CN107007292A - 用于获知疲劳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获知疲劳值的方法，该疲劳值表示汽车驾驶员的疲劳，该疲劳值基于至少一个疲劳特征在规定的时间间隔内周期地予以获知，其特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，除了考虑所述疲劳特征外，还考虑至少一个疲劳基本值。

Description

用于获知疲劳的方法

技术领域

本发明涉及一种用于获知疲劳值的方法，该疲劳值表示汽车驾驶员的疲劳，该疲劳值基于至少一个疲劳特征在规定的时间间隔内周期地予以获知。

背景技术

由现有技术例如已知专利申请DE 10 2014 210 279 A1。该文献涉及一种用于探测车辆驾驶员的注意状态的方法，按照该方法，把车辆速度的时间历程与参考历程相比较，并且，如果车辆速度的时间历程与参考历程相差规定的量，就产生一个相应于注意力降低状态的信号。这里还提到，考虑到驾驶员的手势、表情或眼睛动作，其中，如果驾驶员的手势、表情或眼睛动作表明了对于疲劳来说典型的动作，就产生一个相应于注意力降低状态的信号。

此外，由现有技术已知文献DE 10126224 A1。该文献涉及一种方法及其实施机构，以便表示汽车驾驶员的状态。驾驶员状态监视器获取驾驶员的生理状态参数。根据所获取的结果来影响汽车的控制单元以及驾驶员，以便采取适当的措施来保持驾驶员的或汽车的安全状态。作为所述生理状态参数，特别是获知且必要时存储借助脑电图得到的大脑电流、借助心电图得到的心脏状态、血压、心脏频率或脉搏、心脏跳动、皮肤温度和皮肤传导力。作为其它关键参数，可以检测驾驶员的眼皮频率、驾驶员握持方向盘的力及其在座椅上的移动，并以相关的方式加以分析，且与其它事件汇总，用于采取恰当的措施来影响车辆和驾驶员。

就现有的用于评估困意的***而言，为了评估困意（困意和疲劳在本文范畴内同义地使用），例如考察各次眨眼事件的特定特征，比如眼皮运动的幅度或速度。在此，分别考虑在一定的时段内的眨眼事件值，用来评价困意。在此，用于困意回归（Regression）的输入信号可以是与眨眼有关的值，比如眨眼幅度或持续时间。但也可以采用其它由眼皮开度信号算得的值，比如PERCLOS值—在一定的例如60秒的时段内求平均的眼睛开度。

就现有的用于评估驾驶员困意的***而言，所述评估仅仅基于当前存在的由眼皮开度信号算得的特征，比如PERCLOS或与眨眼有关的特征。在有些设计中，还在一定的时段内对输入值求平均。但始终都总是由一定时期的输入参数来获知所评估的困意值。在此，分别在下次估算的困意值与先前的时期无关。

在此并未考虑到的是，困意通常并非突然发展起来。在此原则上可能的是，例如由于针对驾驶员在特定点测量的状况，或者也由于可能的测量不准确或测量误差，困意估算的输出值具有高的跳跃。

发明内容

而本发明的方法能有利地实现提高结果的质量，特别是实现优化的分析，以高的可靠性获知驾驶员的实际疲劳状态。

根据本发明，这通过在独立权利要求1中给出的特征得以实现。本发明的其它设计是从属权利要求和其它独立权利要求的主题。

本发明的用于获知疲劳值的方法，该疲劳值表示汽车驾驶员的疲劳，该疲劳值基于至少一个疲劳特征在规定的时间间隔内周期地予以获知，其特征在于，在获知要评估的时间间隔的疲劳值时，除了考虑疲劳特征外，还考虑至少一个疲劳基本值。

术语“疲劳值”在此尤其包括对疲劳的分类。这种分类可以包括数据分析以及对车辆驾驶员的警惕性状态和/或反应力等的评估。获知疲劳值能实现及时地采取相应的动作，例如警告驾驶员。

