基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107669283A(43)申请公布日2018.02.09(21)申请号201711052188.4A61B5/11(2006.01)(22)申请日2017.10.29(71)申请人吉林大学地址130000吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人马志鹏钱经九姚姝琬戴景霜苏鋆赵健(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人魏征骥(51)Int.Cl.A61B5/18(2006.01)A61B5/0476(2006.01)A61B5/0488(2006.01)A61B5/024(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置及方法(57)摘要本发明涉及一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置及方法，属于安全驾驶及疲劳监测领域。疲劳信息采集眼镜的镜腿上设有脑电传感器，脉搏传感器，报警灯，蜂鸣器，信息传输模块和供电模块，其中脉搏传感器对应太阳穴处，摄像头装在镜片靠近镜腿一侧的上角，脑电传感器、脉搏传感器，报警灯和蜂鸣器与信息传输模块和供电模块相连，肌电传感器和肌电传感器固定装置连接，肌电传感器固定装置与镜腿连接。优点：结构新颖，应用方便，眼睛、脑电、脉搏，肌电等多种信号融合到一起进行驾驶员的疲劳监测，抗客观因素干扰的能力显著增强，不易因部分数据受干扰而直接影响最终疲劳判别的准确度。CN107669283ACN107669283A权利要求书1/2页1.一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：疲劳信息采集眼镜的镜腿上设有脑电传感器，脉搏传感器，报警灯，蜂鸣器，信息传输模块和供电模块，其中脉搏传感器对应太阳穴处，摄像头装在镜片靠近镜腿一侧的上角，脑电传感器、脉搏传感器，报警灯和蜂鸣器与信息传输模块和供电模块相连，肌电传感器和肌电传感器固定装置连接，肌电传感器固定装置与镜腿连接。2.根据权利要求1所述的一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：所述疲劳信息采集眼镜包括镜框、两个镜片、鼻托和镜腿，镜片分别安装在镜框内，两个镜腿与镜框相连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：所述摄像头平面与镜片中心所在平面呈15°～25°倾角。4.根据权利要求1所述的一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：所述脑电传感器包括导线，夹子，参考电极，测试电极，导线连接镜和参考电极，参考电极置于夹子内侧，测试电极附于脉搏传感器旁的镜腿上。5.根据权利要求1所述的一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：所述肌电传感器固定装置包括细绳、松紧带、粘扣，细绳连接镜腿和松紧带，粘扣在松紧带两端，肌电传感器安装在松紧带中间。6.根据权利要求1所述的一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：所述信息传输模块为蓝牙无线发射接收器。7.根据权利要求1所述的一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置，其特征在于：所述供电模块包括纽扣电池和开关，为装置提供电能。8.采用如权利要求1所述一种基于多特征融合的眼镜式驾驶疲劳监测预警装置的驾驶疲劳监测预警方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：在驾驶员驾驶车辆时，采集相关信号数据，包括眼睛定位，脑电波、脉搏、肌电信号的采集；步骤2：对信号进行预处理，对各指标分别进行疲劳判决，包括：对眼睛进行精细定位后计算PERCLOS值的大小来判定驾驶员的疲劳程度；脑电波传感器采集信号后，选取脑电波中疲劳相关度大的θ、α、β波，以(α+θ)/β为特征值进行疲劳判决；肌电传感器选取颈部肌肉作为肌电数据的采集点，分析中值频率进行疲劳判决；脉搏传感器采集脉搏数据后，分析心率变异性指标HRV，进行疲劳判决；步骤3：利用主成分分析法对各指标的疲劳特征值进行加权，得到一个综合评价的疲劳特征值；步骤4：输出综合评价疲劳特征值，报警模块选择相应的报警方式。9.根据权利要求8所述的驾驶疲劳监测预警方法，其特征在于：所述步骤2中对眼睛进行精细定位后计算PERCLOS值的大小来判定驾驶员的疲劳程度，包括以下步骤：步骤2.1：对摄像头采集的图像进行灰度阈值处理；步骤2.2：对灰度图像进行降噪、滤波处理；步骤2.3：利用肤色分割法定位眼睛位置：步骤2.4：确定眼睛的睁闭合状态，记录一定时段内判别为闭眼状态的帧数和采集的帧总数，计算眼睛闭合时间占特定时间的百分率的PERCLOS值的大小。2CN107669283A权利要求书2/2页10.根据权利要求8所述的驾驶疲劳监测预警方法，其特征在于：所述步骤4的报警方式由综合评价指标的疲劳特征值决定，疲劳特征值在0～0.2之间亮绿灯