CN108492528A - 一种疲劳驾驶监测系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种疲劳驾驶监测系统，所述疲劳驾驶监测系统不仅监测驾驶员的人脸信息、瞳孔信息，还监测其头部移动信息、心率信息，并且将这些信息进行整合，生成一个驾驶员行为的整体信息，避免了现有技术中采用单纯的人脸识别和瞳孔监测所造成的误差较大的缺陷，监测准确率高，保证了驾驶员的行车安全。本发明还提出一种车辆。

Description

一种疲劳驾驶监测系统及车辆

技术领域

本发明涉及一种疲劳驾驶监测系统及车辆。

背景技术

近年因疲劳驾驶而酿成的车祸频频见报，成为车辆的“隐形杀手”，不醉驾、不超速、不疲劳驾驶……应该是每位拿了驾照的司机注意的基本点，但是很多人受“喝点小酒不碍事、不累、不困”意识的影响，认为自己开车自己最清楚情况，在麻痹大意间，往往容易造成事故的发生。

我国的交通运输业发展迅速，随之而来的道路交通事故也呈上升趋势，根据交通部门的资料显示，由于疲劳驾驶造成的交通事故所占比重很大，占特大交通事故的比重更大，疲劳驾驶已经作为交通事故发生的主要隐患，已经引起人们的关注，针对疲劳驾驶，也出现了许多疲劳驾驶的检测装置，例如现有技术中提供了一种通过人脸识别以及瞳孔监测分析驾驶员的疲劳状态，并根据疲劳情形做出相应的预警，虽然在一定程度上采用上述方法也能够实现一定的预警作用，但其存在以下几个方面的不足：

1、人脸识别以及瞳孔监测都属于图像采集和分析，在有限的CPU运算单元下进行单纯的图像采集、分析，在实时性以及精准性上是无法保证的；

2、在瞳孔监测的过程中，由于驾驶员自身的复杂情形以及环境光的千变万化，也使得当前瞳孔监测的准确性不高。例如，驾驶员在佩戴各种眼镜的情形下，不同眼镜对不同环境光的反射不一，常常会导致瞳孔监测的结果有很大偏差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种疲劳驾驶监测系统，所述疲劳驾驶监测系统不仅监测驾驶员的人脸信息、瞳孔信息，还监测其头部移动信息、心率信息，并且将这些信息进行整合，生成一个驾驶员行为的整体信息，避免了现有技术中采用单纯的人脸识别和瞳孔监测所造成的误差较大的缺陷，监测准确率高，保证了驾驶员的行车安全。本发明的另一个目的在于提出一种车辆。

根据本发明的疲劳驾驶监测系统，所述疲劳驾驶监测系统包括图像采集模块，所述图像采集模块包括用于采集人脸信息的人脸识别子模块、用于监测瞳孔信息的瞳孔监测子模块、用于监测头部移动信息的头部运动监测子模块，所述图像采集模块用于将所述人脸信息、瞳孔信息、头部移动信息进行融合以生成第一人体图像信息；心率监测模块，所述心率监测模块用于监测心率数据，并基于所述心率数据生成一心率信号；中央控制单元，所述中央控制单元与所述图像采集模块、心率监测模块相连，所述中央控制单元用于接收所述第一人体图像信息及心率信号，并基于所述第一人体图像信息及所述心率信号生成一驾驶员行为综合信号。

根据本发明的疲劳驾驶监测系统，所述疲劳驾驶监测系统不仅监测驾驶员的人脸信息、瞳孔信息，还监测其头部移动信息、心率信息，并且将这些信息进行整合，生成一个驾驶员行为的整体信息，避免了现有技术中采用单纯的人脸识别和瞳孔监测所造成的误差较大的缺陷，监测准确率高，保证了驾驶员的行车安全。

另外，根据本发明上述的疲劳驾驶监测系统，还可以具有如下附加的技术特征：

所述图像采集模块还包括用于监测脸部微表情信息的脸部微表情监测子模块，所述图像采集模块还用于将所述人脸信息、瞳孔信息、头部移动信息与所述脸部微表情信息进行融合以生成第二人体图像信息。

所述疲劳驾驶监测系统还包括报警模块，所述报警模块与所述中央控制单元相连，用于在所述驾驶员行为综合信号超过疲劳驾驶阈值时发出报警信号。

本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括上述任意结构的疲劳驾驶监测系统。

根据本发明的车辆，所述车辆包括上述结构的疲劳驾驶监测系统，所述车辆不仅监测驾驶员的人脸信息、瞳孔信息，还监测其头部移动信息、心率信息，并且将这些信息进行整合，生成一个驾驶员行为的整体信息，避免了现有技术中采用单纯的人脸识别和瞳孔监测所造成的误差较大的缺陷，监测准确率高，保证了驾驶员的行车安全。