对疲劳值的获知基于所谓的疲劳特征来进行。为此可以采用来自所谓的眼皮开度信号的数据，以便探测眨眼事件，并针对这些眨眼事件计算一定的参数（疲劳特征）。附加地，由眼皮开度信号还提取出其它并非与眨眼相关的特征比如PERCLOS，这些特征也可以用作疲劳特征。当然也可以考虑多个疲劳特征。为了获知疲劳值，首先规定并确定相关的疲劳特征。接下来在一段时间内对疲劳特征的构成进行数据采集。也就是说，例如在相应时间间隔的各个时间步骤内的疲劳特征的值。时间间隔系指规定的时段。该时段例如可以为若干秒例如30秒，直至数分钟例如20分钟。有利地，这种时间间隔为3分钟。用于测量疲劳特征的当前特性和参数各个时间步骤当然相应地更微小，即更短暂。通常，这些时间步骤决定于用于检测的技术装置，例如摄像机的图像频率。接下来对采集到的数据进行分析。这些步骤也可以通过各种不同的方法和/或各种不同的装置来执行。

在所述时间间隔内对疲劳特征的数据的获知可以有利地作为在该时间间隔内的连续的测量来进行。所述分析在规定的时间间隔内进行。为此可以有利地例如借助用于值的滤波的移动平均对数据予以预处理。

为了由疲劳特征获知疲劳值，可以有利地采用各种不同的方法。例如要提到分类法或回归法，比如多元线性回归、决策树（决策树）、人工神经网络，还要其它各种不同的方法。这些方法能够考虑输入参数的各种不同的加权。它们也可以部分地在所述方法本身的试验期间采用。

通过这种方法可以实现提高分析结果的质量。一方面，通过该方法将避免点式的瞬间采集（Momentaufnahme）。此外，由此可以实现实际结果的优化的精确性以及在分析和评价当前状况时的提高的可靠性。

在一种有利的实施方式中，该方法的特征在于，作为疲劳基本值，考虑先前的时间间隔的所获知的疲劳值。

如已述，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，考虑疲劳基本值。作为所述疲劳基本值，例如可以有利地采用已在先前的时间间隔内获知的疲劳值。这系指，先前的时间间隔在时间上处于要评价的时间间隔之前。有利地，要评价的时间间隔直接地紧接着先前的时间间隔。这系指，为了评估驾驶员的当前的困意，因此不仅采用对于该时间点有效的所获知的输入数据，而且采用在先前的步骤中评估的困意或者疲劳在反馈环节范畴内作为输入特征。

先前时期的疲劳值是当前疲劳的合适的指标，因为疲劳并不会突然大尺度地改变。通过考虑先前时间间隔的所获知的疲劳值，可以有利地实现在获知当前的疲劳值时参考先前的时期。由此可以有利地提高结果质量，其方式为，例如可以减小在时间上有限的事件的影响或者减少有误的测量。

在一种可行的设计中，所述方法以如下步骤为特点：

-在考虑先前时间间隔内的所获知的疲劳特征数据情况下获知先前的时间间隔的疲劳值；

-存储先前时间间隔的疲劳值；

-在考虑要评价的时间间隔内的所获知的疲劳特征数据以及考虑先前时间间隔的所存储的疲劳值情况下，获知要评价的时间间隔的疲劳值。

此外可以将如下步骤置于所述方法之前或者整合到所述方法中：规定并确定疲劳特征（或者所述那些特征）；获知关于疲劳特征的数据；对关于疲劳特征的所获知的数据予以预处理。

这系指，对疲劳值进行中期存储，用于以后的加权，并获知后续时间间隔的疲劳特征。通过这种方案，可以在反馈环节的意义下借助简单的机构有利地对已经获知的疲劳特征进行考虑。

在一种优选的设计中，所述方法的特征在于，作为疲劳基本值，考虑多个先前的时间间隔的所获知的疲劳值，其中，这些先前的时间间隔特别是彼此相继的时间间隔。

这可以系指，疲劳基本值不仅可以由—如已述—一个早先获知的疲劳值构成，而且可以考虑和包括多个早先获知的疲劳值。这系指，先前的时间间隔在时间上处于要评价的时间间隔之前。此外，先前的时间间隔有利地是彼此相继的时间间隔。另外，要评价的时间间隔在时间上直接紧接于所述先前的时间间隔之一。

由此可以有利地考虑先前的时间间隔的已经获知的多个疲劳值。由此可以提高结果的质量。还可以有利地由此推导得出其它因素，例如关于疲劳值的历史和历程的判断。也可以例如推导得出推测。

