基于PERCLOS的驾驶员疲劳检测算法.pdf

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1、计算机系统应用2009年第8期基于PERCLOS的驾驶员疲劳检测算法①FatigueDetectionAlgorithmBasedonPERCLOS郭永彩李文涛高潮(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400030)摘要：提出了基于PERCLOS的驾驶员疲劳检测方法，通过测量在一定的时间内眼睛闭合时所占的时间比例检测驾驶员的疲劳情况。设计的系统由红外光源、人眼图像传感、图像处理及眼睛面积补偿算法等组成。在提取人眼图像过程中，利用人眼对850nm/940nm这两种波长的红外光线的吸收率的明显差异，得到差分图像后可将眼睛与其余部分分离，同时也避免了背景

2、光线的干扰，特别适合于夜间容易出现疲劳驾驶时段的检测。在眼睛面积的计算过程中，通过面积补偿算法，修正驾驶员眼睛与检测设备距离相对变化引起的误差，提高了检测系统的准确率。关键词：疲劳驾驶PERCLOS红外光线差分图像面积补偿中国2005年交通事故报告显示，因为疲劳驾驶化大脑皮层兴奋与抑制时，其脑电图上的表现是不相导致的死亡占全部交通事故死亡人数的2.6％；美国同的。通过记录各种脑电波的幅频响应，统计其分布，国家公路交通安全局(NHTSA)调查显示，因为疲劳驾可达到疲劳检测的目的；疲劳时头部会经常向下倾驶导致的死亡人数占交通事故死亡总人数的3.7%；还斜，利

3、用传感器检测司机的头部位置可反映司机的疲有很大一部分原因为“采取措施不当”的交通事故也劳状况。被怀疑为疲劳驾驶导致。由此可见，疲劳驾驶是交通接触式疲劳检测有着明显的缺点。首先，设备需事故的一个主要原因。因此，如何在驾驶中实时检测要与驾驶员有身体上的接触，对驾驶员有干扰；其次，出疲劳的发生成为当前国内外研究的热点。脑电图容易受外界因素的干扰且个体间的生理反映差疲劳是由于体力或脑力劳动使人产生生理机能和距较大，价格过高，因此难以在实际中使用。心理机能失调的现象。驾驶疲劳是驾驶车辆时，由于1.2非接触式检测驾驶作业引起的身体上的变化、心理上的疲劳以及客非接触式

4、检测主要是通过非接触的传感器检测驾观测定驾驶技能低落的总称[1]。疲劳虽然是一个正常驶员身体特征变化或车辆状态来检测疲劳驾驶情况。的生理现象，但是对驾驶员这一特殊的群体，就可能车辆状态的检测主要是通过方向盘的状态检测以及道引起严重的后果，甚至危及生命。因此，对驾驶员疲路追踪器来检测疲劳驾驶情况，其中方向盘检测是根劳的检测具有重要的现实意义，应用要求十分迫切。据驾驶员疲劳程度加深时，方向盘的转动幅度次数会增多，握紧方向盘的力量变大；道路追踪器是通过安1各种疲劳驾驶的检测方法装在车辆上的摄像头检测车辆越过车道线的频率和时目前驾驶员疲劳特征的检测方法较多，主要

5、可以间来确定驾驶员的疲劳程度。这两种检测方法的准确分为接触式和非接触式的检测两大类。率都不高，只能作为辅助检测手段。驾驶员身体特征1.1接触式检测检测包括利用瞳孔计以及眼睛闭合百分比PERCLOS接触式检测主要是通过附着于驾驶员身上的传感的检测。其中瞳孔计是检测某一段时间瞳孔直径的变器检测驾驶员身体特征变化来检测疲劳驾驶情况。具化频率，PERCLOS方法是检测某一段时间内眼睛闭合体有脑电图检测和头部位置感应。疲劳产生的脑电变时间所占的比例。①收稿时间:2008-12-0954研究开发ResearchandDevelopment2009年第8期计算机系统应

6、用大量实验证明PERCLOS方法是准确率最高的检大，因此可方便地从脸部头像中找出眼睛的位置，并测方法，是被美国公路交通安全局(NHTSA)惟一认可计算瞳孔的面积。的疲劳驾驶检测方法[2]。本文研究的PERCLOS疲劳检测系统硬件框图如图2所示：2PERCLOS原理及实现方法2.1PERCLOS原理PERCLOS是PercentEyeClosure的缩写，指在一定的时间内眼睛闭合时所占的时间比例[3]。在具体试验中有P70，P80,EM三种测量方式。其中P80被认为最能反映人的疲劳程度。图1为PERCLOS值的测量原理图[4]。图中曲线为一次眼睛闭合与睁开

7、过程中睁开程度随时间的变化曲线，可根据此曲线得到所需测量的眼睛某个程度的闭合或睁开持续的时间，从图2PERCLOS疲劳检测系统硬件框图而计算出PERCLOS值。图中t1为眼睛完全睁开到闭合20%的时间；t2为眼睛完全睁开到闭合80%的时间；红外灯阵列提供等光照强度的850nm/940nmt3为眼睛完全睁开到下一次睁开20%的时间；t4为眼红外光源；红外摄像机同时拍摄两个波长的司机面部睛完全睁开到下一次睁开80%的时间。通过测量出t1反射图像；滤光片分别滤出850nm和940nm波长到t4的值就能计算出PERCLOS的值f。的反射图像；图像处理模块完成图像

8、相减、眼睛位置跟踪、眼睛面积补偿和计算等；控制系统控制各模块tt32−的同步，控