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基本信息
- 項目名稱：
- 基于多源圖像的車輛疲勞駕駛智能預(yù)警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品首次提出了KEEP-COOL疲勞駕駛安全等級評估方法：在車輛行駛中，車載系統(tǒng)對駕駛員的疲勞狀態(tài)、路面狀況和車輛自身參數(shù)進(jìn)行實時檢測，將三者融合后綜合評估當(dāng)前安全等級，并進(jìn)行相應(yīng)的聲光預(yù)警提醒措施。同時，系統(tǒng)通過WLAN無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，將車輛參數(shù)信息實時發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)管中心，從而達(dá)到對車輛安全的集中管理和監(jiān)控。
- 詳細(xì)介紹：
- 研究發(fā)現(xiàn)，駕駛員的疲勞狀態(tài)受多種因素影響，到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)非常有效的指標(biāo)或模型能夠?qū)ζ诘燃夁M(jìn)行精確的評價?，F(xiàn)有的駕駛員疲勞狀態(tài)監(jiān)測方法大都基于某一單項指標(biāo)，雖然在限定條件下能夠達(dá)到一定的精度，但在實際復(fù)雜多變的行車環(huán)境下，其準(zhǔn)確性和可靠性上還存在問題，難以達(dá)到預(yù)期要求。針對這一問題，本設(shè)計提出了KEEP-COOL疲勞駕駛安全等級評估方法，并依照這種方法提出了一系列的預(yù)警處理方案。本設(shè)計的創(chuàng)新之處主要有以下幾點： 1、 KEEP-COOL疲勞駕駛智能安全等級評估方法 本系統(tǒng)運用了智能控制的方法，自動根據(jù)不同的車速、路況設(shè)定自適應(yīng)靈敏度，對駕駛員進(jìn)行疲勞預(yù)警。 本系統(tǒng)突破了以往的一些車輛疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)采集信號時需接觸人體（如測心跳速度，腦電波）的不便之處，主要通過攝像頭采集駕駛者的面部圖像信息進(jìn)行非接觸式的信號采集。這種圖像檢測具有人機交互友好、檢測范圍廣、信息容量大、可擴展性強等優(yōu)點。使智能車輛駕駛員更加舒適地駕駛。 絕大多數(shù)的交通事故是由于駕駛員錯誤造成的，據(jù)統(tǒng)計，2005年至2009年間美國全國發(fā)生的交通事故中，駕駛員疲勞致使車禍的頻率為76%，車輛沖出車道發(fā)生的頻率為42%，車輛碰撞發(fā)生頻率為 68%。 本設(shè)計的最大的特點是融合了多種傳感信息（包括駕駛?cè)搜鄄刻卣鳌④嚨榔x、PSD等），根據(jù)本設(shè)計提出的KEEP-COOL疲勞駕駛安全等級評估方法，對車輛駕駛的安全等級進(jìn)行綜合的評估。在疲勞駕駛、車輛沖出車道，追尾等事故發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警，保障了駕駛員人身安全，減少了經(jīng)濟損失。經(jīng)測試，本方法進(jìn)行疲勞預(yù)警的效果，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單一指標(biāo)時的預(yù)警效果。 2、 改進(jìn)的圖像處理實時算法 本系統(tǒng)對傳統(tǒng)的人眼識別算法和車道檢測算法進(jìn)行了優(yōu)化，通過訓(xùn)練新的AdaBoost級聯(lián)分類器、引入Kalman預(yù)測算法、自適應(yīng)閾值提取算法等方法，有針對性地提高了圖像識別的精度和速度，增加了整個系統(tǒng)的實時性和準(zhǔn)確性。 3、 WLAN無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控 本系統(tǒng)的WLAN無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，將無線遠(yuǎn)程監(jiān)控引入公共交通，尤其是客運、貨運公司對車輛的實時遠(yuǎn)程監(jiān)控中。提高了信息傳輸效率，保障了人身和財產(chǎn)安全。 同時，對交通管理部門與運輸公司來說，實時監(jiān)控車輛情況，防止駕駛員超速、超時駕駛。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的 地球上平均每一秒鐘就發(fā)生一起交通事故，超過80%的交通事故都是由于駕駛員疲勞駕駛或違章操作造成的。為了有效地減少此類交通事故的發(fā)生，保護(hù)人身財產(chǎn)的安全，我們設(shè)計并開發(fā)了這款車輛疲勞駕駛智能預(yù)警系統(tǒng)。 設(shè)計思路 本作品由車載疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)與車輛安全遠(yuǎn)程監(jiān)管中心組成。 車載系統(tǒng)：通過2組攝像頭輸入模塊，分別對駕駛員面部圖像和道路車道線圖像進(jìn)行特征提取和識別，同時通過多種傳感器對車輛行駛的各項參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，通過Keep-Cool疲勞駕駛安全等級評估方法，評定車輛行駛的安全等級。 遠(yuǎn)程監(jiān)控：采用最新一代的W-LAN無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)對多部車輛的實時安全等級的遠(yuǎn)程監(jiān)控，集中式管理多條運輸線路的駕駛員狀態(tài)和車輛信息。 創(chuàng)新點 1、本作品獨創(chuàng)性的提出了Keep-Cool車輛疲勞駕駛安全等級評估方法。 2、算法速度快，系統(tǒng)實時性高。 3、應(yīng)用W-Lan無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，提高車輛管理效率和車輛安全性。 關(guān)鍵技術(shù) 1、多傳感信息融合技術(shù) 2、快速圖像處理算法 3、W-LAN無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 4、PERCLOS駕駛員疲勞指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo) 1.算法時間小于50ms，識別準(zhǔn)確率超過90% 2.PERCLOS(眼睛閉合時間占一定時間的百分率)與駕駛員疲勞程度成正比例關(guān)系 3.