基于人臉識別與電場感應技術的識別系統(tǒng)

張超　尹長青

摘要：針對公交車上乘客年齡的識別問題，該文提出了一種基于視覺與重力的聯(lián)動感應識別系統(tǒng)，在公交車的每個座椅上安裝電場重力感應器，然后在駕駛員的前面通過監(jiān)控系統(tǒng)來進行實時監(jiān)控，并且通過對乘客的臉部信息采集，通過云端的分析技術反饋回乘客的性別、年齡等信息，方便駕駛員判斷和分析乘客的人數(shù)及對老年乘客的進一步關愛。最后本文對提出來的方案進行了調試和實現(xiàn)，基本實現(xiàn)了系統(tǒng)的初步要求和基本功能，在實現(xiàn)技術得到現(xiàn)場實用后有望進一步推廣應用。

關鍵詞：電場感應；人臉識別；客戶端/服務器

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）17-4109-06

Facial Recognition-based and Electric Field Induction Technology Recognition System

ZHANG Chao1，2， YIN Changqing1

（1.School of Software Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China； 2.School of Computer Science and Technology， Shanghai University of Electric Power， Shanghai 200090， China）

Abstract： On the passenger and senior citizen's the recognition question in view of the public transportation， this article proposed one visual-based and gravity linkage induction recognition system， installs the electric field gravity sensor on each chair of public transportation， then carries on the real-time monitoring through the supervisory system in pilot's front， and through to the face information acquisition of passenger， feeds back passenger's sex， age and other information through the high in the clouds parsing technique， the convenient pilot judges and analyzes the population and to old age passenger further concern of passenger. Plan that finally this article to raising has carried on the debugging and realizes， basically has realized the preliminary request and basic function of system， after realizing the technology obtains the scene practical hopeful to further promote the application.

Key words： electric field induction； facial recognition； client server

隨著人臉識別技術的不斷發(fā)展和完善，伴隨著他的應用也越來越多。在最近報道的在一輛公交車上，一位十幾歲的小青年死活不肯給拄著拐杖老爺爺讓座的事情。這種事情現(xiàn)在依然很常見，但它卻引發(fā)了深思。一方面老齡化社會離我們越來越近，而另一方面公共交通服務滯后。北京，上海，廣州，杭州等大城市都是人滿為患，公交車上經(jīng)常因為給老年乘客讓座問題帶來了諸多社會問題，造成許多不和諧的聲音。另外在科技發(fā)達的現(xiàn)代社會，公交系統(tǒng)的智能化程度不高。在北上廣深等一線發(fā)達城市，公交系統(tǒng)雖較發(fā)達，但只是有簡單的視頻監(jiān)控及語音提示，缺乏相應的智能化設備。最后隨著現(xiàn)代公共交通正向人性化、智能化方向發(fā)展。人們對公共交通的服務要求越來越高，希望公交系統(tǒng)有更多更好的智能服務，以提高出行體驗度。該文嘗試用一套結合了視覺與重力的識別系統(tǒng)來解決此問題。該文將流行的人臉識別技術應用于實際的社會公共服務。同時也可以減輕公交駕駛員的工作強度，提高駕駛員對車輛駕駛的安全系數(shù)。讓駕駛員專注車輛駕駛，從而提高公共交通安全性。最后從工程技術角度提高人們出行的文明程度和幸福指數(shù)。能夠對座椅上人的信息進行實時采集的座椅監(jiān)控提示裝置在提高公共交通安全性，文明程度，駕駛效率方面起到了很重要的作用。

1 視覺與重力聯(lián)動感應系統(tǒng)需求分析

現(xiàn)代公交車監(jiān)控控制中，傳感器廣泛應用在發(fā)動機、底盤和車身各個系統(tǒng)中。公交車傳感器采集的信息經(jīng)電腦（電子控制單元）進行處理后，形成向執(zhí)行器發(fā)出的指令，完成電子控制。傳感器在電子控制和自診斷系統(tǒng)中是非常重要的裝置，它能及時識別外界的變化和系統(tǒng)本身的變化，再根據(jù)變化的信息去控制系統(tǒng)本身的工作。各個系統(tǒng)控制過程正是依賴傳感器，進行信息的反饋，實現(xiàn)自動控制工作。

