基于粒子濾波的駕駛員視線自動校準(zhǔn)算法

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1、第３８卷第１２期計算機學(xué)報Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１２２０１５年１２月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＤｅｃ．２０１５基于粒子濾波的駕駛員視線自動校準(zhǔn)算法付先平１）１），２）１）３）４）４）王亞飛袁國良管瀟ＰＥＬＩＥｌｉ羅罡１）（大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院遼寧大連１１６０２６）２）（大連理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院遼寧大連１１６０２４）３）（杜蘭大學(xué)數(shù)學(xué)系新奧爾良美國７０１１８）４）（哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院波士頓美國０２１１４）摘要雖然駕駛員的注視點定位對研究駕駛行為和提高駕駛安全有重要作用，但是光線不均勻和駕駛員頭部的大角度轉(zhuǎn)動

2、造成了傳統(tǒng)視線跟蹤算法必需進行的校準(zhǔn)過程在真實駕駛環(huán)境下無法實現(xiàn)．文中根據(jù)車輛環(huán)境和駕駛員注視行為特點，構(gòu)建駕駛員注視視線區(qū)域和頭部姿態(tài)的映射關(guān)系，以實現(xiàn)視線自動校準(zhǔn)．文中利用穩(wěn)健的面部特征定位及三維幾何結(jié)構(gòu)估計頭部姿態(tài)，利用粒子濾波對頭部姿態(tài)進行學(xué)習(xí)和跟蹤．文中使用輔助采樣的方法解決粒子濾波在給定的狀態(tài)空間上的粒子貧化和權(quán)值分配問題．文中的自動校準(zhǔn)算法誤差較小，可以滿足駕駛安全和駕駛行為研究的需要．關(guān)鍵詞視線跟蹤；頭部姿態(tài)；校準(zhǔn)；粒子濾波；駕駛行為中圖法分類號ＴＰ３１９?fàn)臓蠣商枺保埃保保福梗罚樱校剩保埃保叮玻埃保担埃玻常?/p>

3、０犃狌狋狅犿犪狋犻犮犆犪犾犻犫狉犪狋犻狅狀犃犾犵狅狉犻狋犺犿狅犳犇狉犻狏犲狉犌犪狕犲犅犪狊犲犱狅狀犘犪狉狋犻犮犾犲犉犻犾狋犲狉１）１），２）１）３）４）４）ＦＵＸｉａｎＰｉｎｇＷＡＮＧＹａＦｅｉＹＵＡＮＧｕｏＬｉａｎｇＧＵＡＮＸｉａｏＰＥＬＩＥｌｉＬＵＯＧａｎｇ１）（犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犆狅犾犾犲犵犲，犇犪犾犻犪狀犕犪狉犻狋犻犿犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犇犪犾犻犪狀，犔犻犪狅狀犻狀犵１１６０２６）２）（犛犮犺狅狅犾狅犳犘犺狔狊犻犮狊犪狀犱犗狆狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，

4、犇犪犾犻犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犇犪犾犻犪狀，犔犻犪狅狀犻狀犵１１６０２４）３）（犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犕犪狋犺犲犿犪狋犻犮狊，犜狌犾犪狀犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犖犲狑犗狉犾犲犪狀狊７０１１８，犝犛犃）４）（犕犲犱犻犮犪犾犛犮犺狅狅犾，犎犪狉狏犪狉犱犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犅狅狊狋狅狀０２１１４，犝犛犃）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｄｒｉｖｅｒ’ｓｅｙｅｇａｚｅｔｒａｃｋｉｎｇｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｄｒｉｖｅｒｂｅｈａｖｉｏｒｓｔｕｄｙａｎｄｄｒｉｖｉｎｇｓａｆｅｔｙ．Ｂｕｔｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｌｉｇｈｔ

5、ａｎｄｂｉｇｒｏｔａｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｈｅａｄｍｏｖｅｍｅｎｔｃａｎｎｏｔｍａｋｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｙｅｇａｚｅｔｒａｃｋｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂｅｕｓｅｄｉｎｒｅａｌｄｒｉｖｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｖｅｈｉｃｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｄｒｉｖｅｒ’ｓｅｙｅｇａｚｅｂｅｈａｖｉｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｓｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｂｙｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｍａｐｐｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｈｅａｄｐｏｓｅａｎｄｇａｚｅｚｏｎｅ

6、．Ｔｈｅｈｅａｄｐｏｓｅｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙｒｏｂｕｓｔｆａｃｉａｌｌａｎｄｍａｒｋｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｈｅａｄｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｇｉｖｅｎｓｔａｔｅｓｐａｃｅｉｓｔｒａｃｋｅｄａｎｄｌｅａｒｎｅｄｂｙｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｉｍｐｏｖｅｒｉｓｈａｎｄｗｅｉｇｈｔａｓｓｉｇｎａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒ，ａｕｘｉｌｉａｒｙｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔ

7、ｈｏｄｉｓｕｓｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｅｒｒｏｒｒａｔｅｉｓｌｏｗｅｎｏｕｇｈｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｄｒｉｖｅｒｓａｆｅｔｙａｎｄｄｒｉｖｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓｔｕｄｙ．犓犲狔狑狅狉犱狊ｅｙｅｇａｚｅｔｒａｃｋｉｎｇ；ｈｅａｄｐｏｓｅ；ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒ；ｄｒｉｖｅｒｂｅｈａｖｉｏｒ收稿日期：２０１４０４１９；在線出版日期：２０１４１１２８．本課題得到國家自然科學(xué)基金（６１２７２３６８，６１３７０１４２）、遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計劃（ＬＲ２

8、０１３０２１）、交通運輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目（２０１５３２９２２５３００）資助．付先平，男，１９７１年生，博士，教授，中國計算機學(xué)會（ＣＣＦ）高級會員，主要研究領(lǐng)域為工程系統(tǒng)自然場景感知、多媒體技術(shù)、圖像與視頻處理．Ｅｍ