驾驶员疲劳检测技术的算法设计与硬件实现

为了减少由疲劳驾驶而引起的交通事故,提出了一种基于非接触式的驾驶员疲劳驾驶检测方法.利用摄像头对驾驶员的面部图像进行采集,经过图像前处理,采用在线识别的方法对驾驶员的面部特征进行识别,获取其疲劳状态;硬件采用DSP系列的TMS320DM642作为核心处理器,在判定驾驶员疲劳之后发出报警.实验结果表明,使用脉冲耦合神经网络方法对图像进行增强与在线识别,可以有效地确定人脸与人眼区域,主控芯片TMS320DM642的运算处理能力满足系统的要求,摄像头焦距为8 mm时,系统有效检测距离为30～150 cm.脉冲耦合神经网络方法对于驾驶员疲劳状态检测可靠性较高,合理地选择硬件平台以及系统的安装位置对检测效果有重要的影响.     

一种疲劳驾驶检测方法

使用YOLOv3-tiny卷积神经网络进行驾驶环境识别,利用dlib人脸检测算法进行检测,实现人脸特征点的精确提取.采用眼特征向量(EFV)和口特征向量(M FV)作为驾驶员眼状态和口态的评价参数.通过离线训练构建驾驶员身份信息库模型,使用相应算法进行判定,完成疲劳驾驶检测.     

一种基于眼部状态的疲劳驾驶检测方法

针对传统的疲劳驾驶检测准确率低和实时性差的问题,提出了一种基于眼部状态的疲劳驾驶检测方法.利用CCD相机实时获取驾驶员的脸部图像,采用直方图均衡化增强图像的对比度;通过改进的cascade(Hear分类器)的人脸检测算法检测出脸部区域;利用OTSU阈值分割和形态学运算提取人眼区域,根据人眼的宽高比判定眼睛的闭合程度;依据PERCLOS-P80原理和眨眼频率判断驾驶员的疲劳状态.实验结果表明:改进的人脸检测算法对每帧图像的检测时间约为45ms,在人脸检测速度上提高了2.3倍,为整个疲劳驾驶检测节省了大量的时间.研究疲劳驾驶检测方法检测一帧图像的时间约为65ms,而且在不同的光照强度下的检测均有较高的准确率,满足疲劳驾驶检测对准确性和实时性的要求.     

基于视频的驾驶疲劳检测技术的研究

疲劳驾驶已经成为交通事故的重要因素,若能及时监测驾驶员疲劳程度并且对其进行警告,则可降低此类交通事故的发生率。在图像处理的基础上从驾驶员实际状况出发,从背景中分离驾驶员面部区域,分别采用优化等照度线法和优化mouthmap法提取眼睛和嘴巴特征参数,先在模糊神经网络的基础上建立疲劳分类器识别驾驶员疲劳程度,再在DSP系统上去实现疲劳驾驶检测系统。实验结果表明,该系统满足了一般疲劳的动态识别要求,具有较强的实用性。     

驾驶疲劳状态波动性特征的识别方法

针对疲劳状态变化的波动性特征,基于心率变异性指标构建了一种驾驶疲劳状态识别方法.以驾驶行为绩效为疲劳客观测评指标,给出了适应疲劳波动性特征的驾驶疲劳分级方法.以心率变异性的3项时域指标、5项频域指标为特征因子构建驾驶疲劳识别特征向量,结合支持向量机提出了一种适应小样本的驾驶疲劳状态识别模型.采用10名驾驶员连续4 h的驾驶行为绩效与心电数据,对模型方法予以了测试.测试结果表明:10名驾驶员1级、2级疲劳状态的正确识别率介于70%~82%,平均正确识别率为75%.     

基于图像识别的疲劳驾驶监测方法研究

经研究提出使用摄像机直接朝向驾驶者的面部,以便实时监控驾驶者的疲劳程度.如果检测到疲劳将发出警告信号,提醒驾驶员.通过摄像头录制的视频文件并将其转换为帧,进行眼部跟踪定位,通过测量眼部区域中的图像强度的变化之间的距离可确定眼睛为闭眼或者睁眼.发现闭眼连续时间过长,系统判定驾驶员处于疲劳状态或者入睡状态,并发出警告信号的结论.通过对该算法测试,该方法可以有效的判定驾驶员的疲劳状态.     

