[發明專利]基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測方法

無效

• 申請號: 200810015873.4
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101281646A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 吳曉娟;耿磊;亓磊;朱振華;周玉彬;俞夢孫
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06K9/00;H04N7/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測方法，屬于電子技術應用技術領域。

背景技術

目前國際上有不少研究瞌睡/疲勞駕駛檢測的機構和正在開發的瞌睡檢測系統，常用的疲勞/瞌睡駕駛檢測技術有：(1)測量人的生理信號，比如腦電、心電、皮膚電勢等，其主要缺點是需要身體接觸，不容易被接受。(2)測量物理反應，比如眨眼的頻率、眨眼持續時間、眼睛的運動、頭部運動等，其特點是處于發展階段，有效而且沒有身體接觸，易于接受。(3)測量車輛和路面相關參數，比如速度、加速度、側向位置、白線位置等，其缺點是測量的信息不是很可靠。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供一種基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測方法。

本發明是一種基于計算機視覺的、無接觸、無生理負荷的駕駛員疲勞檢測方法，建立了基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測系統，實時采集、處理并顯示圖像，提取駕駛員的眼睛狀態特征，以眼睛狀態特征為依據，融合各種參數以判斷駕駛員是否有疲勞發生。

一種基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測方法，特征是，攝像頭采集的經過紅外濾波的連續模擬信號，通過圖像采集模塊的A/D轉換，變成數字圖像信號；圖像處理模塊完成對數字圖像信號的運算處理，主要包括：圖像的預處理、圖像分割、特征提取、疲勞識別；最后通過輸出模塊顯示處理結果。基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測方法的具體步驟如下：

1)系統初始化，并設置云臺的預置位；

2)根據頭部位置調用相應的預置位；

3)定位駕駛員頭部，并判斷頭部的移動信息；

4)DSP芯片根據頭部的移動信息，發出控制信息控制云臺的轉動，使其能跟蹤到頭部的運動；

5)在整幅圖像中搜索眼睛的反射點，并使用卡爾曼濾波估計下一幀中反射點的位置，根據反射點的位置定位出眼睛的大體位置；

6)在整幅圖像中搜索嘴部的區域；

7)分別對眼睛區域和嘴部區域提取特征參數；

8)對分別根據眼睛參數和嘴部參數所得到的判決結果進行融合，確定駕駛員的疲勞程度。

所述的云臺預置位的設置方法為：采用空間網格法設置，步驟如下：

1)在系統的初始化時設置好預置位；

2)在跟蹤的過程中，計算頭部的質心并判斷頭部在整幅圖像中的位置；

3)根據頭部位置調用相應的預置位，使攝像頭一直跟蹤人的正面臉部區域；

4)計算頭部的長短軸，根據長短軸和采集圖像的大小比例控制攝像頭變焦，使頭部圖像在整幅圖像中的大小比例基本保持不變。

一種用于基于視覺的駕駛員疲勞實時檢測方法的檢測系統，整個系統分為圖像采集、圖像處理和圖像輸出三大模塊，圖像采集模塊包括帶有云臺的紅外線敏感的黑白CCD攝像機、紅外線帶通濾波器、紅外光源；圖像處理模塊以美國TI公司的TMS320DM642為核心部件構成；圖像輸出模塊為液晶顯示器。系統安裝在駕駛室內。系統的硬件框圖見附圖2。

所述的圖像處理模塊由視頻輸入解碼器TVP5150、核心DSP處理器TMS320DM642、視頻輸出編碼器SAA7121、通用異步收發器TL16C752B和FPGA組成。解碼器TVP5150、視頻輸出編碼器SAA7121、通用異步收發器TL16C752B和FPGA都與DSP處理器TMS320DM642連接。

系統首先通過云臺所帶的攝像頭采集模擬視頻信號(NTSC/PAL制式)經視頻解碼器TVP5150解碼成BT656格式的視頻，然后通過EDMA搬移到SDRAM中再送進DSP進行處理，處理后的數據存放到SDRAM中。接著通過EDMA將BT656視頻流搬移到視頻編碼器SAA7121緩存中，經編碼成模擬視頻信號(NTSC/PAL制式)由顯示器顯示；同時由DSP發出控制命令由通用異步收發器TL16C752B控制云臺運動，從而使攝像頭一直能跟蹤人的面部區域，進而提取出人的眼睛和嘴部特征參數，判斷是否疲勞。

本發明把膚色分割后的圖像轉換為灰度圖像，得到膚色灰度圖像，并對其進行灰度直方圖統計，可以看到灰度分布區域有很大的不同，有些圖像的背景光線弱些，膚色區域的亮度(也就是灰度)主要集中在(0，125)之間，而有些圖像的背景光線強些，膚色區域亮度集中在(25，210)之間，然而它們有一個共同點，就是低亮區域的像素個數非常少。