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行驶中汽车的驾驶员的注意力的方法和装置。
背景技术：
用于监测汽车驾驶员的驾驶行为，以判断其质量并且根据该判断评估驾驶员的注意力水平以及必要时产生警报的装置和方法已由大量的公开文献公开。例如DE 10 2005 012 196A1描述了ー种方法，其中借助于安装在汽车中的摄像机拍摄汽车前方的行车道的图像，在该图像中确定行车道界线并估计汽车与行车道界线的距离。在此方面由此出发， 即，只要驾驶员没有在方向盘上睡着，大多数情况下都能防止汽车Z形运动并使Z形运动的程度接近于零。但如果驾驶员在驾驶期间睡着，则假定汽车按照Z形线运动，因此在这种情况下应当触发警报。这种已知技术的问题在于，诱发大量交通事故的驾驶员“微睡”经常是突然出现的，当它出现吋，驾驶员也不能再保持Z形路线，而是直接偏离行车道。在这种情况下并不发生唤醒驾驶员并可以使其修正转向运动的警报。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，进ー步发展用于判断驾驶员注意力的传统方法，以改进其实用性和可靠性。该技术问题通过这样ー种方法解決，该方法具有以下步骤a)检测汽车在行车道上横向于行驶方向的位置；b)确定所述汽车的位置波动的程度；c)如果在观察持续时间内，检测到在至少ー个第一显著时段内位置波动的程度低于低的第一极限值，并且检测到在第二显著时段内波动的程度超过高的第二极限值，则判断注意力不够。这种方法考虑到的实际情况是，在实际进入微睡之前，驾驶员尚能施加必要注意力以将汽车精确地保持在路线上的阶段与他仅能有限达到这一点的阶段相互交替。在后一阶段中，驾驶员的反应时间延长，因此在驾驶员反向转向之前，汽车沿行车道横向更明显地运动。如果仅基于靠近的程度判断注意力，那么相对行车道界线的、在低于其时触发警报的距离必须设定得非常低，以避免汽车的驾驶员和可能的乘客由于误警报而恼怒。但按照本发明，不是检测位置波动的纯程度，而是这些波动变化的图案，可以明显提高判断可靠性， 而且尤其可以敏感地调节超过其就可以确定高程度波动的极限值，以便即使在由此引发的位置波动尚没有大到足以让人担心偏离行车道的情况下，就可以识别驾驶员由于疲劳而减退的反应速度。波动的量度可以不同的方式規定。属于此的例如为在预先规定的时间间隔内经常低干与行车道界线预先规定的距离，或者可以对该距离相连续的最大值与最小值之间的差值进行评估。量度也可以对于与第一和第二极限值进行比较而不同地确定。
在按本发明的方法第一中设计方案的框架内，尤其对于与第一极限值进行比较而言，波动的量度是位置的方差(其中，在本发明中，数理统计意义上的方差与从中得出的数值，如标准偏差之间不进行区分)。尤其是对于与第二极限值进行比较而言，根据该方法的第二种设计方案，使用位置(d)与平均值的偏差的最大值。尤其是在上述第一种设计方案的框架内，可以预先规定观察持续时间；但其开始和结束优选在第二种设计方案中可以分别通过观察结果确定，正如下面还要详细介绍的那样。根据第一种设计方案，如果第一和/或第二时段的持续时间超过预先规定的第一或第二显著极限值，则该第一和/或第二时段被相宜地总是判断为显著的。根据第二种设计方案，时段，尤其是第二时段，始终在时段开始与偏差超过极限值的时间点之间的时间小于显著极限值的情况下被判断为显著的。上面提到的、可能导致观察持续时间结束的观察结果尤其是这样的实际情况，gp， 紧接着第一显著时段后的时间间隔不满足第二显著时段的标准。因为该方法设计用于检测进入微睡之前出现的注意力波动，而不是进入微睡本身，所以不一定要求在在显著时段内检测到唯一一次超过第二极限值就将注意力判断为不够。而是，在确定驾驶员的注意力不足之前必须检测到的第一显著时段的数量和/或第二显著时段的数量至少为2。这使得尤其可以将第二极限值设置得低，以便以高概率检测到严重的注意力波动，而同时不会由此导致大量不正确的判断。如果注意力被判断为不够，则应当向驾驶员发出警报，这种警报要么本身的作用仅在于重新产生注意力，要么可以促使驾驶员停车休息。为检测汽车的位置，优选随车携带至少一个拍摄行车道图像的摄像机。可以如下进行行车道横向上的位置确定，S卩，识别由至少一个摄像机提供的图像中的至少一个行车道界线，并根据所识别的行车道界线估计汽车与行车道界线的距离。这样识别的行车道界线可以直接用作检测汽车位置的基准。这种方法虽然有简单的优点，但并不能区分因为行车道变窄而导致汽车接近行车道界线与通过操控引起的接近，因此尤其是在进入狭窄行车道路段时存在增大的误判危险。因此根据一种优选的扩展方案，识别图像中的右行车道界线和左行车道界线。根据所识别的这些行车道界线可以测定行车道中心并将行车道中心用作检测汽车位置的基准。因为在驾驶员注意力集中时，在驶入狭窄的行车道路段时，汽车相对于行车道中心的位置比相对于行车道界线的位置更少地改变，所以在这里减小了误判的危险。如果根据所识别的行车道界线估计行车道宽度，则还存在的可能性是，根据行车道宽度确定第一和/或第二极限值，并因此考虑这种实际情况，即，在窄行车道上只能容忍较小的位置偏差并且注意力集中的驾驶员一般由此考虑这种实际情况，即，他在窄行车道上减速行驶，以便可以相应精确地控制位置。本发明的主题还涉及一种车载计算机，该车载计算机设置用于实施上述方法以及涉及一种计算机程序产品，具有使计算机能够执行上述方法的程序代码装置。
