CN102785574B - 一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法及相应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提提供一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法及相应系统，能够准确有效地同时检测驾驶员是否疲劳或醉酒驾驶，从而进行相应的控制。本发明提供一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法，所述方法包括：步骤1，对驾驶员进行脸部拍摄，获取所述驾驶员当前眼部图像；步骤2，提取所述驾驶员的正常眼部图像，与所述当前眼部图像进行比对，超过标准预设值判断为疲劳或酒后驾驶，对驾驶员进行限制驾驶。采用本发明的技术方案后，能够准确有效地同时检测疲劳和醉酒驾驶，同时进行必要的限制驾驶操作，且能够通过图像和虹膜标识作为证据保存。

Description

一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法及相应系统

技术领域

本发明涉及一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法及相应系统，尤其是一种应用眼部图像扫描比对的疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法及相应系统。

背景技术

驾驶员疲劳或醉酒驾驶时导致安全事故经常发生的原因之一。驾驶疲劳和醉酒驾驶，是指驾驶人在疲劳或醉酒的情况下，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。疲劳或醉酒会影响到驾驶人的注意、感觉、知觉、思维、判断和运动等诸方面。疲劳或醉酒后继续驾驶车辆，会感到困倦瞌睡，四肢无力，注意力不集中，判断能力下降，甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失，出现动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素，极易发生道路交通事故。因此，疲劳或醉酒后应严禁驾驶车辆。  　　

目前防止疲劳或醉酒驾驶的方法和技术有很多，如有的通过同时检测驾驶员手握方向盘的握力，方向盘的转角，驾驶员的皮肤电流，驾驶员的呼吸深度与呼吸频率，油门的深度等数据来判断，此类方法设计出的装置结构复杂，价格高，如申请号为200710051344.5 ，名称为“汽车驾驶员疲劳实时检测系统”的专利文献中公开了一种。有的虽然简单，但不太可靠，如专利号为200620032537.7 ，名称为“汽车防疲劳驾驶报警器”的专利文献中公开了一种通过人打瞌睡时头碰到传感器就报警的简易方法，但它有如下不足：1、不小心碰到会误报警，故报警不准确，2、如在弯曲或车辆行人多的路段，等到瞌睡到头碰到报警器才报警，可能早就出事故了，故报警不及时。

目前市面上检测醉酒驾驶的技术主要以酒精测试为主。酒精测试只能判别对着仪器吹气的人是否有喝酒或者传感器周边是否有人喝酒，而无法判断驾驶员身份信息。所以如果是驾驶员找别人帮他吹气或者驾驶员本身没喝酒，旁边的人喝了很多酒，都可能产生误判，而且这些情况对现有的醉酒判断方法来说，都无法作为处罚醉酒驾驶的准确证据。

针对上述问题，需要一种能够同时检测疲劳和醉酒驾驶的方法，且能够对疲劳或醉酒驾驶做相应控制，以保证安全的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法及相应系统，能够准确有效地同时检测驾驶员是否疲劳或醉酒驾驶，从而进行相应的控制。

本发明提供一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法，所述方法包括：

步骤1，对驾驶员进行脸部拍摄，获取所述驾驶员当前眼部图像；

步骤2，提取所述驾驶员的正常眼部图像，与所述当前眼部图像进行比对，超过标准预设值判断为疲劳或酒后驾驶，对驾驶员进行限制驾驶。

更进一步，根据所述当前眼部图像的虹膜部分信息确定驾驶员身份，提取与之对应所述正常眼部图像的巩膜部分进行栅格化，并计算血管占巩膜面积量。

更进一步，正常眼部图像血管占巩膜面积量为A，当前眼部图像血管占巩膜面积量为B，当B/A≥1.2时，判断为醉酒驾驶；当1.2≥B/A≥1.1时，判断为疲劳驾驶。

更进一步，当判断为疲劳或醉酒驾驶，如果车辆未启动，禁止车辆点火启动；如果车辆已经启动，通过语音提醒驾驶员，并记录当前车辆位置，发送到报警中心进行报警，并保存图像信息作为相应证据。

更进一步，对所述驾驶员的疲劳或醉酒驾驶检测是周期性的。

本发明还提供一种应用所述疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法的系统。

更进一步，根据所述当前眼部图像的虹膜部分信息确定驾驶员身份，提取与之对应所述正常眼部图像的巩膜部分进行栅格化，并计算血管占巩膜面积量。

更进一步，正常眼部图像血管占巩膜面积量为A，当前眼部图像血管占巩膜面积量为B，当B/A≥1.2时，判断为醉酒驾驶；当1.2≥B/A≥1.1时，判断为疲劳驾驶。

更进一步，当判断为疲劳过醉酒驾驶，如果车辆未启动，禁止车辆点火启动；如果车辆已经启动，通过语音提醒驾驶员，并记录当前车辆位置，发送到报警中心进行报警，并保存图像信息作为相应证据。

