列车运行安全,是铁路运输安全中最重要、最核心的部分。特别是目前我国重载列车和高速列车的发展,对机车的安全运行提出了更高的要求。驾驶疲劳是引起行车安全事故的主要原因之一,如何有效地监测和防止驾驶员疲劳驾驶,对于减少列车安全事故及人员伤亡,有着十分重要的现实意义。首先分析列车司机驾驶疲劳产生的原因和几种检测方法,选用基于机器视觉的疲劳驾驶检测方法。根据疲劳的生理特征与疲劳的相关性,采用PERCLOS(Percent eye closure)作为判定疲劳程度的依据,以实时地检测列车司机驾驶疲劳。提出了列车驾驶疲劳检测系统的总体方案。设计了一套完整的列车司机驾驶疲劳检测算法。采用高斯分布模型进行人脸定位;提出了一种使用加权混合投影函数来进行眼睛定位的改进混合投影函数法,该方法可以根据具体情况决定投影函数的权值,使眼睛定位更加准确;在求得的人眼区域内通过可变形模板来检测和跟踪人眼的轮廓。提出了一种先采用SUSAN算子提取眼角,再用可变形模板对眼睑进行匹配的方法,提高了可变形模板能量函数收敛速度和匹配准确度;最后通过持续计算PERCLOS值来判断列车司机的疲劳程度。构建了基于双核DSP(Digital signal processor)的列车司机驾驶疲劳检测系统平台,给出了系统的实现和优化技术。该系统采用CCD摄像头采集列车司机的正面图像,经解码芯片转换为数字视频数据,在ADSP-BF561内进行驾驶疲劳检测,对疲劳给予提示并将结果发送到列车调度中心。实验分析表明,本系统能较准确地提取人眼特征、检测眼睛的闭合程度,从而有效地检测列车司机疲劳程度。