专利名称：手机平台汽车驾驶疲劳预警方法
技术领域：
本发明涉及一种在智能手机平台上实现汽车驾驶员疲劳预警功能的系统。
背景技术：
因疲劳驾驶而导致的交通事故已成为全世界普遍问题，而这些交通事故通常并不是在产生驾驶疲劳的初期就立刻发生，所以如果能研制一种疲劳预警系统，在驾驶过程中实时检测驾驶员的精神状态，当他刚刚出现疲倦迹象时就发出警报，那么就能有效提高安全系数。
目前，国外已经有许多产品上市，通过监测驾驶员瞳孔等生理反应、驾驶信息等各方面因素判断驾驶人疲劳状态。国内对驾驶人安全状态监测技术的研究起步较晚，相关研究主要在大学等研究机构进行。对于额外添加设备，相对而言存在成本高、可移动性差、安装后不可升级等缺点。
随着科技的进步，手机的功能不仅仅局限于通话和短信，现在流行的智能手机大多都集成了摄像头，重力传感器，加速度传感器等，随着手机运算性能的提高，使得在手机上可以实现许多附加功能。现在智能手机非常普及，驾驶员人人有手机，因此在手机上开发瞌睡预警器，更加符合中国机动车辆较多，经济能力平均较低的现状，有利于瞌睡预警功能的普及以提高行车的安全系数，减少交通事故的发生。因此，我们提出一种基于 Android(安卓)平台的智能手机瞌睡预警系统，能够通过监控方向盘和行车时间，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态并及时提醒驾驶员，同时该系统还提供其他方面的功能，旨在进一步提高驾驶员行车安全。发明内容
技术问题本发明的目的是设计一种能够在android手机平台上运行的，能够判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态的，并且集成其他能提高行车驾驶安全功能的手机平台汽车驾驶疲劳预警方法。
技术方案现今手机已经成为人们随身携带的必备品，基于手机上集成的摄像头， 加速度传感器，话筒，外置喇叭，GPS等设备，开发疲劳预警系统，可以快速的普及汽车驾驶疲劳预警工具，大大提高驾驶车辆的安全系数。其中关键的技术问题有在手机上应用行为识别技术监测汽车方向盘；结合音频分析技术判断行驶状态；撞车自动呼救功能。
该方法基于手机上集成的摄像头，加速度传感器，话筒，外置喇叭，GPS等设备， 开发疲劳预警系统；监测汽车方向盘的实现方法是在汽车方向盘上预先粘贴一种标志符号，将手机固定在手机摄像头能准确拍摄到汽车方向盘上标志符号的位置，然后利用手机上的摄录像功能，定时采集汽车方向盘上标志符号的图像，同时采用图像处理技术对当前方向盘标志符号图像和I分钟前采集的方向盘标志符号图像进行分析识别，如果发现汽车在行驶状态，并且方向盘连续在一定时间内都没有转动，则驾驶员可能处于疲劳驾驶状态，系统自动发出语音提示声，警示驾3驶员不要进入疲劳驾驶状态，集中精力，找停车点休息；判断行驶状态的实现方法疲劳预警系统通过前面采集的方向盘上标志符号运动信息，结合手机内部加速度传感器采集的数据。自汽车首次加速开始计时，判断出现减速至加速度为0，且方向盘无转动，判断为处于停车状态，停车超过10分钟，连续驾驶时间置0，否则认为处于连续驾驶状态，当连续驾驶时间达到2小时，可发出处于疲劳驾驶状态语音提不声;撞车自动通信的实现方法疲劳预警系统通过手机内部的加速度传感器实时采集加速度信息，当汽车的加速度发生突变时，手机录音功能打开，如果伴随有碰撞声出现，则疲劳预警系统判定汽车发生碰撞。此时，该系统能够利用GPS功能确认所在地并自动发送预先配置好的短息求救，同时自动拨号进行求救。
