一种驾驶人分心驾驶检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种驾驶人分心驾驶检测装置及检测方法，包括安装在车辆仪表盘上方、风挡玻璃下方非接触式眼动仪，安装在车辆中控台下方空闲处的智能CAN转换器，安装在车辆中控屏周围的小型红外对射探测传感器，安装在车内顶部与前排座椅平齐的位置和靠近中控台的座椅旁一侧之间的两个中型红外对射传感器，以及一个报警单元和一个处理单元。本发明的有益效果为：投资费用少、适合规模化推广，其检测方法，智能化、自动化，无需操作，且可靠性高。
【专利说明】
一种驾驶人分心驾驶检测装置及检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及车辆安全驾驶技术领域，尤其涉及一种驾驶人分心驾驶检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]随着当前汽车的普及，车载人机交互系统也越来越应用广泛，最常见的就是车载中控屏。车载中控屏的操作包含了车载娱乐的大部分内容，而且随着汽车智能化程度的加深，中控屏的功能越来越强大，在实际驾驶过程中，驾驶人出正常操控车辆外，为满足一定的娱乐需求或者车载智能设备的应用，如导航等等，驾驶人还需对中控屏进行操作。根据以往的研究表明，驾驶人的注意力是一定的，正常驾驶情况下，驾驶人通过感觉器官获取车辆周围道路交通信息，然后根据大脑经验进行处置判断，以保证行车的安全性。若在驾驶过程中，驾驶人出现一定程度的分心，如操作车辆中控屏、打电话等，势必会造成驾驶人经理分散，驾驶人总精力除正常操作车辆外，还需有一部分精力花费在操作中控屏，打电话等上，因此，行车的安全性受到严重影响。特别是行车时操作中控屏，此时驾驶人除手会对屏幕进行操作外，驾驶人视线也会更多的转向中控屏，眼睛是行车过程中最重要的感知器官，这样会造成驾驶人捕获交通信息减少，存在极大的安全隐患。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明提供了一种驾驶人分心驾驶检测装置及检测方法，该驾驶人分心驾驶检测装置投资费用少、适合规模化推广，其检测方法，智能化、自动化，无需操作，且可靠性高。。
[0004]本申请所采用的技术方案为:一种驾驶人分心驾驶检测装置，包括:
[0005]—个非接触式眼动仪，安装在车辆仪表盘上方，风挡玻璃下方，其摄像头朝向驾驶人眼部，在试验前按照使用方法对驾驶人进行标定，用于获取行车过程中驾驶人注视点的变化情况；
[0006]—个智能CAN转换器，安装在车辆中控台下方空闲处，用于采集车辆CAN总线上的车速数据，用于判断车辆的运动状态；
[0007]—个小型红外对射探测传感器，安装在车辆中控屏周围，采用水平对射方式上下安装，用于获取车内乘员是否对中控屏进行操作信息。
[0008]两个中型红外对射传感器，用于检测驾驶人是否进行了伸手操作，两发射端安装在车内顶部与前排座椅平齐的位置，接收端分别安装在驾驶人位置和副驾驶位置靠近中控台的座椅旁一侧，用于接收发射端发出的红外射线，此红外对射传感器用于检测驾驶人是否进行伸手操作，并结合中控屏上的红外对射传感器确定判断驾驶人有没有操作中控屏；
[0009]一个报警单元，用于对出现分心情况的驾驶人进行语音和灯光警示；
[0010]—个处理单元，用于接收眼动仪采集到的驾驶人注视点信息、采集车身速度数据、采集三个不同位置红外对射传感器发送的数据，综合判断驾驶人是否处于分心状态，并通过语音模块对驾驶人进行警报。
