CN106205272B - 一种疲劳驾驶模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疲劳驾驶模拟方法，包括以下步骤:S1.设置疲劳程度参数；S2.驾驶模拟过程中，根据疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中模拟疲劳驾驶者视觉模糊和眼睑开闭的循环。本发明公开了一种疲劳驾驶模拟方法，基于设定的疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中对疲劳驾驶出现的情况进行模拟，进而使驾驶者深刻认识疲劳驾驶带来的危害，对保障驾驶者安全，减少交通事故具有重大意义；同时基于设置的疲劳程度的初始值和最大值，从初始值开始，逐渐增减疲劳程度，并在每种疲劳程度下进行视觉模糊和眼睑开闭，符合疲劳驾驶过程中疲劳程度逐渐增加的实际情况，模拟效果更加真实。

Description

一种疲劳驾驶模拟方法
技术领域
本发明涉及一种疲劳驾驶模拟方法。
背景技术
模拟驾驶，也叫做汽车驾驶仿真，或汽车虚拟驾驶；是指利用现代高科技手段如：三维图像实时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术(如多通道立体投影系统，用于显示模拟驾驶过程中的视景画面)、六自由度运动平台(或三自由度运动平台)、用户输入硬件系统、立体声音响、中控系统等，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验，在新车型开发和驾驶培训方面应用十分广泛；具有驾驶模拟效果逼真、节能、安全、经济，不受时间、气候、场地的限制，驾驶训练效率高、培训周期短等优势，在新车型开发和驾驶培训方面应用十分广泛，但现有的驾驶模拟器只能够对驾驶过程进行仿真模拟，不能够对疲劳驾驶进行模拟，也不足以够使驾驶者身临其境地感受疲劳驾驶可能出现的情况。
疲劳驾驶,会给驾驶者带来巨大的安全隐患,但是至今,疲劳驾驶的行为依然屡禁不止,真正出现交通事故时,才追悔莫及；因此，使驾驶者能够正确认识疲劳驾驶带来的危害非常重要，但目前对驾驶的安全规范和违反规范可能带来的安全隐患，主要通过文本或语言进行培训.驾驶者并不能够真正的意识到其所能带来的危害；如果能够实车驾驶培训或模拟驾驶培训过程中，实现对疲劳驾驶的模拟，使驾驶者能够身临其境感受到疲劳驾驶时会出现的情况，进而深刻认识疲劳驾驶带来的危害，对于保障驾驶者安全，减少交通事故而言十分重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种疲劳驾驶模拟方法，能够基于设定的疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中对疲劳驾驶出现的情况进行模拟，进而使驾驶者深刻认识疲劳驾驶带来的危害，对保障驾驶者安全，减少交通事故具有重大意义。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种疲劳驾驶模拟方法，包括以下步骤:
S1.设置疲劳程度参数；
S2.驾驶模拟过程中，根据疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中模拟疲劳驾驶者视觉模糊和眼睑开闭的循环。
所述的疲劳程度参数包括疲劳程度初始值、疲劳程度最大值和疲劳程度增量。
所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.疲劳驾驶模拟开始，令当前疲劳程度等于疲劳程度初始值；
S22.根据当前疲劳程度，进行视景画面模糊的模拟；
S23.根据当前疲劳程度模拟眼睑开闭；
S24.判断当前疲劳程度是否达到疲劳程度最大值：
(1)如果达到疲劳程度最大值，转至步骤S25；
(2)如果未达到最大疲劳程度，对当前疲劳程度进行更新,更新后的当前疲劳程度等于更新前的当前疲劳程度加上疲劳程度增量，并返回步骤S22；
S25.模拟驾驶者进入睡眠状态，视景画面呈全黑状态；
S26.在设定时间内模拟交通事故发生,交通事故发生后,模拟结束。
进一步地，本申请通过模拟碰撞的声音、驾驶模拟器的剧烈抖动来模拟交通事故发生。
所述的步骤S22包括以下子步骤：
S201.对视景画面进行采样,得到采样原图；
S202.对采样原图进行横向和纵向的高斯模糊,得到模糊图像；
S203.将模糊图像中的像素位置进行偏移，得到偏移图像；
S204.将偏移图像与视景画面的原图进行混合以创建重影，进而实现视景画面的模糊。