监测汽车方向盘的实现方法中，通过在方向盘上贴上预先设置好的标志符号图片，利用图像识别算法对采集图片进行分析，结合灰度图像和二值化图像的处理技术实现对预置图片的快速识别，并且结合以前的识别记录，优先分析预置图片最可能出现的区域， 以加快识别速度。
撞车自动通信的实现方法中，监测汽车驾驶和碰撞的音频分析技术在监测汽车行驶和碰撞的声音分析方面，对录音信号进行识别；系统预先存储有一个发动机运行声音特征库和一个汽车碰撞声音特征库，通过识别当前汽车驾驶室中是否有发动机的声音存在， 判断出汽车是否处于行驶状态；当监测到加速度超过阈值时，通过识别当前汽车车身是否出现碰撞声，判断出汽车是发生碰撞还是正常停车。
有益效果手机智能汽车驾驶疲劳预警系统能够让驾驶员方便的使用手机对驾驶状态进行监控，对疲劳驾驶进行预警，同时集成了撞车自动求助等功能，可大大增强驾车的安全性。
图I系统模块结构关系图整个系统通过使用加速度传感器、摄像头、GPS、话筒以及软件监听实现对加速度、汽车驾驶位置图像、汽车位置、车内声音、手机来电等数据进行采集；通过软件完成对这些数据的处理；输出设备有手机喇叭、短信和彩信，完成提醒和呼救功能。
图2特殊识别标志图像用于被疲劳预警系统识别的标志，设计为同心圆，其中圆形部分为白色，外部圆圈有黄色填充，同心圆中黑线使用较粗的黑线。以上设计均是为了方便系统对图像进行准确识别，快速找出标志。
图3实际应用时标志贴图表示出实际应用时，特殊识别标志应该贴在方向盘的位置。
具体实施方式
监测汽车方向盘的实现方法是在汽车方向盘上预先粘贴一种标志图像，将手机固定在手机摄像头能准确拍摄到汽车方向盘上标志图像的位置，然后利用手机上的摄录像功能，定时采集图像，同时采用图像处理技术对当前方向盘标志图像和I分钟前采集的方向盘标志图像进行分析识别，如果汽车在行驶状态，并且标志图像在一定时间内都没有转动，则驾驶员可能处于疲劳驾驶状态，系统自动发出语音提示声，警示驾驶员不要疲劳驾驶，应立即集中精力，同时寻找停车点休息。
判断行驶状态的实现方法是疲劳预警系统实时进行录音操作，音频保留时间为 2分钟，2分钟后备份原文件并新建录音文件。系统预先存储有一个发动机运行声音特征库和一个汽车碰撞声音特征库，通过识别当前汽车驾驶室中是否有发动机的声音存在，判断出汽车是否处于行驶状态，识别间隔为I分钟。当连续驾驶时间达到2小时，发出疲劳驾驶状态语音提示声，警示驾驶员不要疲劳驾驶，应尽快寻找停车点休息。
撞车自动通信的实现方法是疲劳预警系统通过手机内部的加速度传感器实时采集加速度信息，当通过录音分析汽车处于驾驶状态时，如果加速度发生突变，对音频记录进行识别，如果发现有碰撞声出现，则疲劳预警系统判定汽车发生碰撞。此时，该系统能够利用GPS功能确认所在地并自动发送预先配置好的同时包含汽车位置信息的短息进行求救，同时自动拨号进行求救。
在来电自动处理方面系统判断汽车处于驾驶状态时，对于手机来电，系统根据预先的配置进行屏蔽和以外放接听的操作。
在监测汽车方向盘的方法是通过在方向盘上贴上预先设置好的标志符号图片，利用图像识别算法对采集图片进行分析，主要是结合灰度图像和二值化图像的处理技术实现对预置图片的快速识别，并且结合以前的识别记录，优先分析预置图片最可能出现的区域， 以加快识别速度。
在监测汽车行驶和碰撞的声音分析是通过对录音信号进行识别。系统预先存储有一个发动机运行声音特征库和一个汽车碰撞声音特征库，通过识别当前汽车驾驶室中是否有发动机的声音存在，判断出汽车是否处于行驶状态；当监测到加速度超过阈值时，通过识别当前汽车车身是否出现碰撞声，主要分析录音是否有大幅值时间段，判断出汽车是发生碰撞还是正常停车。
