疲劳驾驶预防方法、装置及可读存储介质与流程

本发明涉及脑电波应用技术领域，尤其涉及一种疲劳驾驶预防方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

脑电波是人的大脑活动的一种生理信号，其变化可以反应人的疲劳状况，人的大脑持续不断地产生四种节律波:δ、θ、α和β波，人的意识状态决定于哪种波占主导地位。简单来说人在熟睡时，脑电以δ波为主，频率小于4hz；4～8hz的是θ波，主要与临睡状态下的朦胧意识和梦境出现有关；8～l3hz的是α波，通常见于平静放松的状态；当人睁眼并注视某一物体时，β波(>13hz)占据主导地位，并随着放松、警觉、激动和焦虑的状态频率逐渐升高，甚至高达35hz。由于4～8hz的θ波，主要与临睡状态下的朦胧意识的有关，这种状态也是出现疲劳的状态，因此利用θ波就能测量疲劳的临界状态。

据有关数据统计，交通事故中有很大一部原因是由于驾驶员过于疲劳打瞌睡引起的。为降低这方面引起的交通事故发生率，公安部交通管理局要求驾驶员不得连续驾驶机动车4小时以上，且每连续驾驶4小时需要休息至少20分钟。因此，如何将脑电波检测应用于车辆驾驶领域，进而降低疲劳驾驶风险具有重大意义。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种疲劳驾驶预防方法、装置及计算机可读存储介质，旨在解决如何降低疲劳驾驶风险的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种疲劳驾驶预防方法，所述疲劳驾驶预防方法包括以下步骤：

实时采集驾驶员的原始脑电波信号并进行预处理，得到脑电波数据；

将所述脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示；

若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警；

若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，其中，所述第一疲劳程度小于所述第二疲劳程度。

可选地，所述疲劳驾驶预防方法还包括：

实时采集车辆的环境信息与行驶信息；

若当前驾驶员的疲劳程度超过第三疲劳程度，则基于所述环境信息与行驶信息，对驾驶员进行安全行车指导，其中，所述第二疲劳程度小于所述第三疲劳程度。

可选地，所述环境信息包括：道路环境、天气环境；所述行驶信息包括：路况信息、行驶速度。

可选地，所述基于所述环境信息与行驶信息，对驾驶员进行安全行车指导包括：

基于所述环境信息与行驶信息，计算当前车辆的行车危险系数值；

若当前车辆的行车危险系数值超过第一危险系数值，则提示驾驶员降低车速和/或变换车道；

若当前车辆的行车危险系数值超过第二危险系数值，则提示驾驶员靠边停车，其中，所述第一危险系数值小于所述第二危险系数值。

可选地，所述疲劳驾驶预防方法还包括：

当播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件时，实时检测当前驾驶员的疲劳程度变化；

若当前驾驶员的疲劳程度降低，则调小音频播放音量直至当前驾驶员的疲劳程度小于所述第一疲劳程度时关闭音频播放；

若当前驾驶员的疲劳程度加大，则切换播放具有与α脑电波相同频率的新的音频文件。

进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种疲劳驾驶预防装置，所述疲劳驾驶预防装置包括：

信号采集模块，用于实时采集驾驶员的原始脑电波信号；

信号处理模块，用于对原始脑电波信号进行预处理，得到脑电波数据；

疲劳检测模块，用于将所述脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示；

疲劳预警模块，用于若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警；

疲劳舒缓模块，用于若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，其中，所述第一疲劳程度小于所述第二疲劳程度。

