專利名稱：一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)與檢測單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通駕駛領(lǐng)域，具體涉及一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)與檢測單元。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，機(jī)動車和駕駛員的數(shù)量都有了很大增長，機(jī)動車駕駛?cè)諠u普及，與此同時，隨之而來的是頻繁發(fā)生的交通事故，對我們的生命財產(chǎn)安全造成很大威脅。調(diào)查顯示，2011年全國涉及人員傷亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，雖較往年數(shù)據(jù)這兩個數(shù)字均有所下降，但仍然不容忽視。查閱和分析我國在過去幾年中交通事故的案例統(tǒng)計可以知道，在所有交通事故中，由于駕駛員在疲勞狀態(tài)下駕駛而引發(fā)的交通事故在所有的道路交通事故中所占據(jù)的比例高達(dá)15-20%，令人觸目驚心。所以對駕駛員駕駛機(jī)動車過程中疲勞狀態(tài)的監(jiān)測顯得十分必要，對駕駛員駕駛過程中疲勞狀態(tài)的及時發(fā)現(xiàn)，并作出相應(yīng)的提醒，減少甚至制止駕駛員疲勞駕駛，對于減少交通事故的發(fā)生數(shù)量，保護(hù)生命財產(chǎn)安全，有著非同一般的重要意義。近年來手機(jī)有明顯的智能化趨勢，智能手機(jī)的市場占有率不斷提高，在人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮的作用也越來越大。因此研究一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)與檢測單元，對駕駛員駕駛機(jī)動車過程中疲勞狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)與檢測單元，能夠?qū)︸{駛員駕駛機(jī)動車過程中疲勞狀態(tài)的監(jiān)測，對駕駛員駕駛過程中疲勞狀態(tài)的及時發(fā)現(xiàn)，并作出相應(yīng) 的提醒。該種駕駛員疲勞檢測手機(jī)，包括手機(jī)攝像頭、手機(jī)功能單元和檢測單元；其中檢測單元包括切割單元、人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元和警告單元；手機(jī)攝像頭置于駕駛員前方，獲取駕駛員面部的實時圖像，并將實時圖像幀傳輸給切割單兀；切割單元根據(jù)手機(jī)攝像頭獲得的實時圖像幀，進(jìn)行人臉檢測與定位，得到人臉?biāo)趨^(qū)域發(fā)送給頭部判斷單元；再對人臉?biāo)趨^(qū)域進(jìn)行人眼、嘴部檢測得到人眼位置圖像和嘴部位置圖像分別發(fā)送給人眼判斷單元和嘴部判斷單元；人眼判斷單元I. I根據(jù)切割單元發(fā)送的人眼位置圖像，對人眼位置圖像進(jìn)行切割，得到眼瞼周圍部分區(qū)域，再排除眉毛部分得到切割后的眼瞼部分圖像；I. 2將切割后得到的眼瞼部分圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖；I. 3將增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定相應(yīng)閾值，將圖像中顏色值大于設(shè)定閾值的點置為黑色，顏色值小于閾值的點置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分將對應(yīng)于瞳孔部分；
I. 4以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果瞳孔部分比例達(dá)到整個畫面的25%，則可以認(rèn)為圖像中人眼為正常睜開狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未達(dá)到25%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)剩余幀取黑色像素點數(shù)目少于比對值的85%時，則判定當(dāng)前幀中人眼為非正常睜開狀態(tài)；I. 5統(tǒng)計非正常睜開幀，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常睜開幀時，直接判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；或者當(dāng)一個統(tǒng)計周期的50幀圖像中，非正常睜開幀達(dá)到12%即6幀時，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；嘴部判斷單元 2. I根據(jù)切割單元發(fā)送的嘴部位置圖像后，將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的嘴部灰度圖；2. 2將增強(qiáng)后的嘴部灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定嘴唇部分顏色值區(qū)間，將符合顏色值區(qū)間的值置為黑色，剩余部分置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分就對應(yīng)于嘴部；2. 3以65幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果黑色部分比例小于整個畫面的35%，則可以認(rèn)為圖像中嘴部為正常閉合狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未大于35%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)黑色像素點數(shù)目達(dá)到比對值的200%，即超出一倍時，則認(rèn)為嘴部為非正常張開狀態(tài)，認(rèn)定駕駛員打了一次哈欠；2. 