公路景观色彩对驾驶员脑电δ波成分的影响

为量化高速公路路侧景观色彩与驾驶员脑电δ波成分之间的关系,在吉珲高速公路进行道路试验,采集所需数据.首先基于幂函数建立景观色彩值与脑电δ波成分的关系模型,然后考虑驾驶时间对驾驶员脑电δ波的累积影响,基于高斯函数建立驾驶时间与脑电δ波成分的关系模型.最后采用联合建模的方式建立驾驶时间、景观色彩值对脑电δ波成分的影响关系模型.模型分析结果表明:路侧景观色彩均值与驾驶员脑电δ波成分呈负相关,而δ波多在驾驶疲劳时出现,即景观色彩越鲜亮,越能有效避免驾驶疲劳的加剧;驾驶员脑电的δ波成分随着驾驶时间t呈现波动,但是整体仍处于上升趋势,即驾驶员为规避因疲劳导致的行车危险而强制自己处于警醒状态,其自身会存在疲劳与抗拒疲劳的博弈过程.     

机动车驾驶员疲劳问题研究

疲劳驾驶对交通安全的危害日益严重。对大量交通事故的原因分析表明,49％的责任事故缘于驾驶疲劳。对机动车驾驶员的驾驶疲劳（感知疲劳、判断疲劳、操作疲劳）等相关问题进行研究,对于预防交通事故有一定的理论意义和应用价值。研究表明,驾驶疲劳会导致驾驶员在驾驶过程中视力及听力水平降低、速度判断能力降低、反应时间延长、注意力下降、操作失误增多。     

基于脑电信号的驾驶疲劳预报关键参数选取

为了实现驾驶疲劳的及时预报,利用脑电仪在模拟驾驶中采集驾驶员的脑电数据.采用功率谱估计计算不同频段波能量分布情况,确定采用delta和alpha波实现驾驶疲劳预报是可行的.为此,采用BP神经网络构建预报系统,分别对delta波、alpha波单独输入和两者同时输入时预报精度进行验证,结果表明,两者同时输入时预报效果最理想,为车载实时驾驶疲劳预警系统开发提供依据.     

基于驾驶员生命体征的智能监控系统

综合了传感器技术、单片机等各项技术.基于对驾驶员生命体征的分析,对不同精神状态时驾驶员的特异性生理指标进行分析比较,建立了驾驶员生理信息库.利用模糊聚类的方法及驾驶员生理信息采集正交实验,并综合直观分析法分析了不同实验因素对被测试精神状态的影响,建立驾驶操作和驾驶员生理指标之间的关系模型.然后找出驾驶操作行为和驾驶状态之间的关系,综合驾驶员各项生理指标,通过单片机技术及硬件设备实现对汽车司机疲劳的监控——判别驾驶员的不同精神状态:正常、临界或疲劳.实验结果显示:该方法对驾驶员体能状态能准确定位,同时能够满足实时性要求.     

驾驶员疲劳度的实时检测

驾驶员疲劳驾驶是机动车事故发生的一个重要原因,基于驾驶员疲劳度检测方法的疲劳度检测系统可以减少交通事故的发生率。然而很多算法在实现上太复杂或者难以实现。产生睡意的情况下,眼睛睁开幅度比正常情况下要小,而且每次睁开的幅度很固定。根据这种特点,设计了一种实时检测驾驶员疲劳时眼部状态的方法,采用红外线CCD摄像头采集图像,在DSPTMS3206416芯片的基础上实时处理。可以不受光线干扰,快速实时有效地识别出驾驶员疲劳时眼部状态。     

