駕駛員面像識別方法技術

本發明專利技術的裝置提供對驅車駕駛員的面像識別，給出４種智能報警。首先識別駕車者身份，如果不合法，作非法盜車對待，向車主及交通管理者發出第２類報警；如果車內面像攝取部件被盜車者破壞，裝置識別給出第１類報警；如果駕車者身份合法，則本裝置重點監視和識別駕駛員的行為和精神狀態。如果識別出車輛在行駛，但駕駛員姿勢不端正、精力不集中，會影響行車或導致事故，則給出第３類報警提醒；如果識別出車輛行駛時駕駛員疲勞、打瞌睡，裝置給出第４類報警，高音叫醒駕駛員。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種面像智能識別報警裝置和方法，該裝置幾乎適用于所有機動車、機動船、飛機駕駛員，尤其適用于各類汽車駕駛員。本說明書以汽車駕駛為例對專利技術裝置予以說明。本專利技術的裝置提供對驅車駕駛員的面像識別，給出四種智能報警。如果該駕駛者身份不合法，既不是車主，也不是車主認可的駕駛人員，則給出向車主、110及交通管理者的報警，對該駕駛者作為非法盜車人員予以追捕對待；如果該駕駛者發現并破壞本裝置的面像攝取部件，系統也能識別并給出報警。如果驅車駕駛員身份合法，則本裝置監視和識別駕駛員的駕車行為和精神狀態，如果駕車者姿勢不端正，駕車精力不集中，頻繁地扭身看車外或頻繁側臉與車內人員交談或觀察，會影響行車或導致事故，裝置對其給出報警和提醒；如果駕駛員精神不佳、疲勞瞌睡，而車輛仍在行走，則非常危險，裝置當即高音報警以叫醒駕駛員。申請者在此指出，申請號為95241629.8的專利中監測汽車司機疲勞、走神的方法是靠司機以一定時間間隔給出反應來測試駕駛員是否走神，其增加了駕駛員的操作麻煩；申請號為99802989.0的專利中檢測困倦的方式和處理程序與本專利技術中識別困倦使用的處理程序不同。駕駛員疲勞識別僅是本專利技術中四種智能識別之一，所以本專利技術與它們不同一而論，本裝置更有利于所駕駛的車輛安全行駛。本裝置是基于微電腦組成，核心處理功能是由軟件實現，所以具有豐富的智能識別及處理功能，這是與前述幾類裝置大相徑庭的地方。以下比較詳細地說明本專利技術裝置的功能和實現的技術與方法。分成三大部分予以說明，第一部分說明裝置的主體部件組成，第二部分說明裝置增強智能的訓練學習和記憶處理功能，第三部分說明裝置的智能識別與報警處理功能。1、裝置各部件及其連接組成如說明書附圖中圖1所示。100是本裝置的主體，它由圖像獲取部件、中央處理部件、輸出控制部件組成；整個裝置的電源供應由車內電池提供。101為攝取車內景像和駕駛員面像的CMOS(或CCD)傳感器，一般地將其正對駕駛員面部安裝。102也是CMOS(或CCD)傳感器，注意安裝使其攝取車外景像。103為一手動按鈕，裝置第3、4類報警以后，駕駛員可以按動按鈕以終止報警器的鳴叫發聲。104為紅外光源，使在黑夜行駛時可照射駕駛員，以達到識別駕駛員面像和駕車行為的目的。系統根據所傳感圖像自動判明當前車內照度不夠時，開啟該紅外光源，使所拍攝駕駛員面像清楚，有利于識別；紅外光源強度以不影響駕駛員的正常工作感覺為宜。105是車內報警鳴叫器，系統可以控制它在不同類報警時發出不同頻率的聲音，如走神報警、疲勞報警等，使駕駛員恢復集中駕車注意力。106為通信控制器，使通過GSM起到遠程無線擴頻收發通信作用，一方面將報警呼叫代碼發送到車主、發送到公安系統110報警中心，也可以發送到本單位交通管理部門或本地區交通管理中心，使起到共同尋車和交通安全共同維護作用；另一方面接收上述各方面的回應信息，表示收到報警，可以終止報警，也可進一步傳送其他聯絡信息。在本系統中106相當于一部移動電話，但可由程序控制自動收發代碼通信。107為微型擴頻通信天線，使順利實現106的通信作用。2、本專利技術裝置的學習與記憶處理本裝置的首要功能是識別駕車者是否是車主或車主認可的駕駛人員，如不是則當作非法盜車駕駛，同時給出遠程無線報警通信。所以本裝置必須事先學習和記憶車主及車主認可駕駛人員的面像，同時學習關于識別他們行為的有關知識。這些預先識別和學習記憶工作擬在購車后即時進行。本部分的處理流程如說明書附圖中圖2所示。201——系統開啟；在系統學習階段裝置可以離車單獨使用，加上電源，系統隨即開啟，進入程序工作狀態；如果掛車使用，則使用車內電池兼負裝置電源，機動車啟動，電源加載，系統即予開啟。