4若在65幀周期內(nèi)產(chǎn)生了 3次或3次以上打哈欠的情況，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；頭部判斷單元3. I.根據(jù)切割單元發(fā)送的人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像，記錄人臉在圖像中所處的位置，作為比對數(shù)據(jù)；再次得到新的圖像幀人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像時，得出其中人臉的位置，與已有比對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較人臉位置向下移動距離達(dá)到人臉區(qū)域高度的10%，則判定出現(xiàn)頭部非正常位移；若不符合上一條件，則將新的圖像幀中人臉位置數(shù)據(jù)更新為比對數(shù)據(jù)，對下一幀圖像進(jìn)行比對；3. 2.以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，若周期內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，則認(rèn)為頭部出現(xiàn)下移后未能及時恢復(fù)，直接判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；若周期內(nèi)沒有連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，而非正常位移幀數(shù)量達(dá)到所有幀數(shù)量的10%，即5幀時，也認(rèn)為駕駛員出現(xiàn)疲勞狀況并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信
息發(fā)送給警告單元；警告單元接收人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元三個部分的并行分析得到駕駛員的疲勞狀態(tài)，其中任一部分判定出現(xiàn)疲勞狀態(tài)則認(rèn)為駕駛員產(chǎn)生了疲勞狀態(tài)，并發(fā)送警告指令給手機(jī)功能單元；手機(jī)功能單元根據(jù)警告單元的警告指令利用手機(jī)自身功能對駕駛員進(jìn)行警告。手機(jī)功能單元通過以下方式對駕駛員發(fā)出警示提醒
I)利用手機(jī)功能單元自身功能，發(fā)出聲音警示；2)利用手機(jī)功能單元的通信功能，向事先預(yù)設(shè)的一個或多個號碼發(fā)送預(yù)設(shè)的警示短信，提醒駕駛員的親人朋友駕駛員產(chǎn)生了疲勞狀態(tài)，向他們請求第三方幫助；還可以進(jìn)一步利用手機(jī)功能單元的定位功能，獲取駕駛員所在位置，向駕駛員提供附近的休息場所位置。或者進(jìn)一步利用手機(jī)上的設(shè)置的汽車接口與汽車自身系統(tǒng)相連，當(dāng)警告單元判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)時，發(fā)送警告指令給汽車接口，汽車接口將警告指令發(fā)送給汽車自身系統(tǒng)使汽車方向盤振動，提醒駕駛員注意。該手機(jī)接口可以是手機(jī)原有，或者新增，通過無線或者有線與汽車自身系統(tǒng)相連。所述檢測單元采用Android手機(jī)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺。該種駕駛員疲勞檢測單元，包括切割單元、人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判 斷單元和警告單元；切割單元根據(jù)外部獲得的實時圖像幀，進(jìn)行人臉檢測與定位，得到人臉?biāo)趨^(qū)域發(fā)送給頭部判斷單元；再對人臉?biāo)趨^(qū)域進(jìn)行人眼、嘴部檢測得到人眼位置圖像和嘴部位置圖像分別發(fā)送給人眼判斷單元和嘴部判斷單元；人眼判斷單元I. I根據(jù)切割單元發(fā)送的人眼位置圖像，對人眼位置圖像進(jìn)行切割，得到眼瞼周圍部分區(qū)域，再排除眉毛部分得到切割后的眼瞼部分圖像；I. 2將切割后得到的眼瞼部分圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖；I. 3將增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定相應(yīng)閾值，將圖像中顏色值大于設(shè)定閾值的點置為黑色，顏色值小于閾值的點置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分將對應(yīng)于瞳孔部分；I. 4以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果瞳孔部分比例達(dá)到整個畫面的25%，則可以認(rèn)為圖像中人眼為正常睜開狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未達(dá)到25%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)剩余幀取黑色像素點數(shù)目少于比對值的85%時，則判定當(dāng)前幀中人眼為非正常睜開狀態(tài)；I. 5統(tǒng)計非正常睜開幀，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常睜開幀時，直接判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；或者當(dāng)一個統(tǒng)計周期的50幀圖像中，非正常睜開幀達(dá)到12%即6幀時，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；嘴部判斷單元2. I根據(jù)切割單元發(fā)送的嘴部位置圖像后，將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的嘴部灰度圖；2. 