李栋基于FPGA的驾驶员疲劳检测系统的设计与实现

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1、大连理工大学硕士学位论文基于FPGA的驾驶员疲劳检测系统的设计与实现姓名：李栋申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：马洪连20091201大连理工人学硕士学位论文摘要机动车辆作为社会发展、人类文明和科学技术进步的产物，为人类文明的进步和社会经济的发展做出了巨大贡献。然而，随着机动车辆的增加和交通运输业的发展，交通事故的发生也日渐频繁，给人们的生产生活带来了十分严重的影响。无论是国内还是国外的交通事故统计中，疲劳驾驶造成的生命财产损失的数字都是触目惊心的。因此，如何能够有效地检测并预防驾驶员疲劳驾驶，对于减少

2、交通事故的发生有着非常重要的意义。本课题的主要目标是开发一套基于FPGA的自然光下的驾驶员疲劳检测系统。本文分析对比了当前国内外较为流行的各种检测方法，并研究了这些方法的关键和难点，提出了基于机器视觉的、无接触、无生理负荷的驾驶员疲劳检测方法，建立了基于FPGA的实时驾驶员疲劳检测系统，实时采集、处理并显示图像，首先通过肤色建模来定位人脸，然后通过几何特征、灰度水平积分投影、区域生长定位人眼区域，最后通过眼睛状态结合PERCLOS疲劳评测标准及眨眼频率判断驾驶员是否疲劳。系统采用Xilinx的Virtex．IIPro

3、FPGA，该芯片内部集成IBMPowerPC405硬核处理器。课题采用软硬件协同设计理念，针对图像处理计算量大的特点，进行合理的软硬件划分，将FPGA灵活的硬件设计和实现与处理器的强大软件功能有机结合，通过硬件对视频图像进行部分处理，大大减轻了嵌入式处理器的负担，将不易于硬件实现的算法处理部分交给PowerPC处理，提高系统检测的实时性。关键词：FPGA；疲劳检测；机器视觉；软硬件协同设计大连理工大学硕士学位论文DesignandImplementationofDrivers’FatigueDetectionSyst

4、emBasedonFPGAAbstractMotorvehiclewhichastheproductoftheprogressofhumancivilizationandsocietyhasmadegreatcontributionstotheeconomicdevelopment．However，withtheincreaseofmotorvehiclesandtransportationdevelopment，trafficaccidentsoccursmorefrequently，whichbringpeopl

5、e’Sproductionandlifeseriousimpact．Bothdomesticandforeign，inthetrafficaccidentstatisticsduetodrivingfatiguelossesoflireandpropertyoftheNumbersareastounding．Therefore，howtoeffectivelymonitorandpreventdrivingfatigue，toreducetrafficaccidentshastheextremelyvitalsign

6、ificance．ThemainobjectiveofthissubjectiStodevelopasetofFPGA-basednaturallight，driverfatiguedetectionsystem．ComparingthecurrentdomesticandinternationalpopulaTdetectionmethods’keytechnologyandresearchresult，theproposeddriverfatiguedetectingmethodisbasedOilcompute

7、rvision，non-contact，non-physiologicalload．UsingFPGAlogicresourcedesignimagedataacquisitionmodule，vgadisplaymoduleandimageprocessingmodule．Firstly，useface．colormodeltodetectandlocatefaceregion，secondly，aimingattheeyeslocation，thepaperbringthemothedofgeometricfea

8、tures，integralprojection，regiongrowthtolocatetheeyes．finallythroughtheeyesofthestateoffatiguewithPERCLOSmetricsandfrequencyofwinktodeterminewhetherthedriverfatigue．Inthispap