驾驶员视线自动校准和跟踪系统

摘要

本发明涉及一种驾驶员视线自动校准和跟踪系统，是一种将驾驶员头部位置和汽车关键部件信息相结合对驾驶员视线自动进行校准的系统。所述系统的驾驶员视线校准过程，没有校准点的设定和视线对齐过程，而是根据驾驶过程中驾驶员的头部位置信息和汽车倒车镜、仪表盘等相关部件的相对位置自动进行校准。为了提高头部特征的识别效果，本发明采用根据外界光强的变化自动控制的光源系统，即白天光线较好时采用可见光进行识别，当夜间和光线较弱时采用红外光源。夜间采用红外光源也可以避免汽车大灯对头部特征识别的影响。本发明对驾驶员注意力研究和基于视线的疲劳驾驶等方面有重要的意义。

主权项

一种驾驶员视线自动校准和跟踪系统，其特征在于，包括以下四个组成部分：一部为信息采集单元，用于采集驾驶员头部及眼部运动的视频图像信息，包括眼睛的位置、头部的偏转角度；二部为数据特征提取单元，用于提取驾驶员头部及眼部特征；三部为数据处理单元，用于结合驾驶员的头部及眼部图像信息，计算头部位置和视线之间的关系，即通过图像处理，计算驾驶员视线跟踪内容及视觉显著区域，以识别和标注注视内容；经信息整合比较，识别驾驶员的注视点位置，并进行自动学习，提高注视点位置的准确率；四部为输出单元，用于输出驾驶员的视线区域；所述数据处理单元的图像处理包括如下过程：（1）对输入的图像信息进行低分辨率分析；（2）对低分辨率图像进行主成分分析，得到针对驾驶员不同注视区域的标准头部图像；（3）在标准头部图像中获取头部和眼睛的子图像，用以定位驾驶员的眼睛；（4）采用粒子滤波方法对眼睛进行跟踪，以预测出头部的特征点位置，进而检测出脸部特征点；（5）对检测到的眼睛个数进行识别：检测到双眼，则继而根据瞳孔和眼角位置计算头部姿势；检测到一只眼睛或没有检测到眼睛，则继而根据主成分分析方法检测到头部位置特征；（6）对头部和眼睛特征区域进行显著图分析，基于显著图估计头部位置；结合头部位置的先验图像，对其特征进行统计和学习，计算出驾驶员头部的三维空间位置，实现对视线的跟踪。