一種基于攝像頭的疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車安全控制，特別是涉及一種基于攝像頭的疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車駕駛員的警覺和安全駕駛能力會隨著駕駛員的疲勞而下降，有必要對駕駛員的疲勞狀態(tài)進行實時檢測，并實時預(yù)警，以有效減少由駕駛員疲勞駕駛而引發(fā)的交通事故?，F(xiàn)有利用檢測駕駛員疲勞時的諸如腦電圖、眼電圖、肌電圖、呼吸氣流和呼吸效果等生理特征來監(jiān)測駕駛員的疲勞狀態(tài)的方法，測量結(jié)果比較準(zhǔn)確，但是在駕駛室內(nèi)無法安裝測量儀器，其測量結(jié)果只能是超前或滯后的。此外，通過檢測駕駛員的駕駛行為來監(jiān)測駕駛員的疲勞狀態(tài)的方法也難以在駕駛員做出關(guān)鍵性失誤前檢測到駕駛員的疲勞狀態(tài)，不能滿足實時性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于攝像頭的疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。
[0005]這種基于攝像頭的疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，是安裝在汽車駕駛室內(nèi)的在線實時圖像處理系統(tǒng)。
[0006]這種基于攝像頭的疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的特點是:
所述實時圖像處理系統(tǒng)包括視頻圖像采集模塊、圖像數(shù)據(jù)存儲模塊、視頻圖像處理模塊，以及報警裝置，由所述視頻圖像采集模塊的攝像頭實時地采集駕駛室內(nèi)的駕駛員的視頻圖像，存儲在所述圖像數(shù)據(jù)存儲模塊中，并由所述視頻圖像處理模塊使用算法提取視頻圖像中的駕駛員疲勞評價參數(shù)和駕駛員疲勞狀態(tài)識別標(biāo)準(zhǔn)，判斷檢測系統(tǒng)輸出的疲勞結(jié)果的不同等級，再控制所述報警裝置發(fā)出對應(yīng)的報警信息。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進一步的技術(shù)方案予以解決。
[0008]所述圖像采集模塊由包括互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal OxideSemiconductor,縮略詞為CMOS)圖像傳感器芯片的攝像頭和現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammable Gate Array,縮略詞為FPGA)組成,所述CMOS圖像傳感器芯片內(nèi)置傳感器陣列、模擬/數(shù)字(Analog/Digital，縮略詞為A/D)轉(zhuǎn)換器和相關(guān)雙采樣電路，所述CMOS圖像傳感器芯片實時采集駕駛室內(nèi)的駕駛員的視頻圖像數(shù)據(jù)，輸出貝葉爾格式的圖像數(shù)據(jù)到FPGA的視頻接口，再解碼相應(yīng)數(shù)字流得到圖像數(shù)據(jù)，自動傳輸?shù)剿鲆曨l圖像存儲模塊的存儲器中存儲，其中的紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色分量RGB由數(shù)字增益調(diào)整，反饋給所述圖像處理模塊進行色彩處理或壓縮，所述圖像采集模塊在FPGA控制下完成圖像數(shù)據(jù)采集、圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、邊緣檢測、模板區(qū)域匹配，且與所述圖像處理模塊進行通訊。
[0009]所述圖像處理模塊包括STM32F417微處理器，同時完成數(shù)據(jù)接收、狀態(tài)識別和預(yù)警，滿足實時性要求，所述STM32F417微處理器是基于ARM Cortex_M4內(nèi)核的32位閃存微控制器，內(nèi)部集成DSP和FPU指令，具備高性能的信號處理和浮點運算能力，還集成I MB的Flash和196 KB的SRAM，通過訪問讀取所述視頻圖像存儲模塊的存儲器中的圖像數(shù)據(jù)，對圖像進行匹配和算法解析，確定駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)，并解析出駕駛員疲勞程度的量化值，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)流通過總線傳輸至所述報警裝置，所述報警裝置根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息選擇不同的報警方式。
[0010]所述視頻圖像存儲模塊包括存儲器，存儲由視頻解碼、A/D轉(zhuǎn)換后的信號數(shù)字流經(jīng)所述圖像采集模塊解碼后的圖像信息，同時提供所述圖像處理模塊調(diào)用。
[0011]所述報警裝置包括聲音報警電路和蜂鳴器，由視頻圖像處理模塊控制，與所述圖像處理模塊輸出的駕駛員的不同疲勞程度量化值進行匹配報警，由蜂鳴器以不同的頻率發(fā)出不同的聲音，當(dāng)駕駛員處于輕度疲勞駕駛狀態(tài)時，蜂鳴器發(fā)出短而急促的嘟嘟聲，對駕駛員給出警告；當(dāng)駕駛員處于中、重度疲勞駕駛狀態(tài)時，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的轟鳴聲，直至駕駛員停車休息。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案再進一步予以解決。
