基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，包括車輛終端信息處理模塊、GPS模塊、無(wú)線通信模塊和車輛監(jiān)控管理中心，所述車輛終端信息處理模塊包括CCD攝像頭圖像采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，警報(bào)模塊和嵌入式微處理器，所述車輛終端信息處理模塊位于車輛內(nèi)部，與GPS模塊一起用于終端的信息采集及處理，所述處理的信息通過(guò)無(wú)線通信模塊與車輛監(jiān)控管理中心交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控管理中心對(duì)車輛終端的遠(yuǎn)程控制。還涉及一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)方法，包括眼部狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖像轉(zhuǎn)換，行車軌跡判定和膚色采樣，本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適用性廣，還增加了GPS行車軌跡特征檢測(cè)，對(duì)疲勞駕駛的雙重預(yù)防。
【專利說(shuō)明】基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疲勞駕駛檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通的日益發(fā)展以及汽車消費(fèi)的日漸興起，駕駛員尤其是專業(yè)司機(jī)的疲勞駕駛的問(wèn)題開(kāi)始受到關(guān)注，因?yàn)槠隈{駛時(shí)導(dǎo)致惡性交通事故的主要原因之一。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有70%以上的交通事故涉及到疲勞駕駛。針對(duì)疲勞駕駛有不同的手段，歸納起來(lái)就是利用傳感器反饋司機(jī)的駕駛動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)異常立刻采取有效手段。例如美國(guó)DigitalInstallations公司開(kāi)發(fā)的SAM疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng)，利用放置在方向盤下方的磁條檢測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)角，如果一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到方向盤進(jìn)行任何修正動(dòng)作，則系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為駕駛員疲勞駕駛而報(bào)警，但在彎道多的地方誤報(bào)會(huì)非常嚴(yán)重。
目前，用的比較多的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)采用的是分析人物面部表情以及眼部的狀態(tài)信息，來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種系統(tǒng)雖然可以有效的監(jiān)測(cè)或解決疲勞駕駛，但是，由于個(gè)人面部特征的不同，加上信息采集方法帶來(lái)的誤差，這類疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)法細(xì)致地對(duì)疲勞駕駛做出準(zhǔn)確判斷，而且也還會(huì)出現(xiàn)判斷失誤或誤判等情況發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通過(guò)檢測(cè)人眼一段時(shí)間內(nèi)的閉合狀態(tài)來(lái)判斷駕駛員是否疲勞駕駛，并結(jié)合現(xiàn)代流行的嵌入式技術(shù)，采用高效軟件算法，針對(duì)不同個(gè)體定制不同模型，提高了對(duì)疲勞駕駛的檢測(cè)精度；并利用GPS數(shù)據(jù)的輔助，判定車輛狀態(tài)，及時(shí)采取額定措施的基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，包括車輛終端信息處理模塊、GPS模塊、無(wú)線通信模塊和車輛監(jiān)控管理中心，所述車輛終端信息處理模塊包括CCD攝像頭圖像采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，警報(bào)模塊和嵌入式微處理器，所述車輛終端信息處理模塊位于車輛內(nèi)部，與GPS模塊一起用于終端的信息采集及處理，所述處理的信息通過(guò)無(wú)線通信模塊與車輛監(jiān)控管理中心交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控管理中心對(duì)車輛終端的遠(yuǎn)程控制。
[0005]為了能夠更精準(zhǔn)的對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述CCD攝像頭圖像采集模塊用于采集到的圖像數(shù)據(jù)傳遞到嵌入式微處理器中，由嵌入式微處理器對(duì)圖像進(jìn)行壓縮及表情特征提取，經(jīng)過(guò)提取的表情特征與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行比較，然后判斷駕駛員是否疲勞駕駛。
[0006]為了進(jìn)一步能夠更精準(zhǔn)的對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述每隔一個(gè)時(shí)間段提取出的表情特征都會(huì)經(jīng)過(guò)無(wú)線通信模塊傳送到車輛監(jiān)控管理中心上，管理員根據(jù)這些信息判斷駕駛員是否疲勞駕駛。
