一种用于防疲劳驾驶机动车辆的系统和方法与流程

本发明涉及机动车辆安全驾驶技术领域，尤其涉及一种用于防疲劳驾驶机动车辆的系统及方法。

背景技术：

机动车辆作为人类最重要的交通出行工具之一，其驾驶的安全性一直受到车企和消费者的广泛关注。近年来机动车辆各方面性能都得到了显著提升，然而解决司机疲劳驾驶问题依旧没有得到改善，同时也没有针对疲劳驾驶提供相应的措施。

众所周知，久坐、长时间受力不均的坐姿或者坐姿不正确，都易造成大腿发麻、屁股生茧子、腰间盘突出、腰肌劳损等问题，这些现象经常发生在需要长时间驾车的司机身上。

图像识别技术已经应用到交通、安防和医学等领域，其未来必将应用于更多领域，并且已经有相关人员尝试将图像识别用于汽车防盗，然而将此技术或其结合其他技术来用于防止疲劳驾驶还未曾见到。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于防疲劳驾驶机动车辆的系统及方法，结合图像识别技术和压力传感技术识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，不仅能及时提醒驾驶员预防疲劳驾驶，还能进一步对驾驶员的疲劳进行缓解，提高了行车安全性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于防疲劳驾驶机动车辆的系统，包括电子控制单元ecu，以及与所述ecu均相连的摄像头、压力传感器组及坐姿提醒模块；其中，

所述摄像头安装于驾驶员座椅的头枕部位，用于开启后实时拍摄驾驶员的坐姿图像；

所述压力传感器组包括均设置于所述驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器和第二压力传感器；其中，所述第一压力传感器及所述第二压力传感器，均用于采集驾驶员就座后在所述预设区域内产生的相应压力值；

所述ecu，用于在确定机动车辆启动时间超出第一预设时间后，开启所述摄像头并接收处理所述摄像头实时拍摄的坐姿图像，以及接收由所述第一压力传感器及所述第二压力传感器分别采集的压力值，并待根据所述摄像头实时拍摄的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像不匹配来判定出驾驶员坐姿有误或根据计算所述第一压力传感器与所述第二压力传感器所采集压力值形成的压力差大于等于预设阈值来判定出驾驶员坐姿有误后，向所述坐姿提醒模块下发报警指令；

所述坐姿提醒模块，用于接收所述ecu下发的报警指令后，提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿。

其中，还包括：与所述ecu均相连的第三压力传感器及按摩模块；其中，

所述第三压力传感器设置于所述驾驶员座椅椅背上，用于对驾驶员依靠在所述驾驶员座椅椅背进行压力感应并形成压力信号；

所述按摩模块安装于所述驾驶员座椅椅背上，用于待接收到所述ecu发送的工作指令后，启动并工作，实现对就座于所述驾驶员座椅的驾驶员进行按摩来缓解疲劳；其中，所述工作指令是所述ecu在判定出机动车辆启动时间超出第二预设时间后驾驶员坐姿仍然有误，并确定所述坐姿提醒模块已进行语音播报一定时间且持续接收到所述第三压力传感器传来的压力信号情况下形成的；所述第二预设时间大于所述第一预设时间。

其中，所述按摩模块包括按摩板以及驱动所述按摩板运动的驱动机构；其中，

所述按摩板与所述驾驶员座椅朝向车头的一侧内壁抵靠；

所述驱动机构固定在所述驾驶员座椅的椅背内部，并驱动所述按摩板的两条侧边交替往返运动来实现对驾驶员进行交替按摩，使得人体疲劳得到缓解。

其中，所述按摩板为发热金属片；所述驱动机构主要由马达、齿轮组以及推杆组成。

本发明实施例还提供了一种用于防疲劳驾驶机动车辆的方法，包括以下步骤：

ecu在确定机动车辆启动时间超出第一预设时间后，开启安装于驾驶员座椅的头枕部位的摄像头进行坐姿图像拍摄以及驱动分别设置于所述驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器及第二压力传感器对所述驾驶员座椅底部的压力值进行采集；

