فهرست:
1- مقدمه. 1
1-1- تعریف سیستمهای نظارت چهره راننده 1
1-2- ضرورت سیستمهای نظارت چهره راننده 2
1-3- چالشهای اساسی در سیستمهای نظارت چهره راننده 3
1-4- مفاهیم خستگی، خوابآلودگی و عدمتمرکزحواس... 4
1-4-1- خستگی و خوابآلودگی.. 4
1-4-2- عدم تمرکز حواس... 6
1-5- روشهای تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس راننده 6
1-6- طرح کلی پایاننامه. 7
2- مروری بر کارهای گذشته. 8
2-1- پیکربندی کلی سیستمهای نظارت چهره راننده 9
2-1-1- تصویربرداری.. 9
2-1-2- سختافزار و پردازنده 10
2-1-3- نرمافزار هوشمند. 11
2-2- آشکارسازی چهره 13
2-2-1- روشهای مبتنی بر مدل رنگ... 13
2-2-2- روشهای مبتنی بر ویژگیهای شبه هار. 14
2-2-3- روشهای مبتنی بر شبکه عصبی.. 14
2-3- آشکارسازی چشم. 15
2-3-1- روشهای مبتنی بر نورپردازی و تصویربرداری در طیف مادون قرمز. 15
2-3-2- روشهای مبتنی بر دوسطحی کردن تصویر. 18
2-3-3- روشهای مبتنی بر پروجکشن.. 19
2-3-4- روشهای مبتنی بر یادگیری.. 20
2-4- آشکارسازی سایر اجزای چهره 21
2-4-1- آشکارسازی دهان (لب) 21
2-4-2- آشکارسازی بینی.. 21
2-5- ردیابی چهره و اجزای آن. 22
2-5-1- تخمین حرکت... 23
2-5-2- تطابق.. 23
2-6- استخراج ویژگیهای مربوط به کاهش هوشیاری.. 24
2-6-1- ویژگیهای ناحیه چشم. 24
2-6-2- ویژگیهای دهان. 30
2-6-3- ویژگیهای سر. 30
2-7- تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس... 31
2-7-1- روشهای مبتنی بر حد آستانه. 31
2-7-2- روشهای مبتنی بر دانش... 32
2-7-3- روشهای مبتنی بر آمار و احتمال. 33
2-8- سیستمهای نظارت چهره راننده در خودروهای تجاری.. 34
3- سیستم پیشنهادی.. 35
3-1- پیکربندی کلی سیستم پیشنهادی.. 35
3-1-1- نورپردازی و تصویربرداری.. 36
3-1-2- سختافزار و پردازنده 37
3-1-3- نرمافزار هوشمند. 37
3-2- آشکارسازی چهره 38
3-2-1- ویژگیهای شبه هار. 39
3-2-2- انتخاب و تعیین اهمیت ویژگیها برای تشکیل یک طبقهبندیکننده قوی.. 41
3-2-3- درخت تصمیم آبشاری تقویتشده 42
3-3- ردیابی چهره 44
3-3-1- پنجره جستجو. 45
3-3-2- معیار تطابق.. 46
3-4- استخراج ویژگیهای مربوط به کاهش هوشیاری.. 47
3-4-1- ویژگیهای ناحیه چشم. 47
3-4-2- ویژگیهای ناحیه چهره و سر. 55
3-5- تشخیص کاهش هوشیاری.. 58
3-5-1- سیستم خبره فازی.. 58
3-5-2- تولید خروجی نهایی.. 64
4- نتایج آزمایشها و ارزیابی سیستم. 69
4-1- نحوه آزمایش سیستم. 69
4-2- معیارهای ارزیابی.. 72
4-3- آشکارسازی چهره 73
4-4- ردیابی چهره 75
4-5- استخراج ویژگیهای ناحیه چشم. 77
4-6- استخراج ویژگیهای ناحیه سر و چهره 82
4-7- تشخیص کاهش هوشیاری.. 86
4-8- ارزیابی کلی سیستم و الگوریتمها 93
4-8-1- بررسی سرعت پردازش سیستم پیشنهادی.. 93
4-8-2- بررسی پیچیدگی محاسباتی الگوریتمها 94
5- نتیجهگیری و پیشنهادات... 95
6- مراجع 99
منبع:
[1] Narelle L. Haworth, Thomas J. Triggs, Elizabeth M. Grey, "Driver Fatigue: Concepts, Measurement and Crash Countermeasures", Human Factors Group, Department of Psychology, Monash University, June, 1988.
