一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置及其控制方法

1.本发明属于汽车安全领域，具体是一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置及其控制方法。


背景技术：

2.随着道路交通持续的发展,汽车逐渐成为出行不可缺少的工具。虽然汽车给人们的外出带来了便利,但是,近年来由汽车引发的交通事故发生率也持续增加,而这些交通事故中疲劳驾驶行为是主要原因之一。
3.疲劳驾驶，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。如果能对疲劳驾驶这一行为进行检测并提醒驾驶员，能减少交通事故的产生；例如中国专利公告号为cn101986359b的专利公开了一种疲劳驾驶预警方法，包括当发动机点火开关处于打开状态时系统开始运行，系统根据连续行驶里程参数s和休息时间参数t的相对关系来确定是否报警。利用车辆已有设备进行车辆行驶状态的检测，不会因人而异，可靠性高，驾驶员不容易规避，成本低容易推广；在驾驶员还未真正疲劳时就能发出报警信号，使驾驶员有时间进行休息时间的安排，起到预防于未患的作用。
4.但是，通过连续行驶里程参数s和休息时间参数t的相对关系来确定是否报警，对驾驶员自身的驾驶状态不进行监测，驾驶员可能因“高速公路催眠现象”和睡眠不足等其他原因提前进入疲劳驾驶状态，可能导致交通事故的产生。


技术实现要素：

5.为了解决上述驾驶员可能因其他原因提前出现疲劳驾驶的问题，本发明的目的是提供一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置及其控制方法，能根据驾驶员自身的状态判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，对驾驶员进行提醒，提高安全行驶质量。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
7.一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置，包括图像获取模块、疲劳判断模块和提醒模块；图像获取模块、疲劳判断模块和提醒模块与车辆的车载控制系统电连接；
8.所述图像获取模块，用于周期性获取车辆内驾驶员的人脸图像信息，并将人脸图像信息发送至疲劳判断模块；
9.所述疲劳判断模块，基于人脸图像信息获取当前时间段内驾驶员的眨眼次数，将眨眼次数与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，并向图像获取模块发送时间调整指令，图像获取模块基于时间调整指令减少获取人脸图像信息的验证时间，若眨眼次数小于限定值，则终止；
10.所述提醒模块，基于预警指令控制车载控制系统提醒驾驶员。
11.采用上述方案后实现了以下有益效果：通过图像获取模块周期性获取车辆内驾驶员的人脸图像信息，能减少图像获取模块工作时的功耗，在后续根据时间调整指令进行调节时，逐步提高对驾驶员的疲劳驾驶状态进行监控，从而对驾驶员进行提醒，提高安全行驶
质量。
12.进一步，还包括时间对比模块，时间对比模块与提醒模块、疲劳判断模块和车载控制系统的发动机控制系统电连接；
13.所述时间对比模块，用于计时发动机控制系统的运行时间，并将运行时间与设定的标椎时长进行对比，若运行时间大于标椎时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令，时间对比模块还会向疲劳判断模块发送时间调整指令，疲劳判断模块基于时间调整指令缩短图像获取模块获取人脸图像信息的验证时间；若运行时间小于标椎时长，则终止。
14.有益效果：根据时间对比模块对发动机控制系统的启动和关闭时间进行计时，能对车辆的运行情况进行检测，便于客观而准确的判断驾驶员的行驶时间，辅助对驾驶员提醒驾驶时间过长，需要休息。
15.进一步，所述时间对比模块还用于当运行时间大于标椎时长时，若发动机控制系统停止运行，时间对比模块则计时发动机控制系统的停止持续时间；
16.当发动机控制系统重新运行时，时间对比模块将停止持续时间与设定的休息时长进行对比，若停止持续时间大于休息时长，则时间对比模块向疲劳判断模块发送已执行指令，若停止持续时间小于休息时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令。
