[发明专利]基于多特征融合的疲劳驾驶预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及检测系统，特别涉及一种基于多特征融合的疲劳驾驶预警系统。

背景技术

在全球范围内，司机的疲劳驾驶已成为导致交通安全事故的重要原因之一。当驾驶员因睡眠不足、长时间行车、饮酒及生病等因素而引起视线模糊、反映迟钝、注意力分散、动作僵硬等现象时，将直接影响到驾驶员的感知、思维、判断、决策及运动执行能力，对个人和社会的生命财产安全带来极大的安全隐患。有关研究表明,如果能实时监测驾驶员的状态,并在疲劳驾驶情况出现之初予以警示,那么由疲劳驾驶引起的交通事故至少可以减少80％，能有效为国家挽回巨大的经济损失，能够挽救千万人的生命，维护社会安定。如今交通运输业也在蓬勃发展，创造巨大的社会经济效益，但是同时交通事故却也变成了社会的第一公害。在这样严峻的交通事故形势下，研究预防发生疲劳驾驶的方法尤为必要，通过信息评判驾驶员的疲劳程度来进行预警和防护,己成为国内外专家和学者的一个研究热点，其意义深远而重大。因此提高车载疲劳报警装置的实时性、准确性、可靠性，降低制作成本，以及寻找非接触性的、信息融合的、高效的疲劳检测方法，都将是未来疲劳驾驶的研究方向。

中国专利CN101814137A公开一种基于红外眼态识别的疲劳驾驶预警系统，包括视频获取模块，用以采集驾驶员的头部视频图像；眼睛初始定位模块，用以对头部视频图像采用背景差分技术处理，进行眼睛初始定位；眼睛跟踪预测模块，用以采用kalman滤波器进行眼睛位置跟踪预测；眼睛精确定位模块，用以采用融合红外图像空间纹理的改进Mean-Shift算法实现眼睛最终位置的精确定位；眼睛状态识别模块，用以对眼睛区域进行二值化或边缘检测，获得眼睛的长宽信息；疲劳状态计算模块，用以根据当前检测时间段的眼睛状态，依照PERCLOS的P80标准进行眼睛疲劳状态判断；疲劳驾驶预警模块，用以当判定当前状态为疲劳状态，发出告警指令。

中国专利CN201955874U公开一种疲劳驾驶预警系统，包括：图像采集传感器，用于采集驾驶员状态的图像信号并发送到控制模块；速度传感器，用于测试车辆行驶速度，并将速度信息发送到控制模块；语音报警模块，用于根据控制模块的报警指令进行语音报警；数据传输模块，用于将控制模块的振动指令发送到振动坐垫；振动坐垫，用于根据振动指令对驾驶员进行振动提示；控制模块，用于根据图像信号和速度信息判断车辆及驾驶员的状态，当车辆处于正常行驶状态且驾驶员处于疲劳状态时，向语音报警模块发送报警指令，并向振动坐垫发送振动指令。

发明内容

本发明的目的在于提供基于车载的、视觉的、实时性、多特征融合的、实现定时提醒与监测、检测速度快、准确的一种基于多特征融合的疲劳驾驶预警系统。

本发明设有疲劳监测模块、行车轨迹记录与分析模块、微处理器、定时器、报警模块、GPRS；

所述疲劳监测模块设有疲劳检测摄像头、红外灯控制电路，所述行车轨迹记录与分析模块设有行车记录仪摄像头、速度传感器；疲劳检测摄像头的驾驶员图像采集信号输出端接微处理器的输入端口，红外灯控制电路的红外控制信号输出接微处理器的输入端口，行车记录仪摄像头的行车轨迹采集信号输出端接微处理器的输入端口，速度传感器的速度信号输出端接微处理器的输入端口，微处理器与GPRS连接，GPRS的输出端与远程信息终端进行数据信息交互；微处理器的定时信号输出端、报警信号输出端和显示信号输出端分别接定时器、报警模块和显示模块。

所述微处理器可采用嵌入式微处理器。

本发明为了满足驾驶员疲劳状况检测装置全天候的监测环境，采用两种波长的红外光源，分属于不可见光的范围。外圈采用950nm的红外灯，瞳孔只能反射40％的光，内圈采用850nm的光，瞳孔可以反射90％的光，经过滤除光照变化复杂的可见光，这样利用人眼对近红外光所产生的红眼效应找到眼睛的位置，提取出眼部特征进行疲劳预警判定。

本发明利用红外光源人为的产生红眼效应，通过图像采集装置获取瞳孔亮暗程度不同的帧间图像，做帧间差分。通过对图像进行处理，采用大津法计算图像二值化阈值，结合人眼的几何约束条件能够快速而准确的找到人眼区域，为眼部状态的判定奠定基础，该方法对环境变换具有很好的适应性。

本发明在准确定位人眼之后，进一步对眼睛状态进行识别。通过瞳孔区域状态的提取确定眼睛的睁闭合状态，采用计算PERCLOS的值的大小判定驾驶员的疲劳程度，达到实时监测驾驶员疲劳程度的要求，且具有良好的鲁棒性。