[发明专利]智能交通系统中的驾驶员接打电话识别方法

摘要

本发明涉及智能交通系统中的驾驶员接打电话识别方法。本发明配合智能交通违章检测系统，利用交通卡口或交通十字路口视频监控获取图像，从中分割出驾驶员位置并进行人脸定位，获得人脸图像。以人脸像素点作为样本点，构建形如Mahalanobis距离的肤色分割模型。对驾驶员图像进行肤色分割，并提取人手图像，计算人手图像的质心和倾角。参考人脸的长度和高度设定违法区域。判断人手图像的的倾角范围和质心与违法区域的关系，来判别驾驶员是否在驾驶车辆时接打电话。

主权项

1.智能交通系统中的驾驶员接打电话识别方法，其特征在于如下步骤：第一步：读取驾驶员图像I，其大小为M×N；第二步：利用Viola‑Jones人脸检测算法检测人脸，确定人脸在图像I中的区域，区域的左上角顶点坐标用(faceX，faceY)表示，高度、宽度分别用faceH、faceW表示，其单位为像素，并截取此区域存成图像I_face；第三步：以I_face的像素点作为样本点，计算I_face的像素均值m，由于彩色图像具有RGB三个分量，因此m是具有三个分量的向量，各分量的计算方法如公式(1)；第四步：计算人脸图像I_face中像素的协方差矩阵C，C是3×3的矩阵，其计算方法如公式(2)，其中z为I_face的像素值；C＝E{(z‑m)(z‑m)^T}，z∈I_face           (2)第五步：设协方差矩阵C的对角元素为C₁₁、C₂₂、C₃₃，则人脸图像I_face的RGB分量的标准差D_R、D_G、D_B分别为D_R＝C₁₁，D_G＝C₂₂，D_B＝C₃₃，并且取RGB分量的标准差的最大值作为肤色模型的阈值并设为T，则T＝max{D_R，D_G，D_B}，并设置肤色分割伸缩因子λ，其值为常数；第六步：按照公式(3)构造基于Mahalanobis距离的肤色模型，其中z′为I的像素值，满足公式(3)的那些像素点为肤色像素点；第七步：利用第六步构造的肤色模型对图像I进行肤色分割，判断原始图像的每个像素点是否满足公式(3)，如果满足公式(3)则认为该点为肤色点，其值设为1，否则为背景像素点，其值设为0，得到二值图像I_skin；第八步：去掉图像I_skin中像素点较少的连通区域，其阈值T_h取值范围在1/25×M×N～1/35×M×N之间；第九步：通过第八步的处理后，I_skin中像素为1的区域绝大部分为人手和人脸，而现在仅需要对人手进行判断来确定是否打电话，因此需要去掉人脸区域，按照第二步在图像I中确定的人脸位置，将I_skin中相同位置的像素值设为0，即可去掉I_skin中人脸的大部分区域；第十步：通过第九步的处理后，可以去掉I_skin中人脸的大部分区域，但是可能会遗留人脸的边缘像素，这些像素可能会对后续的操作产生影响，因此去掉小于阈值T_h′的连通区域，其中阈值T_h′取1/50×M×N～1/70×M×N范围内的值，即可消除可能存在的干扰；第十一步：在I_skin中设定位于人脸左侧的违法区域，违法区域的右边界与人脸图像的边界相接，并且左上角顶点坐标为(faceX‑faceW，faceY+0.25*faceH)，违法区域宽度为faceW个像素，违法区域高度为1.5*faceH个像素；第十二步：在I_skin中设定位于人脸右侧的违法区域，违法区域的左边界与人脸图像的边界相接，并且左上角顶点坐标为(faceX+faceW，faceY+0.25*faceH)，违法区域宽度为faceW个像素，违法区域高度为1.5*faceH个像素；第十三步：对第十步处理后的图像进行连通区域标记，分别标记为L₁，L₂，…L_n，n为连通区域个数，并计算每个连通区域的质心，计算公式如公式(4)，其中I(r_i，c_i)为经过标记的二值肤色分割图像在(r_i，c_i)处的像素值；第十四步：选取一个连通区域L_j，判断连通区域的质心是否处于第十一和第十二步标记的违法区域内，如果质心处于违法区域内则转到第十五步，否则舍弃此连通区域，重新选取连通区域；第十五步：计算连通区域L_j的二阶中心矩，其中行的二阶中心矩μ_rr的计算方法如公式(5)，列的二阶中心矩μ_cc的计算方法如公式(6)，混合二阶中心矩μ_rc的计算方法如公式(7)，N为连通区域L_j内的像素数，(r_0j，c_0j)为连通区域L_j的质心；第十六步：将连通区域的二阶中心矩作为椭圆的二阶中心矩构造椭圆，所得椭圆如公式(8)；第十七步：计算椭圆的长轴与水平方向的夹角，作为连通区域的倾角θ，如果μ_rr>μ_cc，则计算方法如公式(9)，否则计算方法如公式(10)；第十八步：判断连通区域L_j的倾角θ，如果连通区域的质心在人脸左侧违法区域内并且角度θ介于15～75度之间，或者连通区域在右侧违法区域内并且角度θ介于‑15～‑75度之间则判定驾驶员在打电话，并停止执行输出结果，否则转到第十四步重新选取连通区域；第十九步：如果所有连通区域都不满足第十四和第十八步的要求，则判定驾驶员没有接打电话。