一種可重構(gòu)眼鏡式疲勞檢測設(shè)備及軟件處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及眼鏡式疲勞檢測設(shè)備，具體涉及一種可重構(gòu)眼鏡式疲勞檢測設(shè)備及軟 件處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當今，由于已進入汽車時代，出行極為方便，但是，交通事故就像夢魘一樣揮之 不去，其中大部分是由于司機疲勞駕駛造成的。為了減少以至于避免疲勞駕駛，社會上采用 各種措施，包括各種宣傳標語和警示牌，以及汽車自身的各種防范措施，提醒司機朋友們安 全駕駛，但是效果仍然有限。
[0003] 基于面部特征的疲勞預警利用機器視覺技術(shù)檢測駕駛員面部特征，如眼睛特征、 瞳孔直徑變化、視線方向變化及嘴部狀態(tài)等來研究駕駛疲勞問題。包括基于眼睛特征的 檢測、基于視線方向的檢測、基于嘴部狀態(tài)的檢測。利用面部特征判斷駕駛員是否疲勞具 有準確性高和可靠性高的優(yōu)點，在性能上比基于生理信號的監(jiān)測技術(shù)要強，而且是無接觸 的檢測方法，駕駛員容易接受，但是這種方法將攝像頭安裝在儀表臺上，精度較差，對視頻 檢測技術(shù)的要求比較高，測量的準確性與可靠性等相關(guān)的技術(shù)需要取得突破。如專利號 201310090223. 7基于駕駛員頭頸移動特征識別的疲勞駕駛檢測方法與系統(tǒng)，在車內(nèi)駕駛位 側(cè)面設(shè)置攝像頭，從側(cè)面采集駕駛員頭頸部圖像；2)圖像處理單元每隔一個間隔時間T保 存一組步驟1)中攝像頭采集得到的圖像，并將駕駛員頭頸部側(cè)面圖像的輪廓線提取出來； 3)根據(jù)步驟2)中得到的若干組連續(xù)的駕駛員頭頸部側(cè)面圖像輪廓線形成駕駛員頭頸部移 動特征，并將其與人體瞌睡狀態(tài)時的頭頸部移動特征進行比較判斷，若駕駛員頭頸部移動 特征符合瞌睡狀態(tài)要求，則認為駕駛員屬于疲勞駕駛并發(fā)出報警提示；否則重復步驟2)， 并持續(xù)循環(huán)運行。這種方式雖然可以通過數(shù)據(jù)監(jiān)測會得到效果，但如從側(cè)面加裝攝像頭， 則需要改裝汽車，會比較麻煩，另外如車輛駕駛?cè)烁鼡Q的話，坐姿、身高如有改變，則攝像頭 有可能監(jiān)測不到位，且每個駕駛?cè)说牧晳T不一樣，有的駕駛員喜歡靠在椅背上，有的喜歡坐 直，這一系列的因素影響下，很難采集到很標準的數(shù)據(jù)，因此分析出來的結(jié)果可能會出現(xiàn)偏 差。
[0004] 又如專利號為201410371285. X-種基于簡易心電采集和匹配的疲勞檢測方法。 提供一種基于簡易心電采集和匹配的疲勞檢測方法，包括以下步驟：1.在方向盤上附加心 電電子芯片，再把心電電子芯片采集到的人手的心電信號傳遞給心電處理與識別器；2.心 電處理與識別器使用稀疏編碼方法對心電信號的性質(zhì)進行分類判別；3.根據(jù)判別方法，把 判別結(jié)果傳遞給報警及應(yīng)急處理裝置；其有益效果是使用基于簡易心電采集和匹配的疲勞 檢測方法可以在不影響駕駛員的正常行為習慣的情況下，實行對駕駛員疲勞檢測，并且針 對不同的疲勞程度提供對應(yīng)的提醒或幫助功能，從而減少甚至避免因為疲勞駕駛導致的交 通事故，以保障人的生命安全和財產(chǎn)損失。這種方式想法很好，但實現(xiàn)起來可能有些困難。 通常我們采集心電圖時，先要清潔皮膚，用酒精擦去皮膚上的油漬，汗?jié)n，必要時在電極安 放處剃除體毛，磨掉皮膚上的角化層，再用酒精擦拭干凈。該專利在方向盤上附加心電電子 芯片，再把心電電子芯片采集到的人手的心電信號，這種方式很難準確的采集到心電信號， 每個駕駛員的手握方向盤的方式不一樣，有的手心與方向盤并不接觸，所以這時就很難采 集到心電，因此，這種方式還是有一定的缺陷性的。
