驾驶员疲劳检测系统功能开发与测试

倪海艳，徐温温，赵掌柱

（陕西汽车集团有限责任公司技术中心，陕西 西安 710200）

1 系统介绍

驾驶员疲劳检测系统（DMS，DriverMonitorSystem），通过布置在驾驶室内的摄像头，实现驾驶员闭眼、低头、摄像头遮挡、驾驶员离岗、左顾右盼、抽烟、打电话、打哈欠等不良行为的报警提示，提醒驾驶员安全驾驶。系统框图见图1。

图1 驾驶员疲劳检测系统框图

2 系统开发

2.1 分神提醒一级报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）EBS 紧急制动无效，且；

4）检测到驾驶员闭眼持续2s 或低头分神动作2s。

（2）执行动作：

激活分神提醒一级报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）驾驶员无不良驾驶行为，或；

3）EBS 紧急制动有效。（过滤可能由于紧急制动带来惯性身体前倾被误认为低头动作而产生分神提醒一级报警）

（4）退出动作：

系统退出分神提醒一级报警并进入待机状态。

2.2 分神提醒二级报警

（1）激活条件：

1）分神提醒一级报警有效，且；

2）3s 后驾驶员仍存在闭眼动作。

（2）执行动作：

激活分神提醒二级报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）驾驶员无不良驾驶行为。

（4）退出动作：

系统退出分神提醒二级报警并进入待机状态。

2.3 遮挡报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）检测到摄像头被遮挡，且持续时间大于10s。

（2）执行动作：

1）激活遮挡报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）检测摄像头遮挡被移除。

（4）退出动作：

系统退出遮挡报警并进入待机状态。

2.4 离岗报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）检测到驾驶员脸部超过80%被遮挡，或者脸部超过80%偏离监测区域，持续时间超过10s。

（2）执行动作：

激活离岗报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

2）驾驶员脸部超过25%被检测到。

（4）退出动作：

系统退出离岗报警并进入待机状态。

2.5 左顾右盼报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）转向灯状态未激活，且；

4）监测到驾驶员向左或者向右看，且持续时间大于5s。

为了确保国防教育在学校顺利开展，学校还建立了校长负责，班主任为组成的工作班子，形成了国防教育通联网络。赵天明校长亲自负责，认真研究分析国防教育工作的要求、任务、制订计划，制订管理措施，落实教育阵地，保证了国防教育在学校工作中的地位。大队辅导员和班主任负责落实计划，研究和设计活动方案，并且总结工作中的经验，保证国防教育的正常开展。

（2）执行动作：

激活左顾右盼报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）驾驶员进行转向操作，即左转向灯或者右转向灯闪烁信号有效，或；

3）检测到驾驶员无不良驾驶行为。

（4）退出动作：

系统退出左顾右盼报警并进入待机状态。

2.6 抽烟报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）系统检测到驾驶员在嘴部区域识别到香烟超过3s。

（2）执行动作：

激活抽烟报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）检测到驾驶员无不良驾驶行为。

（4）退出动作：

系统退出抽烟报警并进入待机状态。

2.7 打电话报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）检测到驾驶员存在手持手机通话动作，且持续时间大于6s。

（2）执行动作：

激活打电话报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）检测到驾驶员无不良驾驶行为。

（4）退出动作：

系统退出打电话报警并进入待机状态。

2.8 打哈欠报警

（1）激活条件：

1）系统为待机状态，且；

2）车速≥30Km/h，且；

3）检测到驾驶员存在打哈欠动作，且持续3s。

（2）执行动作：

激活打哈欠报警，且此时系统为报警状态。

（3）退出条件：

1）车速＜28Km/h，或；

2）检测到驾驶员无不良驾驶行为。

（4）退出动作：

系统退出打哈欠报警并进入待机状态。

2.9 报警说明

（1）以上报警功能只要满足报警激活条件，所有报警功能均为触发持续式报警；

（2）DMS 控制器实时传送叠加了车速信号、里程信号、时间信号的视频流给TBOX。以上任意一个报警信号有效时，由TBOX 对视频进行截取、加密、压缩，上传报警时刻前后各10s 总时长20s 的视频到OEM 整车厂后台。即使使能开关为关闭状态，视频流仍实时传输。

2.10 显示需求

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3 系统测试

驾驶员疲劳检测系统在开发过程中需要进行大量测试，下文通过对关键测试项进行描述，尽可能全面的覆盖各种工况下的测试场景。

3.1 系统激活及退出

（1）整车不同点火档位下系统的激活状态及状态转换；

（2）系统使能开关的开启、关闭状态转换；

（3）系统使能开关多次快速切换过程中系统状态转换的平顺性；

（4）摄像头故障、控制器故障、CAN 总线BUSOFF 故障状态下系统状态的转换。

3.2 系统报警激活及退出

（1）分神提醒一级报警激活及退出：

→ 系统状态激活转换；

→ 驾驶员闭眼时间临界值测试；

→ 驾驶员低头时间临界值测试；

→ 驾驶员不戴眼镜报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员不戴眼镜（驾驶员小眼睛）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴近视透光眼镜报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴墨镜（不阻光型）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴墨镜（阻光型）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴口罩报警激活状态转换及退出；