17.有益效果：发动机控制系统关闭时，表明车辆不再运行，通过时间对比模块计时发动机控制系统的停止持续时间与休息时长进行对比，便于判断驾驶员是否进行足够时长的休息，使驾驶员保持足够的精力，从而提高安全行驶质量。
18.进一步，还包括计数报警模块和外部通讯模块，计数报警模块与外部通讯模块和疲劳判断模块电连接，计数报警模块通过外部通讯模块电连接有外部终端；
19.所述疲劳判断模块还用于当眨眼次数大于限定值时，疲劳判断模块还会向计数报警模块发送计数指令，所述计数报警模块，基于当前时间计数指令的次数与设定的警戒值进行对比，若次数大于警戒值，计数报警模块通过外部通讯模块向外部终端发送报警指令，若次数小于警戒值，则终止；
20.当疲劳判断模块接收到时间对比模块发出的已执行指令时，疲劳判断模块向计数报警模块发送清零指令，计数报警模块基于清零指令对计数指令的次数进行清零。
21.有益效果：在通过提醒模块对驾驶员进行提醒过程中，由于驾驶员仍处于疲劳驾驶状态，通过计数报警模块对驾驶员的提醒次数进行计数，判断驾驶员的疲劳驾驶状态是否继续加深，提醒次数大于警戒值时，计数报警模块通过外部通讯模块向外部终端发送报警指令，使外部人员注意该驾驶员的情况，强制驾驶员进行休息，从而提高安全行驶质量。
22.进一步，所述预警指令的执行方式，包括车载控制系统的语音播放器播放提醒语音和车载控制系统的led灯进行闪烁。
23.有益效果：语音和灯光能刺激驾驶员的眼睛和耳朵将驾驶员进行唤醒，提高安全行驶质量。
24.进一步，还包括光照灯，光照灯位于图像获取模块的两侧，光照灯与疲劳判断模块电连接；
25.所述疲劳判断模块还用于当眨眼次数大于限定值时，通过图像获取模块获取当前时间车辆内驾驶员的人脸图像信息进行进一步验证；在当前时间段内，疲劳判断模块控制光照灯反复发出短暂时间的光线对驾驶员的眼睛进行刺激，再通过图像获取模块获取不同
时间车辆内驾驶员的人脸图像信息；
26.疲劳判断模块根据此时第一次获取的人脸图像信息对驾驶员进行不适判断，若驾驶员出现不适情况，疲劳判断模块则向光照灯发送减小光照强度指令，直至驾驶员未出现不适情况；
27.若驾驶员未出现不适情况，则疲劳判断模块判断人脸图像信息中当前时间前后的瞳孔直径变化是否大于设定的变化幅度，若瞳孔直径变化小于变化幅度，则向光照灯发出增大光照强度指令，若瞳孔直径变化大于变化幅度，则疲劳判断模块基于人脸图像信息获取当前时间段内驾驶员的眨眼次数再次与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，若眨眼次数小于限定值，则终止。
28.有益效果：疲劳判断模块进行进一步验证时，光照灯基于预设定的光线强度发出光照对驾驶员头部两侧进行照射，由于瞳孔的孔径不受人的主观控制，而是受交感和副交感两种自主神经的支配，因此，光照刺激会使人的瞳孔发生相应的变化。
29.由于车辆在白天或夜晚行驶时，因外界的光照影响下驾驶员的瞳孔直径是不同的，同样的光线强度对人的刺激强度是不同的，而人的瞳孔变化需要一定时间，通过判断当前光线强度对驾驶员的刺激强度，若刺激强度大，则逐步减小光照强度，若刺激强度小，再逐步提高光线强度，通过驾驶员的反馈提高控制光强刺激精度，提高安全行驶质量。
30.进一步，一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置的控制方法，包括以下步骤：s1、通过图像获取模块按照预设定的验证时间周期性获取车辆内驾驶员的人脸图像信息,并通过时间对比模块计时发动机控制系统的运行时间，并将运行时间与设定的标椎时长进行对比，若运行时间大于标椎时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令，时间对比模块还会向疲劳判断模块发送时间调整指令，疲劳判断模块基于时间调整指令缩短图像获取模块获取人脸图像信息的验证时间,进入s1.1；
31.s1.1、若此时发动机控制系统停止运行，通过时间对比模块计时发动机控制系统的停止持续时间；
32.当发动机控制系统重新运行时，时间对比模块将停止持续时间与设定的休息时长进行对比，若停止持续时间大于休息时长，时间对比模块向疲劳判断模块发送已执行指令，进入s4.1；若停止持续时间小于休息时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令，若运行时间小于标椎时长，则终止；
33.s2、通过疲劳判断模块获取人脸图像信息中当前时间段内驾驶员的眨眼次数，将眨眼次数与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，通过图像获取模块获取当前时间车辆内驾驶员的人脸图像信息进行进一步验证，进入s3；若眨眼次数小于限定值，则返回s1；
