一種疲勞駕駛預警系統的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對行駛狀態下的駕駛員進行自動識別疲勞狀況并發出警報的疲勞駕駛預警系統的裝置。
【背景技術】
[0002]疲勞駕駛是馬路殺手，雖然因為疲勞駕駛所發生的交通事故僅占全部交通事故的20%，但是在特大交通事故中的比例卻達到了 40%以上。重大交通事故必然導致重大的財產損失及人員傷亡。如何保證行車安全是現代交通管理的一個重要問題，雖然交通警察已經能夠利用酒精檢測儀等查出司機是不是喝了酒，但對于疲勞駕駛的司機卻還沒有什么好辦法。利用計算機系統進行對人眼的識別研究，是當前計算機圖形功能識別的前沿科學。人臉識別作為目標識別的一個特例，涉及圖像處理，模式識別，神經網絡以及神經科學等諸多科學，在過去的十幾年里得到了廣泛的重視與發展。常用的人眼定位方法中，大多都是基于人臉檢測，例如模板匹配和hough變換。目前，國內外研究人臉識別的方法多種多樣，通常面對靜態圖像的人臉自動模式識別技術分為三大類:基于幾何特征的識別方法、基于代數特征的識別方法和基于連接機制的識別方法。應用神經網絡的識別方式需要大量的臉部圖庫，應用自學習的方法進行識別，它對臉部圖庫的要求比較高。據英國醫學雜志報道，研究人員發現，一個在17?19小時內沒睡眠的世人，其行為能力與一個血液中酒精濃度為
0.05%的醉酒司機相當。這就是為那些經常加班而睡眠不足的白領司機、長途貨車司機和出租車司機敲響了警鐘。據統計，在紐約6.8起無外界因素引起的嚴重交通事故中，約10%與疲勞駕駛有關，大約1/4的司機曾有迷糊駕車的經歷！在我國每年發生的特大交通事故中，駕駛員疲勞駕駛也是主要的肇事原因。駕駛車輛是一種非常耗費體力與腦力的勞動。駕車時，感覺器官及運動器官始終處于緊張狀態，駕駛員需要付出較大的生理能量和心理能量。長時間作業會導致生理和心理上的失調，從而嚴重影響到駕駛汽車的安全性。有關專家說，造成司機疲勞有三方面的直接原因，第一是長期腦緊張，開車時大腦自始至終處于高度緊張狀態，很容易導致頭昏腦漲。第二是駕車動作的單一性，我們都有這種體會，不管干什么事，只要出現多種姿勢、多種頻率或多種節奏就不會感覺累，但司機不行，在開車時不僅姿勢始終是同一種，連注意力也要始終繃得緊緊的，特別是在高速公路上，路平、沒彎、車少，一腳油門踩到底，沒有任何可引起興奮的東西，這種情況下最容易引起大腦疲勞，如果遇到情況根本反應不過來。第三就是開夜車，受晝夜時差限制，人在燈光下總會有一種昏昏欲睡的感覺，再加上晚上車少路寬，或司機白天沒得到很好的休息，產生疲勞是很自然的事。另外，造成疲勞還有三種間接原因，即睡眠不足、心情不好、心理承受能力較弱，同時還往往與氣候、交通條件和道路條件有關。那么，怎樣防范司機疲勞駕駛成了一個重要課題。
[0003]日本電子航法研究所等單位最近開發出通過分析聲音瞬間判斷司機疲勞程度的技術，研究人員利用數學方法分析聲音紊亂程度，調查人的緊張、疲勞和注意力不集中等狀態，借助聲音的波動和頻率數據，4至5秒內即可得出結果。聲音的波動可以反映人的精神狀態，比如研究人員讓人背著行李行走時說話，通過聲音可判斷人體疲勞和思維能力下降程度。通過聲音波動的平均值來分析精神狀態需要5分鐘時間，而且如果被測者說話時間過短就無法測出結果，因此很不實用。
[0004]日本豐田公司研制的疲勞報警裝置，只要駕駛員在操縱轉向盤時有一點遲鈍，或脈搏有一點異常變化，該裝置就能測出這些反應，并發出警告，令座墊振動或自動剎車。日本東京大學研制出的疲勞測試器，可戴在司機的手腕上。該測試器內部裝有一小型氧氣電池電極，能測量司機汗液中的乳酸、氨和酒精含量，然后通過小型無線電發射器把數據傳送到研究中心。研究中心通過電腦分析，判定司機的疲勞程度，及時向司機發出警告，避免交通事故的發生。
[0005]縱觀上述這些已公開的解決或監視駕車疲勞的技術方案，都存在一定的的局限性，要么是結果不夠可靠，要么是由于技術復雜、需要被測人員主動配合而不夠實用。

【發明內容】

[0006]本發明的目的:旨在提供一種利用視頻圖像處理技術對駕駛員的眼睛進行人眼定位并對眼簾的張開與閉合進行判斷，在必要的情況下做出相應動作的疲勞駕駛預警系統。它能夠有效遏制由駕駛員疲勞駕駛導致的汽車失控、翻車、撞車等重大惡性事故的發生，大大提高人員及車輛的安全性。
