基于视觉的汽车驾驶员疲劳检测装置

论文摘要

长期以来,疲劳驾驶一直是车祸的主要原因之一。驾驶疲劳影响驾驶员的警觉和安全驾驶能力,且有研究显示:在疲劳的状态下驾驶的事故发生率将不成比例的上升。驾驶疲劳问题已经引起世人的关注,西方发达国家投入巨大的人力、物力广泛开展驾驶疲劳检测的研究工作,而我国驾驶疲劳检测方法仍很落后,研究驾驶疲劳检测的意义是显而易见的。结合现代光学、电子学、医学等学科的诸多方面进行驾驶员疲劳检测方法的研究和开发疲劳检测装置具有重要的工程意义和学术意义。目前驾驶员疲劳检测还处于研究实验阶段,主要的疲劳检测方法多数是基于PC机的,也有一部分是基于DSP的,该种检测装置一般采用TMS320C6000系列的DSP芯片为核心处理器,使得成本过高。因此,开发一种即能实现驾驶员疲劳检测又价格便宜的疲劳检测装置就显得十分必要。鉴于上述两种方案的优缺点,本装置选用模拟图像传感器采集驾驶员图像,通过Philips公司的视频解码器SAA7113H把该模拟图像数字化,采用TI公司成本较低的数字信号处理器TMS320VC5509A对驾驶员图像进行处理,检测驾驶员是否疲劳,如发现驾驶员处于疲劳状态即通过报警器报警。系统采用PERCLOS法检测疲劳以及图像处理技术完成对驾驶员的疲劳检测。基于视觉的驾驶员疲劳检测装置的研究主要分为三个部分:驾驶员的模拟图像采集及其数字化、该数字图像的存储及处理实现疲劳检测。本文主要完成了基于视觉的驾驶员疲劳检测装置的硬件设计,电路板的制作和调试等。本文首先介绍了该装置的整体设计思想,然后分章节具体介绍了各个部分设计的技术细节和在系统中要实现的功能。最后为了完善本系统,提出了一些改进意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出与意义
• 1.2 国内外的研究现状及发展方向
• 1.3 目前存在的问题
• 1.4 课题的研究预想和设计目标
• 1.5 课题的主要工作
• 第二章 装置的原理及其整体结构
• 2.1 驾驶疲劳的概念及表现
• 2.2 疲劳检测方法: PERCLOS
• 2.2.1 PERCLOS与驾驶疲劳的关系
• 2.2.2 PERCLOS的测量原理
• 2.3 系统的组成和基本工作原理
• 2.3.1 装置的各部分组成及其功能
• 2.3.2 装置的整体工作流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 图像采集模块设计
• 3.1 光照条件的选择
• 3.2 图像采集模块的电路设计
• 3.2.1 图像传感器选择
• 3.2.2 A/D的选择
• 3.2.3 专业视频处理器的介绍及其电路构成
• 3.3 图像采集模块的软件设计
• 3.3.1 视频处理芯片SAA7113H的初始化
• 3.3.2 IIC总线
• 3.3.3 IIC初始化SAA7113H软件
• 3.4 本章小结
• 第四章 图像处理模块设计
• 4.1 微处理器的选择
• 4.1.1 外部存储器接口（EMIF）
• 4.1.2 直接存储器访问（DMA）控制器
• 4.1.3 内部集成电路模块（IIC）
• 4.2 DSP外围电路设计
• 4.2.1 电源电路
• 4.2.2 时钟电路
• 4.2.3 复位电路
• 4.2.4 仿真器（JATG）接口电路
• 4.3 存储空间设计
• 4.3.1 存储器的选择
• 4.3.2 DSP与程序存储器的接口
• 4.3.3 DSP与程序存储器的软件流程
• 4.4 图像的采集存储
• 4.4.1 存储图像的要求
• 4.4.2 利用CPLD和FIFO存储图像法
• 4.4.3 直接存储图像法
• 4.4.4 利用DMA存储图像法
• 4.4.5 需存储的图像大小研究
• 4.5 本章小节
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统的主程序框图及流程说明
• 5.2 程序的软件开发工具
• 5.2.1 CCS的介绍
• 5.2.2 DSP/BIOS组件及其中插件CSL
• 5.3 驾驶员疲劳检测算法的软件流程及其说明
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统PCB板制作与调试
• 6.1 微控制器DSP的硬件设计
• 6.2 系统PCB的制作
• 6.3 硬件调试
• 6.4 软件调试
• 6.5 调试中遇到的问题
• 6.6 本章小节
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录 电路图
• 在学研究成果
• 致谢