[发明专利]模拟飞行驾驶过程中疲劳状态检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及飞行模拟驾驶领域，具体涉及模拟飞行驾驶过程中疲劳状态检测装置及检测方法。所述方法包括步骤：(1)人脸定位与眼睛定位；(2)在定位到人眼的基础上，检测当前时间段内驾驶员眼睛的闭合状态，检测驾驶员的疲劳。本发明针对飞行模拟舱的特定环境下，通过前置摄像头模式对驾驶员的面部图像进行捕捉，对人脸疲劳检测。光源与前置摄像头实现自适应调节，更加合理的有效的采集人脸及眼部图像数据。疲劳检测算法对疲劳进行判定，具有速度快，准确性强的特点。设备操作简单、经济实用、不需要特定的额外操作步骤、对被试者的身体没有伤害。

技术领域

本发明涉及飞行模拟驾驶领域，具体涉及模拟飞行驾驶过程中疲劳状态检测装置及检测方法。

背景技术

近年来，全球科技都在飞速的发展，越来越多的高新科学技术也应用到了民航客机上，无论是从外形设计的美观程度还是航空器内部空间的舒适程度都达到了很高的设计标准，但是人们往往最关心的还是安全问题。

与公路安全事故、铁路安全事故比较起来，人们往往更加关注航空安全事故，驾驶舱环境与飞行安全有着非常密切的关系，机组协调配合的好坏是驾驶舱环境的指示器；飞行员的个人认识、心理素质、个人身体状况等是影响驾驶舱环境的一些因素。改善模拟舱的模拟设备及训练方法、增加疲劳检测准确率、加强心理素质的训练等是改善飞行安全问题的有效措施。

疲劳是指由于持续地进行体力和脑力劳动而造成的生理和心理的失调。人在疲劳状态下，其反应就会变得迟钝，对身体的控制能力会下降。现在的疲劳检测有很多方法，应用场景也各式各样，如基于脑电波的一体结构的疲劳检测反馈器，通过汽车行驶轨迹来对驾驶员进行疲劳检测，及通过图像处理方式的驾驶员的疲劳检测车载预警器等。飞行疲劳的检测是通过操作绩效的下降即让驾驶员长时间的模拟驾驶以达到疲劳的状态，根据绩效下降水平来判断疲劳。

由于不同的人的疲劳状态生理反应是不同的，还有就是模拟机舱需要真实的模拟飞行的实际环境，比如长期的昼夜交替，不同的光照环境的照射等。航空器飞行过程中大部分信息都来自飞行员的视觉系统，航空器驾驶舱的光环境会对飞行安全造成很大的影响，不利的光环境会造成误警和虚警率的提高。针对模拟舱模拟飞行的实际光线影响，及飞行的时间较长的特点，现有检测方法大都会出现准确性不够，长时间的红外照射或者脑电波检测等会对被试者身体造成不可预知的伤害。

现有飞行疲劳检测方法的缺点是对疲劳检测结果不准确、检测时间过长、装置复杂、长时间的检测脑电波容易对人身体造成不可知的危害、方法及应用场景不适合模拟飞行机舱的特殊环境。

发明内容

本发明针对模拟驾驶舱的实际环境，通过结合环境光检测的图像处理以及模式识别算法，检测人眼部变化以及检测模拟仪表操作过程相结合的方法，合理有效的对被试者的疲劳状态进行检测。

本发明的目的是提供一种模拟飞行驾驶中的疲劳检测方法。

本发明的再一目的是提供模拟驾驶舱中对被测试者在模拟飞行过程中疲劳状态检测与记录装置。

根据本发明的模拟飞行驾驶过程中疲劳状态检测方法包括步骤：

(1)人脸定位与眼睛定位，先抽取灰度图像中人眼的Haar特征，然后以overlap的方式在人脸图像中取到可能包含人眼的图块，通过Adaboost算法判定图块所含内容是否包含人眼，从而实现人眼检测；

(2)在定位到人眼的基础上，检测当前时间段内驾驶员眼睛的闭合状态，检测驾驶员的疲劳，

其中，疲劳检测算法如下：

(2-1)获取一帧图像，计算图像中被检测者的眼睛高度H，并记录当前时间T1；

(2-2)通过门限阈值0.7NH进行判断，其中NH为眼睛的正常高度，当眼睛高度H≥0.7NH时，舍弃该帧图像，获取下一帧并重新就行阈值判断；