TW201638837A - 人眼偵測方法及系統 - Google Patents

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Abstract

一種人眼偵測方法，用來偵測一受測者的一眼睛的開闔程度，該人眼偵測方法包含有偵測該眼睛的一瞳孔的位置、一內眼角的位置及一外眼角的位置；根據該內眼角的位置及該外眼角的位置，計算一眼寬；將該眼寬乘上一特定比例，以取得一眼高；以該瞳孔的位置為中心，該眼寬為長度，該眼高為寬度，形成一重點區域；以及在該重點區域的一偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的一比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度。

Description

人眼偵測方法及系統
本發明係指一種人眼偵測方法及系統，尤指一種可判斷人眼開闔程度之人眼偵測方法及系統。
對車用安全系統來說，偵測駕駛人的行為是安全重要的一環，其中，判斷駕駛人是否打瞌睡為一項重要的安全指標。現今的瞌睡偵測系統是根據眼睛開闔的程度來判斷駕駛人是否打瞌睡，其判斷方式是藉由找出上下眼瞼的距離來計算眼睛的開闔程度。然而，此方式往往會因駕駛人眨眼而造成定位的困難，也可能因為不同駕駛人的眼睛大小不同而造成誤判。有鑑於此，實有必要提出一種更有效的人眼偵測方法及系統，以提升瞌睡偵測系統的效能，進而增進行車安全。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種人眼偵測方法及系統，其可藉由眼角的位置來決定眼睛所在的區域，再於上述區域內判斷眼睛的開闔程度，相較於眼皮的位置會在眨眼時跳動，眼角的位置較為固定且不受眼皮跳動的影響，故採用眼角位置來判斷眼睛的開闔程度可實現更準確的判斷。
本發明揭露一種人眼偵測方法，用來偵測一受測者的一眼睛的開闔程度，該人眼偵測方法包含有偵測該眼睛的一瞳孔的位置、一內眼角的位置及一外眼角的位置；根據該內眼角的位置及該外眼角的位置，計算一眼寬；將該眼寬乘上一特定比例，以取得一眼高；以該瞳孔的位置為中心，該眼寬為長度，該眼高為寬度，形成一重點區域（Region of Interest）；以及在該重點區域的一偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的一比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度。
本發明另揭露一種人眼偵測系統，用來偵測一受測者的一眼睛的開闔程度，該人眼偵測系統包含有一取像裝置及一處理裝置。該取像裝置用來偵測該眼睛的一瞳孔的位置、一內眼角的位置及一外眼角的位置。該處理裝置耦接於該取像裝置，用來執行以下步驟：根據該內眼角的位置及該外眼角的位置，計算一眼寬；將該眼寬乘上一特定比例，以取得一眼高；以該瞳孔的位置為中心，該眼寬為長度，該眼高為寬度，形成一重點區域；以及在該重點區域的一偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的一比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一人眼偵測系統10之示意圖。人眼偵測系統10可用來偵測一受測者（例如一汽車駕駛人）的眼睛開闔程度，進而判斷該受測者是否正在打瞌睡。如第1圖所示，人眼偵測系統10包含有一取像裝置102、一處理裝置104、一警示裝置106及一紅外線發射裝置108。取像裝置102可用來偵測眼睛的瞳孔位置、內眼角的位置及外眼角的位置。處理裝置104耦接於取像裝置102，可根據取像裝置102所取得的瞳孔位置、內眼角位置及外眼角位置，決定對應於受測者眼睛的一重點區域（Region of Interest），再根據重點區域內的取像結果來判斷眼睛為開眼、瞇眼或閉眼，進而判斷受測者是否處於一瞌睡狀態。警示裝置106耦接於處理裝置104，可在處理裝置104判斷受測者處於瞌睡狀態時，發送一警告訊號。紅外線發射裝置108耦接於處理裝置104，可用來對受測者眼睛進行補光，使得眼睛的影像不受到外界光源的影響。換句話說，在部分情況下（例如外界光源不足時），紅外線發射裝置108可發射紅外光，且取像裝置102可設計為偵測紅外光的裝置，使得處理裝置104可根據取像裝置102所取得的紅外光影像進行後續處理。另一方面，在部分情況下（例如外界光源充足時），人眼偵測系統10亦可不開啟紅外線發射裝置108，或者人眼偵測系統10可能未裝設任何紅外線裝置，則取像裝置102可藉由偵測可見光來取得眼睛的影像，再由處理裝置104進行後續處理。
