[发明专利]基于肌电信号的异常驾驶行为检测方法及系统有效
申请号: | 202111518134.9 | 申请日: | 2021-12-13 |
公开(公告)号: | CN114081513B | 公开(公告)日: | 2023-04-07 |
发明(设计)人: | 王进;谷飞;范远照;李领治 | 申请(专利权)人: | 苏州大学 |
主分类号: | A61B5/389 | 分类号: | A61B5/389;A61B5/00 |
代理公司: | 苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙) 32257 | 代理人: | 李柏柏 |
地址: | 215000 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 电信号 异常 驾驶 行为 检测 方法 系统 | ||
本发明涉及一种基于肌电信号的异常驾驶行为检测方法,包括获取带标签的异常驾驶行为肌电数据;对异常驾驶行为肌电数据进行预处理;利用预处理后的异常驾驶行为肌电数据的特征信息对神经网络模型进行训练,得到分类模型;获取驾驶过程中的实时驾驶行为肌电数据,对数据进行信号中值校正、动作区间提取以及特征提取处理;将处理后的实时驾驶行为肌电数据的特征信息输入至训练好的分类模型,输出预测分类的结果,判断是否发生异常驾驶行为,并在发生异常驾驶行为后发出异常驾驶警告。本发明使用低成本肌电传感器采集司机的驾驶行为肌电数据,不受环境和乘客影响,使用方便,克服了现有技术普遍存在的部署困难、佩戴不便以及成本高等问题。
技术领域
本发明涉及驾驶行为检测技术领域,尤其是指一种基于肌电信号的异常驾驶行为检测方法及系统。
背景技术
目前提出了各种解决方案来检测异常驾驶行为,包括基于视觉提取驾驶员的眼部信息、动作信息来检测疲劳驾驶和分心驾驶;基于声学的方法来检测驾驶员的动作;基于智能手表检测司机活动;基于定制设备提取生理信息检测司机驾驶状态等。然而,这些解决方案存在受环境及乘客影响、部署困难、佩戴不便以及成本高等问题。
其中,在基于视觉的方法中,由于摄像头的便利性,许多研究人员利用摄像头进行异常驾驶行为检测。Fan等利用智能手机的前置摄像头提取驾驶员的眼部信息,预测驾驶行为。Kashevnik等人提出了一种通过智能手机的前置摄像头和内置传感器来检测异常驾驶行为的方法。这些基于视觉的方法依赖于固定的高清摄像机和足够的可见度。此外,当司机戴墨镜、说话或唱歌时,眼睛和嘴巴的信息是不可用的。为了解决能见度低的问题,有学者提出了基于近红外光谱的方法。Dasgupta等人使用红外照明在能见度低的环境中捕捉图像。他们在夜间驾驶时用前置摄像头照亮驾驶员的面部,以检测驾驶员的眼睛状态,进而预测昏昏欲睡的驾驶。然而,该系统需要昂贵的红外发射器,这可能会导致驾驶员分心,因为人眼对该波长更敏感。此外,Nowara等人提出的驾驶员生命体征监测系统,从近红外图像中提取远程光电容积描记(rPPG)特征。然而大的运动可能导致rPPG信号被破坏,外部光线的照明变化可能导致近红外的强度变化。
另外,在基于音频的方法中,Xie等人分析了疲劳驾驶行为的声学信号的多普勒轮廓,实时检测疲劳驾驶行为。Xu等人利用声学信号在驾驶环境中进行精细的呼吸监测。此外,Xu等人提出的转向跟踪系统利用声音信号来跟踪手的运动轨迹,然后基于几何变换来估计方向盘的旋转角度。然而,基于音频的识别系统不仅需要支持高频的音频收发器,还需要高功率地传输音频,周围环境和乘客的影响会导致信号衰减和噪声。
还有,在基于硬件的定制方法中,Huang等人利用手和头上的磁性标签来检测驾驶员的活动,使用不便。来自车辆、路况和环境的振动也可能导致磁传感器读数产生噪音。Wang等人在车内安装了多个射频识别标签来检测驾驶员的活动信息,但乘客的运动会对射频信号造成干扰和噪声,车内有多个乘客会导致驾驶检测性能变差。Saleh等人融合智能手机中的九轴传感器数据,以获得汽车的驾驶状态,进而推断驾驶行为。实际上,根据Chen等人的研究介绍,智能手机内置传感器的准确性和稳定性因智能手机的不同和不稳定的路况而有所不同。Seungeun等人基于LSTM利用佩戴在肢体各处的八个惯性测量单元来检测驾驶员的活动。Xing等人利用智能手表收集的心率和方向盘旋转特征来检测疲劳驾驶。然而,它们使用起来不方便,部署困难,成本也高。
因此,现有技术的方法普遍存在受环境及乘客影响、部署困难、佩戴不便以及成本高等问题。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题,提出一种基于肌电信号的异常驾驶行为检测方法及系统,。
为解决上述技术问题,本发明提供一种基于肌电信号的异常驾驶行为检测方法,包括以下步骤:
使用肌电传感器获取带标签的异常驾驶行为肌电数据;
对所述异常驾驶行为肌电数据进行滤波、降采样、数据分帧以及特征提取处理,得到异常驾驶行为肌电数据的特征信息;
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