[0011]作为本发明的一个优选的技术方案，所述非接触式眼动仪采用澳大利亚SeeingMachines公司生产的faceLAB眼动仪。
[0012]作为本发明的一个优选的技术方案，所述的智能CAN转换器采用周立功CAN485智能CAN转换器。
[0013]作为本发明的一个优选的技术方案，所述的小型红外对射传感器为KEWEI牌红外线传感器，具体型号为PT-1T100MNF。
[0014]作为本发明的一个优选的技术方案，所述的中型红外对射传感器为竹中TAKEX牌红外报警探测器，具体型号为PR-5B。
[0015]作为本发明的一个优选的技术方案，所述报警单元为晶元F5全彩共阴发光二极管。
[0016]作为本发明的一个优选的技术方案，所述的处理单元采用ARM9处理器，具体型号为S3C2410。
[0017]本发明所述的一种驾驶人分心驾驶检测方法，包括以下步骤:
[0018]S1、中控屏操作信息采集
[0019]通过安装在中控屏左右两侧的红外对射传感器获取乘员是否操作中控台信息；
[0020]S2、驾驶人操作中控台信息判断
[0021]采用安装在车内顶部和驾驶人座椅旁的红外对射传感器判断驾驶人是否出现伸手操作；
[0022]S3、驾驶人眼动数据采集
[0023]采用faceLAB非接触式眼动仪采集驾驶人注视点，若在光照条件好的情况下，眼动仪能通过图像识别清晰获取驾驶人眼部信息，从而较准确获取驾驶人注视点，在光照条件较差的情况下，不采用眼动仪数据；
[0024]S4、驾驶人注视位置确定
[0025]在系统使用前，采用标定的方法确定驾驶人注视点的位置，而在实际使用中，通过对照检测到的驾驶人注视点和实现标定的位置进行对比，从而确定驾驶人注视位置；
[0026]S5、驾驶人分心情况及分心等级的确定
[0027]在车内光线较好的情况下，通过眼动仪可以较准确确定驾驶人注视点的位置，因此先判断驾驶人注视点在一个时间段内是否经常位于中控屏区域，同时通过两个红外对射传感器获取到驾驶人处于对中控屏操作状态，则可判定驾驶人正在操作中控屏，进一步认为驾驶人可能存在一定程度的分心驾驶，其分心程度的大小采用驾驶人单次注视中控屏区域持续时间，连续看中控屏时间间隔以及一段时间注视点在中控屏区域与其他区域之间转移的概率来确定，在车内光线条件不好的情况下，眼动仪不能起到捕捉驾驶人注视点的作用，此种情况往往是夜间行车，在夜间行车由于车外部光线较差，在不分心驾驶情况下，驾驶人获取到的有效交通信息会减少，此时若驾驶人还进行中控屏的操作，则会大幅增加事故发生的可能性，因此，在光线条件不足的情况下，采用驾驶人手指操作中控屏的时间来判断其分心程度；
[0028]S6、语音警报提示
[0029]在判断出驾驶人存在分心驾驶的情况下，根据不同的分心等级，制定不同的警报语音，通过报警单元向驾驶人发出警示。
[0030]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0031]采用非接触式眼动仪获取驾驶人注视点信息，采用红外对射传感器判断驾驶人是否进行中控屏操作。两者结合能准确判断驾驶人是否分心，同时根据驾驶人表现出的注视点的相关特性可以分析其分心程度。在夜晚，采用单独判断驾驶人操作中控屏的时间来确定其分心等级，方法简单可靠。该驾驶人分心驾驶检测装置投资费用少、适合规模化推广，其检测方法，智能化、自动化，无需操作，且可靠性高。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本发明的安装示意图(车内视图)；
[0034]图2为本发明的安装示意图(车外视图)；
[0035]图3为光照条件好时驾驶人分心判断流程图；