詳細來說，當人眼偵測系統10對受測者進行眼睛開闔程度的偵測時，取像裝置102會先對受測者的眼睛（或臉部）進行取像。取像裝置102可透過任何方式進行取像，以取得受測者眼部的瞳孔位置、內眼角位置及外眼角位置。在一實施例中，取像裝置102可藉由主動形狀模型（Active Shape Model，ASM）演算法來取得受測者的臉部特徵，進而從臉部特徵中取出瞳孔位置、內眼角位置及外眼角位置。
接著，處理裝置104可根據取像裝置102所取得的瞳孔位置、內眼角位置及外眼角位置，決定對應於受測者眼睛的重點區域。請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一重點區域20之示意圖。如第2圖所示，當取像裝置102取得內眼角位置A1及外眼角位置A2之後，處理裝置104可根據內眼角位置A1及外眼角位置A2來計算一眼寬L。更明確來說，處理裝置104可設定眼寬L等於內眼角位置A1與外眼角位置A2之間的距離。在決定眼寬L之後，處理裝置104可進一步設定眼高，例如可將眼寬L乘上一特定比例以取得眼高。在第2圖中，係將眼寬L乘上二分之一，使得眼高等於L/2。在其它實施例中，亦可將特定比例設定為不同的數值，例如可根據取像裝置102的取像角度或特定受測者的眼睛大小，來決定特定比例的大小，而不限於此。當處理裝置104計算出眼寬及眼高之後，可再以瞳孔的位置C1為中心，眼寬為長度，眼高為寬度，形成對應於受測者眼睛的重點區域20。如第2圖所示，重點區域20是以瞳孔的中央為中心點所形成的矩形區域，其長為眼寬L而寬為眼高L/2。第2圖繪示取像角度為正向且眼睛形狀端正的情況，因此眼睛的影像完全落在重點區域20之內。在其它實施例中，可能因取像角度或眼睛形狀的不同，使得重點區域無法完全包含眼睛的影像，然而，在多數情況下，重點區域可大致視為受測者眼睛的所在區域。因此，根據重點區域來判斷眼睛的開闔程度，可達到良好的判斷效果，且不易受到受測者眨眼的影響。
接著，處理裝置104可在重點區域20的一偵測區間內，判斷眼睛佔據偵測區間的比例，並據以判斷受測者的眼睛的開闔程度。詳細來說，處理裝置104可先對重點區域20內的影像進行二值化處理，以產生包含有一眼睛區域及一非眼睛區域的二值化影像。舉例來說，若取像裝置102取得的影像為彩色影像時，可將重點區域20內的膚色區域轉換為黑色，非膚色區域轉換為白色。若取像裝置102取得的影像為灰階影像時，可將較亮的區域轉換為黑色，較暗的區域轉換為白色。黑色區域可視為眼睛區域，白色區域可視為非眼睛區域。
然而，由於光點的反射或紅眼現象，進行二值化處理之後的二值化影像可能會在瞳孔位置或眼球的中央產生空洞，亦即，眼睛區域內會出現部分被判斷為非眼睛區域的雜訊。舉例來說，請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一二值化影像30之示意圖。如第3圖所示，二值化影像30顯示紅眼現象造成瞳孔位置300被判斷為非眼睛區域（即黑色區域）的情況。在此情況下，需要將瞳孔位置300填補為眼睛區域（即白色區域），以避免眼睛開闔程度的判斷受到影響。處理裝置104可對二值化影像30執行一填補程序，以去除眼睛區域中被判斷為非眼睛區域的雜訊。如此一來，瞳孔位置300上的黑色區域將被填補為白色，使得白色區域可正確地對應至受測者眼睛的影像。
第4圖則說明在一重點區域40之二值化影像中，執行填補程序的詳細運作方式。如第4圖所示，填補程序之一實施方式係在重點區域40內，先判斷每一列像素的中點R_1～R_N為眼睛區域或非眼睛區域，再向眼寬的方向（即左右方向、列方向）進行掃描。若一列像素的中點為非眼睛區域時，處理裝置104可由該中點出發，向左及向右進行掃描，並在掃描到眼睛區域時，將該列像素中的中點到該眼睛區域之間的非眼睛區域填補為眼睛區域。另一方面，若一列像素的中點為眼睛區域時，處理裝置104可由該中點出發，向左及向右進行掃描，並在掃描到非眼睛區域之後再掃描到眼睛區域時，將上述在該列像素中所掃描到的非眼睛區域填補為眼睛區域。以下段落將以二值化影像的圖示說明填補程序的運作方式。