[0005] 基于生理指標的疲勞預警利用生理傳感器檢測駕駛員生理指標的變化來判斷駕 駛員是否進入疲勞狀態(tài)，包括基于腦電信號檢測的方法、基于心電信號檢測的方法、基于肌 電信號檢測的方法和基于呼吸頻率檢測的方法。
[0006] 基于駕駛員生理信號的檢測方法準確性比較高，但生理信號測量需要接觸人的 身體，檢測設(shè)備會干擾駕駛員的正常操作，影響行車安全。而且，由于不同人的生理信號 特征有所不同，并且生理信號與心理活動關(guān)聯(lián)較大。所以，此法實際用于駕駛員疲勞檢測時 有很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個方面，提供了一種可重構(gòu)眼鏡式疲勞檢測設(shè)備，包括：廣角攝像頭、 報警器、眼鏡本體、電源、主機及USB接口；所述廣角攝像頭設(shè)置在眼鏡鼻翼上；所述報警器 設(shè)置在眼鏡鼻梁架上；所述眼鏡本體通過USB接口連接主機；所述主機連接電源。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種可重構(gòu)眼鏡式疲勞檢測設(shè)備軟件處理方法， 包括以下步驟：
[0009] Sl，預處理；
[0010] S2,虹膜中心檢測；
[0011] S3,眼高度跟蹤；
[0012] S4,疲勞檢測；
[0013] S5,報警輸出。
[0014] 進一步地，所述步驟Sl包括：
[0015] Sl 1，圖像校正；
[0016] S12,高斯濾波。
[0017] 更進一步地，所述步驟S2包括：
[0018] S21，梯度計算；
[0019] S22,目標函數(shù)計算；
[0020] S23,虹膜中心定位。
[0021] 更進一步地，所述步驟S3包括：
[0022] S31，眼皮高度檢測；
[0023] S32，Kalman 濾波。
[0024] 更進一步地，所述步驟S4包括：
[0025] S41，眨眼檢測；
[0026] S42, PERCL0S 估算。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0028] 本發(fā)明利用穿戴眼鏡式疲勞預警采用眼鏡作為疲勞檢測平臺，可以大大減低誤警 和漏警現(xiàn)象。結(jié)合可編程器件能更客觀、實時、快捷、準確地進行疲勞預警，同時，本發(fā)明結(jié) 構(gòu)簡單，采用的是集成、構(gòu)件式結(jié)構(gòu)；在實現(xiàn)其功能方式上，采用梯度計算，結(jié)合kalman濾 波跟蹤方式，分析結(jié)果精確。
[0029] 本發(fā)明基于FPGA架構(gòu)，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計的方法對系統(tǒng)進行設(shè)計。對計算量大 的基于幀的圖像處理采用硬件IP核加速，對于高級需要隨機訪問像素的圖像調(diào)用軟件庫 處理。在保證系統(tǒng)實時性的同時保證系統(tǒng)的靈活性，以滿足車載復雜環(huán)境。采用可重構(gòu)單 元，當需要進行系統(tǒng)升級時，通過重新編譯可以重構(gòu)系統(tǒng)，在提升系統(tǒng)性能的同時，最大限 度的保護消費者的投資。
[0030] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0031] 構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。
[0032] 圖1是一種可重構(gòu)眼鏡式疲勞檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2是本發(fā)明的一種可重構(gòu)眼