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深入了解疲劳驾驶预警系统(DMS)

作者: 深圳前海米乐视科技有限公司发表时间:2018-07-09 14:13:52浏览量:15488

伴随着社会经济的不断高速发展,人们生活水平不断提高。快速、舒适、便捷的生活也成为人们不断追求的目标,使得中国机动车数量不断增加。根据公安部交管局统计,截止2016年6月底,全国汽车保有量达到2.85亿辆,其中...
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伴随着社会经济的不断高速发展,人们生活水平不断提高。快速、舒适、便捷的生活也成为人们不断追求的目标,使得中国机动车数量不断增加。根据公安部交管局统计,截止2016年6月底,全国汽车保有量达到2.85亿辆,其中汽车1.84亿辆;机动车驾驶人达3.42亿人,其中汽车驾驶人2.96亿人。汽车工业的不断发展,人们生活水平的提高,机动车和驾驶员人数的大量增加,使得人们生活条件和质量有了更明显的提高,但与此同时,交通事故率也逐年不断增加。

近些年来,我国一直是世界上因交通事故死亡人数最多的国家之一,据显示,自2000年以来,我国的交通事故发生率已经持续十多年高居世界第一。交通事故是当前世界各国所面临的严重社会问题之一,已被公认为当今世界危害人类生命安全的第一大公害,每年因交通事故的原因至少使50万人死亡。欧美各国的交通事故统计分析表明,交通事故中80%~90%是人的因素造成的。根据美国国家公路交通安全署的统计,在美国的公路上,每年由于司机在驾驶过程中跌入睡眠状态而导致大约10万起交通事故,约有1500起直接导致人员死亡,711万起导致人员伤害。在欧洲的情况也大致相同,如在德国境内的高速公路上25%导致人员伤亡的交通事故,都是由疲劳驾驶引起的。根据2001年中国交通部的统计,我国48%的车祸由驾驶员疲劳驾驶引起,直接经济损失达数十亿美元。有关汽车驾驶员的疲劳检测问题,随着高速公路的发展和车速的提高,目前已成为汽车安全研究的重要一环。

疲劳驾驶也一直被列为引发交通事故的主要原因之一,必须引起高度的重视。

疲劳驾驶

在汽车工业中,高级智能驾驶辅助系统主要出现在少数高级轿车的前装环节,而中国汽车保有量中存在大量的中低级轿车,少有高级驾驶辅助系统的保障。在汽车后装市场加入高级智能驾驶辅助系统同样可以起到更好的保护作用。

高级智能驾驶辅助系统(ADAS)中的疲劳驾驶预警系统(DMS)能够在驾驶员行驶过程中,全天候监测驾驶员的疲劳状态、驾驶行为等。在发现驾驶员出现疲劳、打哈欠、眯眼睛及其他错误驾驶状态后,预警系统将会对此类行为进行及时的分析,并进行语音灯光提示。达到警示驾驶员,纠正错误驾驶行为的方式。

那么什么是疲劳驾驶预警系统?疲劳驾驶预警系统是如何工作,如何保障驾驶员在疲劳驾驶及出现危险时及时预警呢?

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:语音提示,振动提醒,电脉冲警示,警告驾驶员已经进入疲劳状态,需要休息,并同时自动记录相关数据,以便日后查阅,鉴定。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。许多国家都比较重视疲劳驾驶预警系统的研究工作,早期的疲劳驾驶测评主要是从医学角度出发,借助医疗器件进行的。

而目前应用较多的 疲劳驾驶预警系统 (DMS)是基于驾驶员生理及其他非生理信号的变化进行采集、分析和处理,判断驾驶员状态是否处于疲劳、睡眠状态。基于图像处理的疲劳驾驶系统主要有以下几个模块组成:

系统最前端为图像采集模块,搭载图像传感器的摄像头将时刻进行图像采集,保证在各种环境,全天候都能实现驾驶员面部特征和肢体图像的采集。达到及时性和准确性,无延迟的监控。

图像采集模块主要负责不间断的图像采集,而图像处理模块则是将采集到的图像进行分析处理,对每一帧图像都需要进行数字化、降噪、滤波、重建等处理,再传输至中央处理器利用图像处理算法不断优化结果,进而将结果输出,通过指示灯和声音进行预警。

整个系统主要利用驾驶员的面部特征、眼部信号、头部运动特征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,有利于驾驶员更直观的判断车辆状态,对驾乘者给予主动智能的安全保障。

了解了 疲劳驾驶预警系统 如何工作的,我们接下来看一下,疲劳驾驶预警系统是如何能够保障系统在驾驶员出现疲劳状态或其他危险行为时能够及时预警。

当图像传感器将图像数据一帧一帧不间断捕捉后,传输至处理器模块,处理器也将对每一帧图像进行预处理和分析。交通事故的发生就在几秒钟的时间内,研究调查,提前2秒钟预警将能减少92%的交通事故,提前0.5秒钟预警,将会避免73%的交通事故。因此要想达到更为准确和快速的预警效果就要求处理器的处理性能和软件算法达到一个更高的水平,高速硬件处理系统和优化的算法是保证预警及时的一个重要原因。

硬件性能

在一般的图像处理系统中,无论是DSP或是ARM系统,主要是利用CPU的计算性能来满足处理要求。但通常情况下,这样的硬件性能在应对复杂计算时是可以,对于图形计算的重复性和大量性,将会造成处理延迟,不能满足高速硬件处理性能要求。

一般的系统,CPU核心数不超过两位数,而搭载更多图形专用处理器GPU的系统,将完美解决上述问题。GPU可以实现几十上百的核心同时计算数据,在应对庞大的图形数据处理时就表现除了更好的加速性能,从而实现图像处理的快速性。

软件性能

软件性能主要体现在算法优化上。摄像头将图像从三维转化至二维,而在二维图形中通过算法来进行特征识别和决策判断,将会在很大程度上加大算法的难度,这是也传统疲劳驾驶系统识别准确性低的一个原因。

通过3D点云技术,可将图形进行恢复重建为立体图像,实现特征像素的三维坐标的描述。在立体化图像中,有利于疲劳状态如:嘴巴张合、眼睛闭合、瞳孔的变化、头部低下等信息的捕捉,达到对特征的良好识别。算法的不断优化更是预警准确性的重要保障之一。

深度机器学习技术的运用,将更好的实现人工智能。在疲劳驾驶预警系统中采用深度机器学习技术中的卷积神经网络,可以更准确将特征进行识别和表达。普通神经网络由于训练代价较高,一般只有3-4层,而深度神经网络由于采用了特殊的训练方法加上一些小trick,可以达到8-10层。深度神经网络能够捕捉到数据中的深层联系,从而能够得到更精准的模型,而这些联系不容易被普通的机器学习方法所发觉。

疲劳驾驶预警系统 主要是针对驾驶员的疲劳状态和其他不良驾驶行为进行实时检测和判断,当侦测到驾驶员的行为将会对驾驶安全不利时,系统就会迅速预警显示,将危险信号传达给驾驶员,以达到及时纠正和避免事故发生的目的。

在交通事故频发、驾驶安全问题严重的情况下,基于驾驶员自身疲劳驾驶预警系统的出现将很好的实现驾驶安全的保障,每一位驾驶员都能保证自身驾驶行为的正确性,将会更好的降低事故发生率,真正达到高级驾驶辅助系统的良好运用。

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