一种视线跟踪及疲劳预警方法
【专利摘要】本发明公开了一种视线跟踪及疲劳预警方法，属于智能交通【技术领域】，特别是涉及。本发明根据微型摄像头获取驾驶员脸部信息，控制近轴和远轴红外可控光源的开关，在奇数帧打开近轴红外灯光源，在偶数帧打开远轴红外灯光源，利用人眼瞳孔反光特性，差分计算后确定视频序列中人眼瞳孔的位置。在利用基于红外光下的红外效应进行图像差频进行瞳孔定位后，利用瞳孔中心位置结合根据车载显示器的特征识别点，反向推算出视线投射位置，其推算可以按用户个体差异进行微调或者进行精细定标。相比较其他控制方法，本发明中方法可有效减少驾驶员眼部特征获取的时间，同时避免由于环境光变换所引起的干扰，从而保障驾驶员视线信息的快速准确获取。
【专利说明】一种视线跟踪及疲劳预警方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能交通【技术领域】，特别是涉及一种视线跟踪及疲劳预警方法。
【背景技术】
[0002]驾驶员的视觉行为是影响道路交通安全的主要因素之一，因此驾驶员视线追踪技术已成为智能交通领域的研究热点。本专利将基于先进汽车主动安全和现代控制理论的最新成果，通过开展车载微型视线跟踪及预警技术研究，对不同道路条件下驾驶员动态视觉进行差异性分析。通过对不同行驶环境下的驾驶员眼动特征参数进行统计，分析不同路段上驾驶员注视和扫视行为的总体特征，进一步分析驾驶员动态视觉对汽车主动安全控制参数影响的显著性，从而使整个汽车控制系统具有良好的舒适性及鲁棒性。
[0003]智随着经济的迅猛发展，道路交通越来越便捷的同时，汽车数量迅速增加而引发道路交通高事故率、高伤亡、高损失问题同样愈发严重。驾驶员作为车辆的操作者，道路的使用者，环境条件的感受者，是道路交通系统活动的主体，在这个道路交通动态系统中处于主导地位，因此对驾驶员行为的研究对提高道路交通安全显得尤为重要。驾驶员的视觉特性与行车安全有必然联系，对于保证系统的稳定性有着较大的能动性，是影响交通安全的首要因素。表1列出了道路交通系统中各种因素与交通事故的关系。
[0004]
【权利要求】
1.一种视线跟踪及疲劳预警方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一、通过车载视线跟踪器屏幕附近的红外LED标定显示器的特征识别点； 步骤二、通过微型摄像头获取驾驶员脸部的RGB彩色图像，所述RGB彩色图像中包括驾驶员眼睛瞳孔信息及视线方向信息； 步骤三、将所述RGB彩色图像转化为灰度图像，获取灰度图像中各帧图像的最佳动态阈值并进行图像分割，得到二值图像； 步骤四、控制近轴和远轴红外可控光源的开关，在奇数帧打开近轴红外灯光源，在偶数帧打开远轴红外灯光源，确定视频序列中人眼瞳孔的位置； 步骤五、利用瞳孔中心位置结合根据车载显示器的特征识别点，反向推算出视线投射位置； 步骤六、对驾驶时的眼动特征参数进行统计，建立动态视觉差异性模板库； 步骤七、利用所述动态视觉差异性模板库与二值图像中眼睛区域进行匹配，提取眼睛特征参数； 步骤八、根据获取的眼睛特征参数判断是否疲劳驾驶；当疲劳驾驶时，进行报警提示；当没有疲劳驾驶时，返回执行步骤二。
2.如权利要求1所述的一种视线跟踪及疲劳预警方法，其特征是:步骤五中所述反向推算出视线投射位置按以下步骤进行: 找到瞳孔的中心和反射点的位置，得到瞳孔中心反射点向量:计算瞳孔中心与反射点的位置，对红外眼睛图像进行归一化处理，对归一化图像进行基于瞳孔的二值化，通过计算图像的质心得到瞳孔的位置，对归一化图像瞳孔周围的局部图像重新进行基于反射点二值化，通过对反射点二值化图像的质心计算确定反射点的位置。
3.如权利要求1所述的一种视线跟踪及疲劳预警方法，其特征是:步骤六中所述眼动特征参数包括注视行为表征参数和扫视行为表征参数； 所述注视行为表征参数包括:注视点、注视点数目、注视点顺序、注视持续时间、瞳孔大小、水平方向的视角、垂直方向的视角、视觉搜索广度、注视点间距离和累积注视时间；所述扫视行为表征参数包括扫视持续时间、扫视幅度、扫视平均速度。
4.如权利要求1所述的一种视线跟踪及疲劳预警方法，其特征是:步骤八中所述判断是否疲劳驾驶按以下步骤进行: Al、初始化眼睛最大值Mp!?^和最小值;设左右两眼面积随时间的变化函数分别为S左(t)和S右(t)，M左、M右由S (t)的频数统计直方图最大值对应的S确定，m左、m右则由初始化阶段S的频数统计直方图除O位置之外的起始位置确定； A2、设定左眼睁开程度为pt(t)，右眼睁开程度为P;&(t);计算所述左眼睁开程度和右眼睁开程度: P左(t)= (S左⑴-m左)(/M左-m左)； P右⑴=(S右(t)_m右)(/M右_m右)； A3、计算P (t) = [P左(t)+p右(t)]/2,得到眼睛睁开的程度: A4、设定一定的时间内眼睛闭合时所占的时间比例为PERCLOS，计算PERCLOS< 0.4得到PERCL0S，所述t为眼睛从最大闭合到完全张开所用时间； A5、判断PERCLOS是否大于40%且眼睛闭合时间是否大于3s ;当PERCLOS大于40%且眼睛闭合时间大于 3s时，为疲劳驾驶；否则为没有疲劳驾驶。
【文档编号】G06T7/00GK103886307SQ201410148043
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】王东强 申请人:王东强