PCI设备驱动程序的开发及应用

基于课题PCI总线数据采集卡的研制成功，要实现对卡上硬件资源(如内存、中断等)的访问，必须编写运行在核心态的设备驱动程序．详细介绍了在Windows2000操作系统下WDM驱动模型的基本原理及编写驱动程序时所面临的主要问题和解决方案．以DriverWorks为开发工具开发基于PCI局部总线的设备驱动程序，实现了可以访问PCI设备配置空间、物理内存、I／O端口及实现中断服务程序的PCI设备WDM驱动程序．最后通过大量的实验，验证了用此方法编写的驱动程序安全可靠，完全满足要求．     

基于Arduino的货运车辆实时监测系统

为实现在途货运车辆的主动安全性和状态记录,设计一种在途货运车辆实时监测系统。系统采用开源硬件Arduino作为主控制器,利用温湿度等传感器作为感知器件,将SD卡作为系统的存储单元,主控制器与感知器件直接通信完成数据收发。通过实验室以及道路实地测试,结果表明,系统在实现人、车、货全方位多数据集中监测的同时,能够对驾乘人员实时预警并完成单车的数据存储,存储单元能为行车以及事故分析提供数据支持。     

基于SP12的汽车胎压远程监测系统的设计

设计了一种基于SP12的汽车轮胎压力检测及其远程通信系统。微控制器处理传感器所检测的数据,实现对轮胎参量（压力、温度）的实时检测与异常报警;并接收GPS的汽车定位信息,将该信息通过GSM无线通信模块以AT指令方式传递给驾驶员手机,驾驶员可以实时了解车辆情况。实际应用表明：该胎压检测及其通信系统具有低功耗、可靠性高、精度高、安全度高等优点。     

基于ALSA的WM8976音频驱动的设计

研究了由处理器i.MX27和音频处理芯片WM8976组成的基于Linux操作系统的音频处理系统中音频驱动的设计,该驱动实现的音频系统可以应用于视频监控、学校教学和旅游导游等领域。系统使用I2C总线传输控制信号以便对codec进行配置并采用I2S总线传输音频数据,从而实现WM8976的音频驱动,同时采用ALSA架构实现声音的录制与播放,其中音频DMA双缓冲区的设计可有效提高音频数据处理的能力。经过测试,该系统可以实现多个频率的录音与播放,且效果较好。     

积分投影与区域生长法结合的人眼定位

在疲劳驾驶检测系统中,人眼精确定位对眼睛状态的正确判别起着关键作用。采用灰度积分投影法粗定位人眼,具有定位准确、速度快、处理方法简单等特点;采用区域生长法能够去除眼镜、眉毛等眼部噪声的干扰,具有定位准确特点,能够实现精确定位人眼。利用积分投影法的时间优势与区域生长法的精确定位优点,提出将积分投影法与区域生长法相结合实现人眼精确定位。采用Matlab进行仿真实验,实验结果表明该算法速度快、准确率高、稳定性强,能应用于驾驶疲劳状态检测等需要精确、快速检测定位人眼的场合。     

Windows 2000下虚拟串口WDM驱动程序的开发

针对传统RS-232串行通信存在的通信距离、端口数量等多个方面的限制,提出了在Windows2000操作系统下使用DriverStudio开发工具编写符合WDM模式的虚拟串口设备驱动程序结构和实现方法.使用结果表明,此设计方法可以较好地满足远距离、多端口RS-232串行通信的功能要求.     

发射机控制器显示控制手柄的Windows CE操作系统移植

介绍了数字电视发射机控制器系统中显示控制手柄所需WindowsCE操作系统的移植过程,根据显示控制手柄开发需要的硬件平台,提出了操作系统WindowsCE的移植方案,详细介绍了系统开发移植过程中板级支持包的开发,包括BootLoader和0AL以及设备驱动程序的设计,实现了WindowsCE系统的定制、移植、映像下载及运行．     

基于M-Bus的楼宇温控系统的设计与实现

针对楼宇遥度测控系统实现智能化集中管理的需要,依据M—Bus通信协议,采用TI公司的新型仪表总线专用收发芯片TSS721A及超低功耗的MSP430系列单片机,设计并实现了一种基于M—Bus的楼宇温度测控系统．实验结果表明,系统运行稳定,可靠性高,满足用户设计要求,具有广泛的应用前景．