基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法及系统，该申请工作时，通过图像采集单元实时采集驾驶员脸部图像信息，处理器根据接收到的图像信息判断驾驶员是否疲劳驾驶，若是，则驱动提神器工作散发提神精油刺激驾驶员；并且，通过建立数据库，将采集到的驾驶员处于清醒状态的眼部状态数据保存在存储器中作为参考值，通过将驾驶员的实时眼部状态数据与自己在清醒状态时的眼部状态数据进行对比，可以避免因眼睛本身的大小和眨眼习惯而造成的判断误差保证了判断准确性，且减化了计算量；此外，本发明专利技术还可以对驾驶员疲劳等级状态进行分类，可针对不同等级的疲劳程度对提神器散发的精油以及散发时间进行控制，以达到更好的刺激效果。

Fatigue Driving Awakening Method and System Based on Facial State Recognition

【技术实现步骤摘要】
基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法及系统
本专利技术涉及一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法及系统。
技术介绍
现代社会车辆越来越多，车速越来越快，交通事故更是频繁地发生。驾驶人疲劳时判断能力下降、反应迟钝和操作失误增加。驾驶人处于轻微疲劳时，会出现换档不及时、不准确；驾驶人处于中度疲劳时，操作动作呆滞，有时甚至会忘记操作；驾驶人处于重度疲劳时，往往会下意识操作或出现短时间睡眠现象，严重时会失去对车辆的控制能力。此外，驾驶人疲劳时，会出现视线模糊、腰酸背疼、动作呆板、手脚发胀或有精力不集中、反应迟钝、思考不周全、精神涣散、焦虑、急躁等现象。如果仍勉强驾驶车辆，则可能导致交通事故的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法及系统，以预防驾驶员疲劳驾驶为目标，通过实时对驾驶员的疲劳状态作出准确的分析判断驾驶员是否处于疲劳状态，当判断得出驾驶员处于疲劳状态使，可启动提神器散发出提神精油以缓解驾驶员的疲劳。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，包括以下步骤：S1：采集驾驶员的图像信息，对所述图像信息进行预处理后寻找出人脸区域并标记面部的特征点，根据面部的特征点的特征识别查找存储器中是否有与当前驾驶员相匹配的眼睑距离和闭眼次数参数；若否，执行步骤S2；若是，则执行步骤S3；S2：初始化眼部区域，根据步骤S1中标记出的面部的特征点计算驾驶员在驾驶初期的预设时间段内的眼睑距离、闭眼次数和PERCLOS参数，并建立数据库，将计算得到的在该时间段内的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数保存在所述数据库中；S3：根据步骤S1中标记出的面部的特征点，实时计算驾驶员在驾驶初期的预设时间段之后的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数，并将驾驶员实时眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数与驾驶初期的预设时间段内的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数进行比较判断其是否处于疲劳状态。进一步地，该方法还包括步骤：S4：根据步骤S3中所述的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数，确定驾驶员所处的疲劳等级状态。进一步地，驾驶员的眼部开合程度和闭眼次数参数的计算方法为：根据步骤S1中标记出的面部的特征点，计算上眼睑的中部与下眼睑中部之间的间距得到驾驶员眼睑距离和PERCLOS参数，再将计算得到驾驶员当前的眼睑距离与预设值进行比较，当驾驶员当前的眼睑距离小于预设值时；则采用卷积神经网络对驾驶员睁眼和闭眼情况进行分类，并进一步计算驾驶员的闭眼次数和眼部开合度参数。进一步地，所述卷积神经网络的结构包括上述卷积层，池化层和全连接层。进一步地，所述步骤S4具体包括：采用KNN算法对步骤S3得到的眼部开合度、闭眼次数和PERCLO参数进行分类，再根据分类结果并结合实验得到的被测对象主观斯坦福睡意量表的评级结果，划分驾驶员的疲劳等级。此外，本申请还提供了一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒系统，包括疲劳驾驶判断单元以及与所述疲劳驾驶判断单元连接的提神器；疲劳驾驶判断单元包括用于采集驾驶员的面部图像信息的图像采集单元，与所述图像采集单元连接的处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现上述方法采用的步骤判断驾驶员当前是否是处于疲劳状态；所述提神器包括机箱、设置在所述机箱内的气味发生装置和引风装置以及设置所述机箱内与所述气味发生装置电连接的电路主板；所述引风装置包括与所述气味发生装置的出口端连通的风道，所述风道的一端与设置在所述机箱内的风扇连通，另一端与设置在机箱上的排风口连通；所述风道上设有与所述气味发生装置的出口端连通的旁路引风口。进一步地，所述气味发生装置包括精油瓶以及扣合在所述精油瓶上的瓶盖；所述瓶盖内设有雾化片，所述雾化片通过一压片固定在瓶盖内；所述精油瓶内有与所述雾化片接触的引流棒。进一步地，所述气味发生装置包括用于储存精油的储液瓶、扣合在所述储液瓶上的二流体瓶盖以及通过气管与所述二流体瓶盖上的调压控制箱连通的气泵。进一步地，所述机箱内设有若干用于固定所述风扇的限位桩，所述风扇的侧壁外侧设有与所述限位桩相配合的限位孔。进一步地，所述机箱内还设有成对设置的风道限位支柱，所述风道固定在两个风道限位支柱之间。进一步地，所述机箱内设有用于固定所述气味发生装置的固定座，所述固定座为一空心圆柱体。进一步地，所述机箱包括机箱主体，与所述机箱主体可拆卸连接的前盖和第一上盖；所述排风口设置在前盖上，所述机箱主体的前壁上设有与所述排风口相配合的通风口。进一步地，所述机箱包括机箱主体、与所述机箱主体可拆卸连接的前盖和第一上盖、设置在所述机箱主体外侧的外壳体以及与所述外壳体相配合的第二上盖；所述外壳体的两侧壁的内侧上均设有滑槽，所述机箱主体的两侧壁的外侧设有与所述滑槽相配合的滑轨，所述第二上盖与所述外壳体可拆卸连接。