获取由所述摄像头实时拍摄的坐姿图像，以及获取由所述第一压力传感器及所述第二压力传感器分别采集的压力值；

判断是否存在所述摄像头实时拍摄驾驶员的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像不匹配的情况或所述第一压力传感器与所述第二压力传感器所采集压力值形成的压力差大于等于预设阈值的情况；

如果均不存在，则判定出驾驶员坐姿正确；否则，判定出驾驶员坐姿有误，向安装于机动车辆内的坐姿提醒模块下发报警指令，并驱动所述坐姿提醒模块提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿。

其中，所述方法进一步包括：

所述ecu确定机动车辆启动时间超出第二预设时间后，判定出驾驶员坐姿有误，继续向所述坐姿提醒模块下发报警指令，并驱动所述坐姿提醒模块提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿；其中，所述第二预设时间大于所述第一预设时间；

所述ecu待所述坐姿提醒模块语音播报完成一定时间后，开启安装于所述驾驶员座椅椅背上的按摩模块，并待持续接收到设置于所述驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，向所述按摩模块发送工作指令，驱动所述按摩模块工作来实现对就座于所述驾驶员座椅的驾驶员进行按摩来缓解疲劳。

其中，所述方法进一步包括：

所述ecu待接收到驾驶员取消所述按摩模块工作的指令后，向所述按摩模块发送取消指令来关闭所述按摩模块。

其中，所述方法进一步包括：

所述ecu待接收到驾驶员强制执行所述按摩模块工作的指令后，不需等待是否接收所述第三压力传感器传来的压力信号，直接强制向所述按摩模块发送工作指令，驱动所述按摩模块工作。

其中，所述方法进一步包括：

所述ecu待一定时间内未接收到设置于所述驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，向所述按摩模块发送工作暂停指令来暂停所述按摩模块的工作，且进一步待重新接收到设置于所述驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，继续所述按摩模块发送工作指令，驱动所述按摩模块继续工作。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，结合图像识别技术和压力传感技术，通过安装于驾驶员座椅的头枕部位的摄像头实时拍摄驾驶员的坐姿图像来识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，或通过驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器及第二压力传感器分别采集驾驶员就座后的压力值来识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，并在确认出驾驶员为疲劳驾驶状态时，不仅通过坐姿提醒模块进行报警，还进一步通过按摩模块来缓解驾驶员疲劳，因此不仅能及时提醒驾驶员预防疲劳驾驶，还能进一步对驾驶员的疲劳进行缓解，提高了行车安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的用于防疲劳驾驶机动车辆的系统的结构示意图；

图2为图1中第一压力传感器和第二压力传感器的安装应用场景图；

图3为图1中按摩模块、第三压力传感器及摄像头的安装应用场景图；

图4为图3中按摩模块内驱动机构场景应用的立体结构图；

图5为本发明实施例提供的用于防疲劳驾驶机动车辆的方法的流程图。

具体实施方式

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作进一步地详细描述。

如图1至图4所示，为本发明实施例中，提出的一种用于防疲劳驾驶机动车辆的系统，包括电子控制单元ecu1，以及与ecu1均相连的摄像头2、压力传感器组及坐姿提醒模块4；其中，

摄像头2安装于驾驶员座椅的头枕部位(如图3所示)，用于开启后实时拍摄驾驶员的坐姿图像；

压力传感器组包括均设置于驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器31和第二压力传感器32(如图2所示)；其中，第一压力传感器31及第二压力传感器32，均用于采集驾驶员就座后在预设区域内产生的相应压力值；应当说明的是，驾驶员座椅底部预设区域(如图2所示)主要驾驶员屁股两侧盆骨与坐垫接触区域，即座椅底部的主要受力区域；

ecu1，用于在确定机动车辆启动时间超出第一预设时间(如30分钟)后，开启摄像头2并接收处理摄像头2实时拍摄的坐姿图像，以及接收由第一压力传感器31及第二压力传感器32分别采集的压力值，并待根据摄像头2实时拍摄的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像不匹配来判定出驾驶员坐姿有误或根据计算第一压力传感器31与第二压力传感器32所采集压力值形成的压力差大于等于预设阈值来判定出驾驶员坐姿有误后，向坐姿提醒模块4下发报警指令；