駕駛速度、駕駛時間與疲勞預(yù)警靈敏度相關(guān) 4.車輛的車道偏離度、導(dǎo)航角偏離度與疲勞預(yù)警決策相關(guān)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品的科學(xué)性和先進(jìn)性主要體現(xiàn)在以下3個方面： 1、本作品獨創(chuàng)性地提出了Keep-Cool疲勞駕駛安全等級評估方法，該方法融合了多種傳感信息(包括駕駛員眼部特征、車道偏離和其他車輛參數(shù)），通過模糊控制規(guī)則庫進(jìn)行決策，對駕駛員的駕駛狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷和處理。 2、本系統(tǒng)優(yōu)化了圖像處理和識別算法，在不影響精度的情況下，大大提高算法速度，平均單幀圖像處理僅需幾十毫秒時間，大大節(jié)省了主機資源，提高了系統(tǒng)實時性。 3、本系統(tǒng)采用的W-LAN無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)機型遠(yuǎn)程監(jiān)控，將駕駛員身份遠(yuǎn)程識別、無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控引入交通安全，尤其是客運、貨運行業(yè)實現(xiàn)對車輛的實時遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了企業(yè)的管理效率，保障了人身和財產(chǎn)安全。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段，可進(jìn)行模型演示
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 模型，圖片，錄像，現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢 ★ Keep-Cool疲勞駕駛安全等級評估方法 ★ 快速圖像處理識別算法 ★ 高速無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 適用范圍 需要進(jìn)行車輛調(diào)度、運輸和高安全性保障的企業(yè)和部門：如政府機關(guān)、出租車公司、公交客運公司、物流企業(yè)和貨運公司等單位 推廣前景的技術(shù)性說明 1、電子產(chǎn)品成本逐漸降低 2、機器視覺技術(shù)不斷提高 3、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍越來越廣 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測 全球每年因為疲勞駕駛而引發(fā)事故造成的死亡人數(shù)50萬，直接經(jīng)濟損失超100億美元。如果本作品順利投入生產(chǎn)并使用，保守估計可以減少20%的交通事故率，每年將挽救10萬人的生命，減少20億美元的財產(chǎn)損失。 車載系統(tǒng)預(yù)估成本在2000元/臺，監(jiān)控中心預(yù)估成本在10000元/臺。保守估計，如一個有50臺車輛的車隊采購一套成本為11萬元的設(shè)備，售價為80萬元，假設(shè)全國每年售出10套，至少可獲利600萬元。
同類課題研究水平概述
- 21世紀(jì)以來，隨著計算機技術(shù)和集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)在實時性、可靠性、舒適度和集成度等方面有了較大的改善和提高。 在國內(nèi)外的一些疲勞駕駛監(jiān)測設(shè)備中，主要應(yīng)用的是基于駕駛?cè)松矸磻?yīng)特征和駕駛操作行為的檢測方法，有代表性的產(chǎn)品： 美國Attention Technologies 公司推出的DD855，通過紅外攝像頭采集駕駛?cè)搜鄄啃畔?，采用PERCLOS作為疲勞報警指標(biāo)，可直接安裝在儀表盤上，報警的敏感度和報警音量均可調(diào)節(jié)，目前已推廣應(yīng)用，但只有晚上才有效。 美國AssistWare Technology 公司的SafeTRAC 通過車道保持狀態(tài)結(jié)合駕駛?cè)说姆较虮P操作特性判斷駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)。 英國ASTi Driver Alert 裝置綜合考慮駕駛員的睡眠信息、已完成的駕駛時長和類型，以及駕駛員的方向盤操作等各種因素判斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)。裝置運行前需要駕駛員輸入自己過去24小時的睡眠信息。 日本慶應(yīng)大學(xué)(2005) 中島研究室利用EEG（腦電信號）評價駕駛?cè)说乃?，研制的電子“清醒帶”，使用時固定在駕駛員頭部，通過前額部位的鋁片變涼,使駕駛員睡意消除。 Philip W. Kithil 利用頭部位置傳感器檢測駕駛?cè)它c頭動作，根據(jù)頭部位置的變化規(guī)律判定駕駛?cè)耸欠耦? 第四軍醫(yī)大學(xué)和航空醫(yī)學(xué)研究所對人眼的狀態(tài)檢測和頭部運動做了一系列的實驗，在利用基于視頻的眼部生理特征判斷駕駛?cè)似诜矫孀隽溯^為深入的研究工作。但與國外研究相比還有一定的差距。 現(xiàn)有的駕駛員疲勞狀態(tài)監(jiān)測方法大都基于某一單項指標(biāo)。駕駛?cè)说纳硖卣骱筒僮餍袨椋伺c疲勞狀態(tài)有關(guān)外，還受到個人習(xí)慣、行駛速度、道路環(huán)境、操作技能的影響，車輛的行駛狀態(tài)也與車輛特性、道路等很多環(huán)境因素有關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)雖然在限定條件下能夠達(dá)到一定的精度，但在實際復(fù)雜多變的行車環(huán)境下，其準(zhǔn)確性和可靠性上還存在問題，難以達(dá)到預(yù)期要求。 此外，駕駛員的疲勞狀態(tài)受多種因素影響，到目前為止，國內(nèi)外還沒有發(fā)現(xiàn)非常有效的指標(biāo)或模型能夠?qū)ζ诘燃夁M(jìn)行精確的評價。因此本系統(tǒng)提出了基于多信息融合Keep-Cool疲勞駕駛安全等級評估方法，對如何建立疲勞與駕駛行為之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了探討，提出了一種全新的疲勞駕駛安全等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。
