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基于视觉的全天候驾驶员疲劳与精神分散状态监测方法研究

邸巍  
【摘要】: 随着社会经济的不断发展,各国汽车保有量的迅速增加,交通事故发生率也居高不下,交通安全问题日益突出,研究表明驾驶疲劳与精神分散是引发交通事故的重要原因之一。因此,对驾驶员全天候的疲劳和精神分散状态监测的研究有着重大的意义。本文通过机器视觉方法对白天和夜间的驾驶员面部特征进行实时监测,当驾驶员发生疲劳与精神分散时给予警示,从而为减少交通事故的发生提供了技术上的支持。 根据红外光谱和夜间驾驶员红外人脸图像的特点,对夜间红外图像进行预处理和人脸图像分割,定位驾驶员的人脸区域。在此基础上建立眼睛感兴趣区域,利用形态学滤波方法、连通区域标示和椭圆拟合等算法定位眼睛区域,并对人脸区域及眼睛区域进行实时跟踪。根据夜间驾驶员眼睛的瞳孔红外反射特性,对瞳孔和普尔钦光斑的进行检测,利用两者的位置关系判断驾驶员的视线方向,并分析视线方向的精度。 白天人脸图像检测利用局部SMQT方法提取面部特征,通过SNoW分类器对驾驶员面部进行定位。由于白天光照不均,采用图像增强算法对白天驾驶员图像进行预处理,进行阈值分割后,利用眼睛的约束条件得到眼睛区域的准确定位。 最后对白天和夜间驾驶员的疲劳与精神分散的状态监测进行了研究,提出了基于贝叶斯网络融合的方法对夜间驾驶员疲劳状态进行检测以及基于视线方向估计的方法对夜间驾驶员精神分散状态进行检测。提出了采用PERCLOS方法对白天驾驶员疲劳状态进行检测和基于面部横摆角的驾驶员精神分散检测方法。并对上述算法进行了实验验证。


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