[发明专利]一种自由角度下的安全驾驶预警方法

说明书

本发明涉及安全驾驶预警技术领域，公开了一种自由角度下的安全驾驶预警方法，图像采集设备安装于司机视线区域范围内的任意位置，摄像头面向司机，然后根据设备的语音提示完成驾驶员看正前方以及左右后视镜时的面部朝向设置，以此初始化设备参数，确定视线安全角度范围；在以后的驾驶中，根据图像采集装置捕捉人脸姿态，基于人脸姿态向量检测，计算驾驶员视线的俯仰角与偏航角，以此判断驾驶员视线是否稳定落在某个视线区域。本发明解决了现有技术必须在司机正前方安装摄像头的技术问题，不受车辆结构和类型的限制，不受硬件限制，可以部署在手机或者各类嵌入式设备中，可快速有效地检测车辆行驶过程中司机的注视区域。

技术领域

本发明涉及安全驾驶预警技术领域。

背景技术

近些年，随着我国各类汽车数量的大幅增加，司机的安全驾驶日益受到重视。司机视觉偏离道路预警技术通过摄像头捕获的司机头部姿态判断其视觉是否保持在行驶方向中，当发现司机视觉偏离较大时及时给于提醒，从而有效防止事故发生。目前市场上使用这类技术的设备都是固定于驾驶位的正前方来捕捉司机头部姿态，因而往往受限于驾驶台的结构。安装在正前方的摄像头用支架要么夹在仪表盘的前罩上，很容易掉，要么贴在前方玻璃上，经常被日晒，容易老化，时间长了同样容易掉落，而且放在前方的设备容易遮挡驾驶员视线，这些都存在安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种自由角度下的安全驾驶预警方法，解决现有技术必须在司机正前方安装摄像头的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种自由角度下的安全驾驶预警方法，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；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；