2將增強(qiáng)后的嘴部灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定嘴唇部分顏色值區(qū)間，將符合顏色值區(qū)間的值置為黑色，剩余部分置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分就對應(yīng)于嘴部；2. 3以65幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果黑色部分比例小于整個畫面的35%，則可以認(rèn)為圖像中嘴部為正常閉合狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未大于35%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)黑色像素點數(shù)目達(dá)到比對值的200%，即超出一倍時，則認(rèn)為嘴部為非正常張開狀態(tài)，認(rèn)定駕駛員打了一次哈欠；2. 4若在65幀周期內(nèi)產(chǎn)生了 3次或3次以上打哈欠的情況，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；頭部判斷單元3. I.根據(jù)切割單元發(fā)送的人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像，記錄人臉在圖像中所處的位置，作為比對數(shù)據(jù)；再次得到新的圖像幀人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像時，得出其中人臉的位置，與已有比對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較人臉位置向下移動距離達(dá)到人臉區(qū)域高度的10%，則判定出現(xiàn)頭部非正常位移；若不符合上一條件，則將新的圖像幀中人臉位置數(shù)據(jù)更新為比對數(shù)據(jù)，對下一幀圖像進(jìn)行比對； 3. 2.以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，若周期內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，則認(rèn)為頭部出現(xiàn)下移后未能及時恢復(fù)，直接判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；若周期內(nèi)沒有連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，而非正常位移幀數(shù)量達(dá)到所有幀數(shù)量的10%，即5幀時，也認(rèn)為駕駛員出現(xiàn)疲勞狀況并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信
息發(fā)送給警告單元；警告單元對駕駛員發(fā)出警告提示。有益效果該方法利用手機(jī)的攝像頭獲取駕駛員面部的實時圖像，并進(jìn)行圖像處理和分析，進(jìn)而對駕駛員駕駛機(jī)動車過程中疲勞狀態(tài)的監(jiān)測，并能夠發(fā)出對應(yīng)警示信息，防止危險情況的發(fā)生。


圖I為駕駛員疲勞檢測手機(jī)的框圖；圖2為駕駛員疲勞檢測單元的框圖；圖3為本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。Android是一款由谷歌公司支持和發(fā)布的移動操作系統(tǒng),主要應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、智能電視等智能移動設(shè)備。Android操作系統(tǒng)的首個版本于2008年9月23日發(fā)布，經(jīng)過幾年的不斷更新完善，在2011年10月發(fā)布了最新的4. 0版本操作系統(tǒng)，這一過程中Android操作系統(tǒng)的受歡迎程度不斷提升，在不久前成功超過了昔日只能手機(jī)操作系統(tǒng)中的巨無霸Symbian，成為全世界市場份額第一的智能手機(jī)操作系統(tǒng)。依據(jù)2012年初的數(shù)據(jù)，Android操作系統(tǒng)在全世界智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場份額中占據(jù)52. 5%，其中在中國市場更是具有68. 4%的市場占有率，成為移動操作系統(tǒng)中名副其實的NO. I。Android操作系統(tǒng)從誕生起就一直保持著開放的姿態(tài)。它的核心使用一種經(jīng)過簡化的Linux內(nèi)核。Android操作系統(tǒng)中移動應(yīng)用的開發(fā)編程語言為應(yīng)用廣泛而易用的Java，以及易懂易用的腳本文件。而隨著Android操作系統(tǒng)本身的快速發(fā)展，現(xiàn)在通過使用NDK(Native Development Kit)以及可以使用Java之外的語言來開發(fā)Android應(yīng)用程序，如C/C++等，這使得Android移動應(yīng)用開發(fā)對廣大開發(fā)人員的更加友好，也吸引了更多的開發(fā)人員步入Android開發(fā)的行列。也就是說，Android手機(jī)具備最大的目標(biāo)用戶群，Android手機(jī)相對廉價，Android手機(jī)設(shè)備多樣化,在不同人群中適用性較強(qiáng)。同時Android系統(tǒng)的開放性似的Android應(yīng)用開發(fā)進(jìn)入門濫較低，開發(fā)成本較低。