CN101673464A - 疲劳驾驶智能管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疲劳驾驶智能管理***，它由装在各车辆驾驶室内的疲劳驾驶自动监测微处理器和装在交管中心的智能管理监控计算机组成，疲劳驾驶自动监测微处理器包括面部图像采集模块、用户数据库模块、验证驾驶员模块、疲劳监测及报警模块、监测无线通信模块、GPS及语音模块；和智能管理监控计算机包括各车辆驾驶员验证模块、交管中心数据库模块、疲劳状态统计模块、监控无线通信模块、外部服务模块。该***提供了一个简明而有效的防疲劳驾驶管理的网络化架构；该***监测时，能获取清晰面部图像；通过用户端数据库模块和交管中心数据库模块之间的无线数据传输，实时监测驾驶员的疲劳状况，必要时，交管中心可采取进一步措施。

Description

疲劳驾驶智能管理***
技术领域
本发明主要涉及交通管理、自动控制、人工智能等领域，具体地说是涉及一种疲劳驾驶智能管理***。
背景技术
随着经济水平的日益提高，汽车的使用越来越广泛。在方便了人们出行的同时，所产生的交通事故也越来越多，其中很大一部分是由疲劳驾驶所引发的。据美国国家公路交通安全署的统计，在公路上，每年由于司机在驾驶过程中进入睡眠状态而导致大约10万起交通事故，其中有1500起直接导致死亡，7.1万起导致人身伤害。某著名网站曾经做过一个关于疲劳驾驶的调查，结果显示，在2948名参与调查的网友中，有89.86％的人有过疲劳驾驶经历；79.85％的人在开车2-4小时后就会感到疲劳。因此如何防范疲劳驾驶已成为当前热点问题。
目前全世界各地的研究机构在疲劳监测方面已开展了广泛的研究，并取得了一些研究成果。
美国研制的打瞌睡驾驶员侦探***DDDS(The Drowsy Driver Detection System)。采用多普勒雷达和复杂的信号处理方法，可获取驾驶员烦躁不安的情绪活动、眨眼频率和持续时间等疲劳数据，用以判断驾驶员是否打瞌睡或睡着。该***可制成体积较小的仪器，安装在驾驶室内驾驶员头顶上方，完全不影响驾驶员正常的驾驶活动。
我国也取得了一些成果，如中国专利技术“数字化汽车超速、疲劳智能实时监督网络管理***”，在先申请号为CN200710080392.7的专利，该管理***包括汽车行驶自动记录仪、无线射频部分、监控计算机***等部分。该***通过检测驾驶速度和连续驾驶时间来判断驾驶员的超速和疲劳驾驶，并把信息及时传递给交管中心和执法交警。但是，该***所检测的疲劳驾驶，是通过监控司机的连续驾驶时间来决定的，实际上并未从根本解决疲劳驾驶的监测。而且对于超速和超过规定的连续驾驶时间，只有语音提示，没有制动措施，不能有效预防交通事故的发生。如中国专利技术“疲劳驾驶监测***”，在先申请号为CN200820091777.3疲劳驾驶监测***，该***利用固定在驾驶者上前方的摄像头，采集驾驶者的头部照片，并通过GSM/GPRS上传到控制中心，控制中心软件通过解析照片，确定驾驶者的驾驶姿势是否正常，分析出驾驶者的驾驶现状。并根据驾驶者的驾驶疲劳程度，选择提醒驾驶者或是采取锁油电措施。但是把疲劳监测部分放在控制中心，无疑增加了无线传输的信息量，严重影响了监测的实时性，且采取固定摄像头，又限制了驾驶员的头部转动，不利于后续的疲劳检测。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种疲劳驾驶智能管理***，该***能够验证驾驶员是否属于无证驾驶，并根据疲劳监测的结果采取相应措施后，把监测数据传输至交管中心处统计，由交管中心管理和提供外部服务。
为了达到上述目的，本发明的疲劳驾驶智能管理***由装在各车辆汽车上的疲劳驾驶自动监测微处理器和装在交管中心处的智能管理监控计算机组成，疲劳驾驶自动监测微处理器包括：
面部图像采集模块，该模块具有通过一个水平和垂直方向可旋转的红外摄像头，用于采集驾驶员面部图像；
用户数据库模块，用于储存该车辆驾驶员面部图像的信息数据；
验证驾驶员模块，用于验证驾驶员是否属于无证驾驶，防止无证驾驶；
疲劳监测及报警模块，用于对采集到的车辆驾驶员面部图像进行疲劳监测，输出疲劳状态为：清醒，轻度瞌睡，睡眠，并依据不同的疲劳状态产生声光报警或制动措施；
监测无线通信模块，用于向智能管理监控计算机发送和接收数据；