[0007]為了使得通訊更理想，所述無(wú)線通信模塊采用的是基于目前國(guó)內(nèi)聯(lián)通WCDMA或電信CDMA2000的3G網(wǎng)絡(luò)。
[0008]為了能夠及時(shí)進(jìn)行報(bào)警處理，報(bào)所述警報(bào)模塊包括一個(gè)語(yǔ)音提示器以及連接車內(nèi)的各種傳感器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛員疲勞駕駛，系統(tǒng)立及采用語(yǔ)音提示或斷油斷電強(qiáng)制停車措施。
[0009]為了能夠更好對(duì)車輛定位，所述GPS模塊用于生成行車軌跡的地理位置數(shù)據(jù)的采集，所述采集到地理位置信息，并送到嵌入式微處理器配合電子地圖生成行車軌跡模型，最后，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)送到車輛監(jiān)控管理中心判斷。
[0010]一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)方法，包括眼部狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖像轉(zhuǎn)換，行車軌跡判定和膚色采樣，包括以下步驟:
步驟1:系統(tǒng)進(jìn)入正常工作后，在汽車發(fā)動(dòng)行進(jìn)的一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)學(xué)習(xí)駕駛員眼部的一些特征作為正常駕駛的標(biāo)準(zhǔn)，然后在接下來(lái)的本車行進(jìn)途中，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員的眼部狀態(tài)，做出駕駛員是否疲勞駕駛的判斷；
步驟2 =CCD攝像頭采集的圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr色彩空間，并建立膚色模型，然后計(jì)算出圖像中像素點(diǎn)與膚色的相似程度的數(shù)學(xué)函數(shù)；
步驟3:當(dāng)駕駛員的眼部閉合狀態(tài)與模型對(duì)比不合，而行車軌跡開(kāi)始不平整時(shí)，可以判定駕駛員肯定是疲勞駕駛，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出語(yǔ)音提示，如果情況繼續(xù)，依據(jù)車輛監(jiān)控管理中心的命令可以實(shí)現(xiàn)斷油斷電等的強(qiáng)制停車措施；
步驟4:根據(jù)輸入采樣后像素點(diǎn)的Cb和Cr值，通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算出該點(diǎn)的膚色相似度，判斷得到采樣點(diǎn)為膚色的概率，獲取了大量膚色像素后，得出膚色區(qū)域在CbCr區(qū)域的分布，從而提取臉部圖像。
[0011]為了更好的對(duì)色彩進(jìn)行區(qū)分，所述YCbCr是廣泛應(yīng)用于電視顯示等領(lǐng)域的色彩表示格式，具有與人類視覺(jué)感知過(guò)程相似的構(gòu)成原理，所述膚色在YCbCr色彩空間中具有良好的分布和聚類性。
[0012]為了能夠使得對(duì)駕駛員眼部特征進(jìn)行更好的識(shí)別，所述通過(guò)提取的眼睛圖像信息，可以得出眼瞼遮住瞳孔的面積，疲勞狀態(tài)的駕駛員眼瞼遮住瞳孔的面積超過(guò)80%，統(tǒng)計(jì)在一定時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)所占的時(shí)間比例，判斷駕駛員是否疲勞駕駛。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
1、采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而嚴(yán)謹(jǐn)，抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)成本低，適用于各種路況。
[0014]2、采用高清CXD攝像頭，增加紅外夜視功能，即使低照度或者是駕駛員戴眼鏡的情況下依然實(shí)現(xiàn)理想的檢測(cè)效果。
[0015]3、增加的GPS行車軌跡特征檢測(cè)，對(duì)疲勞駕駛的雙重預(yù)防。
[0016]4、圖像處理由DSP處理器獨(dú)立完成，降低了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理量，提高了圖像處理精度；嵌入式處理器處理系統(tǒng)內(nèi)部各種邏輯實(shí)現(xiàn)，保證系統(tǒng)軟件工作的穩(wěn)定。
[0017]5、系統(tǒng)獨(dú)特的算法，使系統(tǒng)可以為不同駕駛員定制不同模型，減少了因?yàn)椴煌瑐€(gè)人特征而來(lái)的檢測(cè)誤差。
[0018]6、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)采用3G網(wǎng)絡(luò)而不是GSM/GPRS，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度高，覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸速度快，避免了因網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題而來(lái)的各種通訊誤差和意外。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明所述一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法的豐旲塊不意圖；
