一种驾驶员状态检测装置和状态检测方法与流程

本发明涉及智能检测技术领域，特别是涉及一种驾驶员状态检测装置和状态检测方法。

背景技术

随着社会经济的发展，越来越多的家庭拥有汽车，行车安全是交通安全的重要组成部分，其中驾驶员的状态又是行车安全最直接的影响因素。当驾驶员处于疲劳状态而驾驶车辆时，其判断力下降、反应能力降低、容易出现操作上的失误；当驾驶员处于饮酒或醉酒状态驾驶车辆时，在酒精的作用下其容易产生幻觉，导致判断力和决断力下降，极易发生交通事故。当驾驶员处于疲劳、饮酒、醉酒状态时，其脑电波、心率、眨眼频率、瞳孔大小均会产生比较明显得变化。如何准确有效地判断驾驶员驾驶车辆时的状态、进而对驾驶员提出适当的驾驶提示，从而有效地降低交通事故的发生概率，成为目前人们关心的重点问题。

目前，在智能检测技术领域，在中国专利文件中，一名为《驾驶员状态实时检测方法和装置》申请号为cn201610687246.x，介绍了一种驾驶员状态实时检测方法，包括从摄像机拍摄的驾驶员视频图像检测脸部区域，从脸部区域检测眼部区域和嘴部区域，将所检测的眼部区域和嘴部区域归一化并与预先训练的眼部和嘴部模板匹配以确定驾驶员疲劳状态，利用局部约束模型从实时脸部区域检测面部特征点，将所检测的面部特征点利用世界坐标系、摄像机坐标系、图像物理坐标系和图像像素坐标系之间的转换进行三维建模以确定驾驶员头部姿态以及基于驾驶员疲劳状态和头部姿态判断驾驶员状态是否为疲劳。该发明的实施例联合了基于人眼部和嘴部区域检测的眨眼和打哈欠状态的检测以及基于头部姿态检测的驾驶员注意力方向，在一定程度上能够结合驾驶员状态和注意力方向的确定结果对驾驶员是否疲劳驾驶进行综合分析，从而防止驾驶员因注意力不集中发生事故。在实际应用中，仅凭借对驾驶员眼部和嘴部区域的特征点进行判断，尤其是针对不同驾驶员的不同的面部特征，容易出现误判和漏判的情况，严重时会引起重大交通事故。

技术实现要素：

为了解决上述问题至少之一，本发明第一方面提供一种驾驶员状态检测装置，包括气味检测单元、脑电波检测单元、眼部状态检测单元、心率检测单元、存储单元、控制器单元和提示处理单元，其中