[2] محمدرضا احدی، علی زایرزاده، «پارامترهای موثر بر خستگی رانندگان و نقش آن در وقوع تصادفات»، نخستین کنفرانس بینالمللی حوادث رانندگی و جادهای، تهران، ایران، صفحه 358-364، دی 1384.
[3] Chin Teng Lin, Li Wei Ko, I Fang Chung, Teng Yi Huang, Yu Chieh Chen, Tzyy Ping Jung, Sheng Fu Liang, "Adaptive EEG-Based Alertness Estimation System by Using ICA-Based Fuzzy Neural Networks", IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. 53, no. 11, pp. 2469-2476, November, 2006.
[4] G. Yang, Y. Lin, P. Bhattacharya, "A Driver Fatigue Recognition Model Using Fusion of Multiple Features", in IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC), Hawaii, USA, pp. 1777-1784, 2005.
[5] Christos Papadelis, Chrysoula Kourtidou-Papadeli, Panagiotis D. Bamidis, Ioanna Chouvarda, D. Koufogiannis, E. Bekiaris, Nikos Maglaveras, "Indicators of Sleepiness in an Ambulatory EEG Study of Night Driving", in 28th IEEE Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS), New York, USA, pp. 6201-6204, 2006.
[6] Qiang Ji, Xiaojie Yang, "Real-Time Eye, Gaze, and Face Pose Tracking for Monitoring Driver Vigilance", Elsevier Real-Time Imaging, vol. 8, pp. 357–377, 2002.
[7] T. Brandt, R. Stemmer, B. Mertsching, A. Rakotonirainy, "Affordable Visual Driver Monitoring System for Fatigue and Monotony", in IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics (SMC), Hague, Netherlands, pp. 6451- 6456, 2004.
[8] Paul Stephen Rau, "Drowsy Driver Detection and Warning System for Commercial Vehicle Drivers: Field Operational Test Design, Data Analyses and Progress", National Highway Traffic Safety Administration of USA (NHTSA), 2005.
[9] T. Von Jan, T. Karnahl, K. Seifert, J. Hilgenstock, R. Zobel, "Don’t Sleep and Drive – VW’s Fatigue Detection Technology", Centre for Automotive Safety Research, Adelaide University, Australia, 2005.
[10] S. Boverie, D. Daurenjou, D. Esteve, H. Poulard, J Thomas, "Driver Vigilance Monitoring - New Developments", in 15th IFAC World Congress on Automatic Control, Barcelona, Spain, 2002.
[11] «آمار متوفیات و مصدومین ناشی از تصادفات رانندگی ارجاعی به مراکز پزشکی قانونی کشور در سال 1386»، کمسیون ایمنی راه، وزارت راه و ترابری، 1387.
[12] میرفاضل نیک زاد، «تصادفات ترافیکی جادههای ایران - پیشبینی میکنیم اما نمیتوانیم پیشگیری کنیم»، سومین کنفرانس منطقهای مدیریت ترافیک، تهران، ایران، 1385.
[13] Luke B. Connelly, Richard Supangan, "The Economic Costs of Road Traffic Crashes: Australia, States and Territories", Elsevier Accident Analysis and Prevention, vol. 38, no. 36, pp. 1087-1093, November, 2006.
[14] Megan Bayly, Brian Fildes, Michael Regan, Kristie Young, "Review of Crash Effectiveness of Intelligent Transport Systems", TRaffic Accident Causation in Europe (TRACE), 2007.
[15] H. Cai, Y. Lin, "An Experiment to Non-Intrusively Collect Physiological Parameters Towards Driver State Detection", in SAE 2007 World Congress, Detroit, Michigan, USA, 2007.
[16] Tsuyoshi Nakagawa, Taiji Kawachi, Satori Arimitsu, Masayuki Kanno, Ken Sasaki, Hiroshi Hosaka, "Drowsiness Detection Using Spectrum Analysis of Eye Movement and Effective Stimuli to Keep Driver Awake", DENSO Technical Review, vol. 12, no. 1, pp. 113-118, 2006.
