专利名称：用于判断驾驶员注意力的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于判断在行驶中的汽车的驾驶员注意力的方法和装置。
背景技术：
在大量公开文献中已知监控汽车驾驶员的驾驶行为以判断其驾驶质量的装置和方法，这些装置和方法根据该判断来评估驾驶员的注意力水平，并且在必要时生成警告。从WO 2006/108372A1中已知了ー种驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统应用了ー种光学的车行道监控系统，以便确定汽车与有车行驶的行车道的侧向车道界线之间的间距。视行车道宽度而定选择与速度有关的、不同的间距极限值，并且当确定了汽车低于相应 有效的间距极限值时，生成警告信号，从而对汽车将要脱离行车道提出警告。这个已知系统的缺点在于没有注意到必须避免汽车在两个方向上(向左且向右)脱离行车道。一般情况下，汽车比行驶在其上的行车道窄，并且行车道的宽度和汽车宽度之差是这样的数值，即汽车在行车道上的横向位置能够按照此数值最大化地发生改变，而不会脱离行车道。这个差在下文中也被称作客观横向机动性。汽车越宽，客观横向机动性越小。如果使用已知方法来监控汽车与行车道两侧之间的间距，那么由此确定了汽车的主观横向机动性，也就是ー范围，汽车在行车道的横向上的位置可以在该范围内发生改变，而无需操作辅助系统。这种主观横向机动性比客观横向机动性要小分别针对行车道的左侧和右侧所确定的极限值。这些间距极限值赋予小型车辆可舒适操作的主观横向机动性，但对于宽型车辆允许的主观横向机动性却较小，就算驾驶员注意力高度集中也不能避免辅助系统响应或作用，甚至导致主观横向机动性完全消失。由于极限值的速度相关性，在传统系统中尤其会出现这样的情況，即在宽型车辆的行驶速度较低时，还可以无需触发辅助系统的响应来驾驶，反之在行驶速度提高时，主观横向机动性则变为零，而且在辅助系统不响应作用时不再能驾驶。相反地当适于宽型车辆的系统用在窄型车辆中时，该系统允许驾驶员很大的横向机动性，从而要很迟也许可能太迟地识别到驾驶员注意力的下降。因此为了能将传统的驾驶员辅助系统应用于宽度不同的汽车中，毎次都需要对与速度有关的间距极限值进行成本较高的调整。
发明内容
本发明的技术问题在于提供一种用于判断驾驶员注意力的方法或者驾驶员辅助系统，所述方法或者辅助系统可以不用调整或只需进行成本最小化的调整就能应用在宽度不同的汽车上。上述技术问题一方面通过ー种方法来解决，所述方法具有以下步骤a)測量所述汽车与车道的其中一个所述车道界线之间的间距；b)算出所述汽车在所述行车道上的客观横向机动性；c)根据所述客观横向机动性来确定所述汽车与所述其中一个车道界线之间的间距的额定区间；以及
d)当所述汽车与所述其中一个车道界线之间的间距偏离所述额定区间时，调整就判断驾驶员注意力而言有代表性的參数。所述额定区间的宽度优选是所述客观横向机动性的与所述汽车速度有关的一部分，亦即视汽车速度所确定的所述客观横向机动性的一部分或百分数。视用于測量间距的装置的配置情况而定，适当的是所述步骤b)包含測量所述汽车与另一个所述车道界线之间的间距以及根据所测量的所述间距之和来确定所述客观横向机动性，或者直接測量所述两个车道界线之间的间距以及根据所测量的所述间距和所述汽车宽度之间的差来确定所述客观横向机动性。在第一种情况下，本方法不需要毎次都做调整就可应用于宽度不同的汽车中，在后一种情况中，所述宽度是唯一也许必须改变的參数，从而使所述方法配合于给出的汽车类型做出调整。算出客观横向机动性的所述步骤b)应该周期性地重复，以便能够识别出有车行驶的行车道的宽度变化。如果在此检测到客观横向机动性发生改变，适当的是，暂时终止实施步骤d)，以便尤其是单侧行车道变窄之后给驾驶员提供将其汽车在行车道上正确定向的·机会。根据本发明，确定不低干与行车道界线的间距的判据并不是行车道的宽度，而是客观横向机动性，由此自动实现了对不同汽车类型的不同的可能宽度加以注意。