟合弧线L2的距离平方总和E2;(4)当El超过预设的下限值X4或E2超过预设的下限值X5时，判定安全带处于松弛状态，通过提醒装置提醒乘员缩紧安全带;也可以通过计算步骤(3)和(4)拟合曲线时的“拟合误差平方和”或各标记的中心到拟合曲线的“平均距离”等参数进行判断;此后系统待机一定时间后再次重复步骤二；否则，判断安全带的松紧程度规范，系统不作提醒而继续步骤六； 步骤六，处理器计算判断安全带佩戴高低位置是否规范:(I)首先根据步骤二获得的图像提取车辆乘员的肩部轮廓线L3; (2)其次结合步骤五获得的安全带肩带的拟合直线LI，计算安全带上部末端区域与乘员肩部轮廓的交点O，即直线L3和LI的交点；(3)当交点O位于MN以外靠近乘员颈部时，判定安全带佩戴过高，通过提醒装置提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调低安全带在车身上的固定端；当交点O位于MN以外靠近乘员肩膀时，判定安全带佩戴过低，通过提醒装置提醒乘员通过安全带高低调节装置适当调高安全带在车身上的固定端；当交点O位于MN之间时，判定安全带佩戴高低位置规范，不作提醒，系统待机一定时间后再次重复步骤二;如此反复循环直至系统关闭或车辆停车断电。
【文档编号】B60R22/48GK105946786SQ201610296626
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】钟铭恩, 黄伟, 黄波, 黄杰鸿, 陈龙
【申请人】厦门理工学院