本發(fā)明涉及參數(shù)估計方法及裝置，更具體地，涉及用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著車輛的日益發(fā)展和普及，對駕駛員在行車中出現(xiàn)的狀態(tài)變化(例如走神等等)進行實時地檢測以避免事故的發(fā)生變得越來越重要。

在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，典型地通過如下方式實施駕駛員狀態(tài)檢測：(1)經(jīng)由車載攝像裝置實時地獲取駕駛員的原始視頻圖像；(2)提取所述原始視頻圖像中包含駕駛員的面部圖像的每個圖像幀并將其作為目標(biāo)圖像幀；(3)針對所述目標(biāo)圖像幀執(zhí)行面部特征點定位操作以確定面部特征點，隨之基于所得到的面部特征點確定駕駛員當(dāng)前姿態(tài)參數(shù)，并將所確定的駕駛員當(dāng)前姿態(tài)參數(shù)與預(yù)設(shè)的駕駛員正前方姿態(tài)參數(shù)相比較，以判斷駕駛員當(dāng)前狀態(tài)是否異常(在駕駛員駕駛車輛行駛的過程中，司機正視前方路面為正常狀態(tài)，長時間注視非正前方為異常狀態(tài)，需要向司機發(fā)出告警，以達到安全駕駛的目的)。

然而，上述現(xiàn)有的技術(shù)方案存在如下問題：(1)由于通常采用人工地方式確定所述預(yù)設(shè)的駕駛員正前方姿態(tài)參數(shù)，故操作繁瑣；(2)由于用來監(jiān)控司機狀態(tài)的車載攝像裝置的安裝位置通常受到駕駛室內(nèi)已有各種儀器儀表、操控手柄以及司機視線的影響而只能安裝在非正前方的位置處，故通常難于準(zhǔn)確地根據(jù)預(yù)設(shè)的駕駛員正前方姿態(tài)參數(shù)判定駕駛員當(dāng)前狀態(tài)是否異常。

因此，存在如下需求：提供能夠自動地且準(zhǔn)確地確定用作基準(zhǔn)的駕駛員正前方姿態(tài)參數(shù)的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法及裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案所存在的問題，本發(fā)明提出了能夠自動地且準(zhǔn)確地確定用作基準(zhǔn)的駕駛員正前方姿態(tài)參數(shù)的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法及裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法，其包括下列步驟：

(a1)經(jīng)由視頻采集裝置收集預(yù)定的時間段內(nèi)的包含駕駛員的面部圖像的n個圖像幀；

(a2)針對每個圖像幀執(zhí)行面部特征點定位操作以確定分別與所述n個圖像幀中的一個相關(guān)聯(lián)的由轉(zhuǎn)角、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角構(gòu)成的n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，其中n是正整數(shù)；

(a3)基于所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)的統(tǒng)計量確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)。

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a2)進一步包括：以鏈表的方式記錄所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，即xi＝(yi，pi，ri)^ti＝1，2，3，...n，其中，xi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，yi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的轉(zhuǎn)角，pi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的俯仰角，ri表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的旋轉(zhuǎn)角。

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式計算所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角取值中的最大值和最小值：

pmax＝maxi：1→npi，pmin＝mini:1→npi

rmax＝maxi:l→nri，rmin＝mini:1→nri

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式計算用于劃分所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值的等級數(shù)：

ly＝y(tǒng)max-ymin

lp＝pmax-pmin

lr＝rmax-rmin

其中，ly是所有轉(zhuǎn)角的等級數(shù)，lp是所有俯仰角的等級數(shù)，lr是所有旋轉(zhuǎn)角的等級數(shù)。

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式定義分別針對所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值的每個等級的取值：

其中：i＝0，1，2，...ly

其中：i＝0，1，2，...lp

其中：i＝0，1，2，...lr

其中，是針對轉(zhuǎn)角的第i個等級的取值，是針對俯仰角的第i個等級的取值，是針對旋轉(zhuǎn)角的第i個等級的取值。

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式統(tǒng)計所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值在不同等級上出現(xiàn)的頻率：

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，ly-1

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，lp-1

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，lr-1

其中，是轉(zhuǎn)角的第j等級的出現(xiàn)頻率，是俯仰角的第j等級的出現(xiàn)頻率，是旋轉(zhuǎn)角的第j等級的出現(xiàn)頻率，這三個參數(shù)的初始值均為零。

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a3)進一步包括：分別選出所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角取值中出現(xiàn)頻率最大的取值作為駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)。

在上面所公開的方案中，示例性地，所述步驟(a3)進一步包括：將在行駛過程中實時地檢測到的駕駛員當(dāng)前姿態(tài)參數(shù)與所確定的駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)相比較以判斷駕駛員當(dāng)前狀態(tài)是否異常。

