車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，特別是涉及一種車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置及其檢測(cè)方法，屬于汽車安全領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著大眾生活水平的提高，各國人民汽車的人均持有量也變得越來越多。然而，伴隨而來的交通事故也不斷的增多。經(jīng)研究表明，疲勞駕駛是交通事故變得日益嚴(yán)重的重要原因之一，因此，研究出可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)駕駛員疲勞的預(yù)警系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]中國疲勞駕駛檢測(cè)的產(chǎn)品甚少原因就是在控制成本的情況下無法做到很高的準(zhǔn)確性，所以本項(xiàng)目新穎的檢測(cè)手段對(duì)疲勞檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，以期提高疲勞檢測(cè)的速度和準(zhǔn)確度。如果能將好的方法應(yīng)用于疲勞檢測(cè)系統(tǒng)之中，無疑能更有效的預(yù)防駕駛員疲勞駕駛而引起不必要的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]現(xiàn)有的大多數(shù)駕駛疲勞檢測(cè)算法因其檢測(cè)條件的限制和復(fù)雜環(huán)境的影響，不能準(zhǔn)確完整地提取駕駛員的疲勞信息，導(dǎo)致目前開發(fā)的疲勞駕駛檢測(cè)裝置難以快速對(duì)疲勞狀態(tài)做出正確判斷與響應(yīng)，檢測(cè)靈敏度低，可靠性差。目前國內(nèi)外關(guān)于疲勞駕駛檢測(cè)的研究還停留在理論和方法的探索上，沒有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和完善的解決方案，尤其是在如何提尚檢測(cè)方法的精度上有待提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置及其檢測(cè)方法，基于深度攝像頭實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的駕駛狀態(tài)采集后，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的疲勞駕駛判斷，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、安裝便捷，而且檢測(cè)靈敏度高、安全可靠，具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置，包括殼體和深度攝像頭，所述深度攝像頭通過360度轉(zhuǎn)動(dòng)部件安裝于殼體頂部，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制器、報(bào)警器和存儲(chǔ)器；所述深度攝像頭、報(bào)警器和存儲(chǔ)器均與控制器相連；所述360度轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括依次相連的底座、伸縮桿和轉(zhuǎn)動(dòng)部，所述底座與殼體相連，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部與深度攝像頭相連。
[0008]其中，所述深度攝像頭用于實(shí)時(shí)采集駕駛員面部的駕駛圖像；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)符合身份駕駛員的身份信息和疲勞特征信息；所述控制器用于將深度攝像頭采集的駕駛圖像進(jìn)行疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器，以及對(duì)駕駛圖像符合疲勞特征信息或駕駛圖像與身份信息對(duì)比不成功、則啟動(dòng)報(bào)警器。
[0009]本發(fā)明更進(jìn)一步設(shè)置為:還包括設(shè)置于殼體上的吸附部件。
[0010]本發(fā)明更進(jìn)一步設(shè)置為:所述吸附部件安裝于殼體底部或殼體側(cè)面。
[0011]本發(fā)明更進(jìn)一步設(shè)置為:所述吸附部件為吸盤。
[0012]本發(fā)明更進(jìn)一步設(shè)置為:所述深度攝像頭為duo3d深度攝像頭。
[0013]本發(fā)明更進(jìn)一步設(shè)置為:所述報(bào)警器為蜂鳴器或語音播報(bào)器。
[0014]本發(fā)明還提供車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置的檢測(cè)方法:包括以下步驟:
[0015]1)根據(jù)深度攝像頭拍攝的駕駛圖像中的深度圖像進(jìn)行面部三維重建；
[0016]2)根據(jù)深度攝像頭拍攝的駕駛圖像進(jìn)行眼部定位；
[0017]3)頭部姿態(tài)判斷、眼睛閉合程度判斷和視線判斷；
[0018]4)基于模糊控制的疲勞狀態(tài)判斷。
[0019]本發(fā)明的檢測(cè)方法更進(jìn)一步設(shè)置為:所述步驟1)的面部三維重建，具體包括以下步驟:
[0020]1-1)對(duì)深度圖像進(jìn)行前背景分割，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)算法和模板匹配法進(jìn)行人臉識(shí)別，模板來源于存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的身份信息；