更进一步，对所述驾驶员的疲劳或醉酒驾驶检测是周期性的。 

采用本发明的技术方案后，能够准确有效地同时检测疲劳和醉酒驾驶，同时进行必要的限制驾驶操作，且能够通过图像和虹膜标识作为证据保存。

附图说明

图1是人眼部眼球可见部分结构示意图；

图2是本发明实施例方法流程示意图；

图3是本发明实施例系统结构示意图；

图4是本发明实施例车辆控制判断示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是人眼部眼球可见部分结构示意图；图2是本发明实施例方法流程示意图；图3是本发明实施例系统结构示意图；图4是本发明实施例车辆控制判断示意图。

图1表示的是人眼部眼球可见部分结构，最外围呈现出白色的区域为巩膜104，巩膜上布满毛细血管；中间区域为虹膜103，虹膜所包含的信息量非常大，而且很难改变，是识别身份的最好凭证；中央区域为瞳孔102，相当于透光的镜片。

巩膜104包括表层巩膜、巩膜实质、和棕黑层。表层巩膜血管丰富，血管扩张非常明显，所以可以让摄像头清楚分辨。如果驾驶员休息充足而且没喝酒的话，巩膜血管扩张很少，眼球的巩膜部分血丝非常少，整体呈白色。如果驾驶员醉酒或者处于疲劳状态，巩膜血管扩张会非常明显，眼球巩膜部分整体呈红色。因此，预先将驾驶员的眼部正常状态下的信息保存起来，每次检测驾驶员状态时，将其与当时巩膜信息对比，超过预设标准值的，即可以提示出是否有醉酒或疲劳的情况。

目前的实验证明，摄入酒精对人体的血管是有非常明显的影响的，人体的血管受两种神经的支配，一种叫交感神经，兴奋时能促使血管扩张 ；另一种叫副交感神经，兴奋时能促使血管收缩，抑制时使血管扩张。平时，这两种神经互相协调支配血管的收缩和扩张。酒精能使交感神经兴奋，并抑制副交感神经，使血管比平时大为扩张，这种明显的扩张正是本发明用以精确检测的基础。

同样，视疲劳主要是由于眼睛眨眼次数减少,造成眼泪分泌相应减少,光线刺激眼睛而引起的。同时睡眠不足时，血管充血，血管扩张情况明显。

眼部的虹膜可以作为身份识别的凭证。虹膜是人眼的可见部分，处在巩膜的保护下，具有极强的生物活性。例如，瞳孔的大小随光线强弱变化；视物时有不自觉的调节过程；有每秒可达十余次的无意识瞳孔缩放；在人体脑死亡、处于深度昏迷状态或眼球组织脱离人体时，虹膜组织即完全收缩，出现散瞳现象。这些生物活性与人体生命现象同时存在，共生共息，所以想用照片、录像、尸体的虹膜代替活体的虹膜图像都是不可能的，从而保证了生理组织的真实性。

虹膜识别是人体生物特征识别技术中的最佳选择 ，因虹膜具有：

a.　具有最高的唯一性；

b.　具有终身不变性； 

c.　具有最强的生物活性； 

d.　识别准确性最高；

e.　识别速度最快； 

f.　防伪性最强。

从一定距离即可获得虹膜数字图像,无需用户接触设备,对人身没有侵犯，因而容易被公众接受。每个虹膜所包含的信息都不相同，出现形态完全相同的虹膜组织的可能性远远低于其他组织。虹膜的纤维组织细节复杂而丰富，并且它的形成与胚胎发生阶段该组织局部的物理化学条件有关，具有极大的随机性，即便使用克隆技术也无法复制某个虹膜。同卵双胞胎的虹膜纹理信息不同，同一个人左右眼的虹膜纹理都不会相互认同。　

虹膜在人的一生中都极其稳定，出生前（胎儿 7个月时）已经形成，出生6—18个月后定型，此后终身不变. 一般性疾病不会对虹膜组织造成损伤，不会因职业等因素造成磨损。

不可能在对视觉无严重影响的情况下用外科手术改变虹膜特征，更不可能将一个人的虹膜组织特征改变得与某个特定对象的特征相同，用照片、录像、尸体的虹膜代替活体的虹膜图像都可被被检验出来。 