請參考第5A圖及第5B圖，第5A圖及第5B圖為本發明實施例在一重點區域50之二值化影像中執行填補程序之示意圖。如第5A圖所示，在重點區域50之二值化影像中，處理裝置104可對第X列像素執行填補程序。首先，處理裝置104先找出第X列像素的中點R_X，並判斷出中點R_X對應至非眼睛區域（即黑色區域）。接著，處理裝置104可由中點R_X向左進行掃描，並在像素R_L的位置偵測到眼睛區域（即白色區域），處理裝置104即可將第X列像素中R_X至R_L之間的像素填補為眼睛區域。處理裝置104再由中點R_X向右進行掃描，並在像素R_R的位置偵測到眼睛區域，處理裝置104即可將第X列像素中R_X至R_R之間的像素填補為眼睛區域。同時，中點R_X對應的像素亦可填補為眼睛區域，第X列像素填補完成之後的影像則繪示於第5B圖。
在部分情況下，由於雜訊的位置不同，像素的中點可能對應至眼睛區域。在此情況下，處理裝置104可透過另一種方式來進行填補。舉例來說，請參考第6A圖及第6B圖，第6A圖及第6B圖為本發明實施例在一重點區域60之二值化影像中執行填補程序之示意圖。如第6A圖所示，在重點區域60之二值化影像中，處理裝置104可對第Y列像素執行填補程序。首先，處理裝置104先找出第Y列像素的中點R_Y，並判斷出中點R_Y對應至眼睛區域（即白色區域）。接著，處理裝置104可由中點R_Y向左進行掃描，並在像素R_L1的位置偵測到非眼睛區域（即黑色區域），接著繼續向左掃描，並在像素R_L2的位置偵測到眼睛區域，處理裝置104即可將第Y列像素中R_L1至R_L2之間的像素填補為眼睛區域。處理裝置104再由中點R_Y向右進行掃描，並在像素R_R1的位置偵測到非眼睛區域，接著繼續向右掃描，並在像素R_R2的位置偵測到眼睛區域，處理裝置104即可將第Y列像素中R_R1至R_R2之間的像素填補為眼睛區域。第Y列像素填補完成之後的影像則繪示於第6B圖。藉由上述方式，處理裝置104可根據每一列的中點為眼睛區域或非眼睛區域，依照上述方式依序對每一列像素進行填補，如此一來，位於眼睛區域中被判斷為非眼睛區域的雜訊（例如來自於光點反射或紅眼現象的雜訊）能有效地被去除，使得眼睛區域可正確地對應至受測者眼睛的影像。
較佳地，處理裝置104可依序對重點區域中每一列像素執行填補程序；或者，處理裝置104亦可根據眼睛開闔程度判斷的需求以及眼睛影像的可能狀態，選擇性地對重點區域中部分列像素執行填補程序，以提升填補程序的執行效率，同時避免處理裝置104之運算資源的浪費。
值得注意的是，上述針對每一列的填補程序只需針對掃描過程中，第一次偵測到的非眼睛區域進行填補即可。由於填補程序是由每一列像素中點向兩側進行掃描，而需要進行填補的雜訊往往位於較中間的位置，且主要用來判斷眼睛開闔程度的偵測區間也位於較中間的位置，因此，掃描及填補程序只需要針對第一次偵測到的非眼睛區域來進行。對每一列像素而言，當該列像素在左側及右側第一次偵測到的非眼睛區域皆完成填補之後，即可進行下一列像素的填補程序，而不需要繼續掃描更左側及更右側的區域。
在部分情況下，某些型態的雜訊可能無法透過上述填補程序來進行填補。舉例來說，在受測者眼角濕潤的狀況下，眼角部分也會發生反光，造成二值化影像中眼角與瞳孔部分都呈現黑色的非眼睛區域。在此情況下，在水平方向的掃瞄可能無法達到填補效果，需要在垂直方向進行掃描。舉例來說，請參考第7A圖及第7B圖，第7A圖及第7B圖為本發明實施例在一重點區域70之二值化影像中執行填補程序之示意圖。不同於上述二值化影像僅瞳孔區域需要填補，在重點區域70之二值化影像中，瞳孔及右側的眼角皆被誤判為非眼睛區域，使得上述填補程序無法對右側的非眼睛區域進行填補。在此情況下，處理裝置104所採用的填補程序可另包含垂直方向的填補。換句話說，處理裝置104可在重點區域70內，先判斷每一行像素的中點為眼睛區域或非眼睛區域，再向眼高的方向（即上下方向、行方向）進行掃描。若一行像素的中點為非眼睛區域時，處理裝置104可由該中點出發，向上及向下進行掃描，並在掃描到眼睛區域時，將該列像素中的中點到該眼睛區域之間的非眼睛區域填補為眼睛區域。另一方面，若一行像素的中點為眼睛區域時，處理裝置104可由該中點出發，向上及向下進行掃描，並在掃描到非眼睛區域之後再掃描到眼睛區域時，將上述在該行像素中所掃描到的非眼睛區域填補為眼睛區域。
