一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法及系統(tǒng)，方法包括：通過雙攝像頭獲取實(shí)時(shí)視頻幀；對(duì)獲取的實(shí)時(shí)視頻幀進(jìn)行目標(biāo)部位檢測(cè)和目標(biāo)部位特征提取，從而得到實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)；將實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)與根據(jù)訓(xùn)練樣本和目標(biāo)模板得到的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)部位特征點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)的結(jié)果對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行識(shí)別與分析；將識(shí)別與分析的結(jié)果反饋給用戶并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。本發(fā)明的方法通過雙攝像頭采集的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)非實(shí)時(shí)性的不足；采用了雙攝像頭來采集實(shí)時(shí)視頻圖像，更加精確；通過目標(biāo)部位檢測(cè)、目標(biāo)部位特征提取和特征點(diǎn)比對(duì)，進(jìn)一步提高了識(shí)別與監(jiān)控的準(zhǔn)確度。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于智能交通與圖像處理領(lǐng)域。
【專利說明】一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通與圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車數(shù)量的增加和公路建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，交通事故等問題目益明顯。中國是人口最多的國家，也是道路交通事故死亡人數(shù)最高的國家，連續(xù)數(shù)年位居世界第一位。絕大部分交通事故是由于駕駛員操作失誤和疲勞駕駛造成的。由于年齡、生理或心理健康狀況、情緒等方面的變化，即使優(yōu)秀駕駛員也不一定能長久地保持其原有的良好駕駛狀態(tài)，但駕駛員本人卻很難意識(shí)到這種漸進(jìn)性的衰減或消退。因此，識(shí)別與監(jiān)控駕駛員的駕駛行為并對(duì)違規(guī)行為給予警報(bào)，對(duì)提高駕駛員的駕駛能力并降低其駕駛負(fù)荷，協(xié)調(diào)好駕駛員與車輛以及交通環(huán)境之間的關(guān)系，從本質(zhì)上減少交通事故狀況的發(fā)生，具有重要意義。
[0003]目前國內(nèi)外在識(shí)別與監(jiān)控駕駛員行為方面已取得不少的研究成果，大致可分為主觀和客觀這兩種方法。其中，主觀的研究方法包括主觀調(diào)查表和駕駛員自我記錄等?？陀^的方法包括腦電圖、眼電圖、肌電圖、呼吸氣流、呼吸效果、動(dòng)脈血液氧飽和時(shí)的溫度和心電圖等測(cè)量方法。盡管上述方法是比較準(zhǔn)確的，但是這些方法是超前或滯后的而非實(shí)時(shí)的，一般是在駕駛前或駕駛后測(cè)量，實(shí)時(shí)性較差，而且需要在駕駛室有限的空間內(nèi)安置復(fù)雜的檢測(cè)儀器，安裝難度大。此外，現(xiàn)有技術(shù)一般只采用單個(gè)攝像頭來獲取駕駛圖像，存在視頻死角，無法全面采集駕駛圖像，精確度較低。
[0004]綜上所述，業(yè)內(nèi)亟需一種實(shí)時(shí)、安裝難度小的，高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法及系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種實(shí)時(shí)、安裝難度小，高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的另一目的是:提供一種實(shí)時(shí)、安裝難度小，高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)，包括:
[0008]雙攝像頭，用于采集實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)幀；
[0009]視頻解碼器，用于對(duì)雙攝像頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，從而獲得實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀；
[0010]硬盤刻錄機(jī)，用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀，并將實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀上傳給工控機(jī)處理中心；
[0011]工控機(jī)處理中心，用于根據(jù)上傳的實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行特征檢測(cè)、特征提取和實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，從而對(duì)駕駛員行為進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)控；
