一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統及檢測方法
2023-08-08 18:20:46 5
一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統及檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統及檢測方法，系統，包括有DSP主控板、視頻採集電路板、CCD攝像頭，首先DSP控制CCD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，DSP主控板接收到採集的原始圖像後，啟動疲勞檢測算法，並根據膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質進行光照強弱的判斷，由DSP主控板自適應地選擇相應的處理措施完成人眼區域的定位後，再精確定位眼睛位置,最後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】一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及疲勞駕駛檢測系統領域，具體為一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統及檢測方法。
【背景技術】
[0002]根據交通部報導，我國由於疲勞駕駛造成的交通事故無論是絕對數字還是所佔的比例都是世界上最高的。從我國曆年交通事故的大量案例分析中得出的結論:因駕駛員疲勞駕駛所造成的道路交通事故約佔總數的10%至15%。特別是近年來，由於疲勞駕駛導致的特大交通事故率有不斷上升趨勢。根據新華網報導，疲勞駕駛已經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規範來解決疲勞駕駛問題是很困難的，也是不現實的。交通管理法規主要是在交通事故發生後，針對已發生的既成事實進行評估判罰，而對於在事故發生前造成事故原因的疲勞駕駛行為本身卻缺乏相應的處罰措施。另外，從技術成面講，交管部門也確實缺乏一種能夠對駕駛人疲勞狀態進行實時檢測的即時儀器。由此可見，開展疲勞駕駛相關檢測技術的研究能在很大程度上減少交通事故的發生，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。目前科研應用領域和工程應用領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:基於駕駛員行為特徵的檢測方法；基於駕駛員生理參數的檢測方法；基於交通工具行為特徵的檢測方法；其中，基於駕駛員行為特徵的方法，尤其是檢測眼睛狀態，由於其檢測直接、非侵入性、與駕駛員的生理參數的變化具有一致性、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算子獲取眼睛特徵並最終得到駕駛人精神狀態。該方法的優點是Gabor算子已在硬體中得到很好的實現，實時性好，但由於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、利用人工神經網絡對人眼狀態進行了識別。但人工神經網絡在訓練時，由於目標函數是非凸的，容易陷入局部極值，會對系統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複雜環境影響，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。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統及檢測方法，以解決現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，本發明所採用的技術方案為:[0009]一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:包括有DSP主控板、視頻採集電路板、CCD攝像頭，所述CCD攝像頭輸出端接入視頻採集電路板輸入端，視頻採集電路板輸出端接入DSP主控板輸入端，其中:
[0010]視頻採集電路板上集成有異步串行通信接口電路、視頻採集電路、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、視頻採集電路，所述CCD攝像頭接入視頻採集電路輸入端，視頻採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構建而成，DSP上還接入有存儲器擴展電路、網絡接口電路、CPLD解碼電路。
[0012]所述的一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:所述存儲器擴展電路由FLASH、SDRAM構建而成。
[0013]所述的一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:所述網絡接口電路包括乙太網接口電路、URAT接口電路。
[0014]所述的一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:所述DSP還通過音頻解碼電路接入有麥克風、揚聲器。
[0015]一種光照自適應的疲勞駕駛檢測方法，其特徵在於:首先DSP控制CXD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，視頻採集電路板採集原始圖像並送入DSP主控板中進行處理；DSP主控板接收到採集的原始圖像後，啟動疲勞檢測算法，疲勞檢測算法利用YCbCr色採空間中膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質進行光照強弱的判斷，劃分為弱、中、強三種情況，由DSP主控板自適應地選擇相應的處理措施完成人眼區域的定位後，再結合五官幾何特徵、區域生長及形態學運算精確定位眼睛位置，最後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]本發明對目前已有疲勞駕駛檢測方法及研究難點分析的基礎上，重點解決疲勞駕駛檢測易受複雜環境影響，尤其是易受惡劣光照影響這一問題，設計了一種能夠自適應各種光照變化的疲勞駕駛檢測系統，本發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為本發明系統結構框圖。