上述參数优选为计数值，它与标准值的偏离在步骤d)中相应増大。当该偏差超过极限值吋，按照适当方式生成警告。这就产生了这样的可能性，即忽略在其中所述汽车与所述车道界线之间的间距偏离所述额定区间的单独事件，而仅当这类事件频繁出现时，才生成警告信号。一方面，例如在换车道或拐弯时出现的这种有意偏离额定区间，通常不会导致触发警告信号，另ー方面，该措施允许如此严格地确定额定区间，从而假如驾驶员的注意力确实变差并且必须生成警告信号，则该警告信号可以在与车行道车道界线有很大的间距的时候就已经出现，这样驾驶员就有足够的时间来纠正驾驶行为。即使在驾驶员集中注意力时有时也会出现偏离额定区间的情形，例如需要避让其它交通工具。为了不会在长时间驾驶之后因这类事件的累计导致触发警告信号，相宜地减小计数值与标准值的偏差，只要从上次减小偏差或者从其上次増大偏差开始经过了预定的时间间隔。此外，所述技术问题还通过ー种驾驶员辅助系统来解决，所述驾驶员辅助系统具有a)用于测量所述汽车与行车道的至少其中ー个车道界线之间的间距的装置；b)用于算出所述汽车在所述行车道上的客观横向机动性的装置；c)用于根据所述客观横向机动性来确定所述汽车与所述其中ー个车道界线之间的间距的额定区间的装置；以及d)用于当所述汽车与所述其中一个车道界线之间的间距偏离所述额定区间时，调整就判断驾驶员注意力而言有代表性的參数的装置。用于测量间距的所述装置包括至少ー个照相机和图像处理系统。视在汽车上的位置和定向而定，所述照相机可以相应检测唯一一个或者两个行车道车道界线。用于算出客观横向机动性的所述装置、用于确定所述额定区间的所述装置以及用于调整所述參数的所述装置相宜地在汽车车载计算机上实施或实现。
因此，另ー发明主题是具有程序编码装置的计算机程序产品，所述程序编码装置使计算机能够执行上述方法。
通过结合附图对实施例的以下说明得到本发明的其它特征和优点。图中图I是本发明方法的一个应用情况的示意性视图；以及
图2以流程图示出在汽车车载计算机中实施的方法，用于根据所述方法的第一实施方式判断驾驶员注意力。
具体实施例方式图I示出汽车I的示意性俯视图，该汽车I在街道2上行驶。街道2的两条行车道3、4分别通过实线的外部车道界线5和不连续的中间分界线6标出。汽车I具有两个横向于行驶方向定向的照相机7用于检测与汽车I的行车道3相邻的车道界线5和中间分界线6。也可以想到的是，在汽车上居中安置唯一一个照相机并且使其大致沿行驶方向定向，以便在该照相机的唯一的图像中再现车道界线5和中间分界线6。将汽车的车载计算机8程序化，以便在照相机7的图像中按照已知的模式识别方法来识别车道3的中间分界线6或者车道界线5。结合照相机7相对于行车道纵向的已知的定向以及所检测的车道界线5或者中间分界线6在所提供的图像中的位置，车载计算机8计算汽车I的左侧和中间分界线6之间的间距dl或者汽车的右侧和车道界线5之间的间距dr。两个间距之和相当于汽车的客观横向机动性，也就是ー范围，汽车横向于行车道3的纵向位置可以在该范围内变化，而不会越过行车道3的车道界线5、6。车载计算机8的工作方式将在下文中结合图2的流程图作详细说明。在步骤SI中，开始行驶时，将内部的计数器c设为标准值，在图示情况下为零。在步骤S2至S4中，测量汽车相对于中间分界线6和车道界线5的间距dl和dr，并且算出客观横向机动性LB等于间距dl、dr之和。假如这两个测量之一井没有提供可用的dl或dr的结果，例如，这是因为在左侧的照相机7所分析的图像中没有包含在车道上有时中断的中间分界线6的线条，或者包含的线条长度不够；因为车道界线5突然中断，或者由于污物而不能被识别，那么至少在预定的时间间隔期间或者在预定的路段中采用在该方法的前次迭代中所获得的dl或dr測量值。假如在预定的时间间隔或预定的路段之后还不能确定间距dl、dr，则终止该方法并且用随后详细说明的方法来替代。