34.s3、疲劳判断模块控制光照灯反复发出短暂时间的光线对驾驶员的眼睛进行刺激，光照灯基于预设定的光线强度发出光照对驾驶员头部两侧进行照射，疲劳判断模块根据此时第一次获取的人脸图像信息对驾驶员进行不适判断，若驾驶员出现不适情况，疲劳判断模块向光照灯发送减小光照强度指令，并将眨眼次数再次与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，进入s4，若眨眼次数小于限定值，则终止；
35.若驾驶员未出现不适情况，则判断瞳孔直径变化是否大于设定的变化幅度，若瞳
孔直径变化小于变化幅度，疲劳判断模块向光照灯发出增大光照强度指令，若瞳孔直径变化大于变化幅度，疲劳判断模块将眨眼次数再次与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，进入s4，若眨眼次数小于限定值，则终止；
36.s4、当眨眼次数大于限定值时，疲劳判断模块还会向计数报警模块发送计数指令，通过计数报警模块将当前时间计数指令的次数与设定的警戒值进行对比，若次数大于警戒值，计数报警模块通过外部通讯模块向外部终端发送报警指令，若次数小于警戒值，则终止；
37.s4.1、当疲劳判断模块接收到时间对比模块发出的已执行指令时，疲劳判断模块向计数报警模块发送清零指令，计数报警模块基于清零指令对计数指令的次数进行清零，返回s4。
38.有益效果：通过图像获取模块按照预设定的验证时间和时间调整指令获取车辆内驾驶员的人脸图像信息，能减少图像获取模块工作时的能耗。
39.通过时间对比模块对发动机控制系统的工作状态时间进行监控，便于判断驾驶员的持续驾驶时长，通过对驾驶员的休息时长进行监控，便于后续对驾驶员的疲劳状态进行判断。
40.通过疲劳判断模块获取人脸图像信息中当前时间段内驾驶员的眨眼次数与设定的限定值进行对比，缩短驾驶员的图像进行获取时间，增加对异常眨眼次数的驾驶员进行判断，提高安全行驶质量。
41.再通过疲劳判断模块控制光照灯对驾驶员进行刺激，以判断当前光线强度对当前驾驶员的刺激强度，便于得到光照灯合适的光照强度，通过图像获取模块获取当前时间车辆内驾驶员的人脸图像信息进行进一步验证，以判断光照灯外部刺激的眨眼次数的变化。
42.通过对预警指令的执行次数进行监控，加强对预警指令超过警戒值的驾驶员发送报警指令至外部终端进行重点提醒，提高安全行驶质量。
43.进一步，在步骤s1、s1.1和s3中，预警指令的执行方式，包括车载控制系统的语音播放器播放提醒语音和车载控制系统的led灯进行闪烁；当语音播放器播放语音时，语音播放器会先播放警示音提醒驾驶员，语音播放器再自动播放驾驶员预设定的播放内容。
44.有益效果：先通过警示音提醒驾驶员，将驾驶员唤醒，再自动播放驾驶员预设定的播放内容，对驾驶员进行持续刺激，使驾驶员不易出现“高速公路催眠现象”。
附图说明
45.图1为本发明实施例车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置的电路示意图。
具体实施方式
46.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
47.实施例基本如附图1所示：一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置，包括图像获取模块、疲劳判断模块和提醒模块；图像获取模块、疲劳判断模块和提醒模块与车辆的车载控制系统电连接；
48.所述图像获取模块，用于周期性获取车辆内驾驶员的人脸图像信息，并将人脸图
像信息发送至疲劳判断模块；
49.例如，在驾驶的初始阶段，此时驾驶员精力和专注度处于较高的状态，不易产生疲惫，若图像获取模块保持短时间的图像获取，图像获取模块能耗大，且图像获取模块获取的人脸图像信息为无效信息。
50.所述疲劳判断模块，基于人脸图像信息获取当前时间段内驾驶员的眨眼次数，将眨眼次数与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，并向图像获取模块发送时间调整指令，图像获取模块基于时间调整指令减少获取人脸图像信息的验证时间，若眨眼次数小于限定值，则终止；
51.通过图像获取模块周期性获取车辆内驾驶员的人脸图像信息，能减少图像获取模块工作时的功耗，在后续根据时间调整指令进行调节时，逐步提高对驾驶员的疲劳驾驶状态进行监控，从而对驾驶员进行提醒，提高安全行驶质量。