[0036]图4为光照条件不好时驾驶人分心判断流程图；
[0037]图5为本发明的处理单元接口示意图。
[0038]图中:1、非接触式眼动仪，2、中控屏，3、小型红外对射传感器发射端，4、小型红外对射传感器接收端，5、主驾驶位中型红外对射传感器发射端，6、主驾驶位中型红外对射传感器接收端，7、副驾驶位中型红外对射传感器发射端，8、副驾驶中型红外对射传感器接收端，9、语音模块，10、处理单元，11、眼动仪数据接口，12、小型红外对射传感器接口，13、正驾驶位中型红外对射传感器接口，14、副驾驶位中型红外对射传感器接口，15、智能CAN转换器接口，16、语音模块接口。
【具体实施方式】
[0039]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0040]如图1-图5所示，本实施例所述的一种驾驶人分心驾驶检测装置，包括:
[0041 ] 一个非接触式眼动仪I，安装在车辆仪表盘上方，风挡玻璃下方，其摄像头朝向驾驶人眼部，在试验前按照使用方法对驾驶人进行标定，用于获取行车过程中驾驶人注视点的变化情况；
[0042]—个智能CAN转换器，安装在车辆中控台2下方空闲处，用于采集车辆CAN总线上的车速数据，用于判断车辆的运动状态；
[0043]—个小型红外对射探测传感器3、4，安装在车辆中控屏周围，采用水平对射方式上下安装，用于获取车内乘员是否对中控屏进行操作信息。
[0044]两个中型红外对射传感器5、6;7、8，用于检测驾驶人是否进行了伸手操作，两发射端安装在车内顶部与前排座椅平齐的位置，接收端分别安装在驾驶人位置和副驾驶位置靠近中控台的座椅旁一侧，用于接收发射端发出的红外射线，此红外对射传感器用于检测驾驶人是否进行伸手操作，并结合中控屏上的红外对射传感器确定判断驾驶人有没有操作中控屏；
[0045]一个语音模块9，用于对出现分心情况的驾驶人进行语音警示；
[0046]一个处理单元10，设有眼动仪数据接口 11，小型红外对射传感器接口 12正驾驶位中型红外对射传感器接口 13，副驾驶位中型红外对射传感器接口 14，智能CAN转换器接口15，语音模块接口 16，用于接收眼动仪采集到的驾驶人注视点信息、采集车身速度数据、采集三个不同位置红外对射传感器发送的数据，综合判断驾驶人是否处于分心状态，并通过语音模块对驾驶人进行警报。
[0047]其中，在本实施例中，所述非接触式眼动仪I采用澳大利亚SeeingMachines公司生产的faceLAB眼动仪。
[0048]其中在本实施例中，所述的智能CAN转换器，采用周立功CAN485智能CAN转换器。
[0049]其中，在本实施例中，所述的小型红外对射传感器3、4为KEWEI牌红外线传感器，具体型号为PT-1T100MNF。
[0050]其中，在本实施例中，所述的中型红外对射传感器为竹中TAKEX牌红外报警探测器，具体型号为PR-5B。
[0051]作为本发明的一个优选的技术方案，所述的处理单元21采用ARM9处理器，具体型号为 S3C2410。
[0052]在本检测装置中，非接触式眼动仪I安装在车辆仪表盘盖上方，前风挡玻璃下方，通过眼动仪的两个摄像头检测驾驶人眼部信息，从而辨识出驾驶人注视点变化。用于检测中控屏2操作信息的小型红外对射传感器的发射端3和接收端4分别安装在中控屏2上下。用于检测驾驶人手臂是否伸出的红外对射传感器发射端安装在车内顶部与驾驶人座椅靠背平齐的位置，接收端安装在驾驶人座椅靠近中控台一侧的边缘。语音警报模块安装在驾驶人侧A柱和驾驶舱接触位置。
