專利名稱：基于機器視覺的安全帶佩帶識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車安全領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機器視覺識別安全帶佩戴狀態(tài)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著道路交通的高速發(fā)展和汽車保有量的急劇增加，使得汽車安全成為汽車生產(chǎn)商和消費者最為關(guān)注的問題之一。在交通事故中安全帶仍然是最主要的被動保護裝置之一，且被公認為是汽車內(nèi)最有效的被動保護措施。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)在分析美國死亡分析報告系統(tǒng)(FARS)和全國機動車抽樣防撞數(shù)據(jù)系統(tǒng)(CDS)基礎(chǔ)上，估計正確使用安全帶可以降低車輛前排乘員事故發(fā)生時45%死亡和60%的中重度損傷風(fēng)險。然 而，有調(diào)查顯示，出于各種原因，安全帶的佩戴率不容樂觀，乘員不佩戴安全帶或假佩戴安全帶的情況經(jīng)常發(fā)生。因此，開發(fā)安全帶提示系統(tǒng)以及研究相應(yīng)的安全帶識別方法，對保護乘員，減少事故死亡率具有重大的意義。目前，國內(nèi)外安全帶提醒系統(tǒng)主要通過卡扣式的檢測方法，例如美國專利US6239695B1以示例的方式敘述了一種安全帶報警系統(tǒng)，只有當安全帶扣插入安全帶卡座鎖定后才會自動確認駕駛員已經(jīng)系好安全帶，但是在安全帶使用過程中仍然存在逃避安全帶報警系統(tǒng)的假佩戴行為的發(fā)生，比如直接坐在已經(jīng)系好安全帶的座椅上或者購買單獨卡口將其插入卡槽；專利CN20150138IU和專利CN201895647U對上述問題進行了改進，可以解決上述問題，但存在對安全帶進行改造問題，工程上實現(xiàn)難度較大；專利CN1822971A提出了采用CCD攝像機獲取乘員狀態(tài)圖像，并在安全帶上涂上標記點的方式判斷乘員是否佩戴安全帶，但是當乘員坐在已經(jīng)系好安全帶的座椅上，或為了逃避該方法的檢測，將肩帶掛在胸前，該方法對乘員的假佩戴就無效果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述報警裝置存在的不足，提供一種基于機器視覺的安全帶佩帶識別裝置，對乘員的安全帶佩戴狀態(tài)進行識別，防止乘員出現(xiàn)不佩戴安全帶或假佩戴安全帶情況的發(fā)生。本實用新型基于機器視覺的安全帶佩帶識別裝置采用的技術(shù)方案是由DSP處理器、光線傳感器、光線補償燈、CCD攝像機和聲光報警器組成，DSP處理器以不同的端口分別連接光線傳感器、光線補償燈、CXD攝像機和聲光報警器，CXD攝像機和DSP處理器之間串接圖像采集卡；所述光線傳感器對車廂的光線環(huán)境進行檢測；所述光線補償燈布置在乘員的前上方，對車廂內(nèi)的光線環(huán)境進行補償；所述CCD攝像機固定于車廂內(nèi)部，采集安全帶的信息，通過圖像采集卡將圖像輸送到DSP處理器。本實用新型同現(xiàn)有的傳感器式檢測方式相比，不僅能識別出乘員是否佩戴安全帶，同時，還能判斷出安全帶佩戴的狀態(tài)。如果分別將疲勞檢測算法和乘員體貌特征算法讀A DSP處理器，還可以分別用于對乘員的疲勞狀態(tài)進行檢測和開發(fā)更加智能的安全氣囊。
圖I是本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是識別乘員佩戴安全帶的流程圖；附圖中標記分述如下1. DSP處理器；2.光線傳感器；3.光線補償燈；4. CXD攝像機；5.圖像采集卡；6.聲光報警器；7.安全帶；8.乘員；9.肩帶；10.腰帶；11.座椅。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達到預(yù)定目標所采取的技術(shù)措施，