视景画面模糊的过程中，高斯模糊取值范围、像素位置偏移量以及偏移图像与原图混合次数均与当前疲劳程度成正比。
所述的步骤S23包括以下子步骤：
S301.根据当前疲劳程度，模拟疲劳者眼睑从打开到闭合的过程，逐步遮挡正常的道路视景画面,闭合过程持续时间T2；
S302.根据当前疲劳程度,模拟疲劳者眼睑处于闭合状态,完全遮挡视景画面,闭合状态持续时间为T3；
S303.根据当前疲劳程度，模拟疲劳者眼睑从闭合到打开的过程，逐步减小对正常道路视景画面的遮挡，打开过程持续时间T4。
步骤S23中,眼睑开闭模拟的实现过程包括：建立模拟眼睑的几何模型，在视景画面中生成模拟眼睑图像，并根据眼睑的运动参数，计算上下眼睑的在屏幕空间上的位置坐标及角度，进而实现步骤S301到S303的眼睑开闭模拟。
视景画面逐步模糊的持续时间T1、眼睑闭合过程持续时间T2、眼睑闭合状态持续时间T3、眼睑打开过程持续时间T4均与当前疲劳程度相关。
本发明的有益效果是：(1)本发明基于设定的疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中对疲劳驾驶出现的情况进行模拟，进而使驾驶者深刻认识疲劳驾驶带来的危害，对保障驾驶者安全，减少交通事故具有重大意义。
(2)设置了疲劳程度的初始值和最大值，从初始值开始，逐渐增减疲劳程度，并在每种疲劳程度下进行视觉模糊和眼睑开闭，符合疲劳驾驶过程中疲劳程度逐渐增加的实际情况，模拟效果更加真实。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种疲劳驾驶模拟方法，包括以下步骤:
S1.设置疲劳程度参数；
S2.驾驶模拟过程中，根据疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中模拟疲劳驾驶者视觉模糊和眼睑开闭的循环。
所述的疲劳程度参数包括疲劳程度初始值X1、疲劳程度最大值X2和疲劳程度增量ΔX；
在本申请的实施例中，疲劳程度初始值X1、疲劳程度最大值X2和疲劳程度增量ΔX均通过归一化进行表示，归一化后取值范围是在(0，1]的实数；0表示无疲劳，1表示已经睡着；初始疲劳程度X1和疲劳程度增量ΔX根据需要自行定义，最大疲劳程度X2一般设置为1。
整个驾驶模拟过程的持续时间T1由疲劳程度初始值X1、疲劳程度最大值X2和疲劳程度增量确定。
所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.疲劳驾驶模拟开始，令当前疲劳程度等于疲劳程度初始值；
S22.根据当前疲劳程度，进行视景画面模糊的模拟；
S23.根据当前疲劳程度模拟眼睑开闭；
S24.判断当前疲劳程度是否达到疲劳程度最大值：
(1)如果达到疲劳程度最大值，转至步骤S25；
(2)如果未达到最大疲劳程度，对当前疲劳程度进行更新,更新后的当前疲劳程度等于更新前的当前疲劳程度加上疲劳程度增量，并返回步骤S22；
S25.模拟驾驶者进入睡眠状态；
在本申请的实施例中，模拟驾驶者进入睡眠状态时,视景画面呈全黑状态
S26.在设定时间内模拟交通事故发生,交通事故发生后,模拟结束。
在本申请的实施例中，通过模拟碰撞的声音以及驾驶模拟器的剧烈抖动来模拟交通事故发生。
在本申请的实施例中，用Xt表示当前疲劳程度。
所述的步骤S22包括以下子步骤：
S201.对视景画面进行采样,得到采样原图；
S202.对采样原图进行横向和纵向的高斯模糊,得到模糊图像；
S203.将模糊图像中的像素位置进行偏移，得到偏移图像；
S204.将偏移图像与视景画面的原图进行混合以创建重影，进而实现视景画面的模糊。
视景画面模糊的过程中，高斯模糊取值范围(用S表示)、像素位置偏移量(用N表示)以及偏移图像与原图混合次数(用M表示)均与当前疲劳程度Xt成正比。
在本申请进行高斯模糊的过程中，通过将采样原图中每个像素点与其周围若干个像素点求平均来实现，高斯模糊取值范围S越大，参与求平均值的周围像素点越多，图像模糊程度越高。
偏移过程中，将模糊图像中的像素点在横向x轴、纵向y轴上进行偏移，偏移总和为N个像素，(x、y的取值一般相等，各为N/2)，像素位置偏移量N越大，图像模糊程度越高。
混合过程中，混合次数M越多，视景画面模糊程度越高。
所述的步骤S23包括以下子步骤：
S301.根据当前疲劳程度Xt，模拟疲劳者眼睑从打开到闭合的过程，逐步遮挡正常的道路视景画面,闭合过程持续时间T2：
T2＝(1+ΔT2-Xt)*K2，
式中，ΔT2为闭合时间调节量，K2闭合过程时间系数，ΔT2，K2可看作常数，由用户自定义得到。
S302.根据当前疲劳程度Xt,模拟疲劳者眼睑处于闭合状态,完全遮挡视景画面,闭合状态持续时间为T3：