[17] محمدحسین سیگاری، «مروری کوتاه بر روشهای تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس راننده برای جلوگیری از تصادف»، دومین کنگره مشترک سیستم های فازی و هوشمند، نهمین کنفرانس سیستم های هوشمند ایران، تهران، ایران، آبان 1387.
[18] محمدحسین سیگاری، «بررسی روشهای نظارت چهره راننده برای جلوگیری از حادثه»، سمینار کارشناسیارشد هوشمصنوعی، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، 1386.
[19] A.C. Boucouvalas, "IEC 825-1 Eye Safety Classification of Some Consumer Electronic Products", in IEE Colloquium on Optical Free Space Communication Links, London, UK, pp. 13/11-13/16, 1996.
[20] Richard Grace, Vicky E. Byme, Damian M. Bierman, Jean-Michel Legrand, David Gricourt, Robert K. Davis, James J. Staszewski, Brian Carnahan, "A Drowsy Driver Detection System for Heavy Vehicles", in 17th AIAA/IEEE/SAE Digital Avionics Systems Conference (DASC), Washington, USA, pp. I36/31-I36/38, 1998.
[21] Luis M. Bergasa, Jesus Nuevo, Miguel A. Sotelo, Manuel Vhzquez, "Real-Time System for Monitoring Driver Vigilance", in IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Parma, Italy, pp. 78-83, 2004.
[22] Luis M. Bergasa, Jesus Nuevo, "Real-Time System for Monitoring Driver Vigilance", in IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Dubrovnik, Croatia, pp. 1303-1308, 2005.
[23] Luis M. Bergasa, Jesus Nuevo, Miguel A. Sotelo, Rafael Barea, Maria Elena Lopez, "Real-Time System for Monitoring Driver Vigilance", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 7, no. 1, pp. 63-77, March, 2006.
[24] Harini Veeraraghavan, Nikolaos Papanikolopoulos, "Detecting Driver Fatigue Through the Use of Advanced Face Monitoring Techniques", Intelligent Transportation System Institute, Department of Computer Science and Engineering, University of Minnesota, 2001.
[25] Felix Moreno, Francisco Aparicio, Wilmar Hemandez, Javier Paez, "A Low-cost Real-Time FPGA Solution for Driver Drowsiness Detection", in 29th IEEE Annual Conference of the Industrial Electronics Society, Virginia, USA, pp. 1396 - 1401, 2003.
[26] Fei Wang, Huabiao Qin, "A FPGA based Driver Drowsiness Detecting System", in IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety, Xian, China, pp. 358- 363, 2005.
[27] Jorge Batista, "A Drowsiness and Point of Attention Monitoring System for Driver Vigilance", in IEEE Intelligent Transportation Systems Conference, Seattle, USA, pp. 702-708, 2007.
[28] Wenhui Dong, Xiuojuan Wu, "Driver Fatigue Detection Based on the Distance of Eyelid", in IEEE International Workshop VLSI Design & Video Technology, Suzhou, China, pp. 365-368, 2005.
[29] Karin Sobottka, Ioannis Pitas, "A Novel Method for Automatic Face Segmentation Facial Feature Extraction and Tracking", Elsevier Signal Processing: Image Communication, vol. 12, no. 3, pp. 263-281, June, 1998.
[30] Wen-Bing Horng, Chih-Yuan Chen, Yi Chang, Chuu-Hai Fan, "Driver Fatigue Detection Based on Eye Tracking and Dynamic Template Matching", in IEEE International Conference on Networking, Sensing & Control, Taipei, Taiwan, pp. 7-12, 2004.
[31] علیرضا خان تیموری، «ردیابی چشم و کاربرد آن در تشخیص خستگی راننده»، پایاننامه کارشناسیارشد هوشمصنوعی، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران، 1381.
[32] Paul Viola, Michael Jones, "Rapid Object Detection using a Boosted Cascade of Simple Features", in Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), TY, USA, pp. 511-518, 2001.
[33] Paul Viola, Michael Jones, "Robust Real-Time Face Detection", Kluwer International Journal of Computer Vision, vol. 57, no. 2, pp. 137–154, 2004.
