本文關鍵詞：疲勞駕駛檢測系統(tǒng)的FPGA設計與硬件實現(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，據美國NHTSA給出的數(shù)據，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。相關科學研究表明，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外現(xiàn)行方法的基礎上，設計出一套性價比高的、實用性高的、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生“亮瞳”效應，提出一種利用圖像處理技術，基于FPGA的疲勞駕駛檢測系統(tǒng)。此系統(tǒng)由三大模塊構成，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%的光學干涉濾光片，配以適當?shù)募t外光源以增強CCD傳感器的效果，進而得到更好的紅外圖像。在該系統(tǒng)中，采用改進型的簡化PCNN（Pulse Coupled Neural Network）模型，采用硬件描述語言VHDL在FPGA芯片內進行相關的實時處理，實現(xiàn)對“亮瞳”的準確分割，并依據Perclos算法進行相應的計算，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時顯示出人眼的狀態(tài)和最終判斷結果，在駕駛員處于疲勞時候實時進行警告或進行其他相關處理。 本設計是以FPGA為平臺，設計出了一種基于行為學并利用圖像處理方法的非接觸式疲勞檢測系統(tǒng)。通過大量的實驗表明，設計可以實現(xiàn)實時、準確、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，具有一定的實用意義。
【關鍵詞】：Perclos 亮瞳 駕駛疲勞檢測 紅外圖像 FPGA
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 國內外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文研究內容11-12
• 2 疲勞駕駛檢測系統(tǒng)方案設計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16-18
• 3 FPGA 及硬件設計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 設計步驟24-25
• 3.2.2 電磁兼容分析25-26
• 3.3 本章小結26-28
• 4 系統(tǒng)設計28-48
• 4.1 圖像采集28-37
• 4.1.1 光源設計28-29
• 4.1.2 信號采集與解碼29-33
• 4.1.3 IIC 實現(xiàn)與配置工作33-37
• 4.2 圖像存儲37-38
• 4.3 RS-232 驗證模塊38-40
• 4.4 視頻顯示與報警的實現(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果46
• 4.6 本章小結46-48
• 5 疲勞檢測算法與硬件實現(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 改進閾值分割算法與驗證50-53
• 5.3.1 閾值分割算法50-51
• 5.3.2 閾值分割驗證51-52
• 5.3.3 基于 FPGA 的改進閾值分割算法實現(xiàn)52-53
• 5.4 PCNN 分割算法與系統(tǒng)驗證53-58
• 5.4.1 閾值分割算法53-56
• 5.4.2 PCNN 算法驗證56
• 5.4.3 基于 FPGA 的 PCNN 分割算法實現(xiàn)56-58
• 5.5 總體框圖58-59
• 5.6 硬件實現(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 疊層設計63-64
• 5.7 本章小結64-66
• 6 疲勞駕駛檢測系統(tǒng)的實驗結果及分析66-70
• 6.1 改進型閾值分割算法實現(xiàn)的疲勞檢測系統(tǒng)的實驗結果66-67
• 6.2 改進型 PCNN 算法實現(xiàn)的疲勞檢測系統(tǒng)的實驗結果67-69
• 6.3 兩種算法實現(xiàn)的疲勞檢測系統(tǒng)的實驗結果分析69-70
• 7 總結與展望70-72
• 7.1 本文工作總結70
• 7.2 未來研究展望70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻74-76

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：疲勞駕駛檢測系統(tǒng)的FPGA設計與硬件實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：427095