基于多疲劳信息融合的车载疲劳检测系统的研究和实现
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Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｄｕｊｉａｎｇｙａｎ ６１１８３０，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６５， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｉｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔ ｃｏｎｃｅｒｎ ｏｆ ｒｏａｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｘ ｔｒｅｍｅｌｙ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｈａｓ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｍａｒｋｅｔ ｆｕｔｕｒｅ．Ｍ ｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ，ｈａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｔｅｌ ｉ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ｏｎ Ａｎｄｒｏｉｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｇｒｅａｔｌｙｒ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ＣＯＳｔ ａｎｄ ￡ＯＩ¨ ｐｌｅｘｉｔｙ． Ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍ ｕｈｉ— ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｆｕｓｉｏｎ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ．ｗｈｉｃｈ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｏｆ Ｉｌ１Ｉ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ＢＴ ——ＳＶＭ ｉｓ ｕｓｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ Ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｇｏｏｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｏｈｌａｉｎｅ（ ｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ．
关键 词 ：疲 劳 检 测 ；人 脸 识 别 ；ＳＶＭ 多分 类 ；安 卓
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｄｒｉ ｖｅｒ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ Ｍ ｕｌｔｉ．．．——ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ Ｆｕｓｉｏｎ
Ｌｉ Ｙ ｉ ～ ，Ｃｈｅｎ Ｘｉｎｇ。， Ｙ ａｎ Ｈ ｕａ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７１， Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｕｊｉａｎｇｙａｎ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｉｃｈｔｔａｌｌ
文章 编 号 ：１６７１—４５９８（２０１６）ｏｌ一００１６—０４ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４７６２／ｔｐ．２０１６．０１．００５ 中图 分 类 号 ：ＴＰ３９１·４１ 文 献 标识 码 ：Ａ
基 于 多疲 劳信 息 融合 的 车载 疲 劳检 测 系统 的 研 究 和 实 现
虽 然 基 于 ＰＥＲＣＩ ＯＳ的疲 Nhomakorabea劳 检 测 方 法 得 到 了业 界 的 认 可 ， 但 也 存 在 不 足 ， 比如 说 遮 挡 物 的 干扰 ，人 与人 之 间 的个 体 差 异 也 会 给 测 量 带 来 困 难 。人 在疲 劳 状 态 下 的行 为 表现 是 比较 综 合 而 复 杂 的 ，很 难 通 过 直 接 检 测 和 建模 进行 评 判 。 因此 ，考 虑 将
李 翊１，２，陈 星。，严 华。
（１．北 京 大 学 地 球 与空 间科 学 学 院 ，北 京 １００８７１；２．四川 省 都 江 堰 管 理 局 ，四 川 都 江 堰 ３．四 川 大 学 电 子 信 息 学 院 ，成 都 ６１００６５）
６１１８３０；
摘 要 ：疲 劳 驾 驶 是 目前 道 路交 通 的一 个 重 要 安 全 隐 患 ， 对车 载 疲 劳 驾 驶 系 统 的研 发 具 有 熏 要 的应 用 价 值 和 广 阔 的 市 场 前景 ； ｜１前 仃 在 的疲 劳 监测 系统 普 遍 存 在 成 本 高 ， 可靠 性 不 足 ，使 用 不 够 便捷 等缺 陷 ；通 过 在 安卓 平 台 上 采 用 计 算 机视 觉 的 途 径 进 行 开 发 和 实 现 ，将 大 大 降低 系统 的成 本 和 使用 复 杂度 ；通 过 多 种 疲 劳 特 征 融合 的方 法 对 疲 劳 状 态 进行 综 合 性 判 断 ，可 以 有 效地 增 加 系 统 的准 确 性 和 可 靠 性 ： 采 用优 化 的二 叉 树 支 持 向量 机 多分 类 算 法 能 够 使 得 特 征 融 合 的过 程 具 有 准 确 性 和 速度 上 的 优 势 ；在 对 该 疲 劳 检 测 系 统 的 相 应 测 试 中 电获 取 了 良好 的实 验 结 果 。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｆａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ＳＶＭ ｍ ｕｌｔｉ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ；ａｎｄｒｏｉｄ
０ 引 言 随 着 机 动 车 的 越 发 普 及 ，车 辆 驾驶 也 带 来 了越 来 越 多 的 安
全 隐 患 。现 有 的 一 些 调 查 统 计 表 明 ，疲 劳 驾驶 往 往 是 引 发交 通 事 故 的 主 要 诱 因 。设 计 和 开 发 一 款实 时 、 可靠 、使 用 便 捷 的疲 劳 驾 驶 监 测 系 统 具 有 十 分 重 要 的 应 用 价值 和 广 阔 的 市场 前 景 。