所述图像采集模块设置在车辆的前挡风玻璃上，且正对驾驶员。

所述心率监测模块是心率监测手环，所述心率监测手环佩戴于驾驶员的手腕上。

所述中央控制单元设置在车辆上，所述中央控制单元与所述图像采集模块无线相连或者有线相连。

所述中央控制单元与所述心率监测模块无线相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一个实施例的疲劳时心率与动作稳定性的相关关系图；

图2是本发明的一个实施例的清醒和疲劳2种状态下转角的BOX关系图；

图3是本发明的一个实施例的图像采集模块的结构框图；

图4是本发明的另一个实施例的图像采集模块的结构框图；

图5是本发明的一个实施例的疲劳驾驶监测系统的结构框图；

图6是本发明的另一个实施例的疲劳驾驶监测系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是本发明的一个实施例的疲劳时心率与动作稳定性的相关关系图；图2是本发明的一个实施例的清醒和疲劳2种状态下转角的BOX关系图；图3是本发明的一个实施例的图像采集模块的结构框图；图4是本发明的另一个实施例的图像采集模块的结构框图；图5是本发明的一个实施例的疲劳驾驶监测系统的结构框图；图6是本发明的另一个实施例的疲劳驾驶监测系统的结构框图。

参考图1-图6，本发明提供了一种疲劳驾驶监测系统，所述疲劳驾驶监测系统设置在车辆上，用于监测驾驶员的多个行为，并基于该多个行为判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态下。

所述疲劳驾驶监测系统包括图像采集模块10、心率监测模块20以及中央控制单元30。

通常地，图像采集模块10设置在车辆的前挡风玻璃上，且正对着驾驶员，且该图像采集模块10设置在不会阻挡驾驶员视线的位置上。图像采集模块10包括人脸识别子模块11、瞳孔监测子模块12、头部运动监测子模块13，其中，人脸识别子模块11用于采集驾驶员的人脸信息；瞳孔监测子模块12用于监测驾驶员的瞳孔信息，例如：瞳孔大小、眼睛睁闭情况、眨眼频率等；头部运动监测子模块13用于监测驾驶员的头部移动信息，例如：头部是否点头、点头频率、头部倾斜状况等。

在本发明的实施例中，所述人脸识别子模块11、瞳孔监测子模块12以及头部运动监测子模块13可以分别采用一个高清摄像头，优选地，该人脸识别子模块11、瞳孔监测子模块12与头部运动监测子模块13集成设置，从而节约了空间。该图像采集模块10用于将人脸识别子模块11采集的人脸信息、瞳孔监测子模块12监测到的瞳孔信息以及头部运动监测子模块13监测到的头部移动信息进行融合以生成第一人体图像信息。

心率监测模块20用于监测驾驶员的当前心率数据，并基于该当前心率数据生成一心率信号，例如该心率信号是正常范围内、还是在正常范围值之外。在本发明的实施例中，该心率监测模块20是心率监测手环，且该心率监测手环可佩戴于驾驶员的左手手腕上或者右手手腕上。

通常情况下，人体疲劳程度与心率是息息相关的，例如，正常人在平静情况下的心率在60～100次/min,而心率达到130次/min左右的时候表示人体已经处于疲劳状态。国内有学者通过模拟的实验手段，得出疲劳与动作稳定性的相关系数为0.89，由此可见疲劳与动作稳定性之间存在着高度相干性。因此得出在疲劳时心率与动作稳定性的密切关系，随着心率值的增大，反映出人体的疲劳程度加强，动作稳定性则下降。如图1，由此可见，人体在疲劳状态时的动作出错机率大，明显表现出不能准确地完成操作行为，在驾驶员疲劳驾驶中，人体疲劳状态下驾驶动作稳定性下降，其驾驶的行为不规则，驾驶员所操纵的汽车行驶易发生车道偏离和不间断出现方向盘调整的特征，见图2。另外，人体疲劳对动作稳定性的影响还表现在操作者的操作失误率增高，动作的协调性和灵活性降低，操作速度变慢等，使操作者在操作过程中人的可靠性降低。

本发明实施例的智能心率监测手环，采用先进的动态心率测量算法，该算法可以实时地得出和胸带心率准确性相比在99％以内的心率测量数据，在使用该心率数据基础上通过算法推算驾驶员的驾驶疲劳程度，这一结论可以作为判断驾驶员疲劳状态的辅助结论。

