基于视频的驾驶员疲劳检测装置

1.一种基于视频的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述驾驶员疲劳检测装置包括：
至少一个红外照明元件，用于向监控场景提供红外照明；
镜头，用于获取监控场景的红外光学图像信号；
滤光元件，用于对接收的监控场景的红外光学图像信号进行滤光处理，以突出监控场景的红外光学图像信号中的人脸与人眼瞳孔部分；
图像捕获元件，其位于所述镜头的后面，用于将经过滤光处理的红外光学图像信号转换为数字图像信号；和
图像处理单元，用于从获取的数字图像中提取人眼和瞳孔，并判断驾驶员是否处于疲劳状态；
其中，所述红外照明元件单独地安装在用于驾驶区域照明的区域内或者与面向驾驶区域的所述镜头相连接地安装在用于驾驶区域照明的区域内；所述滤光元件位于所述镜头前，或者位于图像捕获元件的后面、或者位于所述镜头后面且在所述图像捕获元件前。
2.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述红外照明元件和所述镜头可拆卸地紧密连接在一起，所述镜头、所述滤光元件和所述图像捕获元件相互之间可拆卸地紧密连接在一起。
3.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述红外照明元件包括至少一个红外照明装置。
4.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述滤光元件包括至少一个带通滤光元件和/或至少一个偏振滤光元件。
5.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述图像捕获元件是CCD传感器、CMOS传感器、CCD相机、CMOS相机、红外成像相机或红外热释电相机中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述图像处理单元包括：
候选人脸获取模块，用于从获取的数字图像中提取出候选人脸区域；
人眼获取模块，用于利用人眼检测方法，从接收的候选人脸区域中检测出人眼区域；
人眼开闭确定模块，用于根据人眼区域内是否存在瞳孔来确定人眼的开闭；和驾驶员疲劳判断模块，用于根据人眼的开闭，利用PERCLOS值来判断驾驶员是否处于疲劳状态。
7.根据权利要求6所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述候选人脸获取模块通过以下步骤获取候选人脸区域：
步骤511：通过对获取的数字图像进行阈值分割提取出亮度值较高的像素点作为候选的人脸像素点，并获得相应的人脸阈值分割图像；
步骤512：以人脸阈值分割图像中的候选的人脸像素点为模板，在该模板上利用人脸检测方法获取候选人脸区域。
8.根据权利要求7所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，步骤511中所述阈值分割通过以下方法实现：
假设数字图像中像素点(x，y)的亮度值为I(x，y)，数字图像的人脸阈值分割图像中像素点(x，y)的亮度值为I1(x，y)，其中I1的初始值为I，若I(x，y)≥第一阈值T1，则标记该像素点属于候选的人脸像素点，保留人脸阈值分割图像中该像素点的亮度值I1(x，y)不变；否则标记该像素点为非候选的人脸像素点，将人脸阈值分割图像中该像素点的亮度值I1(x，y)赋予0，其中，100≤T1≤200且T1为整数。
9.根据权利要求7所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，步骤512中所述人脸检测方法为连通区域标记方法，所述连通区域标记方法包括：
首先以人脸阈值分割图像中的候选的人脸像素点为目标，对人脸阈值分割图像中所有的目标点进行连通区域标记；
然后统计标记的连通区域内候选的人脸像素点的个数，若该个数大于第二阈值T2，则标记该连通区域为候选的人脸区域，否则将该连通区域内所有点标记为非候选的人脸像素点，将该连通区域内所有点的亮度值I1(x，y)赋予0；
其中，300≤T2≤600且T2为整数。
10.根据权利要求6所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述人眼开闭确定模块通过以下步骤判断人眼开闭：
步骤531：从人眼区域内提取出瞳孔点，首先将人脸阈值分割图像中对应于人眼区域内的像素点的亮度值保留，将其他的像素点的亮度值赋予0；然后对该人脸阈值分割图像进行阈值分割，若I1(x，y)≥第三阈值T3，则认为该像素点属于瞳孔点，并将人眼区域内对应的像素点标记为瞳孔点；
步骤532：如果人眼区域内存在瞳孔点，则认为人眼处于睁开状态，否则认为人眼处于闭合状态。
11.根据权利要求6所述的驾驶员疲劳检测装置，其特征在于，所述驾驶员疲劳判断模块通过以下方法判断驾驶员是否处于疲劳状态：
统计单位时间内人眼闭合时间所占的比率f：
其中，t1为某一设定的特定时间，t2为人眼闭合的时间，当PERCLOS值f大于第四阈值T4时，则认为驾驶员处于疲劳状态，其中，65％≤T4≤80％。

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