坐姿提醒模块4，用于接收ecu1下发的报警指令后，提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿；应当说明的是，坐姿提醒模块4由机动车辆的车载音响系统和中控表组成。

应当说明的是，正确坐姿图像库中所有图像都是预先定义的，并保存在ecu1中，该正确坐姿图像包括但不限于头部图像、身体躯干图像等。对于实时拍摄的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像进行匹配判别，可采用常用的图像转换对比方式，在此不赘述。坐姿提醒模块4的报警信息也是预先定义的，可以预存在ecu1中，也可以预存在坐姿提醒模块4中。

可以理解的是，本发明实施例中的用于防疲劳驾驶机动车辆的系统，结合图像识别技术和压力传感技术，通过安装于驾驶员座椅的头枕部位的摄像头2实时拍摄驾驶员的坐姿图像来识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，或通过驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器31及第二压力传感器32分别采集驾驶员就座后的压力值来识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，并在确认出驾驶员为疲劳驾驶状态时，通过坐姿提醒模块进行报警，能及时提醒驾驶员预防疲劳驾驶。

可以理解的是，为了避免长期占用ecu1的资源，ecu1在完成一次判断后，可以中断或暂停接收处理摄像头2实时拍摄的坐姿图像，以及接收由第一压力传感器31及第二压力传感器32分别采集的压力值，待周期性的间隔一段时间(如30分钟)后，重新开启摄像头2接收拍摄的坐姿图像，以及接收由第一压力传感器31及第二压力传感器32分别采集的压力值。

在本发明实施例中，还包括：与ecu1均相连的第三压力传感器33及按摩模块5；其中，

第三压力传感器33设置于驾驶员座椅椅背上，用于对驾驶员依靠在驾驶员座椅椅背进行压力感应并形成压力信号；

按摩模块5安装于驾驶员座椅椅背上，用于待接收到ecu1发送的工作指令后，启动并工作，实现对就座于驾驶员座椅的驾驶员进行按摩来缓解疲劳；其中，工作指令是ecu1在判定出机动车辆启动时间超出第二预设时间(如45分钟)后驾驶员坐姿仍然有误，并确定坐姿提醒模块4已进行语音播报一定时间(如15秒)且持续接收到第三压力传感器33传来的压力信号情况下形成的；第二预设时间(45分钟)大于第一预设时间(30分钟)。

在本发明实施例中，按摩模块4包括按摩板51以及驱动按摩板运动的驱动机构52；其中，按摩板51与驾驶员座椅朝向车头的一侧内壁抵靠，该按摩板41为发热金属片；驱动机构52固定在驾驶员座椅的椅背内部，并驱动按摩板51的两条侧边交替往返运动来实现对驾驶员进行交替按摩，使得人体疲劳得到缓解；该驱动机构52主要由马达、齿轮组以及推杆组成。应当说明的是，驱动机构还有其它结构，例如马达及来回振荡机构组成等。

如图4所示，示出了按摩模块内的一种驱动机构。该驱动机构52由伺服电机m、推杆l、齿条c、回转齿轮z1、传动轴t、从动齿轮z2、主动齿轮z3构成。进一步地，主动齿轮z3和伺服电机m相连，ecu1控制伺服电机m的正反转，从而主动齿轮z3带动固定在传动轴t上的从动齿轮z2转动，即传动轴t带动回转齿轮z1的正反转，回转齿轮z1带动齿条c的往复运动，推杆l一端固定在齿条c上，另一端与座椅的外皮相接触，从而起到往复运动达到按摩作用。推杆l的位移量由伺服电机m转动的角度决定并根据座椅实际情况和安全驾驶条件进行调整。