[0013]所述圖像采集模塊中的FPGA采用高斯平滑濾波算法有效去除所述攝像頭輸出的模擬信號經(jīng)解碼后的相應(yīng)數(shù)字流得到的圖像信號中的噪聲，并平滑圖像信號，提高圖像信號的質(zhì)量，有效保護圖像信號的邊緣和細節(jié)，以便直接用于圖像識別和檢測，同時避免光照變化制約疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的性能。
[0014]所述圖像采集模塊中的FPGA對圖像進行邊緣檢測，是采用局部圖像微分技術(shù)的邊緣檢測算子對圖像進行邊緣檢測，以發(fā)現(xiàn)圖像中關(guān)于形狀和反射或透射比的信息，進一步提聞疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的精度。
[0015]所述圖像處理模塊中的STM32F417微處理器對圖像進行匹配，是將對圖像灰度整體改變不敏感的信息作為匹配特征，以提高約疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的實時性，所述對圖像灰度整體改變不敏感的信息包括圖像的特征點、圖像的邊緣和圖像的紋理。
[0016]所述圖像處理模塊中的STM32F417微處理器對圖像進行算法解析，是采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法提取相關(guān)的疲勞信息有機融合成一個整體進行疲勞檢測，以增強疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的魯棒性，防止因一個特征提取失敗而導(dǎo)致整個實時檢測系統(tǒng)失敗。
[0017]所述圖像處理模塊中的STM32F417微處理器解析駕駛員疲勞程度的量化值，是將駕駛員的疲勞程度量化為五等級，其中一、二等級為駕駛員處于正常駕駛狀態(tài)，三等級為駕駛員處于輕度疲勞駕駛狀態(tài)，四等級為駕駛員處于中度疲勞駕駛狀態(tài)，五等級為駕駛員處于重度疲勞駕駛狀態(tài)。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
本發(fā)明通過對攝像頭輸出的視頻圖像信息進行分析和處理，將機器視覺應(yīng)用到疲勞駕駛檢測系統(tǒng)中，不僅結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，造價低，占用空間小，適合在汽車駕駛室內(nèi)安裝，而且充分發(fā)揮了圖像檢測方法所具有的非接觸、高速度、信息量豐富以及成本相對低廉的優(yōu)點，對被監(jiān)測的駕駛員干擾小，準(zhǔn)確性更強，抗干擾能力好，特別是可以在駕駛員做出關(guān)鍵性失誤前檢測到其疲勞狀態(tài)，滿足實時性的要求，還可以根據(jù)量化的疲勞程度的不同等級發(fā)出相應(yīng)的報警信息。
【附圖說明】
[0019]附圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的硬件結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】并對照附圖對本發(fā)明進行說明。
[0021]一種如附圖所示的基于攝像頭的疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，是安裝在汽車駕駛室內(nèi)的在線實時圖像處理系統(tǒng)，包括視頻圖像采集模塊、圖像數(shù)據(jù)存儲模塊、視頻圖像處理模塊，以及報警裝置6。
[0022]圖像采集模塊由包括CMOS圖像傳感器芯片的攝像頭I和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA2組成，CMOS圖像傳感器芯片內(nèi)置傳感器陣列、A/D轉(zhuǎn)換器3和相關(guān)雙采樣電路，CMOS圖像傳感器芯片實時采集駕駛室內(nèi)的駕駛員的視頻圖像數(shù)據(jù)，輸出貝葉爾格式的圖像數(shù)據(jù)到FPGA 2的視頻接口，再解碼相應(yīng)數(shù)字流得到圖像數(shù)據(jù)，自動傳輸?shù)揭曨l圖像存儲模塊的存儲器4中存儲，其中的紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色分量RGB由數(shù)字增益調(diào)整，反饋給圖像處理模塊進行色彩處理或壓縮，圖像采集模塊在FPGA 2控制下完成圖像數(shù)據(jù)采集、圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、邊緣檢測、模板區(qū)域匹配，且與圖像處理模塊進行通訊。FPGA2采用高斯平滑濾波算法有效去除攝像頭I輸出的模擬信號經(jīng)解碼后的相應(yīng)數(shù)字流得到的圖像信號中的噪聲，并平滑圖像信號，提高圖像信號的質(zhì)量，有效保護圖像信號的邊緣和細節(jié)，以便直接用于圖像識別和檢測，同時避免光照變化制約疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的性能。FPGA2對圖像進行邊緣檢測，是采用局部圖像微分技術(shù)的邊緣檢測算子對圖像進行邊緣檢測，以發(fā)現(xiàn)圖像中關(guān)于形狀和反射或透射比的信息，進一步提高疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)的精度。
[002