可选地，所述疲劳驾驶预防装置还包括：

车辆信息采集模块，用于实时采集车辆的环境信息与行驶信息；

行车指导模块，用于若当前驾驶员的疲劳程度超过第三疲劳程度，则基于所述环境信息与行驶信息，对驾驶员进行安全行车指导，其中，所述第二疲劳程度小于所述第三疲劳程度。

可选地，所述行车指导模块具体用于：

基于所述环境信息与行驶信息，计算当前车辆的行车危险系数值；

若当前车辆的行车危险系数值超过第一危险系数值，则提示驾驶员降低车速和/或变换车道；

若当前车辆的行车危险系数值超过第二危险系数值，则提示驾驶员靠边停车，其中，所述第一危险系数值小于所述第二危险系数值。

可选地，所述疲劳检测模块还用于：

当播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件时，实时检测当前驾驶员的疲劳程度变化；

若当前驾驶员的疲劳程度降低，则调小音频播放音量直至当前驾驶员的疲劳程度小于所述第一疲劳程度时关闭音频播放；

若当前驾驶员的疲劳程度加大，则切换播放具有与α脑电波相同频率的新的音频文件。

进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有疲劳驾驶预防程序，所述疲劳驾驶预防程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的疲劳驾驶预防方法的步骤。

本发明中，实时采集驾驶员的原始脑电波信号并进行预处理，得到脑电波数据；然后将脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示，从而实现对驾驶员疲劳实时检测；若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警，比如灯光闪烁、声音报警等；若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，通过声音刺激，诱导驾驶员产生α脑电波，从而降低驾驶员的疲劳感，提高行车安全。

附图说明

图1为本发明疲劳驾驶预防方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明疲劳驾驶预防方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明疲劳驾驶预防装置第一实施例的功能模块示意图；

图4为本发明疲劳驾驶预防装置第二实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种疲劳驾驶预防方法。

参照图1，图1为本发明疲劳驾驶预防方法第一实施例的流程示意图。本实施例中，所述疲劳驾驶预防方法包括以下步骤：

步骤s10，实时采集驾驶员的原始脑电波信号并进行预处理，得到脑电波数据；

脑电波(electroencephalogram，eeg)是一种使用电生理指标记录大脑活动得方法，大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电波是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间的，可划分为四个波段，即δ脑电波(1－3hz)、θ脑电波(4－7hz)、α脑电波(8－13hz)、β脑电波(14－30hz)。

为获得可用于分析的脑电波数据，因此，首先需要通过脑电采集电路采集原始脑电波信号，再对其进行小波去噪处理，去掉脑电伪迹和高频噪声，最后对得到的脑电波数据进行分析，从而给出驾驶人员的疲劳程度。

步骤s20，将所述脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示；

本实施例中，预先对多个脑电波数据样本进行训练，从而得到疲劳驾驶预测模型，通过该疲劳驾驶预测模型可对驾驶员进行疲劳预测。

将上一步骤中采集并进行预处理后得到的脑电波数据输入该疲劳驾驶预测模型进行预测，从而输出当前驾驶员的疲劳程度，比如通过具体分值来衡量疲劳程度，例如疲劳程度为0，则说明用户很精神，而疲劳程度为5，则说明用户有轻度疲劳，疲劳程度为10，则说明用户存在中度疲劳，而超过10，则说明用户存在重度疲劳。

本实施例中，为让驾驶员了解自己的疲劳状况，因此，当通过疲劳驾驶预测模型得出当前驾驶员的疲劳程度后，输出至显示屏进行显示。

步骤s30，若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警；

本实施例中，基于驾驶员疲劳程度的不同，比如轻度疲劳、严重疲劳，因此，相应的预防方式不同。驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度时，则进行疲劳驾驶预警。

例如，通过脑电波检测以及疲劳程度预测，得出当前驾驶员的疲劳程度，然后再判断当前驾驶员的疲劳程度是否超过第一疲劳程度，比如是否超过5，若是，则进行疲劳驾驶预警，比如灯光预警、声音预警等。当驾驶员接收到预警提示后，可停车休息或者通过其他方式缓解疲劳。

步骤s40，若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，其中，所述第一疲劳程度小于所述第二疲劳程度。

本实施例中，当驾驶员的疲劳程度比较严重时，比如超过10，则此时做预警提示已经没有太多的效果，因此，本情形下优选使用声音刺激的方式缓解驾驶员的疲劳感，具体为播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，通过预设频率的声音，诱导驾驶员产生α脑电波，从而缓解疲劳，提高行车安全。

