摘 要

近些年来，经济和科技的发展速度越来越快，在经济总量方面，我国已经跃居世界第二，人们的生活水平较之前得到大幅提升，与此同时，人均汽车拥有量也是逐年上升且增长速度居高不下。虽然汽车数量的增多在交通出行方面给我们带来极大的便利，但是我们并不能忽视的是在汽车数量增多的同时，由汽车所带来的交通事故也是越来越频繁，同时由于交通事故所造成的损失也是巨大的，交通事故俨然已经成为人类目前所面临的巨大灾难了。据调查知，在众多的重大交通事故中，由驾驶员疲劳驾驶所引起的交通事故不在少数且占了较高的比例。探究交通事故背后的原因，疲劳驾驶应该是难辞其咎。因此，疲劳驾驶检测已经成为当前业内学者研究的热点课题了。

本论文将利用基于人脸检测技术对驾驶员的疲劳度进行分析判断，设计一套基于人脸检测的疲劳驾驶检测系统。首先，本文将集中介绍本次选题的目的和意义，然后在介绍图像预处理、人脸检测、人眼检测方法的基础上依次设计了人脸检测模块、人眼检测模块和疲劳判断模块，其中在人眼检测部分加入Gabor变换改善检测效果，最后利用MATLAB搭建了疲劳检测系统。

关键词：疲劳驾驶，人脸检测，MATLAB

Abstract

In recent years, the economic and technological development has become faster and faster. In terms of economic aggregates, China has already leapt to the second place in the world. People’s living standards have been greatly improved compared with the previous ones. At the same time, the per capita car ownership is also increasing year by year. And the growth rate remains high. Although the increase in the number of cars has brought us great convenience in transportation, we can't ignore the fact that while the number of cars is increasing, the traffic accidents caused by cars are becoming more and more frequent. At the same time the damage resulting from traffic accidents is also huge, and traffic accidents have become a huge disaster for humanity. According to the survey, in many major traffic accidents, traffic accidents caused by driver fatigue driving are not rare and account for a high proportion. Exploring the reasons behind traffic accidents, fatigue driving should be hard to blame. Therefore, fatigue driving detection has become a hot topic in current industry scholars.

This paper will use the face detection technology to analyze and judge the driver's fatigue, and design a fatigue detection system based on face detection. First of all, this article will focus on the purpose and significance of this topic, and then introduce the face detection module, human eye detection module and fatigue judgment module based on the introduction of image preprocessing, face detection and human eye detection methods. Among them, Gabor transform is added to the human eye detection part to improve the detection effect. Finally, the fatigue detection system is built by using MATLAB.

Key Words：Fatigue driving, face detection, MATLAB

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景 1

1.2 研究的目的和意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 国外研究现状 2

1.3.2 国内研究现状 2

1.4 本文研究内容及章节安排 3

第2章 数字图像处理技术 5

2.1 理论概述 5

2.2 图像预处理 5

2.2.1 图像灰度化 5

2.2.2 图像去噪处理 5

2.2.3 图像边缘检测 7

2.3 本章小结 8

第3章 人脸检测与分割 9

3.1 引言 9

3.2 人脸检测技术概述 9

3.2.1 基于几何特征的人脸检测 9

3.2.2 基于统计的人脸检测方法 10

3.2.3 基于肤色模型的人脸检测方法 10

3.3 基于YcbCr肤色模型的人脸检测 11

3.3.1 图像的读取 12

3.3.2 图像二值化 12

3.3.3 形态学处理 13

3.3.4 提取人脸区域 14

3.4 本章小结 15

第4章 人眼检测定位 16

4.1 引言 16

4.2 人眼检测技术概述 16

4.2.1 基于Hough变换的人眼检测 16

4.2.2 基于机器学习的人眼检测 16

4.2.3 基于灰度积分投影的人眼检测 17

4.3 基于灰度积分投影和面部特征的人眼检测 17

4.3.1计算灰度积分投影 17

4.3.2 人脸特征分析 18

4.3.3 提取人眼区域 19

4.4 本章小结 20

第5章 疲劳状态的判定及系统搭建 21

5.1 引言 21

5.2 人眼闭合程度判定疲劳的机理 21

5.3 搭建人脸疲劳驾驶检测系统 21

5.4本章小结 23

第6章 总结与展望 24

6.1 总结 24

6.2展望 24

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 研究的背景

自1978年的改革开放以来，我国的经济在这40年的时间里取得了一些较为可观的成就，物质生活水平不断提升，汽车的消费量也是逐年上涨^[1]。汽车作为“改变世界的机器”，它在人们日常生活中的影响力越来越大。据相关数据统计显示，2009年我国生产汽车1379.1万辆，销售1364.5万辆^[2]，成为全球最大汽车市场。在这些庞大的数据背后，也见证着这些年我国交通运输行业的蓬勃发展，它的迅猛发展极大地改善了人们的出行体验感。然而，凡事都有利弊之分，交通事故的发生量也是一种随之飙升的态势。

据相关数据统计显示，2016年，全国共发生212846起交通事故，造成63093人死亡，226430人受伤，直接财产损失达12.1亿^[3]，这些交通事故给国家和人民带来的不仅仅是财产上的损失还有精神上的痛楚，对于我们人类来说更是一种灾难。为了抑制交通事故的频繁发生，我国也是相继出台了各项法律法规，有着“史上最严交规”的公安部123号令在2015年发布实施，但收效甚微。虽然说引起交通事故的原因有很多，但是在这些交通事故中，由疲劳驾驶所引起的事故高达上万起，由此可见，疲劳驾驶几乎成为造成交通事故的罪魁祸首了。据相关调查研究显示，交通事故的发生在很大程度上跟司机的疲劳驾驶有着很大关联^[4]，并且有许多的重大交通事故的起因也是司机的疲劳驾驶。致使司机在驾驶时感到身心疲惫的因素有许多，如过短的睡眠时间和不佳的睡眠质量、恶劣的工作环境和长时间的加班等因素，同时司机对于疲劳驾驶危害的认识不足也是导致司机疲劳驾驶的重要原因。由疲劳驾驶所引发连锁反应也是巨大的，不仅是庞大的经济损失，而且在这些触目惊心的数字背后，隐藏着人们对幸福生活深深的忧虑。