[0021]1-2)對(duì)深度圖像通過濾波進(jìn)行預(yù)處理以實(shí)現(xiàn)降噪；
[0022]1-3)通過坐標(biāo)計(jì)算以獲得每個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)和法向、即點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0023]1-4)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理以生成每個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維空間坐標(biāo)；
[0024]1-5)將基于三維空間坐標(biāo)的每個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；
[0025]1-6)進(jìn)行修正后生成三維臉部表面；
[0026]1-7)對(duì)連續(xù)幾幀的駕駛圖像重復(fù)進(jìn)行步驟1-1)至步驟1-6)，最后獲得三維面部圖像；
[0027]所述步驟2)的眼部定位，具體包括以下步驟:
[0028]2-1)提取出深度攝像頭采集的彩色圖像的臉部圖像；
[0029]2-2)將臉部圖像進(jìn)行灰度處理和歸一化處理；
[0030]2-3)依次進(jìn)行直方圖均衡化和濾波降噪；
[0031]2-4)灰度積分投影進(jìn)行人眼粗定位獲得人眼圖像；
[0032]2-5)根據(jù)人眼圖像利用0TSU法進(jìn)行二值化處理并進(jìn)行瞳孔中心定位獲得瞳孔位置；
[0033]2-6)根據(jù)人眼圖像利用hough變換和canny邊緣算子進(jìn)行眼部邊緣的精確定位獲得眼部邊緣位置；
[0034]2-7)對(duì)深度圖像提取臉部并進(jìn)行基于susan算法的面部五官分割和特征點(diǎn)定位，獲得瞳孔特征點(diǎn)和兩眼內(nèi)外眼角特征點(diǎn)；
[0035]2-8)將步驟2-5)獲得的瞳孔位置和步驟2_7)獲得的瞳孔特征點(diǎn)、將步驟2_6)獲得的眼部邊緣位置和步驟2-7)獲得的兩眼內(nèi)外眼角特征點(diǎn)，均進(jìn)行結(jié)合擬合分析，排除瞳孔位置的定位錯(cuò)誤和眼部邊緣位置的誤差，得到瞳孔及眼部邊緣的精確特征信息；
[0036]本發(fā)明的檢測(cè)方法更進(jìn)一步設(shè)置為:所述步驟3)的頭部姿態(tài)判斷、眼睛閉合程度判斷和視線判斷，具體包括以下步驟:
[0037]3-1)基于三維面部圖像建立歐拉旋轉(zhuǎn)角坐標(biāo)，每種不同姿態(tài)以歐拉旋轉(zhuǎn)角R(a，β，γ)表示，由平動(dòng)角a、轉(zhuǎn)動(dòng)角β、滾動(dòng)角γ組成；
[0038]控制器根據(jù)歐拉旋轉(zhuǎn)角坐標(biāo)分析并判斷是否有向正面低頭或向左右擺頭姿態(tài)、判斷是否打瞌睡，若偏離了正常位置的時(shí)間超過第一設(shè)定閾值視作輕度危險(xiǎn)信號(hào)1，若偏離了正常位置的時(shí)間超過第二設(shè)定閾值視作重度危險(xiǎn)信號(hào)2 ;
[0039]3-2)根據(jù)獲得的瞳孔及眼部邊緣的精確特征信息，檢測(cè)眼部開閉合狀態(tài)，再根據(jù)PERCLOS P80疲勞標(biāo)準(zhǔn)判斷駕駛員在第三設(shè)定閾值內(nèi)眼睛閉合時(shí)間符合PERCLOS P80疲勞標(biāo)準(zhǔn)、視作輕度危險(xiǎn)信號(hào)3，在第四設(shè)定閾值內(nèi)眼睛閉合時(shí)間符合PERCLOS P80疲勞標(biāo)準(zhǔn)、視作重度危險(xiǎn)信號(hào)4 ;
[0040]3-3)將步驟2)獲得的瞳孔及眼部邊緣的精確特征信息映射到步驟1)獲得的三維面部圖像中，得到三維面部圖像上的瞳孔在整個(gè)眼部的具體位置，結(jié)合歐拉旋轉(zhuǎn)角表示的姿態(tài)計(jì)算出面部朝向，并判斷駕駛員的視線方向，如果駕駛員視線偏離正前方的時(shí)間超過第五設(shè)定閾值視作輕度危險(xiǎn)信號(hào)5，如果駕駛員視線偏離正前方的時(shí)間超過第六設(shè)定閾值視作重度危險(xiǎn)信號(hào)6 ；
[0041]所述步驟4)基于模糊控制的疲勞狀態(tài)判斷，滿足重度危險(xiǎn)信號(hào)2、重度危險(xiǎn)信號(hào)4和重度危險(xiǎn)信號(hào)6其中之一則判斷為疲勞，啟動(dòng)報(bào)警器；當(dāng)滿足輕度危險(xiǎn)信號(hào)1、輕度危險(xiǎn)信號(hào)3和輕度危險(xiǎn)信號(hào)5其中兩個(gè)及以上時(shí)，則判斷為疲勞，啟動(dòng)報(bào)警器。
[0042]本發(fā)明的檢測(cè)方法更進(jìn)一步設(shè)置為:還包括身份認(rèn)證方法，所述身份認(rèn)證方法為將深度攝像頭采集符合身份駕駛員的身份信息存于存儲(chǔ)器，在每次啟動(dòng)汽車時(shí)，控制器將深度攝像頭采集的駕駛圖像與身份信息進(jìn)行比對(duì)實(shí)現(xiàn)一次身份認(rèn)證，若比對(duì)不成功、則啟動(dòng)報(bào)警器，并將每一次汽車的啟動(dòng)至停止階段均生成一個(gè)駕駛員身份報(bào)告、存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