舉例來說，如第7A圖所示，在重點區域70之二值化影像中，處理裝置104可對第Z行像素執行填補程序。首先，處理裝置104先找出第Z行像素的中點C_Z，並判斷出中點C_Z對應至非眼睛區域（即黑色區域）。接著，處理裝置104可由中點C_Z向上進行掃描，並在像素C_U的位置偵測到眼睛區域（即白色區域），處理裝置104即可將第Z行像素中C_Z至C_U之間的像素填補為眼睛區域。處理裝置104再由中點C_Z向下進行掃描，並在像素C_D的位置偵測到眼睛區域，處理裝置104即可將第Z行像素中C_Z至C_D之間的像素填補為眼睛區域。同時，中點C_Z對應的像素亦可填補為眼睛區域，第Z行像素填補完成之後的影像則繪示於第7B圖。
換句話說，處理裝置104可同時在列方向及行方向以相同方式執行填補程序，以達到更完整的雜訊填補效果，並克服列方向的填補程序無法填補眼角雜訊的缺點。此外，本領域具通常知識者亦可根據第6A圖及第6B圖中實施例的說明，推論出一行像素的中點對應至眼睛區域時的填補方式，在此不贅述。
同樣地，針對行方向的填補，處理裝置104可依序對重點區域中每一行像素執行填補程序；或者，處理裝置104亦可根據眼睛開闔程度判斷的需求以及眼睛影像的可能狀態，選擇性地對重點區域中部分行像素執行填補程序，以提升填補程序的執行效率，同時避免處理裝置104之運算資源的浪費。
人眼偵測系統10的使用者可根據上述說明，在列方向或行方向執行填補程序。較完整的方式為，對每一列及每一行皆執行填補程序。但在部分情況下（例如雜訊較少或雜訊型態較單純的情況），為節省資源並提升效率，可僅針對部分列及／或部分行執行填補程序，或者，使用者可僅執行列方向的填補程序，或僅執行行方向的填補程序。本領域具通常知識者可根據上述說明，任意調整填補程序的執行方式，而不限於此。
當填補程序完成之後，重點區域內的眼睛區域即可對應至受測者的眼睛影像，此時，處理裝置104可開始進行眼睛開闔程度的判斷。處理裝置104可設定一偵測區間，並在偵測區間內偵測眼睛區域的大小，進而判斷眼睛開闔程度。值得注意的是，本發明可在多行像素所形成的偵測區間內判斷眼睛開闔程度，而不是由任一行像素的眼睛區域大小來判斷眼睛開闔程度，可避免單一行像素填補不完全時容易造成誤判的缺點。
詳細來說，請參考第8圖，第8圖為本發明實施例在一重點區域80之二值化影像中設定一偵測區間800之示意圖。如第8圖所示，重點區域80之二值化影像已進行雜訊填補，因此可用來判斷眼睛開闔程度。處理裝置104可在重點區域中央設定一偵測區間，並根據該偵測區間內眼睛區域及非眼睛區域的分布來判斷眼睛開闔程度。偵測區間的大小可根據判斷需求而任意決定。較佳地，若二值化影像係採用行方向填補程序時，偵測區間可設定在已執行填補程序的像素範圍內。換句話說，執行填補程序的行數應大於或等於偵測區間涵蓋的行數，使得偵測區間內的雜訊能有效地被濾除。
除此之外，為避免受測者眨眼影響開闔程度的判斷結果。處理裝置104可根據一段時間內多個時間點上的判斷結果，來決定受測者眼睛的開闔程度。舉例來說，處理裝置104可在一特定期間內，當偵測到眼睛區域小於一臨界值的次數達到一特定次數時，判斷受測者的眼睛處於閉闔狀態。
舉例來說，請參考第9圖，第9圖為本發明實施例偵測瞌睡的運作方式之示意圖。如第9圖所示，處理裝置104可設定一段期間包含60個時段（time frame），而每一時段對應於一次偵測區間內眼睛區域與非眼睛區域分布的判斷結果。判斷結果可透過以下方式來定義：當眼睛區域佔據偵測區間的比例大於60%時，判斷受測者為開眼；當眼睛區域佔據偵測區間的比例落在40%與60%之間時，判斷受測者為瞇眼；當眼睛區域佔據偵測區間的比例小於40%時，判斷受測者為閉眼。當然，此比例不以前述數字為限，可依使用者正常開眼時，眼睛區域佔據偵測區間的比例進行客製化設定，以避免不正常警示。
