基于FPGA的多特征融合司机疲劳状态检测系统设计.pdf

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1、86传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第5期基于FPGA的多特征融合司机疲劳状态检测系统设计曲仕茹，彭纪昌(西北工业大学自动化学院。陕西西安710072)摘要：驾驶员的疲劳驾驶是造成交通事故的重要因素，为了实时有效地检测驾驶员的驾驶状态，设计了一种融合多种疲劳特征进行疲劳状态判定的检测算法，并构建了车载的基于现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式检测平台。该多检测算法融合了眼睛和嘴巴的疲劳特征，当某一特征的检测受到影响时可以使用另外的特征进行疲劳状态的判定，较传统的单一特征疲劳检测算法拥有更高的

2、检测效率。实验结果表明：系统的算法简单、可靠、实时性强。关键词：疲劳状态检测；现场可编程门阵列；人眼定位；人脸检测中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)05--0086--03Designofmulti—featurefusiondriverfatiguestatedetectionsystembasedonFPGAQUShi—ru，PENGji-chang(CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Dr

3、ivingfatigueiSoneofthemostimportantfactorsintrafficaccident，inordertorea1．timeandefectivelydetectdrivingfatigue，analgorithmfusingmultiplefatiguecharacteristicsisproposedforfatiguestatejudgementisdesigned，andbuildavehicleFPGA-basedembeddedtestplatform．Themultipledetectionalgorithmfuses，

4、fatiguefeaturesofeyesandmouth，whenafeaturedetectionisafected，otherfeaturesCanbeusedforjudgmentoffatiguestate．Comparedwithtraditionalsinglefeaturefatiguedetectionalgorithm，ithashigherdetectioneficiency．Experimentalresultshowthatthesystemalgorithmissimple，reliabilityandreal-time．Keywords

5、：fatiguestatedetection；FPGA；eyelocation；facedetection0引言将这些方法系统地组合使用就能得到准确的结果，多个视随着我国经济建设的蓬勃发展，城市的人口和机动车觉特征的融合已经成为疲劳驾驶检测的一种发展趋势。保有量也在急剧增长，交通流量日益加大，交通拥挤堵塞现本文设计了一种融合眼睛和嘴巴2个疲劳特征的检测象日益趋于严重，交通事故时有发生，交通安全问题更是严方法，最终通过实验得出该检测算法较单一疲劳特征的检重威胁着人们的生命财产安全。驾驶员的疲劳驾驶已经成测算法有更高的检测率和更好的检测效果。为造成交通死亡事故的重要原因

6、，因此，开发出一种驾驶员1系统的硬件实现疲劳检测和警示系统来避免由于驾驶员因疲劳而导致的交系统总体流程可以描述为：首先，通过摄像头动态获取通事故很有必要⋯。驾驶员的图像，将驾驶员图像数据传送到系统的存储器中；目前，利用驾驶员视觉信息进行疲劳检测方法主要有然后，通过人脸检测算法定位出其中的人脸图像，经过运算以下几种：1)头部位置监测方法；2)眼部状态监测方法；3)处理得到人眼图像并判断其状态；最后，通过疲劳检测算法瞳孔特征监测方法；4)视线跟踪监测方法；5)嘴巴状态监判定驾驶员是否疲劳。为了实现这些功能，系统除了基测方法j。上述这些方法通常关注于单一的视觉特征，虽本的

7、接口单元，还需要一些必要的储存空间扩展和辅助的然能较成功地运用计算机视觉技术提取驾驶员的视觉特征资源。概况地说，系统主要包括图像传感器、液晶显示屏、信息，但其准确性、实用性不高。例如：当驾驶员带着墨镜外扩存储器以及带有嵌入式处理器的现场可编程门阵列时，使用单一的眼睛特征便很难得到正确的结果。如果能(FPGA)系统版。FPGA芯片集成相应的NiosII软核处理收稿日期：2013-03-04基金项目：西北工业大学研究生创业种子基金资助项目(Z2012113)第5期曲仕茹，等：基于FPGA的多特征融合司机疲劳状态检测系统设计87器，将部分图像处理算法在FPGA内部以硬