中央控制单元30分别与图像采集模块10、心率监测模块20相连，所述中央控制单元30用于接收上述第一人体图像信息及心率信号，并基于该第一人体图像信息及心率信号生成一驾驶员行为综合信号。

优选地，中央控制单元30集成设置在车辆上，该中央控制单元30与图像采集模块10可以无线相连，也可以有线相连。中央控制单元30与图像采集模块10无线相连时，可以采用WIFI、蓝牙、移动通信等方式；中央控制单元30与图像采集模块10无线相连时，可以采用车辆现有的CAN(Controller Area Network；控制器局域网络)总线连接、UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter；通用异步收发传输器)、USB等方式连接。

发明实施例的疲劳驾驶监测系统，所述疲劳驾驶监测系统不仅监测驾驶员的人脸信息、瞳孔信息，还监测其头部移动信息、心率信息，并且将这些信息进行整合，生成一个驾驶员行为的整体信息，避免了现有技术中采用单纯的人脸识别和瞳孔监测所造成的误差较大的缺陷，监测准确率高，保证了驾驶员的行车安全。

在具体实施中，参考图4，所述图像采集模块10还包括用于监测驾驶员脸部微表情信息的脸部微表情监测子模块14，所述图像采集模块10还用于将所述人脸信息、瞳孔信息、头部移动信息与所述脸部微表情信息进行融合以生成第二人体图像信息，即在本实施例中，所述图像采集模块10与上述实施例的图像采集模块10相比，增加了脸部微表情监测子模块14，该脸部微表情监测子模块14用于实时监测驾驶员脸部微观表情变化，例如：脸部肌肉变化、面部表情状况等，从而更进一步地监测驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，提高了监测精度，减少了监测误差。

在具体实施中，参考图6，所述疲劳驾驶监测系统，还包括报警模块40，该报警模块40与所述中央控制单元30相连，用于在所述驾驶员行为综合信号超过疲劳驾驶阈值时发出报警信号。具体地，报警模块40与中央控制单元30相连，当驾驶员行为综合信号超出阈值，即中央控制单元30监测到驾驶员处于疲劳驾驶状态下时，其发出一使能信号至报警模块40，该报警模块40在接收到该使能信号后发出警报，从而提醒驾驶员，驾驶员可采取例如停车休息、找人换开车等手段来避免疲劳驾驶，从而保证了驾驶员的安全。在本实施例中，所述报警模块40可以采用车辆现有的声音输出设备，从而简化了结构，节约了成本。

本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括上述任意实施例的疲劳驾驶监测系统。

本发明实施例的车辆，所述车辆包括上述结构的疲劳驾驶监测系统，所述车辆不仅监测驾驶员的人脸信息、瞳孔信息，还监测其头部移动信息、心率信息，并且将这些信息进行整合，生成一个驾驶员行为的整体信息，避免了现有技术中采用单纯的人脸识别和瞳孔监测所造成的误差较大的缺陷，监测准确率高，保证了驾驶员的行车安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种疲劳驾驶监测系统，其特征在于，包括：

图像采集模块，所述图像采集模块包括用于采集人脸信息的人脸识别子模块、用于监测瞳孔信息的瞳孔监测子模块、用于监测头部移动信息的头部运动监测子模块，所述图像采集模块用于将所述人脸信息、瞳孔信息、头部移动信息进行融合以生成第一人体图像信息；

心率监测模块，所述心率监测模块用于监测心率数据，并基于所述心率数据生成一心率信号；

中央控制单元，所述中央控制单元与所述图像采集模块、心率监测模块相连，所述中央控制单元用于接收所述第一人体图像信息及心率信号，并基于所述第一人体图像信息及所述心率信号生成一驾驶员行为综合信号。

2.根据权利要求1所述的疲劳驾驶监测系统，其特征在于，所述图像采集模块还包括用于监测脸部微表情信息的脸部微表情监测子模块，所述图像采集模块还用于将所述人脸信息、瞳孔信息、头部移动信息与所述脸部微表情信息进行融合以生成第二人体图像信息。

3.根据权利要求1所述的疲劳驾驶监测系统，其特征在于，还包括：

报警模块，所述报警模块与所述中央控制单元相连，用于在所述驾驶员行为综合信号超过疲劳驾驶阈值时发出报警信号。

4.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的疲劳驾驶监测系统。

5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述图像采集模块设置在车辆的前挡风玻璃上，且正对驾驶员。

6.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述心率监测模块是心率监测手环，所述心率监测手环佩戴于驾驶员的手腕上。

7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述中央控制单元设置在车辆上，所述中央控制单元与所述图像采集模块无线相连或者有线相连。

8.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于，所述中央控制单元与所述心率监测模块无线相连。