车辆主动防御方法、系统及车辆与流程

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种车辆主动防御方法、系统及车辆。

背景技术：

汽车安全气囊是常用的被动式安全防护装置，其在汽车发生碰撞事故发生时，车内人员碰撞安全气囊后，安全气囊被引爆，进而为车内人员提供辅助的安全防护。然而，安全气囊自身也存在一定局限性，通常安全气囊是否引爆与其碰撞安全气囊的角度有很大关系，并不是所有碰撞角度的触碰均能打开安全气囊，即只有在特定的角度碰撞安全气囊的前提下，才可以引爆安全气囊。

现有技术中，通常根据车身的加速度来判断是否发生碰撞，进而控制安全气囊的开闭。然而仅通过车身加速度作为是否引爆安全气囊的判断依据，无法真实反映车内人员情况，例如当车内人员发生非正面碰撞或二次碰撞等情况时，无法实现及时的主动防御。因此，迫切需要开发一种新型的车辆主动防御方法、系统及车辆。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于解决现有的车辆防御系统的局限性大及防御效果有限的技术问题，提供一种车辆主动防御方法、系统及车辆。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种车辆主动防御系统，所述系统包括：

人员状态检测模块，用于检测车内人员的头部相对车的相对速度参数以及人员头部相对车在第一预定时间内的相对位移参数；其中，所述相对速度参数包括相对速度值，所述相对位移参数包括相对位移量和相对方向角；

控制模块，用于根据所述相对速度参数和相对位移参数，预判车内人员是否会发生碰撞危险以及预测可能发生碰撞的部位；若预判会发生碰撞危险，根据预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块；

执行模块，用于响应所述控制指令，执行相应防御操作。

进一步地，所述人员状态检测模块包括：

图像获取单元，用于获取车内人员的人脸面部图像；

人脸识别单元，用于检测所述人脸面部图像，并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点；

速度检测单元，用于实时检测所述人脸特征点在第二预定时间内相对车的实时位移量，并计算所述人脸特征点实时的相对速度值；

位移检测单元，用于实时检测所述人脸特征点在第一预定时间内相对车的相对位移量和相对方向角。

进一步地，所述控制模块包括：

比较单元，用于比较所述相对速度值和预设的速度阈值的大小，以及比较所述相对位移量与预设的位移量阈值的大小；

第一判断单元，用于若所述速度值大于等于预设的速度阈值，且同时满足所述位移量大于等于预设的位移量阈值时，预判车内人员会发生碰撞危险；否则，预判不会发生碰撞危险；

第二判断单元，若预判会发生碰撞危险，根据所述相对方向角，预判可能发生碰撞的部位；

控制单元，用于若判断车内人员会发生碰撞危险，根据所述预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块。

进一步地，所述执行模块包括安全气囊装置，所述安全气囊装置包括车内头部安全气囊、车内后方安全气囊、车内周侧安全气囊和车内顶部安全气囊中的至少一种；所述安全气囊装置响应所述控制指令，引爆至少一种所述安全气囊。

进一步地，所述人员状态检测模块还包括安全带检测单元，用于检测车内人员是否配系安全带；

所述执行模块包括安全气囊装置，若预判会发生碰撞危险且已配系安全带，所述安全气囊装置延迟执行防御操作；若预判会发生碰撞危险且没有配系安全带，所述安全气囊装置立即执行防御操作。

进一步地，所述图像获取模块包括图像采集装置，所述图像采集装置设置在车内壁上和/或车内后视镜上。

第二方面，提供一种车辆主动防御方法，所述方法包括：

检测车内人员的头部相对车的相对速度参数以及人员头部相对车在第一预定时间内的相对位移参数；其中，所述相对速度参数包括相对速度值，所述相对位移参数包括相对位移量和相对方向角；

根据所述相对速度参数和相对位移参数，预判车内人员是否会发生碰撞危险以及预测可能发生碰撞的部位；若预判会发生碰撞危险，根据预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块；

响应所述控制指令，执行相应防御操作。

进一步地，所述检测车内人员的头部相对车的相对速度参数以及人员头部相对车在第一预定时间内的相对位移参数，包括：

获取车内人员的人脸面部图像；

检测所述人脸面部图像，并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点；

实时检测所述人脸特征点在第二预定时间内相对车的实时位移量，并计算所述人脸特征点实时的相对速度值；

实时检测所述人脸特征点在第一预定时间内相对车的相对位移量和相对方向角。

进一步地，所述根据所述相对速度参数和相对位移参数，预判车内人员是否会发生碰撞危险以及预测可能发生碰撞的部位；若预判会发生碰撞危险，根据预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块，包括：

