CN103700217A - 基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，包括车辆终端信息处理模块、GPS模块、无线通信模块和车辆监控管理中心，所述车辆终端信息处理模块包括CCD摄像头图像采集模块、数据存储设备，警报模块和嵌入式微处理器，所述车辆终端信息处理模块位于车辆内部，与GPS模块一起用于终端的信息采集及处理，所述处理的信息通过无线通信模块与车辆监控管理中心交换数据，实现车辆监控管理中心对车辆终端的远程控制。还涉及一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测方法，包括眼部状态实时监控，图像转换，行车轨迹判定和肤色采样，本发明采用模块化设计，结构简单，抗干扰能力强，适用性广，还增加了GPS行车轨迹特征检测，对疲劳驾驶的双重预防。
Description
技术领域
本发明涉及疲劳驾驶检测技术领域，尤其涉及一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法。
背景技术
随着交通的日益发展以及汽车消费的日渐兴起，驾驶员尤其是专业司机的疲劳驾驶的问题开始受到关注，因为疲劳驾驶时导致恶***通事故的主要原因之一。据相关统计，我国有70%以上的交通事故涉及到疲劳驾驶。针对疲劳驾驶有不同的手段，归纳起来就是利用传感器反馈司机的驾驶动作，发现异常立刻采取有效手段。例如美国Digital Installations公司开发的SAM疲劳驾驶报警***，利用放置在方向盘下方的磁条检测方向盘的转角，如果一段时间内检测不到方向盘进行任何修正动作，则***就会认为驾驶员疲劳驾驶而报警，但在弯道多的地方误报会非常严重。
目前，用的比较多的疲劳驾驶检测***采用的是分析人物面部表情以及眼部的状态信息，来进行监测，这种***虽然可以有效的监测或解决疲劳驾驶，但是，由于个人面部特征的不同，加上信息采集方法带来的误差，这类疲劳驾驶检测***无法细致地对疲劳驾驶做出准确判断，而且也还会出现判断失误或误判等情况发生。
发明内容
本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供了一种通过检测人眼一段时间内的闭合状态来判断驾驶员是否疲劳驾驶，并结合现代流行的嵌入式技术，采用高效软件算法，针对不同个体定制不同模型，提高了对疲劳驾驶的检测精度；并利用GPS数据的辅助，判定车辆状态，及时采取额定措施的基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，包括车辆终端信息处理模块、GPS模块、无线通信模块和车辆监控管理中心，所述车辆终端信息处理模块包括CCD摄像头图像采集模块、数据存储设备，警报模块和嵌入式微处理器，所述车辆终端信息处理模块位于车辆内部，与GPS模块一起用于终端的信息采集及处理，所述处理的信息通过无线通信模块与车辆监控管理中心交换数据，实现车辆监控管理中心对车辆终端的远程控制。
为了能够更精准的对图像数据进行处理，所述CCD摄像头图像采集模块用于采集到的图像数据传递到嵌入式微处理器中，由嵌入式微处理器对图像进行压缩及表情特征提取，经过提取的表情特征与标准模型进行比较，然后判断驾驶员是否疲劳驾驶。
为了进一步能够更精准的对图像数据进行处理，所述每隔一个时间段提取出的表情特征都会经过无线通信模块传送到车辆监控管理中心上，管理员根据这些信息判断驾驶员是否疲劳驾驶。
为了使得通讯更理想，所述无线通信模块采用的是基于目前国内联通WCDMA或电信CDMA2000的3G网络。
为了能够及时进行报警处理，报所述警报模块包括一个语音提示器以及连接车内的各种传感器，当发现驾驶员疲劳驾驶，***立及采用语音提示或断油断电强制停车措施。
为了能够更好对车辆定位，所述GPS模块用于生成行车轨迹的地理位置数据的采集，所述采集到地理位置信息，并送到嵌入式微处理器配合电子地图生成行车轨迹模型，最后，通过3G网络送到车辆监控管理中心判断。
一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测方法，包括眼部状态实时监控，图像转换，行车轨迹判定和肤色采样，包括以下步骤：
步骤1：***进入正常工作后，在汽车发动行进的一段时间内，***会学习驾驶员眼部的一些特征作为正常驾驶的标准，然后在接下来的本车行进途中，***会实时监控驾驶员的眼部状态，做出驾驶员是否疲劳驾驶的判断；
步骤2：CCD摄像头采集的图像转换到YCbCr色彩空间，并建立肤色模型，然后计算出图像中像素点与肤色的相似程度的数学函数；