气味检测单元，用于检测驾驶员呼出空气的酒精含量并转换为气味电信号传送至所述控制器单元；

脑电波检测单元，用于检测驾驶员的脑电波并转换为脑电波电信号传送至所述控制器单元；

眼部状态检测单元，用于检测驾驶员的眼部状态信号并转换为眼部状态电信号传送至所述控制器单元；

心率检测单元，用于检测驾驶员的心率并转换为心率电信号传送至所述控制器单元；

存储单元，用于存储预设置的气味信号、脑电波信号、眼部状态信号和心率信号；

控制器单元：

对接收的气味电信号与所述气味信号进行比对得到第一比对结果，

对接收的脑电波电信号与所述脑电波信号进行比对得到第二比对结果，

对接收的眼部状态电信号与所述眼部状态信号进行比对得到第三比对结果，

对接收的心率电信号与所述心率信号进行比对得到第四比对结果，并根据所述第一比对结果、第二比对结果、第三比对结果和第四比对结果中的至少两个输出驾驶员状态；

提示处理单元，用于根据所述驾驶员状态输出提示处理信息。

进一步地，所述气味检测单元为安装在驾驶车辆方向盘上的多个气味传感器；

所述眼部状态检测单元为安装在前风挡玻璃上的摄像头或能够拍摄视频的眼镜；

所述脑电波检测单元为脑电波检测头盔或贴于驾驶员太阳穴的脑电波检测贴片；

所述心率检测单元为安装在方向盘扶手上的震动传感器。

本发明第二方面提供一种驾驶员状态检测方法，包括：

s11：对驾驶员呼出空气的酒精含量进行检测并转换为气味电信号，与预存储的气味信号进行比对获得第一比对结果；

s13：对驾驶员的脑电波进行检测并转换为脑电波电信号，与预存储的脑电波信号进行比对获得第二比对结果；

s15：对驾驶员的眼部状态信号进行检测并转换为眼部状态电信号，与预存储的眼部状态信号进行比对获得第三比对结果；

s17：对驾驶员的心率进行检测并转换为心率电信号，与预存储的心率信号进行比对获得第四比对结果；

s19：根据所述第一比对结果、第二比对结果、第三比对结果、第四比对结果中的至少两个输出驾驶员状态，根据所述驾驶员状态输出提示处理信息。

进一步地，所述气味信号包括第一气味限值和第二气味限值，所述s11具体包括：

s111：对驾驶员呼出空气的酒精含量进行检测并转换为气味电信号；

s113：判断所述气味电信号是否大于所述第一气味限值，否则输出所述第一数值，是则跳转至s115；

s115：判断所述气味电信号是否大于所述第二气味限值，否则输出第二数值，是则输出第三数值。

进一步地，所述脑电波信号包括脑电波正常范围和第一脑电波限值，所述s13具体包括：

s131：对驾驶员的脑电波进行检测并转换为脑电波电信号；

s133：判断所述脑电波电信号是否处于所述脑电波正常范围内，是则输出所述第四数值，否则跳转至s135；

s135：判断所述脑电波电信号是否大于所述第一脑电波限值，否则输出第五数值，是则输出第六数值。

进一步地，所述眼部状态信号包括眼部状态正常范围和第一眼部状态限值，所述s15具体包括：

s151：对驾驶员的眼部状态进行检测并转换为眼部状态电信号；

s153：判断所述眼部状态电信号是否处于所述眼部状态正常范围内，是则输出所述第七数值，否则跳转至s155；

s155：判断所述眼部状态电信号是否大于所述第一眼部状态限值，否则输出第八数值，是则输出第九数值。

进一步地，所述心率信号包括心率正常范围，所述s17具体包括：

s171：对驾驶员的心率进行检测并转换为心率电信号；

s173：判断所述心率电信号是否处于所述心率正常范围内，是则输出所述第十数值，否则跳转至s175；

s175：根据连续两次检测的所述心率电信号判断所述心率电信号是否变缓，否则输出第十一数值，是则输出第十二数值。

进一步地，所述提示处理信息包括视频信息和/或语音信息和/或文字信息。

进一步地，所述状态检测方法根据所述第一数值到第十二数值输出不同级别的驾驶员状态以及对应的提示处理信息。

进一步地，所述状态检测方法根据所述提示处理信息的级别以不同的频率输出所述提示处理信息。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的技术方案通过综合采集驾驶员的气味信号、心率信号、脑电波信号和眼部状态信号，通过将各信号与预设置的信号进行比对，能够以更加精确的方式获得驾驶员的实时状态，并通过适当的提示反馈给驾驶员，使得驾驶员根据提示信息做出正确的操作，从而有效避免交通事故的发生。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的实施例所述的驾驶员状态检测装置的结构示意图；

