一种疲劳驾驶检测装置及检测方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车安全驾驶
，属于图像处理、模式识别、神经网络等
，特别是一种疲劳驾驶检测系统。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，交通运输业发展的同时汽车的数量也是越来越来多，由疲劳驾驶导致的交通事故呈现越来越多发的趋势。针对这一现象，产生了各种各样的疲劳驾驶检测技术，主要分为接触式检测和非接触式检测。接触式检测一般是测量驾驶员的心电图、脑电图等，这种测量方式不仅会妨碍驾驶员的驾驶操作，而且成本高。当驾驶员疲劳时，会表现出低头、闭眼频率增加等生理特征，非接触式检测技术就是通过监控装置检测驾驶员的这些生理特征。非接触式疲劳驾驶检测技术具有成本低、精确度高的特点，因此，被广泛采用于目前的疲劳驾驶检测装置。当前现有的非接触式基于驾驶员生理特征的疲劳检测装置，大多通过图像处理技术，定位人脸，再在人脸的范围内分析眼睛的状态，判断是否疲劳。中国专利技术专利CN101593425A和CN201681470U均公布了一种疲劳驾驶检测方法，且均是通过单一的检测人眼的状态来判断人的疲劳状态，这种单一的检测方式虽然能够在疲劳检测上有一定的准确性，但容易受光照、是否戴眼镜等因素的影响导致误测。其中专利技术专利CN101593425A所采用的最大类间方差法，容易受到眼睫毛人影响，不利于虹膜分割。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种疲劳驾驶检测装置及检测方法，通过对人脸状态和人眼状态的综合判断结果，对驾驶员的疲劳状态进行最终的判定，能够实现不同的报警相应方式，且本专利技术中眼部区域图像二值化处理所用的自适应方法能够更好地分割出虹膜区域。实现本专利技术目的的技术解决...
【技术保护点】
一种疲劳驾驶检测装置，包括用于存放嵌入式系统的SD卡、用于采集驾驶员正面图像的USB摄像头、用于设备供电的数据线、用于提示驾驶员的报警装置、用于处理器散热的散热风扇；其特征在于，还包括：用于图像处理及疲劳判定的ARM处理器设备和进行不同报警方式的报警装置；所述报警装置包含可根据综合判断驾驶员疲劳状态的不同结果，进行不同报警方式报警的喇叭报警装置和LED灯报警装置；所述ARM处理器设备包括人脸定位模块、人眼状态识别模块、疲劳判定模块；人脸定位模块接收图片信息后，用Adaboost算法定位人脸并通过坐标差值识别脸部状态；人眼状态识别模块获取人脸定位模块中的人脸区域图像，用Adaboost算法定位人眼区域，通过利用眼部自适应二值化处理图像的积分投影识别人眼状态；疲劳判定模块根据人脸状态与人眼状态进行疲劳判定，然后将判断结果转换为电信号，通过I/O接口输送给报警装置；所述人脸定位模块，人眼状态识别模块，疲劳判定模块具体如下：人脸定位模块：用训练好的人脸特征分类器定位人脸区域，并计算人脸中心点位置与图像中心点在纵向的偏离值，根据偏离幅度及设定的时间内人脸中心点的波动频率来判断驾驶员是否处于疲劳状...
【技术特征摘要】
1.一种疲劳驾驶检测装置，包括用于存放嵌入式系统的SD卡、用于采集驾驶员正面图像的USB摄像头、用于设备供电的数据线、用于提示驾驶员的报警装置、用于处理器散热的散热风扇；其特征在于，还包括：用于图像处理及疲劳判定的ARM处理器设备和进行不同报警方式的报警装置；所述报警装置包含可根据综合判断驾驶员疲劳状态的不同结果，进行不同报警方式报警的喇叭报警装置和LED灯报警装置；所述ARM处理器设备包括人脸定位模块、人眼状态识别模块、疲劳判定模块；人脸定位模块接收图片信息后，用Adaboost算法定位人脸并通过坐标差值识别脸部状态；人眼状态识别模块获取人脸定位模块中的人脸区域图像，用Adaboost算法定位人眼区域，通过利用眼部自适应二值化处理图像的积分投影识别人眼状态；疲劳判定模块根据人脸状态与人眼状态进行疲劳判定，然后将判断结果转换为电信号，通过I/O接口输送给报警装置；所述人脸定位模块，人眼状态识别模块，疲劳判定模块具体如下：人脸定位模块：用训练好的人脸特征分类器定位人脸区域，并计算人脸中心点位置与图像中心点在纵向的偏离值，根据偏离幅度及设定的时间内人脸中心点的波动频率来判断驾驶员是否处于疲劳状态；人眼状态识别模块：定位人脸区域后，根据人的五官分布比例，将人脸上部3/5部分作为感兴趣的区域，用训练好的人眼分类器定位人眼区域；对驾驶员的眼部进行特征提取，分别计算眼部区域二值化处理的图像的垂直和水平积分投影的最大值与积分区域的宽度比值，结合两个比值，综合判定出人眼的当前的状态，即人眼闭合情况，并通过设定的判定准则来进行驾驶者当前的精神状态是否疲劳；疲劳判定模块：根据人脸状态和人眼状态的判断结果，对驾驶员的精神状态进行最终的判定。