【最终版】防疲劳驾驶的图像处理预警系统（方案书）.pdfVIP

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2010年“丁颖杯”课外学术科技作品竞赛

方案书

作品名称：防疲劳驾驶的图像处理报警系统

学院名称：工程学院

申报者姓名

（集体名称）：蓝江林、薛昆南、严沛权、汤永亨、程英杰、

邱德鸿

类别：

□自然科学类学术论文

□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文

科技发明制作A类

□科技发明制作B类

防疲劳驾驶的图像处理预警系统

摘要

随着社会经济的发展，机动车辆与日俱增，由驾驶疲劳引起的交通问题越来越受到人们的关注。

因此，为减少疲劳驾驶而引起的交通事故和保障人们的人身安全，研究有效的方法来实时检测驾驶

员的疲劳状态是非常必要和具有重要意义的。

尽管目前已有一些简单的防疲劳驾驶的检测方法，但是具有非接触式的、实时性的、高灵敏度

和可靠性防疲劳驾驶的监测方法至今在国内尚未得到很好的解决。

本文主要研究了疲劳驾驶的预警问题。本文针对疲劳驾驶检测技术的难点，提出防疲劳驾驶图

像处理预警系统的合理性能指标（友好性、实时性、可靠性、鲁棒性）；根据系统的性能指标确定疲

劳驾驶检测方法、图像处理器和图像处理算法的最优方案，此方案是基于DSP的具有非接触性、实

时性等特点防疲劳驾驶数字图像预警系统；最后，介绍系统的实现原理与功能。

本设计是通过在视频中使用Kalman法对人脸进行自动跟踪，找出眼部图像，然后利用DSP进行

一系列图像处理，最后得到眼睛的二值化图像，从而判断出眼睛开合状态或眨眼频率。根据采集的

数据，结合PERCLOS法来判断驾驶员是否出现疲倦，并在出现疲倦特征的时候做出警告。如果在多

次警告后驾驶员的精神状态依然没有改善的情况下，系统会自动降低车速，并通过汽车后窗上的电

子屏以文字“疲劳驾驶，正在减速，请您留意”提示，以保证行车安全。同时，系统还会持续地发

出警告，直到驾驶员重新复位系统。而且，该系统还具有行车记录功能，每秒钟都会把当前行车的

部分数据，如当前时间、车速、驾驶员眨眼次数、精神状况等记录下来。

本文的亮点在于：所设计的系统具有非接触性，实时性等特点，而且具有行车记录功能，且汽

车后窗上用电子屏显示提醒后面的司机，共同注意疲劳驾驶，很人性化。

关键词：疲劳驾驶人脸自动跟踪疲劳判断DSP预警系统

目录

1前言1

1.1背景及意义1

1.2疲劳驾驶检测技术的研究难点2

1.3本作品较为突出的难题2

2功能与指标2

2.1功能介绍2

2.2指标介绍3

2.2.1性能指标3

2.3.2指标介绍3

3方案论证及其选择3

3.1防疲劳驾驶检测方法的方案论证3

3.2图像处理器方案论证4

3.3图像处理算法方案论证5

4防疲劳驾驶的数字图像预警系统的设计5

4.1系统基本框架5

4.2硬件结构6

4.3软件结构7

5人脸检测8

5.1肤色建模8

5.2肤色模型的选择与建立8

5.3肤色相似度分割11

5.4阈值的选取及二值化11

5.5肤色区域的验证12

6基于卡尔曼（Kalman）滤波的人脸区域跟踪13

7人眼定位14

7.1人眼粗略定位14

7.2人眼精确定位15

8驾驶疲劳判定15

8.1PERCLOS的测量原理15

8.1.1PERCLOS测量模型15

8.1.3PERCLOS方法的三种标准16

8.1PERCLOS与眨眼频率相结合的疲劳分析16

9单片机控制部分16

9.1电路原理图17

9.2实现功能及工作流程19

10总结与展望19

11参考文献21

12附录22

1前言

疲劳驾驶是