一种基于红外检测技术的驾驶员疲劳检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种驾驶员疲劳检测系统，属检测设备技术领域。驾驶员疲劳检测系统，包括有CCD摄像头，通过视频输入解码器连接到数字信号处理器DSP，对检测图像进行模式识别和处理；CCD摄像头红外光源由两组红外二极管组成，平均分布在同平面同轴心的一个圆环上，两者之间自由切换；两组红外二极管分别发射850nm波长、950nm波长的红外光。创新点：在判断人眼面积的基础上又加入了对嘴型的判断，降低了漏判或者错判的概率。将奇偶两帧图像进行差分的方法，精确地检测眼睛、嘴型的位置和特征，实现对驾驶员疲劳程度的精准检测。采用Kalman滤波器和Mean-shift算法，对眼睛和嘴型的位置和特征实现连续检测，并采用短时跟踪策略，对眼睛和嘴型位置进行跟踪，并实现预测功能。

【技术实现步骤摘要】
-种基于红外检测技术的驾驶员疲劳检测系统
本专利技术涉及一种驾驶员疲劳检测系统，属于检测设备
。
技术介绍
目前驾驶员疲劳检测研究方法可W分成两大类： a)从驾驶员自身特征出发，通过某种设备获取驾驶员的生理参数特征或者视觉特 征，利用驾驶员在正常状态和疲劳状态的特征模式不同，采用相应的模式识别技术分类进 行判别，从而检测到是否有疲劳产生； b)根据车辆的行为表现间接判断驾驶员是否产生疲劳。在该类技术中，通过传感 器获取车辆在行驶过程中的各种参数，根据车辆行驶过程中的异常情况，如车辆是否超过 道路标志线、速度是否超速、车辆之间的距离是否太近等，判断驾驶员是否有疲劳产生。 [000引 目前疲劳检测系统比较多，效果比较好的有W下几种： a)澳大利亚国际大学开发的DAS，目前已经在商业上获得使用。使用安装在汽车 仪表板上的人眼跟踪系统监控司机，能监控驾驶员表现，利用方向盘的握力反馈，同时将路 面跟踪偏差反馈给驾驶员。路面跟踪设备目的是检测车辆突然擦过路面标志或者道路边缘 等违规行为，该系统在检测到异常时给出警告，并有方向盘的制动功能。同时采用的座椅振 动报警与道路侧面偏离的程度有关，W鼓励他们纠正航线偏离。 b)欧盟于2004年完成AWAKE工程。采用的特征状态包括眼捡运动、握力改变及路 面跟踪，并使用刹车和方向盘位置等制动行为，把该些方法结合起来抵制交通风险。 C)Carnegie Mellon大学开发的Copilot监控系统。通过化relose测量眼捡运 动，监控系统小且好用，提供一种有效的研究工具。 d) Seeing machine研究组开发的化eeLAB III系统监控驾驶员行为，能检测疲劳与 精力分散等情况。用一对视频相机获得视频图像，从左到右匹配得出每个特征的H维位置。 采用最小二乘优化法定位头部H维位置，FaceLAB软件并行处理眼睛凝视数据，定位虹膜中 也，根据眼睛凝视向量确定眼睛凝视方向，计算眼睛张开W及眨眼频率，监控眼捡。化ceLAB 在模拟驾驶中被证明非常有效，且在低光线、头部大范围运动W及视觉方向跟踪上有很好 的效果，即使司机带太阳镜也能检测出。可W看出，系统利用各种视觉特征W及车辆的行为 表现等综合特征去检测是否有疲劳产生，同时有的还采用某些报警方式提醒驾驶员注意行 车安全。目前在国内对该方面涉及比较少，只有少量的研究成果。 存在的问题及发展趋势 由于驾驶员个体差异W及光线、路面等驾驶环境差异大，目前的疲劳检测算法基 本都是基于模拟驾驶环境，下一步要向真实驾驶环境上发展，使疲劳检测技术广泛应用到 商业领域，减少疲劳驾驶而造成的交通事故。不论是从驾驶员自身特征还是从车辆行为方 面看，可W直接获得的特征类型有限，而且直接提取的表面特征数据多且有兀余。因此一 方面要对疲劳特征进行挖掘，用先进的信号处理方法提取最能表征疲劳的特征参数，另一 方面要采用信号融合处理方法，将多个疲劳特征参数结合起来去对驾驶员疲劳状况进行检 巧||，克服空间、光照等影响，提高检测算法的实时性、准确度。驾驶员疲劳检测系统应该具有 疲劳决策功能。由于不同人有不同的疲劳表现特征，疲劳检测系统应该具有智能，有自学 习、推理功能。在驾车初期，系统根据获取驾驶员的相关数据对系统进行训练，能得出驾驶 员的疲劳特征选择最适合他的检测方法，能适应每个驾驶员。 目前公用疲劳驾驶数据集比较缺乏，检测系统性能评价方法不统一，难W对各种 疲劳检测技术的性能进行定量比较。为了定量、客观地比较各种检测技术，推动疲劳检测方 法的发展，需要加强对疲劳驾驶视频图像数据库的建设，统一系统评测方法和规范。 