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基于计算机视觉的驾驶员疲劳/瞌睡检测方法的研究
| 论文题名： | 基于计算机视觉的驾驶员疲劳/瞌睡检测方法的研究 |
| 关键词： | 驾驶疲劳检测;肤色滤波;累计直方图;可变形模板匹配;能量函数;卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 驾驶疲劳/瞌睡是指由于司机长时间驾驶或睡眠不足引发的瞌睡和困倦(区别于肌肉疲劳)。许多国家都有数据表明驾驶疲劳/瞌睡(driverfatigue/drowsiness)是引发恶性交通事故的重要原因之一，可以和酒后驾驶相提并论。据我国交通部报道，由于驾驶疲劳造成的交通事故无论是绝对数字还是所占比例都是最高的。驾驶疲劳/瞌睡的危害之大迫切需要对其采取一定的措施。由于交通事故并不是在一产生驾驶疲劳时就发生，所以如果能找到一种方法，在驾驶中实时检测驾驶员的机能状态，在他刚刚出现疲倦迹象时就发出报警，或强行减速甚至强制停车休息，那么就能有效提高安全系数。所以对于驾驶疲劳的研究成为国际上关注的热点，本课题的提出有重要的科学意义和广泛的应用前景。 当前国际上研究瞌睡/疲劳驾驶检测的机构和正在开发的瞌睡检测系统也有不少，一些简单的监测装置甚至已经出现在市场上，但是距离实际需要还差很多，更为严密的方法现在都处于研究阶段。 本文深入研究了国内外驾驶疲劳/瞌睡检测方法的原理，并对现有检测方法进行了分析和对比，详细分析当前检测方法中的技术关键和难点，提出了一种基于视觉的快速有效的驾驶员疲劳检测方法，利用安装在仪表盘上的摄像机拍摄驾驶员的脸部，并提取驾驶员的眼睛状态特征，以眼睛状态特征为依据，判断驾驶员是否有疲劳发生。本文分别在两种光照条件下进行了方法的设计： 1)自然光照条件。自然光照条件下的驾驶疲劳检测系统对司机无任何干扰，方式友好、设备简单，有重要的研究价值。在本文的方法中，首先利用肤色特征对人脸进行了定位，并设计了一种新的方法——累计直方图阈值法将脸部图像二值化后，就可以把五官从人脸肤色中完整的分离出来，降低了对光照的敏感性。然后利用最大连通域搜索算法提取睁眼程度，避免了左右眼的分割，提高了计算速度。最后分别计算眨眼持续时间和PERCLOS两个参数来判断疲劳/瞌睡。 2)红外光照条件。由于红外线摄像系统有全天候的优势，能够满足夜间行车的需要，而且目前在医学上基本认为红外线对人体无危害，所以研究价值也很大。本文利用人眼在特定波长红外线的成像特征，提出了新的眼睛定位跟踪算法，设计了新的瞳孔位置跟踪成像系统，提高了眼睛跟踪的准确度和速度。能够在各种气候条件下使用。并设计了眼睛能量函数，利用可变形模板匹配的方法提取眼睑边缘、虹膜边缘以及瞳孔中心等参数，以此来进行眼睛特征参数的提取。利用卡尔曼滤波进行眼睛的跟踪。最后通过眨眼持续时间判断疲劳的发生。 |
| 作者： | 王磊 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 吴晓娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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