因此本實施例提供了一種基于Android手 機(jī)的駕駛員疲勞檢測方法，利用類似于車載GPS導(dǎo)航儀所配支架的手機(jī)專用支架，將安裝了與所述檢測方法對應(yīng)的檢測系統(tǒng)的Android手機(jī)屏幕朝行車方向、攝像頭朝駕駛員面部方向放置于駕駛員正前方，放置位置應(yīng)保證手機(jī)不影響駕駛員視線及駕駛操作，在駕駛開始前打開Android手機(jī)中的駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)應(yīng)用程序，在駕駛過程中對駕駛員面部進(jìn)行不間斷實時檢測。步驟一利用置于駕駛員前方的Android手機(jī)攝像頭，獲取一幀包含了駕駛員面部的實時圖像；步驟二 在步驟一獲得的實時圖像巾貞中，利用Adaboost算法結(jié)合LBP (LocalBinary Patterns,局部二值模式)特征,進(jìn)行人臉檢測與定位,得到人臉?biāo)趨^(qū)域；步驟三在得到人臉?biāo)趨^(qū)域的基礎(chǔ)上，分別在人臉區(qū)域通過運用Adaboost算法結(jié)合Haar特征進(jìn)行人眼、嘴部檢測得到人眼位置圖像和嘴部位置圖像；如果實時圖像較暗，則對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行光照補(bǔ)償，減小較差光線條件對檢測準(zhǔn)確性的影響；步驟四對駕駛員疲勞狀態(tài)的判定由以下三個判斷規(guī)則并行判斷1.通過人眼睜閉狀態(tài)識別和統(tǒng)計來判定疲勞；2.通過嘴部張開閉合狀態(tài)識別和統(tǒng)計來判定疲勞；3.通過觀察相鄰實時圖像幀之間人頭部即面部的位移情況來判定疲勞；三個判斷規(guī)則互不影響，互不聯(lián)系，其中任一判斷規(guī)則判定出現(xiàn)疲勞狀態(tài)則系統(tǒng)認(rèn)為駕駛員產(chǎn)生了疲勞狀態(tài)；下面分別對三個判斷規(guī)則進(jìn)行具體說明I.人眼判斷單元I. I根據(jù)步驟三得到的人眼位置圖像，對人眼位置圖像進(jìn)行切割，得到眼瞼周圍部分區(qū)域，再排除眉毛部分得到切割后的眼瞼部分圖像；因為眉毛與瞳孔均為黑色，會對眼睛睜閉判定造成影響；I. 2將切割后得到的眼瞼部分圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖；增強(qiáng)后的灰度圖使圖像顯示效果更好，易于產(chǎn)生更好的二值化效果；I. 3將增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定相應(yīng)閾值，將圖像中顏色值大于設(shè)定閾值的點置為黑色，顏色值小于閾值的點置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分將對應(yīng)于瞳孔部分；通過計算黑色部分的比例，可以得出瞳孔被遮蓋的狀況，進(jìn)而得出眼睛的睜開程度；I. 4以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果黑色部分比例達(dá)到整個畫面的25%，則可以認(rèn)為圖像中人眼為正常睜開狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未達(dá)到25%，則棄用本幀，對下一幀進(jìn)行檢測；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)剩余幀取黑色像素點數(shù)目少于比對值的85%時，即相對于比對值所減少的部分占比對值的比例達(dá)到15%時，則判定當(dāng)前幀中人眼為非正常睜開狀態(tài)。以上數(shù)值由實驗經(jīng)驗得出。I. 5統(tǒng)計非正常睜開幀，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常睜開幀時，判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)；當(dāng)一個統(tǒng)計周期的50幀圖像中，非正常睜開幀達(dá)到12%即6幀時，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)。12%這一數(shù)值由美國國家公路交通安全局針對眼睛睜閉統(tǒng)計值與駕駛員疲勞狀態(tài)對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行的大量實驗得出，其余數(shù)值由實驗經(jīng)驗得出。2.嘴部判斷單元2. I根據(jù)步驟三得到的嘴部位置圖像后，將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的嘴部灰度圖；增強(qiáng)后的灰度圖使圖像顯示效果更好，易于產(chǎn)生更好的二值化效果；2. 2將增強(qiáng)后的嘴部灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定嘴唇部分顏色值 區(qū)間，將符合顏色值區(qū)間的值置為黑色，剩余部分置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分就對應(yīng)于嘴部，通過計算黑色部分的比例，可以得出嘴巴張開程度2. 3以65幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果黑色部分比例小于整個畫面的35%，則可以認(rèn)為圖像中嘴部為正常閉合狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未大于35%，則棄用本幀，對下一幀進(jìn)行檢測。得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)黑色像素點數(shù)目達(dá)到比對值的200%，即超出一倍時，則認(rèn)為嘴部為非正常張開狀態(tài)，認(rèn)定駕駛員打了一次哈欠。