دسته بندی علمی – پژوهشی : طراحی سیستم نظارت چهره راننده جهت تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس- قسمت ۱۲

روش‏های مبتنی بر ویژگی‏های شبه هار
اولین بار این روش توسط Viola و Jones [32] برای آشکارسازی اشیا[۳۷] پیشنهاد گردید و بعد از آن برای آشکارسازی چهره معرفی شد [۳۳]. مهمترین مزیت این روش دقت خوب و در عین حال سرعت بسیار خوب آن در آشکارسازی چهره است. در این روش ابتدا تعدادی ویژگی ساده با استفاده از ماسک‏های مستطیل شکل (شکل ‏۲‑۲) از چهره استخراج می‏شود که به این ویژگی‌ها، ویژگی شبه هار[۳۸] می‌گویند.
شکل ‏۲‑۲: نمونه‏هایی از ماسک‏های ویژگی برای استخراج ویژگی‏های شبه هار
هرچند ویژگی‌های شبه هار بسیار ساده به نظر می‌رسند، اما با تشکیل یک طبقه‌بندی‌کننده آبشاری تقویت‌شده[۳۹] (شکل ‏۲‑۳)، دقت الگوریتم در آشکارسازی چهره بسیار خوب خواهد شد. این طبقه‏بندی‌کننده در واقع یک درخت تصمیم است که با استفاده از الگوریتم تقویت[۴۰]، دقت آن در آشکارسازی چهره و رد تصاویر غیرچهره بهبود یافته است. از این الگوریتم در [۷, ۳۴-۳۶] برای آشکارسازی چهره استفاده شده است.
مرحله ۲
مرحله ۳
مرحله n
شروع
مرحله ۱
عدم پذیرش
عدم پذیرش
عدم پذیرش
عدم پذیرش
پذیرش
شکل ‏۲‑۳: درخت تصمیم آبشاری برای آشکارسازی چهره
روش‏های مبتنی بر شبکه عصبی
یکی دیگر از روش‏های آشکارسازی چهره استفاده از شبکه‏های عصبی مصنوعی است. در این دسته از روش‏های آشکارسازی چهره، ابتدا تعدادی ویژگی سطح پایین از تصویر استخراج شده، سپس شبکه عصبی با استفاده از این ویژگی‏ها آموزش داده می‏شود. Hamada و همکارانش [۳۷] آشکارسازی چهره را با استفاده از یک شبکه عصبی چند لایه پرسپترون[۴۱] (MLP) انجام داده‏اند. در این روش ابتدا تصویر لبه‏یابی شده، سپس با یک پنجره با ابعادی حدود ابعاد چهره پیمایش شده و با شبکه عصبی مورد ارزیابی قرار می‏گیرد. در روش پیشنهادی Fukumi [38]، آشکارسازی چهره و تعیین جهت آن با استفاده از تحلیل اجزای اصلی[۴۲] (PCA)، قالب چهره و شبکه عصبی انجام شده است.
آشکارسازی چشم
در روش‏های کنونی برای استخراج ویژگی‏های خستگی و عدم تمرکز حواس راننده از تصویر چهره، ابتدا باید اجزای چهره آشکارسازی شود. تقریبا در تمام سیستم‏های نظارت چهره راننده از ویژگی‏های ناحیه چشم استفاده شده است، بنابراین آشکارسازی چشم اهمیت ویژه‏ای دارد. مهمترین روش‏های آشکارسازی چشم به سه دسته اصلی قابل تقسیم است:
روش‏های مبتنی بر نورپردازی و تصویربرداری طیف مادون قرمز
روش‏های مبتنی بر دوسطحی کردن تصویر
روش‏های مبتنی بر پروجکشن
روش‏های مبتنی بر نورپردازی و تصویربرداری در طیف مادون قرمز
یکی از روش‏های سریع و نسبتا دقیق در آشکارسازی چشم، استفاده از روش‏های مبتنی بر نورپردازی و تصویربرداری در طیف مادون قرمز می‏باشد که در آن از ساختار فیزیولوژی و اپتیکی چشم در طیف مادون قرمز استفاده می‏شود. این روش بدون نیاز به آشکارسازی چهره، قادر به آشکارسازی چشم است. به همین علت، حجم محاسبات در سیستم‏هایی که از این نوع روش استفاده می‏کنند، نسبت به سایر سیستم‏ها کمتر است. البته این روش بیشتر برای سیستم‏هایی مناسب می‏باشد که فقط بر اساس پردازش ناحیه چشم خستگی و عدم تمرکز حواس راننده را تشخیص می‏دهند. مهمترین عیب این روش این است که اگر به دلیل خطای ردیابی در هنگام خواب‏آلودگی راننده که چشم تقریبا بسته می‏باشد، مکان چشم گم شود، سیستم قادر به آشکارسازی آن نخواهد بود. چرا که در این حالت مردمک چشم تقریبا مشخص نیست و آشکارسازی چشم مشکل است. بسیاری از سیستم‏های نظارت چهره راننده از این روش برای آشکارسازی چشم استفاده کرده‏اند [۶, ۲۰-۲۳, ۳۹-۴۳]. در اکثر این‏گونه سیستم‏ها، از یک پیکربندی خاص برای سیستم نورپردازی و تصویربرداری طیف مادون قرمز استفاده گردیده است. در این پیکربندی نورپردازی مادون قرمز توسط دو دسته LED تامین می‏شود که در این سیستم نقش بسیار موثری ایفا می‏کنند. مطابق شکل ‏۲‑۴، LED‏ها به دو دسته تقسیم شده و در دو حلقه متحدالمرکز و با شعاع‏های مختلف قرار می‏گیرند. در هر لحظه فقط یکی از دو حلقه روشن و دیگری خاموش است. هنگامی‏که حلقه داخلی روشن باشد، نور بازتابیده شده از سطح مردمک چشم[۴۳] به دوربین می‏رسد و چشم به طور واضح، روشن‏تر از سایر قسمت‏های چهره است. اما وقتی حلقه خارجی روشن باشد، چنین حالتی برای مردمک چشم رخ نمی‏دهد و چشم تاریک است. به دو حالت متفاوت چشم به ترتیب مردمک روشن[۴۴] و مردمک تیره[۴۵] می‏گویند (شکل ‏۲‑۵).
 
شکل ‏۲‑۴: سیستم نورپردازی مادون قرمز شامل دو دسته LED به شکل دو حلقه کوچک و بزرگ [۶]
منبع نور مادون قرمز
پرتوی منعکس شده از چشم
پرتوی تابیده شده به چشم
چشم
دوربین
منبع نور مادون قرمز
پرتوی منعکس شده از چشم
پرتوی تابیده شده به چشم
چشم
دوربین
مردمک روشن

این مطلب را هم بخوانید :  طراحی سیستم نظارت چهره راننده جهت تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس- قسمت ...

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  pipaf.ir  مراجعه نمایید.