辅助驾驶系统中驾驶员头部姿态估计关键问题研究

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1、辅助驾驶系统中驾驶员头部姿态估计关键问题研究李荣基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（12511454）第一作者：李荣，女，内蒙古呼和浩特人，讲师，博士，研究方向：机器人、智能驾驶等，Email:mizzle0929@126.com刘坤2高文鹏3（1.黑龙江工程学院黑龙江哈尔滨150020，2.河北工业大学天津300019，3.哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001）摘要：智能交通系统中对驾驶员的行为监测具有重要的研究价值，本文针对驾驶员的头部姿态监测问题进行了研究，实现了基于计算机视觉的动态头部姿态估计算法。算法首先检测视频中的正面人

2、脸，并作为基准，在此基础上对视频序列中人脸特征进行匹配与跟踪，计算不同视角下的头部姿态角度。考虑累计误差的影响，提出了一种矫正累积误差的方法。实验表明本文算法可以较准确地估计视频中的驾驶员头部姿态角度。关键词：头部姿态估计；人脸检测；误差消除中文分类号：TP391文献标识码：AResearchonKeyIssuesofDriver’sHeadPoseEstimationinDrivingAssistantSystemLiRong1LiuKun2GaoWenpeng3（1HeilongjiangInstituteofTechnologySch

3、oolofautomobileandtrafficengineeringharbin150001,China;2HEBEIUniversityofTechnology300019，china;3.HarbinInstituteofTechnologySchoolharbin150001,China）Abstract:Itisimporttoresearchthedriver’sbehaviorconsciousnessintheintelligenttrafficsystem.Inthispaper,driver’sheadposeesti

4、mationisresearched,andavision-basedschemeofestimatingthedriver’sheadposeisrealized.Firstly,thedriver’sfrontfaceisdetectedfromthevideoimage,andtheresultisusedascriterion.Thencorrespondingfeaturepointsbetweentwoadjacentviewsarematched.Accordingtothepoints,thedriver’sheadpose

5、isestimated.Wealsobringforwardamethodtocapturethekeyframesonlinethroughfusingthesmoothnessassumptionofhead’smotionandotherpriormotioninformation，inordertoeliminatetheaccumulatingerrorsduringcontinuousposeaccumulation.Theexperimentshowsthebetterperformanceonexperimentaldata

6、canbeobtained.Keywords:Headposeestimation;Facedetection;Accumulatingerror1引言辅助驾驶系统研究的关键问题之一就是对驾驶员的行为和动作监控，据统计由于驾驶员在驾驶过程中疲劳、走神等引起了大量的交通事故。近年来，很多学者致力于研究利用计算机图像处理技术，通过实时捕获驾驶员驾驶过程中的头部姿态来估计驾驶员可能的动作和意图，例如根据驾驶员头部位姿、转动角度的大小、停留时间的长短、头部动作的频率等判别驾驶员的关注的方向、注意力是否集中以及是否疲劳等[1-3]。当发现驾驶员头部姿

7、态动作和系统设定的相比较，发现异常时便及时发出警报，提醒驾驶员，从而避免事故发生，或降低事故的伤亡率。针对辅助驾驶系统国内外已进行了大量的研究，例如日本研制了疲劳驾驶报警系统，当发现驾驶员疲劳，系统自动喷出特殊气体来刺激驾驶员；澳大利亚研究了一种装有红外传感器的眼镜，驾驶员配戴该眼镜，能获取其眨眼频率，利用该信息来判断驾驶员是否疲劳；美国福特公司也针对驾驶员的眨眼频率及头部运动来判断驾驶员的状态；希腊通过在车内安装摄像头来捕获驾驶员眨眼频率，另外通过在方向盘、座椅及车内安装传感器来检测驾驶员是否处于疲劳状态。国外针对驾驶员的驾驶状态进行了大

8、量研究，研究结果已有很多应用于现实中。我国在该领域的研究起步较晚，而且仍处于理论研究阶段。通过对国内外汽车辅助驾驶系统进行研究，发现大多驾驶员疲劳检测系统需要驾驶员配戴一些特殊设