以上數(shù)值由實驗經(jīng)驗得出。2. 4若在65幀周期內(nèi)產(chǎn)生了 3次或以上打哈欠的情況，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)。以上數(shù)值由實驗經(jīng)驗得出。3.頭部判斷單元3. I.根據(jù)步驟二得到的人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像，記錄人臉在圖像中所處的位置，作為比對數(shù)據(jù)。再次得到新的圖像幀人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像時，得出其中人臉的位置，與已有比對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若位置發(fā)生較大變化人臉位置向下移動距離達(dá)到人臉區(qū)域高度的10%，則判定出現(xiàn)頭部非正常位移；若不符合上一條件，則將新的圖像幀中人臉位置數(shù)據(jù)更新為比對數(shù)據(jù)，用于接下來的比對過程。以上數(shù)值由實驗經(jīng)驗得出。因為駕駛員駕駛機(jī)動車過程中，頭部處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，位移很小，當(dāng)駕駛員產(chǎn)生疲勞狀態(tài)時，會發(fā)生不自覺點頭等情況，本部分即利用這一情況對駕駛員疲勞狀態(tài)進(jìn)行檢測。3. 2.以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，若周期內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，則認(rèn)為頭部出現(xiàn)下移后未能及時恢復(fù)，直接判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)；若周期內(nèi)沒有連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，而非正常位移幀數(shù)量達(dá)到所有幀數(shù)量的10%，即5幀時，也認(rèn)為駕駛員出現(xiàn)疲勞狀況。以上數(shù)值由實驗經(jīng)驗得出。步驟五疲勞警示其中步驟四的任一判斷規(guī)則判定出現(xiàn)疲勞狀態(tài)則認(rèn)為駕駛員產(chǎn)生了疲勞狀態(tài)，通過以下方式對駕駛員發(fā)出警示提醒5. I利用Android手機(jī)自身功能，發(fā)出聲音警示；5. 2將Android手機(jī)與汽車自身系統(tǒng)相連，使汽車方向盤振動，提醒駕駛員注意；5. 3系統(tǒng)利用Android手機(jī)的通信功能，向事先預(yù)設(shè)的一個或多個號碼發(fā)送預(yù)設(shè)的警示短信，提醒駕駛員的親人朋友駕駛員產(chǎn)生了疲勞狀態(tài)，向他們請求第三方幫助；
5. 4系統(tǒng)利用Android手機(jī)的定位功能，獲取駕駛員所在位置，向駕駛員提供附近的休息場所位置，指引駕駛員就近前往休息，避免疲勞駕駛。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)，其特征在于，包括手機(jī)攝像頭、手機(jī)功能單元和檢測單元；其中檢測單元包括切割單元、人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元和警告單元; 手機(jī)攝像頭置于駕駛員前方，獲取駕駛員面部的實時圖像，并將實時圖像幀傳輸給切表I]單兀； 切割單元根據(jù)手機(jī)攝像頭獲得的實時圖像幀，進(jìn)行人臉檢測與定位，得到人臉?biāo)趨^(qū)域發(fā)送給頭部判斷單元；再對人臉?biāo)趨^(qū)域進(jìn)行人眼、嘴部檢測得到人眼位置圖像和嘴部位置圖像分別發(fā)送給人眼判斷單元和嘴部判斷單元； 人眼判斷單元 ·1.1根據(jù)切割單元發(fā)送的人眼位置圖像，對人眼位置圖像進(jìn)行切割，得到眼瞼周圍部分區(qū)域，再排除眉毛部分得到切割后的眼瞼部分圖像； I. 2將切割后得到的眼瞼部分圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖； I. 3將增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定相應(yīng)閾值，將圖像中顏色值大于設(shè)定閾值的點置為黑色，顏色值小于閾值的點置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分將對應(yīng)于瞳孔部分； I.4以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果瞳孔部分比例達(dá)到整個畫面的25%，則可以認(rèn)為圖像中人眼為正常睜開狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未達(dá)到25%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)剩余幀取黑色像素點數(shù)目少于比對值的85%時，則判定當(dāng)前幀中人眼為非正常睜開狀態(tài)； ·1.5統(tǒng)計非正常睜開幀，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常睜開幀時，直接判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；或者當(dāng)一個統(tǒng)計周期的50幀圖像中，非正常睜開幀達(dá)到12%即6幀時，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元； 