基于FPGA实时图像处理的驾驶疲劳检测系统的研究与设计

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随着我国现代化建设进程的推进和经济发展速度的提高,人民生活水平有了很大的改善,汽车保有量不断增长,但同时也引发了不断攀升的交通事故肇事数。综合形形色色的交通事故,很大一部分都是由于驾驶人员在驾驶活动中缺乏必要的素养和责任感,违章驾驶而造成的,其中常见的现象包括超速行驶、超载行驶、违章超车、酒后驾车、无证驾驶、疲劳驾驶等。而由疲劳驾驶所引发的交通事故在总事故数中占有很大比例,同时也是造成重大恶性事故的重要原因,其危害性不容忽视。本课题正是基于这样的考虑,开发一种能够安装在行驶的车辆上,实时对驾驶员疲劳状态进行监视,并在必要情况下向驾驶人员发出警告信息的装置,以达到避免发生交通事故的目的。  在综合考察和研究分析了国内外驾驶疲劳检测方法的基础上,本文设计了一套自视频采集到驾驶疲劳检测的整体解决方案,包括光源,成像装置,视频信号转换、采集、显示系统,驾驶疲劳检测方法的图像处理流程及系统等。课题中搭建完成了光源及视频采集装置,选用850nm辅助红外光源提高人眼瞳孔反射亮度,通过引入光学滤波片促使CCD传感器选择接收850nm波长,得到对环境光源不敏感的红外图像;为实现高速实时图像处理,引入了先进的基于FPGA的数字逻辑设计技术,以FPGA为核心平台完整实现了视频采集、存储和实时显示;课题中采用非接触式的PERCLOS驾驶疲劳检测方法进行实时疲劳检测,设计了基于该方法的图像处理算法流程,通过FPGA逻辑设计完成了其中部分图像处理算法的硬件设计和实现。  本课题中设计的驾驶疲劳检测系统以数字图像处理技术为基础,以FPGA为基础平台进行实现。实验表明,系统运行稳定,通用性好,易于扩展升级,对震动具有一定的适应能力,适合车载使用。本设计为基于FPGA的同类设计和相关领域的其它设计提供了重要参考。
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