接著，處理裝置104可在每一時段，根據該時段及其前60個時段所取得的判斷結果，來決定受測者是否瞌睡。例如，處理裝置104可在時段f+60，根據時段f+1至f+60之間取得的60個判斷結果，判斷受測者是否處於瞌睡狀態。在此情況下，可在每60個判斷結果中，設定當超過30個判斷結果顯示受測者為瞇眼或閉眼時（即眼睛區域佔據偵測區間的比例小於60%），判斷受測者處於瞌睡狀態。如第9圖所示，在時段f+1至f+60之間，共有27個判斷結果為瞇眼或閉眼，而33個判斷結果為開眼，此時處理裝置104判斷受測者未處於瞌睡狀態，因此警示裝置106不發送警告訊號。然而，在時段f+84中，處理裝置104根據時段f+25至f+84之間取得的60個判斷結果，得到30個判斷結果為瞇眼或閉眼，而30個判斷結果為開眼。在此情況下，處理裝置104判斷受測者已進入瞌睡狀態，並指示警示裝置106發送警告訊號。
警示裝置106可以是任何形式的裝置，並透過任何方式來發送警告訊號。舉例來說，警告訊號可透過聲音形式發送，因此警示裝置106可包含人眼偵測系統10中的任何揚聲裝置。此外，警示裝置106也可以是人眼偵測系統10上的顯示燈號，在判斷受測者進入瞌睡狀態時透過亮燈來發送警告訊號。在其它實施例中，警示裝置106也可以是人眼偵測系統10之一顯示器，以將警告訊號顯示於顯示器上。當人眼偵測系統10包含在車用安全系統時，警示裝置106亦可實現在車用安全系統中。上述各種形式的警示裝置106以及各種警告訊號發送方式皆可同時存在。人眼偵測系統10之使用者可根據需求，選擇適當的警示裝置106及其發送方式，以達到有效的瞌睡警告。
值得注意的是，由於取像裝置102的角度以及每個人眼睛大小的不同，若使用固定的重點區域及固定的臨界值來進行眼睛開闔程度的偵測時，仍存在極大的誤判機率。在此情況下，處理裝置104可根據一段期間內偵測到的眼睛區域大小來調整臨界值的大小。換句話說，在上述實施例中，在每一時段內判斷受測者開眼、瞇眼及閉眼的判斷門檻可能有所不同，且會隨著偵測到的眼睛區域資料而隨時進行調整。
適用於本發明之一臨界值調整方式可參考第10圖，第10圖為本發明實施例在一段期間內眼睛區域佔據偵測區間的比例之統計圖。第10圖統計一段期間內每一時段的判斷結果，並據以調整後續期間的判斷門檻。首先，眼睛區域佔據偵測區間的比例的範圍可從0%至100%，其可分為10個統計區間，其中，比例愈高代表受測者眼睛傾向於開眼狀態，比例愈低代表受測者眼睛傾向於閉眼狀態。接著，當統計區間內的統計次數小於一臨界值時，可將這些統計結果視為雜訊，例如在第10圖中，判斷雜訊的臨界值可設定為40次，而位於0%～10%及90%～100%區間的統計次數皆小於40次，故可將其視為雜訊而不考慮。這是因為在統計次數夠大的情況下，受測者開眼狀態大多會落在單一或相鄰數個統計區間內，而閉眼狀態也會落在單一或相鄰數個統計區間內，因此當某些統計區間的統計次數過小時，這些統計區間往往不會對應至正常開眼或閉眼的狀態，而可能是影像雜訊未正常填補或受測者不正常地晃動所造成的結果。
接著，考慮統計結果大於臨界值40次的統計區間，可得到最大區間為80%～90%而最小區間為10%～20%。在此情況下，處理裝置104可根據最大區間的下限及最小區間的上限，在區間20%～80%內，依據特定比例來分配開眼、瞇眼及閉眼狀態之間的判斷門檻。在一較佳實施例中，可採用4：4：2的比例來分配開眼、瞇眼及閉眼狀態的判斷區間，亦即，在區間20%～80%內，有24%的區間（56%～80%）被分配為開眼，24%的區間（32%～56%）被分配為瞇眼，12%的區間（20%～32%）被分配為閉眼。最後得到的判斷門檻為，當眼睛區域佔據偵測區間的比例大於56%時，判斷受測者為開眼；當眼睛區域佔據偵測區間的比例落在32%與56%之間時，判斷受測者為瞇眼；當眼睛區域佔據偵測區間的比例小於32%時，判斷受測者為閉眼。在此情況下，在一特定期間內（如60個時段內），當偵測到眼睛區域佔據偵測區間的比例小於56%（即判斷受測者為瞇眼或閉眼）的次數達到一特定次數時（如30次），處理裝置104即可判斷受測者處於瞌睡狀態。
