[發(fā)明專利]基于PERCLOS算法的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611259092.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN108269383A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春陽(yáng);李國(guó)華;郭超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南輝煌信通軟件有限公司
• 主分類號(hào): G08B21/06
• 分類號(hào): G08B21/06;G06K9/00
• 代理公司: 鄭州德勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 宋文龍

本發(fā)明提供一種基于PERCLOS算法的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，包括圖像采集模塊、DDR2SDRAM儲(chǔ)存模塊、主處理模塊和音頻報(bào)警模塊。所述圖像采集模塊包括紅外光源、OV7670CMOS攝像頭、紅外CCD攝像頭圖像解碼器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助Kalman濾波器；所述主處理模塊包括STM32F407VET6主控芯片和處理圖像的車載PC；圖像采集模塊采集的圖像經(jīng)STM32F407VET6主控芯片讀取圖像數(shù)據(jù)經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助Kalman濾波器反饋給攝像頭采集下一幀圖像；車載PC對(duì)連續(xù)幀的圖像進(jìn)行識(shí)別人眼的狀態(tài)根據(jù)PERCLOS方法判斷駕駛員的疲勞狀況通過音頻報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)警信息。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)駕駛員的全天候檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種基于PERCLOS算法的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)鐵路系統(tǒng)經(jīng)歷數(shù)次大提速，尤其是全國(guó)高速鐵路網(wǎng)逐步建設(shè)并投入運(yùn)營(yíng)，如何保障列車運(yùn)行區(qū)間軌道安全重要性凸顯。同時(shí)，隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的跨越式發(fā)展，對(duì)各項(xiàng)安全工作的要求也不斷提高，一切工作都圍繞“安全、正點(diǎn)”進(jìn)行，因此就需要火車駕駛員精力高度集中，注意力稍不集中，就會(huì)出現(xiàn)意想不到的情況， 存在嚴(yán)重的人身、行車安全隱患，因此如果能在疲勞產(chǎn)生的初期給駕駛員進(jìn)行預(yù)警提示，那么就會(huì)大大降低安全隱患。因此，在駕駛中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞狀況成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

目前基于生理參數(shù)的方法需要傳感器與駕駛員身體接觸,對(duì)接觸方式及位置有諸多細(xì)節(jié)要求,正常駕駛中不適宜普及應(yīng)用。基于駕駛員頭部動(dòng)作的方法,由于特定的頭部動(dòng)作與疲勞的因果關(guān)系有很大的隨機(jī)性與偶然性,難以作為準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)。搖擺駕駛等反映車輛行駛狀態(tài)的駕駛行為,雖然可以部分反映司機(jī)是否處于疲勞狀態(tài),但屬于間接推斷方式,不能及時(shí)準(zhǔn)確地判斷是否為疲勞駕駛。基于計(jì)算機(jī)視覺的方法,使用攝像頭實(shí)時(shí)拍攝駕駛員的圖像, 通過對(duì)圖像的分析,判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)。這種方法具有非接觸性的特點(diǎn),但在精度和實(shí)用性方面還要做進(jìn)一步的提升。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種基于PERCLOS算法的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于PERCLOS算法的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊、DDR2SDRAM儲(chǔ)存模塊、主處理模塊和音頻報(bào)警模塊；

所述圖像采集模塊包括紅外光源、OV7670CMOS攝像頭、紅外CCD攝像頭、圖像解碼器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助Kalman濾波器；

所述主處理模塊包括STM32F407VET6主控芯片和車載PC；

所述音頻報(bào)警模塊包括鐘聲報(bào)警器和喇叭；

所述紅外CCD攝像頭采集紅外圖像，并經(jīng)圖像解碼器解碼后存儲(chǔ)在所述DDR2SDRAM儲(chǔ)存模塊中；所述OV7670CMOS攝像頭采集普通圖像并存儲(chǔ)在所述DDR2SDRAM儲(chǔ)存模塊中，所述STM32F407VET6主控芯片讀取所述DDR2SDRAM儲(chǔ)存模塊中的紅外圖像或普通圖像并傳送至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助Kalman濾波器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助Kalman濾波器計(jì)算出下一幀圖像的位置并反饋給對(duì)應(yīng)攝像頭采集下一幀圖像；同時(shí)STM32F407VET6主控芯片將讀取的連續(xù)幀的圖像傳送至車載PC，所述車載PC對(duì)連續(xù)幀的圖像進(jìn)行處理，識(shí)別人眼的狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)PERCLOS方法判斷駕駛員的疲勞狀況，并通過音頻報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)警信息。

需要說明的是，本發(fā)明選用的Kalman濾波器是一種根據(jù)遞歸算法估計(jì)下一幀圖像運(yùn)動(dòng)物體的位置和偏差。為了以某種概率找到眼部,該Kalman濾波器會(huì)在下一幀圖像里的位置尋找眼睛。它遞歸地根據(jù)以往測(cè)量值估計(jì)當(dāng)前值,并將此過程進(jìn)行多次重復(fù),以先驗(yàn)概率估計(jì)值預(yù)測(cè)新的后驗(yàn)概率估計(jì)值。這種遞歸性質(zhì)是卡爾曼濾波器的一種顯著的特點(diǎn)。