傳感器輸出的信號由模擬信號和數(shù)字信號兩種，其中數(shù)字信號直接輸入電子控制單元，而模擬信號則要通過A/D轉換成數(shù)字信號后再輸入電子控制單元。電子控制單元不斷地檢測各個傳感器的信號，有效地控制系統(tǒng)的工作，因此，傳感器的精度、響應性、可靠性、耐久性及輸出的電壓信號等，對系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性起著至關重要。為了探測座位上人的位置及年齡等信息，可在座位上安裝傳感器，實時監(jiān)測汽車駕駛員座位，再由傳感器把座位上的信息傳給微控制器，微控制器對此信息進行處理并通過串口把數(shù)據(jù)發(fā)送給汽車的其他控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)還通過攝像頭將乘客的臉部信息采集后通過GPRS通訊傳輸?shù)皆贫说娜四樧R別數(shù)據(jù)庫中，進行分析，然后反饋回人的性別、年齡、人種等基本信息，借以實現(xiàn)安全系統(tǒng)的整體智能化。endprint

2 視覺與重力聯(lián)動感應系統(tǒng)的設計

經(jīng)過需求分析和可行性研究設計開發(fā)了公交車座位實時監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括主要包括電場成像器件MC33794、微控制器MC68HC908GR8。MC33794完成數(shù)據(jù)采集功能：MC68HC908GR8完成數(shù)據(jù)處理及發(fā)送功能。Mc68HC908GR8內(nèi)部集成A/D轉換模塊，SCI模塊等，把MC33794采集的模擬信號轉換為數(shù)字信號，并通過串口與PC機進行交互。PC機端完成對公交車座位監(jiān)測系統(tǒng)的測試，根據(jù)各個電極采集的座位上人的信息完成接收數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)和模擬顯示的功能。然后通過駕駛員座位上方的攝像頭來進行人臉識別，將采集乘客的臉部圖像通過GPRS通訊技術傳輸?shù)皆贫说娜四樧R別數(shù)據(jù)庫，然后由云端的系統(tǒng)反饋回來識別后的人的基本性別、年齡、人種等相關信息，提交前端的系統(tǒng)來進行處理。

2.1 系統(tǒng)架構

硬件連接示意圖如圖1所示。MC33794的E1～E9連接9個電極，A、B、C、D用來選擇電極，LEVEL引腳把電極采集的數(shù)據(jù)傳遞給MC68HC908GR8。MC68HC908GR8的PTEO和PTEl用來串口通信。

其中MC33794集成芯片是Freescale公司最近開發(fā)出來的低電平三維電場成像器，它是模擬量采集模塊的核心，用來獲取駕駛乘員的位置/姿勢參數(shù)。所有功能都集成在單片中，可用于物體的非接觸式感應場合。正弦波生成器與外接負載電阻配合產(chǎn)生120kHz的純正弦波，當電極的電場發(fā)生變化時，相應的電容值發(fā)生改變，測得的電壓與1/C成比例，即電容增加監(jiān)測的電壓減小檢波器和低通濾波器均在MC33794片內(nèi)，使用時只需接10nF電容。

2.2 系統(tǒng)整體流程圖

系統(tǒng)的整體流程判斷如下：從傳感器中獲取相關的信息后，傳到pc端進行處理，然后在監(jiān)控系統(tǒng)中得到反映。具體如下：

1）乘客先通過駕駛員前方的攝像頭進行人臉年齡識別。

2）所有人臉識別系統(tǒng)將拍攝照片通過GPRS傳輸?shù)皆贫巳四樧R別庫進行年齡識別并返回到客戶端公交車。

3）公交車座位根據(jù)電場感應器實時采集車廂座位滿/空情況，并顯示在駕駛員前段顯示屏。

4）在前段的顯示屏根據(jù)人臉識別系統(tǒng)返回的年齡信息，自動分配座位給相關所需乘客。

5）在相關座位部分進行閃燈提示。

Freescale的MC33794電磁場感應集成電路是一款實用、低電場感應集成電路，MC33794以9個電極來測量物體是否存在。MC33794主要用于需要無接觸目標感應的應用中，包括生成低級電場和測量目標進入電場而產(chǎn)生的荷載所必需的電路。它主要用來監(jiān)測電場中與電極相關的目標。由SCI產(chǎn)生的低頻率正弦波用以驅動電極。頻率可通過外部電阻調節(jié)，優(yōu)化至120kHz。

