基于树莓派和STM32的防疲劳驾驶系统

本发明涉及图像处理、传感器的应用、蓝牙传输等技术领域，适用于汽车行业。

背景技术：

随着现代交通运输业的飞速发展,我国的汽车数量也在不断增加,在汽车带给了我们诸多便利的同时,交通事故也逐渐增多,在所有引发交通事故的因素中,最重要的因素是人为因素,而疲劳驾驶就是其中之一。交通事故数量的增长以及它所导致的人员伤亡和财产损失逐渐成为了一个社会普遍关注的问题。然而国家虽然对此有了足够的重视,但由于检测的困难程度,对疲劳驾驶的惩罚措施无法十分有效地到位。在这一方面,不仅仅是中国,世界上各个国家都是如此,因此,疲劳驾驶检测方面的研究也受到了来自各个国家研究人员的关注。如何高效准确地检测驾驶员的疲劳状态,对于有效保障驾驶人员和其他有关人员的生命财产安全有着十分积极重要的社会意义。目前国内的防疲劳驾驶预警系统大多都是依靠摄像头，根据驾驶员的面部特征、眼部信号、头部运动性等推断驾驶员的疲劳状态，并进行报警提示和采取相应措施的装置。单靠摄像头做为分析依据容易产生误判，因为对于眼睛小的人来说，眼部信号是比较模糊的，还有当车内灯光或其他光源干扰时，摄像头无法获取清晰图像也会对判断造成失误。

技术实现要素：

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统，该系统在摄像头进行图像处理的基础上增加了脑电波检测模块tgam，该模块可以获取脑电数据，通过对数据的处理可获得专注值和冥想值，并可通过蓝牙无线传输到处理器上，提供判断条件，在有摄像头对人体外部特征变化检测的同时，通过脑电数据对人体内部特征变化分析判断，可组成一个可靠性更强的疲劳驾驶预防系统。

技术方案如下：

一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统，包括：眼睛、嘴巴检测子系统、脑电波检测子系统、控制分析系统，所述控制分析系统分别与所述眼睛、嘴巴检测子系统、脑电波检测子系统连接。

作为本发明所述的一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统的一种优选方案，其中：所述眼睛、嘴巴检测子系统进行眼部嘴部特征变化分析：通过使用opencv软件库，使用摄像头，对摄入图像进行算法分析处理。

作为本发明所述的一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统的一种优选方案，其中：采用dlib工具找到68个人脸关键点，然后计算点之间的欧氏距离，当眼睛纵横比和嘴巴纵横比小于设置的阈值后，判断为疲劳状态。

作为本发明所述的一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统的一种优选方案，其中：所述脑电波检测子系统进行脑电波变化分析：使用检测脑电波的传感模块tgam，测量脑电波的振幅和频率，当脑波位于12到30hz之间时，即beta波，表示大脑正处于专注状态；当脑波在8到12hz时，即alpha波，表明大脑正处于平静放松的状态；

作为本发明所述的一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统的一种优选方案，其中：通过tgam检测肌肉运动，在测量脑电波时将肌肉产生的电波过滤掉，获得专注指数，并将脑电波数据通过蓝牙传输到控制分析系统的中心处理器上，通过多次实验得到疲劳时的专注值，并将该值作为评判疲劳驾驶的标准。

作为本发明所述的一种基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统的一种优选方案，其中：根据检测结果做出如下等级评定：

当摄像头检测到疲劳、脑电波未检测到疲劳：最低级反馈；

当摄像头未检测到疲劳、脑电波模块检测到疲劳：中等反馈；

当摄像头检测到疲劳、脑电波模块检测到疲劳：最高等级反馈。

本发明的有益效果是：

本发明所述的基于树莓派和stm32的防疲劳驾驶系统占用体积小，不遮挡视线，脑电波检测是通过装载有检测模块的头箍检测，其结果通过蓝牙无线传输到中心处理器，解决了有线传输时的线路影响人体活动的问题。系统除了空间优势外，当然也有性能优势，通过摄像头对人体外部观察，脑电波检测头箍对人体内部观察，有效地提高检对准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1是本发明技术原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种防疲劳驾驶系统及其工作方法，疲劳驾驶预警系统就是指一旦驾驶者精神状态下滑或进入浅层睡眠，该系统会依据驾驶员精神状态指数分别给出不同程度的提示，其作用就是监视并提醒司机自身的疲劳状态，减少司机疲劳驾驶潜在危害。

该系统是两个子系统协同工作组成的疲劳状态检测系统：包括眼睛、嘴巴检测子系统和脑电波检测子系统。

本系统是基于树莓派和stm32的预防系统，主要通过眼部嘴部特征变化和脑电波变化来判断人是否疲劳的预防系统。

眼部嘴部特征变化分析：通过使用opencv软件库，使用摄像头，对摄入图像进行算法分析处理：原理就是用dlib工具找到68个人脸关键点，然后计算点之间的欧氏距离，本系统主要是检测眼睛上的点和嘴巴上的点，当眼睛上的某几个点之间的距离，即眼睛纵横比和嘴巴纵横比小于设置的阈值几帧后，判断为打盹、打哈欠，也就是疲劳状态。

脑电波变化分析：在通过对脸部分析的同时，使用检测脑电波的传感模块tgam，人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成的。神经相互作用时，脑电波模式就表现为思维状态，像是计算数学时的专注等情绪状态。人的大脑平均每天产生7万个想法。而且，每次神经活动时都会产生轻微的放电，放出的电通过脑电波技术(医学上称为脑电图)就可以测量得到。单个神经产生的放电是很难从头皮外测量到的。但是许多神经共同放电产生的集体电波是可以测量得到的。因此，我们测量到的大脑状态是由许多神经共同放电产生的集体神经活动决定的。不同的神经活动会产生不同的脑波模式，从而表现为不同的大脑状态。不同的脑波模式会发出不同振幅和频率的脑电波。例如，当脑波位于12到30hz之间时，即beta波，表示大脑正处于专注状态。当脑波在8到12hz时，即alpha波，表明大脑正处于平静放松的状态。除了脑波外，肌肉的收缩也会产生不同模式的波动，称之为肌电图。tgam可以检测到像眨眼等肌肉运动，从而在测量脑电波时可以把肌肉产生的电波过滤掉。获得我们想要的专注指数，并将脑电波数据通过蓝牙传输到中心处理器上，通过多次实验得到疲劳时的专注值，并将该值作为评判疲劳驾驶的标准。

反馈程度：

摄像头检测到疲劳、脑电波未检测到疲劳：最低级反馈

摄像头未检测到疲劳、脑电波模块检测到疲劳：中等反馈

摄像头检测到疲劳、脑电波模块检测到疲劳：最高等级反馈

至此系统即可根据人体内外特征变化判断人体是否疲劳，从而对驾驶员警报反馈。

本系统在摄像头进行图像处理的基础上增加了脑电波检测模块tgam，该模块可以获取脑电数据，通过对数据的处理可获得专注值和冥想值，并可通过蓝牙无线传输到处理器上，提供判断条件，在有摄像头对人体外部特征变化检测的同时，通过脑电数据对人体内部特征变化分析判断，可组成一个可靠性更强的疲劳驾驶预防系统。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。