[發明專利]基于微表情的駕駛員疲勞駕駛狀態檢測方法

有效

• 申請號: 201810022165.7
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108053615B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 楊立才;王悅;邊軍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G08B21/06
• 分類號: G08B21/06;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了基于微表情的駕駛員疲勞駕駛狀態檢測方法，其內容包括：利用車內高速紅外攝像頭采集駕駛員的駕駛狀態視頻，從中得到駕駛員的面部圖像信息；對得到的圖像信息進行預處理和特征提取，檢測駕駛員在駕駛過程中出現的微表情；將采集到的駕駛員的微表情進行識別，基于微表情對駕駛員的駕駛疲勞狀態進行監測，預警駕駛員的疲勞狀態或是否有駕駛疲勞的傾向；實現駕駛疲勞的預警識別，避免駕駛員因深度疲勞駕駛導致的反應變慢、反應時間增長，甚至出現短暫睡眠狀態失去對車輛的控制而引發道路交通事故。

技術領域

本發明屬于駕駛安全防護領域，特別是涉及一種基于微表情的駕駛員疲勞駕駛狀態檢測方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷進步，人民生活水平日益提高，交通需求日益提升，在路機動車數量逐年增多。隨之而來的，是我國道路交通安全問題的日益凸顯，交通事故時有發生，給社會公共安全埋下了隱患。近年來我國惡性道路交通事故數量呈上升趨勢，嚴重威脅到人民群眾的生命財產安全。在眾多交通事故中，因駕駛員疲勞駕駛造成的交通事故占總數的20％，而在特大交通事故中因疲勞駕駛導致的比例高達40％，疲勞駕駛的危害可見一斑。在疲勞狀態下，駕駛員對突發路況的反應變慢，反應時間變長，容易出現過度反應和錯誤反應，在疲勞嚴重時駕駛員可能出現短暫睡眠狀態，喪失對車輛的控制。在長時間駕車、深夜駕車和在休息不充分的情況下駕車極易出現駕駛疲勞。

現有的疲勞駕駛狀態檢測方法主要分為三大類，即基于操縱行為與車輛行駛參數的檢測方法、基于生理參數的檢測方法和基于面部圖像的檢測方法。基于操縱行為與車輛行駛參數的檢測方法常見的是檢測方向盤轉動角度、車輛行駛軌跡和手握方向盤的壓力等，這類方法對駕駛員的操作影響小，檢測更加直接，但是缺乏具體的閾值標準進行疲勞判斷；基于生理參數的檢測方法以檢測駕駛員的心電、脈搏和腦電信號為主，識別更為準確，但傳感器在一定程度上會影響駕駛員的操作，采集較為困難；基于面部圖像的檢測方法則是通過高速攝像頭獲取駕駛員的面部信息進行疲勞狀態的檢測，不需要接觸駕駛員的身體，減少了對駕駛操作的影響，更容易被駕駛員接受并具有較高的檢測準確度。

人的臉部可以傳遞信息，人們通過分析臉部的基本結構和肌肉特性確定了一個個的微表情。微表情是一種持續1/25s到1/3s的快速的面部表情。微表情往往混合在正常的表情序列中，一閃而過，不易被察覺。另外，除了短暫的表情外，微表情在應用上也指代那些被抑制的表情。由于自身潛在理性的抑制，微表情一般表現的不明顯或較為短暫，如圖2所示的正常表情序列中出現的表示厭惡的微表情。微表情在測謊和抑郁癥等心理研究領域已有成功應用，但在疲勞駕駛狀態檢測方面國內外尚無文獻或專利報道。

疲勞是一種漸變的狀態，疲勞程度也是由淺入深。駕駛員在長時間駕駛車輛的過程中容易產生疲勞，但在理性和潛意識的共同作用下疲勞狀態會被一定程度的壓制。在淺度疲勞狀態下，面部微表情可以預示疲勞狀態的出現，其特征包括眼睛張合度減小、眼瞼下垂、瞳孔放大無神、兩外側眉角下垂、嘴角下垂且略有向內收縮等特征，淺度疲勞狀態下的這些微表情會很快消失，從而回歸到正常狀態。只有當疲勞積累到一定程度從而進入深度疲勞狀態時，駕駛員面部才會出現明顯的疲勞特征。深度疲勞時，駕駛員對車輛的控制程度減弱、對突發狀況的反應變慢、反應時間增長，甚至會出現短暫的睡眠狀態，失去對車輛的控制。現有的疲勞駕駛狀態檢測方法大多是檢測這類明顯特征或短暫睡眠狀態，然后再對駕駛員進行提醒。這種提醒是被動的事后預警。實際上，在人體進入深度疲勞狀態前，其微表情可以預示疲勞狀態的出現，利用微表情及圖像處理等現代科學技術探究駕駛員出現深度駕駛疲勞前，即在疲勞程度尚淺時進行的疲勞駕駛狀態檢測技術與方法，并基于此研發駕駛員駕駛疲勞狀態監測與預警裝置，實現駕駛疲勞狀態的預警識別，可以有效減少因疲勞駕駛導致的交通事故，具有重要的社會意義和應用價值。

發明內容

本發明所要解決的問題在于，提供一種基于微表情的駕駛員疲勞駕駛狀態檢測方法，基于微表情分析和圖像處理等技術預警駕駛員的疲勞狀態，減少疲勞駕駛的出現，避免交通事故的發生。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：