手机智能汽车驾驶疲劳预警系统由劳预警系统调用手机其他部件采集信息，通过软件分析并调用硬件接口实现硬件部分主要是调用手机上集成的摄像头，加速度传感器，话筒，外置喇叭，GPS等设备。
软件部分根据功能结构可将本系统分为加速度传感器数据监测，摄像头采集图像处理，来电状态监听，GPS位置数据采集，数据处理，语音提示，自动发送短信求助，自动拨号求助这九个方面，整体框架见说明书附I。
I、本软件通过MENU目录可以进行参数设置，自定义提示语音，使用帮助，退出这四项功能，参数设置包括方向盘静止报警时长、连续驾驶报警时长、碰撞报警加速度等级， 同时提供推荐值，另外还可设置汽车碰撞自动短信呼号号码和内容、电话呼叫号码。而且包括疲劳预警功能、碰撞自动呼救功能、来电自动接听功能开关配置。
2、本软件主要分为3个界面，第一个是进入软件开始界面，包含本软件的简要操作指南和开始式按钮进入工作界面；第二个界面是录音界面是进行提示语音的录制；第三个界面是工作界面，工作界面显示驾驶信息，包括连续驾驶时间和方向盘静止时间。界面之间是通过intent来切换的,如进入录音界面的代码如下Intent intentRecord = new Intent O ;5intent6. setClass(StartActivity. this, RecordActivity. class); startActivity(intentRecord);3、录音界面中音频修改设置了三个按钮，分别代表“开始”、“停止”、“播放”，通过给这三个按钮设置侦听器来调用record O、stop O、play()实现录音操作。Android系统提供了实现录音的类 MediaRecorder,而 record O、stop ()和 play O 正是调用了 MediaRecorder 中的成员方法来实现录音的。同时设置了状态栏显示当前操作状态。同时，在界面下方提供了两个按钮，分别代表将当前录音存为方向盘长时间无操作疲劳驾驶提醒语音和将当前录音存为长时间驾驶提醒语音。
4、短信发送时调用android系统提供的Android, telephony, gsm子包中包含的 SmsManager类,调用其中的sendTextMessage接口将内部生成的短信自动发送出去。而自动短信呼叫则是使用telephony包中的TelephonyManager类，使用Adroid的Context获取一个Te I ephonyManager类，即可以实现手机来电监控，发来来电后实现自动以户外模式接听功能。而获取位置则是使用LocationManager类处理并保存。
5、在监控界面的录音软件需要使用 Runnalbe recordRunnalbe = new Runnale () 来创建一个新的线程来使用MediaRecorder进行录音和音频分析,获取特征值与预先保存的发动机运行声音特征数据比较。这样可以保证录音、音频分析和加速度监控同时进行。
6、本软件的核心是对方向盘进行监控，这里是需要在方向盘上贴上特制的图像以方便软件对各种方向盘的识别，为了同时保证识别率和识别速度，对采集图像转为灰度图像同时二值化处理识别边界，实现快速准确的对我们额外贴图的识别，使用getMidPoint 函数取得贴图的坐标并进行记录，同时在每次分析后保存贴图坐标，智能分析贴图可能出现的地方，加速下一次识别速度，多次分析后可将平均识别时间缩短在两秒内，通过分析贴图位置是否发生改变来判断方向盘是否发生转动，当没有转动时间达到20s至I分钟时可 (可配置)判定驾驶员处于疲劳状态并且进行报警操作。