GPS及语音模块，用于确认实时定位车辆的位置及在必要时实现与交管中心直接通话；上述智能管理监控计算机包括：
各车辆驾驶员验证模块，用于判断该驾驶员是否属于有资格被提供外部服务的驾驶员，进一步防止无证驾驶；
交管中心数据库模块，用于存储在交管中心登记过的所有驾驶员的面部图像信息数据；
疲劳状态统计模块，用于统计疲劳驾驶自动监测微处理器传来的该驾驶员的疲劳次数和程度，统计出疲劳时间、频率等指标，判定是否为其提供外部服务；
监控无线通信模块，用于向各车辆上的疲劳驾驶自动监测微处理器接收和发送数据；
外部服务模块，用于交管人员依据上述疲劳状态的统计状况，采取进一步的处理(如人工干预、联系亲友等)。
本发明的疲劳驾驶智能管理***与现有技术相比较具有如下优点和积极效果：(1)、该***提供了一个简明而有效的防疲劳驾驶管理的网络化架构，便于实际应用；(2)、该***在疲劳监测时，采用水平和垂直方向可旋转的红外摄像头，可以清晰的获取驾驶员的面部图像，很好的解决了由于驾驶员头部转动产生的图像质量问题，为后续监测的准确性提供了保证；(3)、该***设置验证驾驶员模块、交管中心各车辆驾驶员验证模块可杜绝无证驾驶；(4)该***通过用户端数据库模块和交管中心数据库模块之间的无线数据传输，实时的监测和统计监测驾驶员的疲劳状况。如有必要，交管中心可以立刻做出反应，通过相关部门帮助的方式，采取进一步措施(如人工干预、联系亲友等)。
附图说明
图1是本发明的疲劳驾驶智能管理***的示意图；
图2是本发明的疲劳驾驶自动监测微处理器10的框示意图；
图3是本发明的智能管理监控计算机20的框示意图；
图4是本发明的疲劳驾驶智能管理***的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
如图1、2和3所示，上述疲劳驾驶智能管理***由装在各汽车上的疲劳驾驶自动监测微处理器10和装在交管中心处的智能管理监控计算机20组成，
疲劳驾驶自动监测微处理器10包括：
面部图像采集模块11，通过一个水平和垂直方向可旋转的红外摄像头，按照程序设定，自动调节摄像头水平和垂直方向可清晰地采集驾驶员的面部图像。选用红外摄像头能在白天和晚上均能正常工作，在用户端数据库模块12内可以事先存储好驾驶员的正面、一定角度的左侧脸和右侧脸模板信息数据，然后将采集到的驾驶员脸图像，运用模板匹配法，参考提前设定好基本阈值(可通过实验获得，该阈值表示基本的相似度，小于此阈值的图像丢弃，取下一帧)，在满足基本阈值的情况下，取相似度较大的模板作为参照，控制两个小电机的运作，调整摄像头的方向，使相似度不断提高，待到一定程度后(通过实验可设定一个门限阈值)则认为面部采集完成。如果发现相似系数在下限阈值条件下，则表明驾驶员不在驾驶。该模块通过持续地采集清晰图像，提高了后续算法的适用性，防止因头部旋转而导致的面部图像缺失；
用户数据库模块12，用于储存该车辆所有驾驶员的面部图像信息数据，包括该车辆驾驶员的正、侧脸图像的模板信息数据；
验证驾驶员模块13，用于验证驾驶员是否属于无证驾驶，防止无证驾驶，通过把驾驶员定位好的脸部图像，在用户数据库12中查找最相似的模板，确认后，通过监测无线通信模块15，把确认好的脸部图像传送至交管中心处的智能管理监控计算机20，即可完成驾驶该车辆的驾驶员身份验证工作；
疲劳监测及报警模块14，用于对模块11采集到的车辆驾驶员面部图像进行疲劳监测，输出疲劳状态的结果，并依据不同的疲劳状态产生声光报警或制动措施，其中眼睛定位算法可根据人眼的特殊的灰度特性，综合采用水平和垂直双向积分投影法，框选出眼部图像；跟踪算法则可以采用Kalman滤波法；然后用Sobel算子提取出眼睛区域的边缘，计算相关的特征(如上眼睑曲率和上下眼睑间距离)，输入到一个已经训练好的RBF神经网络中去判别眼睛状态，得到清醒或轻度瞌睡或闭眼(睡眠)三种状态。持续的监控一段时间(如30s)，统计出眼睛的PERCLOS值和眨眼频率，根据事先设定好阈值(如眨眼频率一般每分钟6～25次为安全)，判定眼睛是否疲劳。本***设定两种疲劳程度：轻度瞌睡和睡眠。对于不同的疲劳程度，产生不同的报警信号。上述轻度瞌睡状态信号将驱动声光报警器报警以唤醒驾驶员；上述睡眠状态将驱动声光报警器和制动器，产生高频的声光报警和制动措施；
监测无线通信模块15，用于向智能管理监控计算机20发送和接收数据；
