[发明专利]一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测方法及装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过摄像头获取驾驶人脸部的视频图像；对所述视频图像进行清洗，获取清洗后的视频图像；

对所述清洗后的视频图像通过三庭五眼准则进行分割，获取眼部视频图像、唇部视频图像和面颊部视频图像；

通过所述眼部视频图像、所述唇部视频图像和所述面颊部视频图像，分别检测表征驾驶人疲劳程度的视觉行为特征和生理参数特征：

将上述参数进行融合判断，得出驾驶人是否进入疲劳状态的检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测方法，其特征在于，所述通过眼部视频图像、唇部视频图像和面颊部视频图像，分别检测表征驾驶人疲劳程度的视觉行为特征和生理参数特征的步骤具体为：

1)通过眼部视频图像检测驾驶员眼晴闭合时间、凝视时间、打哈欠的频度、头部摇晃的规律，获取驾驶人的疲劳程度；

2)通过眼部视频图像测试驾驶人的头部位置及其维持的时间并间接体现出人的视觉疲劳程度；

3)通过对面颊部视频图像分析得到驾驶人的心率、呼吸次数及其心率变异值。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测方法，其特征在于，当摄像头为彩色摄像头时，所述通过对面颊部视频图像分析得到驾驶人的心率、呼吸次数及其心率变异值的步骤具体为：

(a)分离脸颊部区域的RGB通道，对每个通道的像素点求平均值；

(b)将数据保存成3个通道，每个通道N个数据；

(c)对每个通道数据依次进行归一化、白化处理以及独立成分分析；

(d)对每个通道独立成分分析后的数据进行傅立叶变化，求出功率谱，得到功率谱最大幅值所对应的频率，即驾驶人的心率，另得到功率谱次最大幅值所对应的频率，即驾驶人的呼吸次数；

(e)通过单一通道的驾驶人的心率和呼吸次数计算驾驶人的心率变异值和呼吸变异值。

4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测方法，其特征在于，当摄像头为红外摄像头时，所述通过对面颊部视频图像分析得到驾驶人的心率、呼吸次数及其心率变异值的步骤具体为：

(a)通过对面颊部视频图像中脸颊部区域的像素点求平均值；共有N个数据；

(b)对数据进行归一化、白化处理以及独立成分分析；

(c)对独立成分分析后的数据进行傅立叶变化，求出功率谱，得到功率谱最大幅值所对应的频率，即驾驶人的心率，另得到功率谱次最大幅值所对应的频率，即驾驶人的呼吸次数；

(e)通过驾驶人的心率和呼吸次数计算驾驶人的心率变异值和呼吸变异值。

5.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测方法，其特征在于，当摄像头为彩色摄像头和红外摄像头时，所述通过对面颊部视频图像分析得到驾驶人的心率、呼吸次数及其心率变异值的步骤具体为：

(a)对彩色摄像头获取到的面颊部视频图像，分离脸颊部区域的RGB通道，对每个通道的像素点求平均值；

(b)对红外摄像头获取到的面颊部视频图像中的脸颊部区域的IR通道的像素点求平均值；

(c)对四个通道内数据依次进行归一化、白化处理以及独立成分分析；

(d)将数据保存成4个通道，每个通道N个数据；

(e)对每个通道数据依次进行归一化、白化处理以及独立成分分析；

(f)对每个通道独立成分分析后的数据进行傅立叶变化，求出功率谱，得到功率谱最大幅值所对应的频率，即被测试者的心率，另得到功率谱次最大幅值所对应的频率，即被测试者的呼吸次数；

(g)通过单一通道的被测试者的心率和呼吸次数计算驾驶人的心率变异值和呼吸变异值。

6.一种基于机器视觉的驾驶人疲劳监测装置，包括：设置在驾驶人正前上方的摄像头、编码器、显示器、嵌入式系统和报警器，其特征在于，

所述摄像头用于实时摄录驾驶人头脸部的影像并输入到所述编码器；

所述编码器用于将影像信息编码成数字图像信号送入所述嵌入式系统；

所述嵌入式系统用于提取驾驶人视觉行为特征和生理参数特征，对这些特征信息进行融合处理和判断报警；当驾驶人疲劳程度超过阈值时，输出报警信号至所述报警器，同时输出控制信号至汽车发动机电控系统；

所述报警器用于发出报警声响；

所述显示器用于显示驾驶人的生理参数、疲劳程度和汽车发动机电控系统的运行状态。