还可以例如识别出出现关于早先时间间隔的所获知的疲劳值的极值。困意通常是连续地发展起来的。通过考虑多个早先的值，可以估计出发展情况，必要时也可以对极值求平均。这种偏差值（Ausreißer）既可以具有特定于驾驶员的原因，又可以具有测量技术的原因。在对此有所了解的情况下，可以例如以对结果滤波的形式通过减少考虑所获知的极值（“偏差值”）来考虑这种存在的状况。

在一种替代的改进中，所述方法的特点在于如下步骤：

-在考虑到相应的先前时间间隔内的所获知的疲劳特征数据情况下获知先前的时间间隔的疲劳值；

-存储先前的时间间隔的疲劳值；

-在考虑要评价的时间间隔内的所获知的疲劳特征数据以及考虑先前时间间隔的所存储的疲劳值情况下，获知要评价的时间间隔的疲劳值。

在一种有利的设计中，该方法的特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，对先前的时间间隔的所获知的疲劳值进行加权。

这系指，也可以不同程度地考虑早先时间间隔的所获知的疲劳值。由此例如可以有利地实现的是，对历经较长时间的值相比于未历经如此长时间的值进行较低程度的加权。当然也可以完全不考虑从一定的时间间隔起的值。这对计算要评价的时间间隔的疲劳值有影响。由此可以有利地实现改善结果质量。

在一种可行的设计中，所述方法的特征是，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，考虑先前的时间间隔的所获知的疲劳值的历程。

这系指，在获知当前的疲劳值时，可以考虑所获知的疲劳值的时间发展情况。历程尤其系指一种时间顺序。在此例如可以分析和考虑所获知的疲劳值关于时间的变化大小以及变化速度。可以有利地将这种历史以及时间发展情况用作将来的发展情况的合适的指标。在此基础上，例如可以实现推测。这种推测—例如除了要评价的时间间隔的实际获知的疲劳特征外—可以在获知当前的疲劳值时予以考虑。

在一种优选的设计中，该方法的特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，特别是针对驾驶员更换的情况和/或针对没有先前的时间间隔的疲劳值可用的情况，作为疲劳基本值，考虑规定的初始值。

这系指，当不存在来自先前的时间间隔的所获知的驾驶员疲劳值时，规定并采用初始的疲劳值。这例如在开始行驶时或者在辅助***起动时是可行的。行驶期间的暂停也可以是这种中断，其允许重新确定疲劳值，而不应采用先前获知的值。初始值在此可用设定为固定地规定的值，或者也可以根据相应状况和/或驾驶员的其它因素来估计。通过采用初始的疲劳值作为疲劳基本值，可以避免一个或多个第一测量间隔的瞬间采集。由此可以有利地特别是在判断质量的准确性和可靠性方面优化结果的质量。

在一种有利的改进中，该方法的特征是，初始值根据白天时间来规定。

这系指，所采用的初始疲劳值的高度或大小根据状况参数来调节。特别地，白天时间看起来适合于模拟驾驶员的生理节律，并实现对***的适度的预调节。替代地也可以考虑时钟时间、亮度或能相应地模拟生理节律的类似参数。

在一种优选的设计中，该方法的特征是，为了获知要评价的时间间隔的疲劳值和/或先前的时间间隔的疲劳值，获知和/或分析一个或多个疲劳特征。

如已述，基于疲劳特征来获知疲劳值。在此也可以有利地规定采用多个不同的疲劳特征。这系指，分析相应时间间隔的全部规定的疲劳特征，以便确定疲劳值。通过考虑多个参数即多个不同的疲劳特征，可以进一步提高结果质量。

在一种替代的设计中，所述方法的特征是，为了获知疲劳值，对数据特别是所获知的数据进行预处理。

对数据的获知根据特定的疲劳特征来进行。例如可以采用红外摄像机来获知眼皮闭合。在此获取的并且还要予以处理的数据当然涉及相应的疲劳特征。为了预处理这些数据，已知有众多的做法、方法和措施，比如对时间间隔的参数求平均。有利地可以通过该处理步骤使得所获知的数据处于一种能实现获知疲劳值的状态。