值得注意的是，第10圖所繪示的臨界值調整方式僅為眾多實施方式當中的一種，舉例來說，處理裝置104可統計任意時間長度的判斷結果，並且可設定任意數目的統計區間。判斷雜訊的臨界值亦可根據統計時間的長度及統計數據的多寡來調整，而不限於此。除此之外，在上述實施例中，處理裝置104是根據最大區間的下限及最小區間的上限來決定用來分配門檻值的區間，但在另一實施例中，亦可採用較寬鬆的標準，以最大區間的上限（90%）及最小區間的下限（10%）來決定用來分配門檻值的區間，採用的標準寬鬆或嚴格可根據產品使用情境而定。在另一實施例中，亦可不判斷受測者瞇眼的情況，僅透過一臨界值以二分法方式將受測者判斷為開眼或閉眼。另一方面，上述採用4：4：2的比例來分配開眼、瞇眼及閉眼狀態也僅是一種較佳的實施方式，其不應為本發明的限制。
請參考第11圖，第11圖為本發明實施例進行瞌睡偵測並調整臨界值（即用來判斷受測者開眼、瞇眼及閉眼的判斷門檻）的運作時序示意圖。如第11圖所示，當人眼偵測系統10開啟時，可先使用前3秒的時間來決定臨界值Tr1，並且在此3秒內先不進行瞌睡偵測與判斷。在接下來的30秒（即第3秒至第33秒）中，處理裝置104可使用臨界值Tr1來進行瞌睡偵測與判斷，並在此30秒內繼續統計眼睛區域佔據偵測區間的比例，並據以產生臨界值Tr2。下一個30秒（即第33秒至第63秒）即可採用臨界值Tr2來進行瞌睡偵測與判斷，同時透過上述統計方式來產生臨界值Tr3，並以此類推。需注意的是，第11圖所繪示的運作時序也只是眾多實施方式當中的一種，人眼偵測系統10的使用者可任意調整或決定臨界值切換的時間，而不限於此。
上述關於人眼偵測系統10之運作方式可歸納為一瞌睡判斷流程120，如第12圖所示。瞌睡判斷流程120包含以下步驟：
步驟1200： 開始。
步驟1202： 取像裝置102偵測受測者眼睛的一瞳孔的位置、一內眼角的位置及一外眼角的位置。
步驟1204： 處理裝置104根據內眼角的位置及外眼角的位置，計算一眼寬。
步驟1206： 處理裝置104將眼寬乘上一特定比例，以取得一眼高。
步驟1208： 處理裝置104以瞳孔的位置為中心，眼寬為長度，眼高為寬度，形成一重點區域。
步驟1210： 處理裝置104在重點區域的一偵測區間內，判斷眼睛佔據偵測區間的比例，並據以判斷受測者眼睛的開闔程度。
步驟1212： 結束。
其中，上述關於處理裝置104在重點區域的偵測區間內判斷眼睛佔據偵測區間的比例，並據以判斷受測者眼睛的開闔程度之詳細運作方式可再歸納為一判斷流程130，如第13圖所示。判斷流程130可包含以下步驟：
步驟1300： 開始。
步驟1302： 對重點區域內的一眼睛影像進行二值化處理，以產生包含有一眼睛區域及一非眼睛區域的二值化影像。
步驟1304： 對二值化影像執行一填補程序，以去除眼睛區域中被判斷為非眼睛區域的雜訊。
步驟1306： 當填補程序完成之後，在偵測區間內偵測眼睛區域的大小。
步驟1308： 在一特定期間內，當偵測到眼睛區域佔據偵測區間的比例小於一臨界值的次數達到一特定次數時，判斷受測者眼睛處於一閉闔狀態。
步驟1310： 結束。
瞌睡判斷流程120及判斷流程130之詳細運作方式及變化可參考前述說明，在此不贅述。
在習知技術中，瞌睡偵測系統是藉由找出上下眼瞼的距離來計算眼睛的開闔程度，以判斷駕駛人是否打瞌睡。此方式往往會因駕駛人眨眼而造成定位的困難，也可能因為不同駕駛人的眼睛大小不同而造成誤判。相較之下，本發明可藉由眼角的位置來決定眼睛所在的區域，再於上述區域內判斷眼睛的開闔程度。由於眼角的位置較為固定，且不易受到眨眼時眼皮跳動的影響，能夠更準確地判斷受測者是否處於瞌睡狀態。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧人眼偵測系統
102‧‧‧取像裝置
104‧‧‧處理裝置
106‧‧‧警示裝置
108‧‧‧紅外線發射裝置
20‧‧‧重點區域
A1‧‧‧內眼角位置
A2‧‧‧外眼角位置
L‧‧‧眼寬
C1‧‧‧瞳孔位置
30‧‧‧二值化影像
300‧‧‧瞳孔位置
40、50、60、70、80‧‧‧重點區域
R_1～R_N、R_X、R_Y、C_Z‧‧‧中點
R_L、R_R、R_L1、R_L2、R_R1、R_R2、C_U、C_D‧‧‧像素
800‧‧‧偵測區間
f+1、f+25、f+60、f+84‧‧‧時段
Tr1、Tr2、Tr3、......‧‧‧臨界值
