一種高靈敏收發(fā)一體紅外檢測駕駛員疲勞度的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高靈敏收發(fā)一體紅外檢測駕駛員疲勞度的方法及裝置，具體的說就是利用高靈敏收發(fā)一體紅外傳感器發(fā)射紅外光，通過接收照射在人眼部反射后的紅外光線值的變化來檢測駕駛員的眼動特征，根據(jù)眼動于疲勞的關(guān)系分析并計(jì)算出行駛過程中駕駛員疲勞的方法，及基于此方法實(shí)現(xiàn)的可穿戴設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動車輛與日俱增，隨之而來的人身安全越來越受到人們的關(guān)注。最近的研宄表明:造成汽車碰撞事故的原因25?30%產(chǎn)生于駕駛疲勞。駕駛疲勞可能影響駕駛員的警覺和安全駕駛能力。因此，許多國家都積極開展有關(guān)駕駛疲勞的研宄工作，也取得了一定的進(jìn)展。但目前仍然缺乏一款可以評估并量化精神狀態(tài)的穿戴式設(shè)備。因此，我們認(rèn)為:開發(fā)一款可以記錄用戶的精神狀態(tài)，并在必要時(shí)刻提醒用戶打起精神的主動安全預(yù)警系統(tǒng)，能夠大大減少交通事故的發(fā)生，這也是智能交通領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。
[0003]針對目前國內(nèi)交通行業(yè)缺少對駕駛員行駛過程中疲勞檢測的有效手段和方法，行駛在路上的駕駛員多數(shù)以聽音樂、開窗通風(fēng)等方式來減輕疲勞，而通過設(shè)備或儀器來檢測和干預(yù)的方式價(jià)格又相對很貴，同時(shí)佩戴不方便、車內(nèi)需要加裝車載不便利等不足。因此，需要一款價(jià)格低、佩戴方便、功能多、檢測預(yù)警效率高的穿戴設(shè)備作為駕駛員安全行駛的一部分。
[0004]國內(nèi)外對駕駛員疲勞檢測預(yù)警的眾多技術(shù)中，基于眼動分析判斷疲勞的技術(shù)最受歡迎并且效果最好，而國內(nèi)外對此技術(shù)的研宄和開發(fā)都是基于攝像頭實(shí)時(shí)采集人面部圖像，然后由DSP進(jìn)行圖像分析判斷眼部特征即眨眼頻率和眼皮覆蓋眼球的面積，并根據(jù)p80和閾值分析人的疲勞狀態(tài)，雖然此技術(shù)已經(jīng)得到驗(yàn)證和應(yīng)用，但由于對圖像處理和分析的數(shù)據(jù)量大并且受外界光線的影響處理結(jié)果也各異，同時(shí)高速分析需要的硬件配置較高自然價(jià)格相對昂貴，因此很難投向大眾市場。
[0005]許多超時(shí)工作的人都認(rèn)為自己不累，但是身體信息是不會騙人的。本發(fā)明提供一種會收集用戶眨眼、身體動作的數(shù)據(jù)，并評價(jià)用戶的精神狀態(tài)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問題是提供一種基于高靈敏收發(fā)一體紅外采集單元對眨眼變化特征進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能檢測數(shù)據(jù)處理單元分析處理，計(jì)算出眼皮覆蓋眼球的面積，根據(jù)p80和閾值分析人的疲勞狀態(tài)。
[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明一個(gè)目的是提供一種采用高靈敏度收發(fā)一體紅外技術(shù)通過接收照射在人眼部反射后的紅外光線值的變化來檢測駕駛員的眼動特征，本發(fā)明的反應(yīng)速度快、處理數(shù)據(jù)簡單、效率高、穩(wěn)定性好、高精度等特點(diǎn)適合做成穿戴產(chǎn)品來滿足大眾的使用。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種基于高靈敏收發(fā)一體紅外檢測駕駛疲勞度的方法及實(shí)現(xiàn)裝置對駕駛員疲勞狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測監(jiān)控并作出有效的預(yù)警和干預(yù)，有效的降低因疲勞駕駛造成的交通事故和人員傷亡，對社會、對企業(yè)、家庭來說都有重要意義。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0010]本發(fā)明一種高靈敏收發(fā)一體紅外檢測駕駛員疲勞度的方法:包括以下步驟:
[0011]系統(tǒng)啟動進(jìn)行初始化后，由疲勞參數(shù)檢測識別單元檢測眼部變化信息，并將數(shù)據(jù)傳送給智能檢測數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理，通過對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析得到駕駛員當(dāng)前的眼部特征信息。
[0012]因?yàn)檠劬ψ兓卣髋c事故發(fā)生的是時(shí)間關(guān)系，眼睛閉合時(shí)間的長短與疲勞程度有密切的關(guān)系，駕駛員眼睛閉合的時(shí)間越長，疲勞程度越嚴(yán)重。因此，通過測量眼睛閉合的時(shí)間能夠確定疲勞駕駛的程度。
[0013]疲勞參數(shù)檢測識別單元實(shí)時(shí)發(fā)射和接收經(jīng)人眼反射回來的紅外信息，經(jīng)由智能檢測數(shù)據(jù)處理單元對信息進(jìn)行分析并計(jì)算在一定的時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占的比例；根據(jù)眼睛閉合時(shí)間的長短與疲勞程度之間的密切關(guān)系，進(jìn)而得出駕駛員是否進(jìn)入疲勞或疲勞程度。
[0014]眼皮覆蓋眼球面積的比例指標(biāo)如下:
[0015]P70:指眼瞼遮住瞳孔的面積超過70%就計(jì)為眼睛閉合，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；
[0016]P80:指眼瞼遮住瞳孔的面積超過80%就計(jì)為眼睛閉合，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；
[0017]EM:指眼瞼遮住瞳孔的面積超過一半就計(jì)為眼睛閉合，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；
[0018]美國國家公路交通安全局對該方法作了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法中的P80與疲勞發(fā)展程度的相關(guān)性較好，其他研宄人員也得出了類似的結(jié)論。
[0019]定義眼瞼遮住瞳孔的面積超過80%就計(jì)為眼睛閉合，但是在實(shí)際中瞳孔的閉合程度不容易測量，可行的簡化方法是計(jì)算眼睛的閉合百分比。
[0020]計(jì)算公式如下:
[0021]C = l_ml/m2
[0022]式中ml——當(dāng)前的人眼睜開高度:
[0023]m2一一人眼睜開最大高度；
[0024]對于人眼睜開時(shí)的大小的定義是存在難度的，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)據(jù)是因人而異的，所以需要對每個(gè)使用的駕駛員進(jìn)行自學(xué)習(xí)并建立屬于該駕駛員的眼部變化特征常模數(shù)據(jù)庫，因此需要對駕駛員進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)采集并建模。
[0025]然后對一個(gè)測量周期進(jìn)行分析，選擇5s為一個(gè)測量周期，每秒的檢測頻率為12幀，也就是一個(gè)測量周期會選取60幀。
[0026]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；P80大于0.4，也就是一個(gè)測量周期中有超過20幀被判定為閉合狀態(tài)時(shí)，則認(rèn)為駕駛員處于疲勞狀態(tài)；當(dāng)？80處在0.1和0.4之間時(shí)，判定為精神不飽滿狀態(tài)；當(dāng)P80處在0.1以下時(shí)，判定其為精神飽滿狀態(tài)。
[0027]本發(fā)明一種基于高靈敏收發(fā)一體紅外檢測駕駛疲勞的方法及實(shí)現(xiàn)裝置包括以下步驟:
[0028]系統(tǒng)啟動進(jìn)行初始化后，首先進(jìn)入該駕駛員的自學(xué)習(xí)模式，由疲勞參數(shù)檢測識別單元對眼部變化信息進(jìn)行周期性采集，其采集頻率滿足>2fsm,并通過信號放大器將采集信號放大。
[0029]疲勞參數(shù)檢測識別單元將放大了的眼部特征變化電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并向智能檢測數(shù)據(jù)處理單元傳輸數(shù)據(jù)。
[0030]智能檢測數(shù)據(jù)處理單元對該駕駛員的眼部變化特征數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和分析，若經(jīng)過周期性分析后得到該駕駛員的眼部特征變化模型，表示自學(xué)習(xí)成功即；
[0031]通過學(xué)習(xí)得到了該駕駛員的ml:當(dāng)前的人眼睜開高度，m2:人眼睜開最大高度，mf:眨眼頻率范圍等信息。
[0032]智能檢測數(shù)據(jù)處理單元對自學(xué)習(xí)成功的駕駛員眼部特征信息進(jìn)行本地化數(shù)據(jù)保存，作為疲勞實(shí)時(shí)檢測的數(shù)據(jù)模型判斷的依據(jù)。
[0033]如果自學(xué)習(xí)過程不成功需要重置疲勞參數(shù)檢測識別單元的位置重新自學(xué)習(xí)，對于人眼睜開時(shí)的大小的定義這個(gè)數(shù)據(jù)是因人而異因，為此必須成功自學(xué)習(xí)后才可以在行駛中使用。
[0034]智能檢測數(shù)據(jù)處理單元通過疲勞參數(shù)檢測識別單元采集的駕駛員眼部特征變化信息，通過光感檢測單元采集環(huán)境光照度數(shù)據(jù)做線性插補(bǔ)，通過插補(bǔ)公式Y(jié)=-0.094X+269.810 ;R2= 0.977計(jì)算后得出檢測數(shù)據(jù)，與自學(xué)習(xí)后的眼部變化特征數(shù)據(jù)做比較，并通過P80計(jì)算該駕駛員的當(dāng)前疲勞狀態(tài)。
[0035]智能檢測數(shù)據(jù)處理單元對疲勞參數(shù)檢測識別單元傳送的用于記錄該駕駛員的眼睛正常睜開高度、眼睛正常閉合、眨眼頻率信息的數(shù)組，并將正常狀態(tài)下自學(xué)習(xí)檢測的數(shù)據(jù)作為常規(guī)特征模型建立數(shù)據(jù)庫。
[0036]通過數(shù)組對比的方式計(jì)算出該駕駛員的P80狀態(tài)值，當(dāng)P80在安全閥值范圍內(nèi)時(shí)駕駛員狀態(tài)良好，若P80的狀態(tài)值超出了安全閥值則駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，疲勞的等級由P80于閥值之間的偏差得到。
[0037]疲勞參數(shù)檢測識別單元采集用于記錄該駕駛員駕駛員的紅外和光感的檢測信息建立的數(shù)組為:
[0038]以該駕駛員眼動采集幀信息為名稱建立五個(gè)數(shù)組，該五個(gè)數(shù)組均有24個(gè)元素，對應(yīng)每秒鐘高靈敏收發(fā)一體紅外單元采集的幀數(shù)和光感檢測單元采集的幀數(shù)。
[0039]智能檢測數(shù)據(jù)處理單元對疲勞參數(shù)檢測識別單元傳送的用于記錄該駕駛員的眼部特征變化信息的數(shù)