本实施例中，通过实时采集驾驶员的原始脑电波信号并进行预处理，得到脑电波数据；然后将脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示，从而实现对驾驶员疲劳实时检测；若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警，比如灯光闪烁、声音报警等；若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，通过声音刺激，诱导驾驶员产生α脑电波，从而降低驾驶员的疲劳感，提高行车安全。

参照图2，图2为本发明疲劳驾驶预防方法第二实施例的流程示意图。基于上述第一实施例，本实施例中，所述疲劳驾驶预防方法还包括：

步骤s50，实时采集车辆的环境信息与行驶信息；

本步骤s50可以与步骤s10同时进行。

本实施例中，可通过各种传感器获得车辆的环境信息，比如摄像头采集天气环境、gps定位道路情况等，同时通过车载诊断系统obd采集车辆的行驶信息，比如车辆摄像头和雷达采集的路况信息，如道路拥挤程度、行驶车道等，还采集车辆行驶速度。

可选的，所述环境信息包括：道路环境、天气环境；所述行驶信息包括：路况信息、行驶速度。

步骤s60，若当前驾驶员的疲劳程度超过第三疲劳程度，则基于所述环境信息与行驶信息，对驾驶员进行安全行车指导，其中，第三疲劳程度大于第二疲劳程度。

本实施例中，当驾驶员的疲劳程度超过第三疲劳程度时，比如极度疲劳时，此时驾驶员开车可能存在反应迟钝而无法控制手脚操控车辆，因而存在较大的安全危险，因此，在此类情形下，需要对驾驶员进行安全行车指导。当然，如果车辆支持自动驾驶的话，也可以直接提示用户开启自动驾驶模式，从而由车辆自身接管驾驶操控。

进一步地，在本发明疲劳驾驶预防方法一实施例中，基于车辆的环境信息与行驶信息，对驾驶员进行安全行车指导的实现方式包括：

1、基于所述环境信息与行驶信息，计算当前车辆的行车危险系数值；

本实施例对于行车危险系数值的具体计算方式不限，例如，预先对每一个参数设置相应的危险权重值，然后基于每一个参数的危险权重值之和，确定行车危险系数值。

比如，山路的危险权重值高于高速公路，高速公路的危险权重值高于普通公路，雨天的危险权重值高于晴天(或者多云)，晚上的危险权重值高于白天等。

2、若当前车辆的行车危险系数值超过第一危险系数值，则提示驾驶员降低车速和/或变换车道；

3、若当前车辆的行车危险系数值超过第二危险系数值，则提示驾驶员靠边停车。

本实施例中，基于当前车辆的行车危险系数值的不同而采用相应的指导策略，具体为当车辆的行车危险系数值超过第一危险系数值，比如中轻度危险，如在普通公路上行驶、在白天、晴天行驶，则提示驾驶员降低车速，如在高速公路上行驶则提示变换车道，如在慢车道行驶或者中间车道行驶。

而当车辆的行车危险系数值超过第二危险系数值时，比如严重危险，如雨雾天气且高速行驶，此时再加上驾驶员已经处于比较严重的疲劳状态，因而时刻都容易发生危险，因此提示驾驶员靠边停车，等待天气转好或精神恢复后再上路。

进一步可选的，在本发明疲劳驾驶预防方法另一实施例中，为优化疲劳驾驶预防方案，在保证不影响驾驶员操作的同时，更有效缓解驾驶员的驾车疲劳感，因此，本实施例中，所述疲劳驾驶预防方法进一步还包括：

1、当播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件时，实时检测当前驾驶员的疲劳程度变化；

2、若当前驾驶员的疲劳程度降低，则调小音频播放音量直至当前驾驶员的疲劳程度小于所述第一疲劳程度时关闭音频播放；

3、若当前驾驶员的疲劳程度加大，则切换播放具有与α脑电波相同频率的新的音频文件。

本实施例中，在播放音频文件的同时，进一步检测驾驶员的疲劳程度变化，若驾驶员的疲劳程度降低，也即通过声音刺激有缓解驾驶员的疲劳感，从而提高了驾驶员的注意力，则可适当调小音频播放的音量，从而减少对驾驶员的影响。当驾驶员的疲劳程度降低到某一程度时，比如完全恢复了精神时，则关闭音频播放。

