[发明专利]一种防止驾驶员单手操作方向盘的预警系统及检测方法

权利要求书

1.一种防止驾驶员单手操纵方向盘的预警系统，包括发动机启动状态检测装置(10)、方向盘状态检测模块以及通讯报警装置(11)，其特征是：还包括车辆运行状态检测装置(8)、方向盘转角检测模块、图像检测及处理模块及换挡杆检测模块；

所述发动机启动状态检测装置(10)与点火开关连接；

所述车辆运行状态检测装置(8)为设置在油门踏板下部的脚踏开关；

所述方向盘状态检测模块包括六个红外线检测装置(1)，且每个红外线检测装置(1)均包括一个LED红外发射管(12)和方向盘红外线接收装置(30)，所述LED红外发射管(12)安装在方向盘保护套(18)的下表面，所述方向盘红外线接收装置(30)为光敏电阻器(23)，且LED红外发射管(12)与方向盘红外线接收装置(30)之间的距离为10cm～15cm；

所述方向盘转角检测模块包括方向盘转角检测装置(9)、红色标记点Ⅰ(19)、绿色标记点(20)、红色标记点Ⅱ(21)、摄像机(31)以及MATLAB图像分析模块(32)，所述红色标记点Ⅰ(19)和绿色标记点(20)均为直径为10mm的正圆形，且红色标记点Ⅰ(19)和绿色标记点(20)之间的距离为50mm～100mm；

所述换挡杆检测模块包括换档杆检测装置(7)、换档杆红外线接收装置(27)以及换档杆LED红外发射管(29)；所述换档杆红外线接收装置(27)为六个红外光敏电阻器(23)，所述换挡杆LED红外发射管(29)安装在与该车辆的换挡杆保护套(28)内；

所述通讯报警装置(11)与车辆的前照灯和后尾灯的开关连接，同时与车辆内部的音箱设备连接。

2.根据权利要求1所述的一种防止驾驶员单手操纵方向盘的预警系统，其特征是：所述方向盘保护套(18)的圆周方向上设置有一圈标记线，且标记线的颜色与方向盘的颜色不同。

3.根据权利要求1所述的一种防止驾驶员单手操纵方向盘的预警系统，其特征是：所述六个红外线检测装置(1)，其中三个为串联，组成串联电路Ⅰ，另外三个为串联，且与换档杆检测装置(7)串联，组成串联电路Ⅱ，串联电路Ⅰ与串联电路Ⅱ并联。

4.一种防止驾驶员单手操纵方向盘的预警系统检测方法，其特征是：包括以下步骤，

步骤一、车辆状态判别

检测发动机启动状态检测装置(10)的运行状态，发动机启动状态检测装置(10)未运行，判定车辆未起动；发动机启动状态检测装置(10)运行，检测车辆运行状态检测装置(8)，车辆运行状态检测装置(8)未运行，判定车辆未起动；车辆运行状态检测装置(8)运行，判定车辆为起动状态，进行方向盘状态判定；

步骤二、方向盘状态数据采集，步骤如下：

一、摄像机(31)连续拍摄带有红色标记点(19)和绿色标记点(20)方向盘图像三张，每张图像的拍摄间隔为Ts，将拍摄后的图片输入MATLAB图像分析模块(32)进行图像识别；

二、对拍摄的图像进行图像模板预处理，获得左上角坐标[X_l,Y_l]和右下角坐标[X_r,Y_r]进行矩形剪裁，对剪裁后的图像进行高斯滤波，得到图像ⅠP_t1、图像ⅡP_t2以及图像ⅢP_t3；

三、进行三元色R、G、B分量提取，提取矩形剪裁区域图像ⅠP_t1、图像ⅡP_t2以及图像ⅢP_t3的R、G、B分量矩阵分别为[M_t1,N_t1]、[M_t2,N_t2]、[M_t3,N_t3]，计算三张图像中所有满足(R-G)＞diff_R&(R-B)＞diff_R的红色像素点ⅠN_t1、红色像素点ⅡN_t2以及红色像素点ⅢN_t3；

四、进行方向盘状态判定，当拍摄到的三张图像的矩形区域内红色像素点个数均满足时，其中N_R为像素点个数，N_ti中i的取值范围为i＝1、2、3，即N_t1、N_t2、N_t3分别代表图像Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中红色像素点的个数；判定方向盘转角处于自由行程范围内，进行下一步操作；当拍摄到的照片中至少有一张矩形区域内红色像素点个数时，此时判定车辆处于转弯状态，重复步骤二的操作；

步骤三、所述步骤二中方向盘状态检测模块检测到驾驶员左手离开方向盘时间超过5s，启动通讯报警装置(11)，自动开启车辆内部音箱设备并自动放音，音量设定为最大音量的70％；所述步骤二中方向盘状态检测模块检测到驾驶员左手离开方向盘并且持续时间超过10s，通讯报警装置(11)持续播放提示音，播放音量调整到最大音量，且车辆前照灯和后尾灯开启；

步骤四、所述步骤二中方向盘状态检测模块检测到驾驶员左手位于方向盘上，检测驾驶员右手的状态；方向盘状态检测模块检测到驾驶员右手在方向盘上，判定驾驶员为正常驾驶状态；

步骤五、所述步骤二中方向盘状态检测模块检测到驾驶员左手位于方向盘上，且右手离开方向盘，启动换挡杆检测装置(7)，检测到右手处于换挡操作时，此时判定驾驶员为正常驾驶状态；检测到右手未处于换挡操作且持续时间达到10s时，启动通讯报警装置(11)，自动开启音响设备并自动放音，音量设定为最大音量的70％；检测到驾驶员左手离方向盘并且持续时间超过20s，通讯报警装置(11)持续播放提示音，播放音量调整到最大音量，车辆前照灯、后尾灯开启。