近 年 来 随 着 视 频 捕 捉 技 术 和 图像 处 理 技 术 的快 速 发 展 ，基 于 计 算 机 视 觉 的 疲 劳 检 测 获 得 了 越 来 越 多 的 关 注 。 其 主要 实 现 手 段 是 通 过 扑 捉 人 脸 图像 上 的 疲 劳 特 征 并 提 取 相 应 参 数 作 为 疲 劳 状 态 判 断 的 依 据 。ＰＥＲＣＩ （）ｓ［１。。 被 认 为 是 目前 最 有说 服力 的 人 眼 疲 劳 特 征 参 数 ，其 含 义是 单 位 时 间 内 眼 睛 闭 合 时 间 百 分 比 。文 献 ［４—９］ 的 疲 劳 检 测 方 案都 主 要 是 基 于 ＰＥＲＣＬＯＳ来 实 现 的 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｉｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔ ｃｏｎｃｅｒｎ ｏｆ ｒｏａｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｘ ｔｒｅｍｅｌｙ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｈａｓ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｍａｒｋｅｔ ｆｕｔｕｒｅ．Ｍ ｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ，ｈａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｔｅｌ ｉ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ｏｎ Ａｎｄｒｏｉｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｇｒｅａｔｌｙｒ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ＣＯＳｔ ａｎｄ ￡ＯＩ¨ ｐｌｅｘｉｔｙ． Ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍ ｕｈｉ— ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｆｕｓｉｏｎ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ．ｗｈｉｃｈ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｏｆ Ｉｌ１Ｉ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ＢＴ ——ＳＶＭ ｉｓ ｕｓｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ Ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｇｏｏｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｏｈｌａｉｎｅ（ ｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ．
关键 词 ：疲 劳 检 测 ；人 脸 识 别 ；ＳＶＭ 多分 类 ；安 卓
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｄｒｉ ｖｅｒ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ Ｍ ｕｌｔｉ．．．——ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ Ｆｕｓｉｏｎ
Ｌｉ Ｙ ｉ ～ ，Ｃｈｅｎ Ｘｉｎｇ。， Ｙ ａｎ Ｈ ｕａ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７１， Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｕｊｉａｎｇｙａｎ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｉｃｈｔｔａｌｌ
文章 编 号 ：１６７１—４５９８（２０１６）ｏｌ一００１６—０４ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４７６２／ｔｐ．２０１６．０１．００５ 中图 分 类 号 ：ＴＰ３９１·４１ 文 献 标识 码 ：Ａ
基 于 多疲 劳信 息 融合 的 车载 疲 劳检 测 系统 的 研 究 和 实 现
虽 然 基 于 ＰＥＲＣＩ ＯＳ的疲 Nhomakorabea劳 检 测 方 法 得 到 了业 界 的 认 可 ， 但 也 存 在 不 足 ， 比如 说 遮 挡 物 的 干扰 ，人 与人 之 间 的个 体 差 异 也 会 给 测 量 带 来 困 难 。人 在疲 劳 状 态 下 的行 为 表现 是 比较 综 合 而 复 杂 的 ，很 难 通 过 直 接 检 测 和 建模 进行 评 判 。 因此 ，考 虑 将
李 翊１，２，陈 星。，严 华。
（１．北 京 大 学 地 球 与空 间科 学 学 院 ，北 京 １００８７１；２．四川 省 都 江 堰 管 理 局 ，四 川 都 江 堰 ３．四 川 大 学 电 子 信 息 学 院 ，成 都 ６１００６５）
６１１８３０；
摘 要 ：疲 劳 驾 驶 是 目前 道 路交 通 的一 个 重 要 安 全 隐 患 ， 对车 载 疲 劳 驾 驶 系 统 的研 发 具 有 熏 要 的应 用 价 值 和 广 阔 的 市 场 前景 ； ｜１前 仃 在 的疲 劳 监测 系统 普 遍 存 在 成 本 高 ， 可靠 性 不 足 ，使 用 不 够 便捷 等缺 陷 ；通 过 在 安卓 平 台 上 采 用 计 算 机视 觉 的 途 径 进 行 开 发 和 实 现 ，将 大 大 降低 系统 的成 本 和 使用 复 杂度 ；通 过 多 种 疲 劳 特 征 融合 的方 法 对 疲 劳 状 态 进行 综 合 性 判 断 ，可 以 有 效地 增 加 系 统 的准 确 性 和 可 靠 性 ： 采 用优 化 的二 叉 树 支 持 向量 机 多分 类 算 法 能 够 使 得 特 征 融 合 的过 程 具 有 准 确 性 和 速度 上 的 优 势 ；在 对 该 疲 劳 检 测 系 统 的 相 应 测 试 中 电获 取 了 良好 的实 验 结 果 。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｆａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ＳＶＭ ｍ ｕｌｔｉ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ；ａｎｄｒｏｉｄ
０ 引 言 随 着 机 动 车 的 越 发 普 及 ，车 辆 驾驶 也 带 来 了越 来 越 多 的 安
全 隐 患 。现 有 的 一 些 调 查 统 计 表 明 ，疲 劳 驾驶 往 往 是 引 发交 通 事 故 的 主 要 诱 因 。设 计 和 开 发 一 款实 时 、 可靠 、使 用 便 捷 的疲 劳 驾 驶 监 测 系 统 具 有 十 分 重 要 的 应 用 价值 和 广 阔 的 市场 前 景 。
近 年 来 随 着 视 频 捕 捉 技 术 和 图像 处 理 技 术 的快 速 发 展 ，基 于 计 算 机 视 觉 的 疲 劳 检 测 获 得 了 越 来 越 多 的 关 注 。 其 主要 实 现 手 段 是 通 过 扑 捉 人 脸 图像 上 的 疲 劳 特 征 并 提 取 相 应 参 数 作 为 疲 劳 状 态 判 断 的 依 据 。ＰＥＲＣＩ （）ｓ［１。。 被 认 为 是 目前 最 有说 服力 的 人 眼 疲 劳 特 征 参 数 ，其 含 义是 单 位 时 间 内 眼 睛 闭 合 时 间 百 分 比 。文 献 ［４—９］ 的 疲 劳 检 测 方 案都 主 要 是 基 于 ＰＥＲＣＬＯＳ来 实 现 的 。