202——進入機器學習設置狀態；本專利技術裝置的使用實際可分為兩種狀態，一是樣本面像識別學習狀態，二是掛車運行隨機識別處理狀態，這兩種狀態在實際運行時從流程可以看出具有雷同和某些相似的處理，但兩種狀態的處理目的完全不同，它們在邏輯上和使用上是完全獨立的。此處進入機器學習設置狀態即進入上述第一種應用狀態。203——設置本車認可駕駛人數N；本車認可駕駛員即是合法駕駛本車人員，如果是私車，則是車主和車主認可人員；如果是公車，則是管理部門指定人員。從裝置的處理能力來說對這些人員的人數沒有太嚴格的限制，但從車輛管理和使用角度出發此人數不宜太多，推薦人數N＝5。人數變動或人員換動，系統必須重新設置或增減。204——取本車內景圖像；無論駕駛員在座還是不在座，本裝置每次攝取圖像實際都含有本車內景圖像，但是隨機的且往往背景中是坐有人的；此處目的是獲取無人標準內景圖像，無人即車內既無駕駛員又無客人，標準即指采景方位端正、光照合適，可作為本車標準內景。本系統取此標準內景作為后續圖像處理的參照圖像，在駕駛員面像提取時起背景減除作用。注意在攝取內景圖像前，在駕駛員座椅頭部高度和位置處覆蓋一塊黑布。205——處理本車內景圖像；內景圖像獲取后本系統必須對其處理達到本系統圖像的規范化要求，以消除偏光(車窗射進的強光)、燈光(發紅或發黃)、暗光(光照不夠)等對圖像質量的影響。此處處理主要是對內景圖像進行直方圖規格化處理，使圖像中像素亮度均值處于170-180范圍，亮度均方差范圍在35～55。206——建圖像庫存儲內景圖像；此圖像庫即系統運行識別處理時所依據的樣本圖像庫，所有合法駕駛人員的樣本面像均存放于此，為使用方便，本車內景圖像也作為樣本存放于此。207——攝取認可駕駛員圖像；使車主或認可駕駛人員坐上駕駛椅，裝置啟動攝取他們的頭肩圖像。本系統為識別準確，擬對每個認可駕駛員分別建立面像模型，求取特征向量和特征值，所以擬對每個認可駕駛員攝取多幅不同俯仰、不同側轉姿勢的圖像，此類樣本圖像理論上越取多越好，但一次不可能做到很多，建議初始建庫取像每人不少于10幅，系統經年使用，可以每年增加取像，使樣本能反映出人的生長變化，以使系統越來越貼近主人。對所有N個人均如此取像。208——圖像背景清理；207中攝取的駕駛員圖像必然含有部分車內景，它即是圖像上的背景，為使下一步提取駕駛員面像快速準確，有必要對背景予以清理，即由207中攝取的圖像減去206中原已存儲的背景圖像，留下單純駕駛員頭肩圖像。209——像標準化處理；首先從上述駕駛員頭肩圖像中依據人臉色彩特征提取出駕駛員面像(上部與前額頭發接界，包括眉毛在內，下部包括下巴尖，左右臉與耳朵交界)，對面像色度與灰度按直方圖規格化處理，再對面像大小標稱化處理，使面像像素數成為128×128。210、211——面像計數判別；從207所示的步驟到211所示的步驟使共學習和記憶一個合法駕駛員的多幅圖像，起訓練樣本作用的這些圖像越多越好，此處至少取10幅，每取一幅同時實現208、209步驟的背景清理和標準化處理，為212步面像特征值求取作好樣本準備。212——面像特征值與特征向量求取；將單幅面像分割成雙眼圖像、鼻區圖像、口區圖像以及整體面像，對上述獲取的單人多幅圖像分別按K～L變換原理求出其樣本圖像集的協方差矩陣，求出矩陣對應的特征值和特征向量。對四塊圖像對應的特征向量均予以存儲，留待以后識別時使用。213——駕駛員面像知識庫建立；對每個合法駕駛員的面像均可識別出一些固有特征和獨有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
本專利技術包括駕駛員面像智能識別裝置和一系列識別處理技術方法，該裝置包括主體中央處理器和輸入輸出控制部分（１００）、車內圖像傳感器（１０１）、車外圖像傳感器（１０２）、手動按鈕（１０３）、紅外光源（１０４）、車內鳴叫器（１０５）、通信控制器（１０６）、微型擴頻通信天線（１０７）。其中：車內圖像傳感器使監視駕駛員面像，并且攝取車內景像；　車外圖像傳感器使監視車外景像，以判斷該車是否行駛；紅外光源使在晚上車內無燈光時仍可監視駕駛員面像；主體中央處理器可完成四種智能識別處理－圖像傳感部件損壞識別、駕車者身份識別、駕駛員精力不集中識別、駕駛員疲勞識別；車內鳴叫器使提醒駕駛員集中精力、不要打瞌睡；通信控制器與微型天線使實現遠程通信呼叫報警。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賀貴明，蔡朝暉，
申請(專利權)人：賀貴明，蔡朝暉，
類型：發明
國別省市：42[中國|湖北]