CN110930641A - 一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***及方法,其中,预警方法包括:S1、视频监测单元实时采集并传输包含驾驶员面部图像的视频数据,心率检测单元实时采集并传输驾驶员心率系数;S2、后台控制中心对视频数据和心率系数进行处理和分析,并根据预设的生理信息阈值范围,以得到当前驾驶员的疲劳评价结果;S3、根据疲劳评价结果,输出对应控制指令给预警装置,由预警装置产生相应动作。与现有技术相比,本发明利用心率手环、心电仪以及视频采集终端,从多方面实时获取驾驶员生理信息并进行实时分析,结合具有语音播放和座椅振动功能的预警装置,既能够提高疲劳评价结果的准确性,同时能够有效警示驾驶员注意疲劳驾驶。
Description
技术领域
本发明涉及疲劳驾驶预警技术领域,尤其是涉及一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***及方法。
背景技术
据交通部门统计,60%以上的交通事故与疲劳驾驶有关。疲劳驾驶是指驾驶人在长时间连续行车后,产生生理机能和心理机能的失调,而在客观上出现驾驶技能下降的现象。疲劳驾驶会影响到驾驶人的注意、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面。司机疲劳驾驶极易引发道路交通事故。因此疲劳驾驶预警在交通安全应用中发挥着重要作用。
目前的疲劳驾驶预警主要分为两种:一种是基于车辆实时轨迹,通过检测车辆行驶状态,以间接地判断当前驾驶员是否为疲劳驾驶,该方式由于没有直接对驾驶员的驾驶状态信息进行获取及分析,且获取的车辆行驶状态通常为滞后数据,因此其对应于疲劳驾驶的预警分析结果不够实时可靠;另一种则是采集驾驶员面部图像,通过对该图像进行分析处理,以判断当前驾驶员是否为疲劳驾驶,这种方式通常只针对驾驶员的眼部和嘴部动作进行分析,并没有对驾驶员的生理信息进行全面的采集和分析,因此难以保证其预警分析结果的准确性。
此外,当前的疲劳驾驶预警手段大多仅在车辆仪表盘或者车载显示器上展示警示标识,并不能有效起到警示驾驶员的目的。
有数据表明,驾驶员以100公里/小时的速度驾驶车辆前进,一小时后,其生理机能便能进入睡眠状态;两小时后,其生理机能则表现欲睡,主动性下降。在一般情况下,驾驶员一天行车超过6小时以上,或前一天睡眠时间不足4-5小时者,交通事故发生率极高。因此,本发明考虑通过对驾驶员生理机能进行实时多方面的采集,并对多个生理信息进行实时分析,从而提高预警分析结果的实时可靠性与准确性,同时结合有效的预警手段,能够兼具警示驾驶员和驱散驾驶疲劳感的功能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,包括视频监测单元、心率监测单元、后台控制中心和预警装置,所述视频监测单元和心率监测单元分别与后台控制中心连接,以分别将采集的视频数据和心率系数传输给后台控制中心,所述后台控制中心还与预警装置连接,由后台控制中心对视频数据和心率系数进行处理和分析,以得到对应的控制指令,并将该控制指令传输给预警装置,以改变预警装置的工作状态。
进一步地,所述视频监测单元包括依次连接的视频采集终端和车载行车电脑,所述车载行车电脑还连接至后台控制中心,所述视频采集终端将采集的包含驾驶员面部图像的视频数据传输给车载行车电脑,所述车载行车电脑用于存储该视频数据,并将该视频数据传输给后台控制中心。
进一步地,所述视频采集终端通过有线网络与车载行车电脑连接,所述视频采集终端安装在方向盘正对驾驶员面部的位置。
进一步地,所述心率监测单元包括佩戴在驾驶员手腕的心率手环以及依次连接的可穿戴心电仪和车载智能盒子,所述心率手环和车载智能盒子分别与后台控制中心连接,所述心率手环用于采集驾驶员的心率数据,所述可穿戴心电仪用于采集驾驶员的心电图数据,所述心率数据和心电图数据构成心率系数。
进一步地,所述心率手环为设置有移动通信模块和心率传感器的智能手表,所述智能手表通过移动通信网络与后台控制中心连接,以将采集的心率数据传输给后台控制中心。