比较所述相对速度值和预设的速度阈值的大小，以及比较所述相对位移量与预设的位移量阈值的大小；

若所述速度值大于等于预设的速度阈值，且同时满足所述位移量大于等于预设的位移量阈值时，预判车内人员会发生碰撞危险；否则，预判不会发生碰撞危险；

若预判会发生碰撞危险，根据所述相对方向角，预判可能发生碰撞的部位；

若判断车内人员会发生碰撞危险，根据所述预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块。

进一步地，所述响应所述控制指令，执行相应防御操作，包括：

响应所述控制指令，引爆安全气囊装置；所述安全气囊装置包括车内头部安全气囊、车内后方安全气囊、车内周侧安全气囊和车内顶部安全气囊中的至少一种；

所述方法还包括：

检测车内人员是否配系安全带；

若预判会发生碰撞危险且已配系安全带，所述安全气囊装置延迟执行防御操作；若预判会发生碰撞危险且没有配系安全带，所述安全气囊装置立即执行防御操作。

第三方面，提供一种车辆，包括第一方面任一所述的车辆主动防御系统。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1)本发明是根据检测的车内人员状态进行主动防御，无论车辆处于哪种碰撞方式，均可获得良好的主动防御效果，可广泛应用于客车、货车和轿车等车辆上。

2)本发明根据检测的车内人员相对于车的相对速度参数和相对位移参数，来判断车内人员是否发生碰撞；并根据预判的可能发生碰撞的部位，控制执行模块对可能发生碰撞的部位执行相应的防御操作，主动防御效果佳。

3)本发明是基于人脸识别技术来检测车内人员的状态，可以提高检测车内人员状态的准确性，进一步提高主动防御效果。

附图说明

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和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一实施例的车辆主动防御系统的结构框图；

图2为本发明一实施例中的人员状态检测模块的结构框图；

图3为本发明一实施例中的包含人员状态检测模块和控制模块的结构框图；

图4为本发明一实施例的车辆主动防御方法的流程图；

图5为本发明一实施例的车辆主动防御方法的一具体步骤的流程图；

图6为本发明一实施例的车辆主动防御方法的另一具体步骤的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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的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。

现有技术中，车辆碰撞检测多采用安全气囊是否引爆来判断车辆是否发生碰撞，而安全气囊引爆与否是对碰撞角度是有要求的，通常需要在特定角度碰撞的前提下，才可以引爆安全气囊。另外，该检测方法通常需要发生严重碰撞时才能引爆安全气囊，应用局限性大。此外，还有一种是基于车辆自身加速度来判断是否发生碰撞，这无法直观的判断车辆是否发生非正面碰撞和二次碰撞，如此在一定程度上削弱了对车内人员的安全防护效果以及车辆的主动防御功能。鉴于此，我们提供了一种车辆主动防御方法、系统及车辆。

本发明的一实施例提供一种车辆主动防御系统。

图1为本发明一个实施例的车辆主动防御系统的结构框图。如图1所示，该系统包括人员状态检测模块100、控制模块200和执行模块300。所述人员状态检测模块100和执行模块300分别与所述控制模块200通信连接；控制模块200获取车内人员的人员状态检测模块的检测结果，经分析判断后，将控制指令发送给执行模块以执行相应的防御操作。

其中，人员状态检测模块100用于检测车内人员的头部相对车的相对速度参数以及人员头部相对车在第一预定时间内的相对位移参数；其中，所述相对速度参数包括相对速度值，所述相对位移参数包括相对位移量和相对方向角。

控制模块200用于根据所述相对速度参数和相对位移参数，预判车内人员是否会发生碰撞危险以及预测可能发生碰撞的部位；若预判会发生碰撞危险，根据预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块。

执行模块300用于响应所述控制指令，执行相应防御操作。

本发明是根据检测的车内人员状态进行主动防御，无论车辆处于哪种碰撞方式，例如正面碰撞、二次碰撞或侧面碰撞，均可获得良好的主动防御效果，可广泛应用于客车、货车和轿车等车辆上。此外，本发明根据检测的车内人员相对于车的相对速度参数和相对位移参数，来判断车内人员是否发生碰撞；并根据预判的可能发生碰撞的部位，控制执行模块对可能发生碰撞的部位执行相应的防御操作，主动防御效果佳。