本發(fā)明的目的也可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置，其包括：

圖像采集單元，所述圖像采集單元被配置為經(jīng)由視頻采集裝置收集預(yù)定的時間段內(nèi)的包含駕駛員的面部圖像的n個圖像幀；

仿射參數(shù)計算單元，所述仿射參數(shù)計算單元被配置為針對每個圖像幀執(zhí)行面部特征點定位操作以確定分別與所述n個圖像幀中的一個相關(guān)聯(lián)的由轉(zhuǎn)角、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角構(gòu)成的n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，其中n是正整數(shù)；

基準(zhǔn)參數(shù)確定單元，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元被配置為基于所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)的統(tǒng)計量確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)。

本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法及裝置具有下列優(yōu)點：由于能夠自動地基于參數(shù)樣本的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)，故操作便捷并且參數(shù)估計準(zhǔn)確。

附圖說明

結(jié)合附圖，本發(fā)明的技術(shù)特征以及優(yōu)點將會被本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法的流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法包括下列步驟：(a1)經(jīng)由視頻采集裝置收集預(yù)定的時間段(例如2分鐘)內(nèi)的包含駕駛員的面部圖像的n個圖像幀(例如3600幀)；(a2)針對每個圖像幀執(zhí)行面部特征點定位操作以確定分別與所述n個圖像幀中的一個相關(guān)聯(lián)的由轉(zhuǎn)角、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角構(gòu)成的n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，其中n是正整數(shù)；(a3)基于所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)的統(tǒng)計量確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)(其中，所述轉(zhuǎn)角是指駕駛員頭部在水平面上左右轉(zhuǎn)動的角度、所述俯仰角是指駕駛員頭部上下俯仰的角度(即抬頭、低頭)、所述旋轉(zhuǎn)角是指駕駛員頭部在垂直平面上左右轉(zhuǎn)動的角度，上述三個角度的旋轉(zhuǎn)軸兩兩垂直)。示例性地，所述視頻采集裝置是位于駕駛座椅上方的車載攝像頭或者任何能夠?qū)崟r地采集駕駛員頭部圖像的車內(nèi)視頻裝置(諸如通過有線或無線物理信道與車內(nèi)的電控單元通信的智能手機、平板電腦等等)，例如但不限于基于ccd傳感器或cmos傳感器的攝像單元。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a2)進一步包括：以鏈表的方式記錄所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，即xi＝(yi，pi，ri)^ti＝1，2，3，...n，其中，xi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，yi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的轉(zhuǎn)角，pi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的俯仰角，ri表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的旋轉(zhuǎn)角。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式計算所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角取值中的最大值和最小值：

pmax＝maxi：1→npi，pmin＝mini：1→npi

rmax＝maxi：1→nri，rmin＝mini：1→nri

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式計算用于劃分所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值的等級數(shù)：

ly＝y(tǒng)max-ymin

lp＝pmax-pmin

lr＝rmax-rmin

其中，ly是所有轉(zhuǎn)角的等級數(shù)，lp是所有俯仰角的等級數(shù)，lr是所有旋轉(zhuǎn)角的等級數(shù)。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式定義分別針對所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值的每個等級的取值：

其中：i＝0，1，2，...ly

其中：i＝0，1，2，...lp

其中：i＝0，1，2，...lr

其中，是針對轉(zhuǎn)角的第i個等級的取值，是針對俯仰角的第i個等級的取值，是針對旋轉(zhuǎn)角的第i個等級的取值。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a3)進一步包括：以如下公式統(tǒng)計所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值在不同等級上出現(xiàn)的頻率：

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，ly-1

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，lp-1

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，lr-1

其中，是轉(zhuǎn)角的第j等級的出現(xiàn)頻率，是俯仰角的第j等級的出現(xiàn)頻率，是旋轉(zhuǎn)角的第j等級的出現(xiàn)頻率，這三個參數(shù)的初始值均為零。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a3)進一步包括：分別選出所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角取值中出現(xiàn)頻率最大的取值(即出現(xiàn)頻率最多的取值)作為駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法中，所述步驟(a3)進一步包括：將在行駛過程中實時地檢測到的駕駛員當(dāng)前姿態(tài)參數(shù)與所確定的駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)相比較以判斷駕駛員當(dāng)前狀態(tài)是否異常。