[0012]警報(bào)模塊，用于對(duì)異常駕駛行為進(jìn)行報(bào)警；
[0013]所述雙攝像頭依次通過視頻解碼器、硬盤刻錄機(jī)和工控機(jī)處理中心進(jìn)而與警報(bào)模塊的輸入端連接。
[0014]進(jìn)一步，所述工控機(jī)處理中心包括:
[0015]目標(biāo)部位檢測(cè)單元，用于從實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀中檢測(cè)出目標(biāo)部位；
[0016]目標(biāo)部位高精度定位單元，用于從候選區(qū)域中提取出目標(biāo)部位特征；
[0017]駕駛狀態(tài)識(shí)別與分析單元，用于將目標(biāo)部位特征與標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)的結(jié)果對(duì)駕駛員的駕駛行為及狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別與分析；
[0018]所述目標(biāo)部位檢測(cè)單元的輸入端與硬盤刻錄機(jī)的輸出端連接，所述目標(biāo)部位檢測(cè)單元的輸出端通過目標(biāo)部位高精度定位單元進(jìn)而和駕駛狀態(tài)識(shí)別與分析單元的輸入端連接，所述駕駛狀態(tài)識(shí)別與分析單元的輸出端與警報(bào)模塊的輸入端連接。
[0019]進(jìn)一步，還包括為高分辨率雙攝像頭供電的車載電源以及為硬盤刻錄機(jī)和工控機(jī)處理中心供電的電源模塊。
[0020]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是:一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，包括:
[0021]A、通過雙攝像頭獲取實(shí)時(shí)視頻幀；
[0022]B、對(duì)獲取的實(shí)時(shí)視頻幀進(jìn)行目標(biāo)部位檢測(cè)和目標(biāo)部位特征提取，從而得到實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)；
[0023]C、將實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)與根據(jù)訓(xùn)練樣本和目標(biāo)模板得到的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)部位特征點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)的結(jié)果對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行識(shí)別與分析；
[0024]D、將識(shí)別與分析的結(jié)果反饋給用戶并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
[0025]進(jìn)一步，所述目標(biāo)部位包括頭部和人臉。
[0026]進(jìn)一步，所述步驟B，其包括:
[0027]B1、根據(jù)預(yù)設(shè)的篩選條件對(duì)獲取的視頻幀進(jìn)行人臉檢測(cè)，從而檢測(cè)出人臉圖像，所述預(yù)設(shè)的篩選條件為:
[0028]

【權(quán)利要求】
1.一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括: 雙攝像頭，用于采集實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)幀； 視頻解碼器，用于對(duì)雙攝像頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，從而獲得實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀； 硬盤刻錄機(jī)，用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀，并將實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀上傳給工控機(jī)處理中心； 工控機(jī)處理中心，用于根據(jù)上傳的實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀進(jìn)行特征檢測(cè)、特征提取和實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，從而對(duì)駕駛員行為進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)控； 警報(bào)模塊，用于對(duì)異常駕駛行為進(jìn)行報(bào)警； 所述雙攝像頭依次通過視頻解碼器、硬盤刻錄機(jī)和工控機(jī)處理中心進(jìn)而與警報(bào)模塊的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述工控機(jī)處理中心包括: 目標(biāo)部位檢測(cè)單元，用于從實(shí)時(shí)視頻圖像數(shù)據(jù)幀中檢測(cè)出目標(biāo)部位； 目標(biāo)部位高精度定位單元，用于從候選區(qū)域中提取出目標(biāo)部位特征； 駕駛狀態(tài)識(shí)別與分析單元，用于將目標(biāo)部位特征與標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)的結(jié)果對(duì)駕駛員的駕駛行為及狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別與分析； 所述目標(biāo)部位檢測(cè)單元的輸入端與硬盤刻錄機(jī)的輸出端連接，所述目標(biāo)部位檢測(cè)單元的輸出端通過目標(biāo)部位高精度定位單元進(jìn)而和駕駛狀態(tài)識(shí)別與分析單元的輸入端連接，所述駕駛狀態(tài)識(shí)別與分析單元的輸出端與警報(bào)模塊的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:還包括為高分辨率雙攝像頭供電的車載電源以及為硬盤刻錄機(jī)和工控機(jī)處理中心供電的電源模塊。
