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2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

Multi-Sensor Soft-Computing System for Driver Drowsiness Detection

verfasst von : Li Li, Klaudius Werber, Carlos F. Calvillo, Khac Dong Dinh, Ander Guarde, Andreas König

Erschienen in: Soft Computing in Industrial Applications

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Advanced sensing systems, sophisticated algorithms and increasing computational resources continuously enhance active safety technology for vehicles. Driver status monitoring belongs to the key components of advanced driver assistance system which is capable of improving car and road safety without compromising driving experience. This paper presents a novel approach to driver status monitoring aimed at drowsiness detection based on depth camera, pulse rate sensor and steering angle sensor. Due to NIR active illumination depth camera can provide reliable head movement information in 3D alongside eye gaze estimation and blink detection in a non-intrusive manner. Multi-sensor data fusion on feature level and multilayer neural network facilitate the classification of driver drowsiness level based on which a warning can be issued to prevent traffic accidents. The presented approach is implemented on an integrated soft-computing system for driving simulation (DeCaDrive) with multi-sensing interfaces. The classification accuracy of \(98.9\,\%\) for up to three drowsiness levels has been achieved based on data sets of five test subjects with 588-min driving sequence.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat von Seelen, W.: Elektronisches Auge OPEL, Multimodaler Sensor zur Fahrzeugführung: Teilprojekt: Architektur, Rundumsicht und Objekterkennung; Abschlubericht zum 30. Juni 1997. Univ., Inst. für Neuroinformatik (1997) von Seelen, W.: Elektronisches Auge OPEL, Multimodaler Sensor zur Fahrzeugführung: Teilprojekt: Architektur, Rundumsicht und Objekterkennung; Abschlubericht zum 30. Juni 1997. Univ., Inst. für Neuroinformatik (1997)
2.
Zurück zum Zitat Skribanowitz, J., Knobloch, T., Schreiter, J., König, A.: VLSI Implementation of an application-specific vision chip for overtake monitoring, real time eye tracking, and visual inspection. In: MicroNeuro, vol. 99, pp. 4552 (1999) Skribanowitz, J., Knobloch, T., Schreiter, J., König, A.: VLSI Implementation of an application-specific vision chip for overtake monitoring, real time eye tracking, and visual inspection. In: MicroNeuro, vol. 99, pp. 4552 (1999)
8.
Zurück zum Zitat Li, L., Xu, Y., König, A.: Robust depth camera based multi-user eye tracking for autostereoscopic displays. In: 9th International Multi-Conference on SSD, pp. 1–6 (2012) Li, L., Xu, Y., König, A.: Robust depth camera based multi-user eye tracking for autostereoscopic displays. In: 9th International Multi-Conference on SSD, pp. 1–6 (2012)
9.
Zurück zum Zitat Werber, K.: Untersuchung von Fahrerassistenzsystemen zur Fahrer- Zustands- und Absichtserkennung mit Multisensorik. In: Diplomarbeit, ISE, TU Kaiserslautern (2012) Werber, K.: Untersuchung von Fahrerassistenzsystemen zur Fahrer- Zustands- und Absichtserkennung mit Multisensorik. In: Diplomarbeit, ISE, TU Kaiserslautern (2012)
10.
Zurück zum Zitat Li, L., Xu, Y., König, A.: Robust depth camera based eye localization for human-machine interactions. In: KES’2011, vol. 6881, p. 424 (2011) Li, L., Xu, Y., König, A.: Robust depth camera based eye localization for human-machine interactions. In: KES’2011, vol. 6881, p. 424 (2011)
11.
Zurück zum Zitat Li, H., Roivainen, P., Forchheimer, R.: 3-D motion estimation in model-based facial image coding. IEEE Trans. PAMI 15(6), 545–555 (1993) Li, H., Roivainen, P., Forchheimer, R.: 3-D motion estimation in model-based facial image coding. IEEE Trans. PAMI 15(6), 545–555 (1993)
13.
Zurück zum Zitat Guarde, A.: Kinect based eye tracking for driver drowsiness detection. In: Studienarbeit, Institute of Integrated Sensor Systems (ISE), TU Kaiserslautern (2012) Guarde, A.: Kinect based eye tracking for driver drowsiness detection. In: Studienarbeit, Institute of Integrated Sensor Systems (ISE), TU Kaiserslautern (2012)
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Zurück zum Zitat Matsumoto, Y., Zelinsky, A.: An algorithm for real-time stereo vision implementation of head pose and gaze direction measurement. In: 4th IEEE International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition, pp. 499–504 (2000) Matsumoto, Y., Zelinsky, A.: An algorithm for real-time stereo vision implementation of head pose and gaze direction measurement. In: 4th IEEE International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition, pp. 499–504 (2000)
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Zurück zum Zitat Yu, X.: Real-time nonintrusive detection of driver drowsiness: Final Report. Technical Report, University of Minnesota (2009) Yu, X.: Real-time nonintrusive detection of driver drowsiness: Final Report. Technical Report, University of Minnesota (2009)
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Zurück zum Zitat Moré, J.J.: The Levenberg-Marquardt algorithm: implementation and theory. Numerical Anal. Dundee (1977) Moré, J.J.: The Levenberg-Marquardt algorithm: implementation and theory. Numerical Anal. Dundee (1977)
19.
Zurück zum Zitat Feng R., Zhang, G., Cheng, B.: An on-board system for detecting driver drowsiness based on multi-sensor data fusion using Dempster-Shafer theory, In: ICNSC, pp. 897–902 (2009) Feng R., Zhang, G., Cheng, B.: An on-board system for detecting driver drowsiness based on multi-sensor data fusion using Dempster-Shafer theory, In: ICNSC, pp. 897–902 (2009)
Metadaten
Titel
Multi-Sensor Soft-Computing System for Driver Drowsiness Detection
verfasst von
Li Li
Klaudius Werber
Carlos F. Calvillo
Khac Dong Dinh
Ander Guarde
Andreas König
Copyright-Jahr
2014
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-00930-8_12

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