[發明專利]基于多特征融合的疲勞駕駛預警系統

在審

• 申請號: 201410587136.7
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104299363A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 齊潔;盧曉瑩;孫海信
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G08B21/06
• 分類號: G08B21/06;G05B19/418
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及檢測系統，特別涉及一種基于多特征融合的疲勞駕駛預警系統。

背景技術

在全球范圍內，司機的疲勞駕駛已成為導致交通安全事故的重要原因之一。當駕駛員因睡眠不足、長時間行車、飲酒及生病等因素而引起視線模糊、反映遲鈍、注意力分散、動作僵硬等現象時，將直接影響到駕駛員的感知、思維、判斷、決策及運動執行能力，對個人和社會的生命財產安全帶來極大的安全隱患。有關研究表明,如果能實時監測駕駛員的狀態,并在疲勞駕駛情況出現之初予以警示,那么由疲勞駕駛引起的交通事故至少可以減少80％，能有效為國家挽回巨大的經濟損失，能夠挽救千萬人的生命，維護社會安定。如今交通運輸業也在蓬勃發展，創造巨大的社會經濟效益，但是同時交通事故卻也變成了社會的第一公害。在這樣嚴峻的交通事故形勢下，研究預防發生疲勞駕駛的方法尤為必要，通過信息評判駕駛員的疲勞程度來進行預警和防護,己成為國內外專家和學者的一個研究熱點，其意義深遠而重大。因此提高車載疲勞報警裝置的實時性、準確性、可靠性，降低制作成本，以及尋找非接觸性的、信息融合的、高效的疲勞檢測方法，都將是未來疲勞駕駛的研究方向。

中國專利CN101814137A公開一種基于紅外眼態識別的疲勞駕駛預警系統，包括視頻獲取模塊，用以采集駕駛員的頭部視頻圖像；眼睛初始定位模塊，用以對頭部視頻圖像采用背景差分技術處理，進行眼睛初始定位；眼睛跟蹤預測模塊，用以采用kalman濾波器進行眼睛位置跟蹤預測；眼睛精確定位模塊，用以采用融合紅外圖像空間紋理的改進Mean-Shift算法實現眼睛最終位置的精確定位；眼睛狀態識別模塊，用以對眼睛區域進行二值化或邊緣檢測，獲得眼睛的長寬信息；疲勞狀態計算模塊，用以根據當前檢測時間段的眼睛狀態，依照PERCLOS的P80標準進行眼睛疲勞狀態判斷；疲勞駕駛預警模塊，用以當判定當前狀態為疲勞狀態，發出告警指令。

中國專利CN201955874U公開一種疲勞駕駛預警系統，包括：圖像采集傳感器，用于采集駕駛員狀態的圖像信號并發送到控制模塊；速度傳感器，用于測試車輛行駛速度，并將速度信息發送到控制模塊；語音報警模塊，用于根據控制模塊的報警指令進行語音報警；數據傳輸模塊，用于將控制模塊的振動指令發送到振動坐墊；振動坐墊，用于根據振動指令對駕駛員進行振動提示；控制模塊，用于根據圖像信號和速度信息判斷車輛及駕駛員的狀態，當車輛處于正常行駛狀態且駕駛員處于疲勞狀態時，向語音報警模塊發送報警指令，并向振動坐墊發送振動指令。

發明內容

本發明的目的在于提供基于車載的、視覺的、實時性、多特征融合的、實現定時提醒與監測、檢測速度快、準確的一種基于多特征融合的疲勞駕駛預警系統。

本發明設有疲勞監測模塊、行車軌跡記錄與分析模塊、微處理器、定時器、報警模塊、GPRS；

所述疲勞監測模塊設有疲勞檢測攝像頭、紅外燈控制電路，所述行車軌跡記錄與分析模塊設有行車記錄儀攝像頭、速度傳感器；疲勞檢測攝像頭的駕駛員圖像采集信號輸出端接微處理器的輸入端口，紅外燈控制電路的紅外控制信號輸出接微處理器的輸入端口，行車記錄儀攝像頭的行車軌跡采集信號輸出端接微處理器的輸入端口，速度傳感器的速度信號輸出端接微處理器的輸入端口，微處理器與GPRS連接，GPRS的輸出端與遠程信息終端進行數據信息交互；微處理器的定時信號輸出端、報警信號輸出端和顯示信號輸出端分別接定時器、報警模塊和顯示模塊。

所述微處理器可采用嵌入式微處理器。

本發明為了滿足駕駛員疲勞狀況檢測裝置全天候的監測環境，采用兩種波長的紅外光源，分屬于不可見光的范圍。外圈采用950nm的紅外燈，瞳孔只能反射40％的光，內圈采用850nm的光，瞳孔可以反射90％的光，經過濾除光照變化復雜的可見光，這樣利用人眼對近紅外光所產生的紅眼效應找到眼睛的位置，提取出眼部特征進行疲勞預警判定。

本發明利用紅外光源人為的產生紅眼效應，通過圖像采集裝置獲取瞳孔亮暗程度不同的幀間圖像，做幀間差分。通過對圖像進行處理，采用大津法計算圖像二值化閾值，結合人眼的幾何約束條件能夠快速而準確的找到人眼區域，為眼部狀態的判定奠定基礎，該方法對環境變換具有很好的適應性。

本發明在準確定位人眼之后，進一步對眼睛狀態進行識別。通過瞳孔區域狀態的提取確定眼睛的睜閉合狀態，采用計算PERCLOS的值的大小判定駕駛員的疲勞程度，達到實時監測駕駛員疲勞程度的要求，且具有良好的魯棒性。