本發(fā)明涉及車載電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體是涉及一種汽車駕駛安全預(yù)警車載智能終端。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車在我國(guó)交通運(yùn)輸中的增長(zhǎng)極快，酒駕和疲勞駕駛是都交通事故高發(fā)的主要原因之一。大家都知道喝酒開車要坐牢，而疲勞這個(gè)概念就很難定義，科學(xué)家對(duì)疲勞研究了一百多年，也沒有明確的定義，只有抽象的描述。交通法中規(guī)定連續(xù)駕駛機(jī)動(dòng)車超過4小時(shí)未停車休息或者停車休息時(shí)間少于20分鐘就算疲勞駕駛，可這樣的定義非常局限，法律規(guī)定也不完善。無論大家對(duì)疲勞駕駛的認(rèn)知，還是交警部門對(duì)疲勞駕駛的查處力度，因無法做到事前判定，處罰力度也小。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年交通事故死亡人數(shù)已經(jīng)超過了10萬人，我國(guó)汽車保有量不到全世界的2％，但是交通事故的死亡人數(shù)則占全球的比例達(dá)到20％。多年來，我國(guó)交通事故死亡人數(shù)有所下降，但是由于汽車保有量增長(zhǎng)更快，所以每年交通事故死亡總?cè)藬?shù)仍是不端創(chuàng)出新高。我國(guó)道路交通事故率較高的情況一直沒有緩解，事故死亡人數(shù)連續(xù)十年依然是世界第一。世界各國(guó)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，汽車駕駛員疲勞駕駛成為各國(guó)交通事故的隱患，因?yàn)槠隈{駛每年成的死亡人數(shù)高達(dá)40多萬。在這樣嚴(yán)峻的交通事故形勢(shì)下，普通汽車代步的功用已經(jīng)不能滿足人的需求，車輛的主動(dòng)安全技術(shù)受到越來越多人的關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種不僅操作簡(jiǎn)單方便，不受環(huán)境的影響，白天和晚上使用同樣的檢測(cè)方法，有良好的適應(yīng)性，準(zhǔn)確度高的汽車駕駛安全預(yù)警車載智能終端。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種汽車駕駛安全預(yù)警車載智能終端，其特征在于，它包括酒駕安全預(yù)警裝置和疲勞駕駛安全預(yù)警裝置；

酒駕安全預(yù)警裝置包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)的無線傳感器裝置、無線收發(fā)模塊、單片機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及報(bào)警裝置；無線收發(fā)模塊包括用來接收其探測(cè)信息并將探測(cè)信息轉(zhuǎn)換為發(fā)射信號(hào)的無線發(fā)射器，與單片機(jī)信號(hào)連接的、用來接收無線發(fā)射器發(fā)射信號(hào)的無線接收器，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與單片機(jī)信號(hào)連接，單片機(jī)與報(bào)警裝置控制連接，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)裝置檢測(cè)到的各項(xiàng)檢測(cè)值超過閾值時(shí)，控制報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

疲勞駕駛安全預(yù)警裝置包括攝像頭和與攝像頭連接的控制器、與控制器連接的語音提醒裝置，攝像頭采集駕駛員的頭部圖像，然后對(duì)人臉和眼部瞳孔的特征提取，并且利用控制器中的疲勞判定系統(tǒng)對(duì)疲勞駕駛程度進(jìn)行判斷，控制語音提醒裝置對(duì)疲勞駕駛的情況進(jìn)行語音提醒。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，無線傳感器裝置的無線收發(fā)器芯片是工作在ISM頻段，無線傳感器裝置包括頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器，輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置通過無線通信接口的設(shè)置，連接到單片機(jī)完成無線數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控平臺(tái)與檢測(cè)點(diǎn)的通訊。

進(jìn)一步地，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、酒精檢測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)站，無線收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了酒精濃度的檢測(cè)及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，再通過無線網(wǎng)絡(luò)將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄凭珯z測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)站。