进一步地,所述可穿戴心电仪安装有蓝牙模块,通过蓝牙通信与车载智能盒子连接,以将采集的驾驶员心电图数据传输给车载智能盒子,所述车载智能盒子通过WiFi无线网络与后台控制中心连接,以将驾驶员心电图数据传输给后台控制中心。
进一步地,所述预警装置包括语音播放器和安装在座椅内的振动器,当预警装置接收到“发出预警”的控制指令时,语音播放器会自动播放提醒驾驶员注意疲劳驾驶的语音数据,同时振动器会以预设的频率产生震动,以提醒驾驶员注意疲劳驾驶。
一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警方法,包括以下步骤:
S1、车辆启动,视频监测单元实时采集包含驾驶员面部图像的视频数据,同时心率检测单元实时采集驾驶员心率系数,并分别将采集的视频数据和心率系数传输给后台控制中心;
S2、后台控制中心对视频数据和心率系数进行处理和分析,并根据预设的生理信息阈值范围,以得到当前驾驶员的疲劳评价结果,其中,生理信息阈值范围包括眼部行为阈值范围和心率系数阈值范围;
S3、若疲劳评价结果为“临界”或“疲劳”,则后台控制中心输出“发出预警”控制指令给预警装置,由预警装置产生对应的动作;若疲劳评价结果为“正常”,则后台控制中心不输出控制指令给预警装置,即预警装置不发生动作。
进一步地,所述步骤S2具体包括以下步骤:
S21、后台控制中心从视频数据的图像帧中提取连续的眼部行为数据,判断该眼部行为数据是否处于眼部行为阈值范围内,若判断为是,则输出第一评价结果为“正常”,否则输出第一评价结果为“疲劳”;
S22、判断心率系数是否处于心率系数阈值范围内,若判断为是,则输出第二评价结果为“正常”,否则输出第二评价结果为“疲劳”;
S23、结合第一评价结果和第二评价结果,得到疲劳评价结果:若第一评价结果和第二评价结果均为“正常”,则输出疲劳评价结果为“正常”;
若第一评价结果或第二评价结果为“疲劳”,则输出疲劳评价结果为“临界”;
若第一评价结果和第二评价结果均为“疲劳”,则数据疲劳评价结果为“疲劳”。
与现有技术相比,本发明通过实时采集驾驶员的心率系数以及包含驾驶员面部图像的视频数据,并从视频数据中提取驾驶员的眼部行为数据,实现了多方面采集驾驶员生理信息的目的,基于全面的生理信息数据和实时的生理信息分析,能够提高疲劳评价结果的准确性;此外,本发明采用包含语音播放器和座椅振动器的预警装置,结合可靠的疲劳评价结果,能够实现有效警示驾驶员疲劳驾驶的目的,同时产生一定程度上驱散疲劳感的功能。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图;
图2为本发明的方法流程示意图;
图中标记说明:100、视频监测单元;101、视频采集终端;102、车载行车电脑;200、心率监测单元;201、心率手环;202、可穿戴心电仪;203、车载智能盒子;300、后台控制中心;400、预警装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示,一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,包括视频监测单元100,心率监测单元200,后台控制中心300和预警装置400,其中,视频监测单元100包括:视频采集终端101,用于采集视频数据,该视频数据中包含驾驶员面部图像;
车载行车电脑102,其一端与视频采集终端101通过有线网络连接,另一端与后台控制中心300连接,用于存储视频数据,并将该视频数据传输给后台控制中心300;
心率监测单元200用于采集心率系数,包括:与后台控制中心300连接的心率手环201,本实施例中,心率手环201采用带3G模块的智能手表,并在智能手表上安装有专用的APP应用程序,以固定的频率通过智能手表的3G模块将采集的心率数据发送出去,经由移动基站传输到后台控制中心300;
通过蓝牙自动连接车载智能盒子203的可穿戴心电仪202,车载智能盒子203的另一端连接至后台控制中心300,以将采集到的心电图数据通过蓝牙发送到车载智能盒子203,再由车载智能盒子203通过WiFi无线网络发送到后台控制中心300;
心率数据和心电图数据构成心率系数,基于预设的生理信息阈值范围,由后台控制中心300对视频数据和心率系数进行处理分析,以得到疲劳评价结果,根据疲劳评价结果,预警装置400产生相应的动作,预警装置400具体包括语音播放器和座椅振动器,能够同时产生语音警示和座椅振动提示。