以下結(jié)合附圖及實施方式詳細說明如下。圖I所示，本實用新型裝置主要由DSP處理器I、光線傳感器2、光線補償燈3、CXD 攝像機4、聲光報警器6組成。DSP處理器I以不同的端口分別連接光線傳感器2、光線補償燈3、CXD攝像機4和聲光報警器6，CXD攝像機4和DSP處理器I之間串接圖像采集卡5。DSP處理器I是整個裝置的核心，主要有以下功能用于收集來自CXD攝像機I采集的乘員圖像，對其進行處理，并判斷是否有安全帶7存在以及安全帶7的佩戴類型，提取安全帶7的特征點坐標,通過安全帶7的特征點坐標的個數(shù)判斷乘員8的安全帶佩戴狀態(tài)。上述功能的實現(xiàn)，是通過預(yù)先讀入DSP處理器I中的算法完成的。在CXD攝像機4采集乘員8的圖像前，DSP處理器I會通過光線傳感器2對車廂內(nèi)的光線環(huán)境進行判斷，決定是否調(diào)用光線補償燈3進行必要的補光，以保證CXD攝像機4采集到清晰的乘員圖像；DSP處理器I通過求得的安全帶7的特征點坐標的個數(shù)來判斷是否發(fā)出報警指令給聲光報警器6。光線傳感器2用于對車廂的光線環(huán)境進行檢測，光線傳感器2應(yīng)盡量布置在能反映乘員8的周圍光線環(huán)境的地方。當檢測到車廂內(nèi)光線不足時，光線補償燈3會點亮，以保證CCD攝像機能夠采集到光線較充足的乘員圖像。反之，光線補償燈3不點亮。光線補償燈3用于對車廂內(nèi)的光線環(huán)境進行補償，盡量布置在乘員8的前上方，為了節(jié)省成本，燈光補償燈3可以使用車燈閱讀燈代替。CXD攝像機4用于采集乘員8的圖像，并通過圖像采集卡5將圖像輸送到DSP處理器I。CXD攝像機4固定于車廂內(nèi)部，安裝位置必須保證能盡可能多的采集到安全帶7的信息，例如固定在前擋風(fēng)玻璃與車廂內(nèi)車頂相交處，斜向下拍攝。聲光報警器6可以采用光信號或者聲信號的方式輸出報警。安全帶7由肩帶9和腰帶10構(gòu)成。安全帶7的佩戴狀態(tài)是指乘員8使用安全帶的狀況，目前乘員8存在的不正確佩戴安全帶7的狀況主要包括一是未系安全帶7 ;二是將單獨的卡口插在卡槽中；三是直接坐在已經(jīng)系好安全帶7的座椅11上；四是坐在已經(jīng)系好安全帶7的座椅11上，并將肩帶9掛在胸前，以躲避安全帶報警裝置和交通警察的檢查。乘員8直接坐在已經(jīng)系好安全帶7的座椅11上，并將腰帶10掛在腰部的情況在現(xiàn)實中不會發(fā)生，但通過本發(fā)明依然可以對其進行識別，因此可以用于對后排中間乘員兩點式安全帶的檢測。圖2所示，為了達到通過機器視覺識別安全帶7的佩戴狀態(tài)的目的，本實用新型是通過以下方法實現(xiàn)的當車輛啟動后，固定于車廂內(nèi)部的CXD攝像機4采集乘員8的圖像。為保證CCD攝像機4采集到清晰的乘員圖像，由DSP處理器I控制光線傳感器2在CCD攝像機4開始采集前對車廂光線環(huán)境進行檢測，決定光線補償燈3在CCD攝像機4采集乘員圖像時是否點亮進行補光，當光線傳感器2檢測到車廂光線環(huán)境較弱時，DSP處理器I會發(fā)出指令給光線補償燈3使其點亮片刻，以照亮周圍的環(huán)境，在保證車廂具有足夠的光線環(huán)境下，安裝在車內(nèi)的CCD攝像機4采集到清晰的乘員的安全帶佩戴狀態(tài)的圖像，使該系統(tǒng)具有足夠的適應(yīng)性。CXD攝像機4采集的乘員圖像通過圖像采集卡5輸送到DSP處理器1，隨后，DSP處理器I對乘員圖像進行處理，包括預(yù)處理和后處理兩個過程。預(yù)處理過程又包括平滑去噪和彩色圖轉(zhuǎn)化為灰度圖兩個步驟；通過平滑去噪來抑制圖像上出現(xiàn)的噪聲，通過灰度圖轉(zhuǎn)化來降低圖像彩色信息，縮短后處理工作的時間，提高準確性。后處理過程包括圖像二值化和積分投影兩個步驟，提取安全帶7的特征點坐標；圖像二值化的目的在于保留有效信息，將安全帶7的圖像從乘員8的圖像中分離出來。二值化處理的關(guān)鍵問題是灰度閥值的選 取，考慮目前裝車的安全帶顏色有黑色和膚色兩種，并且顏色相對固定，因此可以預(yù)先針對圖像中安全帶7的顏色的灰度值確定閥值，通過二值化操作，乘員8的圖像轉(zhuǎn)化為黑白圖，圖中安全帶形狀以白色呈現(xiàn)，其余的均為黑色。