進(jìn)一步地，酒精檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程包括無線傳感器裝置采集、數(shù)據(jù)流傳輸通道、服務(wù)器三個(gè)組成部分，傳感器通過測(cè)量車內(nèi)酒精的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析，并通過數(shù)據(jù)傳輸通道將分析數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，再由服務(wù)器向用戶發(fā)出預(yù)警信息。

進(jìn)一步地，控制器中內(nèi)嵌有人臉檢測(cè)系統(tǒng)、人眼定位系統(tǒng)和疲勞判斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員人臉的檢測(cè)、駕駛員人眼的定位、駕駛員眼睛狀態(tài)的判斷和駕駛員疲勞程度的判斷。

進(jìn)一步地，所述人臉檢測(cè)系統(tǒng)是利用攝像頭獲取駕駛員的臉部信息，并由人眼定位系統(tǒng)獲得眼睛圖像，通過對(duì)圖像的識(shí)別和分析判斷眼睛的閉合狀態(tài)；然后定于眼睛瞳孔的開度大于25％則眼睛處于睜開狀態(tài)，當(dāng)瞳孔的開度等于或者小于25％則認(rèn)為眼睛處于閉合狀態(tài)。

進(jìn)一步地，在所述攝像頭收集到的駕駛員的臉部圖像后，首先對(duì)讀入的圖像進(jìn)行顏色空間的轉(zhuǎn)換，方便使用色彩信息分割人臉與背景，然后根據(jù)顏色差異，去除非人臉部分，最后得到僅含有人臉范圍的二值圖像，眼睛定位系統(tǒng)將在駕駛員臉部區(qū)域檢測(cè)到駕駛員的眼睛，并將定位出的駕駛員眼睛提取出來。

進(jìn)一步地，人眼定位過程包括首先從人臉檢測(cè)系統(tǒng)中的得到的人臉圖像依據(jù)人眼分布特征減少人臉的范圍，然后通過邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行邊緣檢測(cè)，接著通過Hough檢測(cè)圓，最后檢測(cè)出眼睛，利用以上的處理可以定位出瞳孔的輪廓，可以計(jì)算除瞳孔中心以及半徑，從而可以判斷眼睛的開閉狀態(tài)。

進(jìn)一步地，疲勞駕駛安全預(yù)警裝置判斷駕駛員疲勞駕駛程度的過程中，包括對(duì)眨眼頻率、平均眨眼持續(xù)時(shí)間、平均眼睛閉合的速率或單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合的時(shí)間(PERCLOS值)的檢測(cè)；眨眼頻率即眼睛從睜開到閉合再到睜開的過程；通常情況下人眼每分鐘眨動(dòng)10至15次，每次眨眼間隔時(shí)間4至5秒，每次眨眼持續(xù)時(shí)間約為0.2秒，通過統(tǒng)計(jì)駕駛員在駕駛時(shí)的單位時(shí)間內(nèi)眨眼的次數(shù)作為判定是否出現(xiàn)疲勞駕駛的方法；平均眨眼持續(xù)時(shí)間的檢測(cè)，是因?yàn)樵谄跁r(shí)，人的眨眼持續(xù)時(shí)間會(huì)顯著提高，眼睛中飛入異物等異常情況也會(huì)提高，這些都會(huì)影響駕駛員的駕駛，因此一些疲勞駕駛檢測(cè)的研究中把眨眼持續(xù)時(shí)間作為判斷疲勞的指標(biāo)；平均眼睛閉合的速率的檢測(cè)，是通過計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)眼睛從最大程度睜眼到閉眼平均所需的時(shí)間，如果這個(gè)時(shí)間大于某個(gè)閾值，則認(rèn)為駕駛員處于疲勞駕駛的狀態(tài)；PERCLOS值計(jì)算如下：

