算法分析 - 基于ZYNQ AP SoC的安全駕駛系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　具體算法分析：

　?。?）本系統(tǒng)的臉部采集算法采用基于Haar特征的AdaBoost級聯(lián)分類器，其具有精度和速度較快的優(yōu)點，在AdaBoost算法中，核心思想是針對同一個訓(xùn)練集訓(xùn)練不同的弱分類器，然后聚合起來，構(gòu)成強分類器。它根據(jù)每次訓(xùn)練集中的每個樣本進行分類判決，以及上一次的總體分類的準(zhǔn)確度來決定每個樣本的權(quán)值，最后將每次訓(xùn)練得到的分類器融合起來，作為最終的判決分類器，運行在ARM嵌入式系統(tǒng)上，檢測速度較慢。而因為駕駛位置相對固定，當(dāng)系統(tǒng)啟動時，通過detectMultiScale函數(shù)對駕駛員位置和臉部五官進行初定位，這樣可以通過駕駛員坐標(biāo)，分割圖像，降低分類器級數(shù)，提高檢測速度。而且，駕駛員駕駛機動時候，位置基本無變化，可采取隔2幀圖像檢測一次人臉位置，并更新的駕駛員位置坐標(biāo)值。另外，由于人臉五官在臉部中的位置分布是固定的，可采用初始化時得到的五官坐標(biāo)分布與五官之間的距離，提取檢測圖像的ROI部分，進一步降低運算量。 部分程序如下：

　　pFaceCas-》detectMultiScale（dstImFull，faceRectInit，1.1，2，0，Size（30，30））;

　　pEyesCas-》detectMultiScale（dstGImeyes，eyeRectInit，1.1，4，0|CV_HAAR_SCALE_IMAGE ， Size（5，5） ）;

　　faceRectInitV=Rect（faceRectInitVX，faceRectInitVY，faceRectInitVW，faceRectInitVH*6/5）;

　　dstGImface = dstImFull（faceRectInitV）;

　　檢測效果如圖5，檢測統(tǒng)計結(jié)果如表1。

　?。?）采用morphologyEx函數(shù)，對識別提取的眼和嘴巴ROI圖像進行開運算形態(tài)學(xué)濾波。開運算算法實際是對圖像先進性腐蝕后膨脹，而形態(tài)學(xué)圖象處理表現(xiàn)為一種鄰域運算形式，一種特殊定義的鄰域稱之為“結(jié)構(gòu)元素”（Structure Element），它在每個像素位置上與二值圖象對應(yīng)的區(qū)域進行特定的邏輯運算，邏輯運算的結(jié)果為輸出圖象的相應(yīng)像素。開運算能達到消除小物體、在纖細(xì)點處分離物體、平滑較大物體的邊界的同時并不明顯改變其面積的效果，假設(shè)給定二值圖象B（x，y）和作為結(jié)構(gòu)元素的二值模板X（i，j）。

　　開運算程序如下：

　　at element = getStructuringElement（MORPH_RECT，Size（3，3））;

　　Mat element2 = getStructuringElement（MORPH_RECT，Size（7，7））;

　　morphologyEx（leyeT，leyeTm，MORPH_ERODE，element）; // 腐蝕

　　morphologyEx（leyeTm，leyeTm，MORPH_DILATE，element2）; // 膨脹

　　開運算效果如圖6。

　?。?）OpenCV里面的findcontours算子能標(biāo)記并提取臉部五官輪廓，通過提取出來的輪廓，計算得到眼睛、嘴巴的最大逼近張開度，然后通過比較，可判斷出駕駛員的眼睛開閉狀態(tài)、打哈欠次數(shù)。處理效果如圖7，代碼實現(xiàn)如下：

　　vector《vector》 contours;

　　vectorhierarchy;

　　Mat image1 = dstTImmouth.clone（）;

　　findContours（image1，contours，hierarchy，RETR_EXTERNAL，CHAIN_APPROX_SIMPLE）;

　　int i = 0 ;int crea;

　　for（ ;i《contours.size（）;i++）{《》

　　crea = fabs（contourArea（contours［i］））;

　　if（crea》=500） {cout《《crea《《endl;break;}《》

　　qDebug（）《《crea《《endl; p=“” }《crea《《endl;》

　　Rect box = boundingRect（contours［i］）;

　　dstTImmouth = dstTImmouth（box）;