[发明专利]双模式汽车驾驶员驾驶状态检测平台

说明书

本发明是申请号为201510179415.4、申请日为2015年4月16日、发明名称为“双模式汽车驾驶员驾驶状态检测平台”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子识别领域，尤其涉及一种双模式汽车驾驶员驾驶状态检测平台。

背景技术

当前，在世界的各个国家，汽车的拥有量都是一个庞大的数字，由于自动驾驶汽车尚未普及，汽车仍主要采用人工方式驾驶，这时，驾驶员如果过于疲劳而不自知，仍旧进行驾驶工作，将很容易造成交通事故，给他人和自身带来难以承受的身体伤害，同时还可能造成巨大的经济损失。

为了避免驾驶员疲劳驾驶，各国的交通管理部门都采用了一些惩罚机制对疲劳驾驶的驾驶员进行惩罚，然而，实际上，驾驶员在驾驶过程中，导致疲惫的原因可能有多种，例如前天睡眠不足，或者听音乐入迷，甚至想事情入神等，有时驾驶员是不了解自身的疲劳状态的，因而，光靠惩罚机制和驾驶员自我检查并不足以避免交通事故发生，还需要一些电子检测手段，以仪器的方式进行主动检测。

现有技术中的驾驶员实时状态检测机制都采用一种检测原理进行检测，例如，基于驾驶员瞳孔的检测，基于驾驶员脑电波的检测等，这些过于单一的检测模式，不可避免带来一些内在的误差，影响了检测的效率。因此，需要一种新的驾驶员驾驶状态检测平台，能够有机结合两个以上的检测模式，避免检测误差发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种双模式驾驶员驾驶状态检测平台，将基于瞳孔特征检测和基于脑电波特征检测的两种方式有机进行结合，对人员状态进行综合判断，更关键的是，依靠科学的试验数据，提供了两种方式结合的具体实施模式，从而提高检测的准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种双模式驾驶员驾驶状态检测平台，所述检测平台包括脑电波检测头盔、瞳孔图像拍摄设备、瞳孔直径识别设备和数字信号处理设备，所述脑电波检测头盔用于检测驾驶员的脑电波特征，所述瞳孔图像拍摄设备和所述瞳孔直径识别设备分别用于拍摄驾驶员的瞳孔图像和识别所述瞳孔图像中的瞳孔特征，所述数字信号处理设备与所述脑电波检测头盔和所述瞳孔直径识别设备分别连接，基于所述脑电波特征和所述瞳孔特征确定驾驶员的实时驾驶状态。

更具体地，在所述双模式驾驶员驾驶状态检测平台中，还包括：无线收发器，与所述数字信号处理设备连接，用于将与所述睡眠状态信号、所述疲惫状态信号或所述清醒状态信号对应的文字提醒信息无线发送到驾驶员所在单位局域网和驾驶员所在单位负责人的移动终端；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；移动硬盘，用于预先存储瞳孔直径阈值、β波占据百分比阈值、瞳孔上限灰度阈值和瞳孔下限灰度阈值，所述瞳孔上限灰度阈值和所述瞳孔下限灰度阈值用于将图像中的瞳孔和背景分离；所述脑电波检测头盔包括：接地电极，放置于驾驶员的头前部中点，用于排除干扰；参考电极，作为驾驶员身体相对零电位点的电极，采用双耳垂接法放置于驾驶员的耳垂上；作用电极，放置于驾驶员的头皮上；信号接收器，与所述接地电极、所述参考电极和所述作用电极分别连接，将所述作用电极接收到的信号减去所述参考电极接收到的信号以作为脑电波信号输出，所述脑电波信号的采样频率为256Hz；单片机，与所述信号接收器连接，从所述脑电波信号中解析出其中β波，所述β波的频率范围为14-30Hz，计算所述脑电波信号中的β波功率占据所述脑电波信号总功率的百分比并作为β波占据百分比输出；所述瞳孔图像拍摄设备包括：CCD传感器，对驾驶员的瞳孔部位进行拍摄以获得瞳孔图像；辅助光源，为所述CCD传感器的拍摄提供照明辅助光，所述照明辅助光的强度与所述辅助光源周围环境的光线亮度成反比；所述瞳孔直径识别设备包括：小波滤波单元，连接所述瞳孔图像拍摄设备，采用Harr小波滤波器对瞳孔图像执行小波滤波，以获得滤波图像；灰度化处理单元，与所述小波滤波单元连接，对所述滤波图像执行灰度化处理，以获得灰度化图像；瞳孔分割单元，与所述灰度化处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述瞳孔上限灰度阈值和所述瞳孔下限灰度阈值之间的像素识别并组成瞳孔图案；瞳孔直径检测单元，与所述瞳孔分割单元连接，基于所述瞳孔图案确定瞳孔图案中的瞳孔直径，并作为实时瞳孔直径输出；所述数字信号处理设备与所述移动硬盘、所述脑电波检测头盔和所述瞳孔直径识别设备分别连接，当β波占据百分比大于等于β波占据百分比阈值且实时瞳孔直径大于等于瞳孔直径阈值时，输出清醒状态信号，当β波占据百分比小于β波占据百分比阈值且实时瞳孔直径小于瞳孔直径阈值时，输出睡眠状态信号，其他情况时输出疲惫状态信号；其中，所述小波滤波单元、所述灰度化处理单元、所述瞳孔分割单元和所述瞳孔直径检测单元分别采用FPGA芯片来实现，所述分别采用的FPGA芯片均为XILINX公司的XC3S1000FT256；将所述瞳孔图像拍摄设备、所述瞳孔直径识别设备和所述数字信号处理设备集成在一块集成电路板上。