[發(fā)明專利]一種利用智能手機揚聲器和麥克風(fēng)的疲勞駕駛檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910256804.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109965889B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李凡;解亞東;吳玥;楊松
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18;G08B21/06;G06N3/04;G06N3/08;G06K9/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

本發(fā)明公開了一種利用智能手機揚聲器和麥克風(fēng)的疲勞駕駛檢測方法。通過智能手機的揚聲器和麥克風(fēng)組成多普勒雷達(dá)系統(tǒng)，利用駕駛員運動時的多普勒效應(yīng)判斷是否存在疲勞駕駛的三種典型動作(點頭、打哈欠和非正常操控方向盤)，最終根據(jù)對三種典型動作的檢測結(jié)果分析是否存在疲勞駕駛。本發(fā)明僅依靠智能手機中的揚聲器發(fā)出超出人耳聽力范圍的高頻聲音，麥克風(fēng)接收聲音信號，成本低、抗干擾性強、不存在泄露隱私問題、用戶體驗好，尤其適用于車內(nèi)前排僅有駕駛員、路況較好的監(jiān)測環(huán)境。本發(fā)明檢測的三種典型疲勞駕駛動作與正常駕駛時動作有較大差別，結(jié)合欠采樣技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可在感知能力有限的智能手機上獲得準(zhǔn)確動作信息，具有很高的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種疲勞駕駛檢測方法，特別涉及一種利用智能手機揚聲器和麥克風(fēng)的疲勞駕駛檢測方法，用于監(jiān)測駕駛員是否存在疲勞駕駛，屬于移動計算應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車的數(shù)量越來越多，隨之而來的是更多的交通事故。而許多交通事故都與駕駛員存在疲勞駕駛有很大的關(guān)系。由于許多疲勞駕駛事件不明顯并且沒有造成嚴(yán)重的后果，所以大部分駕駛員都沒有意識到疲勞駕駛的危害。研究表明，駕駛員對疲勞駕駛的關(guān)注遠(yuǎn)小于其他問題，比如開車時使用手機、超速或酒駕。因此，開發(fā)一個可以提醒駕駛員休息的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)是非常有必要的。

目前，對于疲勞駕駛的檢測方法主要依靠額外部署在車輛或駕駛員身體上的專用設(shè)備，通過收集駕駛員的動作和車輛的狀態(tài)信息，分析是否存在疲勞駕駛。例如，通過駕駛員佩戴的腦電圖耳機分析腦電波；通過嵌入在頭枕內(nèi)的紅外傳感器感知駕駛員頭部活動以及通過布置在車內(nèi)的攝像頭分析駕駛員的疲勞狀態(tài)。而這些監(jiān)測設(shè)備通常都存在成本高昂、需要強制用戶佩戴和抗干擾性差等問題，并且大多只能提供粗粒度的監(jiān)測信息，不能精確檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)。

目前市面上也存在一些利用手機攝像頭檢測駕駛員是否疲勞的方法。例如使用手機上的攝像頭來跟蹤駕駛員視線的方向，從而分析出駕駛員是否集中注意力；通過檢測眨眼的時間和眨眼的頻率來分析駕駛員的疲勞狀態(tài)；或者同時使用前置和后置攝像頭監(jiān)測駕駛員和路面狀態(tài)。但是基于視覺的監(jiān)測方法存在泄露隱私的問題，準(zhǔn)確率受周圍環(huán)境光照強度和天氣的影響較大，并且需要最少有一個攝像頭面對駕駛員。

除此之外，還有一些方法，使用手機上的非視覺傳感器監(jiān)測駕駛員的駕駛行為。例如，使用手機內(nèi)置的加速度計和陀螺儀估計車輛行駛速度，同時還可以識別變道、轉(zhuǎn)彎等動態(tài)動作；使用手機中的音頻傳感器檢測方向盤旋轉(zhuǎn)的角度。但是，大部分利用手機上的非視覺傳感器檢測駕駛員行為的方法都沒有關(guān)注疲勞駕駛領(lǐng)域。

綜上所述，目前迫切需要一種利用智能手機中非視覺傳感器的疲勞駕駛檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前缺乏一種低成本且有效的疲勞駕駛檢測方法，提出一種利用智能手機揚聲器和麥克風(fēng)的疲勞駕駛檢測方法。

本發(fā)明的思想是：通過現(xiàn)有智能手機普遍配備的揚聲器和麥克風(fēng)組成一個簡易的多普勒雷達(dá)系統(tǒng)，多普勒效應(yīng)的主要內(nèi)容為聲源發(fā)出聲音的頻率受到聲源和接收者的相對運動而產(chǎn)生變化。利用駕駛員運動時的多普勒效應(yīng)來判斷是否存在疲勞駕駛的三種典型動作(點頭、打哈欠和非正常操控方向盤)，最終根據(jù)對三種典型動作的檢測結(jié)果來分析是否存在疲勞駕駛。本發(fā)明方法尤其適用于車內(nèi)前排僅有駕駛員，路況較好的環(huán)境下。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種利用智能手機揚聲器和麥克風(fēng)的疲勞駕駛檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、訓(xùn)練兩個長短時記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及一個全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

步驟1.1、采集駕駛員正常駕駛情況下的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在駕駛員正常駕駛的車輛內(nèi)放置智能手機，手機揚聲器發(fā)出連續(xù)的高頻聲音信號，經(jīng)過正在運動的人體反射后產(chǎn)生多普勒頻移，并被手機麥克風(fēng)接收。同時，通過車內(nèi)放置的錄像設(shè)備，收集駕駛員真實的動作信息。