在本发明的一实施例中，基于人脸识别来检测车内人员的相对于车的相对速度参数和相对车在第一预定时间内的相对位移参数。其中，所述相对速度参数包括相对速度值，所述相对位移参数包括相对位移量和相对方向角。通过基于人脸识别技术来检测车内人员的状态，可以提高检测车内人员状态的准确性，进一步提高主动防御效果。

图2为本发明一个实施例的人员状态检测模块100的结构框图。如图2所示，该人员状态检测模块具体可包括图像获取单元110、人脸识别单元120、速度检测单元130和位移检测单元140。

其中，图像获取单元110用于获取车内人员的人脸面部图像。图像获取模块可包括图像采集装置，该图像采集装置可设置在车顶内壁上和/或后视镜和/或车辆侧壁上。图像采集装置可用于采集车内人员的脸部在车内空间360°范围内的面部图像，优选为水平面上360°范围内的面部图像。该人脸面部图像可为包含人脸的至少一个五官的正面图像、侧面图像、俯视图像和斜视图像。该图像采集装置可为相机、摄像机、录像机等常用的图像采集装置。所采集的人脸面度图像可为采集的帧画面或视频图像。

上述车内人员包括位于前方驾驶位、副驾驶位以及位于后方乘客位的至少一车内人员；且图像采集装置的数量及其安装位置可根据待检测人员的位置做相应的调整，在此不做进一步限制。

进一步地，人脸识别单元120用于检测所述人脸面部图像，并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点。具体地，根据上述图像采集装置获取车内人员的人脸面部图像，检测并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点，所述人脸特征点可为至少一个五官，例如眼睛、嘴巴、鼻子、耳朵等中的至少一种。本发明所使用的人脸识别单元是基于现有的人脸识别技术、软件和方法来所实现的；由于人脸识别技术是目前较为成熟的技术，在此不再赘述。

进一步地，速度检测单元130用于实时检测所述人脸特征点在第二预定时间内相对车的实时位移量，并计算所述人脸特征点实时的相对速度值。

举例而言，以识别的人脸特征点为右眼为例进行具体说明。

首先建立图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系，该映射关系包括图像坐标系和物理坐标系的缩放比例关系。具体地，选取参考对象，根据参考对象实际尺寸与图像尺寸建立图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系。该参考对象可为某一特定的标定物。

之后通过人脸识别单元先识别人脸面部图像m1中的右眼的瞳孔，记录t1时刻右眼的瞳孔在人脸面部图像m1中的坐标位置s1，接着采集并识别人脸面部图像m2中的右眼的瞳孔，记录t2时刻右眼的瞳孔在人脸面部图像m2中的坐标位置s2，计算坐标位置s1和坐标位置s2的图像位移量，之后根据所述图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系，换算得出右眼从t1时刻到t2时刻的实际位移，进而根据位移和时间的公式，计算得出所述人脸特征点实时的相对速度值。

进一步地，位移检测单元140用于实时检测所述人脸特征点在第一预定时间内相对车的相对位移量和相对方向角。

举例而言，以人脸特征点为右眼为例，人脸识别单元先识别的人脸面部图像m3中的右眼的瞳孔，记录t3时刻右眼在人脸面部图像m3中的坐标位置s3，然后再继续采集人脸面部图像，识别另一个人脸面部图像m4中的右眼的瞳孔，记录t4时刻右眼的瞳孔在人脸面部图像m4中的坐标位置s4，计算坐标位置s3和坐标位置s4的图像位移量，之后根据图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系，换算得出坐标位置s3和s4的实际的实时位移量，该实时位移量包括相对位移量和相对方向角。

当然，在本发明的另一实施例中，所述人员状态检测模块用于检测车内人员的状态，其可通过在车内人员身上佩戴相应的速度传感器和位移传感器，以快速实现对该相对速度参数和相对位移参数的检测。

图3为本发明一个实施例的包含人员状态检测模块100和控制模块200的结构框图。如图3所示，该控制模块200包括比较单元210、第一判断单元220、第二判断单元230和控制单元240。比较单元210用于比较人员状态检测模块获取的检测结果，并将比较结果发送给第一判断单元220，控制单元240根据第一判断单元220和第二判断单元230的判断结果，发送相应的控制指令给执行模块300以执行相应地防御操作。

其中，比较单元210用于比较所述相对速度值和预设的速度阈值的大小，以及比较所述相对位移量与预设的位移量阈值的大小。具体地，比较单元获取人员状态检测模块所检测的结果，将检测的结果与预设的速度阈值进行比较，将比较结果反馈给第一判断单元。