7、对于加速度的监测通过使用accelerometerAPI来获取汽车加速度，当处于驾驶状态且监测加速度大于10米每秒时，同时通过音频分析函数recordAnalysis ()判断有发生碰撞声，则判断汽车发生碰撞，此时提示5秒内无屏幕触摸操作，则自动发送求救信息，通过短息发送位置信息和电话呼叫进行求救，如果没有碰撞声，则判断是汽车停车等正常驾驶现象。
整个软件实现高度自动化，打开将摄像头对准方向盘即可实现瞌睡预警同时也可以按照个人情况进行参数的设置及开关各项功能。权利要求
1.一种手机智能汽车驾驶疲劳预警方法，其特征在于该方法基于手机上集成的摄像头，加速度传感器，话筒，外置喇叭，GPS等设备，开发疲劳预警系统； 监测汽车方向盘的实现方法是在汽车方向盘上预先粘贴一种标志符号，将手机固定在手机摄像头能准确拍摄到汽车方向盘上标志符号的位置，然后利用手机上的摄录像功能，定时采集汽车方向盘上标志符号的图像，同时采用图像处理技术对当前方向盘标志符号图像和I分钟前采集的方向盘标志符号图像进行分析识别，如果发现汽车在行驶状态，并且方向盘连续在一定时间内都没有转动，则驾驶员可能处于疲劳驾驶状态，系统自动发出语音提示声，警示驾驶员不要进入疲劳驾驶状态，集中精力，找停车点休息； 判断行驶状态的实现方法疲劳预警系统通过前面采集的方向盘上标志符号运动信息，结合手机内部加速度传感器采集的数据； 自汽车首次加速开始计时，判断出现减速至加速度为O，且方向盘无转动，判断为处于停车状态，停车超过10分钟，连续驾驶时间置0，否则认为处于连续驾驶状态，当连续驾驶时间达到2小时，可发出处于疲劳驾驶状态语音提示声； 撞车自动通信的实现方法疲劳预警系统通过手机内部的加速度传感器实时采集加速度信息，当汽车的加速度发生突变时，手机录音功能打开，如果伴随有碰撞声出现，则疲劳预警系统判定汽车发生碰撞； 此时，该系统能够利用GPS功能确认所在地并自动发送预先配置好的短息求救，同时自动拨号进行求救。
2.根据权利要求I所述的手机智能汽车驾驶疲劳预警方法，其特征在于监测汽车方向盘的实现方法中，通过在方向盘上贴上预先设置好的标志符号图片，利用图像识别算法对采集图片进行分析，结合灰度图像和二值化图像的处理技术实现对预置图片的快速识别，并且结合以前的识别记录，优先分析预置图片最可能出现的区域，以加快识别速度。
3.根据权利要求I所述的手机智能汽车驾驶疲劳预警方法，其特征在于撞车自动通信的实现方法中，监测汽车驾驶和碰撞的音频分析技术在监测汽车行驶和碰撞的声音分析方面，对录音信号进行识别；系统预先存储有一个发动机运行声音特征库和一个汽车碰撞声音特征库，通过识别当前汽车驾驶室中是否有发动机的声音存在，判断出汽车是否处于行驶状态；当监测到加速度超过阈值时，通过识别当前汽车车身是否出现碰撞声，判断出汽车是发生碰撞还是正常停车。
全文摘要
本发明公开了一种手机平台汽车驾驶疲劳预警方法，可以快速普及汽车驾驶疲劳预警，大大提高驾驶车辆的安全系数。该软件主要通过调用现在智能手机上已有硬件设备实现1.结合图像识别技术和音频分析技术，对汽车方向盘进行监控；2.结合音频分析技术和加速度监控，分析汽车驾驶状态并且完成碰撞事件识别；3.通过软件实现方向盘长时间无操作或长时间驾驶都会发出疲劳驾驶预警，提醒驾驶员休息。碰撞后获取位置信息并发送短信求救、自动呼叫求救。在驾驶状态进行来电监听，可设置为自动拒接或自动以户外模式接听。在保证疲劳预警功能的准确性和稳定性的同时，进行最大化功能集成包括事故发生求救功能，加快事故发生后救援速度。
文档编号G08B21/06GK102982655SQ201210517190
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者成谢锋, 石磊 申请人:南京邮电大学