而若通过检测发现驾驶员的疲劳程度在不断加大，也即当前播放内容对驾驶员的刺激效果不佳，则切换播放新的音频文件，或者还可以适当提高当前播放音量。

本发明还提供一种疲劳驾驶预防装置。

参照图3，图3为本发明疲劳驾驶预防装置第一实施例的功能模块示意图。本实施例中，所述疲劳驾驶预防装置包括：

信号采集模块10，用于实时采集驾驶员的原始脑电波信号；

脑电波是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间的，可划分为四个波段，即δ脑电波(1－3hz)、θ脑电波(4－7hz)、α脑电波(8－13hz)、β脑电波(14－30hz)。用户的身体状态可以通过脑电波信号反映出来。

信号处理模块20，用于对原始脑电波信号进行预处理，得到脑电波数据；

为获得可用于分析的脑电波数据，因此，首先需要通过脑电采集电路采集原始脑电波信号，再对其进行小波去噪处理，去掉脑电伪迹和高频噪声，最后对得到的脑电波数据进行分析，从而给出驾驶人员的疲劳程度。

疲劳检测模块30，用于将所述脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示；

本实施例中，预先对多个脑电波数据样本进行训练，从而得到疲劳驾驶预测模型，通过该疲劳驾驶预测模型可对驾驶员进行疲劳预测。

将上一步骤中采集并进行预处理后得到的脑电波数据输入该疲劳驾驶预测模型进行预测，从而输出当前驾驶员的疲劳程度，比如通过具体分值来衡量疲劳程度，例如疲劳程度为0，则说明用户很精神，而疲劳程度为5，则说明用户有轻度疲劳，疲劳程度为10，则说明用户存在中度疲劳，而超过10，则说明用户存在重度疲劳。

本实施例中，为让驾驶员了解自己的疲劳状况，因此，当通过疲劳驾驶预测模型得出当前驾驶员的疲劳程度后，输出至显示屏进行显示。

疲劳预警模块40，用于若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警；

本实施例中，基于驾驶员疲劳程度的不同，比如轻度疲劳、严重疲劳，因此，相应的预防方式不同。驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度时，则进行疲劳驾驶预警。

例如，通过脑电波检测以及疲劳程度预测，得出当前驾驶员的疲劳程度，然后再判断当前驾驶员的疲劳程度是否超过第一疲劳程度，比如是否超过5，若是，则进行疲劳驾驶预警，比如灯光预警、声音预警等。当驾驶员接收到预警提示后，可停车休息或者通过其他方式缓解疲劳。

疲劳舒缓模块50，用于若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，其中，所述第一疲劳程度小于所述第二疲劳程度。

本实施例中，当驾驶员的疲劳程度比较严重时，比如超过10，则此时做预警提示已经没有太多的效果，因此，本情形下优选使用声音刺激的方式缓解驾驶员的疲劳感，具体为播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，通过预设频率的声音，诱导驾驶员产生α脑电波，从而缓解疲劳，提高行车安全。

本实施例中，通过实时采集驾驶员的原始脑电波信号并进行预处理，得到脑电波数据；然后将脑电波数据输入预设的疲劳驾驶预测模型，输出当前驾驶员的疲劳程度并进行屏幕显示，从而实现对驾驶员疲劳实时检测；若当前驾驶员的疲劳程度超过第一疲劳程度，则进行疲劳驾驶预警，比如灯光闪烁、声音报警等；若当前驾驶员的疲劳程度超过第二疲劳程度，则播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件，通过声音刺激，诱导驾驶员产生α脑电波，从而降低驾驶员的疲劳感，提高行车安全。

参照图4，图4为本发明疲劳驾驶预防装置第二实施例的功能模块示意图。基于上一实施例，本实施例中，所述疲劳驾驶预防装置还包括：

车辆信息采集模块60，用于实时采集车辆的环境信息与行驶信息；

本实施例中，可通过各种传感器获得车辆的环境信息，比如摄像头采集天气环境、gps定位道路情况等，同时通过车载诊断系统obd采集车辆的行驶信息，比如车辆摄像头和雷达采集的路况信息，如道路拥挤程度、行驶车道等，还采集车辆行驶速度。