在一种有利的改进中，该方法的特征在于，为了获知疲劳值，对数据进行处理，特别是对所获知的和/或所存储的和/或所规定的数据进行处理。

规定的数据尤其系指规定的初始值（作为疲劳值）。所获知的和/或所存储的数据尤其系指先前时间间隔的已获知的疲劳值。替代地，这里也可以采用先前时间间隔的疲劳特征，即在相应时间间隔的时间步骤内的疲劳特征的值。为了处理数据以及获知疲劳值，有多种多样的做法、方法和措施可供采用。例如需要提及：多元线性回归、决策树、人工神经网络。

在一种优选的设计中，所述方法的特征是，基于要评价的时间间隔的疲劳值来规定在紧接于获知要评价的时间间隔的疲劳值之后的其它动作。

这系指，所获知的疲劳值的大小可以引发其它方法步骤。如果所获知的疲劳值表明驾驶员的危急的疲劳，则例如可以有利地输出相应的信号，以便激活信息。这种信息例如可以是发给驾驶员的提示或明确的警告。这种信息例如可以声学地和/或视觉地和/或触觉地予以实施。

此外根据本发明规定了一种被设计和构造用于实施所述方法的装置。

为此有利地设置了用于汽车的控制器和/或其它计算单元，该控制器经过构造即设计和/或具有一些机构，从而实施或支持—如前所述的—方法。

此外有利地，设置用于汽车的驾驶员辅助***。该驾驶员辅助***的特征在于，驾驶员辅助***经过构造即具有一些机构和经过设计，以便在常规地使用情况下实施所述方法。有利地，车辆设有用于对驾驶员摄像的室内摄像机。另外，车辆有利地配备有用来向驾驶员显示信息的显示器。该驾驶员辅助***经过有利设计，以便实现例如视觉地借助所显示的咖啡杯或者声学地借助警报信号或者触觉地借助方向盘振动向驾驶员传输信息。此外，驾驶员辅助***被有利地设计用来例如通过对车辆舒适功能的干预，比如调节室内灯光、激活或改变音响、调节室内温度等，改善驾驶员的注意力。

有利地还有一种带有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，所述程序代码可以存储在机器可读的载体或存储介质比如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上，且用于特别是当所述程序产品或程序在计算机或装置上执行时实施、执行和/或控制根据前述实施方式之一的所述方法的步骤。

需要指出，说明书中所述的各个特征可以采用任何在技术上有意义的方式相互组合，且体现了本发明的其它设计。本发明的其它特征和有益性可由参照附图对实施例的说明得到。

附图说明

在这些附图中：

图1为所述方法的根据一种可行设计的流程图；

图2为根据一种可行设计在汽车中采用所述方法的装置的示意图。

具体实施方式

图1示出一种示例性的方法。该方法由各种不同的步骤S构成，这些步骤部分地取决于判定或条件B。在该方法开始之后，首先进行第一次检查B1，即检查是否已存在由先前的时间间隔获知的疲劳值。如果满足此点—用符号Y表示，就在第二条件B2中检查是否已发生驾驶员更换。

如果条件B1未得到满足—用符号N表示，也就是说，在先前的时间间隔内没有疲劳值，就在步骤S1中选择一个规定的初始值，用于后续获知疲劳值。这个初始值可以根据白天时间来规定。也可以考虑相应驾驶员的人为特征。

当满足第二条件B2时，也就是说，当已识别出驾驶员更换时，也选择一个用于后续获知的规定的初始值。

如果第二条件B2未满足，也就是说，如果尚未识别出驾驶员更换，就考虑由先前的时间间隔获知的疲劳值。对此点的确定在步骤S2中进行。如果在多个先前的时间间隔内已存在多个疲劳值，则可以相应地一同考虑这些疲劳值。为此在另一步骤S6中对相应的值予以相应的加权。这种加权可以考虑所述获知的时间历程。因此，步骤S6是任选的。

此外，在所述方法开始之后，接着在步骤S3中针对一个或多个规定的疲劳特征进行数据采集。针对如此获知的数据，在步骤S4中进行预处理，即所谓的预处理。在此需要指出，步骤S3和S4是任选的。当然，也可以把在外部获知的原始数据以及预处理的数据整合到所述过程中。另外，在步骤S5中进行参数计算。在此例如对眨眼事件进行计算。

