[发明专利]一种视线跟踪及疲劳预警方法

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。

主权项

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，将特征识别点红外光源设置在眼睛的下方，摄像机处于高于眼睛的位置，反射点的位置出现在瞳孔的下半部，利用瞳孔的上半部分进行圆拟合，计算瞳孔粗略位置点与反射点连线的垂直平分线，并保留垂直平分线上面的边缘部分作为圆拟合的计算点集；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；将头部固定，由于头部位置和光源的位置和摄像头位置都是固定的，反射点在眼睛中的位置不变，当人的视线发生变化时只有瞳孔中心的位置是变化的，瞳孔中心反射点向量与屏幕上点的对应关系利用以下多项式得到：设定瞳孔中心反射点向量为V，其在坐标轴x轴与y轴方向的投影分别为Vx和Vy，其在观测平面屏幕上的投影为(Xg，Yg)，计算Xg＝a0+a1Vx+a2Vy+a3VxVy+a4Vx2+a5Vy2和Yg＝b0+b1Vx+b2Vy+b3VxVy+b4Vx2+b5Vy2；所述a0、a1、a2、a3、a4、a5、b0、b1、b2、b3、b4和b5均为未知数，通过以上多项式方程确定注视点与视线的映射关系，具体步骤为：用户依次注视9块区域的中心点，每当注视一个特定中心点，就记录下虹膜中心和瞳孔中心的矢量，由此产生18个方程，但是在这个多项式算法中只有12个未知数，所以用最小二乘法确定未知数的值，此时瞳孔中心反射点向量V与注视点的映射关系就可以用求得的结果表示出来，由此得到瞳孔中心反射点向量；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。