CN109367539A - 一种检测疲劳驾驶的智能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测疲劳驾驶的智能系统，包括：摄像头实时采集面部表情信息。实时采集车道偏移和前车距离的反馈信息。摄像头实时采集面部平面与胸腹部平面的夹角信息。从摄像头采集的面部表情信息中分析疲劳行为及程度作第一特征值，车辆偏移车道行驶的程度和与前车的距离信息作第二特征值。同时从面部平面与胸腹部平面的夹角信息中分析某一时域的点头信息作为第三特征值。根据三个特征值计算疲劳指数，判断该值是否超出疲劳阈值。若是，则确定为疲劳驾驶，辅助系统根据疲劳值超过阈值的范围，采取减速、靠边停、熄火等不同程度的保护措施；本发明提供了对驾驶员的智能检测，并对疲劳驾驶行为及时予以纠正，能有效避免险情，有很好的前景。

Description

一种检测疲劳驾驶的智能系统
技术领域
本发明涉及疲劳驾驶识别的技术领域，尤其涉及一种疲劳驾驶的自动识别方法和辅助调整系统。运用了计算机技术、传感器技术、检测技术和智能控制技术，多技术的结合，增强了学科之间的综合应用水平，改善了各方法间的不足之处，使检测方法和系统的性能达到最满意的效果。
背景技术
随着社会的发展进步，社会上的车辆越来越多，越来越多的人都能够驾驶汽车代步或者提供运输、客运服务。但生活节奏加快、安全意识不足、生活压力的增大等因素，导致越来越多的人并未意识到自己的疲劳状态，却依然在驾驶车辆，而疲劳驾驶会导致严重的道路安全问题，车祸的发生概率也随之增加。
目前有一些其他相关解决方法通过肢体接触传感器感知，或是检测人眼睁开还是闭合的状态都存在明显缺点。
因此，有必要提出一种疲劳驾驶的智能检测方法来监测驾驶员的疲劳状态，并对驾驶员进行疲劳提醒，甚至由辅助系统采取强制保护措施，以防止因疲劳驾驶而导致的车祸。
发明内容
本发明的目的是发明一种检测疲劳驾驶的智能系统，检测并辅助驾驶员脱离疲劳驾驶状态，以避免驾驶员因为疲劳驾驶而导致车祸。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
（1）本发明的疲劳驾驶智能检测方法，包括采集样本、数据分类、建立模型。所述方法包括采集面部表情、匹配模型、根据匹配模型分类等步骤。
（2）本发明的辅助系统，包括主控模块、建模模块、电源模块、提醒模块、显示模块和通信模块。其中建模模块、提醒模块、显示模块、通信模块分别与所述主控模块电性连接，电源模块为疲劳驾驶辅助系统提供电能。
（3）从摄像头采集的面部表情信息作第一特征值，车辆偏移车道行驶的程度和与前车的距离信息作第二特征值。驾驶员面部平面与胸腹部平面夹角信息作为第三特征值。根据第一、第二和第三特征值计算出疲劳指数值，并判断疲劳指数值是否超出疲劳阈值，及超出的程度。
（4）若系统检测驾驶未疲劳驾驶，则不提醒；若轻度疲劳，则辅助系统采取减速并语音提醒的措施；若中度疲劳，则辅助系统采取靠边停车、发动机熄火的措施；若重度疲劳，则辅助系统在中度疲劳的基础上采取发动机不得重新启动且发出短信告知家人的措施。
附图说明
图1是系统流程图；图2是检测装置中各模块连接关系图；图3是辅助装置中各模块连接关系图；
具体实施方式
对驾驶员疲劳驾驶的智能检测和安全辅助，包括如下步骤：
（1）驾驶员面部表情信息的采集
（2）车辆偏移当前车道和与前车距离信息的采集
（3）驾驶员面部平面与胸腹部平面夹角采集