在接下来的步骤S7中，对要评价的时间间隔的疲劳值进行获知。在此对疲劳进行分类。为了所述获知，既考虑关于要评价的时间间隔的一个或多个所述疲劳特征的信息和数据，又考虑另一疲劳基本值。为此，例如可以采用先前的即早先的时间间隔的规定的初始值或所获知的疲劳值。当然也可以采用多个先前的时间间隔的多个所获知的疲劳值。这些疲劳值还可以在步骤S6中予以加权。

为了针对后续的时间间隔考虑要评价的时间间隔的所获知的疲劳值，在所示的步骤S8中对该值进行存储。通过这种方式，可以例如在下一个时间间隔中在步骤S6中对所获知的疲劳值进行加权。

在S7中获知疲劳值并对疲劳分类之后，在条件B3中检查，驾驶员的所获知的疲劳是否处于危急的范围内。如果情况如此（情况Y），就采取相应的规定的动作。在此例如可以对驾驶员进行警告。为此，该方法例如可以产生信号，并发送至相应的装置。如果所获知的疲劳未处于危急的范围内（情况N），就针对下一个后续的时间间隔实施所述方法。

图2所示为在汽车中采用所述方法的示例性装置的示意图。这里示出了处于汽车3中的驾驶员1。车辆3具有用于获知驾驶员1的疲劳的驾驶员辅助***4。为此，借助于室内传感机构7观察疲劳特征。在所示设计中，借助于被设计成摄像机的室内传感机构7观察驾驶员1的眼睛2的闭合动作。还设置有用来实施所述方法的调节和控制器8。另外，该调节和控制器8也可以被设计用于对借助室内传感机构7获取的数据予以预处理和/或进行参数计算。此外设有用来将信息6输出给驾驶员1的装置5。该装置5被设计成显示器，其把视觉的警告提示作为信息6输出给驾驶员。当然也可以采用能实现把信息6听觉地传递（例如扬声器）或者触觉地传输（例如通过方向盘振动或座椅振动）至驾驶员1的装置（例如扬声器）。

Claims (15)

1.一种用于获知疲劳值的方法，该疲劳值表示汽车驾驶员的疲劳，该疲劳值基于至少一个疲劳特征在规定的时间间隔内周期地予以获知，其特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，除了考虑所述疲劳特征外，还考虑至少一个疲劳基本值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，作为疲劳基本值，考虑先前的时间间隔的所获知的疲劳值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于如下步骤：

-在考虑先前时间间隔内的所获知的疲劳特征数据情况下获知先前的时间间隔的疲劳值；

-存储先前时间间隔的疲劳值；

-在考虑要评价的时间间隔内的所获知的疲劳特征数据以及考虑先前时间间隔的所存储的疲劳值情况下，获知要评价的时间间隔的疲劳值。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为疲劳基本值，考虑多个先前的时间间隔的所获知的疲劳值，其中，所述先前的时间间隔特别是彼此相继的时间间隔。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，对先前的时间间隔的所获知的疲劳值进行加权。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，考虑先前的时间间隔的所获知的疲劳值的历程。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在获知要评价的时间间隔的疲劳值时，特别是针对驾驶员更换的情况和/或针对没有先前的时间间隔的疲劳值可用的情况，作为疲劳基本值，考虑规定的初始值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，初始值根据白天时间来规定。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了获知要评价的时间间隔的疲劳值和/或先前的时间间隔的疲劳值，获知和/或分析一个或多个疲劳特征。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了获知疲劳值，对数据特别是所获知的数据进行预处理。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了获知疲劳值，对数据进行处理，特别是对所获知的和/或所存储的和/或所规定的数据进行处理。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于要评价的时间间隔的疲劳值来规定在紧接于获知要评价的时间间隔的疲劳值之后的其它动作。

13.一种被设计和构造用于实施根据权利要求1～12中任一项所述的方法的装置（4、5、6、8）。

14.一种被设计用于实施根据权利要求1～12中任一项所述的方法的计算机程序。

15.一种机器可读的存储介质，在该存储介质上存储着根据权利要求14的计算机程序。