所以通过视频验证身份是目前世界上识别身份最好的技术，而这个也是作为本发明对驾驶员身份识别，用于调用相应正常状态下眼部信息进行比对的依据和作为证据保存的关系链。

图2是本发明实施例实施方法的流程图，首先，摄像单元对驾驶员的脸部进行摄像201，摄像单元可以是摄像机，也可以是照相机，可以采用动态的视频捕捉，也可以是静态的照相，然后保存截图202，作为后续提取分析的基础，从截图中提取出驾驶员的眼睛部分信息203，其效果如图1所示的示意图，提取虹膜部分的信息来确认驾驶员的身份信息，根据身份信息从驾驶员信息库中提取该驾驶员正常状态下眼睛部分的信息作为后续比对的依据204。提取巩膜部分信息并与正常巩膜比对205，根据预设的标准来判定是否有醉酒驾驶或疲劳驾驶的情况存在206，判断比对流程为：

1）先把预先储存驾驶员精神状态良好的眼球图片，虹膜和巩膜部分按比例进行缩放，并将图像以虹膜为中心栅格化，记录下虹膜所占的栅格范围作为缩放标准，然后提取巩膜可见血管部分所占栅格数，并除以整个巩膜面积的栅格数，得到驾驶员正常状态判断标准值A。

2）截取当前驾驶员眼球图片后先将图片按相应栅格范围比例缩放至缩放标准，即，虹膜所占栅格相同。

3）提取当前图片中巩膜可见血管部分所占栅格数，并除以整个巩膜面积的栅格数得到当前驾驶员状态比较值B。

4）当B/A>=1.2时，判断为醉酒状态；当1.2≥B/A≥1.1时判断为疲劳状态。

如果判断当前驾驶员是醉酒状态或者疲劳状态，根据情况对驾驶员进行限制驾驶，同时保存摄像和虹膜信息作为证据207。

图3是本发明实施例系统的结构示意图，摄像单元303对驾驶员进行摄像，返回到CUP，并存储到存储单元302，CPU对当前摄像结果进行分析，计算得到当前驾驶员状态比较值B，CPU通过摄像结果对驾驶员身份识别，并提取该驾驶员在存储单元302中的正常状态判断标准值A，B/A的值与预设值比较，判断是否醉酒驾驶或疲劳驾驶；如果判断为醉酒驾驶，酒精测试单元301，是对判断为醉酒状态的驾驶员做复核，检测其呼出气体中的究竟含量是否超标，将检测结果返回到CPU中进行处理；确定为醉酒驾驶或疲劳驾驶后，通过定位单元306定位并判断当前车辆是否启动或行驶中，根据情况通过语音提示单元309对驾驶员进行语音提醒，控制单元307限制车辆的启动或熄火，必要时，通过通信单元305将定位单元306的定位信息发送到报警中心报警。

图4是本发明实施例车辆控制判断示意图，首先根据信息判断驾驶员是否醉酒驾驶或疲劳驾驶401，否，则不干扰驾驶员的驾驶操作403，是，则进一步通过定位单元306测速来判断车辆是否在行驶当中402，否，则控制单元307控制车辆无法启动或进行熄火处理405，是，则通过语音提示单元308向驾驶员发出语音警示，存储单元302保存图像证据，并通过通信单元将定位单元的定位信息随同报警信息向报警中心报警。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，对驾驶员进行脸部拍摄，获取所述驾驶员当前眼部图像；

步骤2，提取所述驾驶员的正常眼部图像，与所述当前眼部图像进行比对，所述对比方法包括：根据所述当前眼部图像的虹膜部分信息确定驾驶员身份，提取与之对应所述正常眼部图像的巩膜部分进行栅格化，并计算血管占巩膜面积量；获取正常眼部图像中所述血管占巩膜面积量为A，获取当前眼部图像中所述血管占巩膜面积量为B，当B/A≥1.2时，判断为醉酒驾驶；当1.2≥B/A≥1.1时，判断为疲劳驾驶；当检测到驾驶员为疲劳或酒后驾驶时，对驾驶员进行限制驾驶。

2.根据权利要求1所述的疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法，其特征在于，当判断为疲劳或醉酒驾驶，如果车辆未启动，禁止车辆点火启动；如果车辆已经启动，通过语音提醒驾驶员，并记录当前车辆位置，发送到报警中心进行报警，并保存图像信息作为相应证据。

3.根据权利要求1所述的疲劳或醉酒驾驶检测和控制方法，其特征在于，对所述驾驶员的疲劳或醉酒驾驶检测是周期性的。

4.一种应用如权利要求1所述方法的疲劳或醉酒驾驶检测和控制系统。

5.根据权利要求4所述的疲劳或醉酒驾驶检测和控制系统，其特征在于，当判断为疲劳过醉酒驾驶，如果车辆未启动，禁止车辆点火启动；如果车辆已经启动，通过语音提醒驾驶员，并记录当前车辆位置，发送到报警中心进行报警，并保存图像信息作为相应证据。

6.根据权利要求4所述的疲劳或醉酒驾驶检测和控制系统，其特征在于，对所述驾驶员的疲劳或醉酒驾驶检测是周期性的。