[发明专利]一种疲劳驾驶预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及生理学、控制学、人脸识别、嵌入式系统等相关学科，属于汽车电子和图像处理技术领域，尤其是一种疲劳驾驶预警系统。

背景技术

近年来，随着汽车的普及，道路交通系统日益发展，与此同时，交通事故也日趋增多。据有关部门统计，当前特大交通伤亡事故中，由于驾驶员疲劳驾驶造成的约占40%。处于疲劳驾驶状态的驾驶员，驾驶机能逐步下降，极易发生交通事故，对安全行车构成了严重威胁，因此，驾驶员瞌睡预警系统就成了汽车主动安全系统中的一个重要研究方向。

驾驶员的疲劳检测是个很复杂的问题，早期的研究主要从医学角度出发，借助医疗器件进行。从20世纪80年代开始，为了真正解决实用的机动车驾驶员驾驶疲劳的检测问题，世界许多专家和学者都进行了有益的探索，并提出了不少崭新的思想和方法。最终由美国联邦公路管理局确定PERCLOS方法作为实时的驾驶员驾驶疲劳测评方法。到了20世纪90年代，驾驶员疲劳测量方法的研究有了很大的进展，许多国家已经开始了驾驶疲劳车载电子测量装置的开发研究工作。

目前，驾驶员疲劳检测方法的一般思路是：首先确定所要选取的能够反映驾驶员驾驶疲劳的特征，如脑电图（EEG）、眨眼频率等，然后进行特征提取，最后根据提取到的特征和预先设定的标准进行识别 ，判断有无疲劳发生。脑电波的检测是最为准确的，但是要提取脑电波必须接触人体，对开车会造成干扰。因此，寻求一种实用的能够大规模生产的车载式驾驶员疲劳检测装置成为国内外研究者的共同研究方向。

已有的申请号为CN201310752652的专利，其系统包括有DSP主控板、视频采集电路板、CCD摄像头，首先DSP控制CCD摄像机拍摄驾驶员原始图像，DSP控制板接收到采集的原始图像后，启动驾驶员疲劳检测算法，并根据肤色的聚类特性受光照明暗条件影响的性质进行光照强弱的判断，由DSP主板自适应地选择相应的处理措施完成人眼区域的定位后，再结合人脸的五官特征、区域生长及形态学运算精确定位眼睛位置，最后利用上下眼睑的相对距离计算PERCLOS值来判断驾驶员是否疲劳。但是，上述系统在驾驶员疲劳检测的算法中，通过肤色的聚类特性受光照明暗条件影响的性质进行判断光照强弱结合人脸的五官特征、区域生长及形态学运算定位人眼，其可靠性较低。该系统使用TMS320DM642DSP主控板，成本高，其价格超过1500元人民币，不适合大规模生产。

2012年9月北京大学学报（自然科学版）719-726页中程如中等发表的“基于Adaboost 方法的车载嵌入式疲劳驾驶预警系统［J］”，系统使用红外光源和红外摄像头获取驾驶员的视频图像，通过人脸检测定位驾驶员的人脸，然后提取人眼区域，以基于Haar特征的Adaboost算法对人眼闭合状态进行判断，基于PERCLOS标准制定相应的预警机制，对潜在的疲劳驾驶进行判断并预警。但是，该系统在DSP平台处理帧率为19帧每秒，无法满足疲劳驾驶预警系统实时性的要求，响应时间过长，不能及时地检测出驾驶员处于疲劳驾驶状态。

发明内容

为了克服已有技术存在的不足，本发明提供一种疲劳驾驶预警系统，该系统不仅能满足疲劳驾驶预警系统实时性的要求，响应时间较短，能及时检测出驾驶员处于疲劳驾驶状态，而且检测的可靠性高，制造成本低。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

本发明提供一种疲劳驾驶预警系统，包括嵌入式XC7Z020的处理器1、红外摄像头2、SD卡3、 显示器4，其中，

所述的嵌入式XC7Z020的处理器1用于对驾驶员进行疲劳检测，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，若是处于疲劳驾驶状态，则发送出报警信息；

所述的红外摄像头2用于采集驾驶员面部图像；

所述的SD卡3用于存放嵌入式的Linux系统和FPGA配置文件，系统初始化时直接加载启动系统；

所述的显示器4用于实时显示驾驶员人脸和处理检测时间以及报警信息；

所述的嵌入式XC7Z020的处理器1包括图像采集模块11、图像预处理模块12、图像处理模块13、疲劳报警模块14；

图像采集模块11用于获取所述红外摄像头捕捉的驾驶员面部图像；

图像预处理模块12用于将获取到的驾驶员面部图像在尺寸上缩小一半后进行灰度转换，得到灰度图，再对灰度图进行积分图运算，得到积分图；