[发明专利]一种用于疲劳驾驶检测的头部姿态检测方法

权利要求书

1.一种用于疲劳驾驶检测的头部姿态检测方法，其特征在于：该方法包括图像获取部分、人脸检测部分、头部姿态疲劳特征提取部分及疲劳报警部分；

1)图像获取部分，采用车载摄像机获取驾驶员的面部；

将车载摄像机安装固定在主驾驶位置前方，并将摄像机通过USB接口连接到车载计算机，调试使其能正确拍摄到驾驶人的驾驶部位；

2)人脸检测部分，利用人脸检测器检测人脸面部区域；

将训练好的人脸检测模型及其运行程序拷贝至车载计算机指定位置并测试；

3)利用深度卷积神经网络进行头部姿态欧拉角(yaw,pitch,roll)的检测；

将训练好的头部姿态估计模型及其运行程序拷贝至车载计算机指定位置，并结合2)中已调试好的人脸检测调试头部姿态估计模型；

4)疲劳判断部分即头部姿态的疲劳特征提取，根据点头频率和异常姿态占比来判断是否为疲劳。

2.根据权利要求1所述的一种用于疲劳驾驶检测的头部姿态检测方法，其特征在于：根据点头频率和异常姿态占比对3)中的头部姿态估计结果进行疲劳特征提取；疲劳特征提取如下：

(1)点头频率判断

当驾驶员处于疲劳状态时，会不由自主地低头，这时为了清醒头脑会将头抬起，不断地重复进行点头、抬头动作；通过对驾驶员一段时间内点头次数的统计，得到点头频率用来对驾驶疲劳进行决策；三个欧拉旋转角中前后方向的倾斜角(Pitch)与驾驶员低头角度相关；点头频率f_Nod为：

其中，N_TN为时间T发生点头动作次数，N_T为T时间内的视频总帧数，实验中T值大小为30s；f_Nod作为是否疲劳的一个评价特征；

(2)异常姿态占比

当驾驶员处于疲劳状态时，颈部肌肉乏力、松弛，很难保持正常的驾驶姿势，最直接的表现为驾驶员头部的前倾后仰，左右倾斜或者这些动作的组合，对应于Roll、Pitch、Yaw角度的变化，因此，在头部姿态估计的基础上通过阈值判断，就能够确定驾驶员的疲劳状态；

Ferrariod等人研究发现，成年人头部姿态转动角度有一个固定的范围，其中，头部前后倾斜角Pitch的范围是60.4°到69.6°，左右倾斜Roll的范围为40.9°到36.3°，水平旋转Yaw的范围为79.8°到75.3°；点头频率和Pitch角度为同一个角度，因此Pitch角度不再参与决策；参考PERCLOS标准的P80标准，把20％的角度变化作为疲劳判断的标准，因此，当Roll旋转角的平均变化大于8.18°或者Yaw旋转角的平均变化大于15.8°时，判断驾驶员处于异常姿态；设异常姿态占比f_pose：

其中，N_pose为时间T内检测出现异常姿态的帧数，N_T为T时间内的视频总帧数，实验中T值大小为30s；f_pose作为是否疲劳的一个评价特征；

疲劳报警部分，当判断为疲劳状态后，软件已响铃方式进行报警。