（4）综合判断疲劳状态
（5）对疲劳驾驶的提醒以及辅助系统接管车辆的操控权
1、对驾驶员疲劳驾驶的智能检测和安全辅助，所述的“(1) 驾驶员面部表情信息的采集”：本发明的疲劳驾驶智能检测方法硬件主要由摄像头模块和数据模块构成。其中摄像头模块主要采集样本数据，包括驾驶员的面部信息、表情信息、面部肌肉动作信息，由数据模块建立模型，并对摄像头模块采集的信息进行数据分类，从摄像头采集的面部表情信息作第一特征值，并保存以便于数据库的建立。
2、对驾驶员疲劳驾驶的智能检测和安全辅助，所述的“(2) 车辆偏移当前车道和与前车距离信息的采集”：摄像头模块可以采集车辆自身的行驶数据，基于所述摄像头视觉信息确定车载摄像头相对于车道线的距离值，车道线包括左车道线和右车道线。摄像头模块可连续拍摄关于前方道路的视觉图像，该视觉图像中含有车道线图像。根据摄像头模块位于本车的位置信息和摄像头模块相对于车道线的距离值，确定本车相对于车道中心线的当前偏移量。车辆自身的行驶数据还包括本车与前车的距离，根据摄像头模块相对于前车车尾的距离值，确定本车是否处于危险行驶状态。车辆偏移车道行驶的程度和与前车的距离信息等车辆操作信息作第二特征值并保存。
3、对驾驶员疲劳驾驶的智能检测和安全辅助，所述的:“(3) 驾驶员面部平面与胸腹部平面夹角采集”：车内固定的摄像头模块可根据自身的固定云图中的基准线分别确定驾驶员面部平面与基准线的夹角和胸腹部平面与基准线的夹角。从而计算出驾驶员面部平面与胸腹部平面的夹角值。对于上述夹角幅度。若有大于等于特定阈值的数据，进行一段时间的频率计算。将短时间内驾驶员的瞌睡点头功率信息作第三特征值并保存。
4、对驾驶员疲劳驾驶的智能检测和安全辅助，所述的“(4) 综合判断疲劳状态”：调取上一疲劳指数值，并根据所述上一疲劳指数值、所述第一、第二和第三特征值计算当前疲劳指数值，其中，所述疲劳指数值用于表征驾驶员的疲劳程度。由于每个驾驶员在清醒状态下驾驶风格各不相同，因此清醒驾驶状态并不存在明显的车辆行驶轨迹特征，而在驾驶员疲劳状态下，车辆行驶轨迹特征就比较明显，比如会出现车辆蛇形行驶，又比如会出现车辆在车道内突然偏向一侧的情况，以及车辆压车道线后急速转向道路中间的情况等。利用车辆行驶轨迹特征不能准确反映驾驶员的清醒状态，但可以有效捕捉到驾驶员的疲劳状态，因此，车辆行驶轨迹特征是最优的疲劳行为特征。此外，驾驶员对车辆的某些操作，例如，驾驶员打左右转向灯、驾驶员控制车辆进行加减速或者驾驶员深踩刹车踏板等清醒驾驶行为都可以有效体现出驾驶员的清醒状态。因此，可从车辆操作信息中提取到清醒行为特征。
面部表情信息的第一特征值、车辆操作信息的第二特征值和瞌睡点头信息的第三特征值分别按25%、50%和25%的权重值，计算疲劳指数值。
5、对驾驶员疲劳驾驶的智能检测和安全辅助，所述的“(5) 对疲劳驾驶的提醒以及辅助系统接管车辆的操控权”：辅助系统包括主控模块、建模模块、电源模块、提醒模块、显示模块和通信模块，除所述的电性相连外，建模模块、提醒模块、显示模块和通信模块统一受主控模块的控制，主控模块可电子介入车辆的操控权，各模块间的关系如图2所示。