GPS及语音模块16，用于确认实时定位车辆位置，便于交管中心掌握信息以及必要时实现交管中心与驾驶员的直接对话；
上述智能管理监控计算机20包括：
各车辆驾驶员验证模块21，用于判断各车辆驾驶员，是否属于有资格被提供外部服务；判断步骤是：把定位到各车辆的驾驶员的脸部图像数据在交管中心数据库模块22内查询，找出最相似的图像，确认后在交管中心数据库内22记录存档；
交管中心数据库模块22，用于存储在交管中心登记的所有驾驶员的面部图像信息和其他信息数据，面部图像信息包括各车辆驾驶员的正、侧脸图像的模板信息数据；
疲劳状态统计模块23，用于统计疲劳驾驶自动监测处理器10传来的该驾驶员的疲劳次数和程度，统计出疲劳时间、频率等指标，存入交管中心数据库模块22记录，作为是否为其提供外部服务的依据；
监控无线通信模块24，用于向装在各车辆上的疲劳驾驶自动监测微处理器接收和发送数据，无线通信技术可以采用Wibro、Ultra Mobil Broadband(UMB)或3G等高速率技术；
外部服务模块25，依据上述疲劳状态统计模块23统计状况，由交管中心采取的进一步处理，若某驾驶员的疲劳的次数过多，或报警频率过快，交管中心可以直接和驾驶员对话，或通知就近的交警处理，或在第一时间通知亲友等；
若某驾驶员在用户数据库模块12中未能通过验证，确认属于无证驾驶，而在后续的交管中心数据库模块22再次未能通过验证，则表明对于该车辆是未经许可的驾驶员，但在交管中心是授权的驾驶员。这样仍然可以在需要时获取外部服务。如果两次验证均未通过，则表明该驾驶员是未经许可的，是无证驾驶。这样既实现了电子驾照的验证，又防止了无证驾驶所带来的危害，还能为后续的外部服务提供成员验证。
如图1、2、4所示，上述疲劳驾驶智能管理***，该***的疲劳驾驶自动监测微处理器10的工作流程是，首先通过一个水平和垂直方向可旋转的红外摄像头，实时采集驾驶员的面部图像11，在车内用户端数据库12内查询，完成电子驾照的验证13，并把验证结果通过无线模块15传给智能管理监控计算机20记录。随后对连续采集的图像，经过疲劳监测14，得出不同程度的眼睛疲劳状态(分为轻度瞌睡和睡眠)。针对不同程度的疲劳，采取声光报警和制动等防范措施，并将表征疲劳程度的信息以无线通信方式传至交管中心处的智能管理监控计算机20。
如图1、3、4所示，上述疲劳驾驶智能管理***，该***的智能管理监控计算机20的工作流程是：完成驾驶员的成员验证21，确认后通过无线通信模块24接收疲劳驾驶自动监测微处理器10传来的驾驶员的疲劳信息，疲劳状态统计模块23统计出该驾驶员的疲劳时间、频率等指标，决定是否提供外部服务25。

Claims (1)

1、一种疲劳驾驶智能管理***，其特征在于：它由装在各车辆汔车上的疲劳驾驶自动监测微处理器(10)和装在交管中心处的智能管理监控计算机(20)组成，疲劳驾驶自动监测微处理器(10)包括：
a.面部图像采集模块(11)，该模块具有通过一个水平和垂直方向可旋转的红外摄像头，用于采集驾驶员面部图像；
b.用户数据库模块(12)，用于储存该车辆驾驶员面部图像的信息数据；
c.验证驾驶员模块(13)，用于验证驾驶员是否属于无证驾驶，防止无证驾驶；
d.疲劳监测及报警模块(14)，用于对采集到的车辆驾驶员面部图像进行疲劳监测，输出疲劳状态为：清醒，轻度瞌睡，睡眠，并依据不同的疲劳状态产生声光报警或制动措施；
e.监测无线通信模块(15)，用于向智能管理监控计算机发送和接收数据；
f.GPS及语音模块(16)，用于确认实时定位车辆的位置及在必要时实现与交管中心直接通话；
上述智能管理监控计算机(20)包括：
a.各车辆驾驶员验证模块(21)，用于判断该各驾驶员是否属于有资格被提供外部服务的驾驶员，进一步防止无证驾驶；
b.交管中心数据库模块(22)，用于存储在交管中心登记过的所有驾驶员的面部图像信息数据；
c.疲劳状态统计模块(23)，用于统计疲劳驾驶自动监测微处理器传来的该驾驶员的疲劳次数和程度，统计出疲劳时间、频率等指标，判定是否为其提供外部服务；
d.监控无线通信模块(24)，用于向各车辆上的疲劳驾驶自动监测微处理器接收和发送数据并可通知相关部门或人员；
e.外部服务模块(25)，交管人员依据上述疲劳状态的统计状况，以便采取进一步的处理。
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