2.如权利要求1所述的一种疲劳驾驶检测装置，其特征在于，所述ARM处理器设备包括：电源转换电路，USB接口电路，晶振电路、使能信号电路，SD卡读取电路；电源转换电路部分，首先USB供电电路实现供电接口转换，通过NXP型的三极管获得5V电压，中间串接一个自恢复保险丝，然后USB供电电路的输出连接稳压电路，稳压电路通过稳圧芯片转换为三种不同的稳定电压；ARM芯片的作用包含图像处理和疲劳判定；USB接口电路与LAN9512芯片相连，进行数据传输，接收USB摄像头的视频信息传入，经过视频解码器将信息传入到ARM芯片处理器中；晶振电路通过晶体振荡器产生时钟信号，为处理器提供时序；使能信号电路通过5V输入电压和场效应晶体管产生两种信号，用于提供SDRAM的使能信号及ARM芯片所需的RUN信号，SDRAM为系统提供运行空间，同时存储最近采集的3-5分钟的压缩图像信息；LED状态指示灯用于设备状态显示；SD卡读取电路将SD卡中的Linux系统读入到设备中，使设备具有运行环境，并实现数据的读入与存储；HDMI是屏幕显示预留接口；I/O接口提供报警装置的触发信号；USB摄像头通过转换电路及装置将视频流信息转换成数字信息，ARM芯片作为主处理单元，启动人脸定位模块，进行人脸定位及状态分析，处理后的图像信息临时存储于SDRAM中，人眼识别模块从SDRAM中获取人脸识别模块处理后的图像信息，进行人眼状态识别，然后疲劳判定模块根据人脸定位模块和人眼状态识别模块的状态结果进行疲劳判定，最终将判定结果转换成电信号从I/O接口传送给报警装置。3.如权利要求1所述的一种疲劳驾驶检测装置，其特征在于，所述人脸定位模块通过下述步骤实现评判驾驶员是否处于疲劳状态：3.1利用Adaboost算法检测出驾驶员的脸部位置，获取人脸区域的中心点位置(Hx,Hy)与初始采集到的图像中心点位置(Ix,Iy)在纵向的偏离值Diff；3.2获取人脸区域的中心点位置后，计算人脸中心点的纵坐标Hy与图像的纵坐标Iy的差值Diff＝|Hy-Iy|；3.3统计单位周期内差值Diff大于设定阈值T1的图像数量n和图像总帧数N；3.4计算图像数量n与图像总帧数N的比值，将比值与设定阈值T进行比较，若比值大干阈值T，则判定驾驶员处于疲劳状态。4.如权利要求1所述的一种疲劳驾驶检测装置，其特征在于，所述人眼状态识别模块通过下述步骤实现评判驾驶员是否处于疲劳状态：4.1利用Adaboost算法检测驾驶员的眼部存在位置，在人脸区域通过人眼特征分类器定位人眼；4.2对眼部区域图像进行高斯滤波、去除噪声，采用自适应的二值化处理；4.3计算眼部二值化处理后的图像img的积分投影，计算垂直积分投影的最大值与积分宽度的比值rate1和水平积分投影的最大值与积分宽度的比值rate2；其中，垂直积分投影的计算采用的公式：水平积分投影的计算采用的公式：分别找出垂直积分投影和水平积分投影的最大值Vmax、Hmax，分别计算出垂直积分投影和水平积分投影的区域宽度Vwidth、Hwidth，然后计算：rate1＝Vmax/Vwidth；rate2＝Hmax/Hwidth；其中，Sv(x)是二值化处理后的图像img的单位宽度所对应的像素值之和，Sh(x)是二值化处理的图像img的单位高度所对应的像素值之和，Y1＝1，Y2等于眼部区域图像的高度，X1＝1，X2等于眼部区域图像的宽度，I(x，y)表示眼部区域二值化处理图像中(x、y)对应的像素值，(x，y)为二值化处理图像坐标值，rate1、rate2分别表示积分投影高度与宽度的比例关系；4.4结合rate1和rate2，计算判断驾驶员是否处于疲劳状态；将rate的值与设定阈值T2比较，判定人眼的张开闭合状态，即若rate的值大于T2，表示人眼的闭合程度达到80％时，视作当前已经完全闭眼；其中rate表示垂直与水平积分投影高宽比例关系综合值，是rate1和rate2的权重系数；4.5使用PERCLOS的P80方法进行疲劳判定，通过统计设定的单位周期内，眼睛闭合时间占总体时间的百分比，若比例超过了预先设定的阈值T，即视作当前驾驶者已经处于了疲劳驾驶；计算PERCLOS的值f：在单位时间内，统计眼睛闭合的图像帧数和图像总帧数，所述PERCLOS的值f等同于：f为眼睛闭合时间占设定时间段的百分率；本发明中，若f的值大...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹兵，李鹏，王许生，
申请(专利权)人：南京理工大学，深圳市鸿昌达电能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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