通常，在车辆发生碰撞时，在极短的时间里，车内乘员会以车碰撞前的速度继续做匀速运动。如此，上述第二预定时间内可为1～3ms；而预设的速度阈值可为40～100kmh。此外，该速度阈值也可根据当前车辆速度进行调节，若t1时刻车辆速度为v0，所述预设的速度阈值可为1/2v0～v0，当然也可根据实际情况进行相应调节。

上述第一预定时间内可设置为5～15ms；此时，预设的位移量阈值可为15～25cm。当然，根据车内空间大小，该预设的位移量阈值可做相应的调节。

第一判断单元220用于若所述速度值大于等于预设的速度阈值，且同时满足所述位移量大于等于预设的位移量阈值时，预判车内人员会发生碰撞危险；否则，预判不会发生碰撞危险。

第二判断单元230用于若预判会发生碰撞危险，根据所述相对方向角，预判可能发生碰撞的部位。例如当根据第一判断单元预判会发送碰撞危险，则根据位移检测单元所检测的相对方向角，预判可能发生碰撞的部位。

控制单元240用于若判断车内人员会发生碰撞危险，根据所述预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块。

在本发明的一实施例中，执行模块300包括安全气囊装置，安全气囊装置包括车内头部安全气囊、车内后方安全气囊、车内周侧安全气囊和车内顶部安全气囊中的至少一种。安全气囊装置响应所述控制指令，引爆至少一种安全气囊，以减少对预测的碰撞部位的伤害。

此外，考虑到车辆在行驶过程中，车辆人员可能会存在没有扣安全带的情况，此时因碰撞所带来的伤害更严重。我们设置所述人员状态检测模块还用于检测车内人员是否配系安全带。

相应地，继续参见图3，该人员状态检测模块100还包括安全带检测单元150，该安全带检测单元150用于检测车内人员是否配系安全带。此时控制单元240可根据第一判断单元220、第二判断单元230和安全带检测单元150的结果，发出不同的控制指令，进而使得执行模块300执行不同的响应操作。所述执行模块300包括安全气囊装置，若预判会发生碰撞危险且已配系安全带，安全气囊装置延迟执行防御操作，例如可延迟0-15ms执行；若预判会发生碰撞危险且没有配系安全带，安全气囊装置立即执行防御操作。

本发明的进一步实施例还提供一种车辆主动防御方法。

图4为本发明一实施例中的车辆主动防御方法的流程图。如图4所示，所述方法包括：

步骤s200、检测车内人员的头部相对车的相对速度参数以及人员头部相对车在第一预定时间内的相对位移参数；其中，所述相对速度参数包括相对速度值，所述相对位移参数包括相对位移量和相对方向角。

具体地，在本发明的一实施例中，基于人脸识别技术来识别车内人员的头部相对车的相对速度参数以及人员头部相对车在第一预定时间内的相对位移参数，此时如图5所示，步骤s200具体可包括：

步骤s210、获取车内人员的人脸面部图像；

具体地，采集车内人员的脸部在车内空间360°范围内的面部图像，优选为水平面上360°范围内的面部图像。该人脸面部图像可为包含人脸的至少一个五官的正面图像、侧面图像、俯视图像和斜视图像。所采集的人脸面度图像可为采集的帧画面或视频图像。可通过例如相机、摄像机、录像机等常用的图像采集装置。图像采集装置可设置在车顶内壁上和/或后视镜和/或车辆侧壁上。该车内人员包括位于前方驾驶位、副驾驶位以及位于后方乘客位的至少一车内人员；且图像采集装置的数量及其安装位置可根据待检测人员的位置做相应的调整，在此不做进一步限制。

步骤s220、检测所述人脸面部图像，并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点；

人脸识别单元用于检测所述人脸面部图像，并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点。具体地，根据上述图像采集装置获取车内人员的人脸面部图像，检测并识别所述人脸面部图像中的至少一个人脸特征点，所述人脸特征点可为至少一个五官，例如眼睛、嘴巴、鼻子、耳朵等中的至少一种。本发明所使用的人脸识别单元是基于现有的人脸识别技术、软件和方法来所实现的；由于人脸识别技术是目前较为成熟的技术，在此不再赘述。

步骤s230、实时检测所述人脸特征点在第二预定时间内相对车的实时位移量，并计算所述人脸特征点实时的相对速度值；

具体地，所述第二预定时间内可为1～3ms。现以识别的人脸特征点为右眼为例进行具体说明。

首先建立图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系，该映射关系包括图像坐标系和物理坐标系的缩放比例关系。具体地，选取参考对象，根据参考对象实际尺寸与图像尺寸建立图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系。该参考对象可为某一特定的标定物。