[0053]本系统在使用时，需要通过非接触式眼动仪获取驾驶人的注视点信息，因此对仪器的要求比较苟1刻，本实施例采用澳大利亚Seeing Machines公司生产的faceLAB眼动仪，其性能可靠，识别精度高，具有较强的实用性。
[0054]为实现本发明的一种驾驶人分心驾驶检测方法，结合上述驾驶人分心驾驶检测装置，步骤如下:
[0055](I)非接触式眼动仪、智能CAN转换器、小型红外对射传感器、中型红外对射传感器、语音模块和处理单元的安装。
[0056]首先安装非接触式眼动仪。采用胶粘的方式安装，将非接触式眼动仪下方的底座粘上粘性较强的双面胶或者胶水。将非接触式眼动仪的摄像头朝向驾驶人一侧。在使用前根据眼动仪的使用说明对驾驶人进行标定，采用数据线将眼动仪与处理单元的I/O接口连接。
[0057]然后安装智能CAN转换器。智能CAN转换器用于采集车辆速度信息。将智能CAN转换器的数据输入端与车辆CAN总线连接，数据输出端与处理单元I/O接口连接，采用细纹螺栓将智能CAN转换器与车身固定连接。智能CAN转换器安装在车辆中控台下方空闲处。
[0058]安装用于检测中控屏操作的小型红外对射传感器。采用胶粘的方式将红外对射传感器的发射端和接收端分别安装在中控屏上下边缘，发射面和接收面对向安装，且保持发射端发出的红外线与中控屏水平。采用数据线将红外对射传感单元与处理器I/O接口连接。
[0059]然后安装用于检测驾驶人是否伸出手臂的中型红外对射传感器。采用胶粘的方式将两个红外对射传感器的发射端安装在车内顶部与驾驶人座椅靠背平齐的位置，接收端安装在驾驶人座椅和副驾驶座椅靠近中控台一侧的边缘，发射面和接收面对向安装。采用数据线将红外对射传感单元与处理器I/O接口连接。
[0060]安装语音模块。语音模块安装在驾驶人侧A柱和驾驶舱接触位置，采用胶粘的方式进行安装。安装语音模块要求尽量做到不影响驾驶人视线。采用数据线将语音模块和处理单元I/O进行连接。
[0061 ]最后安装处理单元。处理单元采用金属盒封装，安装在车辆中控台下方空闲处，挨着智能CAN转换器。通过数据线与外界进行数据传输。采用细纹螺栓将封装处理单元的金属盒与车身固定连接。
[0062](2)驾驶人注视区域划分及注视位置确定
[0063]在系统正式使用前，需通过试验确定驾驶人的注视区域，以便在使用中根据驾驶人实时的注视点信息快速确定其注视范围。具体做法如下:
[0064]首先将车辆停放在光线较充足的地方。将眼动仪正常安装，通过眼动仪捕捉到驾驶人眼部注视点信息后，让驾驶人多次注视不同的区域，在本实施例中，让驾驶人多次注视中控屏区域，根据驾驶人看中控屏区域的注视点信息，建立中控屏区域数据库，在实际使用中，将驾驶人实际的注视点信息与数据库进行对比，若两者吻合，则说明驾驶人正在注视中控屏区域。
[0065](3)中控屏操作信息采集
[0066]通过安装在中控屏左右两侧的红外对射传感器获取乘员是否操作中控台信息。由于红外对射传感器发射出的红外探测线紧贴着中控屏，因此用手对中控屏进行操作时，手会遮挡住红外对射传感器发出的射线，因此可以检测到乘员的操作信息。记录红外线被遮挡的时间，以及被遮挡的频率，以此作为驾驶人夜间行车分心程度判断依据。
[0067](4)驾驶人操作中控台信息判断
[0068]采用安装在车内顶部和驾驶人座椅旁的红外对射传感器判断驾驶人是否出现伸手操作。原理类似上述中控屏操作信息确定方法，由安装在车内顶部的红外发射端发出射线，当驾驶人伸出手臂进行操作时，射线被遮挡，同时结合副驾驶位置的红外对射传感器综合判断驾驶人出现伸手臂操作。通过以上两步便可确定驾驶人正在进行中控屏操作。
