駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)功能開發(fā)與測試

倪海艷，徐溫溫，趙掌柱

（陜西汽車集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

1 系統(tǒng)介紹

駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)（DMS，DriverMonitorSystem），通過布置在駕駛室內(nèi)的攝像頭，實(shí)現(xiàn)駕駛員閉眼、低頭、攝像頭遮擋、駕駛員離崗、左顧右盼、抽煙、打電話、打哈欠等不良行為的報(bào)警提示，提醒駕駛員安全駕駛。系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1 駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)開發(fā)

2.1 分神提醒一級(jí)報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）EBS 緊急制動(dòng)無效，且；

4）檢測到駕駛員閉眼持續(xù)2s 或低頭分神動(dòng)作2s。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活分神提醒一級(jí)報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）駕駛員無不良駕駛行為，或；

3）EBS 緊急制動(dòng)有效。（過濾可能由于緊急制動(dòng)帶來慣性身體前傾被誤認(rèn)為低頭動(dòng)作而產(chǎn)生分神提醒一級(jí)報(bào)警）

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出分神提醒一級(jí)報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.2 分神提醒二級(jí)報(bào)警

（1）激活條件：

1）分神提醒一級(jí)報(bào)警有效，且；

2）3s 后駕駛員仍存在閉眼動(dòng)作。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活分神提醒二級(jí)報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）駕駛員無不良駕駛行為。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出分神提醒二級(jí)報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.3 遮擋報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）檢測到攝像頭被遮擋，且持續(xù)時(shí)間大于10s。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

1）激活遮擋報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）檢測攝像頭遮擋被移除。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出遮擋報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.4 離崗報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）檢測到駕駛員臉部超過80%被遮擋，或者臉部超過80%偏離監(jiān)測區(qū)域，持續(xù)時(shí)間超過10s。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活離崗報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

2）駕駛員臉部超過25%被檢測到。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出離崗報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.5 左顧右盼報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）轉(zhuǎn)向燈狀態(tài)未激活，且；

4）監(jiān)測到駕駛員向左或者向右看，且持續(xù)時(shí)間大于5s。

為了確保國防教育在學(xué)校順利開展，學(xué)校還建立了校長負(fù)責(zé)，班主任為組成的工作班子，形成了國防教育通聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。趙天明校長親自負(fù)責(zé)，認(rèn)真研究分析國防教育工作的要求、任務(wù)、制訂計(jì)劃，制訂管理措施，落實(shí)教育陣地，保證了國防教育在學(xué)校工作中的地位。大隊(duì)輔導(dǎo)員和班主任負(fù)責(zé)落實(shí)計(jì)劃，研究和設(shè)計(jì)活動(dòng)方案，并且總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)，保證國防教育的正常開展。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活左顧右盼報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，即左轉(zhuǎn)向燈或者右轉(zhuǎn)向燈閃爍信號(hào)有效，或；

3）檢測到駕駛員無不良駕駛行為。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出左顧右盼報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.6 抽煙報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）系統(tǒng)檢測到駕駛員在嘴部區(qū)域識(shí)別到香煙超過3s。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活抽煙報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）檢測到駕駛員無不良駕駛行為。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出抽煙報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.7 打電話報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）檢測到駕駛員存在手持手機(jī)通話動(dòng)作，且持續(xù)時(shí)間大于6s。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活打電話報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）檢測到駕駛員無不良駕駛行為。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出打電話報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.8 打哈欠報(bào)警

（1）激活條件：

1）系統(tǒng)為待機(jī)狀態(tài)，且；

2）車速≥30Km/h，且；

3）檢測到駕駛員存在打哈欠動(dòng)作，且持續(xù)3s。

（2）執(zhí)行動(dòng)作：

激活打哈欠報(bào)警，且此時(shí)系統(tǒng)為報(bào)警狀態(tài)。

（3）退出條件：

1）車速＜28Km/h，或；

2）檢測到駕駛員無不良駕駛行為。

（4）退出動(dòng)作：

系統(tǒng)退出打哈欠報(bào)警并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

2.9 報(bào)警說明

（1）以上報(bào)警功能只要滿足報(bào)警激活條件，所有報(bào)警功能均為觸發(fā)持續(xù)式報(bào)警；

（2）DMS 控制器實(shí)時(shí)傳送疊加了車速信號(hào)、里程信號(hào)、時(shí)間信號(hào)的視頻流給TBOX。以上任意一個(gè)報(bào)警信號(hào)有效時(shí)，由TBOX 對(duì)視頻進(jìn)行截取、加密、壓縮，上傳報(bào)警時(shí)刻前后各10s 總時(shí)長20s 的視頻到OEM 整車廠后臺(tái)。即使使能開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)，視頻流仍實(shí)時(shí)傳輸。

2.10 顯示需求

?