正弦波具有較低的諧波，可以減少干擾。內(nèi)部可產(chǎn)生標稱5.0V的峰峰值電壓輸出，通過一個內(nèi)部22K的電阻傳送。對于單片機，MC33794提供支持電路，便于構建雙芯片電場系統(tǒng)。電場式成像芯片MC33794可以使用戶輕松開發(fā)出包含該芯片、多個電極和一顆微控制器的系統(tǒng)，實現(xiàn)三維感測和成像應用。

MC68HC908GR8功能結構框圖如圖3所示：

3 視覺與重力聯(lián)動感應系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

C語言是一種與硬件無關的通用設計語言。它有豐富的運算符和表達式，先進的控制流和數(shù)據(jù)結構，是軟件開發(fā)的有力工具。因此，本課題中選用C語言作為編程開發(fā)語言。

主函數(shù)main（）中設置兩個字符變量DataReevFlag（接收標志）和SendFlag（發(fā)送報標志），控制電極數(shù)據(jù)的發(fā)送。

#define FALSE 0

#define TRUE 1

當SCI數(shù)據(jù)寄存器接收到數(shù)據(jù)時，DataRecvFlag為TRUE當SendFlag為TRUE

時可以向PC機發(fā)送數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)采用中斷方式，發(fā)送數(shù)據(jù)采用查詢方式。主程序流程圖如圖3所示。

具體流程如下：

1） 關中斷。

2） 對MC68HC908GR8進行初始化，以確定工作主頻、波特率、輸出特性等。

3） DataR.ecvFlag=FALSE；SendFlag=FALSE。f41開中斷。

4） 判斷SendFlag是否為TRUE。如果SendFlag為TRUE，從傳感器接收數(shù)據(jù)并處理，發(fā)送到PC機，再判斷是否接收結束字符“P”，如果是真，則DataRecvFla92FALSE；endFlag=FALSE如果為假繼續(xù)（5）。如果SendFlag為FALSE，

5） 判斷DataRecvFlag是否接收到的啟動字符“S”，如果是真，則DataRecvFlag=FALSE：

6） SendFlag=TRUE；如果為假繼續(xù)（5）。

7） 重復（5），當接收中斷發(fā)生時，DataRecvFlag=TRUE。

3.1 發(fā)送端模塊

功能：向串口發(fā)送數(shù)據(jù)

利用“開始通信”按鈕的單擊事件完成對串行口的初始化，并向電場傳感器發(fā)送啟動或停止命令，控制電場傳感器是否向PC機發(fā)送8個電極的數(shù)據(jù)。

單擊“開始通信”按鈕：

1） 串口初始化；

2） 打開所選串口：

3） 向MC68HC908GR8發(fā)送啟動字符s： Communicate按鈕的Caption屬性改為“斷開連接”；

4） 觸發(fā)Timer_TimerO事件。

5） 單擊“斷開連接”按鈕：向MC68HC908GR8發(fā)送停止字符P，MC68HC908GR8停止向PC機發(fā)送數(shù)據(jù)；

6） 關閉串口：CommandButton按鈕Caption屬性改為“開始通信”；endprint

7） 禁止Timer_Timer0事件；

8） 座位圖片框初始化，8個電極示意標志為紅色。

具體的流程如圖4所示：

3.2 接收端模塊

功能：接收串口數(shù)據(jù)

1） 當MC68HC908GR8給PC機發(fā)送數(shù)據(jù)時，觸發(fā)MSComm OnCommO事件，并檢測CommEvent屬性的值。當CommEvent的值為comEvReceive時，接收數(shù)據(jù)并作相應的處理。

