本發(fā)明涉及疲勞駕駛檢測領(lǐng)域，特別涉及一種基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前疲勞檢測主要用于汽車駕駛過程中，存在以下缺點：

1.發(fā)倔疲勞特征過于單一，僅僅檢測眼部疲勞；

2.幾乎都用于駕駛過程的檢測，沒有將疲勞檢測擴大到生活中的各個方面；

3.只是反應(yīng)當前的狀態(tài)，沒有進行一個完整的疲勞歷史記錄反饋給用戶改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)，過一個簡單的app可以實時記錄用戶的疲勞狀態(tài)，還可以反饋，報警提醒用戶?？梢詫⒚咳盏钠跔顟B(tài)變化生成曲線，方便用戶對自己的工作時間進行安排?？梢杂糜诒O(jiān)測整個學(xué)習(xí)過程和或是工作過程用戶的疲勞狀態(tài)變化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：該基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)包括硬件平臺和軟件平臺。硬件平臺是cmos攝像頭、pc端matlab作為數(shù)據(jù)處理平臺；軟件平臺是pc端實時處理軟件，可以顯示實時處理結(jié)果，移動端app實時反饋當前結(jié)果，并生成每日疲勞狀態(tài)變化曲線。該系統(tǒng)通過usb攝像頭實時提取人臉面部特征，在pc端matlab平臺處理圖像，進行疲勞狀態(tài)的判定，并將結(jié)果發(fā)送給app端，在移動端對疲勞狀態(tài)進行實時反饋，并生成每日疲勞狀態(tài)的變化曲線。

采用以上技術(shù)方案的有益效果是：

(1)充分挖掘了閉眼與打哈欠兩種疲勞特征，疲勞判定標準更加多樣，避免了單一標準造成的誤判。

(2)用戶可以下載app對自己的疲勞狀態(tài)進行實時監(jiān)控。app可以在用戶過于疲勞時向用戶報警，提醒用戶休息。每個用戶都可以在app端有一個自己的疲勞檔案。用戶可更加直觀的對自己學(xué)習(xí)工作時間進行安排。

(3)整套系統(tǒng)使用方便，設(shè)備簡單，價格低廉，對于普通學(xué)生和上班族有著重要意義。

(4)使得疲勞檢測的應(yīng)用范圍不僅僅局限于駕駛，而是擴大到了生活中的各個方面，比如：學(xué)習(xí)時監(jiān)測，工作上班時監(jiān)測。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

圖1是該基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)的整體框圖；

圖2是該基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)的疲勞辨別原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明一種基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式。

圖1和圖2出示本發(fā)明一種基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方式：

結(jié)合圖1和圖2，該基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)包括硬件平臺和軟件平臺，硬件平臺是cmos攝像頭、pc端matlab作為數(shù)據(jù)處理平臺，軟件平臺是pc端實時處理軟件，可以顯示實時處理結(jié)果，移動端app實時反饋當前結(jié)果，并生成每日疲勞狀態(tài)變化曲線，該系統(tǒng)通過usb攝像頭實時提取人臉面部特征，在pc端matlab平臺處理圖像，進行疲勞狀態(tài)的判定，并將結(jié)果發(fā)送給app端，在移動端對疲勞狀態(tài)進行實時反饋，并生成每日疲勞狀態(tài)的變化曲線。

第一部分：用usb攝像頭對人臉信息進行實時采集。

第二部分：matlab平臺對實時采集的人臉信息進行面部特征的判斷。

在進行人臉疲勞檢測之前，我們需要對攝像頭采集的圖片中的人臉進行定位。將人臉信息提取出來的基礎(chǔ)上，識別面部特征，主要包括眼睛與嘴部。采集眼球嘴部的各種特征，生成訓(xùn)練樣本庫。然后用戶的疲勞/非疲勞特征通過監(jiān)督學(xué)習(xí)的方式訓(xùn)練模型。