图2示出本发明的实施例所述的驾驶员状态检测方法的流程图；

图3示出本发明的实施例所述的气味电信号的检测方法的流程图；

图4示出本发明的实施例所述的脑电波电信号的检测方法的流程图；

图5示出本发明的实施例所述的眼部状态电信号的检测方法的流程图；

图6示出本发明的实施例所述的心率电信号的检测方法的流程图；

图7示出本发明的实施例所述的不同级别的提示处理信息的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例提供一种驾驶员状态检测装置，包括气味检测单元、脑电波检测单元、眼部状态检测单元、心率检测单元、存储单元、控制器单元和提示处理单元，其中气味检测单元，用于检测驾驶员呼出空气的酒精含量并转换为气味电信号传送至所述控制器单元；脑电波检测单元，用于检测驾驶员的脑电波并转换为脑电波电信号传送至所述控制器单元；眼部状态检测单元，用于检测驾驶员的眼部状态信号并转换为眼部状态电信号传送至所述控制器单元；心率检测单元，用于检测驾驶员的心率并转换为心率电信号传送至所述控制器单元；存储单元，用于存储预设置的气味信号、脑电波信号、眼部状态信号和心率信号；控制器单元，对接收的气味电信号与所述气味信号进行比对得到第一比对结果，对接收的脑电波电信号与所述脑电波信号进行比对得到第二比对结果，对接收的眼部状态电信号与所述眼部状态信号进行比对得到第三比对结果，对接收的心率电信号与所述心率信号进行比对得到第四比对结果，并根据所述第一比对结果、第二比对结果、第三比对结果和第四比对结果中的至少两个输出驾驶员状态；提示处理单元，用于根据所述驾驶员状态输出提示处理信息。

在一个具体的示例中，如图1所示，驾驶员状态检测装置通过检测驾驶员呼出空气的气味，以及驾驶员的脑电波、眼部状态和心率综合判断驾驶员的实际状态。

其中所述气味检测单元为安装在驾驶车辆方向盘上的多个气味传感器，所述气味传感器能够实时检测驾驶员呼出空气的酒精含量，所述气味传感器可以随方向盘的调节进行调节，为了保证测量的精度，还可以对气味传感器的测量范围进行设置以便更准确地采集所述驾驶员呼出的空气。当所述气味电信号超出存储器中预设置的气味信号时认为被测驾驶员血液中的酒精含量超过规定的限量，因此通过对车内气味的检测能够判断驾驶员是否处于饮酒或醉酒状态。在本实施例中，所述气味检测单元对所述驾驶员呼出的空气进行采集并将检测到的驾驶员的酒精含量转换为对应的气味电信号传送至控制器单元，与存储器中预设置的气味信号进行比对并获得检测气味的第一比对结果。

其中所述脑电波检测单元为脑电波检测头盔或贴于驾驶员太阳穴的脑电波检测贴片。当所述脑电波检测单元为脑电波检测头盔时，所述驾驶员佩戴脑电波检测头盔即可采集所述驾驶员的脑电波；当所述脑电波检测单元为贴于驾驶员太阳穴的脑电波检测贴片时，驾驶员设置检测贴片即可采集所述驾驶员的脑电波。在本实施例中，所述脑电波检测单元根据所述驾驶员的大脑活动采集脑电波信息并转换为脑电波电信号传送至控制器单元，与存储器中预设置的脑电波信号进行比对并获得检测脑电波的第二比对结果。

其中所述眼部状态检测单元为安装在前风挡玻璃上的摄像头或能够拍摄视频的眼镜。所述摄像头或眼镜实施收集驾驶员的眼部状态信号，例如瞳孔的大小、眨眼频率等状态信号，当检测到的瞳孔大小超过存储器中预设置的数值时、或者眨眼频率低于或高于正常眨眼频率时都表明被测驾驶员不适于驾驶汽车行驶，应当尽快停车以避免发生交通事故。所述眼部状态检测单元根据驾驶员的眼部活动采集眼部状态信号并转换为眼部状态电信号传送至控制器单元，与存储器中预设置的眼部状态信号进行比对并获得检测眼部状态的第三比对结果。

其中所述心率检测单元为安装在方向盘扶手上的震动传感器，当驾驶员手握方向盘时，所述震动传感器能够采集驾驶员的心率，本领域技术人员应当根据实际情况在适当的位置安装震动传感器，以能够准确地采集驾驶员的心率信息为设计准则。所述心率检测单元根据驾驶员的心跳活动采集心率信息并将心率信息转换为心率电信号传送至控制器单元，与存储器中预设置的心率信号进行比对并获得检测心率的第四比对结果。

所述控制器单元根据接收到的两个以上的比对结果进行判断，然后输出驾驶员状态。

所述提示处理单元根据所述驾驶员状态输出提示处理信息。所述提示处理信息可以以多种表现形式进行展现，例如通过车内导航仪、中控显示器、智能手机等播放视频信息或语音信息或文字信息，也可以通过不同途径同时展现视频信息或语音信息或文字信息中的一种或几种。