[34] Zutao Zhang, Jiashu Zhang, "A New Real-Time Eye Tracking for Driver Fatigue Detection", in 6th IEEE International Conference on ITS Telecommunications, pp. 8-11, 2006.
[35] Zutao Zhang, Jia-shu Zhang, "Driver Fatigue Detection Based Intelligent Vehicle Control", in 18th International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Hong Kong, China, pp. 1262-1265, 2006.
[36] Tiesheng Wang, Pendeli Shi, "Yawning Detection for Determining Driver Drowsiness", in IEEE International Workshop on VLSI Design & Video Technology, Suzhou, China, pp. 373-376, 2005.
[37] Takahiro Hamada, Takehiro Ito, Kazumasa Adachi, Tomoaki Nakano, Shin Yamamoto, "Detecting Method for Drivers’ Drowsiness Applicable to Individual Features", in IEEE Intelligent Transportation Systems, pp. 1405-1410, 2003.
[38] Minoru Fukumi, "Driver Face Monitoring using a Near-Infrared Camera", in International Conference on Signal and Image Processing, Hawaii, USA, pp. 156-160, 2005.
[39] Zhiwei Zhu, Kikuo Fujimura, Qiang Ji, "Real-Time Eye Detection and Tracking Under Various Light Conditions", in ACM Eye Tracking Research & Application symposium, New Odeans, Louisiana, USA, pp. 139-144, 2002.
[40] Qiang Ji, Zhiwei Zhu, Peilin Lan, "Real-Time Nonintrusive Monitoring and Prediction of Driver Fatigue", IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 53, no. 4, pp. 1052-1068, July, 2004.
[41] Xia Liu, Fengliang Xu, Kikuo Fujimura, "Real-Time Eye Detection and Tracking for Driver Observation under Various Light Conditions", in IEEE Intelligent Vehicle Symposium, Versailles, France, pp. 344-351, 2002.
[42] Zhiwei Zhu, Qiang Ji, Kikuo Fujimura, Kuangchih Lee, "Combining Kalman Filtering and Mean Shift for Real Time Eye Tracking Under Active IR Illumination", in 16th International Conference on Pattern Recognition, Quebec, Canada, pp. 318-321, 2002.
[43] Shuyan Zhao, Rolf-Rainer Grigat, "Robust Eye Detection under Active Infrared Illumination", in 18th IEEE International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Hong Kong, China, pp. 481-484, 2006.
[44] Qiang Ji, Zhiwei Zhu, Peilin Lan, "Real-Time Nonintrusive Monitoring and Prediction of Driver Fatigue", IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 53, no. 4, July, 2004.
[45] Shuyan Zhao, Rolf-Rainer Grigat, "Robust Eye Detection under Active Infrared Illumination", in 18th IEEE International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Hong Kong, China, 2006.
[46] Paul Smith, Mubarak Shah, Niels da Vitoria Lobo, "Monitoring Head/Eye Motion for Driver Alertness with One Camera", in 15th IEEE International Conference on Pattern Recognition, Barcelona, Spain, pp. 636-642, 2000.
[47] Paul Smith, Mubarak Shah, Niels da Vitoria Lobo, "Determining Driver Visual Attention With One Camera", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 4, no. 4, pp. 205-218, December, 2003.
[48] Ling Gan, Bing Cui, Weixing Wang, "Driver Fatigue Detection Based on Eye Tracking", in 6th World Congress on Intelligent Control and Automation, Dalian, China, pp. 5341-5344, 2006.
[49] Marc Lalonde, David Byrns, Langis Gagnon, Normand Teasdale, Denis Laurendeau, "Real-time Eye Blink Detection with GPU-based SIFT Tracking", in 4th Canadian Conference on Computer and Robot Vision, Montreal, Canada, pp. 481-487, 2007.
[50] Tiziana DOrazio, Marco Leo, Cataldo Guaragnella, Arcangelo Distante, "A Visual Approach for Driver Inattention Detection", Elsevier Pattern Recognition, vol. 40, no. 8, pp. 2341-2355, 2007.
[51] Mandalapu Saradadevi, Preeti Bajaj, "Driver Fatigue Detection Using Mouth and Yawning Analysis", International Journal of Computer Science and Network Security, vol. 8, no. 6, pp. 183-188, June, 2008.