由以下根据附图对实施例的说明得出本发明的其它特征和优点。在附图中示出图I示出了按本发明的方法应用情形的示意图；图2举例示出了距离和方差的数值随时间变化的曲线；图3示出了在图I所示的汽车的车载计算机内实施的、按方法的第一种设计方案的、用于判断驾驶员注意力的方法的流程图；以及图4示出了在图I所示的汽车的车载计算机内实施的、按方法的第二种设计方案的、用于判断驾驶员注意力的方法的流程图。
具体实施例方式图I在示意的俯视图中示出了在道路2上行驶的汽车I。道路2的两个行车道3、 4分别通过外部的边界实线5和断续的中心线6标记。汽车I具有两个沿行驶方向倾斜向前定向的摄像机7，用于检测与汽车的行车道3相邻的分界线5和中心线6。也可以考虑在汽车的中间安装唯一一个摄像机，以便在该摄像机唯一的图像内既反映分界线5，也反映中心线6。汽车的车载计算机8是编程的，以便在摄像机7的图像内按照图形识别的已知方法识别行车道3的中心线6或分界线5。车载计算机8根据摄像机7相对于行车道纵向的已知定向和在所提供的图像内检测到的分界线5或中心线6的位置计算汽车与分界线5或中心线6的距离。相对于其计算距离的参考点可以是车身朝向相关行车道界线5或6的侧面、车身的纵向中心面或其它任意可固定在汽车I上的点。图像以预先规定的重复频率拍摄，这种频率取决于车载计算机8的处理能力并优选为多个Hz。因此根据图像以周期性的时间间隔获得汽车I在其行车道3横向上位置d的测量值。图I作为位置d示例性地示出汽车I的纵向中心面9与行车道3的中心线10之间的距离。位置d的测量值在车载计算机8内可以不同形式进行处理。一种可能性是，从由摄像机7提供的每对图像中得出两个位置数值，所述位置数值分别给出与左行车道界线， 也就是中心线6或右行车道界线、即分界线5的距离，以便彼此独立以后面还要详细介绍的方式评估这两个位置数值。这种方式的优点是，如果所行驶的道路没有分界线5或中心线 6或不能识别的话，两个位置数值之一的计算或评估可以暂缓。另一种方案是，根据从每对图像中获得的两个距离值计算行车道3的宽度以及汽车I的基准点与行车道中心的侧向偏移。也可以设想，作为与两个行车道界线之一的距离计算和确定汽车I的位置，以及行车道宽度的测量仅用于确定后面还要详细介绍的极限值liml、lim2。图2举例示出了行车道横向上的汽车位置d的测量值随时间变化的曲线和从中得出的、汽车位置的方差V随时间变化的曲线。为了更好的可区分性，所测得的汽车位置的曲线11在图2中示出为连续的直线段，而从中得出的方差V随时间的分布示出为连续的曲线 12。在实际中(在比图2所示更高的时间分辨率或更小的时间间隔情况下)，两条曲线11、 12由于对图像时间上断续地获取和评估而可以看作为分段函数。在时间间隔[t0、t2]内，位置d缓慢并以小幅度波动，而方差V则逐步下降。在时间点tl上，方差低于下极限值liml。方差V保持在极限值Iiml以下的时间间隔[tl、t2]略长于显著阈值Λ tl，从而时间间隔[tl、t2]被看作是正常操控活动的时间间隔。位置在时间间隔[t2、t3]中短时间的强烈变化(例如由于驾驶员故意变线)导致 方差V短时间重新上升到极限值Iiml以上。时间间隔[t3、t4]中的平稳操控活动不被评 判为正常操控活动的时间间隔，因为时间间隔[t3、t4]略短于显著阈值AU。在时间间隔[t4、t5]内，位置d的多个强列变化导致方差V在比第二显著阈值 At2更长的时间间隔中超过上极限值lim2。位置在该时间间隔[t4、t5]内的强列偏转表 明，驾驶员的反应时间由于疲劳而延长，因此他容忍较强的位置波动并必须通过强烈的反 向打轮应对这些波动。从t5到t6之后重新是正常操控活动的时间间隔，该时间间隔长于显著阈值Atl， 并因此属于正常操控活动的时间间隔。驾驶员注意力从时间t7起的重新不足导致位置波 动，这些波动虽然没有与在时间间隔[t4、t5]内那么大的幅度，但在此却有高的速度，从而 也导致方差在显著阈值At2以上的时间间隔内超过上极限值lim2。现在，在曲线图中所 示的时间间隔内检测到两次正常的平稳操控活动和两次强烈的操控活动以后，车载计算机 8得出驾驶员注意力不足的结论并为驾驶员产生光学或声学类型的警报。根据图3的流程图详细说明由车载计算机8实施的监测方法。在图3中所示的方 法步骤以有规律的时间间隔重复。该方法的每次重复以通过摄像机7拍摄图像SI (或唯一 摄像机的单个图像)开始。在步骤S2中使用图形识别方法，以便识别所拍摄的图像内的至 少一个界线5或6，并在步骤S3中估计汽车I的基准点，如纵向中心面9与所识别的界线5 或6或行车道3根据界线5、6得出的基准点，如中心线10之间的距离。步骤S4包括更新位置测量的方差V。这种更新可以用各种方式进行。第一种可行
的方案是，计算汽车位置d的滑动的平均值4，方式是在每次重复该方法时在前面循环中所