我們調(diào)用matlab計算機視覺工具箱對人臉進行定位。matlab人臉定位函數(shù)cascadeobjectdetector是基于violajones算法。該算法的特點是在保證高準確率的基礎(chǔ)上，速度也非常快。很適合用來實時處理視頻人臉定位。

在定位人臉之后，我們需要對人臉的特征進行采集，如：眼睛部位(左/右)，嘴部。依舊利用matlab中的計算機視覺工具箱。直接調(diào)用cascadeobjectdetector函數(shù)即可。就可采集到眼部與嘴部的圖片信息。

從圖中可以看出：二值處理的眼部不同像素信息可以反映眼睛的不同狀態(tài)，進而表示觀測者的疲勞狀態(tài)。比如：不疲勞時，眼睛往往是睜開的；而疲勞時，眼睛往往閉上。所以我們建立眼球不同狀態(tài)的樣本庫，就可以通過實時采集到的用戶圖片樣本進行比較，進而判斷用戶眼球狀態(tài)。

經(jīng)過二值處理的嘴部的不同像素狀態(tài)可以反映嘴部的不同狀態(tài)，進而可以表示觀測者的疲勞狀態(tài)。比如：疲勞時，嘴部往往是打開的；而非疲勞時，嘴部往往閉上。所以我們建立嘴部不同狀態(tài)的樣本庫，就可以通過實時采集到的用戶圖片樣本進行比較，進而判斷用戶嘴部狀態(tài)。

通過監(jiān)督學(xué)習(xí)的方式來訓(xùn)練用戶疲勞特征的樣本，使得計算機能夠根據(jù)每次輸入的圖像自行判斷疲勞狀態(tài)。

人臉主要的疲勞特征有：閉眼和打哈欠。提取觀測者一段時間內(nèi)的疲勞狀態(tài)，通過與樣本庫的匹配，得到觀測者在一段時間內(nèi)閉眼幀數(shù)，打哈欠幀數(shù)，求得其疲勞狀態(tài)下，閉眼幀數(shù)和打哈欠幀數(shù)占所有幀數(shù)的比例。

第三部分app設(shè)計。

在wifi環(huán)境下，pc與android手機都介入當前無線網(wǎng)路，程序里的ip地址是實驗環(huán)境無線的ip地址。pc端的matlab程序基于tcp/ip協(xié)議通過socket接口向app發(fā)送數(shù)據(jù)(字符串“fatigue”和“non-fatigue”)，app接收后在歷史記錄中顯示相關(guān)信息。

為了多方位表示，便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計與直觀理解，我們在app中設(shè)計了三個界面，分別為“歷史紀錄”，“當前疲勞度”和“折線圖”。下面是app的主要功能：

歷史記錄：以列表形式每隔8s記錄一次疲勞度，并且顯示記錄時間。

當前疲勞度：通過百分比精確實時顯示當前的人體疲勞度，便于使用者觀測。

相關(guān)算法：

當前疲勞度＝fatigue數(shù)/接收數(shù)據(jù)數(shù)*100％

當疲勞度超過用戶設(shè)定的上限時，app報警提醒用戶休息

歷史折線圖：用戶每日的疲勞變化情況都將記錄在app中，形成變化的折線圖。用戶可以根據(jù)自己每日疲勞度的變化對時間做出合理的安排。

以上的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)，涉及疲勞駕駛檢測領(lǐng)域，該基于“人臉特征提取”的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)過一個簡單的app可以實時記錄用戶的疲勞狀態(tài)，還可以反饋，報警提醒用戶?？梢詫⒚咳盏钠跔顟B(tài)變化生成曲線，方便用戶對自己的工作時間進行安排?？梢杂糜诒O(jiān)測整個學(xué)習(xí)過程和或是工作過程用戶的疲勞狀態(tài)變化。

技術(shù)研發(fā)人員：林曦鵬;李元衡;王棟
受保護的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.03
技術(shù)公布日：2017.09.29