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专利号: 2010101323492
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于红外眼态识别的疲劳驾驶预警系统,包括:视频获取模块,用以采集驾驶员的头部视频图像;其特征在于:所述疲劳驾驶预警系统还包括:

眼睛初始定位模块,用以对头部视频图像采用背景差分技术处理,进行眼睛初始定位;

眼睛跟踪预测模块,用以采用kalman滤波器进行眼睛位置跟踪预测;

眼睛精确定位模块,用以采用融合红外图像空间纹理的改进Mean-Shift算法实现眼睛最终位置的精确定位,得到眼睛区域;

眼睛状态识别模块,用以在获取眼睛区域后,对眼睛区域进行二值化或边缘检测,获得眼睛的长宽信息;

疲劳状态计算模块,用以根据当前检测时间段的眼睛状态,依照PERCLOS的P80标准进行眼睛疲劳状态判断;

疲劳驾驶预警模块,用以当疲劳状态计算模块判定当前状态为疲劳状态,发出告警指令。

2.如权利要求1所述的基于红外眼态识别的疲劳驾驶预警系统,其特征在于:所述眼睛精确定位模块包括目标模型建立单元、候选目标模型建立单元和相似性度量单元,其中,

目标模型建立单元,用以在初始视频图象的眼睛目标窗口中,假设目标图像{xi*},i=1,2,…n由n个点构成,每个点的灰度为m级,m在此取32,图像中心点的坐标为y,得到联合32级灰度、16级梯度幅值和16级梯度方向共64级匹配信息分量的加权直方图为:

qb=CΣi=1nk(||y-xi*h||2)δ[B(xi*)-b],b=0...31CΣi=1nk(||y-xi*h||2)δ[Mag(xi*)-Mag],Mag=0...15CΣi=1nk(||y-xi*h||2)δ[θ(xi*)-θ],θ=0...15---(1)其中,qb是目标图像模型灰度分量b的值,集合{qb}b=1,2,...m表示目标模型,B(xi*)是xi处像素的量化值,h是核函数k(||x||)的窗宽,常数C由约束条件得到;图像各点梯度幅值和梯度方向分别定义为:

Mag(i,j)=(f/x)2+(f/y)2*MMax

其中,和分别是在当前像素点处沿x和y方向的梯度,表示向上取整运算,M表示梯度等级,在此等于16,表示梯度的最大值,梯度方向角间距Δθ等于π/8;

侯选目标模型建立模块,用以由kalman在当前帧图像的眼睛预测点为y0,{xi}i=1,2,...,nh为候选目标模型图像区域各个像素位置归一化后的集合,该图像区域的中心位置为y,则候选目标模型的改进混合核函数直方图表示为:

pb=CΣi=1nk(||y-xih||2)δ[B(xi*)-b],b=0...31CΣi=1nk(||y-xih||2)δ[Mag(xi*)-Mag],Mag=0...15CΣi=1nk(||y-xih||2)δ[θ(xi*)-θ],θ=0...15---(2)其中,pb是候选目标图像灰度分量b的值,集合{pb}b=1,2,...m表示候选目标模型,Ch是归一化参数,且不依赖于y,给定核函数以及核函数窗宽h后,Ch的值被事先计算出来;

相似性度量单元,用以设定目标模型和候选模型的相似性程度采用如下距离度量:

d(y)=1-ρ[p^(y),q^---(3)其中

ρ^(y)=ρ[p^(y),q^]=Σb=1mp^b(y)q^b---(4)称为Bhattacharyya系数,它代表两个m维向量和夹角的余弦;

求(4)式的最大值,对(4)利用泰勒级数在处展开有:

ρ[p^(y),q^]12Σb=1mp^(y^0)q^b+12Σb=1mp^b(y)q^bp^b(y^0)---(5)把(2)代入(5)有:

ρ[p^(y),q^]12Σb=1mp^(y^0)q^b+Ch2Σi=1mwik(||y-xih||2)---(6)其中

wi=Σb=1mq^bp^(y^0)δ[B(xi)-b]---(7)在匹配过程中,核函数中心从当前帧初始位置处利用下式不断移动到新的位置处:

y^1=Σi=1nhxiwig(||y0-xi^h||3)Σi=1nhwig(||y0-xi^h||2)---(8)其中,g(x)=-k′(x)并假设k(x)的一阶导数在区间x∈[0,∞)上除少数有限点外均存在;

在当前帧图像kalman预测范围内采用(8)不断迭代,当前后两次的更新值小于预定阈值时,判定找到眼睛精确位置。