应用上述***的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警方法,如图2所示,包括以下步骤:
S1、车辆启动,视频监测单元实时采集包含驾驶员面部图像的视频数据,同时心率检测单元实时采集驾驶员心率系数,并分别将采集的视频数据和心率系数传输给后台控制中心;
S2、后台控制中心对视频数据和心率系数进行处理和分析,并根据预设的生理信息阈值范围,以得到当前驾驶员的疲劳评价结果,其中,生理信息阈值包括眼部行为阈值范围和心率系数阈值范围;
S3、若疲劳评价结果为“临界”或“疲劳”,则后台控制中心输出“发出预警”控制指令给预警装置,由预警装置产生对应的动作;若疲劳评价结果为“正常”,则后台控制中心不输出控制指令给预警装置,即预警装置不发生动作。
基于本发明提出到预警***及预警方法,本实施例的具体工作过程为:
步骤1,要驾驶的车辆启动时,安装在车辆上的视频监测单元100开始工作,采集驾驶员的面部数据,视频监测单元100与后台控制中心300保持连接;
步骤2,驾驶员需要佩戴心率手环201和可穿戴心电仪202,采集驾驶员的心率系数;
步骤3,心率手环201、可穿戴心电仪202以及视频监测单元100分别检测驾驶员的生理信息,并发送到后台控制中心300;
步骤4,基于预设的生理信息阈值范围,后台控制中心300对采集的驾驶员面部特征数据和心率系数数据进行存储、处理和分析,获得驾驶员的疲劳评价结果;
步骤5,根据疲劳评价结果,后台控制中心300输出对应的控制指令给预警装置400,由预警装置400作出相应的动作:若疲劳评价结果为“临界”或“疲劳”,则后台控制中心输出“发出预警”控制指令给预警装置,由预警装置产生对应的动作;若疲劳评价结果为“正常”,则后台控制中心不输出控制指令给预警装置,即预警装置不发生动作。
具体的,生理信息阈值范围包括眼部行为阈值范围和心率系数阈值范围,后台控制中心300从视频数据的图像帧中提取连续的眼部行为数据,判断该眼部行为数据是否处于眼部行为阈值范围内,若判断为是,则输出第一评价结果为“正常”,否则输出第一评价结果为“疲劳”;
之后判断心率系数是否处于心率系数阈值范围内,若判断为是,则输出第二评价结果为“正常”,否则输出第二评价结果为“疲劳”;
最后结合第一评价结果和第二评价结果,得到疲劳评价结果:若第一评价结果和第二评价结果均为“正常”,则输出疲劳评价结果为“正常”;
若第一评价结果或第二评价结果为“疲劳”,则输出疲劳评价结果为“临界”;
若第一评价结果和第二评价结果均为“疲劳”,则数据疲劳评价结果为“疲劳”。
综上所述,本发明通过多方面采集并实时分析驾驶员生理信息,能够提高疲劳评价的准确性与可靠性,结合有效的预警手段,更能起到警示驾驶员和驱散疲劳感的作用,本发明可以应用在车辆的车队管理和驾驶员管理上,提高车辆运营的安全保障,使用方便、功能多样、可靠性好、智能化程度高、安全系数高。另外,本发明也可以用于私人驾驶员,保障车辆驾驶的安全。
Claims (9)
1.一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,包括视频监测单元(100)、心率监测单元(200)、后台控制中心(300)和预警装置(400),所述视频监测单元(100)和心率监测单元(200)分别与后台控制中心(300)连接,以分别将采集的视频数据和心率系数传输给后台控制中心(300),所述后台控制中心(300)还与预警装置(400)连接,由后台控制中心(300)对视频数据和心率系数进行处理和分析,以得到对应的控制指令,并将该控制指令传输给预警装置(400),以改变预警装置(400)的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,所述视频监测单元(100)包括依次连接的视频采集终端(101)和车载行车电脑(102),所述车载行车电脑(102)还连接至后台控制中心(300),所述视频采集终端(101)将采集的包含驾驶员面部图像的视频数据传输给车载行车电脑(102),所述车载行车电脑(102)用于存储该视频数据,并将该视频数据传输给后台控制中心(300)。
