基于FPGA的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展，汽車保有量呈持續(xù)增長趨勢，隨之而來的道路交通事故給全球帶來了巨大的經(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事前及時預(yù)警的方式有效地避免?；跈C(jī)器視覺和PERCLOS(Percentage of Eyelid Closure Time，單位時間內(nèi)眼睛閉合時間所占的百分比)眼動特征的疲勞駕駛檢測具有非侵入性和相關(guān)性好的優(yōu)點，已成為檢測疲勞駕駛最有效

2、的技術(shù)手段之一。鑒于軟件處理在速度上的劣勢，基于FPGA(Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)的硬件處理系統(tǒng)以其高集成度、強并行處理能力和豐富的硬件資源為疲勞駕駛在線實時檢測提供了良好的實現(xiàn)方案。因此，本課題利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，通過對駕駛員眼睛睜閉狀態(tài)的實時監(jiān)測來實現(xiàn)疲勞判斷，以 FPGA集成設(shè)計相應(yīng)的控制與處理模塊，開發(fā)出疲勞駕駛實時在線檢測系統(tǒng)并進(jìn)行實驗驗證。
　　本研究主要內(nèi)容包括

3、：①從疲勞駕駛檢測意義出發(fā)，介紹了國內(nèi)外現(xiàn)有的疲勞駕駛檢測技術(shù)和檢測儀器；分析了近紅外人眼識別在疲勞駕駛檢測中的優(yōu)勢，并結(jié)合信號處理硬件化設(shè)計的發(fā)展趨勢，提出基于近紅外人眼識別的疲勞駕駛檢測與 FPGA硬件相結(jié)合的思路。②圍繞疲勞駕駛檢測系統(tǒng)整體構(gòu)架展開研究，首先設(shè)計了近紅外視頻采集裝置。該裝置通過在攝像頭前配置850 nm的主動LED光源和窄帶濾光片來獲取清晰穩(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、全時段的工作特點。

4、同時采用高級硬件語言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，實現(xiàn)了I2C配置、視頻采集、存儲以及顯示功能。③對疲勞駕駛檢測關(guān)鍵技術(shù)即近紅外人眼識別算法進(jìn)行了研究。針對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，首先采用gamma校正提高對比度；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，設(shè)計流水線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)