[0044]1、本發(fā)明提供的車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置，通過殼體、深度攝像頭、控制器、報(bào)警器和存儲(chǔ)器，以及360度轉(zhuǎn)動(dòng)部件的設(shè)置，使得檢測(cè)裝置整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、安裝便捷；而且實(shí)現(xiàn)360度轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)深度攝像頭，將深度攝像頭準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)需要拍攝的駕駛員具體位置，大幅提高裝置的適用范圍。更重要的是，其中360度轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括依次相連的底座、伸縮桿和轉(zhuǎn)動(dòng)部，通過伸縮桿的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)靈活的高度調(diào)節(jié)。
[0045]2、本發(fā)明提供的車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置的檢測(cè)方法，基于深度攝像頭實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的駕駛狀態(tài)采集后，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的疲勞駕駛判斷，檢測(cè)靈敏度高、安全可靠，可做出正確判斷與響應(yīng)。
[0046]上述內(nèi)容僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了更清楚的了解本發(fā)明的技術(shù)手段，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
【附圖說明】
[0047]圖1為本發(fā)明車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2為本發(fā)明車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置的連接框圖；
[0049]圖3為本發(fā)明檢測(cè)方法中疲勞駕駛檢測(cè)方法的流程圖；
[0050]圖4為本發(fā)明檢測(cè)方法中身份認(rèn)證方法的流程圖；
[0051]圖5為本發(fā)明檢測(cè)方法中疲勞駕駛檢測(cè)方法的歐拉旋轉(zhuǎn)角示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0053]如圖1及圖2所示，一種車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置，包括殼體1和深度攝像頭2，所述深度攝像頭2通過360度轉(zhuǎn)動(dòng)部件3安裝于殼體1頂部，所述殼體1內(nèi)設(shè)置有控制器4、報(bào)警器5和存儲(chǔ)器6 ;所述深度攝像頭2、報(bào)警器5和存儲(chǔ)器6均與控制器4相連；所述360度轉(zhuǎn)動(dòng)部件3包括依次相連的底座、伸縮桿和轉(zhuǎn)動(dòng)部，所述底座與殼體1相連，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部與深度攝像頭2相連。
[0054]所述深度攝像頭2優(yōu)選為duo3d深度攝像頭，用于實(shí)時(shí)采集駕駛員面部的駕駛圖像；duo3d深度攝像頭由duo公司生成的產(chǎn)品，其具體構(gòu)造是一個(gè)紅外攝像頭和一個(gè)普通攝像頭的結(jié)合。
[0055]所述存儲(chǔ)器6用于存儲(chǔ)符合身份駕駛員的身份信息和疲勞特征信息；所述控制器4用于將深度攝像頭2采集的駕駛圖像進(jìn)行疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器6，以及對(duì)駕駛圖像符合疲勞特征信息或駕駛圖像與身份信息對(duì)比不成功、則啟動(dòng)報(bào)警器5。所述報(bào)警器5為蜂鳴器或語音播報(bào)器。
[0056]本發(fā)明提供的檢測(cè)裝置還包括設(shè)置于殼體1上的吸附部件7 ;所述吸附部件7可安裝于殼體1底部或殼體1側(cè)面；所述吸附部件7優(yōu)選為吸盤，便于車載場(chǎng)所快速安裝，有助于靈活安裝及安裝位置變動(dòng)。
[0057]本發(fā)明還提供車載型疲勞駕駛檢測(cè)與身份認(rèn)證裝置的檢測(cè)方法，如圖3所示，包括以下步驟:
[0058]1)根據(jù)深度攝像頭拍攝的駕駛圖像中的深度圖像進(jìn)行面部三維重建，具體包括以下步驟:
[0059]1-1)對(duì)深度圖像進(jìn)行前背景分割，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)算法和模板匹配法進(jìn)行人臉識(shí)別，模板來源于存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的身份信息；
[0060]1-2)對(duì)深度圖像通過濾波進(jìn)行預(yù)處理以實(shí)現(xiàn)降噪；
[0061]1-3)通過坐標(biāo)計(jì)算以獲得每個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)和法向、即點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0062]1-4)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理以生成每個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維空間坐標(biāo)；