[實用新型]駕駛員疲勞檢測裝置

無效

• 申請號: 200720052274.0
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN201048946Y
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 秦華標;高永萍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型屬于數字圖像信號處理應用領域，具體地說是一種對機動車駕駛員在駕駛過程中出現的疲勞駕駛狀態進行檢測并預警的裝置。

背景技術

隨著汽車消費的普及，人們對交通安全越來越關注。交通問題已經成為社會安全的瓶頸。全世界每年因交通事故而導致的死亡人數也已經超過60萬，造成的直接經濟損失達125億美元。在我國，汽車擁有量雖然只有全世界總量的3％，但每年因為交通事故死亡的人數卻占了全世界的20％。交通安全成為我們安全的重大威脅。為了大力改善交通安全，減少交通事故，在交通法規、監管措施日益完備的同時，致力于改進汽車安全的電子設備也越來越多。例如ABS，TCS，ESP等，都受到了人們的普遍歡迎。

從汽車市場的考察來看，汽車的安全性能的優劣已經成為人們購車的主導因素。各大汽車生產公司也在競相開發安全設備。例如VOLVO汽車公司就推出了“駕駛員警示系統”，該系統可根據行車狀況及時的在駕駛員進入睡眠前給予警告。而法國的圖盧茲西門子VDO汽車公司則在開發一種通過監測司機注意力下降的系統。在國內雖然生產汽車電子的企業超過1000家，但是大多從事生產附加值低的產品，缺乏核心技術，國內汽車電子市場70％以上的份額都為外企把持。特別是從汽車安全這個方面來看，中國汽車安全產品還處于初級階段，所以產品的市場潛力巨大，僅國內每年新增車輛市場容量已經達到48.45億元人民幣，還有2300億元的社會保有車輛市場，此外還有及其廣闊的國外市場。所以駕駛員疲勞預警系統的研究既有技術價值，又有市場前景。

駕駛員疲勞檢測技術一般可分為主觀檢測技術和客觀檢測技術。主觀檢測主要通過主觀調查表、駕駛員自我記錄表、睡眠習慣調查表、斯坦福睡眠尺度表和皮爾遜疲勞量表等評定，由于種種因素主觀檢測技術的檢測結果往往不能令人滿意。客觀檢測技術是利用各種儀器設備檢測駕駛員的生理和心理的疲勞反映。生理反映有神經系統的功能、血液和眼睛的變化等，研究人員往往用腦電、心電、眼瞼眨動、眼球運動、頭部的位移加以鑒別；心理反映有反應時延長、注意分散、動作不協調等。從現有的研究結果看，疲勞駕駛與清醒駕駛相比，較有特異性的指標是：方向盤的微調，頭部前傾，眼瞼的眨動，甚至閉合。利用客觀檢測技術可針對不同的駕駛員進行評價，其檢測結果比較客觀準確。因此，駕駛疲勞檢測技術的研究主要集中在客觀檢測技術方面。腦電圖一直被譽為監測疲勞的“金標準”，但由于目前檢測腦電圖，心電圖，肌電圖等儀器較精密，在機車上容易受到機車電磁信號的干擾，而且價格昂貴，因此應用較少。另外有些檢測方法需要司機的互動參與，或需要司機直接接觸傳感器，以采集疲勞特征信號，但是這些檢測方法大多需要駕駛員主動配合或需要身體接觸，會影響司機的駕駛狀態。

目前的發展趨勢是非接觸式疲勞檢測，大量的人體生理實驗表明駕駛員的眼部狀態跟他的精神狀態關系密切，當駕駛員精神集中時眼睛張開的程度較大，而當駕駛員在打瞌睡時眼睛會閉合，而且眨眼頻繁。目前大部分研究駕駛疲勞的機構都采用PERCLOS(PercentEyelid?Closure眼睛閉合時間占特定時間的百分率)作為生理疲勞程度的指標。根據美國聯邦公路管理局和汽車聯合會資助的研究結果表明：一般情況下人們眼睛閉合的時間在0.12-0.13秒之間，駕駛時若眼睛皮和時間達到0.15秒就很容易發生交通事故。因此我們可以通過攝像頭實時采集分析處理司機駕駛時的圖片，用基于圖像處理和模式識別的方法來解析PERCLOS指標以檢測駕駛員的疲勞狀態。

數字圖像處理技術應用于檢測系統的研究開始于上個世紀末，早期的研究主要針對提高檢測算法的精確性，檢測的速度進步相對較慢。大量的圖像數據處理完全不能滿足檢測系統的實時性，這也一直是將該算法用于實際的瓶頸。例如，根據PERCLOS檢測疲勞狀態，據抽樣定理可知，檢測速度至少需要達到(1/0.12*2)幀/秒(約等于17幀/秒)。即需要系統在一秒內完成17幀圖像的檢測與判斷，這是一個相當有難度的速度。2001年P.Viola文章的發表是人臉檢測速度提高的一個轉折點。他將人臉檢測的速度比以前提高了15倍，在700Mhz?Pentium?III處理器的PC機上仿真速度達到了15幀/秒，實現了實時的人臉檢測系統，使得人臉檢測真正意義上的走向了實用的道路。這也給我們實現駕駛員疲勞檢測系統的算法研究與具體實現提供了可行性基礎。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種駕駛員疲勞檢測裝置，滿足非接觸性、客觀性、實時性、準確性，快速準確的判斷出駕駛員的精神狀態，在必要的情況下采取相應措施，最大限度的避免疲勞駕駛所引起的交通事故。