4.一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:包括: A、通過雙攝像頭獲取實(shí)時(shí)視頻幀； B、對(duì)獲取的實(shí)時(shí)視頻幀進(jìn)行目標(biāo)部位檢測(cè)和目標(biāo)部位特征提取，從而得到實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)； C、將實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)與根據(jù)訓(xùn)練樣本和目標(biāo)模板得到的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)部位特征點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)的結(jié)果對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行識(shí)別與分析； D、將識(shí)別與分析的結(jié)果反饋給用戶并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:所述目標(biāo)部位包括頭部和人臉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:所述步驟B，其包括: B1、根據(jù)預(yù)設(shè)的篩選條件對(duì)獲取的視頻幀進(jìn)行人臉檢測(cè)，從而檢測(cè)出人臉圖像，所述預(yù)設(shè)的篩選條件為:
其中，m為主函數(shù)，K為目標(biāo)函數(shù)，τ為可視系數(shù)，參為面積系數(shù)，3為檢測(cè)到的比例系數(shù)； Β2、對(duì)人臉圖像進(jìn)行眼睛定位、歸一化處理和特征點(diǎn)提取，從而提取出實(shí)時(shí)人臉特征點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:所述步驟Β2中對(duì)人臉圖像進(jìn)行眼睛定位這一步驟，其具體為: 根據(jù)預(yù)設(shè)的特征點(diǎn)計(jì)算公式對(duì)人臉圖像進(jìn)行眼睛定位，從而定位出眼睛區(qū)域，所述預(yù)設(shè)的特征點(diǎn)計(jì)算公式為:
其中，E為單位像素點(diǎn)，L為像素點(diǎn)X的區(qū)域面積，D、S、A、N分別為像素點(diǎn)X的四個(gè)角點(diǎn)，h為可能定位的目標(biāo)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:所述步驟B2中對(duì)人臉圖像進(jìn)行歸一化處理這一步驟，其具體為: 根據(jù)兩眼睛的距離對(duì)眼睛區(qū)域進(jìn)行歸一化處理，從而得到有效人臉區(qū)域，所述有效人臉區(qū)域滿足:
其中，k為眼睛瞳孔的半徑，d為兩眼之間的距離，3為像素系數(shù)，θ為光度系數(shù)，V和D為兩眼睛之間的坐標(biāo)點(diǎn)，L為主函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:所述步驟Β2中對(duì)人臉圖像進(jìn)行歸一化處理這一步驟還包括對(duì)人臉圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)的步驟，所述進(jìn)行圖像增強(qiáng)的步驟所采用的公式為:
其中，j為以人臉中央為半徑到中心點(diǎn)d的取值范圍，Θ為嘴巴中心位置到檢測(cè)點(diǎn)R的取值范圍，D為原始圖像像素，K為處理后的目標(biāo)像素函數(shù)，X τ, j為處理區(qū)域中的像素點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高精度的駕駛員行為識(shí)別與監(jiān)控方法，其特征在于:所述步驟C，其包括: Cl、將實(shí)時(shí)目標(biāo)部位特征點(diǎn)與根據(jù)訓(xùn)練樣本和目標(biāo)模板得到的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)部位特征點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，從而對(duì)視頻目標(biāo)圖像進(jìn)行識(shí)別，所述對(duì)視頻目標(biāo)圖像進(jìn)行識(shí)別所依據(jù)的公式為:
其中，α為像素系數(shù)，K為定值常數(shù)，V、Χτ均為視頻目標(biāo)圖像的橫坐標(biāo)，Uj為視頻目標(biāo)圖像可跟蹤系數(shù)的縱坐標(biāo)，Y為灰度系數(shù)，1、j為數(shù)列系數(shù)； C2、根據(jù)識(shí)別的結(jié)果對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行分析。
【文檔編號(hào)】G06K9/62GK104077568SQ201410284311
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】唐佳林, 莊廣利, 蘇秉華, 李熙瑩 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)珠海學(xué)院