本发明实施例中的用于防疲劳驾驶机动车辆的系统的工作原理为，为防止驾驶员出现坐姿不正确从而引起疲劳现象或者由于坐姿受力不当造成屁股酸胀、避免屁股结茧。当机动车辆启动时间超过30分钟，ecu1开启摄像头2拍摄驾驶员坐姿图像并传递给ecu1，当ecu1将拍摄的驾驶员的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像进行匹配，一旦都匹配不成功，就判断驾驶员坐姿有误，向坐姿提醒模块4下发报警指令，使得坐姿提醒模块4能提取预设的报警信息进行语音播报提醒驾驶员调整坐姿。当然，若存在匹配图像，则ecu1判断驾驶员坐姿正确，坐姿提醒模块4不工作。

当然，还可以通过座椅底座第一压力传感器31和第二压力传感器32将压力检测信号传递给ecu1，当ecu1判断两个压力传感器的压力差值δm≥预设阈值m，就判断驾驶员坐姿有误，向坐姿提醒模块4下发报警指令，使得坐姿提醒模块4能提取预设的报警信息进行语音播报提醒驾驶员调整坐姿。当然，若ecu1判断两个压力传感器的压力差值δm<压力差阈值m，坐姿提醒模块4不工作。

为了避免长期占用ecu1的资源，ecu1在完成一次判断后，可以中断或暂停接收处理摄像头2实时拍摄的坐姿图像，以及接收由第一压力传感器31及第二压力传感器32分别采集的压力值，再每隔30分钟重新开启一次，继续上述相同的工作。

为防止长时间驾驶造成人体疲劳，当机动车辆启动时间超过45分钟，ecu1判断驾驶员坐姿仍然有误，则控制坐姿提醒模块4进行语音播报15s后按摩模块5将自动进入工作状态，待接收到第三压力传感器33传来的压力信号后，按摩模块5的按摩板51(发热金属片)进入发热，驱动机构52开始循环工作(如图4中，ecu1控制伺服电机m的正反转，主动齿轮z3带动从动齿轮z2转动，由于传动轴t的来回转动带动回转齿轮z1的正反转，回转齿轮z1又带动齿条c的往复运动，推杆l随着齿条c的来回运动起到按摩作用)，即帮助驾驶员缓解疲劳，避免出现腰肌劳损等现象。

如图5所示，为本发明实施例中，提供的一种用于防疲劳驾驶机动车辆的方法，包括以下步骤：

步骤s1、ecu在确定机动车辆启动时间超出第一预设时间后，开启安装于驾驶员座椅的头枕部位的摄像头进行坐姿图像拍摄以及驱动分别设置于所述驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器及第二压力传感器对所述驾驶员座椅底部的压力值进行采集；

步骤s2、获取由所述摄像头实时拍摄的坐姿图像，以及获取由所述第一压力传感器及所述第二压力传感器分别采集的压力值；

步骤s3、判断是否存在所述摄像头实时拍摄驾驶员的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像不匹配的情况或所述第一压力传感器与所述第二压力传感器所采集压力值形成的压力差大于等于预设阈值的情况；

步骤s4、如果均不存在，则判定出驾驶员坐姿正确；否则，判定出驾驶员坐姿有误，向安装于机动车辆内的坐姿提醒模块下发报警指令，并驱动所述坐姿提醒模块提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿。

具体过程为，ecu在确定机动车辆启动时间超出第一预设时间(30分钟)后，开启摄像头进行坐姿图像拍摄，驱动第一压力传感器及第二压力传感器对所述驾驶员座椅底部的压力值进行采集；