假如代替两个朝向侧面定向的照相机7而设置唯一一个照相机用于在相应同一图像上检测中间分界线6和车道界线5，那么在计算技术方面可能比较简単，由该照相机所提供的一个图像相应只计算其中一个间距dl、dr以及行车道3的宽度，亦即中间分界线6和车道界线5的间距，而通过从该行车道宽度中减去汽车I的已知宽度即可算出客观横向机动性。在步骤S5中确定汽车的速度V。在步骤S6中，计算汽车I与行车道3的边缘应该维持的最小间距dmin,即客观横向机动性LB与速度v的函数f (v)的乘积。函数f (v)是速度V的单调上升的函数，它的值总是小于1/2，并且优选小于1/4。步骤S7将所测量的间距dl和dmin相比较。当dl不大于dmin时,也就是说当汽车I与中间分界线6的间距dl小于dmin时，本方法分出至步骤S9，在步骤S9中计数器c増量。在另外的情况下，本方法继续至步骤S8,在步骤S8也对dr执行相应的比较。当dr不大于dmin时,本方法在此也分出至步骤S9。在步骤S9之后是步骤S10，在步骤SlO中检查计数器c是否达到允许的最大值cmax或者未达到。如果达到允许的最大值，则本方法在步骤Sll结束，在步骤Sll中产生视觉、听觉或触觉警告信号，从而提请驾驶员注意到他的注意力不够，并且促使他休息一会。假如未达到最大值cmax，本方法分出至步骤S12，在该步骤中启动计时器，随后返回至步骤S2，由此开始本方法的又一次迭代。在第二次执行以及随后每次执行步骤S4时，将客观横向机动性LB的在此获得的值与在先前迭代所获得的值相比较。假如两个值之间存在明显的偏差，也就说假如它们之间的差超过了 dmin的ー预定部分，则指出行车道3的宽度发生变化，需要驾驶员机动驾驶，以使汽车重新以期望的方式在行车道3上定向。在这种情况下，本方法的实施中断几秒钟，之后再次开始步骤S2。假如在步骤S8中确定，间距dr大于dmin，也就是汽车正确地在行车道3上定向，则该方法进入步骤S13，在步骤S 13中检查，在步骤S12中开始运行的计时器是否停止。如果没有停止，则本方法直接返回至步骤S2。如果已停止并且计数器c不为零吋，则该计数器在步骤S14中減量，随后重新启动计时器(S12)，之后本方法返回至步骤S2。如果两个间距dl、dr都大于dmin，也就是说这两个间距之ー处于额定区间[dmin，DL-dmin]中。只要不偏离该额定区间，计数器c就保持为零。如果经常偏离该额定区间，则计数器c随着时间的推移而升高超过cmax，并且触发警告信号。如果间距dl或者dr只是偶然偏离额定区间，则计数器c随着时间的推移再次返回至零，并且在长时间行驶中也不会生成警告信号。考虑到驾驶员的专注カ随着时间的推移肯定会下降，并且在长时间行驶后原则上要指出需要休息，也可以取消计数器c的減量，或者使计时器的运行时间(在计时运行时间结束后，计数器c減量)随着行驶时间増加，以便提高在长时间行驶后生成警告的可能性。在上述情况下，超过更长的时间间隔对于两个间距测量值dl、dr的測量不用都进行，车载计算机8只根据汽车速度来确定dmin，并且该车载计算机仅执行比较步骤S7和S8中存在当前间距测量值dl或dr的那个比较步骤。此外计数器c的増量或者減量可以在涉及步骤S9至S14的上述情况下发生。附图标记列表I 汽车2 街道3行车道4行车道5车道界线6中间分界线7照相机 8车载计算机
权利要求