可选的，所述环境信息包括：道路环境、天气环境；所述行驶信息包括：路况信息、行驶速度。

行车指导模块70，用于若当前驾驶员的疲劳程度超过第三疲劳程度，则基于所述环境信息与行驶信息，对驾驶员进行安全行车指导，其中，所述第二疲劳程度小于所述第三疲劳程度。

本实施例中，当驾驶员的疲劳程度超过第三疲劳程度时，比如极度疲劳时，此时驾驶员开车可能存在反应迟钝而无法控制手脚操控车辆，因而存在较大的安全危险，因此，在此类情形下，需要对驾驶员进行安全行车指导。当然，如果车辆支持自动驾驶的话，也可以直接提示用户开启自动驾驶模式，从而由车辆自身接管驾驶操控。

进一步地，在本发明疲劳驾驶预防装置一实施例中，所述行车指导模块70具体用于：

基于所述环境信息与行驶信息，计算当前车辆的行车危险系数值；

若当前车辆的行车危险系数值超过第一危险系数值，则提示驾驶员降低车速和/或变换车道；

若当前车辆的行车危险系数值超过第二危险系数值，则提示驾驶员靠边停车，其中，所述第一危险系数值小于所述第二危险系数值。

本实施例对于行车危险系数值的具体计算方式不限，例如，预先对每一个参数设置相应的危险权重值，然后基于每一个参数的危险权重值之和，确定行车危险系数值。

比如，山路的危险权重值高于高速公路，高速公路的危险权重值高于普通公路，雨天的危险权重值高于晴天(或者多云)，晚上的危险权重值高于白天等。

本实施例中，基于当前车辆的行车危险系数值的不同而采用相应的指导策略，具体为当车辆的行车危险系数值超过第一危险系数值，比如中轻度危险，如在普通公路上行驶、在白天、晴天行驶，则提示驾驶员降低车速，如在高速公路上行驶则提示变换车道，如在慢车道行驶或者中间车道行驶。

而当车辆的行车危险系数值超过第二危险系数值时，比如严重危险，如雨雾天气且高速行驶，此时再加上驾驶员已经处于比较严重的疲劳状态，因而时刻都容易发生危险，因此提示驾驶员靠边停车，等待天气转好或精神恢复后再上路。

进一步可选的，在本发明疲劳驾驶预防装置一实施例中，所述疲劳检测模块30还用于：

当播放具有与α脑电波相同频率的预置音频文件时，实时检测当前驾驶员的疲劳程度变化；

若当前驾驶员的疲劳程度降低，则调小音频播放音量直至当前驾驶员的疲劳程度小于所述第一疲劳程度时关闭音频播放；

若当前驾驶员的疲劳程度加大，则切换播放具有与α脑电波相同频率的新的音频文件。

为优化疲劳驾驶预防方案，在保证不影响驾驶员操作的同时，更有效缓解驾驶员的驾车疲劳感，因此，本实施例中，在播放音频文件的同时，进一步检测驾驶员的疲劳程度变化，若驾驶员的疲劳程度降低，也即通过声音刺激有缓解驾驶员的疲劳感，从而提高了驾驶员的注意力，则可适当调小音频播放的音量，从而减少对驾驶员的影响。当驾驶员的疲劳程度降低到某一程度时，比如完全恢复了精神时，则关闭音频播放。

而若通过检测发现驾驶员的疲劳程度在不断加大，也即当前播放内容对驾驶员的刺激效果不佳，则切换播放新的音频文件，或者还可以适当提高当前播放音量。

本发明还提供一种计算机可读存储介质。

本发明计算机可读存储介质上存储有疲劳驾驶预防程序，所述疲劳驾驶预防程序被处理器执行时实现如上述任一项实施例中所述的疲劳驾驶预防方法的步骤。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，这些均属于本发明的保护之内。