之后通过人脸识别单元先识别人脸面部图像m1中的右眼的瞳孔，记录t1时刻右眼的瞳孔在人脸面部图像m1中的坐标位置s1，接着采集并识别人脸面部图像m2中的右眼的瞳孔，记录t2时刻右眼的瞳孔在人脸面部图像m2中的坐标位置s2，计算坐标位置s1和坐标位置s2的图像位移量，之后根据所述图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系，换算得出右眼从t1时刻到t2时刻的实际位移，进而根据位移和时间的公式，计算得出所述人脸特征点实时的相对速度值。

步骤s240、实时检测所述人脸特征点在第一预定时间内相对车的相对位移量和相对方向角。

具体地，所述第一预定时间内可设置为5～15ms。举例而言，以人脸特征点为右眼为例，人脸识别单元先识别的人脸面部图像m3中的右眼的瞳孔，记录t3时刻右眼在人脸面部图像m3中的坐标位置s3，然后再继续采集人脸面部图像，识别另一个人脸面部图像m4中的右眼的瞳孔，记录t4时刻右眼的瞳孔在人脸面部图像m4中的坐标位置s4，计算坐标位置s3和坐标位置s4的图像位移量，之后根据图像坐标系和物理坐标系之间的映射关系，换算得出坐标位置s3和s4的实际的实时位移量，该实时位移量包括相对位移量和相对方向角。

当然，在本发明的另一实施例中，可通过在车内人员身上佩戴相应的速度传感器和位移传感器，以实现对该相对速度参数和相对位移参数的快速检测。

步骤s400、根据所述相对速度参数和相对位移参数，预判车内人员是否会发生碰撞危险以及预测可能发生碰撞的部位；若预判会发生碰撞危险，根据预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块。

具体地，如图6所示，该步骤s400具体包括以下步骤：

步骤s410、比较所述相对速度值和预设的速度阈值的大小，以及比较所述相对位移量与预设的位移量阈值的大小；

步骤s420、若所述速度值大于等于预设的速度阈值，且同时满足所述位移量大于等于预设的位移量阈值时，预判车内人员会发生碰撞危险；否则，预判不会发生碰撞危险。

步骤s430、若预判会发生碰撞危险，根据所述相对方向角，预判可能发生碰撞的部位。

通常，在车辆发生碰撞时，在极短的时间里，车内乘员会以车碰撞前的速度继续做匀速运动。如此，上述第二预定时间内可为1～3ms；而预设的速度阈值可为40～100kmh。此外，该速度阈值也可根据当前车辆速度进行调节，若t1时刻车辆速度为v0，所述预设的速度阈值可为1/2v0～v0，当然也可根据实际情况进行相应调节。

上述第一预定时间内可设置为5～15ms；此时，预设的位移量阈值可为15～25cm。当然，根据车内空间大小，该预设的位移量阈值可做相应的调节。

步骤s440、若判断车内人员会发生碰撞危险，根据所述预判发生碰撞的部位，发送相应控制指令给执行模块。

步骤s600、响应所述控制指令，执行相应防御操作。

具体地，响应所述控制指令，引爆安全气囊装置；所述安全气囊装置包括车内头部安全气囊、车内后方安全气囊、车内周侧安全气囊和车内顶部安全气囊中的至少一种。

此外，考虑到车辆在行驶过程中，车辆人员可能会存在没有扣安全带的情况，此时因碰撞所带来的伤害更严重。我们设置所述步骤s200还可包括：

步骤s250、检测车内人员是否配系安全带。

通过在座椅上安装检测是否配系安全带的传感器，该传感器可与控制模块信号连接。如此可结合第一判断单元、第二判断单元和安全带检测单元的结果，发出不同的控制指令，进而使得执行模块执行不同的响应操作。此时的步骤s440可替换为：

步骤s440’、若预判会发生碰撞危险且已配系安全带，所述安全气囊装置延迟执行防御操作；若预判会发生碰撞危险且没有配系安全带，所述安全气囊装置立即执行防御操作。

具体地，若预判会发生碰撞危险且已配系安全带，安全气囊装置延迟执行防御操作，例如可延迟5-15ms执行；若预判会发生碰撞危险且没有配系安全带，所述安全气囊装置立即执行防御操作。

需要说明的是，在具体实现过程中，以上方法的步骤的顺序不限于此，只要能够实现相同的功能，可采用其他等同顺序步骤进行。

本发明的进一步实施例还提供一种车辆。该车辆包括以上任一所述的基于人脸识别的主动防御系统。该车辆可为客车、货车和轿车等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。