52.所述提醒模块，基于预警指令控制车载控制系统提醒驾驶员，所述预警指令的执行方式，包括车载控制系统的语音播放器播放提醒语音和车载控制系统的led灯进行闪烁。
53.还包括时间对比模块，时间对比模块与提醒模块、疲劳判断模块和车载控制系统的发动机控制系统电连接；
54.所述时间对比模块，用于计时发动机控制系统的运行时间，并将运行时间与设定的标椎时长进行对比，若运行时间大于标椎时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令，时间对比模块还会向疲劳判断模块发送时间调整指令，疲劳判断模块基于时间调整指令缩短图像获取模块获取人脸图像信息的验证时间；若运行时间小于标椎时长，则终止。
55.所述时间对比模块还用于当运行时间大于标椎时长时，若发动机控制系统停止运行，时间对比模块则计时发动机控制系统的停止持续时间；
56.当发动机控制系统重新运行时，时间对比模块将停止持续时间与设定的休息时长进行对比，若停止持续时间大于休息时长，则时间对比模块向疲劳判断模块发送已执行指令，若停止持续时间小于休息时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令。
57.例如，在车辆行驶过程中，发动机控制系统会随车辆行驶时间进行变化，根据时间对比模块对发动机控制系统的启动和关闭时间进行计时，能对车辆的运行情况进行检测，便于客观而准确的判断驾驶员的行驶时间，辅助对驾驶员提醒驾驶时间过长，需要休息。
58.还包括计数报警模块和外部通讯模块，计数报警模块与外部通讯模块和疲劳判断模块电连接，计数报警模块通过外部通讯模块电连接有外部终端，外部终端包括但不限于常见的手机；
59.所述疲劳判断模块还用于当眨眼次数大于限定值时，疲劳判断模块还会向计数报警模块发送计数指令，所述计数报警模块，基于当前时间计数指令的次数与设定的警戒值进行对比，若次数大于警戒值，计数报警模块通过外部通讯模块向外部终端发送报警指令，若次数小于警戒值，则终止；
60.当疲劳判断模块接收到时间对比模块发出的已执行指令时，疲劳判断模块向计数报警模块发送清零指令，计数报警模块基于清零指令对计数指令的次数进行清零。
61.例如，在车辆行驶过程中，提醒模块基于预警指令控制车载控制系统提醒驾驶员时，驾驶员可能不会采取休息，通过计数报警模块对这一情况进行监控，便于判断驾驶员的疲劳驾驶状态是否继续加深，计数报警模块通过外部通讯模块向外部终端发送报警指令，
使外部人员注意该驾驶员的情况，强制驾驶员进行休息，从而提高安全行驶质量。
62.还包括光照灯，光照灯位于图像获取模块的两侧，光照灯与疲劳判断模块电连接；
63.所述疲劳判断模块还用于当眨眼次数大于限定值时，通过图像获取模块获取当前时间车辆内驾驶员的人脸图像信息进行进一步验证；在当前时间段内，疲劳判断模块控制光照灯反复发出短暂时间的光线对驾驶员的眼睛进行刺激，再通过图像获取模块获取不同时间车辆内驾驶员的人脸图像信息；
64.当光照灯发出光照时，光照灯基于预设定的光线强度发出光照对驾驶员头部两侧进行照射，疲劳判断模块根据第一次获取的人脸图像信息对驾驶员进行不适判断，例如驾驶员出现遮挡、扭头的躲避姿势；若驾驶员出现不适情况，疲劳判断模块则向光照灯发送减小光照强度指令，直至驾驶员未出现不适情况；
65.例如，由于瞳孔的孔径不受人的主观控制，而是受交感和副交感两种自主神经的支配，而驾驶员在疲劳状态下，因驾驶员的眼睛对光线刺激敏感性会增加，驾驶员的眨眼次数会增加，光照刺激会使人的瞳孔发生相应的变化，当光线强度的刺激过强时，人会下意识采取躲避姿势，通过对这些姿势进行比对，便于判断驾驶员是否出现不适，减少光照刺激对驾驶员的影响，便于驾驶员对路况进行判断。
66.若驾驶员未出现不适情况，则疲劳判断模块判断人脸图像信息中当前时间前后的瞳孔直径变化是否大于设定的变化幅度，若瞳孔直径变化小于变化幅度，则向光照灯发出增大光照强度指令，若瞳孔直径变化大于变化幅度，则疲劳判断模块基于人脸图像信息获取当前时间段内驾驶员的眨眼次数再次与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，若眨眼次数小于限定值，则终止。
67.例如，车辆在白天或夜晚行驶时，因外界的光照影响下驾驶员的瞳孔直径是不同的，同样的光线强度对人的刺激强度是不同的，而人的瞳孔变化需要一定时间，通过判断当前光线强度对驾驶员的刺激强度，若刺激强度大，则逐步减小光照强度，若刺激强度小，再逐步提高光线强度，通过驾驶员的反馈提高控制光强刺激精度，提高安全行驶质量。
68.实施例2