本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是：

1、本發(fā)明采用的酒精檢測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)的無線傳感器裝置、無線收發(fā)模塊、單片機(jī)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及報(bào)警裝置；無線收發(fā)模塊包括室內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的連接，用來接收其探測(cè)信息并將探測(cè)信息轉(zhuǎn)換為發(fā)射信號(hào)的無線發(fā)射器，與單片機(jī)信號(hào)連接的、用來接收無線發(fā)射器發(fā)射信號(hào)的無線接收器；遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置與單片機(jī)信號(hào)連接；單片機(jī)與報(bào)警裝置控制連接，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)裝置檢測(cè)到的各項(xiàng)檢測(cè)值超過閾值時(shí)，控制報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，隨時(shí)了解車內(nèi)環(huán)境中的駕駛員是否喝酒。

2、本發(fā)明可以直接在汽車上安裝，通過攝像頭實(shí)時(shí)采集駕駛員的頭部圖像進(jìn)行疲勞判斷，通過攝像頭采集駕駛員的頭部圖像，檢測(cè)裝置體積小，容易實(shí)現(xiàn)，成本較低,而且為非接觸性的檢測(cè)工具，本身不會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生影響；采用駕駛員的眼睛的特征來判斷疲勞狀態(tài)，準(zhǔn)確度高，不受汽車內(nèi)外環(huán)境的影響，基本上不需要駕駛員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過多的操作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的酒駕安全預(yù)警裝置連接結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為本發(fā)明的疲勞駕駛安全預(yù)警裝置連接結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4為本發(fā)明的疲勞駕駛安全預(yù)警裝置運(yùn)行原理圖；

圖5為本發(fā)明的疲勞駕駛安全預(yù)警裝置運(yùn)行原理圖；

圖6為本發(fā)明的疲勞駕駛安全預(yù)警裝置運(yùn)行原理圖；

圖7為本發(fā)明的疲勞駕駛安全預(yù)警裝置運(yùn)行原理圖；

圖8為本發(fā)明的疲勞駕駛安全預(yù)警裝置運(yùn)行原理圖；

圖9為駕駛員疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)框架圖。

附圖標(biāo)記說明：1、酒駕安全預(yù)警裝置 1-1、無線傳感器裝置 1-2、無線收發(fā)模塊 1-3、單片機(jī) 1-4、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 1-5、報(bào)警裝置 2、疲勞駕駛安全預(yù)警裝置 2-1、攝像頭 2-2、控制器 2-3、語音提醒裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案作詳細(xì)的描述。

如圖1-圖2所示，本發(fā)明是一種汽車駕駛安全預(yù)警車載智能終端，它包括酒駕安全預(yù)警裝置1和疲勞駕駛安全預(yù)警裝置2；

酒駕安全預(yù)警裝置包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)的無線傳感器裝置1-1、無線收發(fā)模塊1-2、單片機(jī)1-3和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)1-4及報(bào)警裝置1-5；無線收發(fā)模塊包括用來接收其探測(cè)信息并將探測(cè)信息轉(zhuǎn)換為發(fā)射信號(hào)的無線發(fā)射器，與單片機(jī)信號(hào)連接的、用來接收無線發(fā)射器發(fā)射信號(hào)的無線接收器，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與單片機(jī)信號(hào)連接，單片機(jī)與報(bào)警裝置控制連接，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境探測(cè)裝置檢測(cè)到的各項(xiàng)檢測(cè)值超過閾值時(shí)，控制報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)；無線傳感器裝置的無線收發(fā)器芯片是工作在ISM頻段，無線傳感器裝置包括頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器，輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置通過無線通信接口的設(shè)置，連接到單片機(jī)完成無線數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控平臺(tái)與檢測(cè)點(diǎn)的通訊。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、酒精檢測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)站，無線收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，實(shí)現(xiàn)了酒精濃度的檢測(cè)及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，再通過無線網(wǎng)絡(luò)將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄凭珯z測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)站。酒精檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)站：用戶界面是基于瀏覽器平臺(tái)的網(wǎng)站，在網(wǎng)站上展示和預(yù)警，向用戶展示數(shù)據(jù)趨勢(shì)。通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，隨時(shí)了解車內(nèi)環(huán)境中的駕駛員是否喝酒。

