驾驶行为侦测方法及其系统与流程

本发明涉及一种行为侦测技术，特别是指一种能在驾驶者产生分心行为之前提醒驾驶专注的驾驶行为侦测方法及其系统。

背景技术：

随着科技日益进步，汽车已逐渐成为普遍家庭中必备的交通工具，由于汽车的数量逐渐增加，每年的交通事故也居高不下，据统计报告显示，车祸肇事的主要原因来自于驾驶者，其原因可能为驾驶者的不良驾驶行为、疲劳或疾病造成无法驾驶车辆等，其中不良驾驶行为，例如，使用手机、拿东西、拿食物等，且上述的动作均为行驶中驾驶者手部离开方向盘的分心行为，因此目前道路交通条例规定，使用手持式行动装置或手持、吸食香烟致影响他人行车安全的人均予以惩戒，以减少因驾驶者不良行为而产生的交通事故。

目前具有一种可侦测驾驶者不良行为的监测装置，其在驾驶者产生分心行为时能够提醒驾驶者专心开车，但目前的监测装置发多着重于使用摄影机拍摄脸部，来进行脸部特征的警示判断，以判断眼睛视线或脸部是否偏转等。或者使用其他传感器来辨识驾驶者是否存在异常行为，以判断是否分心，如使用烟雾探测装置判断驾驶者是否分心抽烟，或利用手机信号检测器来判断驾驶者是否使用手机。但由于这些监测平台设置成本较为昂贵，且目前技术仅能在驾驶者已经进行分心动作时才能侦测到，因此监测装置只能在驾驶者已经进行分心动作后才能提醒驾驶者，但由于驾驶者的分心动作已经产生，即使经由监测装置提醒驾驶者，驾驶者仍已经影响到本身以及路人的交通行车安全。

另外，近年来更兴起物联网系统，通过物联网系统可搜集各种车辆状态信息以落实车队管理，后台所搜集到的信息包括驾驶者车辆上的监测器所侦测到的驾驶行为状态，当监测器监测到驾驶者分心后，将此信息传递至后台，后台可将驾驶者的行为状态的信息储存，以供后台管理人员进行监控，或者作为商用车队驾驶者绩效管理之用，但亦具有与上述监测装置相同的缺点，只能在驾驶者已经进行分心动作后才传递分心的信息给后台，即使后台人员发现后立刻通知驾驶者，但驾驶者分心动作已经产生，驾驶者仍已经影响到本身以及路人的交通行车安全。

有鉴于此，本发明遂针对上述现有技术的不足，提出一种能有效侦测驾驶者产生异常行为的前端动作，以在驾驶者可能有不专心行为的现象发生之前，提醒驾驶者专心驾车的行为侦测方法及其系统，以有效克服上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种驾驶行为侦测方法及其系统，其能有效侦测驾驶者产生异常行为的前端动作，在驾驶者可能产生不专心行为之前提醒驾驶者专心驾车，以有效提高行车安全。

本发明的另一目的在于提供一种驾驶行为侦测方法及其系统，其可将驾驶者目前行为传递至远程服务器，供后台管理人员进行监控，并作为商用车队驾驶者绩效管理之用，可有效降低不专心驾驶的问题，对行车安全有明显的帮助。

为了达到上述目的，本发明提供了一种驾驶行为侦测方法，其步骤包括，首先取得用户影像，其包括手臂影像以及头部行为影像；接着对手臂影像以及数据库中的多个手臂样本影像进行比对，以判断手臂影像是否符合至少一手臂样本影像，若是，即手臂影像符合手臂样本影像，表示驾驶行为正常，但若否，即手臂影像不符合手臂样本影像，表示驾驶行为可能异常，则进入下一步骤；产生一第一级警示信号，并将第一级警示信号传递出去；比对头部行为影像与数据库中的多个头部违规样本影像，并判断头部行为影像是否符合至少一头部违规样本影像，若否，即头部行为影像不符合头部违规样本影像，表示驾驶行为正常；若是，即头部行为影像符合头部违规样本影像，表示驾驶行为异常，并发出一第二级警示信号，以将第二级警示信号传递出去。

另外，本发明亦提供一种驾驶行为侦测系统，包括一摄影装置撷取至少一用户影像，其包括一手臂影像以及一头部行为影像，一数据库储存多个手臂样本影像以及多个头部违规样本影像，一处理器电性连接摄影装置以及数据库，处理器撷取手臂影像与数据库中的多个手臂样本影像进行比对，当手臂影像符合至少一手臂样本影像时，表示驾驶行为正常；当手臂影像不符合至少一手臂样本影像时，表示驾驶行为可能异常，即产生一第一级警示信号，并将第一级警示信号传递出去，处理器再撷取头部行为影像与数据库中的多个头部违规样本影像进行比对，当头部行为影像不符合至少一头部违规样本影像时表示驾驶行为正常；当头部行为影像符合至少一头部违规样本影像时表示驾驶行为异常，并发出一第二级警示信号；一传输装置，电性连接处理器，以接受处理器的控制并将第一级警示信号或第二级警示信号传递出去。

