[发明专利]一种基于红外摄像头的驾驶员监控系统

说明书

本发明是一种基于红外摄像头的驾驶员监控系统，所述的监控系统包括：脸部检测模块、危险动作检测模块、驾驶员身份识别模块、主控模块和预警模块，所述的脸部检测模块、危险动作检测模块和驾驶员身份识别模块分别将采集到的信息传输至主控模块，所述的主控模块将收到的采集信息通过与系统自带数据库中进行比对后的预警信号传输至预警模块，所述的预警模块在收到预警信号后发出预警提示，涉及视觉感知领域，目的是在于解决现有驾驶员走神、疲劳或者打瞌睡，甚至出现无法驾驶的意外情况，防止驾驶员疲劳，分神等危害驾驶过程的行为发生，而提供一种基于红外摄像头的驾驶员监控系统。

技术领域

本发明涉及视觉感知领域，特别是一种基于红外摄像头的驾驶员监控系统。

背景技术

驾驶员监控系统是基于驾驶员面部图像处理来研究驾驶员状态的实时系统。首先挖掘出人在疲劳状态下的表情特征，然后将这些定性的表情特征进行量化，提取出面部特征点及特征指标作为判断依据，再结合实验数据总结出基于这些参数的识别方法，最后输入获取到的状态数据进行识别和判断。

通过一个面向驾驶员的红外摄像头来实时监测头部、眼部、面部、手部等细节，可以从眼睛闭合、眨眼、凝视方向、打哈欠和头部运动等检测驾驶员状态。通常通过检测人脸眼睛和其他脸部特征以及行为，同时跟踪变化，提取症状实现驾驶员疲劳、分神、不规范驾驶检测。

之所以采用红外摄像头，是因为系统要求能够在全部工况环境下(包括白天、夜晚、顺光、逆光等)工作，能适应各种光源环境，即视在夜间、逆光等情况下，也能提供高品质的。同时在驾驶员佩戴帽子、眼镜、墨镜、口罩等情况下由于红外特性可以穿透墨镜镜片，被遮挡的眼部信息也能正常成像，很好地解决了驾驶员眼镜反光或佩戴墨镜的问题。

发明内容

本发明的目的是在于解决现有驾驶员走神(distraction)、疲劳(fatigue)或者打瞌睡(drowsiness)，甚至出现无法驾驶的意外情况，比如欺骗辅助驾驶系统用矿泉水代替双手在方向盘上，或者与乘客争吵打架等，防止驾驶员疲劳，分神等危害驾驶过程的行为发生，而提供一种基于红外摄像头的驾驶员监控系统。

一种基于红外摄像头的驾驶员监控系统，所述的监控系统包括：

脸部检测模块，所述的脸部检测模块分为人脸定位、人脸识别和人脸跟踪，人脸定位的作用是在图像中通过识别面部特征点以检测人脸并标记出位置；人脸识别的作用是将在新图像中检测到到的面部数据和已储存的数据进行匹配；人脸跟踪的作用是在每帧图像上跟踪之前图像帧里发现的人脸；

脸部特征提取模块，所述的脸部特征提取模块由三个姿态角构成，基于CNN设计头部跟踪系统以图像中脸部区域为输入，通过检测出的面部特征点结合默认的头部模型，得到相应的头部姿态；通过进一步跟踪已发现的面部特征和寻找到的更多特征，可以获取更多的数据用以添加到头部模型中，进而更新头部的几何特性；系统运行中，脸部特征提取模块不停的循环，从而以三维姿态角持续输出头部的当前姿态；

眨眼检测模块，根据识别出的人脸和头部姿态进一步识别出眼睛的位置及其状态，主要用于进行疲劳状态和注意力是否分散的计算；其中，利用眼睛开度等信息来判断疲劳状态，包括眨眼信息比如速率与时差，以及眼部信息比如开与合，眼部信息为二分类问题，需要神经网络较小；眨眼信息需要分析过去数帧；

危险动作检测模块，在驾驶过程中，一切注意力不在驾驶上的行为都被称为危险驾驶行为；例如，低头找东西，看窗外的风景，接打电话，抽烟、喝水，未系安全带、故意遮挡等等，对于这些异常情况，可以将其分为两种：例如低头或者看窗外都是跟人头有关，如果能够得到人头姿态角度，那么问题就可以解决；而喝水，打电话等动作，都属于动作识别，设计一个动作识别的算法也可以解决。