2） 數(shù)組poleValue（cReceive）從cReceive—0開始接收數(shù)據(jù)，直到cReceive=7，接收的8個數(shù)據(jù)與MC68HC908GR8的傳送的8個電極數(shù)據(jù)一一對應；

3） 當cReceive=8時，cReceive=0，保證數(shù)組poleValue（cReceive）每次接收8個數(shù)據(jù)，接收緩沖區(qū)清空，這樣可保證數(shù)據(jù)的實時接收；

接收模塊流程圖如圖5所示。

3.3 pc端模塊

座位監(jiān)測系統(tǒng)測試通過后，可與PC機VB程序進行串口通信，完成對PC機程序的調試。在調試中，用斷點來跟蹤變量，能很快發(fā)現(xiàn)錯誤的起源，節(jié)約精力和時間，達到事半功倍的效果。因此，在PC機VB程序調試中采用斷點檢查變量的值和利用監(jiān)視窗口檢查8個電極的值。

主窗體的界面有測試模擬效果、測試數(shù)據(jù)、弱試設置、測試結果。如圖6所示。

本系統(tǒng)是根據(jù)采集的8個感應電極數(shù)據(jù)的變化。在主界面的測試模擬效果中，汽車座椅圖片上放置8個圖象框控件，且定義其為Pole（0）—Pole（7）與8個電極～一對應。Pole（0）放在座墊上，利用它來感應座位上是否有人。Pole（1）—Pole（7）個放在靠背上，利用它來感應人體的形態(tài)。這里引入一個CV（CriticalValue）臨界值的概念，由于入體與傳感器電極越接近其值越小，認定CV為能感應到人體的最大值。當感應電極的值在O—cv范圍發(fā)生變化時，Pole（O）一Pole（7）顯示為綠色，電場感應的值在CV～255之間時Pole（0）—Pole（7）顯示紅色。

4 系統(tǒng)的創(chuàng)新點

本系統(tǒng)基于視覺與重力的聯(lián)動感應技術，在乘客人員及年齡上進行識別，在人體重力識別和人臉年齡識別方面有了一定的創(chuàng)新。

4.1 電場傳感器對汽車座位的監(jiān)控探測

本嵌入式開發(fā)系統(tǒng)是利用電場傳感器對汽車座位上人的信息進行探測。即在汽車的座椅上安放10個傳感器電極，通過測量感應電極周圍電場的變化感知座位.選用Freescale的8位微控制器對采集到的電極數(shù)據(jù)進行處理，該微控制器內(nèi)集成了A/D轉換模塊，SCI模塊等.用A/D轉換把電極的模擬量轉換為數(shù)字量。利用SCI模塊與微機進行通信，在微機上利用串口通信接收電極數(shù)據(jù)并根據(jù)電極數(shù)據(jù)進行模擬效果的測試分析判斷當前座位上人的位置和形態(tài)。從而判斷汽車作業(yè)上是否有人。

4.2 基于云端的年齡識別方式

本系統(tǒng)在有人進入攝像頭的監(jiān)測范圍內(nèi)，云端人臉識別系統(tǒng)就將對他的面部進行掃描并發(fā)送，然后通過內(nèi)置的GPRS通訊模塊把乘客的圖像發(fā)送到遠程的人臉識別數(shù)據(jù)庫（face++提供此功能），然后返回識別者的年齡，性別，人種等信息。然后等后臺處理好之后再發(fā)送回到本系統(tǒng)中。請注意，后臺處理時間并不長，但是它可以做到將被掃描者的年齡，性別等。然后在系統(tǒng)中提示那些人需要讓座的，在相應的椅子上作出指示和判斷。