由上可見，本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計方法具有下列優(yōu)點：由于能夠自動地基于參數(shù)樣本的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)，故操作便捷并且參數(shù)估計準(zhǔn)確。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，本發(fā)明所公開的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置包括圖像采集單元1、仿射參數(shù)計算單元2和基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3。所述圖像采集單元1被配置為經(jīng)由視頻采集裝置收集預(yù)定的時間段(例如2分鐘)內(nèi)的包含駕駛員的面部圖像的n個圖像幀(例如3600幀)。所述仿射參數(shù)計算單元2被配置為針對每個圖像幀執(zhí)行面部特征點定位操作以確定分別與所述n個圖像幀中的一個相關(guān)聯(lián)的由轉(zhuǎn)角、俯仰角和旋轉(zhuǎn)角構(gòu)成的n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，其中n是正整數(shù)。所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3被配置為基于所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)的統(tǒng)計量確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)(其中，所述轉(zhuǎn)角是指駕駛員頭部在水平面上左右轉(zhuǎn)動的角度、所述俯仰角是指駕駛員頭部上下俯仰的角度(即抬頭、低頭)、所述旋轉(zhuǎn)角是指駕駛員頭部在垂直平面上左右轉(zhuǎn)動的角度，上述三個角度的旋轉(zhuǎn)軸兩兩垂直)。示例性地，所述視頻采集裝置是位于駕駛座椅上方的車載攝像頭或者任何能夠?qū)崟r地采集駕駛員頭部圖像的車內(nèi)視頻裝置(諸如通過有線或無線物理信道與車內(nèi)的電控單元通信的智能手機、平板電腦等等)，例如但不限于基于ccd傳感器或cmos傳感器的攝像單元。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述仿射參數(shù)計算單元2進一步被配置為：以鏈表的方式記錄所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，即xi＝(yi，pi，ri)^ti＝1，2，3，...n，其中，xi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)，yi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的轉(zhuǎn)角，pi表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的俯仰角，ri表示第i個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的旋轉(zhuǎn)角。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3進一步被配置為：以如下公式計算所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角取值中的最大值和最小值：

pmax＝maxi：1→npi，pmin＝mini:1→npi

rmax＝maxi:l→nri，rmin＝mini:1→nri

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3進一步被配置為：以如下公式計算用于劃分所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值的等級數(shù)：

ly＝y(tǒng)max-ymin

lp＝pmax-pmin

lr＝rmax-rmin

其中，ly是所有轉(zhuǎn)角的等級數(shù)，lp是所有俯仰角的等級數(shù)，lr是所有旋轉(zhuǎn)角的等級數(shù)。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3進一步被配置為：以如下公式定義分別針對所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值的每個等級的取值：

其中：i＝0，1，2，...ly

其中：i＝0，1，2，...lp

其中：i＝0，1，2，...lr

其中，是針對轉(zhuǎn)角的第i個等級的取值，是針對俯仰角的第i個等級的取值，是針對旋轉(zhuǎn)角的第i個等級的取值。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3進一步被配置為：以如下公式統(tǒng)計所述n個頭部姿態(tài)仿射參數(shù)中的所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角的取值在不同等級上出現(xiàn)的頻率：

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，ly-1

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，lp-1

其中，i＝0，1，2，...，n-1，j＝0，1，2，...，lr-1

其中，是轉(zhuǎn)角的第j等級的出現(xiàn)頻率，是俯仰角的第j等級的出現(xiàn)頻率，是旋轉(zhuǎn)角的第j等級的出現(xiàn)頻率，這三個參數(shù)的初始值均為零。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3進一步被配置為：分別選出所有轉(zhuǎn)角、所有俯仰角和所有旋轉(zhuǎn)角取值中出現(xiàn)頻率最大的取值(即出現(xiàn)頻率最多的取值)作為駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3進一步被配置為：將在行駛過程中實時地檢測到的駕駛員當(dāng)前姿態(tài)參數(shù)與所確定的駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)相比較以判斷駕駛員當(dāng)前狀態(tài)是否異常。

示例性地，在本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置中，所述圖像采集單元1、仿射參數(shù)計算單元2和基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3可以均位于車輛(例如電動車輛)的中央控制器中或者各自位于任何其他類型的獨立的或集成的控制器中，例如但不限于電子控制單元(ecu)、視頻信號處理器、數(shù)據(jù)處理單元等等，并且所述圖像采集單元1、仿射參數(shù)計算單元2和基準(zhǔn)參數(shù)確定單元3可以被實現(xiàn)為任何形式的實體或程序，例如但不限于軟件、固件或?qū)Ｓ眉呻娐贰?/p>

由上可見，本發(fā)明所公開的用于駕駛員狀態(tài)檢測的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置具有下列優(yōu)點：由于能夠自動地基于參數(shù)樣本的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定駕駛員正前方姿態(tài)基準(zhǔn)參數(shù)，故操作便捷并且參數(shù)估計準(zhǔn)確。

此外，本發(fā)明也公開了一種包含前面所述的人臉正前方姿態(tài)參數(shù)估計裝置的車輛。

盡管本發(fā)明是通過上述的優(yōu)選實施方式進行描述的，但是其實現(xiàn)形式并不局限于上述的實施方式。應(yīng)該認識到：在不脫離本發(fā)明主旨和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做出不同的變化和修改。