圖2是本發(fā)明所述一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法的系統(tǒng)流程圖；
圖3為GPS模塊工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明所述的一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步說(shuō)明:
如圖1-3所示，一種用于基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)及方法，包括車輛終端信息處理模塊、GPS模塊、無(wú)線通信模塊和車輛監(jiān)控管理中心，所述的車輛終端信息處理模塊包括CCD攝像頭圖像采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，警報(bào)模塊和嵌入式微處理器，所述的CCD攝像頭圖像采集模塊用于采集到的圖像數(shù)據(jù)傳遞到嵌入式微處理器中，由嵌入式微處理器對(duì)圖像進(jìn)行壓縮及表情特征提取，經(jīng)過(guò)提取的表情特征與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行比較，然后判斷駕駛員是否疲勞駕駛；所述每隔一個(gè)時(shí)間段提取出的表情特征都會(huì)經(jīng)過(guò)無(wú)線通信模塊傳送到車輛監(jiān)控管理中心上，管理員根據(jù)這些信息判斷駕駛員是否疲勞駕駛；所述的無(wú)線通信模塊基于目前國(guó)內(nèi)聯(lián)通WCDMA或電信CDMA2000的3G網(wǎng)絡(luò)；所述的警報(bào)模塊包括一個(gè)語(yǔ)音提示器以及連接車內(nèi)的各種傳感器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛員疲勞駕駛，系統(tǒng)立及采用語(yǔ)音提示或斷油斷電強(qiáng)制停車措施；所述的GPS模塊用于生成行車軌跡的地理位置數(shù)據(jù)的采集，所述采集到地理位置信息，并送到嵌入式微處理器配合電子地圖生成行車軌跡模型，最后，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)送到車輛監(jiān)控管理中心判斷；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊可以是SD卡，或者是硬盤，用來(lái)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)模型；所述的車輛終端信息處理模塊位于車輛內(nèi)部，與GPS模塊一起用于終端的信息采集及處理，所述處理的信息通過(guò)無(wú)線通信模塊與車輛監(jiān)控管理中心交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控管理中心對(duì)車輛終端的遠(yuǎn)程控制。
[0021]一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)方法，包括眼部狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖像轉(zhuǎn)換，行車軌跡判定和膚色采樣，包括以下步驟:
步驟1:系統(tǒng)進(jìn)入正常工作后，在汽車發(fā)動(dòng)行進(jìn)的一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)學(xué)習(xí)駕駛員眼部的一些特征作為正常駕駛的標(biāo)準(zhǔn)，然后在接下來(lái)的本車行進(jìn)途中，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員的眼部狀態(tài)，做出駕駛員是否疲勞駕駛的判斷；
步驟2 =CCD攝像頭采集的圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr色彩空間，并建立膚色模型，然后計(jì)算出圖像中像素點(diǎn)與膚色的相似程度的數(shù)學(xué)函數(shù)；
步驟3:當(dāng)初始化GPS設(shè)備，在系統(tǒng)正常工作狀態(tài)后，GPS模塊不斷的對(duì)汽車定位，并把汽車位置數(shù)據(jù)配合電子地圖形成行車軌跡，判斷駕駛員疲勞駕駛的確定依據(jù)是，當(dāng)駕駛員的眼部閉合狀態(tài)與模型對(duì)比不合，而行車軌跡開(kāi)始不平整時(shí)，可以判定駕駛員肯定是疲勞駕駛，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出語(yǔ)音提示，如果情況繼續(xù)，依據(jù)車輛監(jiān)控管理中心的命令可以實(shí)現(xiàn)斷油斷電等的強(qiáng)制停車措施；
步驟4:根據(jù)輸入采樣后像素點(diǎn)的Cb和Cr值，通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算出該點(diǎn)的膚色相似度，判斷得到采樣點(diǎn)為膚色的概率，獲取了大量膚色像素后，得出膚色區(qū)域在CbCr區(qū)域的分布，從而提取臉部圖像。
[0022]所述的YCbCr是廣泛應(yīng)用于電視顯示等領(lǐng)域的色彩表示格式，具有與人類視覺(jué)感知過(guò)程相似的構(gòu)成原理，所述膚色在YCbCr色彩空間中具有良好的分布和聚類性；所述通過(guò)提取的眼睛圖像信息，可以得出眼瞼遮住瞳孔的面積，疲勞狀態(tài)的駕駛員眼瞼遮住瞳孔的面積超過(guò)80%，統(tǒng)計(jì)在一定時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)所占的時(shí)間比例，判斷駕駛員是否疲勞駕駛。
【權(quán)利要求】