4.3 參數(shù)化人體模型分析

對于汽車公司而言， 開發(fā)一個車型時使用的人體模型應該符合產(chǎn)品投放市場后駕駛員人群的統(tǒng)計特性。為此，要求人體模型的定義能夠方便地根據(jù)以往目標駕駛員群體統(tǒng)計特性進行預測。為方便人體尺寸的計算和使用，建立參數(shù)化人體模型是必要的，參見圖5 。已經(jīng)建立了包括中國、歐洲和SAE 在內(nèi)的參數(shù)化人體模型（各包括5th、50th和95th三種百分位） ；同時，用戶還可以根據(jù)情況自行定義所需的人體模型。采用參數(shù)化人體模型之后，系統(tǒng)可以應用于任何目標駕駛員群體，克服了SAE J1517 推薦的適意線的局限性。

5 結束語

在廣泛閱讀了國內(nèi)、外相關資料的基礎上，對本課題進行了需求分析和可行性研究，著重從實際情況出發(fā)，對公交車駕駛員座位監(jiān)測系統(tǒng)進行了設計與實現(xiàn)。本系統(tǒng)主要由電場成像設備和微控制器組成。利用汽車座位上的8個電極實時監(jiān)測座位上人身體的信息，由電場成像設備采集的電極數(shù)據(jù)通過微控制器進行A/D轉換后經(jīng)串口發(fā)送給微機，微機根據(jù)電極數(shù)據(jù)對人體形態(tài)進行模擬顯示。然后通過駕駛員座位上方前置的攝像頭，連接云端的人臉識別數(shù)據(jù)庫，來進行視覺識別，自動判斷乘客數(shù)量及乘客的年齡。

本文提出了一種利用電場傳感器對汽車座位上的人體位置進行監(jiān)測的方法。通過測量電極周圍電場的變化感知座位上人體的位置及形態(tài)。并為其它安全系統(tǒng)提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對汽車的進行報警或控制，通過對乘客的人臉識別，對接云端的人臉識別數(shù)據(jù)庫，自動判斷乘客的年齡。滿足了更好地為乘客的安全服務的理念。在實際應用中可以根據(jù)不同用戶的要求，進一步擴展系統(tǒng)的功能。

參考文獻：

[1] Judic J M，Cooper J A，Truchot P，Van Effenterre P，Duchamp R.More Objective Tools for the Integration of Postural Comfort in Automotive Seat Design.SAE Technical Paper，930113.

[2] 關積珍.智能化交通信息服務系統(tǒng)建設的探索與實踐[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2002（2）.

[3] 陸化普，李瑞敏，朱茵.智能交通系統(tǒng)概論[M].中國鐵道出版社，2004.

[4] 李令奇，段智敏.機械系統(tǒng)實用計算機控制技術[M].東北大學出版社，2003.

[5] 黃濤單.片機在汽車控制系統(tǒng)中的應用[J].電子世界，2001（5）.

[6] 張紅艷.汽車駕駛員座位監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].東北大學碩士論文，2005.endprint

7） 禁止Timer_Timer0事件；

8） 座位圖片框初始化，8個電極示意標志為紅色。

具體的流程如圖4所示：

3.2 接收端模塊

功能：接收串口數(shù)據(jù)

1） 當MC68HC908GR8給PC機發(fā)送數(shù)據(jù)時，觸發(fā)MSComm OnCommO事件，并檢測CommEvent屬性的值。當CommEvent的值為comEvReceive時，接收數(shù)據(jù)并作相應的處理。

2） 數(shù)組poleValue（cReceive）從cReceive—0開始接收數(shù)據(jù)，直到cReceive=7，接收的8個數(shù)據(jù)與MC68HC908GR8的傳送的8個電極數(shù)據(jù)一一對應；

3） 當cReceive=8時，cReceive=0，保證數(shù)組poleValue（cReceive）每次接收8個數(shù)據(jù)，接收緩沖區(qū)清空，這樣可保證數(shù)據(jù)的實時接收；

接收模塊流程圖如圖5所示。

3.3 pc端模塊

座位監(jiān)測系統(tǒng)測試通過后，可與PC機VB程序進行串口通信，完成對PC機程序的調試。在調試中，用斷點來跟蹤變量，能很快發(fā)現(xiàn)錯誤的起源，節(jié)約精力和時間，達到事半功倍的效果。因此，在PC機VB程序調試中采用斷點檢查變量的值和利用監(jiān)視窗口檢查8個電極的值。

