一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)及檢測方法，系統(tǒng)，包括有DSP主控板、視頻采集電路板、CCD攝像頭，首先DSP控制CCD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，DSP主控板接收到采集的原始圖像后，啟動疲勞檢測算法，并根據(jù)膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質(zhì)進行光照強弱的判斷，由DSP主控板自適應(yīng)地選擇相應(yīng)的處理措施完成人眼區(qū)域的定位后，再精確定位眼睛位置,最后利用上下眼瞼的相對距離計算PERCLOS值來判斷駕駛員是否疲勞。本發(fā)明可有效地在惡劣光照條件下進行疲勞駕駛檢測。
【專利說明】一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疲勞駕駛檢測系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)交通部報道，我國由于疲勞駕駛造成的交通事故無論是絕對數(shù)字還是所占的比例都是世界上最高的。從我國歷年交通事故的大量案例分析中得出的結(jié)論:因駕駛員疲勞駕駛所造成的道路交通事故約占總數(shù)的10%至15%。特別是近年來，由于疲勞駕駛導(dǎo)致的特大交通事故率有不斷上升趨勢。根據(jù)新華網(wǎng)報道，疲勞駕駛已經(jīng)成為高速公路上的第
一殺手。
[0003]在當前大部分駕駛員對疲勞駕駛危害缺乏認識的情況下，僅僅依靠駕駛員的自我約束和交規(guī)規(guī)范來解決疲勞駕駛問題是很困難的，也是不現(xiàn)實的。交通管理法規(guī)主要是在交通事故發(fā)生后，針對已發(fā)生的既成事實進行評估判罰，而對于在事故發(fā)生前造成事故原因的疲勞駕駛行為本身卻缺乏相應(yīng)的處罰措施。另外，從技術(shù)成面講，交管部門也確實缺乏一種能夠?qū)︸{駛?cè)似跔顟B(tài)進行實時檢測的即時儀器。由此可見，開展疲勞駕駛相關(guān)檢測技術(shù)的研究能在很大程度上減少交通事故的發(fā)生，進而減少交通事故帶來的危害，使駕駛員和公眾的出行更安全，具有重要的社會意義和經(jīng)濟價值。
[0004]從大體上看，目前的檢測方法基本上分為主觀檢測、客觀檢測兩大類。這兩大類中，主觀的疲勞檢測方法受被檢測主體差異性的影響較大，很難成為通用客觀的疲勞檢測標準。目前科研應(yīng)用領(lǐng)域和工程應(yīng)用領(lǐng)域用的比較多的還是客觀的疲勞檢測方法，主要有以下幾種:基于駕駛員行為特征的檢測方法；基于駕駛員生理參數(shù)的檢測方法；基于交通工具行為特征的檢測方法；其中，基于駕駛員行為特征的方法，尤其是檢測眼睛狀態(tài)，由于其檢測直接、非侵入性、與駕駛員的生理參數(shù)的變化具有一致性、可接受性強等特點，是目前比較熱點的研究課題。
[0005]目前這方面主要有:1、在可變光的條件下用紅外傳感器初步確定瞳孔的位置，使用Gabor算子獲取眼睛特征并最終得到駕駛?cè)司駹顟B(tài)。該方法的優(yōu)點是Gabor算子已在硬件中得到很好的實現(xiàn)，實時性好，但由于瞳孔受光照強度的影響，致使該方法在光照強烈變換時檢測不準。2、利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對人眼狀態(tài)進行了識別。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練時，由于目標函數(shù)是非凸的，容易陷入局部極值，會對系統(tǒng)運行時的準確性帶來不利影響。
[0006]可見，目前已有的疲勞駕駛檢測方法易受復(fù)雜環(huán)境影響，尤其是易受惡劣光照影響。缺乏一種能有效地在惡劣光照條件下進行疲勞駕駛檢測的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)及檢測方法，以解決現(xiàn)有疲勞駕駛檢測易受惡劣光照影響的問題。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:[0009]一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括有DSP主控板、視頻采集電路板、CCD攝像頭，所述CCD攝像頭輸出端接入視頻采集電路板輸入端，視頻采集電路板輸出端接入DSP主控板輸入端，其中:
[0010]視頻采集電路板上集成有異步串行通信接口電路、視頻采集電路、電源電路，所述電源電路分別供電至異步串行通信接口電路、視頻采集電路，所述CCD攝像頭接入視頻采集電路輸入端，視頻采集電路輸出端通過異步串行通信接口電路與DSP主控板輸入端連接；
[0011]所述DSP主控板由DSP構(gòu)建而成，DSP上還接入有存儲器擴展電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、CPLD譯碼電路。
[0012]所述的一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲器擴展電路由FLASH、SDRAM構(gòu)建而成。
[0013]所述的一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)接口電路、URAT接口電路。
[0014]所述的一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP還通過音頻解碼電路接入有麥克風(fēng)、揚聲器。
[0015]一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測方法，其特征在于:首先DSP控制CXD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，視頻采集電路板采集原始圖像并送入DSP主控板中進行處理；DSP主控板接收到采集的原始圖像后，啟動疲勞檢測算法，疲勞檢測算法利用YCbCr色采空間中膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質(zhì)進行光照強弱的判斷，劃分為弱、中、強三種情況，由DSP主控板自適應(yīng)地選擇相應(yīng)的處理措施完成人眼區(qū)域的定位后，再結(jié)合五官幾何特征、區(qū)域生長及形態(tài)學(xué)運算精確定位眼睛位置，最后利用上下眼瞼的相對距離計算PERCLOS值來判斷駕駛員是否疲勞。
[0016]本發(fā)明對目前已有疲勞駕駛檢測方法及研究難點分析的基礎(chǔ)上，重點解決疲勞駕駛檢測易受復(fù)雜環(huán)境影響，尤其是易受惡劣光照影響這一問題，設(shè)計了一種能夠自適應(yīng)各種光照變化的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，本發(fā)明可有效地在惡劣光照條件下進行疲勞駕駛檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明方法原理框圖。
[0019]圖3為本發(fā)明【具體實施方式】中三角形模板示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示。一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，包括有DSP主控板、視頻采集電路板、CCD攝像頭，CCD攝像頭輸出端接入視頻采集電路板輸入端，視頻采集電路板輸出端接入DSP主控板輸入端，其中:
[0021]視頻采集電路板上集成有異步串行通信接口電路、視頻采集電路、電源電路，電源電路分別供電至異步串行通信接口電路、視頻采集電路，CCD攝像頭接入視頻采集電路輸入端，視頻采集電路輸出端通過異步串行通信接口電路與DSP主控板輸入端連接；
[0022]DSP主控板由DSP構(gòu)建而成，DSP上還接入有存儲器擴展電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、CPLD譯碼電路。
[0023]存儲器擴展電路由FLASH、SDRAM構(gòu)建而成。
[0024]網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)接口電路、URAT接口電路。
[0025]DSP還通過音頻解碼電路接入有麥克風(fēng)、揚聲器。
[0026]本發(fā)明的系統(tǒng)主要包括三部分:(XD攝像頭、視頻采集電路板、DSP主控板。CXD攝像頭選用的是索尼公司的1/3英寸CCD，具有優(yōu)異的圖像質(zhì)量和豐富的功能，它輸出420線PAL制式視頻信號、靈敏度可達2000LUX、信噪比為6IDB，且具有自動調(diào)節(jié)光圈功能。視頻采集電路板包括:電源電路、異步串行通信接口電路、視頻采集電路。DSP主控板包括:型號為TMS320DM642的DSP、存儲器擴展電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、CPLD譯碼電路。系統(tǒng)的I/O 口主要有5個:5V電源輸入口、視頻輸入輸出口、網(wǎng)絡(luò)傳輸口、異步串行通信口、報警輸出聯(lián)動口。
