营运车辆驾驶员姿态实时监测识别与行为评价研究

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近年来,随着社会经济水平的发展和车辆保有量的逐年增加,道路交通事故频发,尤其营运车辆一旦发生事故就会导致严重损失。交通事故的发生与驾驶员的不良状态行为息息相关。现有的联网监控系统已不能满足智能、实时识别驾驶员危险姿态的需求。当前,计算机技术发展为动态识别驾驶员姿态提供可能。但是,在理论研究和市场产品两个层面都出现了研究对象和场景过于局限,识别姿态的种类有限,且无法有效识别叠加性姿态,对驾驶员姿态特征研究不足,对驾驶员姿态行为量化评价和警示方法研究缺乏的共性问题。
  论文从连续性、多样性、叠加性、相似性、过渡性、相互影响性6个方面分析了驾驶员姿态特征,并根据驾驶员姿态特征设计了驾驶员姿态数据集的标签处理方法;提出了适用于日夜环境的多级联卷积神经网络驾驶员姿态识别模型,实现11类基本姿态及其叠加姿态,共计53种驾驶员姿态的有效识别;该模型在白天数据集上的正确率高达 98.68%,单张图像识别时长为 405ms,在夜晚数据集上的正确率高达98.03%,单张图像识别时长为 362ms,精度和速度均比普通无级联模型的表现更好。
  论文通过观察驾驶视频和调查问卷,总结出8个定性和4个定量驾驶员行为评价指标,构建了驾驶员姿态行为综合评价模型。根据模型量化不同姿态的安全程度,将姿态按照危险程度由高到低排序为:玩手机>打电话>拿放东西>吃东西(抽烟)>操纵仪表盘>操纵档位>单手驾驶>正常驾驶。此外,论文还进一步构建了多种姿态叠加的安全性评价模型。通过姿态叠加的4个普适性约束条件,建立数学模型,计算双姿态、三姿态乃至更多姿态叠加的危险性得分。最后根据识别姿态的危险级别,组合声音、振动、灯光三种提示方式实现对驾驶员的警示。
  最后,论文使用PyCharm+PyQt5开发营运车辆驾驶员姿态实时监测识别原型系统,实现基于级联卷积神经网络的驾驶员姿态行为识别、评价及警示等核心功能。
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