69.与上述实施例不同之处在于，一种车辆驾驶员疲劳驾驶预警装置的控制方法，包括以下步骤：s1、通过图像获取模块按照预设定的验证时间周期性获取车辆内驾驶员的人脸图像信息,并通过时间对比模块计时发动机控制系统的运行时间，并将运行时间与设定的标椎时长进行对比，若运行时间大于标椎时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令，时间对比模块还会向疲劳判断模块发送时间调整指令，疲劳判断模块基于时间调整指令缩短图像获取模块获取人脸图像信息的验证时间,进入s1.1。图像获取模块按照预设定的验证时间和时间调整指令获取车辆内驾驶员的人脸图像信息，能减少图像获取模块工作时的能耗。
70.s1.1、若此时发动机控制系统停止运行，时间对比模块则计时发动机控制系统的停止持续时间；
71.当发动机控制系统重新运行时，时间对比模块将停止持续时间与设定的休息时长进行对比，若停止持续时间大于休息时长，则时间对比模块向疲劳判断模块发送已执行指令，进入s4.1；若停止持续时间小于休息时长，时间对比模块向提醒模块发送预警指令若运行时间小于标椎时长，则终止；时间对比模块对发动机控制系统的工作状态时间进行监控，
便于判断驾驶员的持续驾驶时长，通过对驾驶员的休息时长进行监控，便于后续对驾驶员的疲劳状态进行判断。
72.s2、通过疲劳判断模块获取人脸图像信息中当前时间段内驾驶员的眨眼次数，将眨眼次数与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，通过图像获取模块获取当前时间车辆内驾驶员的人脸图像信息进行进一步验证，进入s3；若眨眼次数小于限定值，则返回s1；
73.s3、疲劳判断模块控制光照灯反复发出短暂时间的光线对驾驶员的眼睛进行刺激，光照灯基于预设定的光线强度发出光照对驾驶员头部两侧进行照射，疲劳判断模块根据此时第一次获取的人脸图像信息对驾驶员进行不适判断，例如驾驶员出现遮挡、扭头的躲避姿势，若驾驶员出现不适情况，疲劳判断模块则向光照灯发送减小光照强度指令，并将眨眼次数再次与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，进入s4，若眨眼次数小于限定值，则终止；
74.若驾驶员未出现不适情况，则判断瞳孔直径变化是否大于设定的变化幅度，若瞳孔直径变化小于变化幅度，则向光照灯发出增大光照强度指令，若瞳孔直径变化大于变化幅度，则疲劳判断模块将眨眼次数再次与设定的限定值进行对比，若眨眼次数大于限定值，则疲劳判断模块向提醒模块发送预警指令，进入s4，若眨眼次数小于限定值，则终止；疲劳判断模块获取人脸图像信息中当前时间段内驾驶员的眨眼次数与设定的限定值进行对比，缩短驾驶员的图像进行获取时间，增加对异常眨眼次数的驾驶员进行判断，提高安全行驶质量。
75.再通过疲劳判断模块控制光照灯对驾驶员进行刺激，以判断当前光线强度对当前驾驶员的刺激强度，便于得到光照灯合适的光照强度，通过图像获取模块获取当前时间车辆内驾驶员的人脸图像信息进行进一步验证，以判断光照灯外部刺激的眨眼次数的变化。
76.s4、当眨眼次数大于限定值时，疲劳判断模块还会向计数报警模块发送计数指令，通过计数报警模块将当前时间计数指令的次数与设定的警戒值进行对比，若次数大于警戒值，计数报警模块通过外部通讯模块向外部终端发送报警指令，若次数小于警戒值，则终止；
77.s4.1、当疲劳判断模块接收到时间对比模块发出的已执行指令时，疲劳判断模块向计数报警模块发送清零指令，计数报警模块基于清零指令对计数指令的次数进行清零，返回s4。对预警指令的执行次数进行监控，加强对预警指令超过警戒值的驾驶员发送报警指令至外部终端进行重点提醒，提高安全行驶质量。
78.实施例3
79.与上述实施例不同之处在于，在步骤s1、s1.1和s3中，预警指令的执行方式，包括车载控制系统的语音播放器播放提醒语音和车载控制系统的led灯进行闪烁；当语音播放器播放语音时，语音播放器会先播放警示音提醒驾驶员，语音播放器再自动播放驾驶员预设定的播放内容，例如相声、电台、故事和音乐等。
80.例如预警指令执行时，先通过警示音提醒驾驶员，将驾驶员唤醒，再自动播放驾驶员预设定的播放内容，无需人工进行操作，减少因驾驶员在播放过程中出现注意力转移导致的安全事故，对驾驶员进行持续刺激，使驾驶员不易出现“高速公路催眠现象”。
81.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此
未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。