3 系統(tǒng)測試

駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)在開發(fā)過程中需要進(jìn)行大量測試，下文通過對(duì)關(guān)鍵測試項(xiàng)進(jìn)行描述，盡可能全面的覆蓋各種工況下的測試場景。

3.1 系統(tǒng)激活及退出

（1）整車不同點(diǎn)火檔位下系統(tǒng)的激活狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換；

（2）系統(tǒng)使能開關(guān)的開啟、關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換；

（3）系統(tǒng)使能開關(guān)多次快速切換過程中系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的平順性；

（4）攝像頭故障、控制器故障、CAN 總線BUSOFF 故障狀態(tài)下系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

3.2 系統(tǒng)報(bào)警激活及退出

（1）分神提醒一級(jí)報(bào)警激活及退出：

→ 系統(tǒng)狀態(tài)激活轉(zhuǎn)換；

→ 駕駛員閉眼時(shí)間臨界值測試；

→ 駕駛員低頭時(shí)間臨界值測試；

→ 駕駛員不戴眼鏡報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員不戴眼鏡（駕駛員小眼睛）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴近視透光眼鏡報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴墨鏡（不阻光型）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴墨鏡（阻光型）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴口罩報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 車內(nèi)閱讀燈、背光打開情況下報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員臉部在強(qiáng)光下報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ EBS 緊急制動(dòng)有效時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員無不良駕駛行為時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（2）分神提醒二級(jí)報(bào)警激活及退出：

→ 駕駛員閉眼時(shí)間臨界值測試；

→ 駕駛員不戴眼鏡報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員不戴眼鏡（駕駛員小眼睛）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴近視透光眼鏡報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴墨鏡（不阻光型）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴墨鏡（阻光型）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴口罩報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 車內(nèi)閱讀燈、背光打開情況下報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員臉部在強(qiáng)光下報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 駕駛員無不良駕駛行為時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（3）遮擋報(bào)警激活及退出：

→ 攝像頭遮擋持續(xù)時(shí)間臨界值測試；

→ 攝像頭有污點(diǎn)誤報(bào)警測試；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 攝像頭遮擋物被移除時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（4）離崗報(bào)警激活及退出：

→ 駕駛員臉部檢測區(qū)域測試；

→ 駕駛員離崗持續(xù)時(shí)間報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 駕駛員臉部檢測區(qū)域滿足報(bào)警狀態(tài)退出轉(zhuǎn)換；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（5）左顧右盼報(bào)警激活及退出：

→ 駕駛員左看持續(xù)時(shí)間報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員右看持續(xù)時(shí)間報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員臉部在強(qiáng)光下左顧右盼報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 車內(nèi)閱讀燈、背光打開情況下左顧右盼報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴白色口罩左顧右盼報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴黑色口罩（吸光材質(zhì)，捕捉畫面中視為白色口罩）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員戴黑色口罩（不吸光材質(zhì)，捕捉畫面中視為黑色口罩）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 收到左轉(zhuǎn)向燈閃爍時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出

→ 收到右轉(zhuǎn)向燈閃爍報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出

→ 駕駛員無不良駕駛行為時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（6）抽煙報(bào)警激活及退出：

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到香煙持續(xù)時(shí)間測試；

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到香煙（未點(diǎn)燃狀態(tài)）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到香煙（點(diǎn)燃狀態(tài)）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 后排乘客嘴部區(qū)域識(shí)別到香煙報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到不同種類香煙（細(xì)煙）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到不同種類香煙（普通煙）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到不同種類香煙（雪茄）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員嘴部區(qū)域識(shí)別到不同種類香煙（電子煙）報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 駕駛員無不良駕駛行為時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（7）打電話報(bào)警激活及退出：

→ 駕駛員手持電話持續(xù)時(shí)間臨界值測試；

→ 駕駛員左手持白色電話報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員左手持黑色電話報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員右手持白色電話報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員右手持黑色電話報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 車內(nèi)閱讀燈、背光都打開時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 后排乘客在監(jiān)測范圍內(nèi)打電話時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 駕駛員不同姿勢（手機(jī)在耳邊不同斜度）打電話時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 駕駛員無不良駕駛行為時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

（8）打哈欠報(bào)警激活及退出：

→ 駕駛員打哈欠持續(xù)時(shí)間臨界值測試；

→ 駕駛員在強(qiáng)光下打哈欠時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 車內(nèi)閱讀燈、背光都打開時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 后排乘客在檢測范圍內(nèi)打哈欠時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 退出車速臨界值測試；

→ 駕駛員無不良駕駛行為時(shí)報(bào)警激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換及退出；

→ 報(bào)警條件滿足時(shí)持續(xù)報(bào)警。

3.3 報(bào)警顯示測試

（1）分神提醒一級(jí)報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“請(qǐng)注意安全”，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（2）分神提醒二級(jí)報(bào)警有效時(shí)觸發(fā)文字提示“請(qǐng)注意安全”，駕駛員疲勞檢測綠色指示燈以2Hz 的頻率閃爍，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（3）遮擋報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“疲勞檢測攝像頭被遮擋”，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（4）離崗報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“識(shí)別不到駕駛員”,并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（5）左顧右盼報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“請(qǐng)勿左顧右盼”，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（6）抽煙報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“請(qǐng)勿吸煙”，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（7）打電話報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“請(qǐng)勿行車接打電話”，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除；

（8）打哈欠報(bào)警有效時(shí)儀表觸發(fā)文字提示“請(qǐng)勿疲勞駕駛”，并儀表伴有揚(yáng)聲器以1Hz 的頻率持續(xù)報(bào)警直至報(bào)警信號(hào)解除。

4 結(jié)語

駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)越來越受到駕駛員及車隊(duì)管理公司的重視和青睞，在車輛前裝和后裝中占有越來越多的市場份額。隨著國家標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)及多個(gè)地方性法規(guī)的出臺(tái)和實(shí)施，駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)的重要性和必要性日益凸顯。