本专利技术的有益效果为：工作时，通过图像采集单元实时采集驾驶员脸部图像信息并将采集到的图像信息发送至处理器，处理器根据接收到的图像信息判断驾驶员是否疲劳驾驶，若判断驾驶员处于疲劳驾驶状态，则处理器向提神器发送驱动信号驱动提神器工作散发提神精油刺激驾驶员，使其保持清醒，从而实现防疲劳驾驶；并且，本专利技术通过建立数据库，将采集到的驾驶员处于清醒状态的眼部开合程度参数和闭眼次数保存在存储器中或上传至云端服务器的数据库中作为参考值，通过将驾驶员的实时眼部状态数据与自己在清醒状态时的眼部数据进行对比，可以避免因眼睛本身的大小和眨眼习惯而造成的判断误差保证了判断准确性，且不用再驾驶员每次驾驶时都先要初始化驾驶员的眼部信息，减化了计算量；此外，该申请还可以对驾驶员疲劳等级状态进行分类，可针对不同等级的疲劳程度对提神器散发的精油以及散发时间进行控制，以达到更好的刺激效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一个实施例的眼部区域的特征图；图2为本专利技术一个实施例的卷积神经网络结构图；图3为本专利技术一个实施例的ReLU函数激活函数曲线图；图4为本专利技术一个实施例的疲劳驾驶唤醒系统的原理图；图5为本专利技术一个实施例的提神器的爆照图；图6为本专利技术另一个实施例的提神器的爆照图；图7为本专利技术一个实施例的正视图；图8为本专利技术一个实施例的内部结构的俯视图；图9为本专利技术另一个实施例的内部结构的俯视图；图10为本专利技术一个实施例的局部结构示意图；图11为本专利技术一个实施例的箱体的内部结构示意图。其中：其中：1、精油瓶；2、瓶盖；3、雾化片；4、压片；101、储液瓶；201、二流体瓶盖；301、气泵；401、气泵盖；5、过线拆件；6、风扇；7、机箱；(71，73)、风扇支架；72、风扇限位桩；73、风扇支架；74、固定座；75、风道限位支柱；76、开关显示器安装槽；8、电路主板；9、风道；10、指示灯板；11、前盖；111、排风口；12、PVC贴片；13、第一上盖；14、外壳体；15、第二上盖；16、按钮开关；17、气管。具体实施方式包括以下步骤：S1：采集驾驶员的图像信息，对所述图像信息进行预处理后寻找本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集驾驶员的图像信息，对所述图像信息进行预处理后寻找出人脸区域并标记面部的特征点，根据面部的特征点的特征识别查找存储器中是否有与当前驾驶员相匹配的眼睑距离和闭眼次数参数；若否，执行步骤S2；若是，则执行步骤S3；S2：初始化眼部区域，根据步骤S1中标记出的面部的特征点计算驾驶员在驾驶初期的预设时间段内的眼睑距离、闭眼次数和PERCLOS参数，并建立数据库，将计算得到的在该时间段内的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数保存在所述数据库中；S3：根据步骤S1中标记出的面部的特征点，实时计算驾驶员在驾驶初期的预设时间段之后的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数，并将驾驶员实时眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数与驾驶初期的预设时间段内的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数进行比较判断其是否处于疲劳状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集驾驶员的图像信息，对所述图像信息进行预处理后寻找出人脸区域并标记面部的特征点，根据面部的特征点的特征识别查找存储器中是否有与当前驾驶员相匹配的眼睑距离和闭眼次数参数；若否，执行步骤S2；若是，则执行步骤S3；S2：初始化眼部区域，根据步骤S1中标记出的面部的特征点计算驾驶员在驾驶初期的预设时间段内的眼睑距离、闭眼次数和PERCLOS参数，并建立数据库，将计算得到的在该时间段内的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数保存在所述数据库中；S3：根据步骤S1中标记出的面部的特征点，实时计算驾驶员在驾驶初期的预设时间段之后的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数，并将驾驶员实时眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数与驾驶初期的预设时间段内的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数进行比较判断其是否处于疲劳状态。2.根据权利要求1所述的基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，其特征在于，该方法还包括步骤：S4：根据步骤S3中所述的眼睑开合度、闭眼次数和PERCLOS参数，确定驾驶员所处的疲劳等级状态。3.根据权利要求1所述的基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，其特征在于，驾驶员的眼部开合程度和闭眼次数参数的计算方法为：根据步骤S1中标记出的面部的特征点，计算上眼睑的中部与下眼睑中部之间的间距得到驾驶员眼睑距离和PERCLOS参数，再将计算得到驾驶员当前的眼睑距离与预设值进行比较，当驾驶员当前的眼睑距离小于预设值时；则采用卷积神经网络对驾驶员睁眼和闭眼情况进行分类，并进一步计算驾驶员的闭眼次数和眼部开合度参数。4.根据权利要求3所述的基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，其特征在于，所述卷积神经网络的结构包括上述卷积层，池化层和全连接层。5.根据权利要求1-4任一所述的基于面部状态识别的疲劳驾驶唤醒方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：采用KNN算法对步骤S3得到的眼部开合度、闭眼次数和PERCLO参数进行分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭钢，唐帮备，罗鑫，
申请(专利权)人：重庆交互科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50