[0069](5)驾驶人分心情况及分心等级的确定
[0070]由于本实施例采用了眼动仪对驾驶人注视点进行了检测，眼动仪使用需要一定的光照条件，因此针对不同的光照条件，采用不同的判断指标，具体如下:
[0071]在车内光线较好的情况下，通过眼动仪可以较准确确定驾驶人注视点的位置。若检测到驾驶人一侧的中型红外对射传感器射线被遮挡，同时副驾驶一侧的中型红外对射传感器射线没有被遮挡，则可判定是驾驶人伸出了手臂，同时若中控屏有明显的备操作信息，则可以判定驾驶人正在操作中控屏。此时通过眼动仪捕捉驾驶人的注视点信息，以1s为时间窗口，统计每个时间窗口内驾驶人注视中控屏区域的时间、单次注视间隔和次数等。当驾驶人注视点在中控屏区域单次注视时间小于等于ls，或者连续两次注视中控屏区域间隔大于2s，或者在整个时间窗口内驾驶人注视点在中控屏与其他区域之间的转移概率小于等于20%时，认为是危险一级；当驾驶人注视点在中控屏区域单次注视时间大于Is小于等于2s，或者连续两次注视中控屏区域间隔大于Is小于等于2s，或者在整个时间窗口内驾驶人注视点在中控屏与其他区域之间的转移概率大于20%小于等于30%时，认为是危险二级；当驾驶人注视点在中控屏区域单次注视时间大于2s，或者连续两次注视中控屏区域间隔小于等于ls，或者在整个时间窗口内驾驶人注视点在中控屏与其他区域之间的转移概率大于30%时，认为是危险一级；
[0072]在车内光线条件不好的情况下，通过眼动仪难以捕捉到驾驶人的注视点变化。同时光线不好时驾驶人通过眼睛获取到的有用道路交通信息也随之减少，因此，可单一通过检测驾驶人操作中控屏的时间和次数来对驾驶人危险等级进行划分。
[0073]同上述，当驾驶人一侧的红外对射传感器射线被遮挡，同时副驾驶侧射线没有被遮挡，并且中控屏被操作时，认为此时驾驶人正在进行中控屏的操作，此时驾驶人有很大的分心可能。危险等级判断如下:当检测到中控屏射线单次被遮挡的时间小于等于ls，或者连续两次被遮挡的时间间隔大于3s，则认为是危险一级。当检测到中控屏射线单次被遮挡的时间大于Is小于等于2s，或者连续两次被遮挡的时间间隔大于2s小于等于3s，则认为是危险二级。当检测到中控屏射线单次被遮挡的时间大于等于3s，或者连续两次被遮挡的时间间隔小于等于2s，则认为是危险一级。
[0074](6)语音警报提示
[0075]在判断出驾驶人存在分心驾驶的情况下，根据不同的分心等级，制定不同的警报语音，通过语音单元向驾驶人发出警示。不同危险等级对应不同的语音警报信息。针对危险一级，语音播报为:您有明显分心驾驶行为，请安全行车;针对危险二级，语音播报为:分心会导致交通事故的发生，若不及时停止您将受到交通法规的处罚；针对危险三级，语音播报为:为了您和家人的幸福，请不要分心行车。
[0076]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种驾驶人分心驾驶检测装置，其特征在于，包括: 一个非接触式眼动仪(I)，安装在车辆仪表盘上方，风挡玻璃下方，其摄像头朝向驾驶人眼部，在试验前按照使用方法对驾驶人进行标定，用于获取行车过程中驾驶人注视点的变化情况； 一个智能CAN转换器，安装在车辆中控台下方空闲处，用于采集车辆CAN总线上的车速数据，用于判断车辆的运动状态； 一个小型红外对射探测传感器(3、4)，安装在车辆中控屏(2)周围，采用水平对射方式上下安装，用于获取车内乘员是否对中控屏(2)进行操作信息。 