本文關(guān)鍵詞：疲勞駕駛檢測系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從國家發(fā)布的交通事故統(tǒng)計(jì)分析表中可知，2001年至2011年中，我國有90萬人死于交通事故，2012年，據(jù)美國NHTSA給出的數(shù)據(jù)，有33561人葬身于交通事故。造成車禍的原因是多方面的，在這些原因中疲勞駕駛是交通事故的頭號“通緝犯”，而且是重大交通死亡事故的最主要原因。相關(guān)科學(xué)研究表明，減少疲勞駕駛可以大幅度減少交通事故，，是遏制交通事故的一種重要的手段。 本文在綜合考慮國內(nèi)外現(xiàn)行方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一套性價比高的、實(shí)用性高的、穩(wěn)定性高的，以ADV7183B和XC6SLX75芯片為核心控制器的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在實(shí)際駕駛中監(jiān)控疲勞狀態(tài)，減少交通事故的發(fā)生率，更好地保護(hù)駕駛員及乘車人員的安全。 系統(tǒng)利用人眼在850nm紅外光源的照射下產(chǎn)生“亮瞳”效應(yīng)，提出一種利用圖像處理技術(shù)，基于FPGA的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)。此系統(tǒng)由三大模塊構(gòu)成，前端為圖像采集模塊，中間為片上系統(tǒng)模塊，而后端為顯示與報(bào)警模塊。在圖像采集模塊中采用中心波長為850nm、峰值透射率為91.79%的光學(xué)干涉濾光片，配以適當(dāng)?shù)募t外光源以增強(qiáng)CCD傳感器的效果，進(jìn)而得到更好的紅外圖像。在該系統(tǒng)中，采用改進(jìn)型的簡化PCNN（Pulse Coupled Neural Network）模型，采用硬件描述語言VHDL在FPGA芯片內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)時處理，實(shí)現(xiàn)對“亮瞳”的準(zhǔn)確分割，并依據(jù)Perclos算法進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，判斷與得到駕駛員的疲勞狀態(tài)。最后，通過外接顯示模塊實(shí)時顯示出人眼的狀態(tài)和最終判斷結(jié)果，在駕駛員處于疲勞時候?qū)崟r進(jìn)行警告或進(jìn)行其他相關(guān)處理。 本設(shè)計(jì)是以FPGA為平臺，設(shè)計(jì)出了一種基于行為學(xué)并利用圖像處理方法的非接觸式疲勞檢測系統(tǒng)。通過大量的實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的疲勞判斷。而且，該系統(tǒng)具有移植性好和具有較高的集成度等優(yōu)勢，并且為疲勞駕駛檢測方向提供了一定的可行性價值，具有一定的實(shí)用意義。
【關(guān)鍵詞】：Perclos 亮瞳 駕駛疲勞檢測 紅外圖像 FPGA
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U463.6;U492.8;TP274
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 疲勞定義9
• 1.2.2 檢測方法9-10
• 1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文研究內(nèi)容11-12
• 2 疲勞駕駛檢測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)12-18
• 2.1 雙通道方案12-14
• 2.2 單通道方案14-16
• 2.3 本章小結(jié)16-18
• 3 FPGA 及硬件設(shè)計(jì)18-28
• 3.1 軟件環(huán)境18-24
• 3.1.1 FPGA 簡介18-20
• 3.1.2 Xilinx FPGA 開發(fā)流程概述20-22
• 3.1.3 硬件描述語言22
• 3.1.4 Modelsim 與仿真22-24
• 3.2 硬件環(huán)境24-26
• 3.2.1 設(shè)計(jì)步驟24-25
• 3.2.2 電磁兼容分析25-26
• 3.3 本章小結(jié)26-28
• 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-48
• 4.1 圖像采集28-37
• 4.1.1 光源設(shè)計(jì)28-29
• 4.1.2 信號采集與解碼29-33
• 4.1.3 IIC 實(shí)現(xiàn)與配置工作33-37
• 4.2 圖像存儲37-38
• 4.3 RS-232 驗(yàn)證模塊38-40
• 4.4 視頻顯示與報(bào)警的實(shí)現(xiàn)40-45
• 4.4.1 VGA 接口及電路41-42
• 4.4.2 VGA 時序42-43
• 4.4.3 灰度圖像顯示43-45
• 4.5 視頻采集與顯示系統(tǒng)驗(yàn)證45-46
• 4.5.1 硬件開發(fā)平臺45-46
• 4.5.2 紅外圖像采集對比結(jié)果46
• 4.6 本章小結(jié)46-48
• 5 疲勞檢測算法與硬件實(shí)現(xiàn)48-66
• 5.1 疲勞檢測48-49
• 5.1.1 Perclos 原理48-49
• 5.2 圖像分割49-50
• 5.2.1 圖像分割可行性分析49-50
• 5.3 改進(jìn)閾值分割算法與驗(yàn)證50-53
• 5.3.1 閾值分割算法50-51
• 5.3.2 閾值分割驗(yàn)證51-52
• 5.3.3 基于 FPGA 的改進(jìn)閾值分割算法實(shí)現(xiàn)52-53
• 5.4 PCNN 分割算法與系統(tǒng)驗(yàn)證53-58
• 5.4.1 閾值分割算法53-56
• 5.4.2 PCNN 算法驗(yàn)證56
• 5.4.3 基于 FPGA 的 PCNN 分割算法實(shí)現(xiàn)56-58
• 5.5 總體框圖58-59
• 5.6 硬件實(shí)現(xiàn)59-64
• 5.6.1 時鐘模塊60
• 5.6.2 RS232 模塊60-61
• 5.6.3 JTAG 模塊61-62
• 5.6.4 VGA 模塊62
• 5.6.5 電源模塊62-63
• 5.6.6 疊層設(shè)計(jì)63-64
• 5.7 本章小結(jié)64-66
• 6 疲勞駕駛檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析66-70
• 6.1 改進(jìn)型閾值分割算法實(shí)現(xiàn)的疲勞檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果66-67
• 6.2 改進(jìn)型 PCNN 算法實(shí)現(xiàn)的疲勞檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-69
• 6.3 兩種算法實(shí)現(xiàn)的疲勞檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析69-70
• 7 總結(jié)與展望70-72
• 7.1 本文工作總結(jié)70
• 7.2 未來研究展望70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-76

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本文編號：427095