[0027]如圖2所示。一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測方法，首先DSP控制CXD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，視頻采集電路板采集原始圖像并送入DSP主控板中進行處理；DSP主控板接收到采集的原始圖像后，啟動疲勞檢測算法，疲勞檢測算法利用YCbCr色采空間中膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質(zhì)進行光照強弱的判斷，劃分為弱、中、強三種情況，由DSP主控板自適應(yīng)地選擇相應(yīng)的處理措施完成人眼區(qū)域的定位后，再結(jié)合五官幾何特征、區(qū)域生長及形態(tài)學(xué)運算精確定位眼睛位置，最后利用上下眼瞼的相對距離計算PERCLOS值來判斷駕駛員是否疲勞。
[0028]本發(fā)明中:
[0029]1、光照強度判斷
[0030]人臉膚色在某些色度空間中具有聚類特性，這一特性受光照明暗條件的影響，這一影響可以量化的由亮度分量來表征。而在YCbCr色彩空間中，隨著亮度分量Y的變化，膚色聚類特性呈現(xiàn)的正是一種非線性變化的關(guān)系。
[0031]根據(jù)這一特性，首先基于人臉膚色模型進行人臉檢測，若通過人臉檢測，系統(tǒng)視其為中光情況；若通不過人臉檢測，系統(tǒng)則將其視為惡劣光照情況，在這種情況下，亮度分量Y值要么較大趨近于255，為強光；要么較小趨近于0，為弱光。取O~255的中間值128為判斷閾值，若亮度分量Y值>128，系統(tǒng)就將其判定為強光；若亮度分量Y值〈128，系統(tǒng)就將其判定為弱光。
[0032]2、人臉區(qū)域的檢測和分割
[0033]本發(fā)明采用的是在YCbCr色彩空間中，利用相似度間接的進行膚色像素檢測的方法。具體方法如下，首先將三維RGB空間變換為二維rb平面，r、b是本算法自定義的兩個
【權(quán)利要求】
1.一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括有DSP主控板、視頻采集電路板、CCD攝像頭，所述CCD攝像頭輸出端接入視頻采集電路板輸入端，視頻采集電路板輸出端接入DSP主控板輸入端，其中: 視頻采集電路板上集成有異步串行通信接口電路、視頻采集電路、電源電路，所述電源電路分別供電至異步串行通信接口電路、視頻采集電路，所述CCD攝像頭接入視頻采集電路輸入端，視頻采集電路輸出端通過異步串行通信接口電路與DSP主控板輸入端連接； 所述DSP主控板由DSP構(gòu)建而成，DSP上還接入有存儲器擴展電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、CPLD譯碼電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲器擴展電路由FLASH、SDRAM構(gòu)建而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)接口電路、URAT接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP還通過音頻解碼電路接入有麥克風(fēng)、揚聲器。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)的光照自適應(yīng)的疲勞駕駛檢測方法，其特征在于:首先DSP控制CCD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，視頻采集電路板采集原始圖像并送入DSP主控板中進行處理；DSP主控板接收到采集的原始圖像后，啟動疲勞檢測算法，疲勞檢測算法利用YCbCr色采空間中膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質(zhì)進行光照強弱的判斷，劃分為弱、中、強三種情況，由DSP主控板自適應(yīng)地選擇相應(yīng)的處理措施完成人眼區(qū)域的定位后，再結(jié)合五官幾何特征、區(qū)域生長及形態(tài)學(xué)運算精確定位眼睛位置，最后利用上下眼瞼的相對距離計算PERCLOS值來判斷駕駛員是否疲勞。
【文檔編號】G08B21/06GK103886717SQ201310752652
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】張克貴, 賀偉 申請人:合肥天海電氣技術(shù)有限公司