3.根据权利要求2所述的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,所述视频采集终端(101)通过有线网络与车载行车电脑(102)连接,所述视频采集终端(101)安装在方向盘正对驾驶员面部的位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,所述心率监测单元(200)包括佩戴在驾驶员手腕的心率手环(201)以及依次连接的可穿戴心电仪(202)和车载智能盒子(203),所述心率手环(201)和车载智能盒子(203)分别与后台控制中心(300)连接,所述心率手环(201)用于采集驾驶员的心率数据,所述可穿戴心电仪(202)用于采集驾驶员的心电图数据,所述心率数据和心电图数据构成心率系数。
5.根据权利要求4所述的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,所述心率手环(201)为设置有移动通信模块和心率传感器的智能手表,所述智能手表通过移动通信网络与后台控制中心(300)连接,以将采集的心率数据传输给后台控制中心(300)。
6.根据权利要求4所述的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,所述可穿戴心电仪(202)安装有蓝牙模块,通过蓝牙通信与车载智能盒子(203)连接,以将采集的驾驶员心电图数据传输给车载智能盒子(203),所述车载智能盒子(203)通过WiFi无线网络与后台控制中心(300)连接,以将驾驶员心电图数据传输给后台控制中心(300)。
7.根据权利要求1所述的一种基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***,其特征在于,所述预警装置(400)包括语音播放器和安装在座椅内的振动器,当预警装置(400)接收到发出预警的控制指令时,语音播放器会自动播放提醒驾驶员注意疲劳驾驶的语音数据,同时振动器会以预设的频率产生震动,以提醒驾驶员注意疲劳驾驶。
8.一种应用如权利要求1所述基于生理信息分析的疲劳驾驶预警***的预警方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、车辆启动,视频监测单元(100)实时采集包含驾驶员面部图像的视频数据,同时心率检测单元实时采集驾驶员心率系数,并分别将采集的视频数据和心率系数传输给后台控制中心(300);
S2、后台控制中心(300)对视频数据和心率系数进行处理和分析,并根据预设的生理信息阈值范围,以得到当前驾驶员的疲劳评价结果,其中,生理信息阈值范围包括眼部行为阈值范围和心率系数阈值范围;
S3、若疲劳评价结果为临界或疲劳,则后台控制中心(300)输出发出预警控制指令给预警装置(400),由预警装置(400)产生对应的动作;若疲劳评价结果为正常,则后台控制中心(300)不输出控制指令给预警装置(400),即预警装置(400)不发生动作。
9.根据权利要求8所述的一种预警方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:
S21、后台控制中心(300)从视频数据的图像帧中提取连续的眼部行为数据,判断该眼部行为数据是否处于眼部行为阈值范围内,若判断为是,则输出第一评价结果为正常,否则输出第一评价结果为疲劳;
S22、判断心率系数是否处于心率系数阈值范围内,若判断为是,则输出第二评价结果为正常,否则输出第二评价结果为疲劳;
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若第一评价结果或第二评价结果为疲劳,则输出疲劳评价结果为临界;
若第一评价结果和第二评价结果均为疲劳,则数据疲劳评价结果为疲劳。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200327 |
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