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1 摘 要

本文介紹了一款基于 Python 和 OpenCV 技術構建的疲勞檢測系統（2.0 全新升級，附源碼）。大家都知道，長時間工作或體力勞動容易讓人精神疲勞，而精神疲勞不僅會影響注意力和判斷力，還可能引發交通、醫療等各種事故。尤其是駕駛員疲勞駕駛，更是道路安全的一大隱患。為了預防這些問題，我國規定駕駛員連續駕駛 4 小時后必須休息。但傳統的疲勞檢測設備成本高、便攜性差，因此開發一個高效、便捷的系統就顯得非常有必要了。

本系統采用眼動信號和人臉識別技術，利用 OpenCV 庫檢測測試者的眼睛閉合狀況，通過面部表情和眨眼頻率來判斷疲勞程度。系統利用 Python 編程和 MySQL 數據庫，實現了圖像識別、圖片分析及照片管理等功能模塊，大大提升了疲勞檢測的便利性和實用性，同時也為提高人身財產安全提供了有力保障。

關鍵詞：OpenCV；Python 語言；人臉識別；疲勞檢測

2 介紹

精神疲勞對工作和生活的影響很大。以長途運輸駕駛員為例，在漫長的直線道路上行駛時，隨著時間推移，駕駛員對方向盤、剎車和油門的操作會逐漸減少，再加上體溫、飲食狀況等因素，很容易引起犯困，進而增加交通事故風險。流水線工人也是如此，重復的操作和環境因素可能使他們工作效率下降，甚至出現意外傷害。

所以，為了盡量避免這些意外，除了合理安排工作，針對特殊崗位和行業進行疲勞檢測就顯得十分必要。目前國內要求駕駛員連續駕駛 4 小時后必須休息，而各國也陸續研發出各種疲勞預警設備。雖然傳統檢測方式在便捷性和準確性上都有不足，但隨著計算機和微電子技術的發展，基于面部信息和頭部姿態識別的系統正逐步普及，通過網頁和手機應用實現在線評估精神疲勞狀態也變得越來越現實。

3 OpenCV 圖像識別

OpenCV 是一個在計算機視覺和機器學習領域非常有名的軟件庫，它支持多平臺運行，并提供多種編程語言接口，能實現各種圖像處理和視覺算法。本文的疲勞檢測系統主要使用 Python 編寫，同時調用 OpenCV 豐富的視覺處理算法。系統在圖像預處理階段會調用 cvSmooth 進行平滑處理，還會利用 cvEqualizeHist 進行直方圖均衡化，從而準確提取人臉特征，檢測被測者的打哈欠、點頭和閉眼情況，對疲勞狀態給出預警。下面這張圖展示了 OpenCV 圖像預處理的基本流程：

圖2.1 OpenCV 圖像預處理過程

4 數據庫概念結構

這套疲勞檢測系統的數據設計主要依托 E-R 圖來展示概念結構，并以數據表形式呈現具體信息。系統主要存儲檢測照片以及用戶信息，結合用戶需求，將檢測結果整合為照片信息。下面這張圖就是系統中照片信息的 E-R 模型展示：

圖4.1 照片信息 E-R 圖例

第五章 系統實現

5.1 系統登錄頁面

系統采用網頁平臺進行操作，登錄時用戶需輸入用戶名、密碼和驗證碼。這種方式確保了只有經過身份驗證的用戶才能進入系統。下圖展示了系統登錄頁面的效果：

圖5.1 系統登錄頁面

5.2 系統首頁界面

登錄后，系統首頁會顯示總體統計數據，如系統總用戶數、照片總數以及當前的日期信息。同時，首頁還以圖表形式展示了用戶24小時內的行為數據。左側導航欄包括圖片識別、照片分析、照片管理和用戶管理等模塊。首頁界面如下所示：

圖5.2 系統首頁界面

5.3 圖片識別界面

圖片識別功能主要通過攝像頭捕捉人臉信息，用戶可以選擇實時拍照或上傳圖片。系統利用人臉識別技術來捕捉面部表情和狀態，進而判斷用戶是否處于疲勞狀態。下圖展示了圖片識別界面的效果：

圖5.3 圖片識別界面

5.4 照片分析界面

系統會對用戶拍攝或上傳的圖像進行進一步分析，統計出眼睛狀態、睜眼比例、打哈欠次數等數據。通過柱狀圖和餅狀圖等圖形展示數據結果，幫助用戶直觀判斷疲勞程度。下圖展示了照片分析界面：

圖5.4 照片分析界面

5.5 照片管理界面

照片管理模塊記錄了所有上傳的檢測圖片以及反饋結果。用戶可以通過列表查看每張照片的檢測詳情，比如眼睛狀態、是否有哈欠、是否處于疲勞狀態，同時也可以刪除異常圖片。下圖為照片管理界面的實際效果：

圖5.5 照片管理界面

5.6 用戶管理界面

用戶管理模塊讓用戶可以修改個人信息、密碼，并新增用戶。只需輸入姓名、密碼和手機號，就能完成添加操作，方便系統內部信息維護。下圖展示了用戶管理界面：

圖5.6 用戶管理界面

6 總 結

這套疲勞檢測系統的設計主要借鑒了國內外的相關研究成果，并結合當前需求，利用人臉識別技術對眨眼次數及打哈欠情況進行監測，判斷疲勞程度。系統使用 Python 編程和 OpenCV 圖像處理技術，在網頁平臺上實現在線疲勞監測，并通過 MySQL 數據庫存儲和管理檢測數據。該系統不僅能幫助檢測機構實現線上監測，提高工作效率，還能保障高危行業用戶的安全，降低意外事故發生率。當然，這套系統在檢測速度和穩定性上還有優化空間，未來會在這些方面不斷提升。

7 源碼獲取

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