一种汽车DMS摄像头的图像质量优化系统的制作方法

本发明涉及图像质量优化，具体涉及一种汽车dms摄像头的图像质量优化系统。

背景技术：

1、dms（driver-monitoring-system，驾驶员监控系统）是一种汽车安全技术，旨在监测驾驶员的状态和行为，以确保驾驶安全，dms通常包括摄像头、传感器和软件算法，这些组件共同工作来监测驾驶员的注意力、疲劳和情绪状态，dms摄像头是该系统的核心组件之一，通常安装在汽车的内部，面向驾驶员，它们可以是单个摄像头或多个摄像头的组合，具体取决于车辆制造商和系统设计，这些摄像头通过实时图像捕捉和分析来监测驾驶员的行为。

2、在实际使用过程中，dms（驾驶员监控系统）摄像头受到环境杂光的影响会导致图像质量下降，容易导致以下问题：

3、1、由于图像质量的下降，系统可能会频繁发出错误警报，或忽略真正的警告，这不仅会使驾驶员感到烦扰，还可能导致驾驶员对系统警报的信任度下降，最终影响驾驶安全；

4、2、环境杂光会干扰摄像头对驾驶员头部姿势和眼睛方向的检测，导致系统无法准确判断驾驶员的注意力是否集中，例如，强烈的阳光反射可能使摄像头无法识别驾驶员的眼睛方向，从而无法检测到驾驶员是否在注意道路。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种汽车dms摄像头的图像质量优化系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车dms摄像头的图像质量优化系统，包括光强监测模块、面部遮挡系数计算模块、参数动态校正模块；

3、光强监测模块：通过环境光传感器监测车内光线强度变化；

4、面部遮挡系数计算模块：当监测车内光线强度偏大时，通过摄像头连续拍摄驾驶员面部获取多帧不同时间的面部图像，结合多帧面部图像计算驾驶员面部光斑状况和阴影状况，通过智能模型分析面部光斑状况和阴影状况后，输出驾驶员的当前面部遮挡系数；

5、参数动态校正模块：将面部遮挡系数与车内光线强度加权计算获取校正指数，依据校正指数与指数阈值的对比结果判断是否需要对摄像头参数进行动态调节，若判断需要对摄像头参数进行动态调节。

6、在一个优选的实施方式中，所述面部遮挡系数计算模块将环境光传感器获取的汽车内部光强度与预设的强度阈值进行对比，若强度变化超过强度阈值，则判定为环境光线发生显著变化，即判断车内光线强度偏大。

7、在一个优选的实施方式中，所述面部遮挡系数计算模块摄像头以固定帧率连续拍摄驾驶员面部，实时获取多帧面部图像，将连续采集的多帧面部图像存储在优化系统的缓存区中，保持一个固定大小的图像序列窗口；

8、将多帧面部图像转换为灰度图像，应用滤波器对灰度图像进行去噪处理，使用面部检测算法在每一帧图像中定位驾驶员的面部区域，提取每帧图像中的面部区域；

9、通过设定第一阈值，识别面部区域内的高光区域，统计光斑的数量、大小和位置，通过设定第二阈值，识别面部区域内的阴影区域，统计阴影的数量、大小和位置，结合多帧图像的光强度分布，分析光斑和阴影的时间变化情况，判断光斑和阴影的持续性和移动轨迹，提取光斑和阴影的时空特征后构建特征向量。

10、在一个优选的实施方式中，所述面部遮挡系数计算模块提取光斑和阴影的时空特征构建特征向量，包括以下步骤：

11、识别人脸的光斑区域以及阴影区域；

12、对每帧图像中的光斑和阴影区域进行标记和分割，通过连通分量标记算法标记每个独立的光斑和阴影区域，提取每个标记区域的几何特征，几何特征包括面积、质心；

13、对于每个光斑和阴影区域，在每一帧中记录其面积和质心位置，形成时间序列数据：，为第帧光斑或阴影区域的面积，为第帧光斑或阴影区域质心在方向的坐标，为第帧光斑或阴影区域质心在方向的坐标；

