[發明專利]基于人臉識別的疲勞駕駛預警方法

在審

• 申請號: 201410587499.0
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104318237A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 孫海信;成墾;古葉;齊潔;程恩
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06T5/20;G08B21/06
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及計算機視覺，特別涉及一種基于人臉識別的疲勞駕駛預警方法。

背景技術

在全球范圍內，司機的疲勞駕駛已成為導致交通安全事故的重要原因之一。當駕駛員因睡眠不足、飲酒及生病等因素而引起視線模糊、反映遲鈍、注意力分散等現象時，將直接影響到駕駛員的感知、思維、判斷、決策及運動執行能力，特別是經常進行24小時任意時間工作的貨車，疲勞駕駛引起的災難事故可以達到60％(中國交通年鑒[M].中國交通出版社.2010)。在嚴峻的交通事故形勢下，研究預防駕駛員疲勞駕駛的方法很有必要。如今通過人體信息判別駕駛員身體的疲勞狀況來進行預警并提供相應的防護手段，是目前國內外專家和學者的一個研究熱點，研究成果也具有重要的意義(李都厚，劉群，袁偉等.疲勞駕駛與交通事故關系[J].交通運輸工程學報,2010,10(2):104-109)。當前研究疲勞駕駛檢測的機構和正在開發的疲勞檢測方法主要有：

基于生理信號檢測方法(李增勇，焦昆，陳銘.汽車駕駛員模擬精神負荷與心率變異性的相關性分析[J].北京生物醫學工程,2002,3:49-51)是將生物度量與疲勞狀況聯系起來，主要是利用各種終傳感器獲取駕駛員在駕車過程中的各項生理指標，包括腦電波，心電圖，肌電圖，體液分泌情況等各種生理反應。

基于交通工具行為的檢測方法(A.Williamson,A.Feyer,R.Friswell.The?impact?of?work?practices?on?fatigue?in?long?distance?truck?drivers?Accident?Analysis?and?Prevention,1996,28(6):709–719)是當車輛偏離原來的行駛路線時，系統則會捕獲到該信息并發出報警信號，主要應用在高速公路上車輛的紅外監測。

基于計算機視覺的檢測方法(眼部識別的駕駛員疲勞檢測方法研究[D].大連：大連海事大學，2013)是通過分析捕捉到駕駛員的一些與疲勞相關的細微動作如垂頭打盹、閉眼或者瞇眼，目光是否注視路面，打哈欠的頻率等動作信息來判斷駕駛員的疲勞程度。

因此提高車載疲勞報警方法的實時性、準確性、可靠性，降低制作成本，以及尋找非接觸性的、信息融合的疲勞檢測方法，都將是未來疲勞駕駛的研究方向。

發明內容

本發明的目的在于提供基于車載的、視覺的、實時性、檢測速度快、準確的一種基于人臉識別的疲勞駕駛預警方法。

本發明包括以下步驟：

1)設置應用環境，采用紅外光源，在攝像頭添加濾光片，消除可見光的影響，使人眼能夠產生紅眼效應；

2)攝像頭采集紅外環境的圖像，獲取圖像幀，并對圖像進行差分處理，得到的差分圖像能夠凸顯出具有紅眼效應的瞳孔部分；然后將差分后的圖像進行圖像增強操作，改善圖像的視覺效果，突出感興趣的區域，即眼部區域瞳孔部分；

3)對增強后的圖像進行自適應閾值，將圖像二值化，用來自適應凸顯瞳孔與背景圖像的差異；

4)對經過二值化后的圖像做開運算，消除圖片仍舊存在的非感興趣區域噪點或者偏移條紋；

5)提取眼部特征，定位瞳孔，采用卡爾曼濾波，縮小下一幀眼部區域提取范圍，準確進行人眼進行動態跟蹤定位；

6)通過提取到的眼部特征，計算眼睛特征參數，由PERCLOS值的大小做出疲勞程度判決。

在步驟1)中，所述設置應用環境可采用內外紅外光圈的設計。

在步驟2)中，所述攝像頭采集紅外圖像的具體方法可為：對采集后的圖像進行差分運算，通過人眼對紅外光源產生的紅眼效應，將前后相鄰的亮暗瞳孔的兩幅圖像進行差分，得到的差分圖像除去背景干擾，突出了像素值差異較大的部分，即瞳孔區域。

所述差分圖像除去背景干擾的具體方法可為：對圖像做濾波處理，用于濾除在圖像采集或傳輸轉換過程中產生的噪聲，消除對人眼特征提取和目標分割的不利影響。

在步驟3)中，所述對增強后的圖像進行自適應閾值，是采用大津法根據差分圖像來自動選擇合適的閾值進行分割，使圖像的二值化具有自適應性，對環境的適應性增強。

在步驟4)中，所述對經過二值化后的圖像做開運算，是對二值圖像先腐蝕后膨脹的過程，開運算可以用來消除小物體，斷開某些狹窄連接像素，同時能夠平滑感興趣的瞳孔區域的邊界卻不明顯改變其面積影響計算。