基于机器视觉的驾驶疲劳检测方法刘志强,汪�(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江�212013)摘要:针对基于机器视觉技术的驾驶防瞌睡装置,讨论了当前的发展状况和应用情况,提出了基于红外光源、差分图像、Kalman滤波的系统方案。在红外光照射下,利用视网膜对不同波长红外光吸收率的显著差别,引起图像处理区域改变,同时利用神经网络辅助Kalman滤波器对眼部位置进行跟踪预测,实现司机在一定范围内活动时跟踪眼睛、测量眼睑和眼球状态的分析技术。该方法为检测司机在驾驶中是否困倦提供了关键的技术,实验表明该方法是有效的。关键词:疲劳监测;PERCLOS;视觉中图分类号:U461.91;TP242.6��文献标识码:A��文章编号:1672-1616(2006)03-0063-04��疲劳虽然是一个正常的生理现象,但是对驾驶员这一特殊的群体,就可能引起严重的后果,甚至危及生命,因此对疲劳的监测是非常必要的[1]。早期对驾驶疲劳的客观测评主要从医学角度出发,借助医用脑电图仪、心电图仪、肌电图仪测试驾驶员的脑电波形、心电波形、肌电波形,从而确定其疲劳程度。尽管这种方法比较准确,但测试条件苛刻,过程复杂,不易推广应用。在过去的10年里,对驾驶疲劳测评技术的研究逐渐引起许多国家的普遍重视,但是到目前为止,机动车驾驶员驾驶疲劳测评技术还未达到成熟的地步,实用可靠的系统尚未推出。本文在研究了国内外当前防驾驶疲劳技术研究进展的基础上,制定了驾驶防瞌睡装置的系统方案,利用计算机开发了系统原型,并进行了实验分析。1�国内外研究状况驾驶疲劳的监测分为主动和被动两种。主动的方法主要依靠驾驶员主动的对自身的状态进行检查,如反应时间测试仪PVT(ThePsychomotorVigilanceTest)[2,3]等。根据驾驶员对仪器屏幕上随机出现的光点的反应(光点出现时敲击键盘)速度测试驾驶员的反应时间,用以判断其疲劳程度。但这主要依靠驾驶员的主观因素来进行,监测不具备客观性,从而可靠性不高。被动的方法则是借助仪器对驾驶员的驾驶行为和状态进行实时监测、客观评价的方法。目前比较常见的疲劳监测手段有以下几种。1.1�对驾驶行为进行监测驾驶员在疲劳状态下,其驾驶行为与正常状态有较大的差异,通过对驾驶员的驾驶行为,如方向盘的转动角度,车辆的行驶轨迹等进行实时检测,可以达到驾驶员疲劳监测的目的。方向盘监视装置S.A.M(SteeringAttentionMonitor)。一种监测方向盘非正常运动的传感器装置,适用于各种车辆。方向盘正常运动时传感器装置不报警,若方向盘4s不运动,S.A.M.就会发出报警声,直到方向盘继续正常运动为止。S.A.M.被固定在车内录音机旁,方向盘下面的杆上装有一条磁性带,用以监测方向盘的运动。1.2�对驾驶员状态进行监测驾驶员在疲劳状态下,其生理特征参数如脉搏、呼吸、脑电图、眼部活动等都与正常状态有较大差异,并且这些参数经临床试验表明,都与疲劳有相关性,可以用来作为驾驶员疲劳的表征参数,通过对这些参数的监测,从而达到对驾驶员疲劳监测的目的。1.2.1�头部位置传感器(HeadPositionSensor)由ASCI(AdvancedSafetyConceptsInc)研制开发的用于计算驾驶员头部位置的传感器,通过头部位置的变化规律判定司机是否瞌睡。1.2.2�检测驾驶员视网膜大小的PERCLOS法收稿日期:2005-08-22基金项目:江苏省高新技术资助项目(BG2005028)作者简介:刘志强(1963-),男,江苏靖江人,江苏大学教授,博士,主要研究方向为交通运输系统安全和智能交通。63�应用研究���刘志强�汪��基于机器视觉的驾驶疲劳检测方法��(PercentageofEyelidClosureOverthePupilOverTime)PERCLOS是指眼睛闭合时间占某一特定时间的百分率。PERCLOS的P80(单位时间内眼睛闭合程度超过80%以上的时间占总时间的百分比)与驾驶疲劳程度的相关性最好。1.2.3�瞳孔测量计实时地测量驾驶员的瞳孔尺寸,利用其变化关系来评测疲劳度。1.2.4�其他测量方法和传感器利用脉搏变化与疲劳之间的关系来监测驾驶员的精神状态。脑电图仪EEG(electroencephalograph)是测量睡眠的金标准!,但是由于测量时需要在头上粘贴电极,不能投入到实际的运用中,因此只作为对比时的标准。监测驾驶员嘴部的状态,利用其和驾驶员精神状态的关系,从而达到检测疲劳的目的。目前国内外关于驾驶疲...