当处理器撷取手臂影像不符合至少一手臂样本影像时，表示驾驶行为可能异常，在驾驶异常行为持续一预定时间后，产生第一级警示信号。

处理器还可利用一头部偏摆算法判断头部行为影像中用户的头部是否偏摆，若是，即使用者的头部偏摆，则发出第二级警示信号，以提醒驾驶行为异常；若否，即使用者的头部未产生偏摆，则表示驾驶行为正常。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明的侦测系统方块图；

图2为本发明的侦测方法步骤流程图；

图3为本发明使用的头部偏摆算法步骤流程图；

图4为本发明于判断头部偏摆的影像示意图；

图5为本发明另一实施例的侦测方法步骤流程图。

附图标记说明：1-驾驶行为侦测系统；10-摄影装置；12-数据库；14-处理器；16-传输装置；20-计算机主机；22-车用主机；24-远程服务器。

具体实施方式

如图1所示，以说明本发明提供的驾驶行为侦测系统1的结构，驾驶行为侦测系统1包括一摄影装置10，摄影装置10可装设在驾驶座前方，使摄影装置10的镜头对准驾驶座上驾驶者，以取得驾驶者正面的用户影像，用户影像包括有手臂影像以及头部行为影像；一数据库12用以储存多个手臂样本影像以及头部违规样本影像，其中手臂样本影像为驾驶者双手握住方向盘的影像，影像包含一般驾驶者双手握方向盘的各种姿势、角度等状态影像，如双手平行握方向盘、双手交叉右手在上、双手交叉左手在上等各种一般常见驾驶者握方向盘的状态影像等。而头部违规样本影像则为驾驶者打手机或驾驶者吸烟、饮食等违规的影像；一处理器14电性连接摄影装置10以及数据库12，处理器14可由摄影装置10取得用户影像，并由数据库12中取得手臂样本影像与头部违规样本影像，以比对用户影像的手臂影像与手臂样本影像，以及头部行为影像与头部违规样本影像，藉此判断驾驶行为是否正常并产生判断结果；一传输装置16电性连接处理器14，以将处理器14产生判断结果传递至一计算机主机20中，其中计算机主机20可为车上使用的计算机主机或远程的后台等，本实施例举例具有两个计算机主机20，分别为车用主机22与远程服务器24，车用主机22可储存接收到的判断结果，并显示出判断结果，远程服务器24可储存接收到的判断结果，并显示出判断结果给远程服务器的监控人员，供监控人员判断是否该发出警示提醒驾驶者注意。

在说明完本发明系统架构中的各个角色后，本发明对驾驶行为侦测方法流程图搭配系统装置，以更加详尽的说明本发明的技术内容，如图1与图2所示，首先在进行驾驶行为侦测方法之前，必须在数据库12中建立多个手臂样本影像以及多个头部违规样本影像，以利于处理器14能使用数据库12中的数据进行比对。接下来说明本发明驾驶行为侦测方法的步骤，首先进入步骤S10，通过摄影装置10取得至少一用户影像，用户影像中包括了手臂影像以及头部行为影像。接着请参照步骤S12，处理器14撷取手臂影像以及数据库12中的多个手臂样本影像开始进行比对，比对的过程中会先利用一高斯混合模型方程式(Gaussian mixture model，GMM)将手臂影像转换为能与多个手臂样本影像对比的影像，以利处理器14进行比对，高斯混合模型方程式如下所示：

p(x)＝α₁g(x，μ₁，∑₁)+α₂g(x，μ₂，∑₂)+α₃g(x，μ₃，∑₃)

其中g(χ；μ,∑)是高斯分布密度函数；χ为手臂影像中的手臂位置连续帧所形成的矩阵；μ为χ的平均向量；∑为χ连续帧的转置共轭矩阵；α₁、α₂与α₃为权重。手臂影像经高斯混合模型方程式转换后与数据库12中的多个手臂样本进行比对，以判断手臂影像是否符合至少一手臂样本影像，若处理器14判断手臂影像符合至少一手臂样本影像，则进入步骤S14，表示驾驶行为正常，同时处理器14可产生一驾驶行为正常信号，并通过传输装置16将驾驶行为正常信号传递远程服务器24，以储存驾驶行为正常信号，并可告知后台监控人员目前驾驶行为正常；但若处理器14判断手臂影像不符合至少一手臂样本影像，则表示驾驶行为可能异常，此时则进入下一步骤S16。如步骤S16所示，处理器14还可判断驾驶行为异常是否持续产生一预定时间，若否则进入步骤S14表示驾驶行为正常，同时处理器14可产生驾驶行为正常信号，并通过传输装置16将驾驶行为正常信号传递至远程服务器24中，以告知监控人员目前驾驶行为正常；但若是，处理器14判断驾驶行为异常持续产生一预定时间，本实施例举例预定时间为5秒，因此当驾驶行为异常持续5秒，则进入步骤S18，产生一第一级警示信号，并通过传输装置16将第一级警示信号传递至远程服务器24中，以储存第一级警示信号并告知后台监控人员，供监控人员作为监控的判断，同时进入下一步骤S19。当然第一级警示信号亦可直接传递至车用主机22中，以直接提醒驾驶者专心开车，并不以传递至远程服务器24为限制。