主窗體的界面有測試模擬效果、測試數(shù)據(jù)、弱試設置、測試結果。如圖6所示。

本系統(tǒng)是根據(jù)采集的8個感應電極數(shù)據(jù)的變化。在主界面的測試模擬效果中，汽車座椅圖片上放置8個圖象框控件，且定義其為Pole（0）—Pole（7）與8個電極～一對應。Pole（0）放在座墊上，利用它來感應座位上是否有人。Pole（1）—Pole（7）個放在靠背上，利用它來感應人體的形態(tài)。這里引入一個CV（CriticalValue）臨界值的概念，由于入體與傳感器電極越接近其值越小，認定CV為能感應到人體的最大值。當感應電極的值在O—cv范圍發(fā)生變化時，Pole（O）一Pole（7）顯示為綠色，電場感應的值在CV～255之間時Pole（0）—Pole（7）顯示紅色。

4 系統(tǒng)的創(chuàng)新點

本系統(tǒng)基于視覺與重力的聯(lián)動感應技術，在乘客人員及年齡上進行識別，在人體重力識別和人臉年齡識別方面有了一定的創(chuàng)新。

4.1 電場傳感器對汽車座位的監(jiān)控探測

本嵌入式開發(fā)系統(tǒng)是利用電場傳感器對汽車座位上人的信息進行探測。即在汽車的座椅上安放10個傳感器電極，通過測量感應電極周圍電場的變化感知座位.選用Freescale的8位微控制器對采集到的電極數(shù)據(jù)進行處理，該微控制器內(nèi)集成了A/D轉換模塊，SCI模塊等.用A/D轉換把電極的模擬量轉換為數(shù)字量。利用SCI模塊與微機進行通信，在微機上利用串口通信接收電極數(shù)據(jù)并根據(jù)電極數(shù)據(jù)進行模擬效果的測試分析判斷當前座位上人的位置和形態(tài)。從而判斷汽車作業(yè)上是否有人。

4.2 基于云端的年齡識別方式

本系統(tǒng)在有人進入攝像頭的監(jiān)測范圍內(nèi)，云端人臉識別系統(tǒng)就將對他的面部進行掃描并發(fā)送，然后通過內(nèi)置的GPRS通訊模塊把乘客的圖像發(fā)送到遠程的人臉識別數(shù)據(jù)庫（face++提供此功能），然后返回識別者的年齡，性別，人種等信息。然后等后臺處理好之后再發(fā)送回到本系統(tǒng)中。請注意，后臺處理時間并不長，但是它可以做到將被掃描者的年齡，性別等。然后在系統(tǒng)中提示那些人需要讓座的，在相應的椅子上作出指示和判斷。

4.3 參數(shù)化人體模型分析

對于汽車公司而言， 開發(fā)一個車型時使用的人體模型應該符合產(chǎn)品投放市場后駕駛員人群的統(tǒng)計特性。為此，要求人體模型的定義能夠方便地根據(jù)以往目標駕駛員群體統(tǒng)計特性進行預測。為方便人體尺寸的計算和使用，建立參數(shù)化人體模型是必要的，參見圖5 。已經(jīng)建立了包括中國、歐洲和SAE 在內(nèi)的參數(shù)化人體模型（各包括5th、50th和95th三種百分位） ；同時，用戶還可以根據(jù)情況自行定義所需的人體模型。采用參數(shù)化人體模型之后，系統(tǒng)可以應用于任何目標駕駛員群體，克服了SAE J1517 推薦的適意線的局限性。

