本技术方案专注于人脸检测技术,旨在火车驾驶室内实现疲劳驾驶监测。通过深度学习算法,我们首先进行人脸检测,然后识别68个人脸关键点。利用这些关键点数据,我们进一步分析眼部特征,以识别驾驶员的疲劳状态。
背景技术
随着经济飞速发展,城市道路的大规模建设,火车、高铁等公路通车里程逐年增长,交通事故发生率也日益增高,同时现代人生活节奏加快,熬夜现象严重、缺乏锻炼、等造成驾驶员容易疲劳,所以疲劳驾驶成为造成交通事故的主要原因。
如何有效地预防疲劳驾驶,国内外学者采用不同技术研究现有的疲劳驾驶检测方法,按疲劳特征可以分为两大类:基于生理特征的方法和基于行为特征的方法,基于生理特征包括生理信号特征和生理反应特征,基于生理信号的方法提出了基于脑电信号的睡眠检测模型,结果表明脑电信号能够正确地区分清醒状态和睡眠状态,但脑电信号容易受到噪音的干扰并且难以收集,还有部分基于眼电信号的方法,相对于脑电信号而言更易于收集并且可以免疫轻微的噪音,但仍需安装头部设备进行采集;基于行为的方法运用远程视频相机进行实时的图像采集监视眼睑运动、面部朝向和视线方向三种生理特征;基于外部传感器的方法,将分布式压力传感器嵌入方向盘里面测量手握方向盘的压力以及位置集合,每个元件的测量数据统计分析进行疲劳预警,这种传感器结构简单且成本较低,在实际应用中取得了初步的成果,缺点是会受到驾驶人的个人习惯的干扰;车道线检测方法利用一个摄像头捕捉道路前方路况,参照路上的白线判断车辆行驶是否规范从而判断车辆是否处于失控,基于状态这类方法不需要驾驶人直接接触检测装置并且在汽车现有装置的基础上对设备需求较低,实用性很强易于推广,但会受到路面条件和车辆型号的限制。现有技术在安全性、实时性、干扰性等方面都存在问题,如实时性不高,容易干扰驾驶员,检测错误率较高。
随着近年来深度学习在目标检测等领域的成功,深度学习技术也推动了疲劳驾驶检测的研究,如CN201810368035.9提出了基于疲劳检测回归模型的方法,该模型使用卷积神经网络进行无监督的学习特征表达,代替人工设计特征提取的过程,并在后处理中使用LDS(LinearDynamic System)方法减少不利的干扰;再如CN2017215451667利用卷积神经网络提取手部位置的判别信息从而无监督的学习和预测安全与不安全的四种驾驶姿势;又例如CN108309331A提出了一种基于卷积神经网络的计算眨眼频率的眼睛状态识别方法,但疲劳参数过于单一。研究表明使用深度网络直接从图像中学习视觉特征表示相较于手工设计的特征对光照、姿势等条件变化具有更好的鲁棒性,预测精度显著提高。
以上的疲劳驾驶检测方法都取得了一定的效果与进展但仍然存在很大的局限性,基于生理信号特征的检测方法虽然具有较高的精度,但需要驾驶人与检测设备有直接的身体接触以采集信号,这可能干扰到驾驶员的驾驶操作而且设备成本太高,更适用于实验室环境,不适于实际应用;基于行为特征的检测方法不需要驾驶人直接接触检测装置并且在汽车现有装置的基础上对设备需求较低,实用性很强易于推广,但会受到驾驶人个人习惯、路面条件和车辆型号的限制在,雨雪天气或路面情况不理想时检测的准确率较低;在保证一定的准确率和良好的实时性的情况下,基于计算机视觉处理生理反应特征的方法更易于推广,但是人工设计的特征分辨能力较差同时单一依靠某一个,视觉特征可能遇到困难如驾驶人戴眼镜时眼镜反光,可能造成摄像头无法捕捉眼球运动,此外眼睛的开闭程度可能因人而异,不规则的头部运动可能产生误报等等。
实现思路