主、副驾驶位中型红外对射传感器(5、6;7、8)，用于检测驾驶人是否进行了伸手操作，两发射端安装在车内顶部与前排座椅平齐的位置，接收端分别安装在驾驶人位置和副驾驶位置靠近中控台的座椅旁一侧，用于接收发射端发出的红外射线，此红外对射传感器用于检测驾驶人是否进行伸手操作，并结合中控屏上的红外对射传感器确定判断驾驶人有没有操作中控屏； 一个语音模块(9)，用于对出现分心情况的驾驶人进行语音警示； 一个处理单元(10)，用于接收眼动仪采集到的驾驶人注视点信息、采集车身速度数据、采集三个不同位置红外对射传感器发送的数据，综合判断驾驶人是否处于分心状态，并通过语音模块对驾驶人进行警报。2.根据权利要求1所述的一种驾驶人分心驾驶检测装置，其特征在于:所述的非接触式眼动仪(I)采用澳大利亚Seeing Machines公司生产的faceLAB眼动仪。3.根据权利要求1所述的一种驾驶人分心驾驶检测装置，其特征在于:所述的智能CAN转换器(17)采用周立功CAN485智能CAN转换器。4.根据权利要求1所述的一种驾驶人分心驾驶检测装置，其特征在于:所述的小型红外对射传感器(3、4)为KEWEI牌红外线传感器，具体型号为PT-1T10MNF。5.根据权利要求1所述的一种驾驶人分心驾驶检测装置，其特征在于:所述的中型红外对射传感器(5、6; 7、8)为竹中TAKEX牌红外报警探测器，具体型号为PR-5B。6.根据权利要求1所述的一种驾驶人分心驾驶检测装置，其特征在于:所述的处理单元(10)采用ARM9处理器，具体型号为S3C2410。7.—种驾驶人分心驾驶检测方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、中控屏操作信息采集 通过安装在中控屏上、下两侧的红外对射传感器获取乘员是否操作中控台信息；S2、驾驶人操作中控台信息判断 采用安装在车内顶部和驾驶人座椅旁的红外对射传感器判断驾驶人是否出现伸手操作；S3、驾驶人眼动数据采集 采用faceLAB非接触式眼动仪采集驾驶人注视点，若在光照条件好的情况下，眼动仪能通过图像识别清晰获取驾驶人眼部信息，从而较准确获取驾驶人注视点，在光照条件较差的情况下，不采用眼动仪数据；S4、驾驶人注视位置确定 在系统使用前，采用标定的方法确定驾驶人注视点的位置，而在实际使用中，通过对照检测到的驾驶人注视点和实现标定的位置进行对比，从而确定驾驶人注视位置；S5、驾驶人分心情况及分心等级的确定 在车内光线较好的情况下，通过眼动仪可以较准确确定驾驶人注视点的位置，因此先判断驾驶人注视点在一个时间段内是否经常位于中控屏区域，同时通过两个红外对射传感器获取到驾驶人处于对中控屏操作状态，则可判定驾驶人正在操作中控屏，进一步认为驾驶人可能存在一定程度的分心驾驶，其分心程度的大小采用驾驶人单次注视中控屏区域持续时间，连续看中控屏时间间隔以及一段时间注视点在中控屏区域与其他区域之间转移的概率来确定，在车内光线条件不好的情况下，眼动仪不能起到捕捉驾驶人注视点的作用，此种情况往往是夜间行车，在夜间行车由于车外部光线较差，在不分心驾驶情况下，驾驶人获取到的有效交通信息会减少，此时若驾驶人还进行中控屏的操作，则会大幅增加事故发生的可能性，因此，在光线条件不足的情况下，采用驾驶人手指操作中控屏的时间来判断其分心程度；S6、语音警报提示 在判断出驾驶人存在分心驾驶的情况下，根据不同的分心等级，制定不同的警报语音，通过语音模块(9)向驾驶人发出警示。
【文档编号】B60R16/023GK106043120SQ201610516839
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】吴正斌, 黎莉, 李娟
【申请人】天津中科先进技术研究院有限公司