[发明专利]一种基于面部表情判断疲劳程度的方法及装置

权利要求书

1.一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1:基于面部图像，进行面部识别而获得人脸轮廓区域，并且预测下一帧图像中面部区域的位置；所述面部图像通过近红外摄像机获取；

步骤S2：将所述人脸轮廓区域划分为上部区域和下部区域，在所述上部区域检测出眼部区域，在所述下部区域检测出嘴部区域；

步骤S3：基于所述眼部区域和嘴部区域，构建眼部与嘴部的几何关系，以确认嘴部区域和眼部区域的真实性：分别定义区域和宽高比，作为模糊推理的评估参数；将所述眼部区域与预设上部约束条件进行比对，获取一对瞳孔间距中心点的位置信息；将所述嘴部区域进行多次测试，获取嘴部质心位置信息及确认嘴部区域和眼部区域的真实性；

步骤S4：分析眼部区域和嘴部区域，判断驾驶员的疲劳程度：采用第一模糊推理算法，将眼部区域与上部区域的面积比例标准化眼睛张开度，将嘴部区域与下部区域的面积比例标准化嘴部张开度；基于所述第一模糊推理中的眼部张开度和嘴部张开度进行第二模糊推理，获得驾驶员疲劳程度值。

2.根据权利要求1所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，步骤S3中所述嘴部区域包括第一次测试和第二次测试，所述第一次采用椭圆偏心率分析，若偏心率接近1则进行所述第二次测试，否则返回步骤S2；所述第二次测试检测嘴部质心与瞳孔间距中心点之间的角度，若角度符合预设角度范围则进行步骤S4,否则返回步骤S2。

3.根据权利要求2所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，所述嘴部质心与瞳孔间距中心点之间的角度为嘴部质心与瞳孔间距中心点的连线与瞳孔之间连线之间的角度。

4.根据权利要求1所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，所述面部图像的视角为驾驶员的正面视角。

5.根据权利要求1所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，在步骤S1中若面部识别未发现人脸轮廓，则丢弃所述面部图像的帧。

6.根据权利要求1所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，所述第二模糊推理包括

步骤S41:输入值模糊化：定义眼部状态范围[0,100]，定义模糊语言值“A1＝开，A2＝半开，A3＝关”，定义三角形隶属函数NM(a)；定义嘴部状态范围[0,100]，定义模糊语言值“B1＝开，B2＝半开，B3＝关”，定义三角形隶属函数NM(b)；定义疲劳范围[0,100],定义模糊语言值“C1＝开，C2＝半开，C3＝关”，定义梯形隶属函数NM(c)。

步骤S42：汇总各规则的并行结果：采用三角形隶属函数NM(a)对实测的眼部状态数值进行模糊推理单值化，获得对应的U₂；采用三角形隶属函数NM(b)对实测的嘴部状态数值进行模糊单值化，获得对应的U₃；

步骤S43：将模糊答案转变成清晰值：基于离散论域，采用公式1分别获得眼部清晰值和嘴部清晰值，采用公式2综合眼部清晰值和嘴部清晰值而获得驾驶员疲劳程度值：

其中，y^*为清晰值，为y_i(模糊集中心),(y)就是隶属度U₂或U₃；

其中，Y为驾驶员疲劳程度值，y₁为眼部清晰值，y₂为嘴部清晰值。

7.根据权利要求1所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，若步骤S4计算的过程中未判断出驾驶员打呵欠状态且眼睛半睁或未判断出驾驶员打呵欠状态且眼睛闭状态，则可在视频帧中跳跃预设数量的面部图像帧进行下一轮的判断驾驶员疲劳程度。

8.根据权利要求7所述的一种基于面部表情判断驾驶员疲劳程度的方法，其特征在于，所述跳跃预设数量小于等于5的整数。