步骤3：当驾驶员的眼部闭合状态与模型对比不合，而行车轨迹开始不平整时，可以判定驾驶员肯定是疲劳驾驶，***会自动给出语音提示，如果情况继续，依据车辆监控管理中心的命令可以实现断油断电等的强制停车措施；
步骤4：根据输入采样后像素点的Cb和Cr值，通过数学函数计算出该点的肤色相似度，判断得到采样点为肤色的概率，获取了大量肤色像素后，得出肤色区域在CbCr区域的分布，从而提取脸部图像。
为了更好的对色彩进行区分，所述YCbCr是广泛应用于电视显示等领域的色彩表示格式，具有与人类视觉感知过程相似的构成原理，所述肤色在YCbCr色彩空间中具有良好的分布和聚类性。
为了能够使得对驾驶员眼部特征进行更好的识别，所述通过提取的眼睛图像信息，可以得出眼睑遮住瞳孔的面积，疲劳状态的驾驶员眼睑遮住瞳孔的面积超过80%，统计在一定时间内眼睛闭合时所占的时间比例，判断驾驶员是否疲劳驾驶。
本发明的有益效果是：
1、采用模块化设计，结构简单而严谨，抗干扰能力强，维护成本低，适用于各种路况。
2、采用高清CCD摄像头，增加红外夜视功能，即使低照度或者是驾驶员戴眼镜的情况下依然实现理想的检测效果。
3、增加的GPS行车轨迹特征检测，对疲劳驾驶的双重预防。
4、图像处理由DSP处理器独立完成，降低了***的数据处理量，提高了图像处理精度；嵌入式处理器处理***内部各种逻辑实现，保证***软件工作的稳定。
5、***独特的算法，使***可以为不同驾驶员定制不同模型，减少了因为不同个人特征而来的检测误差。
6、无线通信网络采用3G网络而不是GSM/GPRS，网络信号强度高，覆盖范围广，数据传输速度快，避免了因网络问题而来的各种通讯误差和意外。
附图说明
图1是本发明所述一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法的模块示意图；
图2是本发明所述一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法的***流程图；
图3为GPS模块工作流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明所述的一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法作进一步说明:
如图1-3所示，一种用于基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***及方法，包括车辆终端信息处理模块、GPS模块、无线通信模块和车辆监控管理中心，所述的车辆终端信息处理模块包括CCD摄像头图像采集模块、数据存储设备，警报模块和嵌入式微处理器，所述的CCD摄像头图像采集模块用于采集到的图像数据传递到嵌入式微处理器中，由嵌入式微处理器对图像进行压缩及表情特征提取，经过提取的表情特征与标准模型进行比较，然后判断驾驶员是否疲劳驾驶；所述每隔一个时间段提取出的表情特征都会经过无线通信模块传送到车辆监控管理中心上，管理员根据这些信息判断驾驶员是否疲劳驾驶；所述的无线通信模块基于目前国内联通WCDMA或电信CDMA2000的3G网络；所述的警报模块包括一个语音提示器以及连接车内的各种传感器，当发现驾驶员疲劳驾驶，***立及采用语音提示或断油断电强制停车措施；所述的GPS模块用于生成行车轨迹的地理位置数据的采集，所述采集到地理位置信息，并送到嵌入式微处理器配合电子地图生成行车轨迹模型，最后，通过3G网络送到车辆监控管理中心判断；数据存储模块可以是SD卡，或者是硬盘，用来存储各种数据和基准模型；所述的车辆终端信息处理模块位于车辆内部，与GPS模块一起用于终端的信息采集及处理，所述处理的信息通过无线通信模块与车辆监控管理中心交换数据，实现车辆监控管理中心对车辆终端的远程控制。
一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测方法，包括眼部状态实时监控，图像转换，行车轨迹判定和肤色采样，包括以下步骤：
步骤1：***进入正常工作后，在汽车发动行进的一段时间内，***会学习驾驶员眼部的一些特征作为正常驾驶的标准，然后在接下来的本车行进途中，***会实时监控驾驶员的眼部状态，做出驾驶员是否疲劳驾驶的判断；
步骤2：CCD摄像头采集的图像转换到YCbCr色彩空间，并建立肤色模型，然后计算出图像中像素点与肤色的相似程度的数学函数；
步骤3：当初始化GPS设备，在***正常工作状态后，GPS模块不断的对汽车定位，并把汽车位置数据配合电子地图形成行车轨迹，判断驾驶员疲劳驾驶的确定依据是，当驾驶员的眼部闭合状态与模型对比不合，而行车轨迹开始不平整时，可以判定驾驶员肯定是疲劳驾驶，***会自动给出语音提示，如果情况继续，依据车辆监控管理中心的命令可以实现断油断电等的强制停车措施；
