[发明专利]一种疲劳驾驶检测装置及方法

权利要求书

1.一种疲劳驾驶检测装置，包括USB摄像机、人脸定位模块、人眼定位模块、眼睛区域图像处理模块、眼睛状态信息收集模块、疲劳判定模块、I/O接口、报警装置；其特征在于，所述报警装置包括LED灯和喇叭；所述USB摄像机与人脸定位模块相连，人脸定位模块通过I/O接口与LED灯相连，人脸定位模块与人眼定位模块相连；人眼定位模块与眼睛区域图像处理模块相连；眼睛区域图像处理模块分别与眼睛状态信息收集模块和疲劳判定模块相连，眼睛状态信息收集模块再与疲劳判定模块相连，疲劳判定模块通过I/O接口与喇叭相连；

USB摄像机用以采集驾驶员的正面图像；

人脸定位模块用以通过加载OpenCV机器视觉库中已经训练好的人脸特征分类器，采用Adaboost算法对USB摄像机采集的驾驶员的正面图像进行人脸定位；如果没有检测到人脸，则LED灯闪烁，发出提醒信号，并重新读取图像；

人眼定位模块用以在人脸定位模块进行人脸定位后，根据人眼在人脸的分布规律，首先对人眼粗定位，然后通过求粗定位眼部图像的垂直灰度投影，根据灰度投影曲线在垂直方法的进一步定位；

眼睛区域图像处理模块用以在人眼定位模块进行人眼定位后，对眼部图像进行处理，获取驾驶员的眼部状态信息；

所述眼睛区域图像处理模块的工作过程为：首先将精确定位后的人眼图像扩大；然后将人眼区域图像的颜色空间由RGB转换为YCbCr格式，选择Cb通道的图像作为待处理对象，并将图像二值化，设置二值化阈值，对二值化图像进行开运算；找出二值化图像中的最大连通域，通过距离变换的方法求出最大连通域的最大内接圆半径R；

眼睛状态信息收集模块用以在开始的5-7分钟时间获取驾驶员正常驾驶时的眼部信息，即计算眼睛区域图像处理模块中驾驶员非闭眼时所有内接圆半径R的平均值inf，并将该平均值传送给疲劳判定模块；

疲劳判定模块用以计算单位周期内驾驶员闭眼时间占单位时间的百分比，若百分比大于80%，则发出警报；每隔5分钟时间计算驾驶员的疲劳度，若疲劳度大于设定值，则控制喇叭发出警报。

2.如权利要求1所述的疲劳驾驶检测装置，其特征在于，所述人脸定位模块的工作过程为：

对图像进行预处理，即图像大小调整、灰度化、高斯滤波；加载人脸特征分类器，采用Adaboost算法定位人脸，搜索区域是前一帧图像中人脸宽度face_w的1.2倍，如果没有检测到人脸，则LED灯闪烁，发出提醒信号，并重新读取图像。

3.如权利要求1所述的疲劳驾驶检测装置，其特征在于，所述人眼定位模块采用粗定位与精确定位相结合的方式，人眼定位模块的工作过程为：

人脸定位后，根据人眼在人脸区域的分布规律，对人眼进行粗定位，在人脸已经定位的基础上，通过设定人眼在人脸上的分布参数来对人眼粗定位，参数设定如下：

其中，top是矩形框3的上边线与矩形框1的上边线的距离，side是矩形框3的左边线与矩形框1的左边线的距离，height是矩形框3的高，即粗定位人眼图像高度，width是矩形框3的宽度，即粗定位人眼图像的宽度；其中矩形框1表示人脸区域；矩形框3表示人眼粗定位区域；

人眼区域粗定位后，对粗定位人眼图像进行高斯滤波，去除噪声影响，通过计算垂直灰度投影进一步对眼睛区域精确定位：

首先对粗定位人眼图像进行高斯滤波，用滤波模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代滤波模板中心像素点的值，滤波模板template大小为：

然后通过如下公式计算粗定位人眼图像的垂直灰度投影；

其中，f（x,y）表示粗定位人眼图像在坐标（x,y）处的像素值，height表示粗定位人眼图像高度，A(x)表示粗定位人眼图像中每一列像素值之和；

最后比较A(x)数值的大小，找出x范围在0.15width~0.85width之间的最小A(x)所对应的x值，用index表示。