[发明专利]一种自由角度下的安全驾驶预警方法

权利要求书

1.一种自由角度下的安全驾驶预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

图像采集设备安装于司机视线区域范围内的任意位置；

以鼻下点为原点，人脸姿态向量的面部法向量、面部向上向量与面部右切向量分别为Z_c轴、Y_c轴、X_c轴或Z轴、Y轴、X轴，分别创建人脸正对图像采集设备时与人脸正对车辆正前方时，设备视角下的人脸三维坐标系⊥O_cX_cY_cZ_c与正前方视角下的人脸三维坐标系⊥OXYZ；

初始化，语音提示司机双眼保持水平，视线平视车辆正前方，在语音发出t秒后，开始检测人脸姿态向量；记录当前m帧图像中每帧图像中人脸姿态在设备视角下的人脸三维坐标系⊥O_cX_cY_cZ_c中的人脸姿态向量，并根据人脸姿态向量计算当前m帧图像的人脸姿态平均向量的单位向量，包括面部平均法向量的单位向量n^F、面部平均向上向量的单位向量u^F与面部平均右切向量的单位向量t^F；其中，通过基于面部特征点的单幅图像人脸姿态估计方法，获取人脸偏转角并建立人脸姿态矩阵，通过人脸姿态矩阵获取人脸姿态向量，再根据人脸姿态向量计算人脸姿态单位向量；人脸姿态矩阵如下：

其中，R_x，R_y，R_z分别为人脸绕三个坐标轴的旋转矩阵：

α′表示绕X_c轴或X轴的人脸偏转角，β′表示绕Y_c轴或Y轴的人脸偏转角，γ′分别表示绕Z_c轴或Z轴的人脸偏转角；N＝[n_x,n_y,n_z]^T为面部法向量，U＝[u_x,u_y,u_z]^T为面部向上向量，T＝[t_x,t_y,t_z]^T为面部向右切向量；

根据设备视角下的人脸三维坐标系⊥O_cX_cY_cZ_c中的人脸姿态平均单位向量与正前方视角下的人脸三维坐标系⊥OXYZ的人脸姿态单位向量，计算两个视角下的人脸三维坐标系之间的变换矩阵R；

在设备视角下的人脸三维坐标系⊥O_cX_cY_cZ_c中，语音提示司机注视不同安全边界并采集注视不同安全边界时的m帧图像中人脸姿态的面部法向量，计算注视每个安全边界时的面部平均法向量的单位向量；

利用所述变换矩阵将所述注视每个安全边界时的面部平均法向量的单位向量转换到正前方视角下的人脸三维坐标系⊥OXYZ中，得到正前方视角下的注视每个安全边界时的面部平均法向量的单位向量；

根据所述正前方视角下的注视每个安全边界时的面部平均法向量的单位向量，计算注视每个安全边界时的俯仰角与偏航角；

根据所述注视每个安全边界时的俯仰角与偏航角确定视线安全角度范围；

采集行驶过程中设备视角下的人脸三维坐标系⊥O_cX_cY_cZ_c中的实时面部单位法向量，并通过变换矩阵R转换为正前方视角下的人脸三维坐标系⊥OXYZ中的实时面部单位法向量，根据正前方视角下的人脸三维坐标系⊥OXYZ中的实时面部单位法向量计算实时俯仰角α与实时偏航角β；

判断实时俯仰角与实时偏航角是否落在视线安全角度范围内；若是，则表明视线落在安全角度范围内；若否，则表明视线超过了安全角度范围，发出告警。