嘴部判斷單元 ·2.I根據(jù)切割單元發(fā)送的嘴部位置圖像后，將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的嘴部灰度圖； · 2.2將增強(qiáng)后的嘴部灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定嘴唇部分顏色值區(qū)間，將符合顏色值區(qū)間的值置為黑色，剩余部分置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分就對應(yīng)于嘴部；· · 2.3以65幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果黑色部分比例小于整個畫面的35%，則可以認(rèn)為圖像中嘴部為正常閉合狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未大于35%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)黑色像素點數(shù)目達(dá)到比對值的200%，即超出一倍時，則認(rèn)為嘴部為非正常張開狀態(tài)，認(rèn)定駕駛員打了一次哈欠； ·2.4若在65幀周期內(nèi)產(chǎn)生了 3次或3次以上打哈欠的情況，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；頭部判斷單元 .3.I.根據(jù)切割單元發(fā)送的人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像，記錄人臉在圖像中所處的位置，作為比對數(shù)據(jù)；再次得到新的圖像幀人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像時，得出其中人臉的位置，與已有比對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較人臉位置向下移動距離達(dá)到人臉區(qū)域高度的10%，則判定出現(xiàn)頭部非正常位移；若不符合上一條件，則將新的圖像幀中人臉位置數(shù)據(jù)更新為比對數(shù)據(jù)，對下一幀圖像進(jìn)行比對； .3.2.以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，若周期內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，則認(rèn)為頭部出現(xiàn)下移后未能及時恢復(fù)，直接判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；若周期內(nèi)沒有連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，而非正常位移幀數(shù)量達(dá)到所有幀數(shù)量的10%，即5幀時，也認(rèn)為駕駛員出現(xiàn)疲勞狀況并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元； 警告單元接收人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元三個部分的并行分析得到駕駛員的疲勞狀態(tài)，其中任一部分判定出現(xiàn)疲勞狀態(tài)則認(rèn)為駕駛員產(chǎn)生了疲勞狀態(tài)，并發(fā)送警告指令給手機(jī)功能單元； 手機(jī)功能單元根據(jù)警告單元的警告指令利用手機(jī)自身功能對駕駛員進(jìn)行警告。
2.如權(quán)利要求I所述的一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)，其特征在于，手機(jī)功能單元通過以下方式對駕駛員發(fā)出警示提醒 1)利用手機(jī)功能單元自身功能，發(fā)出聲音警示； 2)利用手機(jī)功能單元的通信功能，向事先預(yù)設(shè)的一個或多個號碼發(fā)送預(yù)設(shè)的警示短f目。
3.如權(quán)利要求I所述的一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步利用手機(jī)功能單元的定位功能，獲取駕駛員所在位置，向駕駛員提供附近的休息場所位置。
4.如權(quán)利要求I所述的一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步利用手機(jī)上的設(shè)置的汽車接口與汽車自身系統(tǒng)相連；當(dāng)警告單元判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)時，發(fā)送警告指令給汽車接口，汽車接口將警告指令發(fā)送給汽車自身系統(tǒng)使汽車方向盤振動，提醒駕駛員注意。
5.如權(quán)利要求I所述的一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)，其特征在于，所述檢測單元采用Android手機(jī)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺。
