1.一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,它包括驾驶员脑电信号监测和驾驶员头部姿态监测步骤:
1)驾驶员脑电信号监测:
(a)使用脑电采集设备采集驾驶员导联的脑电信号;
(b)对采集到的脑电信号进行预处理,得到预处理后的脑电信号;
(c)对与处理后的脑电信号进行小波包分解,提取对应波段的脑电信号;
(d)计算对应波段脑电信号的熵值,构建脑电信号对应波段熵值矩阵;
(e)对熵值矩阵进行降维分析,提取表征驾驶疲劳的脑电信号指标;
2)驾驶员头部姿态监测:
(f)定位驾驶员脸部区域;
(j)分离驾驶员脸部器官特征;
(g)提取驾驶员脸部器官特征;
(h)计算驾驶员头部异常率和点头率。
2.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤1)的(a)、(b)和(c),选取AF3和AF4两导联信号,经过预处理后,提取β波频段,即12~
32Hz。
3.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤1)的(d),计算β波频段脑电信号熵值,构建脑电信号熵值矩阵:分别计算AF3导联β波频段的近似熵A1、样本熵B1;分别计算AF4导联β波频段的近似熵A2、样本熵B2;构建熵值矩阵S=[A1,B1,A2,B2]。
4.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤1)的(e),对熵值矩阵S进行降维分析,提取表征驾驶疲劳特征指标的过程为:对由AF3和AF4导联近似熵和样本熵组成的熵值矩阵S进行因子分析,通过主成分分析,提取特征值大于1的主元,对因子载荷矩阵进行旋转,得出旋转后的因子载荷矩阵,求出因子得分表达式,得到脑电信号中表征驾驶疲劳的主要指标。
5.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤2)的(f),定位驾驶员脸部区域的过程为:对红外面扫描温度传感器获取的驾驶员脸部图像进行灰度变换,然后对灰度图像进行二值化,最后定位出驾驶员脸部区域。
6.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤2)的(j),分离驾驶员脸部器官特征的过程为:对驾驶员的脸部区域图像进行两次区域生长,在两次分割的基础上进行二值化,分离出驾驶员脸部器官特征。
7.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤2)的(g),提取驾驶员脸部器官特征为:对二值化图像的基础上进行Harris角点检测,提取出驾驶员脸部器官特征。
8.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,所述步骤2)的(h),计算驾驶员头部异常率和点头率的过程为:分别计算驾驶员左右眉毛特征点的平均值,以左眉毛特征点平均值为基准点,以红外温度传感器扫描区域水平中心线和垂直中心线为坐标轴建立x-y坐标系,计算基准点与红外温度传感器扫描区域x轴线的距离l,驾驶员清醒时基准点与红外温度传感器扫描区域x轴线的距离记为l1,当距离l小于0.44l1时,认为进行了一次点头,点头率fnod为:其中,Nnod为T时间内发生头动作次数,fnod为点头率;
分别计算驾驶员左右眉毛特征点平均值与y轴之间的距离,分别记为vl、vr,左特征点与y轴之间的距离为负值,右特征点与y轴之间的距离为正值,驾驶员清醒时左右眉毛特征点平均值与y轴之间的距离,分别记为vl1、vr1,当vl小于2vl1或vr大于2vr1时,认为驾驶员头部处于异常状态;以驾驶员左右眉毛特征点平均值连接线的中垂线为基准线,当基准线与y轴之间的夹角小于-8.18°或者大于7.26°时,判定驾驶员头部处于异常状态。头部异常率fab为:
其中,Nab为时间段T内监测出现异常状态的次数,fab为头部异常率。
9.根据权利要求1所述的一种基于人体多类特征的驾驶疲劳监测方法,其特征在于,利用Pearson相关分析分别计算脑电信号驾驶疲劳监测指标、点头率fnod和头部异常率fab之间的相关性,若表现出较强的相关性,说明这三种指标均受干扰影响较小,能够作为驾驶疲劳判别的指标,达到多类特征的驾驶疲劳监测。