[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

技術領域

本發明涉及機器視覺領域，尤其涉及一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法及裝置。

背景技術

駕駛疲勞是導致交通事故的最主要原因，每年全世界因此而導致的人員傷亡和財產損失難以估計，國內外投入巨大的人力和財力研究對疲勞駕駛的監測。目前對駕駛人進行疲勞檢測的方法可以分成兩大類：1)從駕駛人自身特征出發，通過某種設備獲取駕駛人的生理參數特征或者視覺行為特征，利用駕駛人在正常狀態和疲勞狀態的特征模式不同，采用相應的模式識別技術分類進行判別，從而檢測到是否有疲勞產生；2)根據車輛的行為表現間接判斷駕駛人是否產生疲勞。在第1類技術中，通過傳感器獲取車輛在行駛過程中的各種參數，根據車輛行駛過程中的異常情況，如車輛是否超過道路標志線、速度是否超速、車輛之間的距離是否太近等，判斷駕駛人是否有疲勞產生。第2類技術的主要問題在于對于不同車型、不同光線、不同的道路及路面狀況下，要達到比較好的效果具有很大難度。

利用駕駛人的生理參數特征進行疲勞判斷的技術有：湯一平提出的中國發明專利(公開號：CN101032405)《基于全方位計算機視覺的安全駕駛輔助裝置》、唐琎提出的中國發明專利(公開號：CN101090482)《一種基于圖象處理和信息融合技術的駕駛人疲勞監測系統及方法》；這類方法的不足是該類方法受個體差異情況變化大，會受光線影響等。

利用駕駛人的視覺行為特征，如眼動次數、打哈欠和注視時間等等，這類技術如祁宇明等提出的中國發明專利(公開號：CN102406507A)《基于人體生理信號的汽車駕駛人疲勞監測方法》、王宏提出的中國發明專利(公開號：CN103505224A)《基于生理信息分析的疲勞駕駛遠程監測與報警系統和方法》、張靈聰提出的中國發明專利(公開號：CN102848918A)《基于生理信號采集的疲勞駕駛檢測控制系統及其控制方法》等，這類方法的準確性與生理參數檢測儀器有較大關系，同時一般都為接觸式的檢查方法，給駕駛人帶來不便。

發明內容

本發明提供了一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法及裝置，本發明通過多項視覺行為特征和生理參數特征的信息融合判斷駕駛人的疲勞程度，大幅度提高了駕駛人疲勞判斷的準確性和可靠性，保障了駕駛人的行車安全，大幅度提高了對駕駛人疲勞檢測的可靠性，詳見下文描述：

一種基于機器視覺的駕駛人疲勞監測方法，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。

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。

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與呼吸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，進而通過對多個通道的計算獲取心率變異值和呼吸變異值。

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IR通道的像素點求平均值；通道內有N個數據；

(b)對通道內數據依次進行歸一化、白化處理以及獨立成分分析；