系统预先设定好疲劳阈值，若疲劳指数值不超过疲劳阈值，则认定为未疲劳驾驶，不进行提醒；若疲劳指数值超过疲劳阈值且未超过25%，则认定为轻度疲劳驾驶，辅助系统强制车辆减速，并发出语音提醒；若疲劳指数值超过疲劳阈值25%且未达到50%，则认定为中度疲劳驾驶，辅助系统接管车辆的操控权，并自动靠边停车并熄灭发动机；若疲劳指数值超过疲劳阈值50%，则认定为重度疲劳驾驶，辅助系统在中度疲劳驾驶的基础上，限制车辆不得重新启动发动机且短信告知家人。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种检测疲劳驾驶的智能系统，其特征值包括：
摄像头模块实时采集面部表情信息作第一特征值；
车辆操作信息中计算疲劳行为特征的第二特征值；
驾驶员点头信息中计算疲劳行为特征的第三特征值；
计算模块计算当前疲劳指数值，
判断所述当前疲劳指数值是否大于疲劳指数阈值，并采取相应措施。
2.根据权利要求1所述的一种检测疲劳驾驶的智能系统，其特征是：所述的“（1）摄像头模块实时采集面部表情信息作第一特征值”：所述疲劳驾驶监测装置在监测驾驶员的驾车的过程中，依次通过摄像头模块、CMOS传感器、图像信号采集电路、视频解码电路、主控模块、疲劳程度检测、提醒模块，电源模块提供电能，其关系如图1所示，所述建模模块用于根据采集到的驾驶员的面部表情来建立当前状态下驾驶员的表情模型，以获得驾驶员的面部表情图像并判断出疲劳程度。
3.根据权利要求1所述的一种检测疲劳驾驶的智能系统，其特征是：所述的“（2）车辆操作信息中计算疲劳行为特征的第二特征值”：基于所述摄像头视觉信息确定车载摄像头相对于车道线的距离值，所述车道线包括左车道线和右车道线，根据所述摄像头模块位于本车的位置信息和所述车载摄像头相对于车道线的距离值，确定本车相对于车道中心线的当前偏移量，判断所述当前偏移量是否大于偏移量阈值，若所述当前偏移量大于所述偏移量阈值，根据所述当前偏移量确定疲劳行为特征的第二特征值；若所述当前偏移量不大于所述偏移量阈值，调取本车相对于车道中心线的上一偏移量，判断所述上一偏移量和所述当前偏移量的差量是否大于差量阈值，若所述差量大于所述差量阈值，根据所述差量确定疲劳行为特征的第二特征值；若所述差量不大于所述差量阈值，则第二特征值为零。
4.根据权利要求1所述的一种检测疲劳驾驶的智能系统，其特征是：所述的“（3）驾驶员点头信息中计算疲劳行为特征的第三特征值”基于所述的驾驶员面部平面与腹胸部平面的夹角信息确定，是通过固定摄像头中固定云图的基准线分别与面部平面和胸腹部平面的夹角值间接计算得出，设定“瞌睡夹角阈值”和“瞌睡频率阈值”，对特定时间内的夹角数据执行滤波算法，若所述夹角幅度不大于“瞌睡夹角阈值”，则第三特征值为零，若有大于“瞌睡夹角阈值”同时满足大于“瞌睡频率阈值”的数据，对其进行相关正交函数计算确定第三特征值。
5.根据权利要求1所述的一种检测疲劳驾驶的智能系统，其特征是：所述的“（4）计算模块计算当前疲劳指数值”：所述计算模块，用于调取上一疲劳指数值，并根据所述上一疲劳指数值、所述第一特征值和所述第二特征值计算当前疲劳指数值，其中，所述疲劳指数值用于表征驾驶员疲劳程度。
6.根据权利要求1所述的一种检测疲劳驾驶的智能系统，其特征是：所述的“（5）判断所述当前疲劳指数值是否大于疲劳指数阈值，并采取相应措施”：采集面部表情，匹配模型，根据匹配模型分类，若正常，则不提醒；若轻度疲劳，则发出提醒，车辆减速；若中度疲劳，则车辆靠边停车，发动机熄火；若重度疲劳，则在中度疲劳的基础上限制车辆再次启动，并短信通知家属。
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