获得的滑动平均值U卩上位置的新测量值di，并将结果与预先规定的遗忘系数(l-ε)相 乘，该遗忘系数是< I的实数
权利要求
1.一种用于判断在行车道(3)上行驶的汽车(I)驾驶员的注意力的方法，包括以下步骤a)检测所述汽车(I)在所述行车道(3)上横向于行驶方向(S1-S3)的位置(d)；b)測定所述位置的波动程度(S4)；其特征在于步骤c)如果在ー观察持续时间内检测到，在至少ー个第一显著时段(tl-t2、t5-t6)内， 所述位置(d)的波动(V)程度低于低的第一极限值(Iiml)，并且检测到在第二显著时段 (t4-t5，t7-t8)内，所述波动(V)的程度超过高的第二极限值(lim2)，那么判断(S5-S20、 S4, -S 13')为注意力不够。
2.按权利要求I所述的方法，其特征在于，作为至少与所述第一极限值(Iiml)相比的波动的量度计算(S4)所述位置(d)的方差(V)和/或作为与所述第二极限值(lim2)相比的波动的量度计算所述位置(d)与平均值的偏差(S4'、S9')。
3.按权利要求I或2所述的方法，其特征在于，如果所述第一和/或第二时段(tl-t2、 t5-t6 ;t4-t5、t7-t8)的持续时间超过第一或第二显著极限值(tl ;t2)或者如果在所述时段的开始时刻与偏差超过所述极限值(lim2)的时间点之间的时间小于所述显著极限值 (t2)(S8'、S9')，那么判断所述第一和/或第二时段为显著的(S13;S16)。
4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，如果在观察持续时间内，所述第一显著时段(tl-t2、t5-t6)的数量和/或所述第二显著时段(t4-t5、t7-t8)的数量至少为2(S19、S12')，那么判断注意力不够。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果紧接着第一显著时段后的时间间隔不满足第二显著时段的标准，那么观察持续时间结束(S8'、S10')。
6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果注意力被判断为不够，则向驾驶员发出警报(S20、S13')。
7.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在干，为检测所述汽车(I)的位置(d)，通过至少一个随车携帯的摄像机(7)拍摄所述行车道(3)的图像。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，识别所述图像内的至少ー个行车道界线 (5、6)，并根据所识别的行车道界线估计所述汽车⑴与所述行车道界线(5、6)的距离⑷(S3)。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在干，将ー个所述行车道界线(5;6)用作检测所述汽车⑴位置⑷的基准。
10.按权利要求8所述的方法，其特征在于，识别所述图像中的右和左行车道界线(5、6)。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所识别的行车道界线(5、6)确定行车道中心(10)，并将所述行车道中心(10)用作检测所述汽车⑴的位置⑷的基准。
12.按权利要求10或11所述的方法，其特征在于，根据所识别的行车道界线(5、6)估计行车道宽度，并且根据所述行车道宽度确定所述第一和/或第二极限值(liml、lim2)。
13.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据车速确定所述第一和/或第二极限值(liml、lim2)。
14.ー种用于汽车(I)的车载计算机(8)，其特征在于，该车载计算机设置用于实施按前述权利要求之一所述的方法。
15.一种计算机程序产品，具有可以使计算机能够执行按权利要求I至13之一所述方法的程序代码装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于判断在行车道(3)上行驶的汽车(1)的驾驶员注意力的方法包括以下步骤检测汽车(1)横向于行驶方向(S1-S3)在行车道(3)上的位置(d)；测定位置(S4)波动的程度；如果在一观察持续时间内，检测到在至少一个第一显著时段(t1-t2、t5-t6)内，所述位置(d)的波动(V)程度低于低的第一极限值(lim1)，并且检测到在第二显著时段(t4-t5，t7-t8)内，所述波动(V)的程度超过高的第二极限值(lim2)，那么判断(S5-S20、S4′-S 13′)为注意力不够。
文档编号G08B21/06GK102610058SQ20111046255
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者O·谢普, 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