基于灰度投影的驾驶员图像眼睛定位

节 特 征 ， 于旋 转 、 对 表情 等 变 化情 况 都 能适 用 ， 具 有相对 的稳 定性 并 且能 与大 多数背 景物 体 的颜 色
分开。 因此 ， 色特 征在人 脸 检测 中是最 常用 的一 肤
小， 能较好地 限制 肤色分 布 区域［ 。因此 ， ２ 】 本文 选 用 Ｙ ｒｂ作为肤 色模 型建立 的颜色 空间 。 ＣＣ
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交通 与 计 算 机
２０ ０ ６年 第 ４期 第 ２ 卷 总 １ １期 ４ ３
基于灰度投影 的驾驶员 图像眼睛定位 ＊
张 明恒 王 荣本
（ 吉林 大学
郭 烈
长春 １０２） ３０ ２
摘 要 眼睛位置 的快速准确 定位是利用视觉方法 对驾驶员的驾驶状态进行 监测和预警 的 前 提 。采 用一种 基于灰度特征投影 的方法进行眼睛位置的有效快速定位 。在利用皮肤颜色Ｙ ｒ ｂ ＣＣ 空 间分 布二维高斯模 型可靠 定位人脸 区域 的基础上 ， 建立 了进行眼睛位置检测 的感兴趣区域 ， 最 后分别对灰度 图像 和二值 化图像进行水平和垂直方 向灰度投影确定眼睛位置 。实验结果表 明， 该 算法具有很好 的可靠 性和实时性 ， 为后续驾驶员状态研 究奠 定了良好基础 。
不 同人 的皮肤 颜色 在Ｙ ｒ ｂ颜色 空间 中色度 ＣＣ
种 特 征 。 用肤 色进 行 人脸检 测 ， 利 其关键 是颜 色空
间和 肤色模 型 的选 择 。 为 了把 人 脸 区 域从 非 人脸 区域 中分 割 出来 ，
信息Ｃ 、６ ｒＣ 具有 一定 的分布特 性 。虽 然不 同人 的 皮肤 颜 色 有差 异 ， 是 它们 在 Ｃ 、６色度 上 的差 但 ｒＣ
异 远 小 于亮 度上 的差 异 。实 验证 明 ： 同 的肤 色 不
需 要使 用适 合 不 同肤 色和光 照条 件 的可 靠肤 色模
型 。 用 的Ｒ Ｂ 颜色 空间 由于 三基 色 （ Ｇ， ） 常 Ｇ Ｒ， Ｂ 不 仅代 表颜 色 ， 而且 表示 了亮 度 ， 因此不 适合 于肤 色
Ｃ 、 ６值具 有相 同 的二 维 高斯 模 型 Ⅳ （ Ｃ）。］ ｒＣ ， ｃ ， 。
如图 １ 示。 所
模型 的建 立 ； ＨＳ 在 Ｉ颜 色 空 间里 ， 调 Ｈ 的极坐 色
一
一
、
标值 导 致 Ｈ 值 在 ３ ０内循 环 ， 利 于肤 色模 型 的 ６。 不 建立 ； 归 一 化 Ｒ 在 ＧＢ 空 间 里 ， 、 ｒ ｇ值 经 过 归一 化 后 减少 了亮 度和 色彩 的相 关性 。为 了利用 肤色 在 色 度 空 间 的聚 类性 ， 需要 在 颜 色 空 间里把 色 度信
如 图 ２所示 。
睛 的 ＡＯ Ｉ区域 后 ， 据 图像 中 眼睛 的灰 度 特 征 ， 根 对 ＡＯ Ｉ内像 素 的灰度进 行水平 投 影［６： ５］ －
ｌ ｙ）＝ Ｉ ｘ， ｄ （ （ ｙ） ｚ （） ５
为 消 除局 部尖 峰 影 响 ， 水 平投 影 结果 进行 对 平 滑 处理 ， 结 果如 图 ５ 示 。图 中横 坐 标 代 表 其 所
Ｙ ｒ 颜 色空间广 泛地应 用 于欧洲 电视 系统 ＣＣｂ 和图像压 缩 中。其 中ｙ代 表颜 色的亮度 分量 ， 、
Ｃ 分别代 表颜 Leabharlann 的红色分量 和蓝 色分量 。 ６
Ｙ ＝ ０ ２９ ＋ ０５ ７ ＋ ０ １４ ．２Ｒ ． ８Ｇ ．１Ｂ （） １
Ｃｒ＝ ０ ５ 一 ０ ４ ８ ７ 一 ０ ０ １ ３ ＋ １ ８ ．Ｒ ． １ Ｇ ． ８ Ｂ ２
２ ０， ０ ｎ
、
‘
＿ ’ ， ｊ
ｒ
，
息与亮 度信 息分 开 ， 通过 将 Ｒ Ｂ转 换为 色度 与 而 Ｇ
亮 度分 开 的色 彩空 间可 以达 到这个 目的 。
图 １ 不 同的 人 脸 肤 色 ｃ 、 ６ 布 图 ｒＣ 分
按 照式 （ ） 式 （ ） 可 以得 到不 同 的人 脸 皮 １～ ３，
ＡＯ Ｉ区域 内 自上而下 的像素行 序 号 ， 纵坐 标代 表 当前行 的像 素灰度 累加值 。 分析 可知 ， 中 自左至 图
收稿 日期 ：０ ６０ — ３修 改稿 收到 日期 ：０ ６０— ３ ２０ —３０ ； ２ ０— ６０ ｚ和 （ ＊ 国 家 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 资 助 （ 准 号： Ｃ ） 批 ｂ 的均值 一Ｅ（ ） 协方 差 矩 阵 Ｃ＝Ｅ｛ —
２ ０ Ｏ ８ ０ ７ ０ ５ １ ３４ ）
肤颜 色 的色度 信息 、 ６ 组成 的 向量 一 （ｒ Ｃ 所 Ｃ，
） —ｍ） ） 由此可 以拟 合得 到 二维 高 斯模 型 ， （ ，
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基 于灰 度 投 影 的 驾 驶 员 图像 眼 睛定 位 —— 张 明 恒 王 荣本 郭 烈
（） ２
Ｃｂ＝ 一 ０ １ ８ ７ 一 ０ ３ １ ３ ＋ ０ ５ ＋ １ ８ ． ６ Ｒ ． ３ Ｇ 。 Ｂ ２ （） ３
１ 基 于 肤 色 模 型 的 面部 区域 确 定
肤 色 是 人脸 的重 要 信息 ， 不依 赖 于面 部 的细
在 该颜 色空 间里颜 色的亮度 分量 和色彩分 量 直接分 离 ， 计算 简单 ， Ｃ 、 ６ 受亮度 变化 影响 且 ｒｃ 值
关 键 词 人 眼 定 位 ； 驶 员 疲 劳 ； 色模 型 ； 驾 肤 灰度 投 影
中 圈 法 分 类 号 ： ９ Ｕ４ ５ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引 言
在公 路 交 通 事故 中 ， 由驾 驶 员人 为 因 素造 成 的事 故 占有 相 当 比例 ［ 。笔者 利 用人脸 肤 色模 型 １ ］ 确 定 图像 中存 在 的人 脸 面部 区域 ， 此 区域 内利 在 用灰 度 投 影 方法 快 速 定 位 眼 睛位 置 ， 为后 续 驾驶 员 状态 判别 奠定 了 良好 的分 析基 础 。