酒精檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程包括無線傳感器裝置采集、數(shù)據(jù)流傳輸通道、服務(wù)器三個(gè)組成部分，傳感器通過測(cè)量車內(nèi)酒精的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析，并通過數(shù)據(jù)傳輸通道將分析數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，再由服務(wù)器向用戶發(fā)出預(yù)警信息。報(bào)警裝置采用的是觸動(dòng)閾值自動(dòng)發(fā)送短信報(bào)警。傳感器結(jié)點(diǎn)檢測(cè)到數(shù)據(jù)超出設(shè)定值后,即開始警報(bào),同時(shí)將異常信號(hào)傳入遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用戶可以收到短信警報(bào)，同時(shí)通過手機(jī)、手提電腦、平板電腦等終端瀏覽器通過互聯(lián)網(wǎng)可直接接收到車內(nèi)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)告酒精濃度異常。采用觸動(dòng)閾值自動(dòng)發(fā)送短信警報(bào)，再分為人聲警報(bào)，手機(jī)App警報(bào)等形式。

如圖4-圖8所示，疲勞駕駛安全預(yù)警裝置2包括攝像頭2-1和與攝像頭連接的控制器2-2、與控制器連接的語音提醒裝置2-3，攝像頭采用帶有近紅外功能的COMS攝像頭采集圖像。攝像頭采集駕駛員的頭部圖像，然后對(duì)人臉和眼部瞳孔的特征提取，并且利用控制器中的疲勞判定系統(tǒng)對(duì)疲勞駕駛程度進(jìn)行判斷，控制語音提醒裝置對(duì)疲勞駕駛的情況進(jìn)行語音提醒。控制器中內(nèi)嵌有人臉檢測(cè)系統(tǒng)、人眼定位系統(tǒng)和疲勞判斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員人臉的檢測(cè)、駕駛員人眼的定位、駕駛員眼睛狀態(tài)的判斷和駕駛員疲勞程度的判斷。

值得注意的是疲勞駕駛安全預(yù)警裝置2的控制器2-2可以與酒駕安全預(yù)警裝置的單片機(jī)1-3整合為同一控制芯片的形式，也可以分別采用不同的控制芯片進(jìn)行操作控制。

進(jìn)一步地，如圖6-圖8所示，所述人臉檢測(cè)系統(tǒng)是利用攝像頭獲取駕駛員的臉部信息，并由人眼定位系統(tǒng)獲得眼睛圖像，通過對(duì)圖像的識(shí)別和分析判斷眼睛的閉合狀態(tài)；然后定于眼睛瞳孔的開度大于25％則眼睛處于睜開狀態(tài)，當(dāng)瞳孔的開度等于或者小于25％則認(rèn)為眼睛處于閉合狀態(tài)。如圖9所示，是駕駛員疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)框架圖，在所述攝像頭收集到的駕駛員的臉部圖像后，首先對(duì)讀入的圖像進(jìn)行顏色空間的轉(zhuǎn)換，方便使用色彩信息分割人臉與背景，然后根據(jù)顏色差異，去除非人臉部分，最后得到僅含有人臉范圍的二值圖像，眼睛定位系統(tǒng)將在駕駛員臉部區(qū)域檢測(cè)到駕駛員的眼睛，并將定位出的駕駛員眼睛提取出來。人眼定位過程包括首先從人臉檢測(cè)系統(tǒng)中的得到的人臉圖像依據(jù)人眼分布特征減少人臉的范圍，然后通過邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行邊緣檢測(cè)，接著通過Hough檢測(cè)圓，最后檢測(cè)出眼睛，利用以上的處理可以定位出瞳孔的輪廓，可以計(jì)算除瞳孔中心以及半徑，從而可以判斷眼睛的開閉狀態(tài)。