判断只要存在摄像头实时拍摄驾驶员的坐姿图像与预设正确坐姿图像库中所有图像不匹配的情况，或者存在第一压力传感器与所述第二压力传感器所采集压力值形成的压力差大于等于预设阈值的情况，就认定驾驶员坐姿有误，此时需要向坐姿提醒模块下发报警指令，让坐姿提醒模块提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿。当然，上述两种情况都不存在，则说明驾驶员坐姿正确，坐姿提醒模块也就不需要工作。

在本发明实施例中，ecu确定机动车辆启动时间超出第二预设时间(45分钟)后驾驶员坐姿仍然有误，继续向坐姿提醒模块下发报警指令，并驱动坐姿提醒模块提取预设的报警信息进行语音播报来提醒驾驶员调整坐姿；其中，所述第二预设时间大于所述第一预设时间；

ecu待坐姿提醒模块语音播报完成一定时间(如15秒)后，开启安装于驾驶员座椅椅背上的按摩模块，并待持续接收到设置于驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，向按摩模块发送工作指令，驱动按摩模块工作来实现对就座于驾驶员座椅的驾驶员进行按摩来缓解疲劳。

当然，假如驾驶员要强制取消按摩模块的工作，则ecu待接收到驾驶员取消按摩模块工作的指令后，向按摩模块发送取消指令来关闭按摩模块。

当然，按摩模块是要确定第三压力传感器传来的压力信号才会工作，假如驾驶员要强制按摩模块工作也可以，则ecu待接收到驾驶员强制执行按摩模块工作的指令后，不需等待是否接收第三压力传感器传来的压力信号，直接强制向按摩模块发送工作指令，驱动按摩模块工作。

当然，还需考虑到驾驶员按摩过程中，背部离开座椅椅背而智能中断按摩模块工作的情况，因此在上述驱动按摩模块工作来实现对就座于驾驶员座椅的驾驶员进行按摩来缓解疲劳时，ecu待一定时间内未接收到设置于驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，向按摩模块发送工作暂停指令来暂停按摩模块的工作，且进一步待重新接收到设置于驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，继续按摩模块发送工作指令，驱动按摩模块继续工作。

在一个实施例中，对上述按摩模块的工作状态的应用场景做进一步说明：为防止长时间驾驶造成人体疲劳，当机动车辆启动时间超过45分钟，ecu判定驾驶员坐姿仍然有误，则控制坐姿提醒模块进行语音播报15s后按摩模块将自动进入工作状态。

此时，若驾驶员点击“取消”坐姿提醒模块的中控表显示的“座椅按摩功能是否启动”或“座椅按摩功能工作”时，ecu接收到取消按摩模块工作的指令后，向按摩模块发送取消指令来关闭按摩模块。

若驾驶员点击“确定”坐姿提醒模块的中控表显示的“座椅按摩功能是否启动”或“座椅按摩功能工作”时，ecu接收到强制执行按摩模块工作的指令后，不需等待是否接收第三压力传感器传来的压力信号，直接强制向按摩模块发送工作指令，驱动按摩模块工作。

若在按摩模块的工作过程中，驾驶员离开了座椅椅背一段时间，那造成ecu接收不到第三压力传感器形成的压力信号，ecu就判定按摩模块可以暂停工作，从而向按摩模块发送工作暂停指令来暂停按摩模块的工作。待重新接收到设置于驾驶员座椅椅背上的第三压力传感器传来的压力信号后，继续按摩模块发送工作指令，驱动按摩模块继续工作。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，结合图像识别技术和压力传感技术，通过安装于驾驶员座椅的头枕部位的摄像头实时拍摄驾驶员的坐姿图像来识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，或通过驾驶员座椅底部预设区域内的第一压力传感器及第二压力传感器分别采集驾驶员就座后的压力值来识别出驾驶员的疲劳驾驶状态，并在确认出驾驶员为疲劳驾驶状态时，不仅通过坐姿提醒模块进行报警，还进一步通过按摩模块来缓解驾驶员疲劳，因此不仅能及时提醒驾驶员预防疲劳驾驶，还能进一步对驾驶员的疲劳进行缓解，提高了行车安全性。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。