因此，如果乘員8佩戴了安全帶7，那么安全帶7會以白色出現(xiàn)在二值化圖像中，如果沒有佩戴安全帶7，二值化后，圖像變?yōu)槿谏?。對二值化圖像進行灰度積分的目的在于求得安全帶7的特征點坐標，使DSP處理器I能夠通過特征點坐標識別乘員是否佩戴安全帶7，并且通過特征點坐標的個數(shù)判斷乘員8的安全帶佩戴狀態(tài)。安全帶7的特征點坐標是在DSP處理器I對乘員8的圖像進行處理得到圖像積分投影曲線以后，結(jié)合安全帶7特征的先驗知識，求出積分投影曲線與坐標軸交點的坐標以及積分投影曲線峰值點的坐標得到的。如果乘員8正確佩戴安全帶，那么DSP處理器I通過上述算法求得的特征點坐標個數(shù)為3 ;如果乘員佩戴的是腰帶(兩點式安全帶)，那么通過上述算法求得的特征點的個數(shù)為2 ;如果乘員8坐在已經(jīng)系好安全帶7的座椅上，但將肩帶掛在身上，以躲避安全帶報警裝置和交通警察的檢查，那么通過上述算法求得的特征點的個數(shù)為I ;如果乘員沒有佩戴安全帶7或坐在已經(jīng)系好安全帶7的座椅上，那么DSP處理器I通過上述算法求得的特征點坐標個數(shù)為O。經(jīng)過DSP處理器I處理后的圖像，不僅使安全帶7的特征會被提取出來，而且，其特征的積分投影曲線呈現(xiàn)一定形狀。隨后DSP處理器I會通過預(yù)先編入其中的算法求出積分投影曲線的特征點的坐標，即得到安全帶7的特征點坐標。當乘員8將安全帶7佩戴到位時，DSP處理器I可以求得安全帶7的三個特征點坐標；當乘員8未系安全帶7或直接坐在已經(jīng)系好安全帶7的座椅11上時，DSP處理器I求得安全帶特征點的個數(shù)為零；當乘員8僅僅將肩帶9跨在胸前時，DSP處理器I求得一個特征點坐標；因此,對于安全帶7的檢測，只有當乘員8將其佩戴到位時，才會求得三個特征點。DSP處理器I通過求得安全帶7的特征點坐標的個數(shù)判斷安全帶7是否佩戴到位，并向聲光報警器6發(fā)出相應(yīng)的指令。聲光報警器6根據(jù)DSP處理器I發(fā)出的指令決定是否報警以提醒乘員正確佩戴安全帶。如果求得的安全帶7的特征點個數(shù)小于三個，DSP處理器I會發(fā)出報警指令給聲光報警器6，提醒乘員8正確系好安全帶7，同時，CXD攝像機4會連續(xù)不斷的采集乘員8的圖像。當乘員8聽到報警信號并正確佩戴安全帶7以后，DSP處理器I會檢 測到三個特征點，隨后停止向聲光報警器6發(fā)出報警指令，聲光報警器6停止報警。否則，聲光報警器6會持續(xù)報警提醒乘員8系好安全帶7。
權(quán)利要求1.一種基于機器視覺的安全帶佩帶識別裝置，其特征是由DSP處理器、光線傳感器、光線補償燈、CXD攝像機和聲光報警器組成，DSP處理器以不同的端口分別連接光線傳感器、光線補償燈、CCD攝像機和聲光報警器，CCD攝像機和DSP處理器之間串接圖像采集卡；所述光線傳感器對車廂的光線環(huán)境進行檢測；所述光線補償燈布置在乘員的前上方，對車廂內(nèi)的光線環(huán)境進行補償；所述CCD攝像機固定于車廂內(nèi)部，采集安全帶的信息，通過圖像采集卡將圖像輸送到DSP處理器。
專利摘要本實用新型公開一種基于機器視覺的安全帶佩帶識別裝置，由DSP處理器、光線傳感器、光線補償燈、CCD攝像機和聲光報警器組成，DSP處理器以不同的端口分別連接光線傳感器、光線補償燈、CCD攝像機和聲光報警器，CCD攝像機和DSP處理器之間串接圖像采集卡；光線傳感器對車廂的光線環(huán)境進行檢測；所述光線補償燈布置在乘員的前上方，對車廂內(nèi)的光線環(huán)境進行補償；CCD攝像機固定于車廂內(nèi)部，采集安全帶的信息，通過圖像采集卡將圖像輸送到DSP處理器；不僅能識別出乘員是否佩戴安全帶，同時還能判斷出安全帶佩戴的狀態(tài)。
文檔編號B60R22/48GK202518219SQ20122002710
公開日2012年11月7日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者符凱, 胡滿江, 葛如海 申請人:江蘇大學(xué)