步骤4：根据输入采样后像素点的Cb和Cr值，通过数学函数计算出该点的肤色相似度，判断得到采样点为肤色的概率，获取了大量肤色像素后，得出肤色区域在CbCr区域的分布，从而提取脸部图像。
所述的YCbCr是广泛应用于电视显示等领域的色彩表示格式，具有与人类视觉感知过程相似的构成原理，所述肤色在YCbCr色彩空间中具有良好的分布和聚类性；所述通过提取的眼睛图像信息，可以得出眼睑遮住瞳孔的面积，疲劳状态的驾驶员眼睑遮住瞳孔的面积超过80%，统计在一定时间内眼睛闭合时所占的时间比例，判断驾驶员是否疲劳驾驶。
Claims (9)
1.一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，包括车辆终端信息处理模块、GPS模块、无线通信模块和车辆监控管理中心，其特征在于：所述车辆终端信息处理模块包括CCD摄像头图像采集模块、数据存储设备，警报模块和嵌入式微处理器，所述车辆终端信息处理模块位于车辆内部，与GPS模块一起用于终端的信息采集及处理，所述处理的信息通过无线通信模块与车辆监控管理中心交换数据，实现车辆监控管理中心对车辆终端的远程控制。
2.根据权利要求1所述的基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，其特征在于：所述CCD摄像头图像采集模块用于采集到的图像数据传递到嵌入式微处理器中，由嵌入式微处理器对图像进行压缩及表情特征提取，经过提取的表情特征与标准模型进行比较，然后判断驾驶员是否疲劳驾驶。
3.根据权利要求1所述的基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，其特征在于：所述每隔一个时间段提取出的表情特征都会经过无线通信模块传送到车辆监控管理中心上，管理员根据这些信息判断驾驶员是否疲劳驾驶。
4.根据权利要求1所述的基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，其特征在于：所述无线通信模块基于目前国内联通WCDMA或电信CDMA2000的3G网络。
5.根据权利要求1所述的基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，其特征在于：所述警报模块包括一个语音提示器以及连接车内的各种传感器，当发现驾驶员疲劳驾驶，***立及采用语音提示或断油断电强制停车措施。
6.根据权利要求1所述的基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测***，其特征在于：所述GPS模块用于生成行车轨迹的地理位置数据的采集，所述采集到地理位置信息，并送到嵌入式微处理器配合电子地图生成行车轨迹模型，最后，通过3G网络送到车辆监控管理中心判断。
7.一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测方法，包括眼部状态实时监控，图像转换，行车轨迹判定和肤色采样，包括以下步骤：
步骤1：***进入正常工作后，在汽车发动行进的一段时间内，***会学习驾驶员眼部的一些特征作为正常驾驶的标准，然后在接下来的本车行进途中，***会实时监控驾驶员的眼部状态，做出驾驶员是否疲劳驾驶的判断；
步骤2：CCD摄像头采集的图像转换到YCbCr色彩空间，并建立肤色模型，然后计算出图像中像素点与肤色的相似程度的数学函数；
步骤3：当驾驶员的眼部闭合状态与模型对比不合，而行车轨迹开始不平整时，可以判定驾驶员肯定是疲劳驾驶，***会自动给出语音提示，如果情况继续，依据车辆监控管理中心的命令可以实现断油断电等的强制停车措施；
步骤4：根据输入采样后像素点的Cb和Cr值，通过数学函数计算出该点的肤色相似度，判断得到采样点为肤色的概率，获取了大量肤色像素后，得出肤色区域在CbCr区域的分布，从而提取脸部图像。
8.根据权利要求7所述的一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测方法，其特征在于：所述YCbCr是广泛应用于电视显示等领域的色彩表示格式，具有与人类视觉感知过程相似的构成原理，所述肤色在YCbCr色彩空间中具有良好的分布和聚类性。
9.根据权利要求7所述的一种基于人眼及行车轨迹特征的疲劳驾驶检测方法，其特征在于：所述通过提取的眼睛图像信息，可以得出眼睑遮住瞳孔的面积，疲劳状态的驾驶员眼睑遮住瞳孔的面积超过80%，统计在一定时间内眼睛闭合时所占的时间比例，判断驾驶员是否疲劳驾驶。
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