5 結束語

在廣泛閱讀了國內(nèi)、外相關資料的基礎上，對本課題進行了需求分析和可行性研究，著重從實際情況出發(fā)，對公交車駕駛員座位監(jiān)測系統(tǒng)進行了設計與實現(xiàn)。本系統(tǒng)主要由電場成像設備和微控制器組成。利用汽車座位上的8個電極實時監(jiān)測座位上人身體的信息，由電場成像設備采集的電極數(shù)據(jù)通過微控制器進行A/D轉換后經(jīng)串口發(fā)送給微機，微機根據(jù)電極數(shù)據(jù)對人體形態(tài)進行模擬顯示。然后通過駕駛員座位上方前置的攝像頭，連接云端的人臉識別數(shù)據(jù)庫，來進行視覺識別，自動判斷乘客數(shù)量及乘客的年齡。

本文提出了一種利用電場傳感器對汽車座位上的人體位置進行監(jiān)測的方法。通過測量電極周圍電場的變化感知座位上人體的位置及形態(tài)。并為其它安全系統(tǒng)提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對汽車的進行報警或控制，通過對乘客的人臉識別，對接云端的人臉識別數(shù)據(jù)庫，自動判斷乘客的年齡。滿足了更好地為乘客的安全服務的理念。在實際應用中可以根據(jù)不同用戶的要求，進一步擴展系統(tǒng)的功能。

參考文獻：

[1] Judic J M，Cooper J A，Truchot P，Van Effenterre P，Duchamp R.More Objective Tools for the Integration of Postural Comfort in Automotive Seat Design.SAE Technical Paper，930113.

[2] 關積珍.智能化交通信息服務系統(tǒng)建設的探索與實踐[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2002（2）.

[3] 陸化普，李瑞敏，朱茵.智能交通系統(tǒng)概論[M].中國鐵道出版社，2004.

[4] 李令奇，段智敏.機械系統(tǒng)實用計算機控制技術[M].東北大學出版社，2003.

[5] 黃濤單.片機在汽車控制系統(tǒng)中的應用[J].電子世界，2001（5）.

[6] 張紅艷.汽車駕駛員座位監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].東北大學碩士論文，2005.endprint

7） 禁止Timer_Timer0事件；

8） 座位圖片框初始化，8個電極示意標志為紅色。

具體的流程如圖4所示：

3.2 接收端模塊

功能：接收串口數(shù)據(jù)

1） 當MC68HC908GR8給PC機發(fā)送數(shù)據(jù)時，觸發(fā)MSComm OnCommO事件，并檢測CommEvent屬性的值。當CommEvent的值為comEvReceive時，接收數(shù)據(jù)并作相應的處理。

2） 數(shù)組poleValue（cReceive）從cReceive—0開始接收數(shù)據(jù)，直到cReceive=7，接收的8個數(shù)據(jù)與MC68HC908GR8的傳送的8個電極數(shù)據(jù)一一對應；

3） 當cReceive=8時，cReceive=0，保證數(shù)組poleValue（cReceive）每次接收8個數(shù)據(jù)，接收緩沖區(qū)清空，這樣可保證數(shù)據(jù)的實時接收；

接收模塊流程圖如圖5所示。

3.3 pc端模塊

座位監(jiān)測系統(tǒng)測試通過后，可與PC機VB程序進行串口通信，完成對PC機程序的調試。在調試中，用斷點來跟蹤變量，能很快發(fā)現(xiàn)錯誤的起源，節(jié)約精力和時間，達到事半功倍的效果。因此，在PC機VB程序調試中采用斷點檢查變量的值和利用監(jiān)視窗口檢查8個電極的值。

主窗體的界面有測試模擬效果、測試數(shù)據(jù)、弱試設置、測試結果。如圖6所示。

本系統(tǒng)是根據(jù)采集的8個感應電極數(shù)據(jù)的變化。在主界面的測試模擬效果中，汽車座椅圖片上放置8個圖象框控件，且定義其為Pole（0）—Pole（7）與8個電極～一對應。Pole（0）放在座墊上，利用它來感應座位上是否有人。Pole（1）—Pole（7）個放在靠背上，利用它來感應人體的形態(tài)。這里引入一個CV（CriticalValue）臨界值的概念，由于入體與傳感器電極越接近其值越小，認定CV為能感應到人體的最大值。當感應電極的值在O—cv范圍發(fā)生變化時，Pole（O）一Pole（7）顯示為綠色，電場感應的值在CV～255之間時Pole（0）—Pole（7）顯示紅色。

