[发明专利]一种改进的人眼检测及跟踪方法

说明书

本发明的改进的人眼检测及跟踪方法，包括：a).视频图像采集；b).识别人脸区域，然后根据“三庭五眼”结构确定出人眼大致区域；c).在人眼大致区域中进行人眼检测；d).人眼跟踪，从标准平方差匹配度中选取最小值所对应的匹配位置作为当前帧的人眼图像；e).后续人眼跟踪。本发明的改进的人眼检测及跟踪方法，在计算标准方差匹配度的过程中，将每个像素点的灰度值与图像的平均灰度值做差后再进行标准方差匹配度的计算，避免了光照变化对图像标准方差匹配度的影响，解决了现有汽车在通过桥洞、隧道以及在夜间行驶时，光照会发生急剧变化会导致最佳位置处匹配度不为最小值的问题，可实现对人眼的准确跟踪。

技术领域

本发明涉及一种改进的人眼检测及跟踪方法，更具体的说，尤其涉及一种在车辆经过诸如桥洞、隧道及夜间行车等环境，造成光照急剧变化的情况下仍旧可实现准确的人眼检测及跟踪的方法。

背景技术

近年来危化品运输规模不断扩大，产生的交通事故也不断增长。大多数交通事故事是由驾驶员安全意识浅薄、疲劳驾驶所导致的，因此对危化品驾驶员进行疲劳检测，是避免危化品交通事故发生的手段之一。目前对于疲劳程度进行量化的方法分为两大类，主观评价法与客观评价法。主观评价法主要是通过疲劳量表对采访人员进行打分，比较典型的有日本产业卫生学会开发的《疲劳症状自评量表》。但是主观评价法由于其主观性比较大，只能统计某段时间内受访者疲劳状态，不能实时检测，所以在疲劳驾驶识别检测领域应用较少。

客观评价法是利用客观检测技术去检测受访者疲劳状态，主要通过信息采集设备对受访者的一些疲劳特征进行客观的检测。例如，通过接触式设备测量受访者的生理特征，如脑电、心电信号、脉搏检测、肌电信号检测等。或者通过非接触式设备测量受访者行为特征，如头部，眼部特征检测等。这种方法避免了主观性强的问题，可靠性有很大的提高。

而对于客观检测技术，通过实时采集驾驶员的视频图像，进而分析驾驶员的疲劳状态是较为常用的方法之一，该方法无需驾驶员佩戴任何辅助检测设备，只需在驾驶员正前方搭设一台普通摄像头即可，这种分析方法不仅不易受人为因素的干扰，而且不会对驾驶员造成影响，具有操作性简单，可控性强等优点。

然而传统的模板匹配跟踪算法在进行人眼跟踪时，当光照强度发生明显变化时会导致眼部定位偏差，导致某帧或某些连续的帧无法对人眼进行准确跟踪。譬如当汽车通过桥洞、隧道以及在夜间行驶时，光照会发生急剧变化，会导致所采集的视频图像中当前帧与前一帧图像的像素值发生较大变化，这种情况下，如果再采用现有的平方差匹配或相关匹配，会导致驾驶员眼部定位不准确，无法定位出驾驶员的眼部区域，也就不能根据人眼图像判断驾驶员的疲劳状态，因此驾驶员的人眼检测及跟踪是实现疲劳检测的前提。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种改进的人眼检测及跟踪方法。

本发明的改进的人眼检测及跟踪方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).视频图像采集，通过设置于驾驶室内的图像采集装置采集含有驾驶员面部的视频图像，并对视频图像进行分帧；

b).获取人眼大致区域图像，识别出第一帧图像的人脸区域，然后根据人脸的“三庭五眼”结构确定出人眼大致区域；

c).人眼检测，在步骤b)中获取的人眼大致区域中进行人眼检测，获取驾驶员当前帧的人眼图像，设人眼图像的大小为w×h，w、h分别为图像宽度、高度上的像素数；

d).人眼跟踪，当第二帧图像到来时，将上一帧识别出的人眼大致区域向外扩充后作为当前帧图像的人眼大致区域，记为S，S的图像大小为m×n，w＜m，h＜n；将上一帧的人眼图像作为模板图像T，当前帧的人眼大致区域为人眼待匹配图像S，按照由左至右、从上到下的顺序，利用公式(1)计算模板图像T与待匹配图像S所有匹配位置上的标准平方差匹配度R(x,y)：

其中：