基于FPGA的疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)保有量呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，隨之而來(lái)的道路交通事故給全球帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。疲勞駕駛被證明是造成交通事故的重要誘因。研究表明，絕大多數(shù)因疲勞駕駛導(dǎo)致的交通事故可以通過(guò)事前及時(shí)預(yù)警的方式有效地避免。基于機(jī)器視覺(jué)和PERCLOS(Percentage of Eyelid Closure Time，單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占的百分比)眼動(dòng)特征的疲勞駕駛檢測(cè)具有非侵入性和相關(guān)性好的優(yōu)點(diǎn)，已成為檢測(cè)疲勞駕駛最有效

2、的技術(shù)手段之一。鑒于軟件處理在速度上的劣勢(shì)，基于FPGA(Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的硬件處理系統(tǒng)以其高集成度、強(qiáng)并行處理能力和豐富的硬件資源為疲勞駕駛在線實(shí)時(shí)檢測(cè)提供了良好的實(shí)現(xiàn)方案。因此，本課題利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，通過(guò)對(duì)駕駛員眼睛睜閉狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)疲勞判斷，以 FPGA集成設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制與處理模塊，開(kāi)發(fā)出疲勞駕駛實(shí)時(shí)在線檢測(cè)系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本研究主要內(nèi)容包括

3、：①?gòu)钠隈{駛檢測(cè)意義出發(fā)，介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的疲勞駕駛檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)儀器；分析了近紅外人眼識(shí)別在疲勞駕駛檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合信號(hào)處理硬件化設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，提出基于近紅外人眼識(shí)別的疲勞駕駛檢測(cè)與 FPGA硬件相結(jié)合的思路。②圍繞疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)整體構(gòu)架展開(kāi)研究，首先設(shè)計(jì)了近紅外視頻采集裝置。該裝置通過(guò)在攝像頭前配置850 nm的主動(dòng)LED光源和窄帶濾光片來(lái)獲取清晰穩(wěn)定的近紅外人眼圖像，其良好的環(huán)境適應(yīng)性使系統(tǒng)具有全天候、全時(shí)段的工作特點(diǎn)。

4、同時(shí)采用高級(jí)硬件語(yǔ)言VHDL和編譯工具ISE，在Xilinx的FPGA器件上進(jìn)行了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了I2C配置、視頻采集、存儲(chǔ)以及顯示功能。③對(duì)疲勞駕駛檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)即近紅外人眼識(shí)別算法進(jìn)行了研究。針對(duì)近紅外圖像中人眼目標(biāo)成像面積較小、缺乏紋理信息等特點(diǎn)，首先采用gamma校正提高對(duì)比度；然后基于top-hat變換進(jìn)行人眼區(qū)域定位；并利用SPCNN模型達(dá)到準(zhǔn)確、完整、有效的人眼分割效果。最后，基于 FPGA平臺(tái)，設(shè)計(jì)流水線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)