【技术实现步骤摘要】
一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统
本专利技术属于机动车驾驶
，涉及一种汽车驾驶员识别系统，具体来说是一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统。
技术介绍
随着生活水平的提高，汽车逐渐成为人们生活中的重要工具，在带来巨大便利的同时，由于交通事故的发生也造成了惨痛的代价，这其中与驾驶员有关的交通事故更是占绝大多数。在现代社会中的快节奏影响，因驾驶员开车过程中情绪不稳引发的交通事故更是层出不穷。因此需要研究驾驶员的情绪状态，在发现驾驶员情绪波动时对驾驶员加以提醒和警示以降低交通事故发生的可能性。驾驶员无论是高兴还是愤怒、伤心都会影响交通安全，所以识别驾驶员的不同情绪状态在驾驶员驾驶车辆的过程中具有重要意义。目前驾驶员的情绪状态没有被引起足够的重视，在我国交通现状和形势下研究驾驶员情绪对驾驶安全的影响有着良好的应用前景，而驾驶员本人在驾驶车辆的过程中往往忽视自己情绪的变化。因此，通过识别驾驶员的面部表情，提醒和警示驾驶员注意情绪波动对减少交通事故的发生具有较大意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，来解决驾驶员在驾驶过程中因为情绪状态不佳导致交通事故的发生。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，包括驾驶员图像采集模块(1)、距离感知模块、自动对正模块(2)、驾驶员面部识别模块、警示模块；所述驾驶员图像采集模块(1)包括摄像头(11)、夹具(13)和移动平台(15)，用于在实...
【技术保护点】
1.一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，包括驾驶员图像采集模块(1)、距离感知模块、自动对正模块(2)、驾驶员面部识别模块、警示模块；/n所述驾驶员图像采集模块(1)包括摄像头(11)、夹具(13)和移动平台(15)，用于在实验室和实车环境下的驾驶员面部图像采集，摄像头(11)固定在夹具(13)上，夹具(13)与移动平台(15)连接，可安装在车辆驾驶员和实验室操作台上；跟据车型的不同和实验室驾驶模拟器的空间大小确定驾驶员图像采集模块的安装位置，保证在不同环境下均可以正常工作；/n所述距离感知模块根据驾驶员图像采集模块采集的驾驶员面部表情，采用改进后的积分投影算法定位出驾驶员眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵的位置，从而确定摄像头与驾驶员面部中心的距离与角度；/n所述自动对正模块(2)包括Y轴水平移动机构(21)、Y轴旋转机构(22)、Z轴旋转机构(23)；Y轴水平移动机构(21)、Y轴旋转机构(22)、Z轴旋转机构(23)均由步进电机(2x1，x＝1,2,3)和减速机构构成；自动对正模块(2)根据距离感知模块计算出的驾驶员图像采集模块(1)与驾驶员面部中心的距离与角度，在三个自由度...
【技术特征摘要】
1.一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，包括驾驶员图像采集模块(1)、距离感知模块、自动对正模块(2)、驾驶员面部识别模块、警示模块；
所述驾驶员图像采集模块(1)包括摄像头(11)、夹具(13)和移动平台(15)，用于在实验室和实车环境下的驾驶员面部图像采集，摄像头(11)固定在夹具(13)上，夹具(13)与移动平台(15)连接，可安装在车辆驾驶员和实验室操作台上；跟据车型的不同和实验室驾驶模拟器的空间大小确定驾驶员图像采集模块的安装位置，保证在不同环境下均可以正常工作；
所述距离感知模块根据驾驶员图像采集模块采集的驾驶员面部表情，采用改进后的积分投影算法定位出驾驶员眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵的位置，从而确定摄像头与驾驶员面部中心的距离与角度；
所述自动对正模块(2)包括Y轴水平移动机构(21)、Y轴旋转机构(22)、Z轴旋转机构(23)；Y轴水平移动机构(21)、Y轴旋转机构(22)、Z轴旋转机构(23)均由步进电机(2x1，x＝1,2,3)和减速机构构成；自动对正模块(2)根据距离感知模块计算出的驾驶员图像采集模块(1)与驾驶员面部中心的距离与角度，在三个自由度上控制步进电机(2x1)，改变驾驶员图像采集模块(1)的位置，使驾驶员的鼻子区域在摄像头中心区域，起到与驾驶员面部对正的效果，保证驾驶员图像采集模块可以准确的采集驾驶员面部信息；