→ 车内阅读灯、背光打开情况下报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员脸部在强光下报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ EBS 紧急制动有效时报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员无不良驾驶行为时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

（2）分神提醒二级报警激活及退出：

→ 驾驶员闭眼时间临界值测试；

→ 驾驶员不戴眼镜报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员不戴眼镜（驾驶员小眼睛）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴近视透光眼镜报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴墨镜（不阻光型）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴墨镜（阻光型）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴口罩报警激活状态转换及退出；

→ 车内阅读灯、背光打开情况下报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员脸部在强光下报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ 驾驶员无不良驾驶行为时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

（3）遮挡报警激活及退出：

→ 摄像头遮挡持续时间临界值测试；

→ 摄像头有污点误报警测试；

→ 退出车速临界值测试；

→ 摄像头遮挡物被移除时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

（4）离岗报警激活及退出：

→ 驾驶员脸部检测区域测试；

→ 驾驶员离岗持续时间报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ 驾驶员脸部检测区域满足报警状态退出转换；

→ 报警条件满足时持续报警。

（5）左顾右盼报警激活及退出：

→ 驾驶员左看持续时间报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员右看持续时间报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员脸部在强光下左顾右盼报警激活状态转换及退出；

→ 车内阅读灯、背光打开情况下左顾右盼报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴白色口罩左顾右盼报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴黑色口罩（吸光材质，捕捉画面中视为白色口罩）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员戴黑色口罩（不吸光材质，捕捉画面中视为黑色口罩）报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ 收到左转向灯闪烁时报警激活状态转换及退出

→ 收到右转向灯闪烁报警激活状态转换及退出

→ 驾驶员无不良驾驶行为时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

（6）抽烟报警激活及退出：

→ 驾驶员嘴部区域识别到香烟持续时间测试；

→ 驾驶员嘴部区域识别到香烟（未点燃状态）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员嘴部区域识别到香烟（点燃状态）报警激活状态转换及退出；

→ 后排乘客嘴部区域识别到香烟报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员嘴部区域识别到不同种类香烟（细烟）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员嘴部区域识别到不同种类香烟（普通烟）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员嘴部区域识别到不同种类香烟（雪茄）报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员嘴部区域识别到不同种类香烟（电子烟）报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ 驾驶员无不良驾驶行为时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

（7）打电话报警激活及退出：

→ 驾驶员手持电话持续时间临界值测试；

→ 驾驶员左手持白色电话报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员左手持黑色电话报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员右手持白色电话报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员右手持黑色电话报警激活状态转换及退出；

→ 车内阅读灯、背光都打开时报警激活状态转换及退出；

→ 后排乘客在监测范围内打电话时报警激活状态转换及退出；

→ 驾驶员不同姿势（手机在耳边不同斜度）打电话时报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ 驾驶员无不良驾驶行为时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

（8）打哈欠报警激活及退出：

→ 驾驶员打哈欠持续时间临界值测试；

→ 驾驶员在强光下打哈欠时报警激活状态转换及退出；

→ 车内阅读灯、背光都打开时报警激活状态转换及退出；

→ 后排乘客在检测范围内打哈欠时报警激活状态转换及退出；

→ 退出车速临界值测试；

→ 驾驶员无不良驾驶行为时报警激活状态转换及退出；

→ 报警条件满足时持续报警。

3.3 报警显示测试

（1）分神提醒一级报警有效时仪表触发文字提示“请注意安全”，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（2）分神提醒二级报警有效时触发文字提示“请注意安全”，驾驶员疲劳检测绿色指示灯以2Hz 的频率闪烁，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（3）遮挡报警有效时仪表触发文字提示“疲劳检测摄像头被遮挡”，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（4）离岗报警有效时仪表触发文字提示“识别不到驾驶员”,并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（5）左顾右盼报警有效时仪表触发文字提示“请勿左顾右盼”，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（6）抽烟报警有效时仪表触发文字提示“请勿吸烟”，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（7）打电话报警有效时仪表触发文字提示“请勿行车接打电话”，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除；

（8）打哈欠报警有效时仪表触发文字提示“请勿疲劳驾驶”，并仪表伴有扬声器以1Hz 的频率持续报警直至报警信号解除。

4 结语

驾驶员疲劳检测系统越来越受到驾驶员及车队管理公司的重视和青睐，在车辆前装和后装中占有越来越多的市场份额。随着国家标准推进及多个地方性法规的出台和实施，驾驶员疲劳检测系统的重要性和必要性日益凸显。