如图2所示，本发明的一个实施例提供一种驾驶员状态检测方法，包括：

s11：对驾驶员呼出空气的酒精含量进行检测并转换为气味电信号，与预存储的气味信号进行比对获得第一比对结果；

如图3所示，所述气味信号包括第一气味限值和第二气味限值，所述s11具体包括：

s111：对驾驶员呼出空气的酒精含量进行检测并转换为气味电信号；

s113：判断所述气味电信号是否大于所述第一气味限值，否则输出所述第一数值，是则跳转至s115；

s115：判断所述气味电信号是否大于所述第二气味限值，否则输出第二数值，是则输出第三数值。

s13：对驾驶员的脑电波进行检测并转换为脑电波电信号，与预存储的脑电波信号进行比对获得第二比对结果；

如图4所示，所述脑电波信号包括脑电波正常范围和第一脑电波限值，所述s13具体包括：

s131：对驾驶员的脑电波进行检测并转换为脑电波电信号；

s133：判断所述脑电波电信号是否处于所述脑电波正常范围内，是则输出所述第四数值，否则跳转至s135；

s135：判断所述脑电波电信号是否大于所述第一脑电波限值，否则输出第五数值，是则输出第六数值。

s15：对驾驶员的眼部状态信号进行检测并转换为眼部状态电信号，与预存储的眼部状态信号进行比对获得第三比对结果；

如图5所示，所述眼部状态信号包括眼部状态正常范围和第一眼部状态限值，所述s15具体包括：

s151：对驾驶员的眼部状态进行检测并转换为眼部状态电信号；

s153：判断所述眼部状态电信号是否处于所述眼部状态正常范围内，是则输出所述第七数值，否则跳转至s155；

s155：判断所述眼部状态电信号是否大于所述第一眼部状态限值，否则输出第八数值，是则输出第九数值。

s17：对驾驶员的心率进行检测并转换为心率电信号，与预存储的心率信号进行比对获得第四比对结果；

如图6所示，所述心率信号包括心率正常范围，所述s17具体包括：

s171：对驾驶员的心率进行检测并转换为心率电信号；

s173：判断所述心率电信号是否处于所述心率正常范围内，是则输出所述第十数值，否则跳转至s175；

s175：根据连续两次检测的所述心率电信号判断所述心率电信号是否变缓，否则输出第十一数值，是则输出第十二数值。

s19：根据所述第一比对结果、第二比对结果、第三比对结果、第四比对结果中的至少两个输出驾驶员状态，根据所述驾驶员状态输出提示处理信息。

在一个优选的实施例中，所述提示处理信息包括视频信息和/或语音信息和/或文字信息。所述提示处理信息可以以多种表现形式进行展现，例如通过车内导航仪、中控显示器、智能手机等播放视频信息或语音信息或文字信息，也可以通过不同途径同时展现视频信息或语音信息或文字信息中的一种或几种。

在另一个优选的实施例中，如图7所示，根据所述第一数值到第十二数值输出不同级别的驾驶员状态以及对应的提示处理信息。例如表示气味检测结果的第一比对结果，被测驾驶员的酒精含量越高则第一比对结果输出的具体数值越高，表示情况越紧急；又例如当被测驾驶员的脑电波信号偏离预存储的信号时，偏离程度越高则第二比对结果输出的具体数值越高；类似的，当被测驾驶员的眼部状态信号超出预存储的正常范围时，超出数值越高则第三比对结果输出的具体数值越高；同样的，当被测驾驶员的心率数据高于或低于安全数值时，并且所述心率数据趋于变缓时则第四比对结果输出的具体数值越高；因此所述状态检测方法根据所述第一数值到第十二数值输出不同级别的驾驶员状态以及对应的提示处理信息。

进一步的，所述状态检测方法根据所述提示处理信息的级别以不同的频率输出所述提示处理信息。例如当提示处理信息的级别越高，所述视频信息的播放的速度越快、所述语音信息的播放声音越大、所述文字信息的播放频率越高。

本发明所述的技术方案通过综合采集驾驶员的气味信号、心率信号、脑电波信号和眼部状态信号，通过对各信号进行信号处理并与预设置的信号进行比对，能够以更加精确的方式获得驾驶员的实时状态，并通过适当的提示反馈给驾驶员，使得驾驶员根据提示信息做出正确的操作，从而有效避免交通事故的发生。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。