机动车驾驶员驾驶疲劳监测方法的研究.docVIP

机动车驾驶员驾驶疲劳监测方法的研究 　　摘 要：据研究发现，全球每年因驾驶疲劳而造成的汽车交通事故占到总车祸事故率的25%～30%，这充分说明了驾驶疲劳对于机动车安全驾驶有着极其严重的危害性。为此，许多国家已经积极开展了关于疲劳驾驶的研究，希望通过科学的方法来预防和解决疲劳驾驶所带来的对人的安全隐患。文章围绕这一课题，对驾驶疲劳的形成过程进行分析，在此基础上对驾驶疲劳检测软件的设计概念原理、具体操作等方面进行详细的阐述分析，试验表明该系统对驾驶疲劳预防及监测较为有效。 　　关键词：驾驶疲劳；机动车；形成机理；监测；设计 　　引言 　　疲劳是指人在劳动过程中自身器官和机体出现自然衰竭的一种生理现象，它属于一种人体能量消耗过程与恢复之间的交替过程。在生理反应上，它人的口渴感，与人的饥饿感相同，都属于人正常生理反应，其主要是人的中枢神经根据人的工作强度从而产生“自卫性抑制”感觉。在学术界中认为疲劳就是人在劳动过程中会使体内积聚乳酸，乳酸积聚的速度随着不同人的不同机体特质而定。如果乳酸在人体的血液与肌肉中大量积累，就会造成人因体力衰竭而疲劳，从而降低专注度甚至不能继续作业。 　　1 驾驶疲劳形成过程 　　对于驾驶疲劳的形成，通常情况下都是指驾驶员在进行驾驶工作的过程中，其驾驶动作过于重复，并且驾驶员的重复次数过多而造成的生理与心理的双向机能衰减，进而导致驾驶员驾驶技能的下降。一般来说，驾驶疲劳的产生主要包括以下三个阶段： 　　1.1 感知阶段 　　人有五感，但是对驾驶员来说还要增加两项深部感觉与平衡感。当驾驶员出现疲劳感觉时首先就来自视觉、嗅觉和听觉的疲劳。尤其是视觉输入因疲劳而造成的模糊会急剧降低驾驶员的精神集中度，因为对驾驶员来说有80%以上的信息输入来自于视觉。所以视觉感知的下降就会导致驾驶员注意力与反应时间的增加，从而积蓄安全隐患。而深部感觉和平衡感主要来自于肤觉，当驾驶员在长期卧坐于驾驶室之中而感觉到身体的疲惫，并受到温湿度变化的影响时，它的肤感变化就会导致机体产生疲劳，从而影响到了正常的驾驶作业。 　　1.2 判断阶段 　　判断阶段主要讲的是驾驶员的中枢神经变化，因为中枢神经是驾驶员感知机能与操作技能的连接桥梁，所以当中枢疲惫而引起精神疲劳时，驾驶员就会不自觉的陷入高度紧张状态，不断的收集驾驶环境中的信息、分析比较、判断并发出指令，这些都会使驾驶的容错率下降。当驾驶员对于信息的处理进入超负荷状态时，交通事故发生的机率会逐渐升高。 　　1.3 操作阶段 　　操作阶段是前两个阶段的最终体现，即驾驶员的运动器官受到感知疲劳与精神疲劳的影响，驾驶员的感官受到相应的指令，其自身的活动以及自身的驾驶姿势根据指令发生一定的变化，这种反应过程被称为体力疲劳。如果驾驶员不能以正确的姿势和意识去判断方向盘、加速器、制动器之间的操作关系，在意识反应上也有所延迟，就会造成驾驶不适，从而出现连续的错误判断。 　　因此，这三个阶段是一个相互制约和影响的过程，都会对人机体的疲劳产生累计，最终导致驾驶员疲劳状态的出现[1]。 　　2 驾驶疲劳监测系统的设计 　　2.1 概述 　　基于对驾驶员疲劳形成过程的分析与理论研究，文章主要通过对驾驶员的疲劳程度进行数据统计，以此对其进行检测，从而设计相应的生理图像采集系统。从图像中我们可以分离并分析驾驶员的特征图像，再从阈值判断的角度来总结驾驶员的疲劳程度。 　　首先，要根据驾驶员的疲劳程度进行相应的考察，就此采集相应的疲劳数据，将采集的数据进行整理分析。随后将采集整理的与驾驶员的疲劳状态以及驾驶员的相应疲劳特征等各方面进行全面考核与分析。对于机动车驾驶员的驾驶过程中疲劳程度判定，数据的标准为驾驶员眼睛的动作特征，通过MATLAB软件对相应检测数据进行分析计算生成相应的生理图像采集系统。软件核心任务是定位驾驶员的面部，尤其是眼睛，通过分析人双眼中瞳孔的变化，来判断驾驶员的目前所处的疲劳状态，因为驾驶疲劳是一个累加的效应，所以该系统具有极强的实时性[2]。 　　2.2 监测系统的具体设计 　　2.2.1 摄像头 　　本系统的摄像头能够进行自主控制，并且能监测到驾驶室内的全局。一般都会将它设置于汽车内部的遮阳板上，便于直观的采集驾驶员的面部信息。摄像头采用了CCD感应器的高分辨率与双数字速影技术，可以自定义设置拍摄角度和监测范围，避免车体震动时而造成的下视现象。由于车内光线会随外部环境变化，所以摄像头具有夜视功能，能在弱光下自动补光，为最易产生驾驶疲劳的夜间驾驶提供可靠的面部信息数据。当汽车高速驾驶时，摄像头的最高帧数可以达到120帧甚至以上，而弱光环境下也能达到60帧的摄像水准，对一些高速摄像效果较好。同时，摄像头加入了专门曝光处理的fai模块，当驾驶室遇到强光时，可以