6.一種駕駛員疲勞檢測單元，其特征在于，檢測單元包括切割單元、人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元和警告單元； 切割單元根據(jù)外部獲得的實時圖像幀，進(jìn)行人臉檢測與定位，得到人臉?biāo)趨^(qū)域發(fā)送給頭部判斷單元；再對人臉?biāo)趨^(qū)域進(jìn)行人眼、嘴部檢測得到人眼位置圖像和嘴部位置圖像分別發(fā)送給人眼判斷單元和嘴部判斷單元； 人眼判斷單元 I.I根據(jù)切割單元發(fā)送的人眼位置圖像，對人眼位置圖像進(jìn)行切割，得到眼瞼周圍部分區(qū)域，再排除眉毛部分得到切割后的眼瞼部分圖像； I.2將切割后得到的眼瞼部分圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖； I.3將增強(qiáng)后的眼瞼灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定相應(yīng)閾值，將圖像中顏色值大于設(shè)定閾值的點置為黑色，顏色值小于閾值的點置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分將對應(yīng)于瞳孔部分； · 1.4以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果瞳孔部分比例達(dá)到整個畫面的25%，則可以認(rèn)為圖像中人眼為正常睜開狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未達(dá)到25%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)剩余幀取黑色像素點數(shù)目少于比對值的85%時，則判定當(dāng)前幀中人眼為非正常睜開狀態(tài)；· · 1.5統(tǒng)計非正常睜開幀，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常睜開幀時，直接判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；或者當(dāng)一個統(tǒng)計周期的50幀圖像中，非正常睜開幀達(dá)到12%即6幀時，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元； 嘴部判斷單元· 2.I根據(jù)切割單元發(fā)送的嘴部位置圖像后，將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，接著對轉(zhuǎn)化后的灰度圖進(jìn)行直方圖歸一化及對比度增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的嘴部灰度圖； · 2.2將增強(qiáng)后的嘴部灰度圖進(jìn)行二值化處理根據(jù)實驗經(jīng)驗設(shè)定嘴唇部分顏色值區(qū)間，將符合顏色值區(qū)間的值置為黑色，剩余部分置為白色，得到黑白兩色圖像，其中黑色部分就對應(yīng)于嘴部； · 2.3以65幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，當(dāng)周期開始時，對本周期第一幀圖像進(jìn)行計算，如果黑色部分比例小于整個畫面的35%，則可以認(rèn)為圖像中嘴部為正常閉合狀態(tài)，則取本幀為比對幀；若未大于35%，則棄用本幀，判斷下幀是否為對比幀；得到比對幀后，記錄比對幀中黑色像素點數(shù)目作為比對值，本周期內(nèi)剩余幀取黑色像素點數(shù)目與比對值進(jìn)行比對，當(dāng)黑色像素點數(shù)目達(dá)到比對值的200%，即超出一倍時，則認(rèn)為嘴部為非正常張開狀態(tài)，認(rèn)定駕駛員打了一次哈欠； · 2.4若在65幀周期內(nèi)產(chǎn)生了 3次或3次以上打哈欠的情況，則判定駕駛員處于疲勞狀態(tài)并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元； 頭部判斷單元 ·3.I.根據(jù)切割單元發(fā)送的人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像，記錄人臉在圖像中所處的位置，作為比對數(shù)據(jù)；再次得到新的圖像幀人臉?biāo)趨^(qū)域的圖像時，得出其中人臉的位置，與已有比對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較人臉位置向下移動距離達(dá)到人臉區(qū)域高度的10%，則判定出現(xiàn)頭部非正常位移；若不符合上一條件，則將新的圖像幀中人臉位置數(shù)據(jù)更新為比對數(shù)據(jù)，對下一幀圖像進(jìn)行比對； · 3.2.以50幀為周期進(jìn)行統(tǒng)計，若周期內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，則認(rèn)為頭部出現(xiàn)下移后未能及時恢復(fù)，直接判定駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)并立即將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元；若周期內(nèi)沒有連續(xù)出現(xiàn)5幀非正常位移幀，而非正常位移幀數(shù)量達(dá)到所有幀數(shù)量的10%，即5幀時，也認(rèn)為駕駛員出現(xiàn)疲勞狀況并將駕駛員處于疲勞狀態(tài)的信息發(fā)送給警告單元； 警告單元對駕駛員發(fā)出警告提示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種駕駛員疲勞檢測手機(jī)與檢測單元，其中駕駛員疲勞檢測手機(jī)，包括手機(jī)攝像頭、手機(jī)功能單元和檢測單元；其中檢測單元包括切割單元、人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元和警告單元；駕駛員疲勞檢測單元，包括切割單元、人眼判斷單元、嘴部判斷單元、頭部判斷單元和警告單元；使用本發(fā)明能夠?qū)︸{駛員駕駛機(jī)動車過程中疲勞狀態(tài)的監(jiān)測，對駕駛員駕駛過程中疲勞狀態(tài)的及時發(fā)現(xiàn)，并作出相應(yīng)的提醒。
文檔編號A61B5/18GK102752458SQ201210252118
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者牛睿, 王崇文 申請人:北京理工大學(xué)