疲勞駕駛是造成交通事故的主要原因之一，根據公安部交通管理局發布的2009年全國道路交通事故情況顯示，2009年，全國共發生道路交通事故238 351起，造成67 759人死亡、275 125人受傷，直接財產損失9.1億元，其中疲勞駕駛造成的事故占一定比重。減少疲勞駕駛可以降低公共財產和個人人身財產損失，因此研究防疲勞駕駛系統具有重要的意義。
　　國內外有許多研究防疲勞駕駛監測系統，就目前來看，防疲勞監測系統并沒有實現市場化原因有兩點：一是各種方法都有一定的缺陷，比如用膚色變換提取人臉定位人眼的方法和灰度圖像積分投影的方法因受光照影響，定位不準確；二是運行時間慢，達不到實時監測。針對此兩點不足設計了本系統。
　　本系統用軸上和軸外的不同波長的近紅外光采集圖像，根據亮瞳效應分別能得到亮瞳孔圖像和暗瞳孔圖像，差分后快速定位人眼，用模板檢測提取人眼邊界，判斷疲勞狀態。系統的創新點是人眼定位方法簡單準確，疲勞判斷標準全面快速。
　　1 疲勞狀態檢測原理
　　1.1 人眼睜開程度檢測原理
　　人的眼睛是一個精巧的光學成像系統，可以簡單地把人眼抽象成一個光學模型，晶狀體等效為一個凸透鏡，視網膜看做一個光屏。進入人眼的光線是通過晶狀體后成像于視網膜上，并且光線能被視網膜反射出去。根據人眼的特性，設計出有效的光源使采集到的圖像出現亮瞳孔和暗瞳孔。
　　亮瞳效應（bright eye effect）［1］是美國著名的學者Hutchinson在眼睛運動檢測專利中提出的，當靠近攝像頭光軸的紅外光源照射到人臉時，視網膜反射光會使瞳孔顯得很亮就是所謂的亮瞳效應，當然眼角膜也會反射光，會在眼球上出現比較小的亮點（glint）［2］，如圖1所示。經過試驗發現，出現亮瞳孔的亮度主要跟三個因素有關：離攝像頭光軸的距離、光源的波長、光照強度。距離攝像頭光軸的距離越近，反射光就越多進入攝像頭，瞳孔就會顯得越亮。人眼瞳孔對近紅外光有較高的透射率，而人眼視網膜對不同的波長的光具有不同的反射量，對850 nm的紅外光能把90%的入射光反射回去，對950 nm的紅外光能把40%的入射光反射回去［3］。因此靠近攝像頭軸上的光源選擇850 nm的紅外光較好，容易產生亮瞳孔，軸外的光源選擇950 nm的紅外光較好，會出現暗瞳孔。由于外界可見光會影響到亮瞳效應，因此在攝像頭上會加上近紅外濾光片，考慮到成本和使用效果用830 nm的高通濾光片就可以了。結合光源的光照強度和攝像頭的視角，本系統的使用范圍在40 cm~1 m之間，經過測試可以滿足在汽車中的使用。
　　
　　1.2 人眼疲勞狀況監測原理