[0007]—種疲勞駕駛預警系統，包括安裝有VC++平臺和WINDOWS操作系統的計算機、攝像頭、報警器，其特征在于它的工作步驟是:第一步，計算機按幀讀取攝像頭的視頻圖像數據并存入存儲器，同時復制一份，其中一份送至顯示器用于圖像顯示，另一份作為軟件平臺的待處理24位真彩色圖像；第二步，對待處理圖像進行灰度直方圖均衡，即將出現頻率較低的灰度級并入鄰近的灰度級中，使待處理24位真彩色圖像轉換為256色的灰度圖；第三步，利用閾值處理灰度圖；首先利用可調窗口閾值將大部分背景及噪聲點去掉并將圖像二值化，使灰度圖像上只剩下類似眼睛象素塊大小的黑色區域以及頭發、衣服形成的大塊黑色區域；再利用象素面積閾值去掉眼睛象素范圍外的黑色區域，即循環掃描圖像每一個象素點的形式，計算每個黑色區域象素塊的象素大小，眼睛黑色區域所包含的象素數應在一定的范圍內，根據初步估計設置的可調眼睛象素數，去掉比設定值大的黑色區域，使圖像上只剩下類似眼睛象素數大小的黑色區域；第四步，定位雙眼；人眼在二值位圖上的形狀類似于橢圓，其外接矩形應為長方形；判斷原則是:與任意一個外接長方形連接或靠得非常近的黑色區域不是眼睛象素塊；在雙眼下方一定距離內不能有其他象素塊；雙眼象素塊的內側距離應大于一定的值；雙眼象素塊的外側距離應小于一定值；考慮到在圖像上人的面部可能有一定的傾斜，雙眼象素塊不會在同一水平線上，但雙眼象素塊的頂部應不超過一定的值；為了避免誤識別，在系統連續兩次都識別出雙眼后，系統才在原始圖像的相同位置上畫上矩形黑框，作為結果顯示出來；第五步，報警輸出；在沒有識別出眼睛的情況下發出聲音報警，此時計算機輸出報警信號到報警器。
[0008]它首先將攝像頭動態提取到的一幀圖像利用灰度直方圖進行自動灰度均衡，將人的臉部與從背景中凸現出來，再利用可調半窗口域值將人臉從背景中提取出來，根據估算的人眼象素塊大小，去掉非人眼區域，然后結合人眼的二維幾何關系自動確定人的雙眼。如果沒有檢測到雙眼，系統聲音提示報警。由于采用了攝像頭，結合計算機及預警分析軟件，不需要駕駛員的主動配合，具有可靠性高、分析效率高和結果準確的優點。
【主權項】
1.一種疲勞駕駛預警系統的裝置，包括安裝有VC++平臺和WINDOWS操作系統的計算機、攝像頭、報警器，其特征在于它的工作步驟是:第一步，計算機按幀讀取攝像頭的視頻圖像數據并存入存儲器，同時復制一份，其中一份送至顯示器用于圖像顯示，另一份作為軟件平臺的待處理24位真彩色圖像；第二步，對待處理圖像進行灰度直方圖均衡，即將出現頻率較低的灰度級并入鄰近的灰度級中，使待處理24位真彩色圖像轉換為256色的灰度圖；第三步，利用閾值處理灰度圖；首先利用可調窗口閾值將大部分背景及噪聲點去掉并將圖像二值化，使灰度圖像上只剩下類似眼睛象素塊大小的黑色區域以及頭發、衣服形成的大塊黑色區域；再利用象素面積閾值去掉眼睛象素范圍外的黑色區域，即循環掃描圖像每一個象素點的形式，計算每個黑色區域象素塊的象素大小，眼睛黑色區域所包含的象素數應在一定的范圍內，根據初步估計設置的可調眼睛象素數，去掉比設定值大的黑色區域，使圖像上只剩下類似眼睛象素數大小的黑色區域；第四步，定位雙眼；人眼在二值位圖上的形狀類似于橢圓，其外接矩形應為長方形；判斷原則是:與任意一個外接長方形連接或靠得非常近的黑色區域不是眼睛象素塊；在雙眼下方一定距離內不能有其他象素塊；雙眼象素塊的內側距離應大于一定的值；雙眼象素塊的外側距離應小于一定值；考慮到在圖像上人的面部可能有一定的傾斜，雙眼象素塊不會在同一水平線上，但雙眼象素塊的頂部應不超過一定的值；為了避免誤識別，在系統連續兩次都識別出雙眼后，系統才在原始圖像的相同位置上畫上矩形黑框，作為結果顯示出來；第五步，報警輸出；在沒有識別出眼睛的情況下發出聲音報警，此時計算機輸出報警信號到報警器。
【專利摘要】一種疲勞駕駛預警系統裝置，包括安裝有VC++平臺和WINDOWS操作系統的計算機、攝像頭、報警器，計算機按幀讀取攝像頭的視頻圖象數據并存入存儲器，同時復制一份，其中一份送至顯示器用于圖象顯示，另一份進行灰度直方圖均衡轉換為256色的灰度圖；然后利用閾值處理灰度圖，使圖像上只剩下類似眼睛象素數大小的黑色區域；定位雙眼，在系統連續兩次都識別出雙眼后，系統才在原始圖像的相同位置上畫上矩形黑框，作為結果顯示出來；最后在沒有識別出眼睛的情況下發出聲音報警，此時計算機輸出報警信號到報警器。系統在Windows系統的VC++平臺下，完成了在復雜背景下對人眼的定位與眼簾張開閉合的判斷。其成本低，體積小，特別是識別成功率高。
【IPC分類】G08B21/06
【公開號】CN105632102
【申請號】CN201410591691
【發明人】不公告發明人
【申請人】李艷
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月29日