14、在相邻帧之间，使用质心位置和区域形状匹配算法，判断同一光斑区域或阴影区域的持续性；

15、跟踪同一光斑或阴影区域在多帧图像中的位置变化，形成轨迹；

16、将每个光斑或阴影区域的时空特征组成特征向量，特征向量为：，为第帧光斑或阴影区域的面积，为第帧光斑或阴影区域质心在方向的坐标，为第帧光斑或阴影区域质心在方向的坐标，为光斑或阴影区域质心位置变化的速度，为光斑或阴影区域面积的变化率。

17、在一个优选的实施方式中，所述面部遮挡系数计算模块通过智能模型分析面部光斑状况和阴影状况后，光斑状况包括光斑区域的特征向量中的光斑区域面积以及光斑区域面积变化率，阴影状况包括阴影区域的特征向量中的阴影区域面积以及阴影区域面积变化率；

18、智能模型将驾驶员面部的光斑区域面积与阴影区域面积求和获取遮挡面积，将光斑区域面积变化率加上阴影区域面积变化率获取遮挡面积变化率；

19、对遮挡面积以及遮挡面积变化率进行归一化处理，将遮挡面积以及遮挡面积变化率取值范围映射到[0,1]之间，获取遮挡面积归一化值以及遮挡面积变化率归一化值，将遮挡面积归一化值加上遮挡面积变化率归一化值得到面部遮挡系数。

20、在一个优选的实施方式中，参数动态校正模块将获取的校正指数与预设的指数阈值进行对比，若校正指数小于等于指数阈值，判断不需要对摄像头参数进行动态调节，若校正指数大于指数阈值，判断需要对摄像头参数进行动态调节，动态调节算法步骤为：

21、参数动态校正模块获取驾驶员面部图像中的光斑区域以及阴影区域，通过校正指数对光斑区域以及阴影区域中的对比度进行调节，表达式为：

22、

23、式中，为光斑区域调节前的对比度，为光斑区域调节后的对比度，为阴影区域调节前的对比度，为阴影区域调节后的对比度，为校正指数。

24、在一个优选的实施方式中，所述光强监测模块使用移动平均算法对连续采样的数据进行平滑处理，环境光传感器按照设定的频率连续采集车内光线强度数据，并将每次采集的数据存储在缓冲区中，每次采集新数据时，将最新的光强度数据添加到滑动窗口，同时移除最旧的数据，保持窗口大小恒定，对滑动窗口中的所有数据求平均值，计算当前时刻的平滑光强度值，移动平均值的计算公式为：，式中，为移动平均值，为滑动窗口的大小，为窗口中第个光强度测量值，将计算得到的移动平均值作为当前时刻的平滑光强度数据，存储在系统的临时存储器中，随着新的光强度数据不断采集，重复平滑处理步骤实时更新移动平均值。

25、一种汽车dms摄像头的图像质量优化方法，所述优化方法包括以下步骤：

26、优化系统通过环境光传感器监测车内光线强度变化，当监测车内光线强度偏大时，通过摄像头连续拍摄驾驶员面部获取多帧不同时间的面部图像，结合多帧面部图像计算驾驶员面部光斑状况和阴影状况，通过智能模型分析面部光斑状况和阴影状况后，输出驾驶员的当前面部遮挡系数；

27、将面部遮挡系数与车内光线强度加权计算获取校正指数，依据校正指数与指数阈值的对比结果判断是否需要对摄像头参数进行动态调节，若判断需要对摄像头参数进行动态调节，则通过校正指数重新校正摄像头参数。

28、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

29、本发明通过光强监测模块监测车内光线强度变化，当监测车内光线强度偏大时，面部遮挡系数计算模块通过摄像头连续拍摄驾驶员面部获取多帧不同时间的面部图像，结合多帧面部图像计算驾驶员面部光斑状况和阴影状况，通过智能模型分析面部光斑状况和阴影状况后，输出驾驶员的当前面部遮挡系数，参数动态校正模块将面部遮挡系数与车内光线强度加权计算获取校正指数，依据校正指数与指数阈值的对比结果判断是否需要对摄像头参数进行动态调节，若判断需要对摄像头参数进行动态调节，则通过校正指数重新校正摄像头参数。该优化系统结合环境以及驾驶员面部图像信息来实现对摄像头参数进行动态调节，从而能够有效降低环境杂光对图像的影响，保障图像质量，提高dms系统对驾驶员状态分析的准确性以及降低dms系统误报率。