[52] Shunji Katahara, Masayoshi Aoki, "Motion Estimation of Driver's Head from Nostrils Detection", in 5th Asian Conference on Computer Vision, Melbourne, Australia, pp. 1-6, 2002.
[53] Alper Yilmaz, Omar Javed, Mubarak Shah, "Object Tracking: A Survey", ACM Computing Surveys, vol. 38, no. 4, December, 2006.
[54] پیمان حقیقت، رضا صفابخش، «ردگیری اشیا در دنباله تصاویر»، نشریه علوم و مهندسی کامپیوتر-انجمن کامپیوتر ایران، جلد 1، شماره 3، صفحه 43-68، پاییز 1382.
[55] S. Usama, M. Montaser, O. Ahmed, "A Complexity and Quality Evaluation of Block Based Motion Estimation Algorithms", Acta Polytechnica Journal, vol. 45, no. 1, pp. 29-41, 2005.
[56] Wang Rang-ben, Guo Ke-you, Shi Shu-ming, Chu Jiang-wei, "A Monitoring Method of Driver Fatigue Behavior Based on Machine Vision", in IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Columbus, Ohio, USA, pp. 110-113, 2003.
[57] Emanuele Trucco, Konstantinos Plakas, "Video Tracking: A Concise Survey", IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 31, no. 2, pp. 520-529, April, 2006.
[58] Ilkwon Park, Jung-Ho Ahn, Hyeran Byun, "Efficient Measurement of Eye Blinking under Various Illumination Conditions for Drowsiness Detection Systems", in 18th International Conference on Pattern Recognition, Hong Kong, China, pp. 383-386, 2006.
[59] Zhonglong Zheng, Jie Yang, Limin Yang, "A Robust Method for Eye Features Extraction on Color Image", Elsevier Pattern Recognition Letters, vol. 26, pp. 2252–2261, 2005.
[60] Dario D. Salvucci, Andrew Liu, "The Time Course of a Lane Change: Driver Control and Eye-Movement Behavior", Elsevier Transportation Research, Part F: Traffic Psychology and Behaviour, vol. 5, no. 2, pp. 123-132, June, 2002.
[61] H. Zhou, M. Itoh, T. Inagakit, "Detection of Driver Intention of a Lane Change Through Monitoring Eye and Head Movements", Shisutemu, Joho Bumon Gakujutsu Koenkai Koen Ronbunshu, vol. 2006, pp. 231-236, 2006.
[62] Ludmila I. Kuncheva, "Fusion of Label Outputs", in Combining Pattern Classifiers-Methods and Algorithms: Wiley Interscience, New Jersey, pp. 112-125, 2004.
[63] Haisong Gu, Qiang Ji, "Facial Event Classification with Task Oriented Dynamic Bayesian Network", in Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), Washington, USA, pp. II-870-II-875, 2004.
[64] Azim Eskandarian, Riaz Sayed, "Detecting Driver Fatigue by Monitoring Eye and Steering Activity", in 3rd Annual Intelligent Vehicles Systems Symposium, Michigan, USA, 2003.
[65] Azim Eskandarian, Riaz A Sayed, "Analysis of Driver Impairment, Fatigue, and Drowsiness and an Unobtrusive Vehicle-Based Detection Scheme", in 1st International Conference on Traffic Accidents, Tehran, Iran, pp. 35-49, 2005.
[66] محمدحسین سیگاری، محسن سریانی، محمود فتحی، «بررسی فناوری سیستمهای نظارت چهره راننده در خودروهای تجاری»، هشتمین کنفرانس مهندسی حمل و نقل و ترافیک ایران، تهران، ایران، اردیبهشت 1387.
[67] Mohamad Hoseyn Sigari, Naser Mozayani, Hamid Reza Pourreza, "Fuzzy Running Average and Fuzzy Background Subtraction: Concepts and Application", International Journal of Computer Science and Network Security (IJCSNS), vol. 8, no. 2, pp. 138-143, February, 2008.
[68] H. J. Zimmermann, Fuzzy Set Theory-and It's Applications, Third ed.: Kluwer Academic Publisher, London, 1996.