机动车驾驶员驾驶疲劳测评方法的研究

随着社会经济的发展，机动车辆与日俱增，随之而来的人身安全越来越受到世人的关注。最近的研究表明：造成汽车碰撞事故的原因25-30％产生于驾驶疲劳。驾驶疲劳可能影响驾驶员的警觉和安全驾驶能力。因此，许多国家都积极开展有关驾驶疲劳的研究工作，尤其在西方发达国家，此方面研究更为全面。在当今的社会，驾驶疲劳的测评显得至关重要，尽管目前已有一些简单的驾驶疲劳的测评方法，但是具有车载的、非接触式的、实时的驾驶疲劳测评方法至今在国内外尚未能得到很好的解决。本论文参考国内外现有文献资料，经过潜心钻研，在测评驾驶疲劳方面取得了一定进展。 机动车驾驶员驾驶疲劳特指驾驶员在连续行车后所产生的生理和心理机能以及驾驶操作效能下降的现象，也就是正常的机动车驾驶员(年龄20岁至60岁，身体状况良好，有一年以上道路驾驶经验)由于身体状况、精神状态、连续驾驶时间过长等原因造成的不能对意外情况做出及时正确的反应并正常操作控制机动车辆的身体状态。 从生理学的角度分析了肌肉疲劳和精神疲劳，研究了驾驶疲劳的生理学机理。重点研究了眼睛及其疲劳机理，借鉴美国联邦公路管理局FHWA(Federal Highway Administration)有关研究驾驶疲劳方面的研究文献，讨论了PERCLOS和其他眼睛活动测量方法的有效性，确认测量机动车驾驶疲劳最好的方法是PERCLOS(单位时间内眼睛闭合时间所占的百分率)。用PERCLOS和眼睛闭合持续时间的人小作为表示其疲劳程度的指标。为了解决该指标的测量，定义眼睛睁开和闭合，利用CCD摄像机和图像卡，应用Microsoft Visual Basic6.0在Windows98操作系统平台上经过图像分割、定位、识别、统计计算PERCLOS值和眼睛闭合持续时间。 介绍了测评系统的硬件组成、系统安装方式、系统硬件原理。详细分析了台湾敏通最新研制的高科技产品及其CCD的特点，包括：CCD摄像机工作原理；CCD摄像机性能指标；MTV—6318N／VP型CCD摄像机性能指标和MTV—6318摄像机的接口功能。给出了大恒图像卡的详细说明，包括：DH-VRT-CG200的基本结构及工作原理简介；图像采集卡的重要部件PHILIP公司生产的SAA7111解码器+模／数转换器一体化芯片使用方法；DH-VRT-CG200基于PCI总线协议分析和DH-VRT-CG200主要技术性能、指标及其要求的数据格式的剖析。给出了报警电路的原理。 概述了数字图像处理的基本过程：图像捕获的图像为24位真彩色图像，在获取图像后，对图像预处理：主要有图像增强和图像滤波。为了进行图像描述与分析，对图像进行分割，将图像划分为若干个有意义的区域，依据区域内部的特征或属性在不同的区域中的意义进行边缘检测。依据已提取的特征对图像中的不同目标分类或将日标从背景中分离出来。 评述了目前人脸识别的几种方法，提出了人脸皮肤色彩自适应参数模型，作了理论推导，给出了算法。 对得到的驾驶员人脸图象进行了BLOB操作找出脸的宽度和高度，BLOB操作是以像素点最多的连接作为它的宽度和高度。在技术上采用“行程因子法”。应用SOBLE二阶微分算子对定位好的人脸进行卷积，求出眼睛的区域，最高峰值是人脸图像灰度变化最大的地方，即眼睛部分，用水平对称的方法分离了左、右眼睛。制作了左眼的灰度模板。 利用运动估计处理的方法追踪眼睛，利用模板的相关系数来计算PERCLOS值。 对38张不同的驾驶员头部图像作了实验，得出了高斯模型，及其灰度二值化的阈值如下： 中国人业大学博士论文 机动车驾驶员驾驶疲劳测评方法的研究2001年川月 摘 要．n 0．爿（：（0．465，0．28句乏0．363：0＜＊（50，0二0＜＊＜0石8，0．35＜厂引刀二值化的灰度阈值 T＝72。 对主诉疲劳的38名驾驶员进行了实验室仿真试验，36人的眼睛定位是准确的，其准确率是 947％。在一分钟的试验中，测试其PERCLOS的瞬时值和眼睛闭合持续时间，通过对实验结果 的分析研究，基于驾驶员能够对车辆实施安全驾驶操作的要求，初步得出驾驶疲劳程度的阈值 0 为：PERCLOS值等于40％，眼睛闭合持续时间等于3S。 列举了部分疲劳驾驶员的照片、PERCLOS和眼睛持续闭合时间曲线；给出了部分VB程序 源代码。 通过对驾驶疲劳机理的研究，发现驾驶疲劳一般与驾驶时刻，睡眠历史，身体状况，天气 情况等因素有关。而驾驶员的眼睛状况能够综合反映这些客观因素。尤其是眼睛闭合持续时间 的百分率p＊＊＊＊＊S值和眼睛闭合持续时间的人小能够较为准确的表明驾驶疲劳的程度。在驾 驶过程中，连续测试驾驶员的PERCLOS值和眼睛持续闭合时间，一日驾驶员的眼睛PERCLOS 值人于40％、眼睛持续闭合时间大于3s，系统就判定该驾驶员的疲劳程度己超过驾驶疲劳程度 的阈值，并且立即发出“哺哺哺”的警告声，如果驾驶员5秒内还继续驾驶车辆，系统会自动切 断山路和油路，使车辆自动