汽车安全与节能学报 ›› 2022, Vol. 13 ›› Issue (4): 651-658.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.006
收稿日期:2022-05-25
修回日期:2022-07-25
出版日期:2022-12-31
发布日期:2023-01-01
通讯作者:
张光德
作者简介:*张光德(1964—),男(汉),教授。gd-zhang@wust.edu.cn。基金资助:Received:2022-05-25
Revised:2022-07-25
Online:2022-12-31
Published:2023-01-01
Contact:
ZHANG Guangde
摘要:
为提高对司机疲劳驾驶状态视觉检测的精度和效率,降低硬件配置需求,提出了一种基于改进的EfficientDet深度学习网络的疲劳驾驶状态视觉检测方法。用深度可分离卷积和视觉注意力机制,来构建EfficientDet驾驶员面部图像特征提取网络;用双向特征金字塔网络和k-means先验框聚类方法,来构建EfficientDet驾驶员状态检测网络;采用Perclos瞌睡程度度量指数,来判定驾驶员疲劳状态;对比分析了3种不同深度、不同宽度、不同分辨率大小的改进EfficientDet模型以及YOLO V3、Faster-RCNN模型检测效果。结果表明:在这些方案中,EfficientDet-D2模型检测效果最佳,其平均精度97.92%,召回率96.75%,误检率低于2.39%,漏检率低于1.78%。
中图分类号:
宋巍, 张光德. 基于改进EfficientDet网络的疲劳驾驶状态检测方法[J]. 汽车安全与节能学报, 2022, 13(4): 651-658.
SONG Wei, ZHANG Guangde. Fatigue driving state detection method based on improved EfficientDet[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2022, 13(4): 651-658.
| 配置内容 | 实验条件 | |
|---|---|---|
| 基础设置 | 学习率 | 1×10-4 |
| 学习衰减速率 | 5×10-5 | |
| 输入图像大小 | 512×512 | |
| 动量 | 0.9 | |
| 损失函数 | SGD | |
| 训练设置 | 批次大小 | 8 |
| 训练回合 | 400 | |
| EarlyStopping | 检测器 | Valid loss |
| 最小变化率 | 0 | |
| 耐心值 | 10 | |
| 训练环境 | 图形处理器 | Nvidia RTX 2080Ti |
| 平台 | Python 3.7 | |
| 工具箱 | Pytorch |
| 配置内容 | 实验条件 | |
|---|---|---|
| 基础设置 | 学习率 | 1×10-4 |
| 学习衰减速率 | 5×10-5 | |
| 输入图像大小 | 512×512 | |
| 动量 | 0.9 | |
| 损失函数 | SGD | |
| 训练设置 | 批次大小 | 8 |
| 训练回合 | 400 | |
| EarlyStopping | 检测器 | Valid loss |
| 最小变化率 | 0 | |
| 耐心值 | 10 | |
| 训练环境 | 图形处理器 | Nvidia RTX 2080Ti |
| 平台 | Python 3.7 | |
| 工具箱 | Pytorch |
| EfficientDet阶段 | MAP / % | R / % | 检测频率 s-1 | t h |
|---|---|---|---|---|
| EfficietDet-D0 | 94.32 | 93.57 | 35.73 | 34.7 |
| EfficietDet-D1 | 96.81 | 95.11 | 26.95 | 39.9 |
| EfficietDet-D2 | 97.02 | 95.99 | 21.48 | 54.2 |
| EfficientDet阶段 | MAP / % | R / % | 检测频率 s-1 | t h |
|---|---|---|---|---|
| EfficietDet-D0 | 94.32 | 93.57 | 35.73 | 34.7 |
| EfficietDet-D1 | 96.81 | 95.11 | 26.95 | 39.9 |
| EfficietDet-D2 | 97.02 | 95.99 | 21.48 | 54.2 |
| EfficientDet阶段 | MAP / % | R / % | 检测频率 s-1 | t h |
|---|---|---|---|---|
| EfficietDet-D0 | 94.42 | 93.2 | 36.14 | 34.9 |
| EfficietDet-D1 | 97.70 | 95.9 | 27.02 | 39.6 |
| EfficietDet-D2 | 97.92 | 96.75 | 21.73 | 55.6 |
| YOLO V3 | 91.87 | 88.14 | 39.25 | 32.6 |
| Faster-RCNN | 93.84 | 91.7 | 20.27 | 40.3 |
| EfficientDet阶段 | MAP / % | R / % | 检测频率 s-1 | t h |
|---|---|---|---|---|
| EfficietDet-D0 | 94.42 | 93.2 | 36.14 | 34.9 |
| EfficietDet-D1 | 97.70 | 95.9 | 27.02 | 39.6 |
| EfficietDet-D2 | 97.92 | 96.75 | 21.73 | 55.6 |
| YOLO V3 | 91.87 | 88.14 | 39.25 | 32.6 |
| Faster-RCNN | 93.84 | 91.7 | 20.27 | 40.3 |
| 实验 人员 | 疲劳程度 | 误检率 % | 漏检率 % | 分类准 确率/% | 检测频率 s-1 |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 正常驾驶 | 0.61 | 0.48 | 99.39 | 21.05 |
| 轻微疲劳驾驶 | 2.30 | 1.71 | 97.70 | ||
| 严重疲劳驾驶 | 1.46 | 1.25 | 98.54 | ||
| B | 正常驾驶 | 0.72 | 0.60 | 99.28 | 20.98 |
| 轻微疲劳驾驶 | 2.39 | 1.78 | 97.61 | ||
| 严重疲劳驾驶 | 2.01 | 1.76 | 97.99 |
| 实验 人员 | 疲劳程度 | 误检率 % | 漏检率 % | 分类准 确率/% | 检测频率 s-1 |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 正常驾驶 | 0.61 | 0.48 | 99.39 | 21.05 |
| 轻微疲劳驾驶 | 2.30 | 1.71 | 97.70 | ||
| 严重疲劳驾驶 | 1.46 | 1.25 | 98.54 | ||
| B | 正常驾驶 | 0.72 | 0.60 | 99.28 | 20.98 |
| 轻微疲劳驾驶 | 2.39 | 1.78 | 97.61 | ||
| 严重疲劳驾驶 | 2.01 | 1.76 | 97.99 |
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