4 系統(tǒng)的創(chuàng)新點

本系統(tǒng)基于視覺與重力的聯(lián)動感應技術，在乘客人員及年齡上進行識別，在人體重力識別和人臉年齡識別方面有了一定的創(chuàng)新。

4.1 電場傳感器對汽車座位的監(jiān)控探測

本嵌入式開發(fā)系統(tǒng)是利用電場傳感器對汽車座位上人的信息進行探測。即在汽車的座椅上安放10個傳感器電極，通過測量感應電極周圍電場的變化感知座位.選用Freescale的8位微控制器對采集到的電極數(shù)據(jù)進行處理，該微控制器內(nèi)集成了A/D轉換模塊，SCI模塊等.用A/D轉換把電極的模擬量轉換為數(shù)字量。利用SCI模塊與微機進行通信，在微機上利用串口通信接收電極數(shù)據(jù)并根據(jù)電極數(shù)據(jù)進行模擬效果的測試分析判斷當前座位上人的位置和形態(tài)。從而判斷汽車作業(yè)上是否有人。

4.2 基于云端的年齡識別方式

本系統(tǒng)在有人進入攝像頭的監(jiān)測范圍內(nèi)，云端人臉識別系統(tǒng)就將對他的面部進行掃描并發(fā)送，然后通過內(nèi)置的GPRS通訊模塊把乘客的圖像發(fā)送到遠程的人臉識別數(shù)據(jù)庫（face++提供此功能），然后返回識別者的年齡，性別，人種等信息。然后等后臺處理好之后再發(fā)送回到本系統(tǒng)中。請注意，后臺處理時間并不長，但是它可以做到將被掃描者的年齡，性別等。然后在系統(tǒng)中提示那些人需要讓座的，在相應的椅子上作出指示和判斷。

4.3 參數(shù)化人體模型分析

對于汽車公司而言， 開發(fā)一個車型時使用的人體模型應該符合產(chǎn)品投放市場后駕駛員人群的統(tǒng)計特性。為此，要求人體模型的定義能夠方便地根據(jù)以往目標駕駛員群體統(tǒng)計特性進行預測。為方便人體尺寸的計算和使用，建立參數(shù)化人體模型是必要的，參見圖5 。已經(jīng)建立了包括中國、歐洲和SAE 在內(nèi)的參數(shù)化人體模型（各包括5th、50th和95th三種百分位） ；同時，用戶還可以根據(jù)情況自行定義所需的人體模型。采用參數(shù)化人體模型之后，系統(tǒng)可以應用于任何目標駕駛員群體，克服了SAE J1517 推薦的適意線的局限性。

5 結束語

在廣泛閱讀了國內(nèi)、外相關資料的基礎上，對本課題進行了需求分析和可行性研究，著重從實際情況出發(fā)，對公交車駕駛員座位監(jiān)測系統(tǒng)進行了設計與實現(xiàn)。本系統(tǒng)主要由電場成像設備和微控制器組成。利用汽車座位上的8個電極實時監(jiān)測座位上人身體的信息，由電場成像設備采集的電極數(shù)據(jù)通過微控制器進行A/D轉換后經(jīng)串口發(fā)送給微機，微機根據(jù)電極數(shù)據(jù)對人體形態(tài)進行模擬顯示。然后通過駕駛員座位上方前置的攝像頭，連接云端的人臉識別數(shù)據(jù)庫，來進行視覺識別，自動判斷乘客數(shù)量及乘客的年齡。

本文提出了一種利用電場傳感器對汽車座位上的人體位置進行監(jiān)測的方法。通過測量電極周圍電場的變化感知座位上人體的位置及形態(tài)。并為其它安全系統(tǒng)提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對汽車的進行報警或控制，通過對乘客的人臉識別，對接云端的人臉識別數(shù)據(jù)庫，自動判斷乘客的年齡。滿足了更好地為乘客的安全服務的理念。在實際應用中可以根據(jù)不同用戶的要求，進一步擴展系統(tǒng)的功能。

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