式中，K3为闭合时间系数，可看作常数，由用户自定义得到。
S303.根据当前疲劳程度，模拟疲劳者眼睑从闭合到打开的过程，逐步减小对正常道路视景画面的遮挡，打开过程持续时间T4：
T4＝(1+ΔT4-Xt)*K4，式中ΔT4为打开时间调节量，K4为打开过程时间系数，ΔT4和K4可看作常数，由用户自定义得到。
步骤S23中,眼睑开闭模拟的实现过程包括：建立模拟眼睑的几何模型，在视景画面中生成模拟眼睑图像，并根据眼睑的运动参数，计算上下眼睑的在屏幕空间上的位置坐标及角度，进而实现步骤S301到S303的眼睑开闭模拟。
本发明基于设定的疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中对疲劳驾驶出现的情况进行模拟，进而使驾驶者深刻认识疲劳驾驶带来的危害，对保障驾驶者安全，减少交通事故具有重大意义，同时设置了疲劳程度的初始值和最大值，从初始值开始，逐渐增减疲劳程度，并在每种疲劳程度下进行视觉模糊和眼睑开闭，符合疲劳驾驶过程中疲劳程度逐渐增加的实际情况；眼睑开闭模拟过程中，分为眼睑闭合过程、眼睑闭合状态、眼睑打开过程进行模拟，能够更加真实反映疲劳状态下驾驶者的眼睑开闭；进而模拟效果更加真实，驾驶者更能够深刻意识到疲劳驾驶带来的危害。

Claims (7)

1.一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.设置疲劳程度参数，所述的疲劳程度参数包括疲劳程度初始值、疲劳程度最大值和疲劳程度增量；
S2.驾驶模拟过程中，根据疲劳程度参数，在驾驶模拟器的视景画面中模拟疲劳驾驶者视觉模糊和眼睑开闭的循环，包括以下子步骤：
S21.疲劳驾驶模拟开始，令当前疲劳程度等于疲劳程度初始值；
S22.根据当前疲劳程度，进行视景画面模糊的模拟；
S23.根据当前疲劳程度模拟眼睑开闭；
S24.判断当前疲劳程度是否达到疲劳程度最大值：
（1）如果达到疲劳程度最大值，转至步骤S25；
（2）如果未达到最大疲劳程度，对当前疲劳程度进行更新,更新后的当前疲劳程度等于更新前的当前疲劳程度加上疲劳程度增量，并返回步骤S22；
S25.模拟驾驶者进入睡眠状态；
S26.在设定时间内模拟交通事故发生,交通事故发生后,模拟结束。
2.根据权利要求1所述的一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于：所述的步骤S22包括以下子步骤：
S201.对视景画面进行采样,得到采样原图；
S202.对采样原图进行横向和纵向的高斯模糊,得到模糊图像；
S203.将模糊图像中的像素位置进行偏移，得到偏移图像；
S204.将偏移图像与视景画面的原图进行混合以创建重影，进而实现视景画面的模糊。
3.根据权利要求2所述的一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于：视景画面模糊的过程中，高斯模糊取值范围、像素位置偏移量以及偏移图像与原图混合次数均与当前疲劳程度成正比。
4.根据权利要求1所述的一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于：所述的步骤S23包括以下子步骤：
S301.根据当前疲劳程度，模拟疲劳者眼睑从打开到闭合的过程，逐步遮挡正常的道路视景画面,闭合过程持续时间T2；
S302.根据当前疲劳程度,模拟疲劳者眼睑处于闭合状态,完全遮挡视景画面,闭合状态持续时间为T3；
S303.根据当前疲劳程度，模拟疲劳者眼睑从闭合到打开的过程，逐步减小对正常道路视景画面的遮挡，打开过程持续时间T4。
5.根据权利要求1所述的一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于：步骤S23中,眼睑开闭模拟的实现过程包括：建立模拟眼睑的几何模型，在视景画面中生成模拟眼睑图像，并根据眼睑的运动参数，计算上下眼睑的在屏幕空间上的位置坐标及角度，进而实现步骤S301到S303的眼睑开闭模拟。
6.根据权利要求4所述的一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于：眼睑闭合过程持续时间T2、眼睑闭合状态持续时间T3、眼睑打开过程持续时间T4均与当前疲劳程度相关。
7.根据权利要求1所述的一种疲劳驾驶模拟方法，其特征在于：所述步骤S25中模拟驾驶者进入睡眠状态时,视景画面呈全黑状态。
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