[发明专利]一种基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测系统，由嵌入式系统和外部设备组成，其特征在于，所述外部设备包括一个摄像头(1)、照明光源(2)和报警器(4)；所述嵌入式系统(3)包括嵌入式微处理器及由CPU控制的FLASH、RAM，嵌入式系统(3)通过USB接口与摄像头(1)连接，通过GPIO与照明光源(2)和报警器(4)相连接；所述嵌入式系统还包括存储于FLASH在RAM中运行的图象分析系统和计算机控制处理系统，其中图象分析系统包括图象采集模块、图象处理模块和报警控制模块，计算机控制处理系统采用嵌入式LINUX。

2.如权利要求1所述的基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测系统，其特征在于，其中所述图象采集部分采用了CMOS感光材料的摄像头和与摄像头配套的近红外线发光管做光源，根据外界照明情况，嵌入式系统自行决定是否打开红外光源。

3.如权利要求1所述的基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测系统，其特征在于，其中摄像头和红外光源安装在驾驶室内驾驶员正面方向盘位置附近或者在驾驶员头部前上方。

4.一种基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测方法，其特征在于，监测步骤包括：

a、由摄像头采集连续的数字图象信号，通过图象处理模块对采集到的数字图象信号进行运算处理，检测到人脸位置，进而确定眼睛、瞳孔、嘴巴的位置和大小；

b、再确定驾驶员眼睛闭合时间占总时间的百分比(PERCLOS)、打哈欠的频率、头部晃动的规律、眼睛凝视方向和凝视时间四个疲劳特征的大小，并将上述四个测量值转换为各自对应的疲劳程度；

c、运用信息融合技术融合驾驶员的四个疲劳特征的信息，判断驾驶员当前疲劳状况；

d、当通过信息融合得到的驾驶员疲劳程度超过设定值时，系统中的报警器将自行启动报警；

其中所述信息融合技术是指分两级对疲劳信息进行融合：首先在多个连续的测量周期中测量四个疲劳特征，得到每个疲劳特征所代表的疲劳程度，由此产生对三个命题：疲劳、不疲劳、无法判断的度量，从而构成D-S理论中的证据；然后利用Dempster合并规则，分别对各个疲劳特征进行不同测量周期的融合计算，得到属于各个疲劳特征的新的可信度，从而得到4个新的证据；再对这4个新的证据运用Dempster合并规则进行合并，得到最后的融合结果。

5.如权利要求4所述的基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测方法，其特征在于，在进行人脸的位置检测前，先采用卡尔曼滤波技术对人头部位置进行预测。

6.如权利要求4所述的基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测方法，其特征在于，所述人脸的位置检测，当采用自然光照明时，是先将所采集图象的颜色空间从RGC转换到YCbCr，再根据各个像素的CbCr值，判断出肤色区域，然后经过膨胀腐蚀算法后，再标注图象的连通区域，进而根据各连通区域的大小及边界形状确定人脸位置，采用红外照明时，经过布置的背景不会在图象中有显著的影像，根据脸部轮廓，使用模板匹配就可以确定人脸位置。

7.如权利要求4所述的基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测方法，其特征在于，其中采用的信息融合技术是基于Dempster-Shafer(D-S)证据理论进行决策级融合来实现的。

8.如权利要求4所述的基于图象处理和信息融合技术的驾驶员疲劳监测系统，其特征在于，其中图象处理速度在每秒20帧以上。