[发明专利]一种基于驾驶员监测与识别的座舱协同控制系统和方法

权利要求书

1.一种基于驾驶员监测与识别的座舱协同控制系统，其特征在于：所述系统包括座舱控制器、座椅、后视镜、车载摄像头和车载传感器；

座舱控制器包括：

激活模块，在接收到激活信号时启动车载摄像头和车载状态传感器；

驾驶员识别模块，根据车载摄像头获取当前驾驶员的身份信息；

信息获取模块，根据车载摄像头获取当前驾驶员的视频图像，并根据车载传感器获取车辆状态信息；

座椅调节模块，处理当前驾驶员的视频图像生成座椅控制信号，调节驾驶员的座椅；

后视镜调节模块，获取座椅调节模块调整完成后的视频图像，并生成后视镜调节信号调节后视镜；

信息存储模块，将当前驾驶员在正常行驶状态下的座椅控制信号、后视镜控制信号、身份信息和车辆状态信息组成四元组进行存储；

身份判断模块，根据驾驶员识别模块的身份信息，判断信息存储模块是否有该身份信息对应的调节数据，若是，则直接调节座椅和后视镜，若不是，则启动座椅调节模块和后视镜调节模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于驾驶员监测与识别的座舱协同控制系统，其特征在于：所述座椅调节模块采用多级管道流的尺寸检测算法获取当前驾驶员的身体尺寸信息；实现调节座椅的过程包括：

S101.对车载摄像头获取的视频图像进行人体识别，得到驾驶员图像；

S102.以获取到的较低固定分辨率的驾驶员视频帧作为预训练好的姿势估计模型的输入，得到上半身人体骨骼关键点坐标；

S103.根据上半身人体骨骼关键点坐标定位推导出头部感兴趣区域(ROI)，并采用重新裁剪模型来提取驾驶员头部图像；

S104.将全分辨率输入帧裁剪到的头部感兴趣区域，应用于人脸坐标模型来估计其相应的特征；将所有坐标与姿势模型的坐标合并，以生成完整的新关键点坐标图像；

S105.根据新关键点图像中的上半身整体关键节点坐标转换为世界坐标系中位置坐标,对驾驶员身体尺寸进行测量估算，得到身体尺寸信息；

S106.根据身体尺寸信息得到座椅调节数据，通过座椅调节数据生成座椅控制信号调节座椅。

3.根据权利要求2所述的一种基于驾驶员监测与识别的座舱协同控制系统，其特征在于：将所述上半身整体关键节点坐标转换为世界坐标系中坐标，根据转换后的坐标计算得到身体尺寸信息，坐标转换关系表示为：

其中，R为3×3的旋转矩阵，t为3×1的平移矢量，0为(0，0，0)，(x_c,y_c,z_c,1)为相机坐标系的齐次坐标，(x_w,y_w,z_w,1)为世界坐标系的齐次坐标；得到世界坐标系内所需关键点坐标后，计算身体尺寸信息，并根据人体工学估算腿长。

4.根据权利要求3所述的一种基于驾驶员监测与识别的座舱协同控制系统，其特征在于：所述身体尺寸信息包括驾驶员的腿长数据、臂长数据和上身长数据；座椅调节数据包括座椅与踏板间距离所对应的前后调节数据与腿长相关、座椅与方向盘间距离所对应的靠背调节数据与臂长相关，和座椅高度所对应的上下调节数据上身长相关。

5.根据权利要求4所述的一种基于驾驶员监测与识别的座舱协同控制系统，其特征在于：所述后视镜调节的前提是座椅位置固定且驾驶员姿态正确；后视镜调节模块根据所设计的视角定位检测算法得到驾驶员的视线坐标信息，根据视线坐标信息与后视镜空间位置生成后视镜控制信号调节后视镜的过程为：

S201.获取座椅调节完成后的视频图像，对输入的每一帧视频先进行人脸检测，确定驾驶员处于正确的驾驶位置，确定其脸部的位置；

S202.采用人脸坐标模型分析视频帧图像，得到人脸关键点，进行PNP求解，得到头部偏转角，这样的偏转由头部与摄像头位置决定；

S203.根据每一帧视频图像的头部偏转角，获取一帧驾驶员正面居中的静态图像；

S204.使用重新裁剪模型分离出原始图像中的眼睛区域，以用于虹膜地标模型，得到视线坐标信息，并结合后视镜空间位置生成后视镜调节信号。