[發明專利]一種基于視覺信息融合的駕駛員狀態監測方法及系統

有效

• 申請號: 201410208173.2
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104021370B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 張根源;虞勤;楊思思;周泓
• 申請（專利權）人: 浙江傳媒學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 劉芬豪

技術領域

本發明涉及交通工程，尤其涉及一種基于視覺信息融合的駕駛員狀態監測方法及系統。

背景技術

駕駛員處于非正常駕駛狀態容易導致道路交通事故，因此安全可靠的車載駕駛員狀態實時監測系統有著深遠的意義。

目前，現有的駕駛員狀態監測技術一般有以下幾種方式：一，基于駕駛員生理現象的方法；二，基于駕駛員操控行為的方法；三，基于汽車的行為的方法；其中：

基于駕駛員生理現象的方法，主要是通過測量駕駛員的生理信號如心率、脈搏、腦電波、肌電信號等參數變化或者身體動作包括面部表情、眨眼頻率等參數等來實現對駕駛員狀態的監測。該方法較為可靠，準確性高，但是作為一種接觸式測量，應用場景有限，而且操作不便，因而實用性一般。

基于駕駛員操控行為的方法，主要是通過駕駛員對方向盤、加速器等的操控來反應駕駛員的狀態。此類方法雖然也是一種接觸式測量方法，但是相比基于生理現象的方法，可操作性較強，但是考慮到實際場景復雜多變，此類方法準確性不高而且擴展性、抗干擾性都很差，因此市場前景不容樂觀。

基于汽車行為的方法，是一種間接監測方法，通常使用基于視覺傳感器、速度傳感器等監控車輛的行駛路線、速度、加速度等信息來分析判斷駕駛員的狀態。此類方法可操作性比較強，成本比較低，但是可擴展性比較差。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于視覺信息融合的駕駛員狀態監測方法及系統，以解決現有的監測方法中不僅準確率不高，而且容易對正常駕駛造成干擾的問題。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種基于視覺信息融合的駕駛員狀態監測方法，包括以下步驟：

S10，采集駕駛員臉部圖像與汽車前方道路圖像并進行預處理；

S20，對經過預處理的駕駛員臉部圖像進行人臉定位，獲取人臉區域；

S30，在人臉區域內定位人眼瞳孔質心和瞳孔區域，獲取人眼狀態參數并對人眼進行跟蹤；

S40，對經過預處理的汽車前方道路圖像進行車道線檢測并識別；

S50，根據檢測到的車道線計算汽車行駛方向與導航線夾角，判斷車輛是否偏離車道；

S60，根據駕駛員的眼部特征和車輛偏離程度對駕駛員駕駛狀態進行判別，若處于非正常駕駛狀態，則啟動報警；

其中，步驟S30還包括：

S31，采用自適應閾值二值化的方法獲取人臉區域的二值圖像；

S32，對得到的二值圖像的上半區域進行灰度投影值的水平積分投影，獲得人眼的水平位置；

S33，在定位出的人眼區域內尋找灰度值最大點，并以該點為中心向周圍進行區域生長并計算區域生長后獲取瞳孔質心，利用Kalman濾波方法對人眼進行跟蹤；

S34，計算瞳孔面積判別眼睛的睜閉狀態，獲取人眼參數。

進一步的，所述步驟S40包括：

S41，對經過預處理的道路圖像進行canny邊緣檢測實現二值化；

S42，對所述道路圖像的二值圖像進行Hough變換直線檢測；

S43，利用水平線檢測方法分析Hough變換檢測到的多條直線，找到直線的消隱點，相交于消隱點的(條直線即分別為車道線的左右邊界。

進一步的，所述步驟S50包括：

根據步驟S40中得到的道路邊界和消隱點確定道路邊界的夾角，從而獲得車道的中線，即夾角的一半且過消隱點的直線。

如果汽車行駛方向與車道中線之間的夾角在預設閾值范圍內，則判斷為汽車屬于正常駕駛狀態，否則判斷為車輛行駛偏離車道。

本發明的另一目的還在于提供一種基于視覺信息融合的駕駛員狀態監測系統，包括：

圖像獲取及預處理單元，用于采集駕駛員臉部圖像與汽車前方道路圖像并進行預處理；

人眼定位及運動參數提取單元，用于對經過預處理的駕駛員臉部圖像進行人臉定位以獲取人臉區域，并在人臉區域內定位人眼瞳孔質心和瞳孔區域，獲取人眼狀態參數并對人眼進行跟蹤；

車道線檢測識別單元：用于從經過預處理的汽車前方道路圖像進行車道線檢測并識別；

偏離判斷單元：用于根據檢測到的車道線計算汽車行駛方向與導航線夾角，判斷車輛是否偏離車道；

駕駛員狀態分析單元：用于根據駕駛員的眼部特征和車輛偏離程度對駕駛員駕駛狀態進行判別，若處于非正常駕駛狀態，則啟動報警。

進一步的，所述人眼定位及運動參數提取單元還用于：

采用自適應閾值二值化的方法獲取人臉區域的二值圖像；