1.一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，包括車輛終端信息處理模塊、GPS模塊、無(wú)線通信模塊和車輛監(jiān)控管理中心，其特征在于:所述車輛終端信息處理模塊包括CCD攝像頭圖像采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，警報(bào)模塊和嵌入式微處理器，所述車輛終端信息處理模塊位于車輛內(nèi)部，與GPS模塊一起用于終端的信息采集及處理，所述處理的信息通過(guò)無(wú)線通信模塊與車輛監(jiān)控管理中心交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控管理中心對(duì)車輛終端的遠(yuǎn)程控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述CCD攝像頭圖像采集模塊用于采集到的圖像數(shù)據(jù)傳遞到嵌入式微處理器中，由嵌入式微處理器對(duì)圖像進(jìn)行壓縮及表情特征提取，經(jīng)過(guò)提取的表情特征與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行比較，然后判斷駕駛員是否疲勞駕駛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述每隔一個(gè)時(shí)間段提取出的表情特征都會(huì)經(jīng)過(guò)無(wú)線通信模塊傳送到車輛監(jiān)控管理中心上，管理員根據(jù)這些信息判斷駕駛員是否疲勞駕駛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線通信模炔基于目前國(guó)內(nèi)聯(lián)通WCDMA或電信CDMA2000的3G網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述警報(bào)模塊包括一個(gè)語(yǔ)音提示器以及連接車內(nèi)的各種傳感器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛員疲勞駕駛，系統(tǒng)立及采用語(yǔ)音提示或斷油斷電強(qiáng)制停車措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述GPS模塊用于生成行車軌跡的地理位置數(shù)據(jù)的采集，所述采集到地理位置信息，并送到嵌入式微處理器配合電子地圖生成行車軌跡模型，最后，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)送到車輛監(jiān)控管理中心判斷。`
7.一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)方法，包括眼部狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖像轉(zhuǎn)換，行車軌跡判定和膚色采樣，包括以下步驟: 步驟1:系統(tǒng)進(jìn)入正常工作后，在汽車發(fā)動(dòng)行進(jìn)的一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)學(xué)習(xí)駕駛員眼部的一些特征作為正常駕駛的標(biāo)準(zhǔn)，然后在接下來(lái)的本車行進(jìn)途中，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員的眼部狀態(tài)，做出駕駛員是否疲勞駕駛的判斷； 步驟2 =CCD攝像頭采集的圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr色彩空間，并建立膚色模型，然后計(jì)算出圖像中像素點(diǎn)與膚色的相似程度的數(shù)學(xué)函數(shù)； 步驟3:當(dāng)駕駛員的眼部閉合狀態(tài)與模型對(duì)比不合，而行車軌跡開(kāi)始不平整時(shí)，可以判定駕駛員肯定是疲勞駕駛，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出語(yǔ)音提示，如果情況繼續(xù)，依據(jù)車輛監(jiān)控管理中心的命令可以實(shí)現(xiàn)斷油斷電等的強(qiáng)制停車措施； 步驟4:根據(jù)輸入采樣后像素點(diǎn)的Cb和Cr值，通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算出該點(diǎn)的膚色相似度，判斷得到采樣點(diǎn)為膚色的概率，獲取了大量膚色像素后，得出膚色區(qū)域在CbCr區(qū)域的分布，從而提取臉部圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)方法，其特征在于:所述YCbCr是廣泛應(yīng)用于電視顯示等領(lǐng)域的色彩表示格式，具有與人類視覺(jué)感知過(guò)程相似的構(gòu)成原理，所述膚色在YCbCr色彩空間中具有良好的分布和聚類性。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于人眼及行車軌跡特征的疲勞駕駛檢測(cè)方法，其特征在于:所述通過(guò)提取的眼睛圖像信息，可以得出眼瞼遮住瞳孔的面積，疲勞狀態(tài)的駕駛員眼瞼遮住瞳孔的面積超過(guò)80%，統(tǒng)計(jì)在一定時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)所占的時(shí)間比例，判斷駕駛員是否疲勞 駕駛。
【文檔編號(hào)】G08B21/06GK103700217SQ201410006352
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】梁偉國(guó), 黃錦強(qiáng) 申請(qǐng)人:廣州市鴻慧電子科技有限公司