Çok duyargalı imge modelleri ile araç sürücüsü kafa hareketlerinin değerlendirilmesi
Vehicle driver state assessment using multi sensory image modalities
Yazar: HALUK EREN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET CELENK ; PROF. DR. MUSTAFA POYRAZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akıllı sistemler = Intelligent systems ; Bilgisayarla görme = Computer vision ; Görsel imge = Visual image ; Otomobil endüstrisi = Automobile industry

Özet:
Bu doktora araştırmasında aktif sürüş güvenliğiyle bağlantılı öğelerden biri olan sürücü kafa hareketleri incelenmektedir. Burada çok duyargalı modeller kullanarak sürücü yüz imgeleri değerlendirilmekte ve buna göre araç seyir halindeyken sürücü kafa hareketleri hakkında fikir edinilmektedir. Bu çalışmada kafa hareketlerinin alınması için ortalama-kayma yöntemi kulanılmış, ayrıca yeni ve henüz araştırma aşamasında bir yöntem olan asimetrik çekirdek ortalama-kayma ile başarım karşılaştırılması yapılmıştır. Sürüş esnasında sürücü ve arkalandaki nesnelerin her an değişik ışık koşullarına maruz kalması olasıdır. Bu sebeple değişen ışık koşullarında bağımsız sürücü imgesi üzerinde işlem yapabilmek için ikiz görme önerilmektedir. Bu fikirden yola çıkarak elde edilen derinlik haritasında, arkalandaki olumsuzlukların nasıl yok edilebileceği gösterilmiştir. Sürücü kafa hareketlerini alabilmek için video histogram farklarından faydalanılarak değişik ışık koşullarında görsel ve kızıl ötesi kameralarla sürücü veri tabanları oluşturulmuştur. Sürücü kafa hareketlerinin alındığı dizgelerde yön belirlemek amacıyla optik akışlar aracılığıyla görsel ve kızıl ötesi kameralarla elde edilen optik akışları karşılaştırmak için hareket vektörlerine ilişkin histogramlar çıkartılmıştır. Sürücü hareketlerinin analizi için ise Bayesian ve ARMA modelleri karşılaştırılmış, görsel ve kızıl ötesi kameralar kullanılarak performansları irdelenmiştir. Bir araç için kullanım kolaylığının yanı sıra rekabet edebilirliği için en önemli konunun maliyet olması sebebiyle web-kameraların kullanılabilirliği de tartışılmıştır. Ayrıca zor ışık koşullarında değişik bantlarda alınan imgelerde çalışabilmek için henüz çok yeni uygulama alanları bulan eğricikler üzerinde deneyler yapılmıştır. Bunun için hazır veri tabanlarındaki ısıl imgeler ile gerçek koşullardaki görsel ve kızıl ötesi sürücü imgeleri kullanılmıştır. Son olarak ise çok duyargalı modellerde sistemin çalışmasını göstermek üzere füzyon imgeleri üzerinde deneyler yapılarak elde edilen sistemin başarımı değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis driver head movements are investigated, which is directly related with state of the art active driving safety. Here, driver face images are assessed using multisensory image modalities. It is well known that we can understand driver head movements to get a drowsiness or distraction measure as he/she is on a steeringwheel. Mean shift method is preferred in this study to track the head movements. In order to identify efficiency of this method as compared to asymmetric kernel mean-shift, whose research progress is still ongoing, their performance comparisons are conducted.Driver head database has been built using visual and infrared cameras as preparation of experiments. To sense driver head movements in the database VHD method, video histogram differences, is applied. Then, histograms of motion vectors are drawn to get comparison between optical flows of the images taken by visual and infrared cameras. The histograms of the sequence of head movements are also considered as clues to get head direction and plane of driver. To analyze the driver head movements we investigate performance differences between Bayesian and ARMA modelings using the sequences consisted of visual and infrared images database.In the course of driving, driver and the objects behind him can momentarily be exposed to different light conditions. As a matter of the fact that stereo vision is suggested to preprocess the driver image with the aim of eliminating possible bacground complexity caused by fluctuant lighting conditions. In the progress of the thesis, respective experiments have been carried out to show how to eliminate the cluttered bacground using depth map. Furthermore Curvelets, which has recently emerged in research studies, are also been implemented to carry out experiments using multisensory images which are acquired under different illuminated environments. The OSU thermal image databases, and visual and infrared driver head images which have been obtained in real commuting environment are utilized in experiments. Since cost is one of the principle concerns as competitiveness for a car manufacturer, web-cameras have been implemented and discussed in terms of performance and cost driven.As one of the outcomes of this study, visual and infrared images are fused to get the better system performance on multisensory image models, and the results are evaluated in accordance with the aim of the research.