基于FPGA的疲劳驾驶检测系统设计

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要世界卫生组织2007年的《世界预防道路交通伤害报告》指出，因疲劳驾驶而导致事故发生的概率高居第三位，所以研究疲劳驾驶检测系统有重要的现实意义。传统的疲劳驾驶检测系统检测方法复杂、难以满足实时性要求，为此设计一款高实时性的疲劳检测系统势在必行。本文设计了一款基于FPGA的疲劳驾驶检测系统。该系统基于红外光源原理，通过图像传感器采集眼部的动态图像，利用差分、灰度投影和复杂度运算等实时图像处理技术来检测、分析眼睛的状态，计算出眨眼频率来判断驾驶员是否疲劳并进行实时报警。主要工作包括：在ProtelDXP2004下

2、设计了系统的硬件电路：图像采集电路、负责系统控制的主控板以及辅助电路。在QllamlsII环境下，采用模块化设计思想，借助Verilog语言及调用FPGA内部IP核完成了系统逻辑设计，包括：12C配置模块、有效数据提取模块、灰度分量提取模块、帧缓存模块、图像算法处理模块、报警模块及显示模块，并借助Modelsim以及Si印al切pII工具分别完成了功能仿真和内部信号的在线仿--一真。本系统集图像采集、存储、算法处理、报警于一体。利用FPGA并行处理数据的特点使系统检测速度达到了视频源25帧／秒的速度，满足了实时性要求。该系统检测准确率

3、较高、体积小、功耗小、成本低，市场前景广阔。关键词：疲劳驾驶；FPGA；红外光源；眨眼频率大连理工大学硕士学位论文DesignofFatigueDriVingDetectingSystemBasedonFPGAAbstractFatiguedriVingrankstlletllirdiIltllehazardfactorsinnuencingtheaccidentocc眦encelistedinthe2007”WorldPreVentionRoadtramcAccidentr印ortin∥舶mt11eWH0，s0，ithaSgreat

4、practicalsi鲥ficaIlcetostudythefatigue“VingdetectingsyStem．111etradition2Llsystemcan’tmeetthedemalldof蒯一timebecauSeoft王1ecomplexalgodtllIn，so，itisimperativetodesi印asystemwithhi曲real-time．T11ep印erpresentsafatigue嘶VingdetectingsystembaLsedonFPGA．nlesystemin仃oducesin矗aredso

5、urceprinciple，capturesocularregion’sdynamicimagethroughimagesensor，ex锄inesand锄lyzeseye’sconditionbymeansofreal一timeimageryprocessingteclulology、Ⅳhichincludesimagedif．ference，铲ayprojectiona11dcomplexi够operation，calculatesblinksthef．requencytodecidewhetherthedriVeriswea巧o

6、rnot锄dcarryontllereal—timew锄ing．Themainworkincludes：firStly，wedesignthesystem’shardwarecircuitu11derProtelDXP2004计lichincludingimagegath耐ngc沁uit，mastercon们lboardⅥ粗chisreSponsibleforthesystemcontrolaIldauXilia巧circuit．Secondly，weadoptthemodulationdesignconceptandcomplete

7、thesystemlogicdesignbyusingVeriloglanguageandintemalIPcores．Thelogicdesignincludes：12Ccon丘gurationmodule，validda：taextractionmodule，伊aycomponentextractionmodule，f．瑚lebu仃ermodule，imagealgoritllIllprocessingmodule，w删ngmoduleaIlddisplaymodule．Atlast，wecompletethefhnctionsi

8、mulationandthememalsi印aloIllinesiIIlulationsep锄telybymeaIlsofModelsimalldSigna】t印II．Thesystemisintegratedwitll