120‧‧‧瞌睡判斷流程
1200～1212‧‧‧步驟
130‧‧‧判斷流程
1300～1310‧‧‧步驟
第1圖為本發明實施例一人眼偵測系統之示意圖。 第2圖為本發明實施例一重點區域之示意圖。 第3圖為本發明實施例一二值化影像之示意圖。 第4圖為本發明實施例在一重點區域之二值化影像中執行填補程序之示意圖。 第5A圖及第5B圖為本發明實施例在一重點區域之二值化影像中執行填補程序之示意圖。 第6A圖及第6B圖為本發明實施例在一重點區域之二值化影像中執行填補程序之示意圖。 第7A圖及第7B圖為本發明實施例在一重點區域之二值化影像中執行填補程序之示意圖。 第8圖為本發明實施例在一重點區域之二值化影像中設定一偵測區間之示意圖。 第9圖為本發明實施例偵測瞌睡的運作方式之示意圖。 第10圖為本發明實施例在一段期間內眼睛區域佔據偵測區間的比例之統計圖。 第11圖為本發明實施例進行瞌睡偵測並調整臨界值的運作時序示意圖。 第12圖為本發明實施例一瞌睡判斷流程之示意圖。 第13圖為本發明實施例一判斷流程之示意圖。
120‧‧‧瞌睡判斷流程
1200~1212‧‧‧步驟

Claims (19)

  1. 一種人眼偵測方法，用來偵測一受測者的一眼睛的開闔程度，該人眼偵測方法包含有： 偵測該眼睛的一瞳孔的位置、一內眼角的位置及一外眼角的位置； 根據該內眼角的位置及該外眼角的位置，計算一眼寬； 將該眼寬乘上一特定比例，以取得一眼高； 以該瞳孔的位置為中心，該眼寬為長度，該眼高為寬度，形成一重點區域（Region of Interest）；以及 在該重點區域的一偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的一比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度。
  2. 如請求項1所述之人眼偵測方法，另包含有： 由該受測者的該眼睛的開闔程度判斷該受測者處於一瞌睡狀態時，發送一警告訊號。
  3. 如請求項1所述之人眼偵測方法，另包含有： 對該眼睛進行補光，使得該眼睛的影像不受外界光源的影響。
  4. 如請求項1所述之人眼偵測方法，其中根據該內眼角的位置及該外眼角的位置，計算該眼寬之步驟包含有： 設定該眼寬等於該內眼角的位置與該外眼角的位置之間的距離。
  5. 如請求項1所述之人眼偵測方法，其中在該重點區域的該偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的該比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度之步驟包含有： 對該重點區域內的一眼睛影像進行一二值化處理，以產生包含有一眼睛區域及一非眼睛區域的一二值化影像； 對該二值化影像執行一填補程序，以去除該眼睛區域中被判斷為該非眼睛區域的雜訊； 當該填補程序完成之後，在該偵測區間內偵測該眼睛區域的大小；以及 在一特定期間內，當偵測到該眼睛區域佔據該偵測區間的該比例小於一臨界值的次數達到一特定次數時，判斷該受測者的該眼睛處於一閉闔狀態。
  6. 如請求項5所述之人眼偵測方法，其中該填補程序包含有： 在該重點區域內，判斷一列像素的中點為該眼睛區域或該非眼睛區域； 當一第一列像素的一第一中點為該非眼睛區域時，向該眼寬的方向進行掃描，並在掃描到該眼睛區域時，將該第一列像素中該第一中點到該眼睛區域之間的該非眼睛區域填補為該眼睛區域；以及 當一第二列像素的一第二中點為該眼睛區域時，向該眼寬的方向進行掃描，並在掃描到該非眼睛區域之後再掃描到該眼睛區域時，將該第二列像素中所掃描到的該非眼睛區域填補為該眼睛區域。
  7. 如請求項6所述之人眼偵測方法，另包含有： 依序對該重點區域中的每一列像素執行該填補程序。
  8. 如請求項5所述之人眼偵測方法，其中該填補程序包含有： 在該重點區域內，判斷一行像素的中點為該眼睛區域或該非眼睛區域； 當一第一行像素的一第一中點為該非眼睛區域時，向該眼高的方向進行掃描，並在掃描到該眼睛區域時，將該第一行像素中該第一中點到該眼睛區域之間的該非眼睛區域填補為該眼睛區域；以及 當一第二行像素的一第二中點為該眼睛區域時，向該眼高的方向進行掃描，並在掃描到該非眼睛區域之後再掃描到該眼睛區域時，將該第二行像素中所掃描到的該非眼睛區域填補為該眼睛區域。