1.一种用于判断在两侧设有车道界线(5、6)的行车道(3)上行驶的汽车(I)的驾驶员注意力的方法，所述方法具有以下步骤 a)測量(S3)所述汽车(I)与其中ー个所述车道界线(5)之间的间距(dr)； b)算出(S2、S4)所述汽车(I)在所述行车道(3)上的客观横向机动性(LB)； c)根据所述客观横向机动性(LB)来确定(S5、S6)所述汽车(I)与所述其中一个车道界线(5)之间的间距(dr)的额定区间； d)当所述汽车(I)与所述其中ー个车道界线(6)之间的间距(dr)偏离所述额定区间时，调整(S9)就判断驾驶员注意力而言有代表性的參数(C)。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述额定区间的宽度(LB*(l-f(v)))是所述客观横向机动性(LB)的与所述汽车(I)速度(V)有关的一部分。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)包含測量(S2)所述汽车(I)与另ー个所述车道界线(6)之间的间距(dl)以及根据所测量的所述间距(dl、dr)之和来确定(S4)所述客观横向机动性(LB)。
4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)包含測量所述两个车道界线(5、6)之间的间距以及根据所测量的所述间距和所述汽车宽度之间的差来确定所述客观横向机动性。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在干，周期性重复所述步骤b)，假如在此检测到所述客观横向机动性(LB)发生改变，则停止实施所述步骤d)。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述參数(c)是计数值，所述步骤d)包含增大所述计数值(C)与标准值的偏差，并且当所述偏差超过极限值时生成警告(Sll)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，实施步骤e)来减小(S14)所述计数值(c)与所述标准值的偏差，只要从上次实施所述步骤d)或步骤e)开始经过了预定的时间间隔。
8.ー种驾驶员辅助系统，其用于判断在两侧设有车道界线的行车道(3)上行驶的汽车(I)的驾驶员注意力，所述驾驶员辅助系统具有 a)用于测量所述汽车与至少其中ー个所述车道界线(5)之间的间距(dr)的装置(7)； b)用于算出所述汽车⑴在所述行车道(3)上的客观横向机动性(LB)的装置⑶； c)用于根据所述客观横向机动性来确定所述汽车(I)与所述其中ー个车道界线(6)之间的间距(dr)的额定区间的装置； d)用于当所述汽车(I)与所述其中一个车道界线之间的间距偏离所述额定区间时，调整就判断驾驶员注意力而言有代表性的參数(c)的装置。
9.根据权利要求8所述的驾驶员辅助系统，其特征在于，用于测量间距的所述装置包括至少ー个照相机(8)和图像处理系统。
10.根据权利要求8或9所述的驾驶员辅助系统，其特征在干，将用于算出客观横向机动性的所述装置、用于确定所述额定区间的所述装置以及用于调整所述參数(C)的所述装置在汽车车载计算机(8)上实施。
11.ー种具有程序编码装置的计算机程序产品，所述程序编码装置使计算机能够执行根据权利要求I至7之一所述的方法。
全文摘要
本发明涉及通过以下方法对在两侧设有车道界线(5、6)的行车道(3)上行驶的汽车(1)的驾驶员注意力进行判断a)测量(S3)所述汽车(1)与其中一个所述车道界线(5)之间的间距(dr)；b)算出(S2、S4)所述汽车(1)在所述行车道(3)上的客观横向机动性(LB)；c)根据所述客观横向机动性(LB)来确定(S5、S6)所述汽车(1)与所述其中一个车道界线(5)之间的间距(dr)的额定区间；d)当所述汽车(1)与所述其中一个车道界线(5)之间的间距(dr)偏离所述额定区间时，调整(S9)就判断驾驶员注意力而言有代表性的参数(c)。
文档编号B60R16/02GK102658800SQ20111044533
公开日2012年9月12日 申请日期2011年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者M·希巴恩, R·拉思马克, T·施拉姆 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司