[0018]圖2為本發明方法原理框圖。
[0019]圖3為本發明【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。一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，包括有DSP主控板、視頻採集電路板、CCD攝像頭，CCD攝像頭輸出端接入視頻採集電路板輸入端，視頻採集電路板輸出端接入DSP主控板輸入端，其中:
[0021]視頻採集電路板上集成有異步串行通信接口電路、視頻採集電路、電源電路，電源電路分別供電至異步串行通信接口電路、視頻採集電路，CCD攝像頭接入視頻採集電路輸入端，視頻採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構建而成，DSP上還接入有存儲器擴展電路、網絡接口電路、CPLD解碼電路。
[0023]存儲器擴展電路由FLASH、SDRAM構建而成。
[0024]網絡接口電路包括乙太網接口電路、URAT接口電路。
[0025]DSP還通過音頻解碼電路接入有麥克風、揚聲器。
[0026]本發明的系統主要包括三部分:(XD攝像頭、視頻採集電路板、DSP主控板。CXD攝像頭選用的是索尼公司的1/3英寸CCD，具有優異的圖像質量和豐富的功能，它輸出420線PAL制式視頻信號、靈敏度可達2000LUX、信噪比為6IDB，且具有自動調節光圈功能。視頻採集電路板包括:電源電路、異步串行通信接口電路、視頻採集電路。DSP主控板包括:型號為TMS320DM642的DSP、存儲器擴展電路、網絡接口電路、CPLD解碼電路。系統的I/O 口主要有5個:5V電源輸入口、視頻輸入輸出口、網絡傳輸口、異步串行通信口、報警輸出聯動口。
[0027]如圖2所示。一種光照自適應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，視頻採集電路板採集原始圖像並送入DSP主控板中進行處理；DSP主控板接收到採集的原始圖像後，啟動疲勞檢測算法，疲勞檢測算法利用YCbCr色採空間中膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質進行光照強弱的判斷，劃分為弱、中、強三種情況，由DSP主控板自適應地選擇相應的處理措施完成人眼區域的定位後，再結合五官幾何特徵、區域生長及形態學運算精確定位眼睛位置，最後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徵。而在YCbCr色彩空間中，隨著亮度分量Y的變化，膚色聚類特性呈現的正是一種非線性變化的關係。
[0031]根據這一特性，首先基於人臉膚色模型進行人臉檢測，若通過人臉檢測，系統視其為中光情況；若通不過人臉檢測，系統則將其視為惡劣光照情況，在這種情況下，亮度分量Y值要麼較大趨近於255，為強光；要麼較小趨近於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，系統就將其判定為強光；若亮度分量Y值〈128，系統就將其判定為弱光。
[0032]2、人臉區域的檢測和分割
[0033]本發明採用的是在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
【權利要求】
1.一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:包括有DSP主控板、視頻採集電路板、CCD攝像頭，所述CCD攝像頭輸出端接入視頻採集電路板輸入端，視頻採集電路板輸出端接入DSP主控板輸入端，其中: 視頻採集電路板上集成有異步串行通信接口電路、視頻採集電路、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、視頻採集電路，所述CCD攝像頭接入視頻採集電路輸入端，視頻採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構建而成，DSP上還接入有存儲器擴展電路、網絡接口電路、CPLD解碼電路。
2.根據權利要求1所述的一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:所述存儲器擴展電路由FLASH、SDRAM構建而成。
3.根據權利要求1所述的一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:所述網絡接口電路包括乙太網接口電路、URAT接口電路。
4.根據權利要求1所述的一種光照自適應的疲勞駕駛檢測系統，其特徵在於:所述DSP還通過音頻解碼電路接入有麥克風、揚聲器。
5.一種基於權利要求1所述的檢測系統的光照自適應的疲勞駕駛檢測方法，其特徵在於:首先DSP控制CCD攝像機拍攝駕駛員原始圖像，視頻採集電路板採集原始圖像並送入DSP主控板中進行處理；DSP主控板接收到採集的原始圖像後，啟動疲勞檢測算法，疲勞檢測算法利用YCbCr色採空間中膚色的聚類特性受光照明暗條件影響的性質進行光照強弱的判斷，劃分為弱、中、強三種情況，由DSP主控板自適應地選擇相應的處理措施完成人眼區域的定位後，再結合五官幾何特徵、區域生長及形態學運算精確定位眼睛位置，最後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 優先權日:2014年4月12日
【發明者】張克貴, 賀偉 申請人:合肥天海電氣技術有限公司