目前国内外疲劳检测设备主要集中在对驾驶员眼部的检测，没有实现对嘴型的判 断，因此容易出现漏判和错判的情况；另外，目前国内外疲劳驾驶设备只能实时检测眼睛位 置和眼睛特征，不能实现对眼睛位置和眼睛特征的预测功能，因此对驾驶员的疲劳状态没 有实现预测功能；目前国内外疲劳检测设备采取奇偶两峽图像像素对比的方法检测眼睛位 置和特征，检测速度慢，且检测精度低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述已有技术存在的不足，提供一种基于红外检测技术的 驾驶员疲劳检测系统。 本系统通过对各种疲劳检测方法进行比较分析，提出了一套综合驾驶员眼睛疲劳 特征、头部姿态、脸部表情特征、驾驶员注视方向等信息的驾驶员疲劳检测系统设计方案。 基于人眼对两种波长（850nm/950nm)红外光线的反射率具有明显差异的特点，系统采用红 外光源采集图像，采取将奇偶两峽图像进行差分的方法，精确地检测眼睛。利用Kalman滤 波器和Mean-shift算法采取采用连续检测、短时跟踪策略，对眼睛位置进行跟踪、预测，分 析眼睛的信息来计算眼睛特征、头部姿态、W及嘴己状态所能表现的脸部表情特征，通过对 该些特征设定浅度疲劳、中度疲劳W及过度疲劳判据并给出不同级别的报警，实现疲劳检 测的功能。 本专利技术的一种基于红外检测技术的驾驶员疲劳检测系统，包括有基于红外检测技 术的CCD摄像头，CCD摄像头把红外检测图像通过视频输入解码器连接到数字信号处理器 DSP，对检测图像进行模式识别和处理，数字信号处理器连接有报警器，通过判断驾驶员眼 睛的开闭来判断驾驶员是否疲劳，并且进一步可W通过判断眼睛和嘴己的特征值W及位置 值是否达到设定数值，系统通过报警器发生报警声音提醒驾驶员注意休息和行驶安全。 上述基于红外检测技术的CCD摄像头，红外光源由两组内外环红外二极管组成， 平均分布在同平面同轴也的一个圆环上，两者之间自由切换，使摄像机的视野受限范围减 小； 所述两组红外二极管分别发射850nm波长、950nm波长的红外光，实现红外检测技 术对眼睛的检测。 (1)红外检测技术对眼睛检测的原理 人眼对不同波长的红外光反射量程度不同，在850皿波长时，视网膜能够反射90% 的入射光，在950nm时，视网膜只能反射40%的入射光，而在880 +SOnm范围内，人脸的其他 部分对于红外的反射程度却基本一致。850nm波长红外和950nm红外分别照射人脸得到的 图像进行差分计算，可W精确的检测到眼睛。安装在透镜表面的发光二极管环的最佳尺寸 只能是个经验值。如果外面的一圈二极管打开就会产生暗瞳效应，里面的一圈二极管打开 就会产生亮瞳效应。 (2)眼睛的定位分析及追踪算法 [00过 a)眼睛的检测 基于上述的红外检测原理来完成眼睛的检测，红外光照射人脸后，利用CCD摄像 头采集人脸视频图像。采集到两个波长的反射图像差分计算，即可检测到眼睛。由于噪声 的影响，差分得到的图像需要进行预处理，首先进行直方图均值化处理，对图像中像素个数 多的灰度级进行展宽，对像素个数少的灰度级进行缩减，把原始图像的直方图变换成均匀 分布的形式，然后转化为二值图像。 b)眼睛追踪算法 [00巧]将Mean-Shift算法和Kalman滤波器两者结合起来，采用连续检测、短时跟踪策 略，即Kalman滤波器检测到人眼时，直接采用其检测到的结果，同时记录下当前图像和人 眼位置；如果检测不到，就用最后一次记录的图像和人眼位置对Me本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外检测技术的驾驶员疲劳检测系统，其特征在于包括有基于红外检测技术的CCD摄像头（1），CCD摄像头把红外检测图像通过视频输入解码器（4）连接到对检测图像进行模式识别和处理的数字信号处理器（5），数字信号处理器（5）连接有报警器（6）；所述基于红外检测技术的CCD摄像头，红外光源由第一组内环红外二极管（2）与第二组外环红外二极管（3）组成，平均分布在同平面同轴心的一个圆环上。

【技术特征摘要】
2013.12.24 CN 201310721820.51. 一种基于红外检测技术的驾驶员疲劳检测系统，其特征在于包括有基于红外检测技 术的(XD摄像头（1)，C⑶摄像头把红外检测图像通过视频输入解码器（4)连接到对检测图 像进行模式识别和处理的数字信号处理器（5)，数字信号处理器（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿海燕，杨先明，
申请(专利权)人：烟台通用照明有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37