人脸检测与实时跟踪在机动车道路考试系统中的应用研究.pdf

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1、人脸检测与实时跟踪在机动车道路考试系统中的应用研究——吴业福李波师宇吴超仲刘钢113人脸检测与实时跟踪在机动车道路考试系统中的应用研究*吴业福1李波1师宇1吴超仲2刘钢1(1．武汉理工大学计算机科学与技术学院武汉430063；2．武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心武汉430063)摘要为了对机动车道路考试系统中考生头部动作相关的评判项进行自动评判，对图像处理领域中关于目标图像(主要指人脸)检测与跟踪的理论和技术进行了相关的研究。建立了机动车道路考试系统中人脸区域定位的检测算法和

2、人脸区域跟踪的图像处理模型，并在跟踪基础上设计了计算考生脸部运动方向的算法，成功运用到实际机动车道路考试系统中。关键词道路考试系统；自动评判；图像处理；人脸检测与跟踪中图分类号：TP317．4；U463．52文献标志码：Adoi：10．3963／j．issn1674—4861．2013．01．024域的检测算法和跟踪人脸区域的图像处理模型，0引言并在跟踪基础上设计了计算考生脸部运动方向的机动车驾驶员道路考试电子化正在我国逐步算法，并成功运用到国家重大科技专项(项目编号应用[】]。在机动车驾驶员道路考

3、试中，存在着大2009BAGl3A05)“国家道路交通安全科技行动计量的与头部动作相关的考试项目，如通过路口不划”子专题项目——科目三道路考试监测与评估观察左右后视镜、低头看档、视线离开行驶方向系统中。等[2]。这些考试项目通过考生脸部和眼睛视线等1道路考试系统中的人脸检测与实运动来判断考生是否具有交通安全意识。目前投时动态跟踪入使用的计算机化的道路考试系统中没有对与头部动作相关的考试项目进行自动评判。I．1系统中的图像处理过程人脸运动模式识别主要包括目标图像预处道路考试系统中与考生头部动作相关的考

4、核理、人脸检测、特征提取、特征匹配、人脸识别等几项目主要有：个主要过程口]。然而，人脸处理技术中也存在着1)起步、转向、掉头、停车时看左右后视镜观诸多难点问题，如难以找到统一的描述模型，受自察道路情况。身如肤色，表情等的影响，和受外部环境的影响2)正常行驶时，一般要正脸向前，不能长时等。考生脸部的运动图像的处理技术主要有2间偏离车辆行驶方向。点：①进行目标图像的检测，即在考试过程中能在3)变换档位时，要正脸观察前方道路情况，监控图像中发现考生的面部区域；②对发现的目不能低头看档等。标图像区域进行跟踪

5、，并计算1个模式识别结果。根据以上这些和头部运动状态相关的考核项为了对道路考试中与头部运动相关的考核项目，在系统中可以采用判断人脸状态的方法：目进行自动评判，论文对图像处理领域中关于目1)正面脸(对应于正视，表示常规驾驶状标图像(主要指人脸)检测与跟踪的理论以及态)。OpenCV进行了相关的研究，建立了定位人脸区2)左侧脸(对应于向左偏头，表示正在观察收稿13期：2012—11—28修回日期：2012—12—17*国家自然科学基金项目(批准号：61104158，51178346)、教育部新世纪优秀人

6、才计划项目(批准号：NCET一10-0663)、湖北省杰出青年基金项目(批准号：2012FFA023)资助第一作者简介：吴业福(1964)，博士生．研究向：计算机网络，电子商务．智能交通．E—mail：wuyefu@whut．edu．cn114交通信息与安全2013年1期第31卷总174期左后视镜或左方道路情况)。VisionLibrary，于1999年由Intel建立，现在由3)右侧脸(对应于向右偏头，表示正在观察willowGarage提供支持。OpenCV是1个基于右后视镜或右方道路情况)。B

7、SD许可证授权(开源)发行的跨平台计算机视4)低头(对应于向下低头，表示不正确的驾觉库H]。系统中所采用的关于考生脸部检测识别驶动作，如低头看档等)。模型与方法、以及脸部跟踪技术都基于OpenCV5)右下低头(对应于右下低头，表低头看档平台实现。其中对于图像处理的一些基本方法等)。(如获取视频中每帧图像，图像导入内存，图像颜在以上状态中，由于左侧脸和右侧脸一般发生色空间转换等)调用了OpenCV平台下现有的函在车辆起步转向、停车时，而右下低头只是通常伴数。随换挡发生，所以为了能够正确自动评判，需要将

8、目前，利用OpenCV进行人脸检测，一般都以上识别结果与传感器、GPS数据相结合而运用。是调用OpenCV平台提供的标准样本分类器。道路考试系统中对于人脸状态图像处理模块分类器大多以XML文件形式存储的树形分类的流程如下。器，如正脸检测调用的是haarcascade—frontalface1)车载摄像头置于考生正前方。车载摄像—alt．xml，它是对人脸前脸特征进行学习训练所头检测考生的正脸，考生准备起步前拍摄正脸照得到的。片作为初始第1帧处理图像，该帧上的特征点作1