请参照步骤S19，处理器14再判断头部行为影像是否符合至少一头部违规样本影像，在判断头部行为影像时亦可使用高斯混合模型方程式将头部行为影像转换成能与头部违规样本影像比对的影像，再比对是否符合头部违规样本影像，但本实施例的比对头部行为影像为通过特征点的方式进行比对，处理器14会撷取头部行为影像中的影像特征，来比对多个头部违规样本影像中的对比特征进行比对，其中对比特征为手机、香烟或其他物品等，处理器14判断头部行为影像是否具有手机、香烟或其他物品等影像特征，若头部行为影像中没有符合头部违规样本影像的对比特征点，则进入步骤S14表示驾驶行为正常；但若是头部行为影像中具有符合头部违规样本影像的对比特征点，表示驾驶行为异常，驾驶者可能有抽烟或打手机等动作，此时进入步骤S20，处理器14产生第二级警示信号并通过传输装置16将第二级警示信号传递至远程服务器24中，以提醒后台监控人员目前驾驶者已产生分心的动作，监控人员可发出警示信号提醒驾驶者，并记录驾驶者当下异常行为，同时处理器14产生第二级警示信号后，亦可直接传递至驾驶者车上的车用主机22，使车用主机22根据第二级警示信号发出声音或影像警示信号提醒驾驶行为异常，必须专心开车。

上述的头部行为影像除了能用以提供处理器14比对数据库12中的头部违规样本影像来判断驾驶者是否处于正常驾驶行为的情形之外，处理器14还可在步骤S18之前或之后，利用一头部偏摆算法判断头部行为影像中驾驶者的头部是否偏摆，当处理器14判断头部产生偏移则发出第二级警示信息，并通过传输装置16将第二级警示信号传递至远程服务器24中，以提醒后台监控人员，或者处理器14亦可控制传输装置16直接将第二级警示信号传递至车上的车用主机22中，以直接提醒驾驶者专心开车；但若头部未产生偏移则表示驾驶行为正常，同时处理器14可产生一驾驶行为正常信号，并通过传输装置16将驾驶行为正常信号传递至远程服务器24中，以告知后台监控人员目前驾驶行为正常。

然而如何判断头部是否偏摆为通过一头部偏摆算法进行判断，如图3以及图4所示，以对头部偏摆算法进行说明，如图4所示，在判断头部偏摆时必须先预设区域为合理人脸区域，并视合理人脸区域为正视人脸区域，且正视人脸区域的鼻子坐标会座落在画面中间的位置。接下来请参步骤S22，处理器14对当下用户影像中的驾驶者的鼻子侦测，以侦测用户影像中驾驶者的鼻子。接着进入步骤S24，取得鼻子的位置坐标，约为X轴50％处，经估算结果，其X轴坐标值约为140。接着进入步骤S26，比较鼻子的位置坐标与一合理人脸区域后，取得驾驶者的头摆角度，由于驾驶者头部些微偏摆-15～-30度时，鼻子的位置会偏移到画面X轴的35％处，故鼻子将出现在X坐标值100～130之间。反之，若鼻子侦测的X轴结果落在100～130之间，可反推驾驶者头摆角度介于-30～-15度之间，因此可通过鼻子偏移的方式判断出驾驶者头摆角度。最后进入步骤S28，当头摆角度高于一预设阀值时，如当预设阀值高于15度表示头部产生偏摆，除此之外还可增设另一严重偏摆预设阀值，当头摆角度高30度，超过严重偏摆预设阀值时属严重偏摆。

除了上述方法实施例之外，如图5所示，本发明在判断手臂影像不符合至少一手臂样本影像表示驾驶行为可能异常后，处理器14可不需判断驾驶行为异常是否持续产生一预设时间。详细来说，如图5所示，其中步骤S30-步骤S34与步骤S10-步骤S14相同故不重复叙述，不同的地方在于，当判断手臂影像不符合至少一手臂样本影像之后，直接进入步骤S36产生第一级警示信号，不需如上述实施例步骤S16相同，必须再进行驾驶行为异常是否持续产生一预设时间的判断，本实施例可直接产生第一级警示信号后通过传输装置16将第一级警示信号传递至远程服务器24中，使远程服务器24储存第一级警示信号并告知后台监控人员，以供监控人员作为监控的判断。接下来步骤S38-步骤S40皆与步骤S19-步骤S20相同，故不重复叙述。

综上所述，由于多个手臂样本影像为驾驶者双手握住方向盘的影像，因此若手臂影像没有对应手臂样本影像时，表示驾驶者可能手臂离开方向盘，离开方向盘的原因可能为拿手机、香烟等，因此当驾驶者手部离开方向盘时，多半为不专心驾车的前端动作，因此本发明能有效侦测驾驶者产生异常行为的前端动作，以在驾驶者可能有不专心行为现象发生之前提醒驾驶者注意，能有效提高行车安全，且将驾驶者目前行为传递至远程服务器，供后台管理人员进行监控，可作为商用车队驾驶者绩效管理之用，对行车安全有明显的帮助。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故即凡依本发明权利要求所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的保护范围内。