  9. 如請求項5所述之人眼偵測方法，另包含有： 根據一段期間內偵測到的該眼睛區域的大小，調整該臨界值的大小。
  10. 一種人眼偵測系統，用來偵測一受測者的一眼睛的開闔程度，該人眼偵測系統包含有： 一取像裝置，用來偵測該眼睛的一瞳孔的位置、一內眼角的位置及一外眼角的位置；以及 一處理裝置，耦接於該取像裝置，用來執行以下步驟： 根據該內眼角的位置及該外眼角的位置，計算一眼寬； 將該眼寬乘上一特定比例，以取得一眼高； 以該瞳孔的位置為中心，該眼寬為長度，該眼高為寬度，形成一重點區域（Region of Interest）；以及 在該重點區域的一偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的一比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度。
  11. 如請求項10所述之人眼偵測系統，另包含有： 一警示裝置，耦接於該處理裝置，於根據該受測者的該眼睛的開闔程度判斷出該受測者處於一瞌睡狀態時，用來發送一警告訊號。
  12. 如請求項10所述之人眼偵測系統，另包含有： 一紅外線發射裝置，耦接於該處理裝置，用來對該眼睛進行補光，使得該眼睛的影像不受外界光源的影響。
  13. 如請求項10所述之人眼偵測系統，其中該處理裝置設定該眼寬等於該內眼角的位置與該外眼角的位置之間的距離。
  14. 如請求項10所述之人眼偵測系統，其中該處理裝置另執行以下步驟，以在該重點區域的該偵測區間內，判斷該眼睛佔據該偵測區間的該比例，並據以判斷該受測者的該眼睛的開闔程度： 對該重點區域內的一眼睛影像進行一二值化處理，以產生包含有一眼睛區域及一非眼睛區域的一二值化影像； 對該二值化影像執行一填補程序，以去除該眼睛區域中被判斷為該非眼睛區域的雜訊； 當該填補程序完成之後，在該偵測區間內偵測該眼睛區域的大小；以及 在一特定期間內，當偵測到該眼睛區域佔據該偵測區間的該比例小於一臨界值的次數達到一特定次數時，判斷該受測者的該眼睛處於一閉闔狀態。
  15. 如請求項14所述之人眼偵測系統，其中該填補程序包含有： 在該重點區域內，判斷一列像素的中點為該眼睛區域或該非眼睛區域； 當一第一列像素的一第一中點為該非眼睛區域時，向該眼寬的方向進行掃描，並在掃描到該眼睛區域時，將該第一列像素中該第一中點到該眼睛區域之間的該非眼睛區域填補為該眼睛區域；以及 當一第二列像素的一第二中點為該眼睛區域時，向該眼寬的方向進行掃描，並在掃描到該非眼睛區域之後再掃描到該眼睛區域時，將該第二列像素中所掃描到的該非眼睛區域填補為該眼睛區域。
  16. 如請求項15所述之人眼偵測系統，其中該處理裝置依序對該重點區域中的每一列像素執行該填補程序。
  17. 如請求項14所述之人眼偵測系統，其中該填補程序包含有： 在該重點區域內，判斷一行像素的中點為該眼睛區域或該非眼睛區域； 當一第一行像素的一第一中點為該非眼睛區域時，向該眼高的方向進行掃描，並在掃描到該眼睛區域時，將該第一行像素中該第一中點到該眼睛區域之間的該非眼睛區域填補為該眼睛區域；以及 當一第二行像素的一第二中點為該眼睛區域時，向該眼高的方向進行掃描，並在掃描到該非眼睛區域之後再掃描到該眼睛區域時，將該第二行像素中所掃描到的該非眼睛區域填補為該眼睛區域。
  18. 如請求項14所述之人眼偵測系統，其中該處理裝置另根據一段期間內偵測到的該眼睛區域的大小，調整該臨界值的大小。
  19. 一種人眼偵測方法，用來偵測一受測者的一眼睛的開闔程度，該人眼偵測方法包含有： 對一重點區域內的一眼睛影像進行一二值化處理，以產生包含有一眼睛區域及一非眼睛區域的一二值化影像； 對該二值化影像執行一填補程序，以去除該眼睛區域中被判斷為該非眼睛區域的雜訊； 當該填補程序完成之後，在該重點區域之一偵測區間內偵測該眼睛區域的大小；以及 在一特定期間內，當偵測到該眼睛區域佔據該偵測區間的比例小於一臨界值的次數達到一特定次數時，判斷該受測者的該眼睛處於一閉闔狀態。
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