進(jìn)一步地，疲勞駕駛安全預(yù)警裝置判斷駕駛員疲勞駕駛程度的過程中，包括對(duì)眨眼頻率、平均眨眼持續(xù)時(shí)間、平均眼睛閉合的速率或單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合的時(shí)間(PERCLOS值)的檢測(cè)；眨眼頻率即眼睛從睜開到閉合再到睜開的過程；通常情況下人眼每分鐘眨動(dòng)10至15次，每次眨眼間隔時(shí)間4至5秒，每次眨眼持續(xù)時(shí)間約為0.2秒，通過統(tǒng)計(jì)駕駛員在駕駛時(shí)的單位時(shí)間內(nèi)眨眼的次數(shù)作為判定是否出現(xiàn)疲勞駕駛的方法；平均眨眼持續(xù)時(shí)間的檢測(cè)，是因?yàn)樵谄跁r(shí)，人的眨眼持續(xù)時(shí)間會(huì)顯著提高，眼睛中飛入異物等異常情況也會(huì)提高，這些都會(huì)影響駕駛員的駕駛，因此一些疲勞駕駛檢測(cè)的研究中把眨眼持續(xù)時(shí)間作為判斷疲勞的指標(biāo)；平均眼睛閉合的速率的檢測(cè)，是通過計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)眼睛從最大程度睜眼到閉眼平均所需的時(shí)間，如果這個(gè)時(shí)間大于某個(gè)閾值，則認(rèn)為駕駛員處于疲勞駕駛的狀態(tài)；PERCLOS值計(jì)算如下：

PERCLOS算法有三種：

P70：指當(dāng)眼瞼遮住瞳孔的面積超過70％，則計(jì)為眼睛處于閉合狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占百分比。

P80：指當(dāng)眼瞼遮住瞳孔的面積超過80％，則認(rèn)為眼睛處于閉合狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占百分比。

EM：指當(dāng)眼瞼遮住瞳孔的面積超過一半則認(rèn)為眼睛處于閉合狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占百分比。

雖然幾種標(biāo)準(zhǔn)都可以在不同程度上對(duì)疲勞駕駛進(jìn)行預(yù)警，但是P80與駕駛員的相關(guān)性最好。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，1、傳感器通過測(cè)量車內(nèi)酒精的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析，并通過數(shù)據(jù)傳輸通道將分析數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，再由服務(wù)器向用戶發(fā)出預(yù)警信息；該系統(tǒng)可以收集和保存信息，通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，可隨時(shí)了解車內(nèi)酒精濃度的情況和數(shù)據(jù)流程，隨時(shí)了解車內(nèi)環(huán)境中的駕駛員是否喝酒。

2、本發(fā)明通過攝像頭采集駕駛員的頭部圖像，然后對(duì)人臉和眼部瞳孔的特征提取，并且利用疲勞判定規(guī)則對(duì)疲勞駕駛程度進(jìn)行判斷。對(duì)疲勞駕駛的情況進(jìn)行語音提醒。不受環(huán)境的影響，白天和晚上使用同樣的檢測(cè)方法，有良好的適應(yīng)性，準(zhǔn)確度高。改進(jìn)了模型識(shí)別的確定，為大規(guī)模推廣奠定了基礎(chǔ)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，它可為汽車零部件企業(yè)的發(fā)展提供新的增長(zhǎng)點(diǎn)。它為非接觸性的檢測(cè)工具，本身不會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生影響。采用駕駛員的眼睛的特征來判斷疲勞狀態(tài)，準(zhǔn)確度高，不受汽車內(nèi)外環(huán)境的影響。通過攝像頭采集駕駛員的頭部圖像，檢測(cè)裝置體積小，容易實(shí)現(xiàn)，成本較低。而且，本發(fā)明直接在汽車上安裝，通過攝像頭實(shí)時(shí)采集駕駛員的頭部圖像進(jìn)行疲勞判斷，基本上不需要駕駛員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過多的操作。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。