[發明專利]一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法及裝置

在審

• 申請號: 201410309500.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104068868A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 詹俊杰;李剛;趙龍飛;林凌
• 申請（專利權）人: 優迪亞電子（深圳）有限公司
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

1.一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

通過攝像頭獲取駕駛人臉部的視頻圖像；對所述視頻圖像進行清洗，獲取清洗后的視頻圖像；

對所述清洗后的視頻圖像通過三庭五眼準則進行分割，獲取眼部視頻圖像、唇部視頻圖像和面頰部視頻圖像；

通過所述眼部視頻圖像、所述唇部視頻圖像和所述面頰部視頻圖像，分別檢測表征駕駛人疲勞程度的視覺行為特征和生理參數特征：

將上述參數進行融合判斷，得出駕駛人是否進入疲勞狀態的檢測結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法，其特征在于，所述通過眼部視頻圖像、唇部視頻圖像和面頰部視頻圖像，分別檢測表征駕駛人疲勞程度的視覺行為特征和生理參數特征的步驟具體為：

1)通過眼部視頻圖像檢測駕駛員眼晴閉合時間、凝視時間、打哈欠的頻度、頭部搖晃的規律，獲取駕駛人的疲勞程度；

2)通過眼部視頻圖像測試駕駛人的頭部位置及其維持的時間并間接體現出人的視覺疲勞程度；

3)通過對面頰部視頻圖像分析得到駕駛人的心率、呼吸次數及其心率變異值。

3.根據權利要求2所述的一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法，其特征在于，當攝像頭為彩色攝像頭時，所述通過對面頰部視頻圖像分析得到駕駛人的心率、呼吸次數及其心率變異值的步驟具體為：

(a)分離臉頰部區域的RGB通道，對每個通道的像素點求平均值；

(b)將數據保存成3個通道，每個通道N個數據；

(c)對每個通道數據依次進行歸一化、白化處理以及獨立成分分析；

(d)對每個通道獨立成分分析后的數據進行傅立葉變化，求出功率譜，得到功率譜最大幅值所對應的頻率，即駕駛人的心率，另得到功率譜次最大幅值所對應的頻率，即駕駛人的呼吸次數；

(e)通過單一通道的駕駛人的心率和呼吸次數計算駕駛人的心率變異值和呼吸變異值。

4.根據權利要求2所述的一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法，其特征在于，當攝像頭為紅外攝像頭時，所述通過對面頰部視頻圖像分析得到駕駛人的心率、呼吸次數及其心率變異值的步驟具體為：

(a)通過對面頰部視頻圖像中臉頰部區域的像素點求平均值；共有N個數據；

(b)對數據進行歸一化、白化處理以及獨立成分分析；

(c)對獨立成分分析后的數據進行傅立葉變化，求出功率譜，得到功率譜最大幅值所對應的頻率，即駕駛人的心率，另得到功率譜次最大幅值所對應的頻率，即駕駛人的呼吸次數；

(e)通過駕駛人的心率和呼吸次數計算駕駛人的心率變異值和呼吸變異值。

5.根據權利要求2所述的一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法，其特征在于，當攝像頭為彩色攝像頭和紅外攝像頭時，所述通過對面頰部視頻圖像分析得到駕駛人的心率、呼吸次數及其心率變異值的步驟具體為：

(a)對彩色攝像頭獲取到的面頰部視頻圖像，分離臉頰部區域的RGB通道，對每個通道的像素點求平均值；

(b)對紅外攝像頭獲取到的面頰部視頻圖像中的臉頰部區域的IR通道的像素點求平均值；

(c)對四個通道內數據依次進行歸一化、白化處理以及獨立成分分析；

(d)將數據保存成4個通道，每個通道N個數據；

(e)對每個通道數據依次進行歸一化、白化處理以及獨立成分分析；

(f)對每個通道獨立成分分析后的數據進行傅立葉變化，求出功率譜，得到功率譜最大幅值所對應的頻率，即被測試者的心率，另得到功率譜次最大幅值所對應的頻率，即被測試者的呼吸次數；

(g)通過單一通道的被測試者的心率和呼吸次數計算駕駛人的心率變異值和呼吸變異值。

6.一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測裝置，包括：設置在駕駛人正前上方的攝像頭、編碼器、顯示器、嵌入式系統和報警器，其特征在于，

所述攝像頭用于實時攝錄駕駛人頭臉部的影像并輸入到所述編碼器；

所述編碼器用于將影像信息編碼成數字圖像信號送入所述嵌入式系統；

所述嵌入式系統用于提取駕駛人視覺行為特征和生理參數特征，對這些特征信息進行融合處理和判斷報警；當駕駛人疲勞程度超過閾值時，輸出報警信號至所述報警器，同時輸出控制信號至汽車發動機電控系統；

所述報警器用于發出報警聲響；

所述顯示器用于顯示駕駛人的生理參數、疲勞程度和汽車發動機電控系統的運行狀態。