所述驾驶员面部识别模块用于处理驾驶员的面部图像，采用K近邻法的算法将驾驶员的面部特征分类，识别出驾驶员的面部表情，并将驾驶员正常操控车辆时的表情定义为正常；驾驶员面部识别模块实时识别出驾驶员的面部表情，并根据驾驶员面部表情显露出表情的清晰程度不同，将驾驶员的面部表情分成轻度表情和明显表情；
所述警示模块在驾驶员面部识别模块识别出驾驶员面部的表情时，根据驾驶员的面部表情的类型和表情的清晰程度不同，分成不同的模式分别对驾驶员做出相应的提醒与警示，采用多种应对措施提醒驾驶员行车安全。
2.根据权利要求1所述的一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，所述驾驶员图像采集模块的摄像头(11)采用单目广角摄像头，在摄像头(11)与夹具(13)之间设有转向销轴(12)；转向销轴(12)与Y轴旋转机构通过与Y轴旋转锥齿轮(215)啮合，具体由Y轴旋转步进电机(211)通过Y轴减速齿轮(212、213、214)、Y轴旋转锥齿轮(215)调整Y轴转角；Z轴旋转机构与夹具(13)由Z轴旋转锥齿轮啮合齿轮(225)连接，具体由Z轴旋转步进电机(221)通过Z轴减速机构(222、223、224)、Z轴旋转锥齿轮(225)调整夹具的Z轴转角；夹具(13)由水平轴承(14)连接移动平台(15)；移动平台可直接放置在实验室驾驶模拟器实验台上，也可以在底部加装吸盘，由吸盘将驾驶员图像采集模块固定在实车的挡风玻璃上，并对准驾驶室；Y轴水平移动机构通过Y轴水平移动斜齿圆柱齿轮(235)与移动平台(15)连接，具体由Y轴水平移动步进电机(231)通过Y轴水平移动减速机构(232、233、234)、Y轴水平移动斜齿圆柱齿轮(235)调整移动平台的Y轴水平位置。
3.根据权利要求1所述的一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，所述驾驶员图像采集模块具有三个自由度，其中摄像头具有Y轴一个方向的旋转自由度，夹具在移动平台上具有Y轴方向横向平移和Z轴方向的旋转自由度；自动对正模块的三个步进电机和减速机构分别对应控制驾驶员图像采集模块的一个自由度，并且每个方向的自由度可以单独调整，相互独立；
三个自由度的调整阈值可根据实验室驾驶实验台空间大小和不同车辆的空间大小来确定，并且安装的位置也会导致三个自由度行程加大，故三个自由度的调整阈值的计算方法如下：
T＝b+D
其中：T为各个自由度的调整阈值，b为各个自由度的基础行程，D为各个自由度的修正偏差；
Y轴的旋转自由度的基础行程为80°，Z轴的旋转自由度行程上限为0°，Y轴水平移动自由度行程上限为100mm；
D＝λ×δ+d×μ
δ为驾驶员图像采集模块中心与理论安装中心位置的距离，λ为安装位置偏差系数；d车辆的宽度或实验室驾驶员平台宽度，μ为空间大小系数，空间越大μ越大。
4.根据权利要求1所述的一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，所述自动对正模块(2)的减速机构包括太阳轮(2x2，x＝1，2，3)、四个行星齿轮(2x3)、行星架(2x4)，太阳轮(2x2)通过花键与步进电机(2x1)连接，行星架(2x4)连接四个行星齿轮(2x3)，行星架通过花键连接锥齿轮或者斜齿轮(2x5)；
动力从太阳轮(2x2)输入，通过四个行星齿轮(2x3)传递给行星架(2x4)，再传递给锥齿轮或者斜齿轮(2x5)输出。
5.根据权利要求1所述的一种驾驶员面部表情的自动定位和识别系统，其特征在于，所述距离感知模块识别驾驶员面部图像，通过驾驶员面部的几何特征来定位角度与位置，具体是依靠驾驶员的眼睛与嘴巴形成的倒三角特征计算确定驾驶员眼睛与鼻子的位置；然后通过空间坐标的变换确定驾驶员与摄像头的角度和位置信息；
经过自动对正模块三个自由度的调整使摄像头正对着驾驶员的鼻子以保证驾驶员面部在图像正中央范围内；距离感知模块确定驾驶员鼻子在摄像头拍摄图像中的位置坐标，记录3次的坐标位置(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)，根据三点坐...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏宇，蒋权，沐潼，曹非凡，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。